JP2001335366A - Glassy carbon tube precursor and manufacturing method for the same - Google Patents

Glassy carbon tube precursor and manufacturing method for the same

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JP2001335366A
JP2001335366A JP2000155387A JP2000155387A JP2001335366A JP 2001335366 A JP2001335366 A JP 2001335366A JP 2000155387 A JP2000155387 A JP 2000155387A JP 2000155387 A JP2000155387 A JP 2000155387A JP 2001335366 A JP2001335366 A JP 2001335366A
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tube
thermosetting resin
resin
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glassy carbon
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JP2000155387A
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Maki Hamaguchi
眞基 濱口
Naohiro Kobayashi
尚博 小林
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a centrifugal molding method for efficiently manufacturing thermosetting resin moldings (glassy carbon tube precursors) having neither bubbles nor cracks, by performing the curing rapidly and efficiently at the time of the centrifugal molding, and to provide a manufacturing method for a glassy carbon tube with a high quality in high productivity. SOLUTION: A mold having an increased inner surface area by roughing is used. The raw materials containing a thermosetting resin are centrifugally molded to produce the glassy carbon tube precursor and further to produce the glassy carbon tube by carbonizing the precursor.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、特に熱硬化性樹脂
を原料として遠心成形により熱硬化性樹脂チューブを製
造し、これを炭素化処理してガラス状炭素チューブを製
造する方法に関し、特に、ガラス状炭素チューブの前駆
体となる熱硬化性樹脂チューブを遠心成形法によって製
造する際に、該遠心成形時の欠陥を可及的に抑えつつ該
成形を短時間で効率よく実施できる様に工夫された製法
に関するものである。この方法で製造されるガラス状炭
素チューブは、特に半導体製造用CVD装置のインナー
チューブ等として好適に利用できる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a thermosetting resin tube by centrifugal molding using a thermosetting resin as a raw material, and carbonizing the tube to produce a glassy carbon tube. When manufacturing a thermosetting resin tube which is a precursor of a glassy carbon tube by a centrifugal molding method, a device is devised so that the molding can be performed efficiently in a short time while suppressing defects during the centrifugal molding as much as possible. It relates to the production method. The glassy carbon tube produced by this method can be suitably used particularly as an inner tube of a CVD apparatus for semiconductor production.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体製造用CVD装置のインナーチュ
ーブをはじめとして、耐熱性、ガス不透過性や耐腐蝕性
などが要求される部材には、一般に石英ガラスが用いら
れている。しかしながら石英ガラスは、フッ素系ガスや
洗浄用の硝酸・フッ化水素酸混液によって腐蝕され易
く、寿命が極めて短いという問題をかかえている。
2. Description of the Related Art Quartz glass is generally used for members requiring heat resistance, gas impermeability, corrosion resistance and the like, such as an inner tube of a CVD apparatus for semiconductor production. However, quartz glass has a problem that it is easily corroded by a fluorine-based gas or a mixed solution of nitric acid and hydrofluoric acid for cleaning, and its life is extremely short.

【0003】そこで、石英ガラスに代替する材料として
ガラス状炭素が期待されている。ガラス状炭素は、通
常、フェノール樹脂やフラン樹脂などの熱硬化性樹脂を
前駆体とし、これを1000℃前後またはそれ以上の高
温域で炭素化することによって得られる炭素材料であ
り、石英ガラスを凌駕する耐熱性を有すると共に、機械
的強度や硬度は石英ガラスと同等で、しかもガス透過率
が極めて小さく、更には前述した様な薬品に対する耐食
性も非常に優れている。
Therefore, glassy carbon is expected as a material to replace quartz glass. Glassy carbon is a carbon material that is usually obtained by using a thermosetting resin such as a phenolic resin or a furan resin as a precursor and carbonizing the same at a high temperature range of about 1000 ° C. or higher. It has excellent heat resistance, mechanical strength and hardness equal to those of quartz glass, extremely low gas permeability, and extremely excellent corrosion resistance to the above-mentioned chemicals.

【0004】この様なところから、ガラス状炭素を主た
る構成成分とする材料は、高耐熱性が求められる構造部
材として様々な分野で使用されている。但し、ガラス状
炭素チューブを得るには、その前駆体となる熱硬化性樹
脂チューブを製造する必要があり、熱硬化性樹脂は熱可
塑性樹脂と異なり溶融状態での粘性が低くかつ保持時間
が極端に短いので、熱硬化性樹脂単独では熱可塑性樹脂
が通常用いられる押出し成形や圧縮成形または射出成形
等の方法でチューブ状成形体を得ることは難しい。特に
CVD装置に用いられるインナーチューブは、例えば直
径が300mm程度で、長さ1000mm、厚さ3〜5
mmの両端が開放された筒状であり、熱硬化性樹脂だけ
でこの様な形状に成形することは難しい。
[0004] For these reasons, materials containing glassy carbon as a main component have been used in various fields as structural members requiring high heat resistance. However, in order to obtain a glassy carbon tube, it is necessary to manufacture a thermosetting resin tube as a precursor thereof. Unlike a thermoplastic resin, a thermosetting resin has a low viscosity in a molten state and an extremely long holding time. Therefore, it is difficult to obtain a tubular molded body by a method such as extrusion molding, compression molding, injection molding, or the like in which a thermoplastic resin is used alone with a thermosetting resin alone. In particular, the inner tube used in the CVD apparatus has, for example, a diameter of about 300 mm, a length of 1000 mm, and a thickness of 3 to 5 mm.
It has a cylindrical shape with both ends open, and it is difficult to form such a shape using only a thermosetting resin.

【0005】そこで、大口径チューブの製造には、熱硬
化性樹脂にマグネシア,タルク,マイカなどの無機充填
材と混合して成形する方法が採用されており、この様な
複合材料を使用すれば、押出成形により電縫管などとし
ても好適な高強度チューブの成形が可能となる。また、
炭素繊維不繊布に液状の熱硬化性樹脂を含漬して圧縮成
形すると、強度や弾性率の高い炭素繊維・熱硬化性樹脂
複合体が得られる。即ち、炭素化することなく熱硬化性
樹脂成形体として使用する場合には、上記充填材や強化
材の複合は成形体の物性を高めたり高価な樹脂の使用量
を節約できるので好ましい。
In order to manufacture a large-diameter tube, a method of mixing a thermosetting resin with an inorganic filler such as magnesia, talc, mica, or the like has been adopted, and if such a composite material is used. By extrusion molding, it is possible to form a high-strength tube suitable as an electric resistance welded tube or the like. Also,
When a liquid thermosetting resin is impregnated into a non-woven carbon fiber cloth and compression-molded, a carbon fiber-thermosetting resin composite having high strength and elastic modulus can be obtained. That is, when used as a thermosetting resin molded body without being carbonized, the composite of the filler and the reinforcing material is preferable because the physical properties of the molded body can be enhanced and the amount of expensive resin used can be saved.

【0006】ところがガラス状炭素成形体を得る際に
は、予め成形した熱硬化性樹脂成形体を高温の不活性雰
囲気中で炭素化しなければならず、この場合、充填材を
複合したものでは次の様な問題を生じることがある。即
ち熱硬化性樹脂成形体は、炭素化時に水素や酸素の放出
に伴って一般に10%を超える収縮を起こすため、充填
材を複合した熱硬化性樹脂チューブを炭素化処理する
と、ガラス状炭素部分と、寸法変化の少ない充填材部分
の界面にクラックが生じ、その結果、ガラス状炭素の特
長であるガス不透過性や耐腐食性が著しく阻害される。
例えば、前述した炭素繊維−熱硬化性樹脂複合体(いわ
ゆる炭素・炭素複合材の前駆体)では、これを炭素化し
て得られる部材が微細な亀裂やボイドを多く含むものと
なるため、樹脂の含浸と炭素化を複数回繰り返す必要が
あった。
However, in order to obtain a glassy carbon molded body, it is necessary to carbonize a previously molded thermosetting resin molded body in a high-temperature inert atmosphere. The following problems may occur. That is, since a thermosetting resin molded article generally shrinks by more than 10% with the release of hydrogen and oxygen during carbonization, when a thermosetting resin tube with a filler is carbonized, a glassy carbon part is formed. Then, cracks occur at the interface of the filler portion where the dimensional change is small, and as a result, gas impermeability and corrosion resistance, which are the characteristics of glassy carbon, are significantly impaired.
For example, in the above-described carbon fiber-thermosetting resin composite (so-called precursor of carbon-carbon composite material), a member obtained by carbonizing the composite contains many fine cracks and voids. The impregnation and carbonization had to be repeated several times.

【0007】また充填材成分は、ガラス状炭素に比べて
耐腐蝕性が乏しく、しかも、充填材自身に由来する不純
物がCVD装置内に飛散してCVD膜を汚染する恐れが
あるため、CVD装置のインナーチューブ用などとして
適性を欠くものとなる。
Further, the filler component has poor corrosion resistance as compared with glassy carbon, and there is a possibility that impurities derived from the filler itself may scatter in the CVD apparatus and contaminate the CVD film. It lacks suitability for inner tubes and the like.

【0008】この様な理由から、充填材を含まないガラ
ス状炭素チューブの開発が強く要望されており、好まし
くはガラス状炭素の含有率が95%以上、更に好ましく
は実質的にガラス状炭素のみからなり、例えばCVD装
置に用いられるインナーチューブ等としても好適に利用
できるガラス状炭素チューブの製法の開発が望まれてい
る。
[0008] For these reasons, there is a strong demand for the development of a glassy carbon tube containing no filler, preferably having a glassy carbon content of 95% or more, more preferably substantially only glassy carbon. For example, it is desired to develop a method for producing a glassy carbon tube that can be suitably used as an inner tube or the like used in a CVD apparatus.

【0009】そこで本発明者らは、ガラス状炭素チュー
ブの前駆体となる充填材未含有の熱硬化性樹脂チューブ
に主眼をおいて、その成形法について鋭意検討を重ね
た。その結果、従来から汎用されている射出成形や圧縮
成形でもチューブ状熱硬化性樹脂成形体を得ることが可
能であるとの知見を得た。但し、型からの熱硬化性樹脂
成形体の脱型を容易にするには、パイプ内面に少なくと
も角度0.5°程度以上、好ましくは1°程度以上のテ
ーパーをつける必要があり、しかも、その後の炭素化工
程で生じる寸法や形状の変化も加わるため、最終製品で
あるガラス状炭素チューブの内径が不均一になり、両端
部の内径差で長さの約1%を超えることが判明した。こ
のことは、工業的に有用な寸法精度の高いチューブを得
る上で軽視できない欠陥となる。しかも、射出成形法や
圧縮成形法は元々熱硬化性樹脂成形体の成形に適した方
法ではないため生産性が悪く、更には、先にも述べた様
な大口径のガラス状炭素パイプの前駆体となる樹脂チュ
ーブを成形するには、極めて大きな成形型が必要になる
ため、工業的規模で生産性よく安価に製造することは極
めて難しい。
Accordingly, the present inventors have focused on a thermosetting resin tube containing no filler as a precursor of a glassy carbon tube, and have intensively studied a molding method thereof. As a result, it has been found that it is possible to obtain a tubular thermosetting resin molded article by injection molding or compression molding that has been widely used in the past. However, in order to facilitate release of the thermosetting resin molded article from the mold, it is necessary to taper the inner surface of the pipe at least at an angle of about 0.5 ° or more, preferably about 1 ° or more. It is also found that the size and shape of the glassy carbon tube, which is the final product, become non-uniform due to the change in size and shape caused in the carbonization step, and the difference in inner diameter between both ends exceeds about 1% of the length. This is a defect that cannot be neglected in obtaining an industrially useful tube with high dimensional accuracy. In addition, the injection molding method and the compression molding method are not originally suitable for molding a thermosetting resin molded article, so that the productivity is poor. Further, the precursor of the large-diameter glassy carbon pipe as described above is used. Since an extremely large mold is required to mold a resin tube to be a body, it is extremely difficult to manufacture the resin tube with good productivity and low cost on an industrial scale.

