專利名稱：形成半導(dǎo)體處理用部件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及使用碳預(yù)成形體來(lái)形成碳化硅部件的方法，具體涉及制造半導(dǎo)體器件所用的碳化硅半導(dǎo)體處理用部件的形成方法。
已有技術(shù)描述在成批處理和單晶片處理的過(guò)程中各種半導(dǎo)體處理用部件用在半導(dǎo)體晶片的處理工藝中。在本領(lǐng)域中這些部件也被稱作“處理用器具”或“工件”，具體的例子包括常規(guī)的石英晶片舟、槳、載體等。已有技術(shù)的現(xiàn)狀是半導(dǎo)體處理用部件由碳化硅(SiC)形成，例如重結(jié)晶的硅-碳化硅(Si-SiC)。Si-SiC部件的優(yōu)點(diǎn)是在進(jìn)行各種半導(dǎo)體加工步驟的升高溫度時(shí)都是機(jī)械穩(wěn)定的。
Si-SiC部件通過(guò)SiC粉末處理技術(shù)來(lái)制得，該技術(shù)將SiC粉末與適當(dāng)?shù)恼澈蟿┬纬珊线m的坯體然后進(jìn)行熱處理。工業(yè)上制得的該SiC粉末使用的是熟知的電熱反應(yīng)法，該方法在爐膛內(nèi)使由礦生產(chǎn)的石英即天然石英與石油焦炭反應(yīng)。通常，用該方法制得的SiC粉末由于原料中的雜質(zhì)和粉碎過(guò)程中引入的雜質(zhì)而雜質(zhì)含量很高。SiC粉末的雜質(zhì)含量往往比應(yīng)用于半導(dǎo)體制造環(huán)境所允許的最大雜質(zhì)含量高出數(shù)個(gè)數(shù)量級(jí)。
正如本領(lǐng)域中所知，半導(dǎo)體制造是一項(xiàng)費(fèi)時(shí)和精度很高的過(guò)程，該過(guò)程中工作環(huán)境的潔凈最為重要。這一方面，半導(dǎo)體“制造實(shí)驗(yàn)室(fabs)”包括各種級(jí)別的潔凈室，這些潔凈室內(nèi)有凈化的空氣流動(dòng)以減少氣載顆粒污染物的產(chǎn)生。隨著半導(dǎo)體器件集成度和密度的增加以及伴隨而來(lái)的半導(dǎo)體模板上光刻圖案的減小，確保加工環(huán)境潔凈度變得越來(lái)越重要?？紤]到碳化硅粉末的雜質(zhì)含量，該粉末(或由其形成的成形體)通常要進(jìn)行純化處理。
具體來(lái)說(shuō)，將SiC粉末與一種反應(yīng)劑(例如HF或HNO3或NaOH)接觸，然后再與硫酸和硝酸中的至少一種酸接觸?；蛘?，可以將成形的SiC部件與HF、HCl和/或HNO3接觸進(jìn)行酸處理，可任選地在升高溫度下進(jìn)行。盡管這些處理能有效地降低SiC粉末或其成形體中的雜質(zhì)濃度，例如SiC晶格中存在的Al和B、過(guò)渡金屬硅化物和碳化物等雜質(zhì)在純化處理后仍存在。
成形的SiC部件通常涂覆硅以減少孔隙度，然后再涂覆一層CVD SiC層。該CVD SiC層是重要的一層，其作用是密封表面并抑制部件表面附近的硅損失。重要的是，CVD SiC層用作擴(kuò)散阻隔層來(lái)防止部件體內(nèi)所含雜質(zhì)遷移到部件外表面，否則這些雜質(zhì)就會(huì)給半導(dǎo)體的制造環(huán)境造成污染。
本發(fā)明的發(fā)明人認(rèn)識(shí)到Si-SiC半導(dǎo)體制造部件的已有技術(shù)狀況的許多不足。盡管理論上CVD SiC層應(yīng)當(dāng)有效地用作擴(kuò)散阻隔層，但實(shí)際上CVD SiC層往往會(huì)有一些難以察覺(jué)的缺陷，這些缺陷會(huì)嚴(yán)重地影響它作為擴(kuò)散阻隔層的有效性。例如，CVD SiC層往往會(huì)有針孔缺陷，在整個(gè)層上可能會(huì)未達(dá)最佳的厚度或者厚度有差異，以及可能由于熱應(yīng)力或加工應(yīng)力而發(fā)生的破損或碎裂。此外，CVD層相當(dāng)大地增加了生產(chǎn)成本，尤其是對(duì)于用在新一代以300mm晶片為基的加工中的部件。此外，部件與晶片接觸的部分的CVD層的粗糙之處會(huì)導(dǎo)致晶面滑移(變形)，尤其是在升高的溫度處理300mm晶片時(shí)。為了克服晶面滑移缺陷，已有技術(shù)中通常采取淀積一層厚CVD層然后進(jìn)行表面機(jī)械加工步驟以降低晶片接觸區(qū)域的粗糙度和厚度。這些額外的步驟帶來(lái)了更高的生產(chǎn)成本和工藝復(fù)雜性。
因此，鑒于已有技術(shù)半導(dǎo)體處理用部件的這些缺陷，本領(lǐng)域中需要改進(jìn)的部件。
