JP2006089819A

JP2006089819A - Ｃｖｄコーティング方法およびｃｖｄコーティング装置

Info

Publication number: JP2006089819A
Application number: JP2004278699A
Authority: JP
Inventors: Hiromasa Sato; 浩昌佐藤; Kazunori Yamazaki; 和紀山崎; Takahiro Tabei; 貴浩田部井; Takeshi Inaba; 毅稲葉
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 2004-09-27
Filing date: 2004-09-27
Publication date: 2006-04-06

Abstract

【課題】ワークに対するＣＶＤコーティングの生産性を向上させると共に、ワークの特定な箇所に支持部材の支持に伴う痕跡を残すという問題を解消することができるＣＶＤコーティング方法およびＣＶＤコーティング装置を提供すること。
【解決手段】ＣＶＤ炉４内には、ＣＶＤコーティングを施すワークＷの一部に係止して、ワークをＣＶＤ炉内において吊り下げる形態で支持するワーク支持部材１１が配置されている。このワーク支持部材１１は連結部材１２および回転軸１３によって、水平方向に回転可能となるように保持されて、回転駆動機構１６により間欠的に回転駆動動作が付与されるように構成されている。ＣＶＤ処理中において、前記回転軸１３には回転駆動機構１６により間欠的に回転駆動動作が付与され、ワーク支持部材１１を介してワークＷにも回転動作が伝達される。これにより、前記ワークＷに作用する遠心力の働きが変化し、前記ワークＷは揺動動作を受けてワークＷに対するワーク支持部材１１の接触位置が変更されるようになされる。
【選択図】図１

Description

この発明は、カーボンもしくはＳｉＣ等からなる半導体装置用部材に、ＳｉＣ等を表面コートするＣＶＤコーティング方法およびＣＶＤコーティング装置に関する。

例えばカーボン（黒鉛）やＳｉＣを基材にした半導体用熱処理部材（以下、これをワークともいう。）は、熱処理中において基材自身に含まれる不純物が漏出しないように、また高い耐蝕性を得るなどの目的のために、その全面にＣＶＤ−ＳｉＣコーティングを実施する場合がある。前記したワークに対してＣＶＤコーティングを施す場合には、前記ワークをＣＶＤ炉内において支持するための支持部材が必要であり、ワークと支持部材とは接触した状態になされる。

したがって、前記支持部材に接触したワークの表面には反応ガスが接触せず、当該箇所にはＣＶＤ膜がほとんど形成されないという問題が発生する。そこで、ＣＶＤ膜の非形成面積をより小さくさせるために、支持部材の先端部を針状に形成させるなどの工夫がなされているものの、いずれにしてもワーク表面の一部にＣＶＤ膜が形成されない箇所が存在することにより、ワーク基材に含まれる不純物が漏出するといった問題が発生する。

そのために、ワークに対してＣＶＤコーティングを実行した後、一旦、ＣＶＤ炉を室温に戻し、炉内を開けて支持部材によるワークの支持位置をずらせてセットし直した後、再びＣＶＤコーティングを実行するといった対処が考えられている。この様な手段を採用した場合には、ＣＶＤ炉の温度を再び上昇させるための余分なリードタイムを確保しなければならず、生産性を低下させると共にコストを上昇させるという問題が発生する。

そこで、前記した問題点を解消するために、ＣＶＤコーティングの実行中において、ワークを少なくとも２組の支持部材によって持ち替えるように構成し、ワークの全面に反応ガスが接触できるようにしたＣＶＤ装置が、特許文献１に開示されている。
特開２０００−１７８７４３号公報

前記した特許文献１に開示されたＣＶＤ装置によると、ワークを３点で支持する第１と第２の支持部材がそれぞれ備えられ、第１の支持部材が上昇することで第１の支持部材によってワークが３点支持され、また第１の支持部材が下降することで第２の支持部材によってワークが３点支持されるようになされる。これにより、ワークの全面に反応ガスを接触させることができ、ワーク表面の全体にわたってＣＶＤ膜を形成させることが期待できる。