【0010】この様な事情もあって、充填材を含まない
ガラス状炭素チューブの製造に関しては、圧縮成形や射
出成形によって内径寸法誤差の少ないチューブを得るに
は、脱型のためのテーパーを型に施す必要がないほどに
短く、かつ細いチューブ、具体的には長さが60mm程
度以下で直径が15mm程度以下のものが製造技術上の
限界とされている。そして、これを超える大径・長尺の
チューブを製造するには、脱型のためのテーパー加工が
必須となるため、前述の如く長さに対し1%を超えるチ
ューブの内径差が生じる。なお、充填材を含まない熱硬
化性樹脂をチューブ状に押出成形することが困難である
ことは、先に説明した通りである。
[0010] Under such circumstances, in the production of a glassy carbon tube containing no filler, in order to obtain a tube having a small inner diameter error by compression molding or injection molding, it is necessary to use a taper for demolding. A tube that is so short and thin that it is not necessary to apply it, specifically, a tube having a length of about 60 mm or less and a diameter of about 15 mm or less has been regarded as a limitation in manufacturing technology. And, in order to manufacture a large-diameter and long tube exceeding this, it is necessary to perform taper processing for demolding, and as described above, a difference in inner diameter of the tube exceeding 1% with respect to the length occurs. As described above, it is difficult to extrude a thermosetting resin containing no filler into a tubular shape.

【0011】こうした成形法以外に、熱硬化性樹脂を用
いたチューブ状成形体の成形に適した方法として遠心成
形法が知られている(特開平6−247770号公報、
特開平4−149067号公報など)。しかし、これら
の公報に開示されている方法は充填材の複合された樹脂
材料を用いる方法であり、充填材の複合されていない樹
脂材料を用いた方法を示唆する様な記述は見られない。
事実、本発明者らが、これらの公報に開示されている方
法を利用し、充填材を含まないガラス状炭素チューブの
成形を試みたところ、その前駆体となる熱硬化性樹脂チ
ューブの成形工程で発泡を起こし易く、これを防ぐには
極めて長時間の成形と厳密な温度管理が必要であり、空
孔欠陥のないチューブを高生産性の下で再現性良く製造
することはできなかった。また、樹脂チューブとして一
応満足し得る様なものが得られたとしても、その後の炭
素化工程で生じる残存溶媒の揮発や分解ガスによって最
終成形体中に多くの空孔欠陥が生成し、ガス不透過性や
耐食性に優れたガラス状炭素チューブを得ることはでき
なかった。
In addition to such a molding method, a centrifugal molding method is known as a method suitable for molding a tubular molded body using a thermosetting resin (JP-A-6-247770,
JP-A-4-149067). However, the methods disclosed in these publications are methods using a resin material with a composite filler, and there is no description suggesting a method using a resin material without a composite filler.
In fact, the present inventors attempted to mold a glassy carbon tube containing no filler using the methods disclosed in these publications, and found that the step of forming a thermosetting resin tube as a precursor thereof was In order to prevent this, extremely long molding and strict temperature control were required, and it was not possible to produce a tube having no void defect with high reproducibility under high productivity. Even if a satisfactory resin tube is obtained, many vacancy defects are generated in the final molded product due to the volatilization of residual solvent and decomposition gas generated in the subsequent carbonization step, resulting in gas insufficiency. A glassy carbon tube excellent in permeability and corrosion resistance could not be obtained.

【0012】更に、文献(「Carbon」,1996,vol.
34, No.6, p.789〜796)には、回転する金属円筒の外表
面に液状フェノール樹脂をスプレー状で連続的に塗布し
ながら、溶媒の揮発除去と樹脂の硬化反応を進めること
により、ガラス状炭素の前駆体となるフェノール樹脂チ
ューブを製造する方法が開示されている。しかしこの文
献に開示されたガラス状炭素製チューブは、内径が1
2.7mm程度の小径物であり、それよりも大口径のチ
ューブの製法に関しては明らかにされていない。また、
本発明者らがこの方法の追試を行なったところ、樹脂の
供給速度や円筒型の回転速度、更には樹脂の硬化反応や
溶媒の蒸発量を制御するための温度など、多くの因子を
厳密に制御しても、寸法精度の高い均一肉厚の樹脂チュ
ーブを得ることはできなかった。
Further, a reference ("Carbon", 1996, vol.
34, No. 6, p. 789-796), by continuously applying liquid phenolic resin to the outer surface of a rotating metal cylinder in the form of a spray, while removing the solvent and promoting the curing reaction of the resin. Discloses a method for producing a phenol resin tube which is a precursor of glassy carbon. However, the glassy carbon tube disclosed in this document has an inner diameter of one.
It has a small diameter of about 2.7 mm, and the production method of a tube having a diameter larger than that is not disclosed. Also,
When the present inventors conducted additional tests of this method, many factors were strictly determined, such as the resin supply speed and the rotation speed of the cylindrical mold, as well as the temperature for controlling the curing reaction of the resin and the amount of evaporation of the solvent. Even if it was controlled, it was not possible to obtain a resin tube with high dimensional accuracy and uniform thickness.

【0013】以上の様に、ガラス状炭素チューブの製法
については種々の検討がなされているが、ガラス状炭素
チューブの前駆体となる熱硬化製樹脂チューブ、特に大
口径チューブの製造技術には多くの問題が残されてお
り、結局のところ、耐熱性、ガス不透過性、耐腐蝕性、
耐久性等に優れたガラス状炭素チューブ、特に汚染の少
ない半導体製造用CVD装置のインナーチューブは提供
されていない。
As described above, various studies have been made on the method of producing a glassy carbon tube. However, there are many techniques for producing a thermosetting resin tube as a precursor of the glassy carbon tube, particularly a large-diameter tube. The problem remains, after all, heat resistance, gas impermeability, corrosion resistance,
A glassy carbon tube excellent in durability and the like, particularly an inner tube of a CVD apparatus for semiconductor production with less contamination has not been provided.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】本発明らは上記事情に
着目し、特に半導体製造用CVD装置のインナーチュー
ブ等として優れた性能を備えた汚染の少ないガラス状炭
素チューブの製造を期してかねてより研究を進めてお
り、その成果の1つとして、原料前駆体の製造に使用す
る熱硬化性樹脂として、115℃における硬化度10%
までの到達時間(T1 0)が5〜60分間である硬化特性を
有し、しかも、JIS−K6911に規定される円板式
流れ試験において100℃で60mm以上の流動性を示
す熱硬化性樹脂を選択し、該樹脂を遠心成形法によって
チューブ状の熱硬化性樹脂成形体とし、これを炭素化処
理する方法を採用すれば、前述した要求特性を満たすガ
ラス状炭素チューブが得られることを知り、先に特許出
願を済ませた。
The present invention is based on the above circumstances.
Paying special attention, especially the inner tube of CVD equipment for semiconductor manufacturing
Low-contamination vitreous coal with excellent performance
We have been conducting further research for the production of raw tubes.
One of the results is the use of raw material precursors.
10% curing degree at 115 ° C as thermosetting resin
Arrival time (T1 0) For 5 to 60 minutes
It has a disk type defined in JIS-K6911
Shows more than 60mm fluidity at 100 ℃ in flow test
Heat-curable resin, and centrifuging the resin.
A tube-shaped thermosetting resin molded body was formed and was carbonized.
If a method that manages
Knowing that a lath carbon tube can be obtained
I made my wish.

【0015】この先願発明では、上記の様にガラス状炭
素チューブの前駆体となる熱硬化性樹脂チューブの製造
に遠心成形法を採用し、用いる熱硬化性樹脂の熱硬化特
性と熱時流動特性を特定することによって、硬化反応時
に生成するガスの逸散を効率よく進め、気孔欠陥や割れ
などのない遠心成形体(前駆体チューブ)の効率的な製
造を可能にし、該前駆体チューブを炭化処理することに
よって目標性能を備えたガラス状炭素チューブの製造を
実現可能にしたもので、前述した従来技術に比べると、
生産効率および製品特性のいずれにおいても極めて優れ
た方法といえる。
In the prior invention, a centrifugal molding method is used for the production of a thermosetting resin tube which is a precursor of a glassy carbon tube as described above, and the thermosetting characteristics and the thermal flow characteristics of the thermosetting resin used are used. By efficiently escaping the gas generated during the curing reaction, it is possible to efficiently produce a centrifugally molded body (precursor tube) free from pore defects and cracks, and to carbonize the precursor tube. By processing, it is possible to produce a glassy carbon tube with the target performance, compared to the prior art described above,
It can be said that this method is extremely excellent in both production efficiency and product characteristics.

【0016】しかしその後更に改良研究を進めるうち、
上記先願発明には以下に示す点でなお改善の余地が残さ
れていることを知った。
However, as the research for further improvement was continued,
It has been found that the prior invention has room for improvement in the following points.

【0017】即ち、先願発明で採用される遠心成形法自
体は、遠心力により溶融状態の原料樹脂を成形型の内面
側に流動させて硬化させる方法であるから、チューブ状
物の成形が容易で成形体の寸法精度も高く、更には成形
時においても内面側が開放されているのでガス抜けも良
好である、といった特長を有している。
That is, the centrifugal molding method employed in the invention of the prior application itself is a method in which the raw material resin in a molten state is caused to flow toward the inner surface side of the mold by the centrifugal force to be cured, so that the tube-shaped material can be easily molded. Thus, the molded article has a high dimensional accuracy, and has an advantage that the gas escape is good because the inner surface is open even during molding.