發(fā)明概述本發(fā)明的一個(gè)方面是提供了一種形成碳化硅部件的方法。該方法要求提供一種包括碳的預(yù)成形體，純化該預(yù)成形體以除去雜質(zhì)形成經(jīng)純化的預(yù)成形體，將經(jīng)純化的預(yù)成形體與熔融的包括硅的浸滲劑接觸。按照上述方法，熔融的浸滲劑與碳反應(yīng)形成碳化硅。本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了一種碳化硅部件，該部件是根據(jù)上述方法形成的。此碳化硅部件特別適用于半導(dǎo)體制造工藝，可作為半導(dǎo)體處理用部件。
優(yōu)選實(shí)施方案的描述現(xiàn)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方案，本發(fā)明提供了一種通過(guò)預(yù)成形體法來(lái)形成碳化硅部件的方法，該方法中提供了碳基預(yù)成形體。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體特征，先對(duì)碳預(yù)成形體進(jìn)行純化，然后，經(jīng)純化的預(yù)成形體與熔融的浸滲劑(具體是熔融的硅)接觸，由此硅與碳反應(yīng)形成碳化硅。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案形成的碳化硅部件特別適用于形成半導(dǎo)體器件的工藝流程，例如作為半導(dǎo)體晶片處理用工件或器具。
更具體來(lái)說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的半導(dǎo)體處理用部件的具體形式可以不同，包括單晶片處理用部件和成批處理用部件。單晶片處理用部件包括例如鐘形罩、靜電吸盤(pán)(electrostatic chucks)、聚焦環(huán)、遮蔽環(huán)(shadow rings)、密閉室(chambers)、感受器(susceptors)、起模頂桿(lift pins)、圓頂(domes)、末端執(zhí)行器(end effectors)、襯墊(liners)、支承物(supports)、注射器口(injector ports)、壓力計(jì)口(manometer ports)、晶片插入通道、篩板(screen plates)、加熱器和真空吸盤(pán)。用于成批處理的半導(dǎo)體處理用部件的例子包括例如槳板(paddles)(包括有輪的槳板和懸臂式槳板)、熱處理爐管(process tubes)、晶片舟、襯墊、底座(pedestals)、長(zhǎng)舟(long boats)、懸臂桿、晶片載體、豎式操作室和假晶片(dummywafers)。
如上所述，本發(fā)明的實(shí)施方案包括碳預(yù)成形體。該碳預(yù)成形體可以根據(jù)數(shù)種技術(shù)的任何一種來(lái)制得。下文詳細(xì)說(shuō)明通過(guò)碳前體途徑來(lái)形成預(yù)成形體的典型的加工步驟。
形成包括碳材料、糠醇或四氫糠醇以及聚環(huán)氧乙烷聚合物的混合物。將該混合物澆注在模具中形成澆注件。然后加熱該澆注件以分解聚合物并形成預(yù)成形體。該混合物的典型組成可以是包括約30-80體積％碳材料、最多50體積％糠醇或四氫糠醇、以及約1-10體積％聚環(huán)氧乙烷聚合物?？反蓟蛩臍淇反荚黾恿四Ｋ茉摶旌衔镄纬傻纳鞯乃苄院蛷?qiáng)度，而聚環(huán)氧乙烷聚合物提高該混合物的粘度，用以在混合后保持碳材料相當(dāng)均勻的懸浮液狀態(tài)。聚環(huán)氧乙烷聚合物的分子量范圍約為100,000-5,000,000。
碳材料的具體形式可以選擇數(shù)種市售粉末的一種，只要所選粉末具有最小的雜質(zhì)濃度，以使得需要根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案進(jìn)行純化的程度降至最低。例如，碳材料包括無(wú)定形碳、單晶碳、多晶碳、石墨、碳化粘合劑(如環(huán)氧粘合劑)、增塑劑、聚合物纖維(如人造絲)、聚丙烯腈和瀝青。優(yōu)選是，該混合物以及隨后形成的預(yù)成形體的雜質(zhì)含量最低，且不含金屬或金屬合金，并且不含陶瓷材料。特別好的是，每種反應(yīng)性金屬(如鉬、鉻、鉭、鈦、鎢和鋯)的含量最小化，例如低于10ppm，優(yōu)選低于5ppm。更好是上述金屬的總量限制在上述范圍內(nèi)。此外，較好的是混合物和隨后形成的預(yù)成形體中的硅含量也是最少的，至少是含量在5重量％以下，優(yōu)選是含量在1重量％以下。
