JP2720381B2 - 任意の電気抵抗率を有する熱分解窒化ホウ素成形体の製造方法 - Google Patents

任意の電気抵抗率を有する熱分解窒化ホウ素成形体の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は化学的気相成長法
（以下ＣＶＤと略記する）による熱分解窒化ホウ素（以
下ＰＢＮと略記する）成形体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＰＢＮ成形体は、アンモニアとハロゲン
化ホウ素を原料として減圧熱ＣＶＤ法により黒鉛基材の
上に析出させた後、基材から離型することにより製造さ
れている。この方法によれば、基材の形状によって多様
な成形体を製造することができる。
【０００３】ＰＢＮ成形体は、機械的及び熱的性質に優
れ、高純度であり、化学的に安定している等の特性を有
しており、 ＩＩＩ−Ｖ、ＩＩ−ＶＩ化合物半導体結晶
の引き上げ用ルツボを始めとして各種半導体製造装置部
材として広く用いられている。
【０００４】また、ＰＢＮ成形体は約１０15Ω−ｃｍと
きわめて大きな電気絶縁性を有することから、電気絶縁
材としても広範囲に利用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが反面において
ＰＢＮ成形体はその高絶縁性の故に利用が制約されてい
る面がある。
【０００６】例えば、ＰＢＮは電気絶縁抵抗が非常に高
いために、静電気の帯電及び電荷の蓄積が生じ、特に進
行波管のヘリックスコイル支持部材として使用した場
合、電子ビームの低速化又は偏向によるパワーロスを生
じさせるという問題がある。
【０００７】また、ＰＢＮ成形体はセラミック静電チャ
ックのチャック電極の絶縁被覆膜としても利用されてい
るが、この場合、絶縁被覆膜を通じてチャック電極と被
吸着物との間に極微弱電流が流れるとジョンソンラーベ
ック力によりチャック吸引力が大幅に増大することが知
られている。しかしながら、従来法により製造されたＰ
ＢＮでは電気絶縁抵抗が過大であるために極微弱電流を
流すことができず、ジョンソンラーベック力によるチャ
ック吸引力の増大をなすことができない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】そこで本発明は上記従来
技術の問題点に鑑み、ＰＢＮ成形体の電気抵抗率を１０
8〜１０15Ω−ｃｍの範囲内で利用目的に合致した任意
の値に設定することのできる新規なＰＢＮ成形体の製造
方法を提供することを目的とする。
【０００９】すなわち、本発明は、化学的気相成長法に
より熱分解窒化ホウ素成形体を製造する際に、同一反応
室内において、一熱分解窒化ホウ素に対するカーボン添
加量が３重量％を越えないように炭化水素ガスを導入し
て熱分解黒鉛の生成を同時に進行させ、熱分解窒化ホウ
素の結晶内に微量のカーボンを含有せしめることを特徴
とする任意の電気抵抗率を有する熱分解窒化ホウ素成形
体の製造方法である（請求項１）。
【００１０】炭化水素ガスとしてはメタンガスを用いる
ことができる（請求項２）。
【００１１】
【００１２】本発明方法により得られる成形体は１０８
〜１０１５Ω−ｃｍの電気抵抗率を有する（請求項
３）。
【００１３】
【発明の実施の形態】母体となるＰＢＮ成形体は既述し
た公知の減圧熱ＣＶＤ法により製造するが、ＰＢＮの結
晶成長中に炭化水素ガス、例えばメタンガスを同一反応
室内に導入することにより、炭化水素ガスが熱分解し、
該反応室内にカーボンが存在することとなる。カーボン
の一部は他の元素と反応して系外に排出されるが、成長
中のＰＢＮ結晶の中にも取り込まれるため、成形体は微
量のカーボンを含有するものとなる。カーボンは導電性
物質であるため、ＰＢＮ成形体の電気抵抗率が低減され
る。
【００１４】ＰＢＮ成形体に添加するカーボンの量は重
量比にして３％以下とすることが好ましい。後述する試