【0018】ところが遠心成形においては、樹脂を硬化
させるための熱源を、装置上の制約から回転型の外部に
設けざるを得ず、加熱効率が悪い。しかも樹脂への熱伝
達は必然的に型表面からその内周壁を経て樹脂層の肉厚
方向へ徐々に進行するため、チューブの肉厚方向で硬化
反応の進行具合が不均一になることがある。なお、成形
型内に加熱源を設けることも不可能ではないが、遠心成
形装置の構成が複雑になるばかりでなく、温度コントロ
ールが難しく、全体に亘って均等な加熱状態を得ること
は容易でない。従って、全体に亘って均等な硬化状態を
確保するには、硬化反応を比較的低い温度で長時間かけ
て行なわなければならず、結果として硬化にかなりの長
時間を要し生産性が低くなる。硬化時間を短縮するため
に高温で硬化反応を行なうと、前駆体となる遠心成形体
内に生じる温度分布や局所加熱によって気泡やクラック
等の欠陥が発生し易くなり、これらの欠陥はその後の炭
素化処理工程でも治癒されることはないので、実質的に
そのまま最終製品であるガラス状炭素チューブの欠陥と
なる。
However, in centrifugal molding, a heat source for curing the resin must be provided outside the rotary mold due to restrictions on the apparatus, and the heating efficiency is poor. Moreover, since heat transfer to the resin necessarily proceeds gradually from the mold surface to the resin layer through the inner peripheral wall in the thickness direction of the resin layer, the progress of the curing reaction may become uneven in the tube thickness direction. . In addition, it is not impossible to provide a heating source in the mold, but not only is the configuration of the centrifugal molding apparatus complicated, but also it is difficult to control the temperature, and it is not easy to obtain a uniform heating state over the whole. . Therefore, in order to ensure a uniform curing state over the whole, the curing reaction has to be performed at a relatively low temperature for a long time, and as a result, the curing takes a considerable time and the productivity is reduced. . If the curing reaction is performed at a high temperature to shorten the curing time, defects such as bubbles and cracks are likely to occur due to the temperature distribution and local heating generated in the precursor centrifugal molded body, and these defects will be carbonized later. Since it is not cured even in the treatment step, it becomes a defect of the glassy carbon tube as the final product substantially as it is.

【0019】本発明は上記の様な課題に注目してなされ
たものであって、その目的は、熱硬化性樹脂原料を遠心
成形してガラス状炭素チューブの前駆体となる熱硬化性
樹脂成形体を成形する際に、遠心成形時における熱硬化
性樹脂の硬化を短時間で効率よく進め、気泡やクラック
などの欠陥のない熱硬化性樹脂成形体(ガラス状炭素チ
ューブ前駆体)を効率よく製造可能にし、ひいては、高
品質のガラス状炭素チューブを生産性良く製造すること
のできる方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a thermosetting resin molding to be a precursor of a glassy carbon tube by centrifugally molding a thermosetting resin material. During molding, the thermosetting resin during centrifugal molding is efficiently cured in a short time, and a thermosetting resin molded article (glassy carbon tube precursor) free from defects such as bubbles and cracks is efficiently produced. An object of the present invention is to provide a method capable of manufacturing, and thus, a high-quality glassy carbon tube with high productivity.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明の製法とは、内周面の表面積を高めた成形型を使用
し、熱硬化性樹脂を含む原料を遠心成形して熱硬化性樹
脂からなるガラス状炭素チューブ前駆体を製造し、ある
いは更にこれを炭素化処理してガラス状炭素チューブを
得るところに要旨を有している。
Means for Solving the Problems The manufacturing method of the present invention which solves the above-mentioned problems is to use a molding die having an increased inner peripheral surface area and centrifugally mold a raw material containing a thermosetting resin to form a thermosetting resin. The gist is that a glassy carbon tube precursor made of a resin is produced, or is further carbonized to obtain a glassy carbon tube.

【0021】この製法を実施する際に用いられる前記成
形型としては、内周面が、粗面化処理により表面積を高
めたもの、より好ましくは内周面の表面粗さを、中心線
平均粗さRaで1〜10μm、最大高さRmaxで10〜
50μmにすることによって表面積を高めたものであ
り、この様な表面粗さの成形型を使用すれば、ガラス状
炭素チューブの前駆体となる内部欠陥のない熱硬化性樹
脂チューブを効率よく製造することができるので好まし
い。
The molding die used in carrying out this manufacturing method may be one having an inner peripheral surface whose surface area is increased by a surface roughening treatment, and more preferably, the surface roughness of the inner peripheral surface may be reduced by a center line average roughness. The height Ra is 1 to 10 μm, and the maximum height Rmax is 10 to 10 μm.
The surface area is increased by setting the surface roughness to 50 μm. By using a mold having such a surface roughness, a thermosetting resin tube having no internal defects and serving as a precursor of a glassy carbon tube can be efficiently produced. It is preferable because it can be used.

【0022】また、本発明において成形原料として使用
する熱硬化性樹脂としては、前述した先願発明で明らか
にした通り、115℃における硬化度10%の到達時間
(T1 0)が5〜60分間である硬化特性を有し、且つJI
S−K6911に規定される円板式流れ試験において1
00℃で60mm以上の流動性を示す、常温で固形状
(粉末状)の熱硬化性樹脂、或いはゲル化時間が5〜6
0分の液状硬化性樹脂が好ましく使用され、特に成形原
料の99質量%以上が熱硬化性樹脂で、充填材を実質的
に含まない原料を使用することによって、最終的に得ら
れるガラス状炭素チューブの特性を著しく高めることが
できる。そして、この様な成形原料を使用することによ
って得られるガラス状炭素チューブは、耐熱性、ガス不
透過性、耐腐蝕性、耐久性などの全てにおいて均質で優
れた性能を有しており、特に半導体製造用CVD装置の
インナーチューブとして優れた性能を示す。
In the present invention, it is used as a molding raw material.
As the thermosetting resin to be obtained
As described above, the time to reach a degree of cure of 10% at 115 ° C.
(T1 0) Has a curing property of 5 to 60 minutes, and JI
1 in the disk type flow test specified in S-K6911
Shows fluidity of 60mm or more at 00 ° C, solid at room temperature
(Powder) thermosetting resin or gel time 5-6
A liquid curable resin of 0 minutes is preferably used.
99% by mass or more of thermosetting resin
By using raw materials that are not contained in
Can significantly enhance the properties of glassy carbon tubing
it can. And by using such molding materials,
The glassy carbon tube obtained is heat-resistant and gas-free.
Uniform and excellent in all aspects such as permeability, corrosion resistance and durability
It has excellent performance, especially for semiconductor manufacturing CVD equipment.
Shows excellent performance as an inner tube.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】本発明者らは上記課題、特に熱硬
化性樹脂を遠心成形する際の硬化反応をより短時間で且
つ全体に亘って均等に進めるための具体的な方法を確立
することによって、ガラス状炭素チューブの前駆体とな
る熱硬化性樹脂製のチューブ状遠心成形体の生産性と均
質性を高め、ひいては高品質のガラス状炭素チューブを
高生産性の下に製造可能にすべく、様々の角度から研究
を進めてきた。その結果、上記の様に遠心成形型の内周
面の表面積を拡大し、成形型内面側から樹脂材層への伝
熱効率を高めてやれば、遠心力により成形型内面側に密
着した熱硬化性樹脂をより短時間で均等に加熱すること
ができ、それにより樹脂に対する温度勾配や局部加熱を
可及的に抑えつつ硬化時間を著しく短縮できることを知
り、上記本発明に想到したものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present inventors have established a concrete method for promoting the above-mentioned problems, in particular, a curing reaction when centrifugally molding a thermosetting resin in a shorter time and uniformly over the whole. As a result, the productivity and homogeneity of the thermosetting resin tube-shaped centrifugal molded product, which is the precursor of the glassy carbon tube, can be increased, and the high-quality glassy carbon tube can be manufactured with high productivity. In order to do this, I have been conducting research from various angles. As a result, as described above, if the surface area of the inner peripheral surface of the centrifugal molding die is increased and the efficiency of heat transfer from the inner surface of the molding die to the resin material layer is increased, the thermosetting adhered to the inner surface of the molding die by centrifugal force It has been found that the present invention is capable of uniformly heating the conductive resin in a shorter time, thereby significantly reducing the curing time while suppressing the temperature gradient and local heating of the resin as much as possible.

【0024】本発明において、遠心成形型内面の表面積
を拡大するための手段は特に制限されず、要は外面側か
ら樹脂層への伝熱有効面積拡大効果を与え得るものであ
ればどの様な手段を採用しても構わないが、具体的な手
段としては、サンドブラストやショットブラスト処理に
よって内面を粗面化する方法、レーザービーム照射など
により内面に無数の凹凸を形成する方法、機械加工によ
って内面に円周方向、長手方向、斜め方向、螺旋方向な
ど任意の方向、或いはこれらを任意に組み合わせた交差
方向に、任意の形状の凹凸条を形成する方法、などを採
用できる。これら凹凸や凹凸条の寸法・形状などは特に
制限されないが、伝熱有効面積拡大効果を有効に発揮さ
せる上でより簡単で且つ効果的なのは、サンドブラスト
処理やショットブラスト処理によって内面粗度を高める
方法である。
In the present invention, the means for enlarging the surface area of the inner surface of the centrifugal molding die is not particularly limited. In short, any means capable of providing an effect of enlarging the effective area of heat transfer from the outer surface to the resin layer can be used. Means may be adopted, but specific means include a method of roughening the inner surface by sand blasting or shot blasting, a method of forming countless irregularities on the inner surface by laser beam irradiation, etc., In addition, a method of forming uneven strips of any shape in any direction such as a circumferential direction, a longitudinal direction, an oblique direction, a spiral direction, or a cross direction obtained by combining these in any direction can be adopted. Although the size and shape of these irregularities and irregularities are not particularly limited, a simpler and more effective method for effectively exhibiting the effect of expanding the heat transfer effective area is a method of increasing the inner surface roughness by sandblasting or shot blasting. It is.

【0025】内面粗さの程度は特に制限されないが、表
面積拡大による伝熱効率向上効果を有効に発揮させるに
は、ある程度以上の内面粗さを与える必要があり、また
過度に内面粗さを高くすると、前駆体となる樹脂成形体
の表面が過度に荒れ過ぎて商品(中間製品である前駆体
もしくはこれを炭素化処理した後のガラス状炭素チュー
ブ)としての外観を劣化させる。従って、商品(または
中間製品)としての外観劣化を起こすことなく十分な伝
熱効率を確保するには、内面粗さを中心線平均粗さRa
で1〜10μm、より好ましくは3〜7μm、最大粗さ
Rmaxで10〜50μm、より好ましくは20〜35μ
mの範囲にすることが望ましい。
Although the degree of the inner surface roughness is not particularly limited, it is necessary to provide an inner surface roughness of a certain degree or more in order to effectively exert the effect of improving the heat transfer efficiency by increasing the surface area. In addition, the surface of the resin molded article serving as a precursor is excessively roughened, and deteriorates the appearance as a commercial product (a precursor as an intermediate product or a glassy carbon tube obtained by carbonizing the precursor). Therefore, in order to ensure sufficient heat transfer efficiency without causing a deterioration in appearance as a product (or an intermediate product), the inner surface roughness is determined by the center line average roughness Ra.
1 to 10 μm, more preferably 3 to 7 μm, and a maximum roughness Rmax of 10 to 50 μm, more preferably 20 to 35 μm.
m is desirable.