在混合之后，可以將該混合物澆注到模具中并干燥以使混合物中的液體蒸發(fā)。干燥后，澆注體通常在升高的溫度(例如溫度范圍約為50-150℃)加熱，用以交聯(lián)聚合物并增強(qiáng)預(yù)成形體。酚醛樹(shù)脂或呋喃衍生物可用來(lái)代替混合物中所含的糠醇，或者與混合物中所含的糠醇一起使用，使模制得到的預(yù)成形體與酚醛樹(shù)脂或呋喃衍生物接觸并吸收之。呋喃衍生物包括呋喃、糠基、糠醇或四氫糠醇、以及含有糠醇或四氫糠醇的水溶液。上述接觸并吸收呋喃衍生物或酚醛樹(shù)脂的附加步驟賦予澆注體額外的生坯強(qiáng)度，并能進(jìn)一步控制預(yù)成形體的最終密度、孔徑和孔徑分布。
在干燥和加熱之后，如果需要，澆注體可以以其生坯狀態(tài)進(jìn)行加工。然后，于大約600-1400℃范圍(優(yōu)選約900-1000℃范圍)內(nèi)的溫度加熱該澆注體以分解聚合物和呋喃衍生物，得到主要含碳的碳預(yù)成形體。盡管希望在預(yù)成形體的形成過(guò)程中利用物料來(lái)完全消除預(yù)成形體中所含雜質(zhì)，但是實(shí)際上這是很難做到的。因此，預(yù)成形體不可避免地含有痕量的雜質(zhì)。這些雜質(zhì)可能包括金屬雜質(zhì)，如鋁(Al)和硼(B)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，預(yù)成形體具有開(kāi)孔孔隙結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括貫穿整個(gè)預(yù)成形體中并向預(yù)成形體表面敞開(kāi)的孔隙、空隙或通道的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。優(yōu)選是，預(yù)成形體具有最少的封閉孔隙，即不向預(yù)成形體表面敞開(kāi)因而不與環(huán)境大氣接觸的孔隙應(yīng)最少。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，預(yù)成形體的容積密度不大于約1.0g/cc且不小于約0.5g/cc，例如不大于約0.95g/cc且不小于約0.45g/cc。此外，預(yù)成形體通常具有在約35-70體積％范圍內(nèi)的孔隙率，其平均孔徑在約0.1-100微米的范圍內(nèi)。
在一個(gè)實(shí)施方案中，可以在如上所述的純化步驟之前通過(guò)額外的處理步驟來(lái)增加密度。在要形成的預(yù)成形體的密度低于理想的目標(biāo)密度的情況下需要上述處理步驟。該密度可以通過(guò)與含碳浸漬劑或碳前體浸漬劑接觸來(lái)提高，所述浸漬劑能夠芯吸入預(yù)成形體中?？梢栽诩兓斑M(jìn)行多重浸漬步驟，也就是說(shuō)可以進(jìn)行多次循環(huán)的浸漬。浸漬物通常是液體，例如樹(shù)脂，包括溶解在載體中的酚醛樹(shù)脂。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的一個(gè)具體特征，對(duì)碳預(yù)成形體進(jìn)行純化以除去雜質(zhì)并形成經(jīng)純化的預(yù)成形體。通常，該純化步驟通過(guò)將預(yù)成形體加熱至使其中所含雜質(zhì)揮發(fā)的高溫來(lái)進(jìn)行。例如，可以在真空下將預(yù)成形體加熱到至少約1700℃的溫度，通常至少約1800℃，以使預(yù)成形體中所含的雜質(zhì)揮發(fā)。加熱預(yù)成形體的時(shí)間能有效地從預(yù)成形體中除去雜質(zhì)，使經(jīng)純化的預(yù)成形體中的雜質(zhì)含量不大于100ppm，優(yōu)選是小于50ppm。一般來(lái)說(shuō)，雜質(zhì)含量降至不大于10ppm。進(jìn)行加熱的這段時(shí)間通常大于2小時(shí)，更通常是大于約3小時(shí)。一些實(shí)施方案要求加熱時(shí)間不少于4小時(shí)。或者，預(yù)成形體可以加熱至較低的溫度，同時(shí)將反應(yīng)性氣體通入加熱室以幫助除去預(yù)成形體中所含的雜質(zhì)。例如，可以在真空下邊引入反應(yīng)性氣體邊加熱預(yù)成形體到至少約1100℃。加熱步驟可以進(jìn)行一段能有效地除去雜質(zhì)的時(shí)間，例如至少約3小時(shí)，通常大于4小時(shí)。