JP2686628B2 - 多孔質導電性材料 - Google Patents

多孔質導電性材料

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プラズマエッチング装置の電極などに使用
可能な多孔質導電性材料を製造する方法に関するもので
ある。
〔従来の技術〕
シリコンウェハー上にIC素子を食刻する工程は、従
来、主として湿式エッチングにより行われてきたが、近
年は生産性および加工精度がよいドライエッチングに変
わりつつある。ドライエッチングにも種々の方式がある
が、その主流は、ガス状有機ハロゲン化合物がプラズマ
化したものをエッチングガスとして用いるものである。
この方式のドライエッチングは、加工されるシリコンウ
ェハーに対向するように配置したプラズマ放電電極によ
りプラズマ化させたエッチングガスでシリコンウェハー
をエッチングするもので、放電電極としては、従来、金
属製またはカーボン製のものが使われている。放電電極
は、プラズマをむらなく発生させるため、エッチングガ
ス透過用の多数の小孔があけられており、きわめて高価
なものであるが、腐食性のエッチングガスによって短期
間に侵食され、その機能が損なわれるので、頻繁に交換
しなければならない。このため、電極交換費用はドライ
エッチングのコストの中で大きな割合を占めている。
これらの問題点を解決するものとして、本発明者らは
さきに炭化ケイ素質の新規な導電性材料すなわち独立の
相を形成して三次元網目状に均一に分布するケイ素を含
有し4且つ微細な連通気孔を有する炭化ケイ素質成形体
よりなる多孔質導電性材料とそれを用いたドライエッチ
ング用電極を発明し、特許出願した(特願昭63−25668
号)。この多孔質導電性材料は、炭化ケイ素からなる部
分が全体の約80〜98重量%を占め、強固な三次元網目状
骨格を形成している。一方ケイ素は、炭化ケイ素部分の
中を、一部は表面に現れながら、独立相を形成して三次
元網目状に分布しており、このケイ素相が多孔質材料全
体に導電性を付与している。そして、炭化ケイ素とケイ
素とからなることにより十分な耐食性と耐熱性を示し、
しかも多孔質で通気性を有することにより特別の穿孔加
工を施さなくてもプラズマエッチング電極として使用で
きるという特長がある。
しかしながら、半導体製品の製造など、有害不純物の
混入を極度に嫌う用途において使用可能なものを製造し
ようとすると、原料の炭化ケイ素としてきわめて高価な
高純度品を使用しなければならないという問題が残され
ていた。すなわち、研削材等の一般的用途に市販されて
いる安価な炭化ケイ素は、鉄、アルミニウム、ニッケ
ル、チタン等を不純物として含んでいて、それを原料と
して製造された多孔質導電性材料は上記不純物をそのま
ま含んでいるから、プラズマエッチング電極に使用する
と、エッチングガスによって少しずつ侵食される際に不
純物を放出してエッチングガスを汚染し、最終的にはエ
ッチング対象物を汚染する。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の目的は、ドライエッチング用電極に使用して
も製品汚染を生じる恐れのない有害不純物不含の多孔質
炭化ケイ素質導電性材料を、安価な低純度炭化ケイ素を
用いても製造可能にすることにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明が提供する多孔質導電性材料の製造法は、炭化
ケイ素粒子の表面に炭化性有機物をコーティングし、コ
ーティングされた炭化ケイ素粒子を後記有機物炭化処理
後の成形体かさ密度が1.7〜2.1g/cm3になるような条件
で成形し、得られた成形体を非酸化性雰囲気で焼成して
成形体中の炭化性有機物を炭化させ、次いで処理後の成
形体を1450℃以上で溶融ケイ素と接触させて該溶融ケイ
素を成形体中に浸透させることにより成形体中の有機物
炭化物をケイ素と反応させ、ケイ素処理後の成形体を真
空中1800℃以上の温度に保持した後、再度溶融ケイ素と
接触させて該ケイ素を成形体中に浸透させることを特徴
とするものである。
以下、上記導電性材料の製造法について詳述する。
炭化ケイ素としては、研削材用に市販されている低純
度品をそのまま使用することができる。一般に、炭化ケ
イ素の粒子径が大きいほど製品の気孔径が大きくなるか
ら、所望の製品気孔径に応じて、用いる炭化ケイ素の粒
子径を適宜選定する。ドライエッチング用電極を製造す
る場合、炭化ケイ素としては粒径約300μm以下のもの
を用いることが望ましい。
炭化ケイ素粒子のコーティングに用いる炭化性有機物
としては、水または有機溶剤に溶けてコーテイングが可
能な溶液を形成し且つ非酸化性雰囲気で焼成されると高
収率で炭素化するもの、たとえばフェノール樹脂、フラ
ン樹脂などの熱硬化性樹脂やピッチを用いる。
コーティングは、炭化性有機物の溶液と炭化ケイ素粉