【0026】尚この凹凸あるいは凹凸条は、遠心成形後
の熱硬化性樹脂成形体の脱型を容易にするためアンダー
カットがなく、比較的緩やかな傾斜角度の山状、谷状も
しくは波状の凹凸もしくは凹凸条であることが望まし
い。
The irregularities or irregularities have no undercuts in order to facilitate the removal of the thermosetting resin molded article after centrifugal molding, and have a mountain-like, valley-like or wavy irregularity with a relatively gentle inclination angle. Alternatively, it is desirable that the ridges are uneven.

【0027】図1は、本発明で使用される遠心成形型を
例示する概略縦断面説明図であり、円筒状の成形型本体
1と裏板2および押え板3を一体に組付けた構造を有し
ており、成形型本体1は、前駆体成形後の脱型を容易に
するため通常は割り型構造(2つ割りもしくは3つ割り
以上)とし、これらを適当な手段で一体に組付けて遠心
成形を行ない、成形後はこれを分解して前駆成形体を脱
型できる様に構成する。
FIG. 1 is a schematic vertical sectional explanatory view illustrating a centrifugal molding die used in the present invention, and shows a structure in which a cylindrical molding die body 1, a back plate 2 and a holding plate 3 are integrally assembled. The mold body 1 is usually provided with a split mold structure (divided into two or three or more pieces) in order to facilitate demolding after molding the precursor, and these are integrally assembled by appropriate means. After the molding, the preform is disassembled and the precursor molded body can be removed from the mold.

【0028】そして、成形型を裏板2に固定し、該裏板
2側を図示しない回転駆動装置に直接もしくはベルトや
歯車等を介して間接的に連結すると共に、押え板3側は
ボールベアリングなど任意の回転支持部材によって支持
し、回転駆動装置を作動して成形型本体1を高速で回転
させながら、該成形型本体1の内部に熱硬化性樹脂Rを
注入し、遠心力で該樹脂Rを成形型本体1の内周面に流
動密着させると共に、外面側から任意の加熱手段で加熱
することによって硬化反応を進める。
Then, the mold is fixed to the back plate 2, and the back plate 2 side is directly or indirectly connected to a rotation driving device (not shown) via a belt or a gear, and the pressing plate 3 side is a ball bearing. The thermosetting resin R is injected into the inside of the molding die body 1 while the molding die body 1 is rotated at a high speed by operating the rotation drive device, and the resin is centrifugally supported. The curing reaction is advanced by bringing R into fluid contact with the inner peripheral surface of the mold body 1 and heating the outer surface side with any heating means.

【0029】遠心成形法で加熱硬化反応を行なう際に、
加熱により軟化乃至溶融した樹脂Rは遠心力で金型内周
壁に押し付けられ、硬化反応に伴って生成するガス成分
(縮・重合反応によって生成する水分など)、あるいは
必要により使用されることのある溶剤の揮発蒸気などは
チューブ内周側に押出される方向の力(浮力)を受ける
ので、これらガスや蒸気の強制排気手段は必ずしも必須
ではない。しかし、例えば押え板3中心部近傍から成形
型本体1内を吸引減圧し、生成ガスや溶剤蒸気を強制排
気する様にすれば、硬化反応を更に促進できると共に、
生成ガスや揮発蒸気による気孔欠陥などをより確実に解
消できるので好ましい。
When performing a heat curing reaction by a centrifugal molding method,
The resin R softened or melted by the heating is pressed against the inner peripheral wall of the mold by centrifugal force, and may be used as a gas component (moisture generated by a condensation / polymerization reaction) generated along with the curing reaction, or as needed. Since the volatile vapor of the solvent or the like receives a force (buoyancy) in a direction in which it is pushed to the inner peripheral side of the tube, the forced exhaust means for these gases and vapor is not necessarily required. However, for example, if the inside of the molding die body 1 is suctioned and decompressed from the vicinity of the center of the holding plate 3 and the generated gas and the solvent vapor are forcibly exhausted, the curing reaction can be further promoted, and
This is preferable because pore defects due to generated gas and volatile vapor can be more reliably eliminated.

【0030】本発明では、この様な遠心成形用の成形型
本体1の内周面に、図示する如く無数の凹凸を形成する
ことにより表面積を拡大している。その結果、成形型本
体1の外面側からの熱が遠心成形される熱硬化性樹脂層
Rに効率よく均一に伝えられ、熱硬化性樹脂層Rの硬化
が速やかに進行する。即ち、本発明において成形型本体
の内面側に形成される凹凸は、成形型外面側からの熱を
熱硬化性樹脂層Rに効率よく伝えて硬化反応を速やかに
且つ均等に進行させるために設けられるものであるか
ら、その形状や構造、サイズなどには一切制限がなく、
前述した如く様々の凹凸の態様が包含される。
In the present invention, the surface area is increased by forming innumerable irregularities on the inner peripheral surface of the mold body 1 for centrifugal molding as described above. As a result, heat from the outer surface side of the molding die body 1 is efficiently and uniformly transmitted to the thermosetting resin layer R to be centrifugally molded, and the curing of the thermosetting resin layer R proceeds rapidly. That is, in the present invention, the irregularities formed on the inner surface side of the mold main body are provided in order to efficiently transfer heat from the outer surface side of the mold to the thermosetting resin layer R to promptly and uniformly progress the curing reaction. Because there are no restrictions on the shape, structure, size, etc.,
As described above, various modes of unevenness are included.

【0031】なお本発明の製法を採用した場合、前駆体
チューブおよび最終製品であるガラス状炭素チューブの
外周面には、成形型1の内周面に形成された凹凸が転写
されて凹凸状となるが、半導体製造用CVD装置に用い
られるインナーチューブの品質に最も影響を及ぼすの
は、図2にCVD装置の概念図(図中、4はインナーチ
ューブ、5はアウターチューブ、6はSiウエハ、7は
ウエハ支持用のボート、8は原料ガス、を夫々示す)に
示す如く特にインナーチューブ4の内周面性状であり、
インナーチューブの外周面性状は殆ど影響を及ぼさない
ので、外周面の凹凸が品質上の欠陥となることはない。
When the production method of the present invention is employed, the irregularities formed on the inner peripheral surface of the mold 1 are transferred to the outer peripheral surfaces of the precursor tube and the glassy carbon tube as the final product, and the irregularities are formed. However, the most influential on the quality of the inner tube used in the CVD apparatus for semiconductor manufacturing is shown in FIG. 2 which is a conceptual diagram of the CVD apparatus (in the figure, 4 is an inner tube, 5 is an outer tube, 6 is a Si wafer, 7 is a boat for supporting a wafer, and 8 is a source gas, respectively).
Since the properties of the outer peripheral surface of the inner tube have almost no effect, irregularities on the outer peripheral surface do not become defects in quality.

【0032】本発明で使用する原料樹脂としては、フェ
ノール系樹脂やフラン系樹脂、エポキシ樹脂の如き様々
の熱硬化性樹脂を使用できるが、本発明において特に好
ましく使用されるのは、以下に示す様な硬化特性と熱時
流動性を有する固形(粉末)状の熱硬化性樹脂、あるい
はゲル化時間が5〜60分の液状の熱硬化性樹脂であ
る。
As the raw material resin used in the present invention, various thermosetting resins such as a phenolic resin, a furan resin and an epoxy resin can be used. Particularly preferred in the present invention are shown below. It is a solid (powder) thermosetting resin having similar curing properties and fluidity during heating, or a liquid thermosetting resin having a gelation time of 5 to 60 minutes.

【0033】即ち、本発明においてチューブ原料として
特に好ましく用いられる熱硬化性樹脂は、樹脂硬化度1
0%までの到達時間(T10)が115℃において5分以
上60分以内の硬化特性を有すると共に、JIS−K6
911で規定される円板式流れ試験において100℃で
60mm以上の熱時流動性を示す固形(粉末)状の熱硬
化性樹脂、或いはゲル化時間が5〜60分の液状熱硬化
性樹脂である。
That is, the thermosetting resin particularly preferably used as a tube material in the present invention has a resin curing degree of 1
In addition to having a curing property of not less than 5 minutes and not more than 60 minutes at 115 ° C. to reach 0% (T 10 ), JIS-K6
It is a solid (powder) thermosetting resin exhibiting a fluidity at the time of heating of not less than 60 mm at 100 ° C. in a disc flow test specified in 911, or a liquid thermosetting resin having a gelation time of 5 to 60 minutes. .

【0034】すなわち熱硬化性樹脂を遠心成形する際に
は、原料樹脂の硬化反応を完了する前に、溶融状態の樹
脂を成形型の内周面に沿って円筒状に流動乃至塑性変形
させる必要があるので、該粉末状の熱硬化性樹脂樹脂の
硬化特性としては、115℃におけるT10が5分以上で
あるものが好ましい。上記T10が5分に満たない場合に
は、原料が遠心力で成形型の内周面に沿って円筒状に変
形する前に樹脂の硬化が完了したり、あるいは原料樹脂
中に含まれるガス成分や成形中に発生するガス成分(あ
るいは混入されることのある溶剤蒸気)が散逸する前に
樹脂の硬化が完了し、気孔欠陥や割れを起こす原因にな
ることがある。
That is, when the thermosetting resin is subjected to centrifugal molding, it is necessary to flow or plastically deform the molten resin into a cylindrical shape along the inner peripheral surface of the mold before completing the curing reaction of the raw resin. since there are, the curing characteristics of the powder-like thermosetting resin resin, preferably those T 10 at 115 ° C. is not less than 5 minutes. Gas said T 10 is the case where less than 5 minutes, contained or curing of the resin is completed before the material is deformed into a cylindrical shape along the inner peripheral surface of the mold by centrifugal force, or the raw material resin The curing of the resin is completed before the components and gas components generated during molding (or solvent vapor which may be mixed) are dissipated, which may cause pore defects and cracks.

【0035】T10のより好ましい時間は10分以上であ
り、硬化完了までの時間を長くすれば、より小さい遠心
力(少ない回転数)で遠心成形を行なうことが可能とな
る。但し、硬化時間が長過ぎる樹脂は、概して回転型内
での硬化反応時に大量のガスを発生し易く、気孔欠陥を
生じ易くなるので、上記T10は60分以内、より好まし
くは40分以内のものを使用することが望ましい。
[0035] More preferred time T 10 is not less than 10 minutes, if longer time until completion of curing, it is possible to perform the centrifugal molding with a smaller centrifugal force (less speed). However, resin curing time is too long, generally tends to generate a large amount of gas during the curing reaction in the rotary, so liable to occur pore defects, the T 10 is less than 60 minutes, more preferably within 40 minutes It is desirable to use one.