一些實(shí)施方案中，加熱時(shí)間大于6小時(shí)。反應(yīng)性氣體可包括鹵素氣體，例如氯(Cl)和/或氟(F)，包括碳的鹵化物(carbon halide)。在氯的情況下，氯的形式可以是氯氣(Cl2)、鹽酸(HCl)、CCl4或CHCl3，其中任一種均可用恰當(dāng)比例的惰性氣體(如He、N2或Ar)稀釋。類似地，氟的形式可以是氫氟酸(HF)，可以用恰當(dāng)比例的非反應(yīng)性氣體(如氮?dú)?N2)或氬氣(Ar))稀釋。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的一個(gè)具體特征，純化碳基預(yù)成形體要比對(duì)碳化硅基部件的任何純化更加有效。具體來(lái)說(shuō)，普通雜質(zhì)(如Al和B)在碳中的溶解度要比在碳化硅中的溶解度低得多。此外，與碳化硅相比，又更容易從碳中揮發(fā)和除去金屬雜質(zhì)。再者，與碳不同的是，在如上所述的達(dá)到使雜質(zhì)揮發(fā)目的的溫度，碳化硅在真空下會(huì)分解成Si和SiXCY蒸氣以及固態(tài)C。因此，由于碳化硅這種不希望發(fā)生的分解，高溫純化不能有效地進(jìn)行。在上述的純化溫度碳化硅還發(fā)生快速的晶粒生長(zhǎng)和晶粒長(zhǎng)大。碳化硅的這種晶粒生長(zhǎng)和晶粒長(zhǎng)大會(huì)對(duì)部件的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和完整性產(chǎn)生不利影響。與此不同，本發(fā)明實(shí)施方案的碳基預(yù)成形體不會(huì)分解，不會(huì)氣化，也不會(huì)發(fā)生過(guò)度的晶粒生長(zhǎng)。
此外，在純化高溫下的碳化硅分解往往會(huì)消耗反應(yīng)性鹵素氣體，從而進(jìn)一步降低了碳化硅純化的有效性。而碳不會(huì)消耗反應(yīng)性鹵素氣體，這是有利的。
在純化之后，將經(jīng)純化的預(yù)成形體與熔融的包括硅的浸滲劑接觸，浸滲劑與碳反應(yīng)形成碳化硅。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特征，與熔融浸滲劑的接觸發(fā)生在純化步驟之后，因?yàn)槿缟纤?通過(guò)與浸滲劑接觸而形成的)碳化硅的純化則是有問(wèn)題的。
一般來(lái)說(shuō)，熔融的浸滲劑由高純度的硅源組成，例如太陽(yáng)級(jí)硅(solar-gradesilicon)或半導(dǎo)體級(jí)硅。具體來(lái)說(shuō)，存在于硅浸滲劑的任何痕量雜質(zhì)均應(yīng)保持在低于約5ppm的濃度，優(yōu)選是不大于1ppm。由于硅的熔點(diǎn)約為1410℃，因此用熔融硅對(duì)經(jīng)純化預(yù)成形體的浸滲通常在該熔點(diǎn)溫度以上進(jìn)行，例如在1500-1900℃范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行。浸滲劑與經(jīng)純化預(yù)成形體接觸的實(shí)際方式可以在較寬范圍內(nèi)變化，只要熔融硅能夠與經(jīng)純化預(yù)成形體的外表面接觸，此時(shí)毛細(xì)管作用能有效地將熔融浸滲劑吸入經(jīng)純化預(yù)成形體的孔隙網(wǎng)絡(luò)中。硅源可以是裝在石墨坩堝中的熔融Si金屬浴，或者是含有Si和純化碳的壓塊。熔融金屬可以通過(guò)與Si源直接接觸來(lái)浸滲，或者優(yōu)選是通過(guò)使用碳或石墨制得的相容的多孔性高純度界面來(lái)浸滲。
最終部件中所得的碳化硅通常是β-碳化硅。例如，碳化硅的主要相是β相，通常碳化硅是至少90重量％的β-碳化硅，余量是β相以外的相，更通常是至少95重量％的β-碳化硅。
實(shí)施例實(shí)施例1將炭黑粉末與5-25重量％線型酚醛清漆樹(shù)脂混合，所得混合物干燥成粉末。將碳-酚醛樹(shù)脂混合物單軸壓制到密度為0.55-0.65g/cc，形成樣品。將壓制的樣品在225℃固化4小時(shí)，得到足夠的生坯強(qiáng)度，便于處理和生坯加工。隨后，將樣品加熱至1000℃2小時(shí)，將樹(shù)脂轉(zhuǎn)化為碳粉末。
在碳轉(zhuǎn)化之后，在干燥的25-100％HCl氣氛中在1100-1300℃加熱樣品3-8小時(shí)，以純化碳預(yù)成形體。該純化過(guò)程將金屬雜質(zhì)總量降低到2.5-15ppm。