末とを撹拌機を用いてよく混合した後、引続き撹拌しな
がら加熱して乾燥することにより行うことができる。ま
た、流動層コーティング法によっても可能である。コー
ティングされた炭化性有機物は次の焼成工程で炭化し、
形成された炭化物が溶融ケイ素の反応対象となるので、
炭化性有機物の好適コーティング量は用いる炭化性有機
物の炭素収率により異なる。したがって、包括的な好適
コーティング量は炭素物換算量により示すのが適当で、
その値は炭化ケイ素の重量基準で3〜15%、特に好まし
くは5〜12%である。3%以下では炭化ケイ素粒子上に
形成される炭化被覆が連続相になり得ず、したがって、
反応で生じる炭化ケイ素による炭化ケイ素粒子の結合が
不十分な、強度の低い製品しか得られない。また15%以
上にすることは製品の気孔率を低下させるだけで、無益
である。
なおコーティング工程では、炭化性有機物とともに、
次の成形工程における成形性向上のための助剤を炭化ケ
イ素粒子に付着させてもよい。この助剤としては、炭化
性有機物の炭化温度以下の温度で熱分解を起こし飛散し
てしまうもの、たとえばパラフィン、ワックス、ステア
リン酸、熱可塑性合成樹脂(たとえばアクリル樹脂、メ
タクリル樹脂)などが適当である。
コーティングを終わった炭化ケイ素粒子は、必要量を
金型に入れ、単軸プレスなどを用いて圧縮成形する。こ
の場合の成形条件は、前述のように、有機物炭化処理後
の成形体かさ密度が約1.7〜2.1g/cm3になるような条件
とする。かさ密度が1.7g/cm3に満たないときは、実用上
必要な強度を有する製品を得ることが難しくなる。一
方、2.1g/cm3をこえる高密度のものとすると、それにと
もない小さくなった粒子間空隙にもケイ素が入り込むた
め、多孔質材料を得ることが困難になる。成形体のかさ
密度は、成形圧、成形温度などを調節することにより、
所望の値のものとすることができる。
得られた成形体は、まず非酸化性雰囲気で約500〜120
0℃に加熱し、成形体中の炭化性有機物を炭化させる
(分解性の成形助剤を用いた場合は、それを炭化性有機
物の炭化に先立って分解させる)。炭化性有機物の炭化
は揮発性物質の遊離をともなうため、形成される炭化物
は多数の微細な連通気孔を有するものとなる。
この後、真空中または不活性ガス中で、成形体を金属
ケイ素の融点である1450℃以上、望ましくは約1450℃〜
1700℃に加熱して、溶融ケイ素と接触させる。このため
の方法としては、粉末状金属ケイ素中に成形体を埋めた
状態で昇温する方法、適当なバインダーで金属ケイ素粉
末をペースト状にしたものを成形体表面に塗布して昇温
する方法、金属ケイ素粉末をシート状に成形したものを
成形体に接触させた状態で昇温する方法、などがある。
このとき溶融状態のケイ素は、成形体の有機物炭化物部
分の連通気孔に毛細管現象により浸入し、次いで炭素と
反応して、炭化ケイ素を生じる。有機物炭化物をすべて
炭化ケイ素に変換するのに必要なケイ素の量は、通常、
有機物炭化物重量の2.5倍前後であるから、それよりも
やや過剰のケイ素を浸透させて、未反応の炭化物が残ら
ないようにする。
上述のようにして有機物炭化物部分を炭化ケイ素に変
換すると、もともと成形体中にあった炭化ケイ素粒子は
この反応により生じた炭化ケイ素および未反応のまま残
るケイ素と一体化する。処理前に成形体中に存在した炭
化ケイ素粒子間空隙は、大部分が空隙のまま残る。
以上により、未反応のケイ素が散在する多孔質炭化ケ
イ素質形成形体が形成されるが、この中には原料の炭化
ケイ素が持込んだ有害不純物がそのまま残っている。本
発明の製造法では、この不純物を次の真空中加熱処理工
程で除く。すなわち、ケイ素処理後の成形体を、望まし
くは1mmHg以下の真空中で、約1800℃以上、炭化ケイ素
の分解が始まる約2300℃よりも低い温度に約1時間以上
(望ましくは3〜6時間)保持すると、鉄、ニッケル、
アルミニウム、チタン等の有害不純物の大部分が気化し
て除かれる。同時に、反応せずに残っていたケイ素も気
化して除かれる。
処理後の成形体は、不純物の量が約100ppm以下に減少
した高純度炭化ケイ素からなる、ケイ素も除かれている
ことにより比抵抗は約1000Ω・cm以上で、プラズマエッ
チング用電極として用いる場合に必要な導電性は無い。
この成形体を、再度溶融ケイ素と接触させてケイ素を
成形体中に浸透させると、冷却後の成形体は、浸透した
ケイ素により炭化ケイ素の表面が気孔部分まで覆われ、
それにより、電極として使用するのに必要な導電性(電
気比抵抗として200Ω・cm以下)を備えたものとなって
いる。導電性は、上述のようにして付着させたケイ素の
量が多いほどよくなるが、あまり多くすると気孔の量が
失われ、そのままプラズマエッチング用電極として使用
するのに必要な水準の通気性を確保することができなく
なる。したがって、成形体に浸透させるケイ素の量は成
形体重量の約1〜10重量%程度とし、それにより、材料