【0036】なお本発明における上記T10は、キュラス
トメータを使用し、115℃に設定された上下金型間に
試料を挟み、一方の金型に微小角度の回転振動を加え、
発生するずり応力(トルク)を連続的に測定する。そし
て、樹脂が完全に硬化して一定のトルクとなる時間をT
100とし、10%トルクに到達するまでの時間をT10
した。
It should be noted the T 10 in the present invention uses a Curelastometer, sandwiched sample between the set upper and lower molds to 115 ° C., the rotational vibration of the minute angle in addition to the one mold,
The generated shear stress (torque) is continuously measured. The time required for the resin to completely cure and reach a constant torque is represented by T
And 100, a to reach 10% torque time was T 10.

【0037】また粉末状熱硬化性樹脂の遠心成形では、
樹脂が硬化反応を起こす以上の温度で遠心成形が行われ
るので、原料として用いる熱硬化性樹脂は成形温度で適
度の熱時流動性を示すことが必要となる。そこで本発明
では、該熱時流動性の基準として、JIS−K6911
に規定される円板式流れ試験を100℃で行ったときの
流動性の値が60mm以上のものを用いることが望まし
い。この試験で、温度を100℃と定めたのは次の様な
理由による。すなわち、熱硬化性樹脂の硬化反応は通常
100℃前後で始まり、硬化反応が進行するにつれて樹
脂の流動性は次第に低下していく。従って、樹脂を遠心
力で円筒状に整形するには、この温度で樹脂が適度の流
動変形を起こすことが必須であり、こうした熱時流動性
を評価するため、試験温度を100℃と定めている。
In centrifugal molding of a powdery thermosetting resin,
Since the centrifugal molding is performed at a temperature higher than the temperature at which the resin undergoes a curing reaction, it is necessary that the thermosetting resin used as a raw material has an appropriate fluidity at the molding temperature when heated. Therefore, in the present invention, JIS-K6911
It is desirable to use one having a fluidity value of 60 mm or more when the disk-type flow test specified in (1) is performed at 100 ° C. In this test, the temperature was set to 100 ° C. for the following reason. That is, the curing reaction of the thermosetting resin usually starts around 100 ° C., and the fluidity of the resin gradually decreases as the curing reaction proceeds. Therefore, in order to shape the resin into a cylindrical shape by centrifugal force, it is essential that the resin undergoes an appropriate flow deformation at this temperature. In order to evaluate such a flowability under heat, the test temperature is set to 100 ° C. I have.

【0038】この試験で確認される成形原料の流動性の
値が60mmに満たないものでは、加熱下に大きな遠心
力を作用させても所望の円筒状に賦形することが困難と
なる。該値が60mm以上を示す樹脂であれば、遠心成
形による円筒形への整形は可能であるが、より小さい回
転数で、且つ短時間で遠心成形を円滑に進めるには、該
値が100mm以上のものを使用することが望ましい。
If the value of the fluidity of the molding raw material confirmed in this test is less than 60 mm, it becomes difficult to form a desired cylindrical shape even when a large centrifugal force is applied under heating. If the resin shows a value of 60 mm or more, it can be shaped into a cylindrical shape by centrifugal molding, but at a lower rotation speed, and in order to smoothly carry out centrifugal molding in a short time, the value is 100 mm or more. It is desirable to use those.

【0039】原料樹脂の上記熱時流動性値の上限は特に
存在しないが、熱時流動性が過度に大きい樹脂は一般に
低分子量のオリゴマー成分を多く含むため、硬化反応時
に大量のガスが発生し、原料樹脂の発泡が顕著となって
気孔欠陥を生じ易くなったり、あるいは硬化に長時間を
要することになって生産性を下げる原因になることがあ
るので、熱時流動性を定める上記値が150mm以下の
樹脂を使用することが望ましい。
Although the upper limit of the above-mentioned hot fluidity of the raw material resin does not particularly exist, a resin having excessively high fluidity during hot generally contains a large amount of low molecular weight oligomer components, so that a large amount of gas is generated during the curing reaction. Since the foaming of the raw material resin becomes remarkable and the pore defects are likely to occur, or the curing takes a long time, which may cause a decrease in productivity. It is desirable to use a resin of 150 mm or less.

【0040】また、液状の熱硬化性樹脂を使用する場
合、ゲル化時間が5分未満のものでは、生成ガスが逸散
するまでに硬化が進み、ガス抜け不良となって気孔欠陥
や割れなどを起こす恐れがあり、逆にゲル化時間が60
分を越えるものでは最終硬化物が硬化不足になる恐れが
生じてくる。なお上記ゲル化時間とは、JIS K69
01に規定される「常温ゲル化時間」の測定法に準拠
し、115℃で求めたゲル化時間をいい、より好ましい
液状熱硬化性樹脂のゲル化時間は10〜40分である。
When a liquid thermosetting resin is used, if the gelation time is less than 5 minutes, the curing proceeds before the generated gas is dissipated, resulting in poor outgassing and resulting in pore defects and cracks. And the gelation time is 60
If the amount exceeds the limit, the final cured product may be insufficiently cured. In addition, the said gel time is JIS K69.
It refers to the gel time determined at 115 ° C. in accordance with the “room temperature gel time” measurement method specified in No. 01, and the more preferable gel time of the liquid thermosetting resin is 10 to 40 minutes.

【0041】上記の様に、適正な硬化特性と熱時流動性
を有する粉末状の熱硬化性樹脂、あるいは適正なゲル化
時間の熱硬化性樹脂を原料として使用することにより、
従来は遠心成形が殆ど不可能とされていた充填材未含有
の樹脂を用いた場合でも、割れや気孔欠陥などのないチ
ューブ状の前駆体樹脂成形体を確実に製造することがで
き、更にはこれを常法に従って炭素化処理することによ
り、欠陥のないガラス状炭素チューブを生産性よく製造
することができる。
As described above, by using a powdery thermosetting resin having proper curing characteristics and fluidity during heating or a thermosetting resin having an appropriate gelation time as a raw material,
Conventionally, even when using a resin containing no filler, which was almost impossible to centrifugally mold, it is possible to reliably produce a tube-shaped precursor resin molded article without cracks or pore defects, and furthermore, By subjecting this to a carbonization treatment according to a conventional method, a glassy carbon tube having no defect can be manufactured with high productivity.

【0042】本発明で使用される原料樹脂は、上記の如
く適度の熱時流動性と硬化特性を示すものであれば何れ
も好ましく使用することができ、粉末状あるいは溶媒を
含んだ液体もしくは溶液状のものでもよいが、特に好ま
しく使用されるのは粉末状の熱硬化性樹脂である。その
理由は、液状樹脂や溶媒に溶かした溶液状の樹脂では、
たとえ好ましい熱時流動性や硬化特性を有するものであ
ったとしても、遠心成形工程で発生するガスや溶媒蒸気
のために発泡を起こし易く、前駆体となる熱硬化性樹脂
チューブやこれを炭素化処理することによって得られる
ガラス状炭素チューブに空孔欠陥が生じ易くなるからで
ある。
As the raw material resin used in the present invention, any resin can be used as long as it exhibits appropriate fluidity and curing properties at the time of heating as described above. Although a thermosetting resin may be used, a thermosetting resin in powder form is particularly preferably used. The reason is that in the case of a liquid resin or a solution resin dissolved in a solvent,
Even if it has favorable thermal fluidity and curing characteristics, it is easy to cause foaming due to gas and solvent vapor generated in the centrifugal molding process, and a thermosetting resin tube as a precursor or carbonized This is because vacancy defects easily occur in the glassy carbon tube obtained by the treatment.

【0043】また、本発明を特に半導体製造用CVD装
置のインナーチューブの製造に利用する場合、成形原料
として、前述した好ましい熱時流動性と硬化特性を持っ
た熱硬化性樹脂が95%以上、より好ましくは99%以
上を占める原料を使用することが望ましく、それにより
半導体製造用CVD装置用のインナーチューブとして用
いて半導体を製造する際の不純物汚染を可及的に低減で
きるので好ましい。
In particular, when the present invention is used for manufacturing an inner tube of a CVD apparatus for manufacturing semiconductors, 95% or more of a thermosetting resin having the above-mentioned preferable fluidity and hardening properties at the time of molding is used as a molding material. It is more preferable to use a raw material occupying 99% or more, and it is preferable because impurity contamination at the time of manufacturing a semiconductor using the inner tube for a CVD apparatus for manufacturing a semiconductor can be reduced as much as possible.

【0044】尚、成形原料として用いられる熱硬化性樹
脂として特に好ましく使用されるのは、先にも述べた通
りフェノール樹脂やフラン樹脂などであるが、中でもフ
ェノール樹脂は、炭素化処理後の材料収率が他の熱硬化
性樹脂に比べて大きく寸法変化も少ない。そのため、所
望の形状・寸法のガラス状炭素パイプを得る上で好まし
いからである。尚、樹脂原料の熱時流動性や硬化特性
は、含まれる熱硬化性樹脂種類や硬化触媒の使用量、加
熱温度などによって制御したり、充填剤や溶媒の種類や
量によっても調節することも可能である。
As described above, phenol resin and furan resin are particularly preferably used as the thermosetting resin used as a molding material. Among them, phenol resin is a material after carbonization. The yield is large and the dimensional change is small compared to other thermosetting resins. Therefore, it is preferable in obtaining a glassy carbon pipe having a desired shape and dimensions. In addition, the fluidity and curing characteristics of the resin raw material when heated can be controlled by the type of the thermosetting resin contained, the amount of the curing catalyst used, the heating temperature, and the like, and can also be adjusted by the type and amount of the filler and the solvent. It is possible.

【0045】遠心成形により熱硬化性樹脂成形体を製造
するにあたっては、周方向に回転可能な略円筒状の型内
部に、熱硬化性樹脂を含む原料を装填し、該略円筒形状
の型を回転させながら樹脂の硬化温度まで加熱して略円
筒状の熱硬化性樹脂成形体を製造すればよい。
In producing a thermosetting resin molded article by centrifugal molding, a raw material containing a thermosetting resin is charged into a substantially cylindrical mold rotatable in a circumferential direction, and the substantially cylindrical mold is removed. The resin may be heated to the curing temperature of the resin while rotating to produce a substantially cylindrical thermosetting resin molded body.

【0046】上記熱硬化性樹脂チューブを作製するにあ
たっては、前記図1にも示した様に、内周面に適度の凹
凸を形成して表面積を拡大した成形型1を使用し、該成
形型1内に原料樹脂を装填して該成形型1を高速回転さ
せながら加熱処理することによって遠心成形が行われ
る。ここで使用される成形型1として分割型の使用が推
奨されることは前述した通りである。成形型1の材料に
は特に制限がなく、SUSなどの金属材やセラミツク、
または樹脂などを使用できるが、強度や加工性(内面粗
面化加工を含めて)などを考慮して最も一般的なのは金
属である。
In manufacturing the thermosetting resin tube, as shown in FIG. 1, a molding die 1 having an appropriate surface irregularity formed on the inner peripheral surface to increase the surface area is used. The raw material resin is charged into the mold 1 and the mold 1 is heated while rotating at a high speed to perform centrifugal molding. As described above, it is recommended to use a split mold as the molding die 1 used here. There is no particular limitation on the material of the mold 1, such as metal materials such as SUS, ceramics,
Alternatively, a resin or the like can be used, but a metal is most common in consideration of strength, workability (including inner surface roughening) and the like.