在0.2-10托的真空下于1450-1600℃用熔融Si金屬浸滲經(jīng)純化樣品。將該樣品與Si芯片一起放在純化的石墨坩堝中用于浸漬過(guò)程。Si浸滲進(jìn)入碳預(yù)成形體的孔隙，與碳反應(yīng)形成SiC，并以金屬Si填充余下的孔隙。經(jīng)硅化樣品的密度為2.75-3.00g/cc，密度與初始預(yù)成形體的密度和樹(shù)脂的加入量有關(guān)。
實(shí)施例2用溶解在IPA中的酚醛樹(shù)脂浸漬市售的以人造絲短纖維為基的碳預(yù)成形體(得自Calcarb Corporation)。進(jìn)行多次浸漬將預(yù)成形體的密度提高至0.45-0.6g/cc。經(jīng)浸漬的樣品于225℃固化4小時(shí)以提高生坯強(qiáng)度，并在Ar氣氛中于1000℃熱處理以熱解進(jìn)入碳中的樹(shù)脂。
經(jīng)熱解的碳預(yù)成形體在100％熱HCl氣氛中于1300℃潔凈化處理6小時(shí)。在2托的真空下于1650℃用熔融Si進(jìn)行浸滲4小時(shí)，以形成高純度的硅化SiC，其密度為2.6-2.7g/cc。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案形成的碳化硅部件是多種半導(dǎo)體處理用部件中的一種形式。在這一方面，多個(gè)經(jīng)純化和浸滲的碳化硅部件可以組裝形成一個(gè)單一的半導(dǎo)體處理用部件。或者，一個(gè)單一的碳化硅部件可以用作半導(dǎo)體處理用部件，例如在半導(dǎo)體處理用部件具有相當(dāng)簡(jiǎn)單的幾何形狀的情況下。此外，可以在浸滲之前將多個(gè)經(jīng)純化的預(yù)成形體組裝在一起，形成半導(dǎo)體處理用部件，或者半導(dǎo)體處理用部件的次組裝件(例如在處理用部件具有高度復(fù)雜的幾何形狀的情況下)。
在一些情況下，本發(fā)明的部件可以在半導(dǎo)體制造實(shí)驗(yàn)室內(nèi)在安裝之前施加額外的表面涂層。例如優(yōu)選是，可以在部件上沉積多晶硅層、氧化硅層、氮化硅層、金屬層、抗蝕劑層或一些其它層，然后再將該部件用于半導(dǎo)體制造工藝。在過(guò)去，如果半導(dǎo)體制造商需要這種層，那么該層是由制造商在將部件從包裝中取出之后在用于工藝流程之前進(jìn)行沉積的。為了免除半導(dǎo)體制造商的這些額外的處理步驟，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案是在將部件包裝用于運(yùn)輸或貯存之前，在部件表面上沉積一層或多層所需的層。
盡管上文對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在下述權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)對(duì)實(shí)施方案進(jìn)行改動(dòng)。例如，盡管上述說(shuō)明針對(duì)的是形成半導(dǎo)體處理用部件，本發(fā)明的實(shí)施方案也可以與其它部件一起使用，包括用于半導(dǎo)體領(lǐng)域之外制造工藝中的陶瓷處理用部件。
權(quán)利要求
1.一種形成碳化硅部件的方法，該方法包括提供含碳的預(yù)成形體；純化該預(yù)成形體以除去雜質(zhì)，形成經(jīng)純化的預(yù)成形體；和使經(jīng)純化的預(yù)成形體與熔融的包含硅的浸滲劑接觸，熔融的浸滲劑與碳反應(yīng)形成碳化硅。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述預(yù)成形體主要包括碳。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述預(yù)成形體基本上由碳和痕量的雜質(zhì)組成。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述預(yù)成形體含有少于5重量％的硅。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在純化預(yù)成形體之前提高預(yù)成形體的密度。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于通過(guò)浸漬所述預(yù)成形體來(lái)提高其密度。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于用含碳的浸漬劑來(lái)浸漬所述預(yù)成形體。