ところで、この種のＣＶＤ装置においては、ＣＶＤ膜を形成させる対象としての前記ワークの表面のみならず、炉内反応域にさらされる全ての炉内表面にもＳｉＣ膜が生成される。したがって、前記ワークとこれを支持する支持部材の境界部分において、両者に跨ってＳｉＣ膜が生成され、この膜が前記両者間を固着させるように作用する。それ故、特許文献１に開示されたＣＶＤ装置のように第１と第２の支持部材によってワークを持ち替えた場合、支持部材とワーク表面に跨るＣＶＤ膜の一部が剥離し、これがワーク上に傷跡のような痕跡を残すという問題が発生する。

しかも、特許文献１に開示されたＣＶＤ装置においては、ワークを複数回にわたって持ち替えても第１支持部材によって支持されるワーク表面上の支持点はほとんど変更されず、また、第２支持部材によって支持されるワーク表面上の支持点もほとんど変更されることはない。したがって、ＳｉＣ膜の成膜作用と共にワークの同一箇所を繰り返し持ち替えることにより、ワークの同一箇所に益々大きな痕跡が生成され、これがユーザに対して不良であるかのような疑念を抱かせる結果となる。

この発明は、前記した問題点に着目してなされたものであり、ＣＶＤの成膜中において、支持部材によるワークの支持箇所を効果的に移動させることができる構成を採用し、これによりワークに対するＣＶＤコーティングの生産性を向上させると共に、前記したようなワークの特定な箇所に支持部材の支持に伴う痕跡を残すという問題を解消することができるＣＶＤコーティング方法およびＣＶＤコーティング装置を提供することを課題とするものである。

前記した課題を解決するためになされたこの発明にかかるＣＶＤコーティング方法は、請求項１に記載のとおり、ＣＶＤ炉内に配置されたワーク支持部材によってワークを吊り下げる形態で支持すると共に、ＣＶＤ処理中において、水平方向に回転可能になされた前記ワーク支持部材に対して間欠的に回転駆動動作を与え、ワーク支持部材の水平方向への回転および停止に伴う前記ワークに作用する遠心力の働きの変化により、前記ワークに対するワーク支持部材の接触位置が変更されるようにした点に特徴を有する。

また、前記した課題を解決するためになされたこの発明にかかるＣＶＤコーティング装置は、請求項２に記載のとおり、ＣＶＤ炉内に配置され、ＣＶＤコーティングを施すワークの一部に係止して、前記ワークをＣＶＤ炉内において吊り下げる形態で支持するワーク支持部材と、前記ワーク支持部材を水平方向に回転可能となるように保持する回転軸を含む回転支持機構と、ＣＶＤ処理中において、前記回転支持機構を構成する回転軸に対して間欠的に回転駆動動作を付与させる回転駆動機構とが具備され、前記ワーク支持部材の水平方向への回転および停止に伴う前記ワークに作用する遠心力の働きの変化により、前記ワークに対するワーク支持部材の接触位置が変更されるように構成した点に特徴を有する。

この場合、一つの好ましい実施の形態においては請求項３に記載のとおり、前記ワーク支持部材は、前記回転支持機構に保持されて水平方向に回転されるベース部材と、このベース部材に対してワークの一部に点接触の状態で係止する凸状の係止部材が、鉛直方向に向いて形成された構成が採用される。さらにこの場合、好ましくは請求項４に記載のとおり、前記凸状の係止部材は、前記ベース部材の回転中心部を挟んで当該ベース部材上の２箇所に形成された構成になされる。

一方、前記ワーク支持部材における他の好ましい実施の形態においては、請求項５に記載のとおり、前記ワーク支持部材は、角柱状に形成され、その長手方向が水平の姿勢を保つと共に、一つの稜線部が鉛直方向に向いた状態で前記回転支持機構に保持された構成になされる。

そして、前記したワーク支持部材のいずれの構成が採用されるにしても、請求項６に記載のとおり、前記ＣＶＤ炉の炉外に配置された前記回転駆動機構からの駆動力が、前記回転軸を介して前記ワーク支持部材に伝達されるように構成されていることが望ましい。

前記したＣＶＤコーティング方法およびＣＶＤコーティング装置によると、ＣＶＤコーティングが施されるワークは、ＣＶＤ炉内において水平方向に回転可能となるように構成されたワーク支持部材によって吊り下げられた形態で支持される。そして、前記ワーク支持部材はＣＶＤ処理中において、回転駆動機構により間欠的に回転駆動動作を受ける結果、ワークに作用する遠心力の働きが変化し、前記ワークに対するワーク支持部材の接触位置が変更されるようになされる。