【0047】本発明によれば、前駆体樹脂チューブおよ
びガラス状炭素チューブの外径と長さは成形型1の内径
と長さによって決まってくるので、該成形型1の内径と
長さを変えることにより任意の外径と長さの前駆体チュ
ーブを得ることができる。またチューブの内径は、成形
型1内に装填される樹脂の量を変えることによって任意
に調整できる。
According to the present invention, since the outer diameter and the length of the precursor resin tube and the glassy carbon tube are determined by the inner diameter and the length of the mold 1, the inner diameter and the length of the mold 1 are changed. Thus, a precursor tube having an arbitrary outer diameter and length can be obtained. Further, the inner diameter of the tube can be arbitrarily adjusted by changing the amount of the resin loaded in the mold 1.

【0048】原料樹脂Rは、図1にも示した様に成形型
1の内部に装填されるが、樹脂の装填は、成形型1を静
止させた状態で行なってもよく、或いは回転させながら
行ってもよい。成形型1の回転速度は、型の直径や樹脂
の硬化特性や熱時流動性に応じて適宜選定して決定すべ
きであるが、空孔欠陥のない前駆成形体をより確実に得
る上では、重力の2倍程度以上、好ましくは遠心力で1
0G程度以上の重力が樹脂層Rに作用する様に設定する
ことが望ましく、好ましい回転数は成形型1の内径によ
っても変わるが、通常は500〜5,000rpm、よ
り一般的には1,000〜3,000rpmである。
The raw material resin R is loaded into the molding die 1 as shown in FIG. 1, and the resin may be loaded while the molding die 1 is stationary or while rotating. May go. The rotational speed of the mold 1 should be appropriately selected and determined according to the diameter of the mold, the curing properties of the resin, and the fluidity during heating. However, in order to more reliably obtain a precursor molded body having no void defects, , About twice the gravity, preferably 1 centrifugal force
It is desirable to set the gravitational force of about 0 G or more to act on the resin layer R, and the preferable rotation speed varies depending on the inner diameter of the mold 1, but it is usually 500 to 5,000 rpm, more generally 1,000 rpm. 3,000 rpm.

【0049】成形型1内に原料樹脂を装填し、型を回転
させながら成形型1の外面側から加熱し、樹脂を硬化反
応の進行する温度以上に加熱すると、原料樹脂は加熱に
よって溶融し、型1の回転によって生じる遠心力によっ
て型1の内周面に押し付けられ、内径のほぼ一定な均一
な肉厚のチューブ状に成形される。この時、成形型1の
内周面には前述の如く表面積拡大処理が施されており、
外周面からの熱は粗面化などにより表面積の拡大された
内周面を通して樹脂層Rに均一且つ速やかに伝えられ、
硬化反応が速やかに進行する。
When the raw material resin is loaded into the molding die 1 and heated from the outer surface side of the molding die 1 while rotating the die, and the resin is heated to a temperature at which the curing reaction proceeds, the raw resin is melted by heating, It is pressed against the inner peripheral surface of the mold 1 by centrifugal force generated by the rotation of the mold 1, and is formed into a tube having a substantially constant inner diameter and a uniform thickness. At this time, the inner peripheral surface of the molding die 1 has been subjected to the surface area expansion processing as described above,
The heat from the outer peripheral surface is uniformly and promptly transmitted to the resin layer R through the inner peripheral surface whose surface area is enlarged by roughening or the like,
The curing reaction proceeds quickly.

【0050】この間、原料樹脂中に含まれることのある
揮発成分や成形過程で発生するガス成分は、樹脂層Rの
内面側から散逸する。該ガス成分の逸散を促進して気孔
欠陥の発生を一層確実に抑えるため、樹脂層Rの内面側
から強制排気することが好ましいことは先に述べた通り
である。
During this time, volatile components that may be contained in the raw material resin and gas components generated during the molding process are dissipated from the inner surface of the resin layer R. As described above, it is preferable to forcibly evacuate the resin layer R from the inner surface side in order to promote the dissipation of the gas component and to more reliably suppress the generation of pore defects.

【0051】尚、熱硬化性樹脂の硬化反応時には水蒸気
をはじめとする種々のガスが発生するため、成形時には
ガス抜きが重要であり、CVD装置用インナーチューブ
の如く大口径管を、圧縮成形の如き一般的な方法で成形
する場合には、ガス抜きは事実上不可能であり、また、
ガスの発生を抑えるため硬化反応が不十分な段階で成形
体を成形型から取り出すと変形するため、その形状を保
つことができない。
Since various gases such as water vapor are generated during the curing reaction of the thermosetting resin, it is important to release the gas during molding. For example, a large-diameter pipe such as an inner tube for a CVD apparatus is compressed. In the case of molding by such a general method, degassing is practically impossible, and
When the molded body is taken out of the mold at a stage where the curing reaction is insufficient to suppress generation of gas, the molded body is deformed, so that the shape cannot be maintained.

【0052】これに対して、本発明の方法では、型の回
転による遠心力で樹脂層に圧縮力が作用するので、均一
な肉厚のチューブを確実に得ることができ、しかも成形
される樹脂チューブの成形型に接しない面(内面側)は
大気に開放されているので、生成するガスは容易に成形
体外部に散逸する。また、樹脂は遠心力により圧縮力を
受けながら加熱され、ガス成分を樹脂層Rの内面側に押
出しながら完全硬化状態まで硬化反応を進めることがで
きる。遠心成形時の温度は、使用する樹脂の種類や硬化
触媒などによって異なるが、通常は80℃以上、好まし
くは100℃以上が採用される。
On the other hand, in the method of the present invention, a compressive force acts on the resin layer due to the centrifugal force generated by the rotation of the mold. Since the surface of the tube that is not in contact with the mold (the inner surface side) is open to the atmosphere, the generated gas easily dissipates outside the molded body. Further, the resin is heated while receiving a compressive force due to centrifugal force, and the curing reaction can be advanced to a completely cured state while extruding the gas component toward the inner surface side of the resin layer R. The temperature at the time of centrifugal molding differs depending on the type of resin used, the curing catalyst, and the like, but is usually 80 ° C or higher, preferably 100 ° C or higher.

【0053】かくして、前駆体となる熱硬化性樹脂チュ
ーブを成形した後は、これを炭素化処理することによっ
てガラス状炭素チューブに変える。炭素化処理には格別
特殊な条件が求められる訳ではなく、常法に従って前駆
体チューブを非酸化性雰囲気中で通常800℃程度以
上、好ましくは1000℃程度以上に加熱処理すること
によって行われる。また必要によっては、炭素化処理の
前に空気中あるいは非酸化性雰囲気中で前駆体チューブ
を100〜300℃程度に加熱する後硬化処理(キュア
リング)を行なうことも可能である。
After the thermosetting resin tube serving as the precursor is thus formed, it is converted into a glassy carbon tube by carbonization. The carbonization treatment does not require exceptional special conditions, and is performed by heating the precursor tube in a non-oxidizing atmosphere at a temperature of usually about 800 ° C. or more, preferably about 1000 ° C. or more, according to a conventional method. If necessary, before the carbonization treatment, a post-curing treatment (curing) in which the precursor tube is heated to about 100 to 300 ° C. in the air or in a non-oxidizing atmosphere can be performed.

【0054】かくして本発明によれば、直径が例えば1
5mm以上(更には60mm以上)といった大口径の前
駆体樹脂チューブであっても、成形型から樹脂層への伝
熱効率向上効果により樹脂層の加熱硬化を効率よく且つ
可及的に均一に進めることができ、内部欠陥のない前駆
体樹脂チューブを優れた生産性の下で効率よく製造する
ことができ、また該前駆体樹脂チューブを常法に従って
炭素化処理することにより、内部欠陥がなく寸法精度に
優れたガラス状炭素パイプを効率よく製造することがで
きる。特に本発明によれば、実質的に熱硬化性樹脂のみ
からなる原料からでも何らの障害なく大口径のチューブ
を得ることができ、不純物障害を生じることのない半導
体製造用CVD装置用のインナーチューブとして極めて
有効に活用できる。
Thus, according to the present invention, the diameter is, for example, 1
Even in the case of a precursor resin tube having a large diameter of 5 mm or more (and 60 mm or more), heat curing of the resin layer is promoted efficiently and as uniformly as possible by the effect of improving the heat transfer efficiency from the mold to the resin layer. It is possible to efficiently produce a precursor resin tube having no internal defects under excellent productivity, and by performing carbonization treatment on the precursor resin tube according to a conventional method, there is no dimensional accuracy without internal defects. It is possible to efficiently produce a glassy carbon pipe excellent in quality. In particular, according to the present invention, a large-diameter tube can be obtained without any obstacle even from a raw material substantially consisting of only a thermosetting resin, and an inner tube for a CVD apparatus for semiconductor production which does not cause an impurity obstacle. Can be used very effectively.

【0055】[0055]

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説
明するが、下記実施例はもとより本発明を限定する性質
のものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適
当に変更を加えて実施することも可能であり、それらは
いずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the following Examples are not intended to limit the present invention, and the present invention will not be limited to the following Examples and Examples. Modifications can be made and implemented, all of which are included in the technical scope of the present invention.

【0056】実施例1 遠心成形型として、SUS304材からなる内径325
mm、長さ1000mmの2分割式筒状で、内周面全面
をショットブラスト処理によって粗面化した成形型を使
用した。ショットブラスト材としては、粒径が0.4m
mのニヤーホワイトメタル(新東ブレーター社製のスチ
ールショット)を使用し、ブラスト速度80m/s、ブ
ラスト材量約50kg/m2の条件を採用し、表面粗度
を中心線平均粗さRaが約5μm、最大粗さRmaxが約
30μmに調整した。
Example 1 An inner diameter 325 made of SUS304 material was used as a centrifugal molding die.
A mold having a diameter of 2 mm and a length of 1000 mm and having a two-part cylindrical shape and having the entire inner peripheral surface roughened by shot blasting was used. As shot blast material, the particle size is 0.4m
m using a near white metal (Steel Shot manufactured by Shinto Breiter Co., Ltd.), using a blast speed of 80 m / s and a blast material amount of about 50 kg / m 2 , and using the surface roughness as the center line average roughness Ra. The thickness was adjusted to about 5 μm and the maximum roughness Rmax to about 30 μm.