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于通過(guò)燒制碳基生坯來(lái)形成所述預(yù)成形體。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述碳基生坯含有碳粉末和粘合劑，所述燒制步驟除去所述粘合劑。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述碳基生坯含有有機(jī)前體，所述燒制步驟將所述有機(jī)前體分解成碳。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于所述有機(jī)前體包括酚醛樹(shù)脂或呋喃基樹(shù)脂。
12.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于在約600-1400℃范圍內(nèi)的溫度下燒制所述碳基生坯。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于通過(guò)在真空下加熱所述預(yù)成形體來(lái)對(duì)其進(jìn)行純化。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于所述經(jīng)純化的預(yù)成形體的雜質(zhì)含量不大于100ppm。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于所述雜質(zhì)含量不大于50ppm。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于所述雜質(zhì)含量不大于10ppm。
17.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于在純化溫度加熱所述預(yù)成形體，加熱的時(shí)間能有效地除去預(yù)成形體中的雜質(zhì)，使經(jīng)純化預(yù)成形體中的雜質(zhì)含量達(dá)到不大于10ppm。
18.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于將所述預(yù)成形體加熱到至少約1700℃的溫度以揮發(fā)所述雜質(zhì)。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于將所述預(yù)成形體加熱到至少約1800℃的溫度以揮發(fā)所述雜質(zhì)。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于在所述溫度下加熱所述預(yù)成形體至少約2小時(shí)。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于所述加熱時(shí)間至少約3小時(shí)。
22.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于所述預(yù)成形體還與反應(yīng)性氣體接觸來(lái)進(jìn)行純化。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于在所述真空下邊與所述反應(yīng)性氣體接觸邊將所述預(yù)成形體加熱到至少約1100℃的溫度。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于在所述溫度下加熱所述預(yù)成形體至少3小時(shí)。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于所述加熱時(shí)間至少約4小時(shí)。
26.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于所述反應(yīng)性氣體包括含鹵氣體。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于所述反應(yīng)性氣體包括Cl或F。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于所述反應(yīng)性氣體是碳的鹵化物。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于所述碳的鹵化物包括CCl4或CHCl3。