すなわち、ワーク支持部材によって吊り下げられた状態のワークの重心位置が、ワーク支持部材の回転中心に対してずれが有る場合には、ワークの重心位置はその回転に伴って、前記回転中心から外側に振られる作用を受ける。また、ワークの重心位置はその回転の停止に伴って前記回転中心側に戻ろうとする作用を受け、その結果、前記ワークはワーク支持部材に吊り下げられた状態で、揺れの作用が与えられる。

したがって、ワークに対して揺れの作用が与えられることで、ワークにおける前記支持部材への接触位置を不規則に変えることができ、ＣＶＤの処理を中断させることなく、ワークの全面に反応ガスを接触させることができる。しかも、前記支持部材への接触位置が不規則に変えられることにより、ＣＶＤ膜の成膜に伴ってワークの同一箇所に傷跡のような痕跡を残すという従来の問題を解消させることができる。

この場合、特に前記したように凸状の係止部材を備えたワーク支持部材、もしくは角柱状に形成されたワーク支持部材を利用して、ワークを吊り下げた状態で支持することにより、支持部材とワークとの接触を点接触もしくは線接触の状態とすることができる。これにより、支持部材によるワークに対する接触面積を小さくすることができるだけでなく、前記したワークの揺動作用により、支持部材への接触位置をより効果的に変更させることができ、その効果を一層ひき立たせることができる。

以下、この発明にかかるＣＶＤコーティング方法およびＣＶＤコーティング装置について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。図１はＣＶＤコーティング装置の全体構成を縦断面図によって示したものであり、このＣＶＤ装置は、天井壁１ａ、底壁１ｂおよび周壁１ｃからなる真空容器１により外郭を構成している。そして、前記真空容器１内には内部を囲む断熱材２と、その内側に配置された筒状の加熱ヒータと３と、この加熱ヒータ３のさらに内側に配置されたワークＷを囲む容器４が具備されており、この容器４がＣＶＤ炉を構成している。

すなわち図１に示す実施の形態においては、前記加熱ヒータ３により前記容器４によるＣＶＤ炉内が所定の温度に加熱され、この状態で前記容器４内に反応ガスが注入されることにより、そのガスが熱分解されて化学反応し、前記反応ガスの種類に応じて、例えばＳｉＣ膜がワークＷの表面にコーティングされることになる。なお、図１に示されたワークＷは、例えば炉心管のような部材を円筒状にモデル化して示しているが、特に炉心管のような特定な部材に限られるものではない。

前記容器４内には、四角柱状に形成されたベース部材１１ａに対して凸状の係止部材１１ｂ，１１ｃを一体に形成したワーク支持部材１１が配置されている。なお、図２はワーク支持部材１１を斜視図で示しており、また、図３は前記ワーク支持部材１１によってワークＷを支持した状態を示している。

このワーク支持部材１１は、四角柱状のベース部材１１ａが後述する回転支持機構によって水平方向に回転可能となるように保持されており、鎖線で示すベース部材１１ａの回転中心部を挟んで、ベース部材の２箇所に前記凸状の係止部材１１ｂ，１１ｃが鉛直方向に向けて形成されている。なお、前記した凸状の係止部材１１ｂ，１１ｃは、それぞれ三角錐の形態になされ、その先端部は一例として半径０．５〜５ｍｍ程度の球面状になされている。

前記ワーク支持部材１１におけるベース部材１１ａの一端は、Ｌ字状に形成された連結部材１２の一端部に結合されて保持され、この連結部材１２の他端部はＣＶＤ炉を構成する前記容器４の下底部中央において、容器４内に突出するようにして配置された回転軸１３の頂部に取り付けられている。

すなわち、Ｌ字状の連結部材１２と回転軸１３とにより、前記ワーク支持部材１１の回転支持機構を構成しており、前記回転軸１３を回転駆動させることにより、前記ワーク支持部材１１はベース部材１１ａを水平状態に保ったまま、前記鎖線を回転中心として回転動作がなされるように機能する。