全体の約15〜50vol%の気孔と約0.003〜0.6cm3・cm/cm2
・sec・cm H2Oの通気率を確保することが望ましい。な
お、この工程で使用するケイ素は、製品中にそのまま残
るので、不純物含有量が100ppm以下の高純度品であるこ
とが望ましいが、使用量が少ないときはそれほど高純度
のものでなくても不都合はない。
〔実施例〕
平均粒子径100μmの炭化ケイ素粒子900gを、500mlの
アセトンに溶解したノボラック型フェノール樹脂100gと
ともに撹拌機付混合機に入れて混合し、引続き撹拌しな
がら加熱してアセトンを蒸発させることにより、炭化ケ
イ素粒子にフェノール樹脂をコーティングした。
次いで、コーティング済み炭化ケイ素を1ton/cm2の圧
力で板状に成形し、得られた成形体を焼成した。
焼成後の成形体は、重量が35.4g、かさ密度が1.84g/c
m3で、94重量%の炭化ケイ素と6重量%の樹脂炭化物よ
りなるものであった。
この焼成済み成形体を、7.1gの金属ケイ素粉末(成形
体中の炭素2.12gの330%)と接触させた状態で真空下に
加熱し、1500℃に2時間保持することにより、溶融した
ケイ素の大部分を成形体中に浸透させた。このケイ素溶
浸処理後、放冷して得られた多孔質成形体は97重量%の
炭化ケイ素と約3重量%のケイ素からなり、気孔径70〜
160μm、気孔率30vol%で、不純物として鉄280ppm、ア
ルミニウム340ppm、ニッケル70ppm、チタン120ppmを含
有するものであった。
次に上記ケイ素処理後の多孔質成形体を10-2mmHgの真
空中で2050℃に加熱し、6時間保持した。処理後の成形
体は、不純物が鉄30ppm、アルミニウム20ppm、ニッケル
10ppm、チタン7ppmに減少していた。また、ケイ素もほ
とんど消失しており、成形体の比抵抗は1420Ω・cmであ
った。この成形体を、3重量%の金属ケイ素粉末と接触
させた状態で真空下に加熱し、1500℃に1時間保つこと
により、溶融したケイ素を成形体中に浸透させた。処理
後、放冷して得られた多孔質成形体は、95重量%の炭化
ケイ素と約5重量%のケイ素からなり、気孔径50〜120
μm、気孔率27vol%、比抵抗0.12Ω・cmのものであっ
た。また不純物は、鉄28ppm、アルミニウム18ppm、ニッ
ケル9ppm、チタン6ppmであった。
〔発明の効果〕
上述のように、本発明の製造法によれば原料として安
価な低純度炭化ケイ素を用いてもそれに由来する有害不
純物が100ppm以下の多孔質導電性材料が得られる。した
がって、そのままプラズマエッチング用電極に使用する
ことができしかも半導体製品を汚染する恐れのない高度
耐食性多孔質導電性材料を、安価に提供することが可能
になる。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】炭化ケイ素粒子の表面に炭化性有機物をコ
    ーティングし、コーティングされた炭化ケイ素粒子を後
    記有機物炭化処理後の成形体かさ密度が1.7〜2.1g/cm3
    になるような条件で成形し、得られた成形体を非酸化性
    雰囲気で焼成して成形体中の炭化性有機物を炭化させ、
    次いで処理後の成形体を1450℃以上で溶融ケイ素と接触
    させて該溶融ケイ素を成形体中に浸透させることにより
    成形体中の有機物炭化物をケイ素と反応させ、ケイ素処
    理後の成形体を真空中1800℃以上の温度に保持した後、
    再度溶融ケイ素と接触させて該ケイ素を成形体中に浸透
    させることを特徴とする高純度炭化ケイ素およびケイ素
    からなる多孔質導電性材料の製造法。
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JP3699992B2 (ja) * 2001-08-07 2005-09-28 独立行政法人産業技術総合研究所 炭化ケイ素系耐熱性超軽量多孔質構造材及びその製造方法
TW200401834A (en) * 2002-07-30 2004-02-01 Bridgestone Corp Sputtering target
TW200416208A (en) * 2002-11-12 2004-09-01 Bridgestone Corp Silicon carbide sintered product and method for production the same
JP2006036585A (ja) * 2004-07-27 2006-02-09 Toshiba Ceramics Co Ltd 液晶製造装置用セラミック部材
CN108706977B (zh) * 2018-06-04 2021-11-02 陕西固勤材料技术有限公司 一种反应烧结碳化硅的装炉方法

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