1.CVD-SiCコーティングを施したグラファイト結晶ボート
グラファイトは加工が容易で、単一のブロック材料から複数の工程を経て一体型の結晶ボートに加工できます。グラファイトは多孔質材料であるため、グラファイト表面が様々な半導体製造工程に直接曝されることで生じる粒子問題を防止するために、表面に約100μmの厚さのSiC層をコーティングする必要があります。しかし、この厚さは、CVD-SiCコーティング特にコーティングが薄くなる可能性のある深い穴や角では、制御が容易ではありません。グラファイト本体と SiC フィルムの CTE (熱膨張係数) の不一致 (25～1400℃、SiC の平均は 4.4×10⁻⁶/℃、グラファイトの平均は 7.1×10⁻⁶/℃) により、SiC フィルムは通常、数回の温度上昇と下降後に剥がれ落ちる傾向があります。グラファイトが露出すると、腐食性のガスや液体が多孔質のグラファイト本体に入り込み、完全に除去することが困難になるため、高温プロセスで粒子が発生します。この SiC コーティングされたグラファイトボートは最も安価で、寿命が約 1 年と最も短くなっています。
2.CVD-SiCコーティングを施した再結晶SiC結晶ボート
再結晶SiC結晶ボートは通常、まず複数のユニット部品を焼結および加工し、次に各部品を高温でSiペーストで接合して結晶ボートを形成し、最後にCVD-SiCコーティング（約100μm）を施すことによって作られます。再結晶は多孔質であるため、SiCコーティングなしでも半導体プロセスに粒子を導入することができます。さらに、接合ゾーンのSiペーストはSiC材料と同じ高温に耐えることができません。CVD-SiCコーティングを施したこの再結晶SiC結晶ボートの製造プロセスは最も長く、コストも非常に高くなります。SiCでコーティングされたグラファイト結晶ボートと比較すると、CVD-SiCでコーティングされた再結晶SiC結晶ボートはCTEミスマッチの問題はありませんが、酸洗浄や衝突によってSiCコーティングが剥がれる可能性があります。耐用年数はわずかに長く、約2～3年です。
3.CVDコーティングなしの一体型SiC結晶ボート
CVDコーティングのないクリスタルボートの場合、表面は緻密でなければなりません。緻密なSiC材料には、無加圧焼結SiC（SSiC）と反応焼結SiC（RBSiC、シリコン浸透SiC、SiSiCとも呼ばれる）の2種類があります。しかし、これらの2種類のSiCはどちらも石英のように一体化することはできません。粉末からSiCを成形し、それを焼いて一体型のクリスタルボートのおおよその形状にすることは容易ではありません。さらに、SiCは非常に硬く加工が難しいため、一体型のSiCクリスタルボートの加工コストが非常に高くなります。RBSiCはSSiCよりもおおよその形状に成形しやすいものの、やはり非常に硬いです。加えて、RBSCには10～15%の遊離Siが含まれているため、SSiC材料と同じ高温に耐えることができません。一般的に、1400℃以下の温度に耐えることができます。さらに、遊離SiはHF酸で容易にエッチングされ、粒子状になります。
4.Kallex SiCモジュラークリスタルボート
ユニット部品は、純度99.675%の無加圧焼結SiC材料を用いて、成形、焼結、研削加工を経て製造されます。その後、SSiC製のネジやナットなどと組み合わせてSSiC製のピンで固定し、耐荷重性を確保します。SiCコーティングを施していないため、粒子コーティングの損傷リスクがありません。さらに、1600℃の高温やHF酸などの過酷な環境下でも長期間使用でき、5年以上の耐用年数を誇ります。
投稿日時：2025年8月19日