一方、ＣＶＤ装置の外郭を構成する真空容器１における底壁１ｂの中央部には、駆動軸１４が気密部材１５を介して回転可能に支持されており、この駆動軸１４は前記ＣＶＤ炉の炉外に配置された回転駆動機構１６からの駆動力を、前記回転軸１３に伝達させるように作用する。

斯くして、図１〜図３に示した構成のＣＶＤコーティング装置によると、ワーク支持部材１１における凸状の係止部材１１ｂ，１１ｃは、ワークＷとしての図１に示す円筒状部材の内面に点接触の状態で係止し、ワークＷを吊り下げた状態で支持するようになされる。この状態で回転駆動機構１６からの回転駆動力が回転軸１３に伝達され、これによりワークＷはワーク支持部材１１と共に回転駆動動作を受ける。

この時、前記したように加熱ヒータ３により前記容器４によるＣＶＤ炉内が所定の温度に加熱され、前記容器４内に反応ガスが注入されることにより、前記反応ガスの種類に対応したＣＶＤ膜がワークＷの表面にコーティングされる。

前記回転駆動機構１６は、一例として３〜１０ｒｐｍの回転速度でワークＷを回転駆動させると共に、停止させる動作を繰り返し実行する。すなわち、回転駆動機構１６はワーク支持部材１１を介してワークＷを間欠的に回転駆動させるように動作する。ここで、ワーク支持部材１１によって吊り下げられた状態のワークＷの重心位置が、鎖線で示されたワーク支持部材の回転中心に対して多少ずれが有る場合には、ワークＷの重心位置はその回転に伴って、前記回転中心から外側に振られる作用を受ける。

また、ワークＷの重心位置はその回転動作の停止に伴って前記回転中心側に戻ろうとする作用を受け、ワークＷに作用する遠心力の働きが変化する。この結果、前記ワークＷはワーク支持部材１１に吊り下げられた状態で、図３に矢印で示したように揺動作用が与えられ、このワークＷの揺れにより前記ワークＷに対するワーク支持部材１１における係止部材１１ｂ，１１ｃの接触位置が変更されるようになされる。

この結果、ＣＶＤの処理を中断させることなく、ワークの全面に反応ガスを接触させることができる。しかも、前記ワークＷに揺動作用を与えることで、ワークに対する前記支持部材の接触位置は不規則に変わり、ＣＶＤ膜の成膜に伴ってワークＷの同一箇所に傷跡のような痕跡を残すという従来の問題を解消させることができる。

図４は、図１〜図３に示したワーク支持部材１１を利用して他の種類のワークＷを吊り下げる形態で支持した例を示すものであり、この図４に示すワークＷは、例えば熱処理用の縦型ボートのような部材をモデル化して示したものである。この図４に示した構成のワークＷであっても、前記したようにワーク支持部材１１を間欠的に回転駆動させることで、同様ワークＷに対して揺動作用を与えることができ、ワークに対する支持部材の接触位置を不規則に変えることができる。

図５〜図７は、ワーク支持部材１１の他の形態を示したものである。なお、図５はワーク支持部材１１を斜視図で示し、また、図６は同支持部材１１によってワークＷを吊り下げる形態で支持した例を示しており、この図６に示した円筒状のワークＷは図３に示した例に比較して、軸方向の寸法は短縮され、また若干肉厚になされている。さらに図７は同支持部材１１によりワークＷを吊り下げる形態で支持した例を示しており、この図７に示したワークＷは図４に示した例に比較して、軸方向の寸法が短縮された例を示している。

図５〜図７に示したワーク支持部材１１は、そのベース部材１１ｄが三角柱状に形成されており、この三角柱状に形成されたベース部材における一つの稜線部１１ｅが鉛直方向に向いた状態で、その一端がＬ字状の連結部材１２に取り付けられている。そして、この連結部材１２は、図１に基づいて説明した回転軸１３に取り付けられており、したがってワーク支持部材１１はその長手方向が水平の姿勢を保った状態で、図に示す鎖線を回転中心として回転動作がなされるように機能する。