30.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述預(yù)成形體的容積密度不大于約1.0g/cc。
31.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述預(yù)成形體的容積密度不小于約0.5g/cc。
32.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述預(yù)成形體具有孔的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，熔融的浸滲劑經(jīng)由這些互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)浸滲所述預(yù)成形體。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于所述預(yù)成形體的孔隙率在約35-70％的范圍內(nèi)。
34.如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于所述預(yù)成形體的平均孔徑在約0.1微米至約100微米的范圍內(nèi)。
35.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述碳化硅部件是半導(dǎo)體處理用部件。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于所述半導(dǎo)體處理用部件選自鐘形罩、靜電吸盤(pán)、聚焦環(huán)、遮蔽環(huán)、感受器、起模頂桿、圓頂、末端執(zhí)行器、襯墊、支承物、注射器口、壓力計(jì)口、晶片插入通道、篩板、加熱器和真空吸盤(pán)、有輪的槳板、懸臂式槳板、熱處理爐管、晶片舟、襯墊、底座、長(zhǎng)舟、懸臂桿、晶片載體、操作室和假晶片。
37.如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于多個(gè)碳化硅部件組裝在一起形成一個(gè)半導(dǎo)體處理用部件。
38.如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于在與所述熔融的浸滲劑接觸之前將多個(gè)經(jīng)純化的預(yù)成形體組裝在一起。
39.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在約1500-1900℃范圍內(nèi)的溫度下使所述經(jīng)純化的預(yù)成形體與熔融的浸滲劑接觸。
40.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述熔融的浸滲劑主要由硅組成。
41.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述熔融的浸滲劑由硅和痕量雜質(zhì)組成。
42.如權(quán)利要求41所述的方法，其特征在于浸滲劑中存在的所述痕量雜質(zhì)濃度不大于5ppm。
43.如權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于所述熔融的浸滲劑包括太陽(yáng)級(jí)硅或半導(dǎo)體級(jí)硅。
44.一種如下形成的碳化硅部件提供含碳的預(yù)成形體；純化該預(yù)成形體以除去雜質(zhì)，形成經(jīng)純化的預(yù)成形體；和使經(jīng)純化的預(yù)成形體與熔融的包含硅的浸滲劑接觸，熔融的浸滲劑與碳反應(yīng)形成碳化硅。
全文摘要
揭示了一種形成碳化硅部件的方法。該方法要求提供一種包括碳的預(yù)成形體，純化該預(yù)成形體以除去雜質(zhì)形成經(jīng)純化的預(yù)成形體，將經(jīng)純化的預(yù)成形體與熔融的包括硅的浸滲劑接觸。按照上述方法，熔融的浸滲劑與碳反應(yīng)形成碳化硅。根據(jù)此方法形成的碳化硅部件特別適合用于半導(dǎo)體制造工藝，可作為半導(dǎo)體處理用部件。
文檔編號(hào)C04B35/80GK1662471SQ03814307
公開(kāi)日2005年8月31日 申請(qǐng)日期2003年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月20日
發(fā)明者Y·納倫德拉, E·L·馬斯特羅維托 申請(qǐng)人:圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司