験結果より明らかな通り、３重量％のカーボンを添加し
たときに成形体の電気抵抗率が約２×１０8Ω−ｃｍと
なり、３重量％以下の範囲でカーボン添加量を調整する
ことにより成形体の電気抵抗率を１０8〜１０15Ω−ｃ
ｍの範囲において任意の値に設定することができる。カ
ーボン添加量が３重量％を超えると、得られるＰＢＮ成
形体の機械的強度が急激に低下することになるので好ま
しくない。
【００１５】
【実施例】減圧熱ＣＶＤ法で製造した直径１００ｍｍ、
厚さ２．０ｍｍのＰＢＮ円板１（図１）の上に同じく減
圧熱ＣＶＤ法で製造した厚さ約５０μｍのＰＧ（熱分解
黒鉛）を析出させて試料用基材を作った。
【００１６】このＰＧ層２は、下記の方法で作られるカ
ーボン添加ＰＢＮ試料の電気抵抗率を測定する際に図１
の測定用対電極２を形成するものである。
【００１７】次に、上記で作った試料用基材に、三塩化
ホウ素１モルに対してアンモニア３モル及びカーボン添
加用ガスとしてメタンガス１〜８モルを圧力０．５Ｔｏ
ｒｒ、温度１８５０℃で反応させて、基材上に厚さ０．
５ｍｍのカーボン添加ＰＢＮ試料３を析出させた。メタ
ンガスの比率を１〜８モルの間で変化させることにより
５種類の試料を調製した。
【００１８】電気抵抗率を測定するためには試料に密着
した電極を用いることが重要であり、このための電極と
して一般的には水銀電極や蒸着金属電極が用いられる
が、本実施例では、試料３の上に厚さ約５０μｍにＰＧ
層を析出させた後図１に示される形状に加工して、主電
極４及び補助電極５を形成した。これに電流計及び電圧
計を用いて、電源にはＤＣ１０００Ｖを用いて図２の回
路を作り、電流電圧計法により各試料の電気抵抗率を測
定した。この結果を表１に示す。なお表１中のカーボン
添加量は赤外線吸収法によって測定した数値である。
【表１】 表１の結果から、カーボン添加によりＰＢＮ成形体の電
気抵抗率を低下させることができることが実証された。
特に試料１〜３は電気抵抗率が１０8〜１０15Ω−ｃｍ
の好適な範囲にあった。なお、試料４及び５は数カ所に
クラックが発生しており、機械的強度が低下しているこ
とが推測された。
【発明の効果】本発明によれば、ＰＢＮ成形体に好適な
電気抵抗率を持たせることができ、ＰＢＮ成形体の利用
分野の拡大に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例で用いた試料の電気抵抗率測定のための
ＰＧ電極構成図である。
【図２】図１のＰＧ電極を用いた電気抵抗率測定回路図
である。
【符号の説明】
１ ＰＢＮ円板 ２ ＰＧ層（電気抵抗率測定用対電極） ３ カーボン添加ＰＢＮ試料 ４ 電気抵抗率測定用主電極 ５ 電気抵抗率測定用補助電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−230507（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−153824（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】化学的気相成長法により熱分解窒化ホウ素
    成形体を製造する際に、同一反応室内において、熱分解
    窒化ホウ素に対するカーボン添加量が３重量％を越えな
    いように炭化水素ガスを導入して熱分解黒鉛の生成を同
    時に進行させ、熱分解窒化ホウ素の結晶内に微量のカー
    ボンを含有せしめることを特徴とする任意の電気抵抗率
    を有する熱分解窒化ホウ素成形体の製造方法。
  2. 【請求項２】前記炭化水素ガスがメタンガスであること
    を特徴とする請求項１の製造方法。
  3. 【請求項３】得られた成形体が１０８〜１０１５Ω−ｃ
    ｍの電気抵抗率を有することを特徴とする請求項１の製
    造方法。
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