【0057】この成形型内に、チューブ肉厚が約3mm
となる様に計算された量(約3kg)の下記熱硬化性樹
脂を充填し、成形型を1000rpmで回転しながら成
形型内周面を5℃/minの速度で120℃まで昇温
し、同温度で2時間保持したなお成形型の加熱は、回転
する成形型を取巻く様に配置したヒータを用いて行な
い、加熱温度は成形型の内周面に埋設した熱電対によっ
て測定した。その後、成形体を室温まで放冷してから脱
型し、外径300mm、長さ1000mm、肉厚3mm
のチューブ状成形体を得た。なお脱型に当たっては、成
形体は均一な適度の収縮により容易に脱型することがで
き、また得られたチューブ状成形体に変形や割れ、内面
発泡は認められず、チューブ内壁にも気泡の残存は認め
られなかった。
In this mold, the tube thickness is about 3 mm.
The following amount of thermosetting resin (about 3 kg) was charged so as to be calculated as follows, and the inner peripheral surface of the mold was heated to 120 ° C. at a rate of 5 ° C./min while rotating the mold at 1000 rpm. The mold was kept at the same temperature for 2 hours, and the mold was heated using a heater arranged so as to surround the rotating mold. The heating temperature was measured with a thermocouple embedded in the inner peripheral surface of the mold. Thereafter, the molded body was allowed to cool to room temperature and then released from the mold.
Was obtained. During demolding, the molded body can be easily demolded by uniform moderate shrinkage, and no deformation, cracking, or internal foaming is observed in the obtained tubular molded body. No residual was observed.

【0058】[原料樹脂] 熱硬化性樹脂:液状フェノール樹脂(群栄化学社製商品
名「レジトップPL−4804」)100質量部と硬化
触媒であるテトラメチレンヘキサミン(HTM)5質量
部を混合し、65℃で1時間攪拌したもの。 ゲル化時間:30分
[Raw material resin] Thermosetting resin: 100 parts by mass of a liquid phenol resin (trade name “REGITOP PL-4804” manufactured by Gunei Chemical Co., Ltd.) and 5 parts by mass of tetramethylenehexamine (HTM) as a curing catalyst are mixed. And stirred at 65 ° C. for 1 hour. Gel time: 30 minutes

【0059】比較例1 上記実施例において、成形型として内周面全面を鏡面仕
上げした型を使用した以外は前記実施例1と全く同様に
してフェノール樹脂チューブの遠心成形を行なった。
Comparative Example 1 A phenol resin tube was subjected to centrifugal molding in the same manner as in Example 1 except that a mold whose entire inner peripheral surface was mirror-finished was used.

【0060】得られたチューブは、不均一加熱に起因す
ると思われる成形型への局部密着が生じており、脱型の
際に該密着部が起点となって割れを生じた。また、得ら
れたチューブの内周面には所々に残存気泡が認められ
た。
In the obtained tube, local adhesion to the mold, which is considered to be caused by uneven heating, occurred. When the mold was released, the tube became a starting point, and cracks occurred. In addition, residual bubbles were observed in some places on the inner peripheral surface of the obtained tube.

【0061】実施例2 遠心成形型として、前記実施例1で用いたのと同じもの
を使用し、この成形型内に、チューブ肉厚が約3mmと
なる様に計算された量(約3kg)の下記の固形フェノ
ール樹脂を充填し、成形型を1000rpmで回転しな
がら成形型内周面を5℃/minの速度で150℃まで
昇温し、同温度で2時間保持したなお成形型の加熱は、
回転する成形型を取巻く様に配置したヒータを用いて行
ない、加熱温度は成形型の内周面に埋設した熱電対によ
って測定した。その後、成形体を室温まで放冷してから
脱型し、外径325mm、長さ1000mm、肉厚3m
mのチューブ状成形体を得た。
Example 2 The same centrifugal mold as that used in Example 1 was used, and the amount (about 3 kg) calculated so that the tube thickness was about 3 mm in this mold. Is filled with the following solid phenolic resin, and the inner peripheral surface of the mold is heated to 150 ° C. at a rate of 5 ° C./min while rotating the mold at 1000 rpm, and the mold is heated for 2 hours. Is
The heating was performed using a heater arranged so as to surround the rotating mold, and the heating temperature was measured by a thermocouple embedded in the inner peripheral surface of the mold. Thereafter, the molded body was allowed to cool to room temperature and then released from the mold.
m was obtained.

【0062】[原料樹脂]フェノールとホルマリンを
1:0.8のモル比で混合し、更に触媒として蓚酸をフ
ェノールに対し2質量%添加してから、80℃で0.5
〜4時間攪拌する。その後、水分と低分子量成分を減圧
留去することにより固形フェノール樹脂を得、夫々を上
記遠心成形に供した。
[Raw material resin] Phenol and formalin were mixed at a molar ratio of 1: 0.8, and oxalic acid was added as a catalyst in an amount of 2% by mass based on phenol.
Stir for ~ 4 hours. Thereafter, water and low molecular weight components were distilled off under reduced pressure to obtain a solid phenol resin, and each was subjected to the centrifugal molding.

【0063】上記実験に用いた各固形フェノール樹脂の
10および熱時流動性並びに成形結果を表1に示す。
[0063] Table 1 shows the T 10 and hot fluidity and molding results of the solid phenolic resin used in the above experiments.

【0064】[0064]

【表1】 [Table 1]

【0065】表1からも明らかな様に、適正なT10と熱
時流動性を有する固形フェノール樹脂を用いた符号b〜
dでは、気孔欠陥などのない良好なフェノール樹脂チュ
ーブが得られている。これらに対し、符号aの如くT10
が極端に長く熱時流動性の高い固体フェノール樹脂で
は、遠心成形時に大量のガスが発生し、気泡の痕跡が完
全には解消されないため、成形体には多数欠陥がみられ
る。また、符号eの如くT10が極端に短く熱時流動性の
低い固体フェノール樹脂では、樹脂が円筒状に遠心成形
される前に硬化が進んで流動性が失われ、均一な肉厚の
成形体が得られなくなる。
[0065] As is evident from Table 1, codes with proper T 10 and solid phenolic resin having a hot fluidity b~
In (d), a good phenol resin tube free from pore defects and the like was obtained. On the other hand, T 10
In the case of a solid phenol resin having an extremely long flowability and a high fluidity during heating, a large amount of gas is generated at the time of centrifugal molding, and traces of bubbles are not completely eliminated. Also, in T 10 is extremely short hot flowable low solids phenolic resin as code e, resin flowability progressed cured before being centrifugal molding is lost cylindrical, uniform shaping of thick You lose your body.

【0066】実施例3 下記の液状フェノール樹脂を使用した他は前記実施例2
と全く同様にしてフェノール樹脂チューブの遠心成形を
行なった。
Example 3 Example 2 was repeated except that the following liquid phenol resin was used.
The phenol resin tube was subjected to centrifugal molding in exactly the same manner as in the above.

【0067】[原料樹脂]市販の液状レゾール型フェノ
ール樹脂(粘度:0.5Pa・s、不揮発分濃度:60
質量%)と、ヘキサメチレンテトラミンを質量比で10
0:2の比率で混合し、70℃で0.5〜4時間攪拌し
た後、水分と低分子量成分を減圧留去して液状フェノー
ル樹脂を製造し、上記遠心成形に供した。
[Raw material resin] A commercially available liquid resol type phenol resin (viscosity: 0.5 Pa · s, non-volatile content: 60)
Mass%) and hexamethylenetetramine in a mass ratio of 10%.
After mixing at a ratio of 0: 2 and stirring at 70 ° C. for 0.5 to 4 hours, water and low molecular weight components were distilled off under reduced pressure to produce a liquid phenol resin, which was subjected to the centrifugal molding.

【0068】この実験で用いた各固形フェノール樹脂の
ゲル化時間と成形結果を表2に示す。
Table 2 shows the gel time and molding results of each solid phenolic resin used in this experiment.

【0069】[0069]

【表2】 [Table 2]

【0070】表2からも明らかな様に、適正なゲル化時
間を有する液状フェノール樹脂を用いた符号B〜Dで
は、気孔欠陥などのない良好なフェノール樹脂チューブ
が得られている。これらに対し、符号Aの如くゲル化時
間が長すぎる液状フェノール樹脂では、硬化不足のため
脱型が困難であり、また遠心成形時に大量のガスが発生
して気泡の痕跡が完全には解消されないため、成形体に
は多数欠陥がみられる。また、符号Eの如くゲル化時間
が極端に短かい液状フェノール樹脂では、樹脂が円筒状
に遠心成形される前にゲル化が進んで増粘し、内部ガス
の逸散が不十分となって気孔欠陥が生じるばかりでな
く、遠心成形前にゲル化が進んで均一な肉厚の成形体が
得られなくなる。
As is clear from Table 2, the reference numerals B to D using the liquid phenol resin having an appropriate gelation time provide good phenol resin tubes free from pore defects and the like. On the other hand, in the case of a liquid phenol resin having an excessively long gelation time as indicated by the symbol A, it is difficult to remove the mold due to insufficient curing, and a large amount of gas is generated during centrifugal molding, and the trace of bubbles is not completely eliminated. Therefore, many defects are seen in the molded body. Further, in the case of a liquid phenol resin having an extremely short gelation time such as E, the gelation proceeds and the viscosity increases before the resin is centrifugally molded into a cylindrical shape, and the escape of the internal gas becomes insufficient. In addition to the formation of pore defects, gelation proceeds before centrifugal molding, and a molded article having a uniform thickness cannot be obtained.

【0071】実施例4 遠心成形型として、SUS304材からなる内径325
mm、長さ2000mmの2分割式筒状で、内周面全面
をショットブラスト処理によって表2に示す4種類の粗
面化処理を施した成形型を使用した。ショットブラスト
材としては、粒径が0.2〜0.8mmのニヤーホワイ
トメタル(新東ブレーター社製のスチールショット)を
使用し、ブラスト速度65〜110m/s、ブラスト材
量約50kg/m2の条件を採用し、表面粗度を調整し
た。なお、成形型内面の表面粗さにはランクテーラ社製
の触針式粗さ計を使用し、ハンドリング時に生じた内面
傷のない部分について成形型の長さ方向と平行方向にJ
IS B0651に準拠して測定した。
Example 4 An inner diameter 325 made of SUS304 material was used as a centrifugal molding die.
A mold having a two-part cylindrical shape having a length of 2,000 mm and a length of 2,000 mm and having the entire inner peripheral surface subjected to four types of surface roughening treatments shown in Table 2 by shot blasting was used. As the shot blast material, a near white metal having a particle size of 0.2 to 0.8 mm (steel shot manufactured by Shinto Breiter Co., Ltd.) is used, the blast speed is 65 to 110 m / s, and the blast material amount is about 50 kg / m 2. Was adopted to adjust the surface roughness. The surface roughness of the inner surface of the mold was measured using a stylus roughness meter manufactured by Rank Taylor Co., Ltd.
It was measured in accordance with IS B0651.