前記のように三角柱状に形成されたワーク支持部材１１によると、図６または図７に示したような立体的な構成のワークＷの内面に、稜線部１１ｅが線接触の状態で係止して、ワークＷを吊り下げるようにして支持する。この構成においても、すでに説明した図１に示す回転駆動機構１６によりワーク支持部材１１を介してワークＷを間欠的に回転駆動させることができ、図６および図７に矢印で示したようにワークＷに対して揺動作用を与えることができる。

したがって、図５〜図７に示した実施の形態においても、ＣＶＤ炉の稼働中においてワークＷに対する支持部材１１の接触位置を不規則に変えることができ、先に説明した図１〜図４に示す実施の形態と同様の効果を期待することができる。

なお、図５〜図７に示した実施の形態においては、ワーク支持部材１１を構成するベース部材１１ｄは三角柱状に形成されているが、これは四角形もしくはそれ以上の多角形の角柱体により構成することができ、その一つの稜線部を鉛直方向に向けた状態とすることで、前記したように立体的な構成のワークＷの内面に、稜線部を線接触の状態で係止させることができる。

この発明にかかるＣＶＤコーティング装置の全体構成を示した縦断面図である。図１に示す装置に採用されたワーク支持部材の構成を示した斜視図である。図２に示すワーク支持部材によって、ワークを吊り下げ状態に支持した例を示す斜視図である。同じく図２に示すワーク支持部材によって、他の構成のワークを吊り下げ状態に支持した例を示す斜視図である。図１に示す装置において好適に採用し得る他のワーク支持部材の例を示した斜視図である。図５に示すワーク支持部材によって、ワークを吊り下げ状態に支持した例を示す斜視図である。同じく図５に示すワーク支持部材によって、他の構成のワークを吊り下げ状態に支持した例を示す斜視図である。

符号の説明

１真空容器
２断熱材
３加熱ヒータ
４容器（ＣＶＤ炉）
１１ワーク支持部材
１１ａ，１１ｄベース部材
１１ｂ，１１ｃ係止部材
１１ｅ稜線部
１２連結部材
１３回転軸
１４駆動軸
１５気密部材
１６回転駆動機構
Ｗワーク

Claims

ＣＶＤ炉内に配置されたワーク支持部材によってワークを吊り下げる形態で支持すると共に、ＣＶＤ処理中において、水平方向に回転可能になされた前記ワーク支持部材に対して間欠的に回転駆動動作を与え、ワーク支持部材の水平方向への回転および停止に伴う前記ワークに作用する遠心力の働きの変化により、前記ワークに対するワーク支持部材の接触位置が変更されるようにしたことを特徴とするＣＶＤコーティング方法。
ＣＶＤ炉内に配置され、ＣＶＤコーティングを施すワークの一部に係止して、前記ワークをＣＶＤ炉内において吊り下げる形態で支持するワーク支持部材と、
前記ワーク支持部材を水平方向に回転可能となるように保持する回転軸を含む回転支持機構と、
ＣＶＤ処理中において、前記回転支持機構を構成する回転軸に対して間欠的に回転駆動動作を付与させる回転駆動機構とが具備され、
前記ワーク支持部材の水平方向への回転および停止に伴う前記ワークに作用する遠心力の働きの変化により、前記ワークに対するワーク支持部材の接触位置が変更されるように構成したことを特徴とするＣＶＤコーティング装置。
前記ワーク支持部材は、前記回転支持機構に保持されて水平方向に回転されるベース部材と、このベース部材に対してワークの一部に点接触の状態で係止する凸状の係止部材が、鉛直方向に向いて形成されていることを特徴とする請求項２に記載のＣＶＤコーティング装置。
前記凸状の係止部材は、前記ベース部材の回転中心部を挟んで当該ベース部材上の２箇所に形成されていることを特徴とする請求項３に記載のＣＶＤコーティング装置。
前記ワーク支持部材は、角柱状に形成され、その長手方向が水平の姿勢を保つと共に、一つの稜線部が鉛直方向に向いた状態で前記回転支持機構に保持されていることを特徴とする請求項２に記載のＣＶＤコーティング装置。
前記ＣＶＤ炉の炉外に配置された前記回転駆動機構からの駆動力が、前記回転軸を介して前記ワーク支持部材に伝達されるように構成されていることを特徴とする請求項２ないし請求項５のいずれか１項に記載のＣＶＤコーティング装置。