【0072】この成形型内に、前記実施例1で用いたの
と同じ熱硬化性樹脂6kgを充填し、成形型を回転しな
がら成形型内周面を100℃に加熱して遠心成形を行な
った。なお成形型の加熱は、回転する成形型を取巻く様
に配置したヒータを用いて行ない、加熱温度は成形型の
内周面に埋設した熱電対によって予め測定した。
Into this mold, 6 kg of the same thermosetting resin as used in Example 1 was charged, and the inner peripheral surface of the mold was heated to 100 ° C. while rotating the mold to perform centrifugal molding. Was. The heating of the mold was performed using a heater arranged so as to surround the rotating mold, and the heating temperature was measured in advance by a thermocouple embedded in the inner peripheral surface of the mold.

【0073】同温度を保って成形型を600rpmの速
度で回転を続け、樹脂層の質量減少率が20質量%に達
するまでの時間を測定した。これは、上記銘柄のフェノ
ール樹脂を用いた場合、質量減少率が20質量%に達し
た時点で硬化がほぼ完了し、以降の脱型と炭素化処理を
支障なく行なえるからである。なお質量減少率は、原料
樹脂から発生する水分、つまり原料樹脂から蒸発する余
剰水分と硬化反応によって生成する水分の和を定量する
ことによって行なった。質量減少率が20質量%に達し
た時点で遠心成形を終了し、室温にまで放冷してから成
形体を脱型し、外径325mm、長さ2000mm、厚
さ2.5mmのフェノール樹脂チューブを得た。各樹脂
チューブを製造する際の硬化時間を表3に示す。
While maintaining the same temperature, the mold was continuously rotated at a speed of 600 rpm, and the time required for the mass reduction rate of the resin layer to reach 20% by mass was measured. This is because, when the above-mentioned phenol resin is used, the curing is almost completed when the mass reduction rate reaches 20% by mass, and the subsequent demolding and carbonization can be performed without any trouble. The mass reduction rate was determined by quantifying the water generated from the raw resin, that is, the sum of the excess water evaporated from the raw resin and the water generated by the curing reaction. When the mass reduction rate reaches 20% by mass, the centrifugal molding is terminated, and the molded body is allowed to cool to room temperature, and then the molded body is removed from the mold. I got Table 3 shows the curing time for producing each resin tube.

【0074】上記で得た各フェノール樹脂チューブを、
空気中300℃で200時間加熱してキュアリングした
後、更に不活性ガス(アルゴン)中2000℃まで24
0時間をかけて昇温・加熱して炭化させ、外径260m
m、長さ1600mm、厚さ約2.1mmのガラス状炭
素からなるチューブを得た。該チューブの両端を切断
し、長さ1000mmのCVD用インナーチューブと
し、下記の方法でCVD用インナーチューブとしての性
能を評価した。
Each phenol resin tube obtained above was
After curing by heating in air at 300 ° C for 200 hours, it is further heated up to 2000 ° C in an inert gas (argon).
Over 0 hours, heat and heat to carbonize, outer diameter 260m
A tube made of glassy carbon having a length of 1600 mm, a length of 1600 mm and a thickness of about 2.1 mm was obtained. Both ends of the tube were cut to form a 1000 mm long inner tube for CVD, and the performance as an inner tube for CVD was evaluated by the following method.

【0075】[インナーチューブとしての性能評価法]
上記で得た各インナーチューブを縦型の半導体製造用C
VD装置内に組み込み、CVD温度650℃でSiH4
とH2の混合ガスを供給することにより、Siウエハ上
にポリシリコン膜を形成した。そして、該ポリシリコン
膜表面へのパーティクル(異物)付着量によってインナ
ーチューブとしての性能を評価した。なおパーティクル
発生量は、シリコンウエハ表面に付着した0.2μm以
上のパーティクル数をテンコール(Tencor)社製の「6
220型」を用いて測定した。
[Performance evaluation method as inner tube]
Each of the inner tubes obtained above was replaced with a vertical semiconductor manufacturing C
SiH 4 at 650 ° C CVD temperature
By supplying a mixed gas of H 2 and H 2 , a polysilicon film was formed on the Si wafer. The performance of the inner tube was evaluated based on the amount of particles (foreign matter) attached to the surface of the polysilicon film. The amount of particles generated is determined by measuring the number of particles of 0.2 μm or more adhering to the surface of the silicon wafer to “6” manufactured by Tencor.
220 type ".

【0076】結果を表3に一括して示す。なおインナー
チューブとしての性能については、従来の石英製および
SiC製のインナーチューブについて行なった同様の評
価試験結果を併記した。
The results are collectively shown in Table 3. For the performance as the inner tube, the results of the same evaluation test performed on the conventional quartz and SiC inner tubes are also shown.

【0077】[0077]

【表3】 [Table 3]

【0078】表3からも明らかな様に、成形型の内面を
粗面化処理した本発明の方法を採用すれば、遠心成形時
における熱硬化性樹脂の硬化時間を大幅に短縮すること
ができる。また成形型の内面を粗面化することにより、
得られる熱硬化性樹脂チューブ、ひいてはガラス状炭素
チューブの該周面も粗面となるが、CVD装置用インナ
ーチューブとしての性能を従来の石英製やSiC製のも
のと比較した場合でも、本発明によって得たチューブで
はパーティクル発生量が少なく、優れた性能を有してい
ることが分かる。
As is clear from Table 3, if the method of the present invention in which the inner surface of the mold is roughened is employed, the curing time of the thermosetting resin during centrifugal molding can be greatly reduced. . Also, by roughening the inner surface of the mold,
The peripheral surface of the obtained thermosetting resin tube, and thus the glassy carbon tube, is also roughened. Even when the performance as an inner tube for a CVD apparatus is compared with that of a conventional quartz or SiC, It can be seen that the tube obtained by the method has a small particle generation amount and has excellent performance.

【0079】[0079]

【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、
例えば半導体製造用CVD装置のインナーチューブ等と
して有効に活用できる高性能のガラス状炭素チューブお
よびその前駆体となる熱硬化性樹脂チューブを、高生産
性の下で安定確実に製造できる。
The present invention is configured as described above.
For example, a high-performance glassy carbon tube that can be effectively used as an inner tube or the like of a CVD apparatus for semiconductor production and a thermosetting resin tube as a precursor thereof can be stably and reliably produced with high productivity.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明で使用される遠心成形用成形型を例示す
る概略断面説明図である。
FIG. 1 is a schematic sectional explanatory view illustrating a centrifugal molding die used in the present invention.

【図2】半導体製造用CVD装置を例示する概略断面説
明図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional explanatory view illustrating a CVD apparatus for manufacturing a semiconductor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 成形型本体 2 裏板 3 押え板 4 インナーチューブ 5 アウターチューブ 6 Siウエハ 7 ウエハ支持用ボート 8 原料ガス R 熱硬化性樹脂(層) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mold main body 2 Back plate 3 Holding plate 4 Inner tube 5 Outer tube 6 Si wafer 7 Wafer support boat 8 Raw material gas R Thermosetting resin (layer)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/205 C23C 16/44 B 5F045 // C23C 16/44 B29K 101:10 B29K 101:10 B29L 23:00 B29L 23:00 C08L 61:06 C08L 61:06 C04B 35/52 A Fターム(参考) 3H111 BA15 BA37 CB02 CB23 DA08 DB10 DB11 EA07 EA12 4F073 AA12 AA13 AA17 BA21 BB03 GA01 GA03 4F205 AA37 AG08 AR13 GA02 GB01 GC04 GF01 GN01 GN28 4G032 AA14 BA02 GA06 GA11 4K030 KA46 5F045 BB08 BB14 DP19 EC02 EC05──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/205 C23C 16/44 B 5F045 // C23C 16/44 B29K 101: 10 B29K 101: 10 B29L 23: 00 B29L 23:00 C08L 61:06 C08L 61:06 C04B 35/52 A F term (reference) 3H111 BA15 BA37 CB02 CB23 DA08 DB10 DB11 EA07 EA12 4F073 AA12 AA13 AA17 BA21 BB03 GA01 GA03 4F205 AA37 AG01 GS01 GN28 4G032 AA14 BA02 GA06 GA11 4K030 KA46 5F045 BB08 BB14 DP19 EC02 EC05

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内周面の表面積を高めた成形型を使用
し、熱硬化性樹脂を含む原料を遠心成形することを特徴
とするガラス状炭素チューブ前駆体の製法。
1. A method for producing a glassy carbon tube precursor, wherein a raw material containing a thermosetting resin is centrifugally molded by using a mold having an increased inner peripheral surface area.
【請求項2】 内周面の表面積を高めた成形型を使用
し、熱硬化性樹脂を含む原料を遠心成形して熱硬化性樹
脂チューブを製造し、これを炭素化処理することを特徴
とするガラス状炭素チューブの製法。
2. A thermosetting resin tube is produced by centrifugally molding a raw material containing a thermosetting resin by using a mold having an increased inner peripheral surface area, and a carbonizing treatment is performed on the tube. To make vitreous carbon tubes.
【請求項3】 成形型の内周面が、粗面化処理により表
面積を高めたものである請求項1または2に記載の製
法。
3. The method according to claim 1, wherein the inner peripheral surface of the mold has a surface area increased by a roughening treatment.
【請求項4】 成形型内周面の表面粗さが、中心線平均
粗さRaで1〜10μm、最大粗さRmaxで10〜50
μmである請求項3に記載の製法。
4. The surface roughness of the inner peripheral surface of the mold is 1 to 10 μm in center line average roughness Ra and 10 to 50 in maximum roughness Rmax.
The method according to claim 3, wherein the particle size is μm.
【請求項5】 ガラス状炭素チューブが、半導体製造用
CVD装置のインナーチューブである請求項1〜4に記
載の製法。
5. The method according to claim 1, wherein the glassy carbon tube is an inner tube of a CVD apparatus for semiconductor production.
【請求項6】 熱硬化性樹脂として、115℃における
硬化度10%までの到達時間(T10)が5〜60分間であ
る硬化特性を有すると共に、JIS−K6911に規定
される円板式流れ試験において100℃で60mm以上
の流動性を示す常温で固形の熱硬化性樹脂を使用する請
求項1〜5のいずれかに記載の製法。
6. A thermosetting resin having a hardening property in which a reaching time (T 10 ) to a hardening degree of 10% at 115 ° C. is 5 to 60 minutes, and a disk flow test specified in JIS-K6911. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein a thermosetting resin which is solid at room temperature and has a fluidity of not less than 60 mm at 100 ° C is used.
【請求項7】 熱硬化性樹脂として、ゲル化時間が5〜
60分である常温で液状の熱硬化性樹脂を使用する請求
項1〜5のいずれかに記載の製法。
7. The thermosetting resin has a gelation time of 5 to 5.
The method according to any one of claims 1 to 5, wherein a thermosetting resin liquid at room temperature for 60 minutes is used.
【請求項8】 前記原料の99質量%以上が熱硬化性樹
脂である請求項1〜7のいずれかに記載の製法。
8. The method according to claim 1, wherein 99% by mass or more of the raw material is a thermosetting resin.
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Cited By (5)

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