JP3483920B2 - 半導体製造装置用高純度β型炭化ケイ素焼結体の製造方法 - Google Patents
半導体製造装置用高純度β型炭化ケイ素焼結体の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高純度で耐久性があり、
パーティクルの発生も少ない半導体製造装置用高純度β
型炭化ケイ素焼結体に係り、特に半導体工業で用いられ
るヒーターや高強度を要求される耐熱部品、高腐食性ガ
ス周辺部品、エッチャー用電極等に利用できる半導体製
造装置用高純度β型炭化ケイ素焼結体に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、炭化ケイ素は耐熱性材料として使
用されているが、共有結合性の物質であるため難焼性材
料として知られている。炭化ケイ素の焼結法には反応焼
結法（ＲＳＳＣ法）、常圧焼結法、ホットプレス法等が
知られている。 【０００３】反応焼結法は、１．原料混合（炭化ケイ素
粉末＋炭素粉末） ２．成形加工３．反応焼結及び４．
必要な場合、後加工の各工程からなる。この方法の特徴
は、焼結工程において成形体の炭素粒子をケイ化するも
のであり、成形体の寸法変化が少なく、焼結助剤を必要
としない等の利点があり、高純度の焼結体が得やすいた
め、半導体工業で用いられるウェハーボート等の各種治
具に利用されている。しかし、ＲＳＳＣ法で作られた焼
結体は金属ケイ素が含有されており、ヒーターや高強度
を要求される分野で利用される治具等には不向きであ
る。 【０００４】また、常圧焼結法は、焼結助剤にボロン等
を使用する必要があるため半導体工業分野への利用には
不向きである。 【０００５】さらに、ホットプレス法（含むＨＩＰ法）
は、炭化ケイ素超微粉末を焼結助剤として製造した高放
熱性焼結体についての物性が知られている（ＦＣ ｒｅ
ｐｏｒｔ １１，Ｎｏ２ Ｐ４０〜４４［１９９
３］）。しかし、ここに記載されている最も高純度のＵ
ＳＣグレードでも半導体に最も有害な鉄不純物やアルカ
リ金属不純物が数ｐｐｍ含まれており、ＣＶＤコート等
の表面被覆をしないと半導体工業では利用できないこと
が知られている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、高温強度が
高く、表面被覆なしで、半導体工業で利用できるβ型炭
化ケイ素焼結体を得る製造方法を提供することを目的と
する。 【０００７】 【発明を解決するための手段】本発明の高純度β型炭化
ケイ素焼結体の製造方法は、液状のケイ素化合物と官能
基を有し加熱により炭素を生成する液状の有機化合物と
重合又は架橋触媒との混合溶液を硬化乾燥し、得られた
固形物を非酸化性雰囲気下で加熱炭化した後、得られた
中間体物質をさらに非酸化性雰囲気下にて焼成して得ら
れた平均粒径が０．５〜２０μｍであるβ型炭化ケイ素
粉末（Ａ）と、焼結助剤として平均粒径が１０〜１００
ｎｍである炭化ケイ素超微粉末（Ｂ）を混合した後、得
られた混合粉体を高温加圧下で焼結することからなるβ
型炭化ケイ素焼結体の製造方法において、該原料及び触
媒が不純物元素を実質的に含まないものであり、該中間
体物質の炭素／ケイ素のモル比が２．３〜２．５であ
り、前記（Ａ）成分中に残存する炭素量が３％以下であ
り、該混合粉体中に含まれるＢ成分の割合が１〜３０重
量％であり、該β型炭化ケイ素焼結体の比抵抗が０．５
Ω・ｃｍ以下で、かつ各不純物元素の含有量が１ｐｐｍ
以下であることを特徴とする。 【０００８】すなわち、本発明者らは、前記の高純度
で、かつ高強度の炭化ケイ素焼結体を得るには、７０％
以上の含有率を占めるβ型炭化ケイ素粉末原料（Ａ）が
高い純度を有することが必要であると考えた。つまり、
半導体関連分野の治具等に用いるためには、Ａ成分の製
造段階から徹底的に不純物が混入しないように改良し、
さらに焼結工程においても同様の改良をすることによっ
て、各不純物元素を１ｐｐｍ以下の高純度β型炭化ケイ
素焼結体を得る製造方法を確立し、本発明を完成するに
至った。 【０００９】 【作用】高純度β型炭化ケイ素焼結体においては、高強
度で耐腐食性を高くすることが望まれるが、反応焼結法
により得られたの炭化ケイ素焼結体では金属ケイ素を含
んでいるために強度が不足していたり、腐食性薬品に対
する耐久性が不足していたが、本発明の製造方法により
得られた高純度β型炭化ケイ素焼結体は焼結助剤を炭化
ケイ素超微粉にすることにより、不純物元素を実質的に
含まない焼結体を得ると共に、腐食性ガスやアーク放電
等に対する耐久性が向上することができるため、半導体
工業において各種電極、耐熱治具、抵抗発熱体等として
利用可能である優れた効果を奏するものである。 【００１０】 【実施例】以下に本発明を詳細に説明する。 【００１１】本発明において、液状のケイ素化合物とし
ては、メチルシリケート、エチルシリケート等のアルキ
ルシリケート、ケイ酸ポリマー水溶液、水酸基を持つ有
機化合物とケイ酸のエステル溶液等が挙げられ、特に、
エチルシリケートモノマー及びオリゴマーが好ましい。 【００１２】本発明において、官能基を有し加熱により
炭素を生成する液状の有機化合物としては、特に残炭率
の高く、触媒又は加熱により、重合又は架橋する有機化
合物、例えば、フェノール樹脂、ニトリル樹脂、フラン
樹脂、ポリイミド樹脂、スチレン樹脂、キシレン樹脂、
ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、
ポリアニリン等の樹脂（高分子）のモノマーやプレポリ
マーが挙げられ、レゾール型又はノボラック型のフェノ
ール樹脂が好ましい。 【００１３】本発明において、原料に均一に溶化する重
合又は架橋触媒としては、原料としてフェノール樹脂を
用いる場合、トルエンスルホン酸、塩酸、硫酸、シュウ
酸等の酸類が好ましく、特に、界面活性作用を持つトル
エンスルホン酸がより好ましい。ニトリル樹脂のモノマ
ーやオリゴマーを用いる場合は、過硫酸アンモニウム、
過酸化水素、各種ヒドロペルオキシド類、過酸化アルキ
ル類、過酸化エステル類、アゾ化合物類等のラジカル重
合開始剤が好ましい。また、この他の有機化合物を用い
る場合も一般に用いられる重合又は架橋触媒が好まし
い。 【００１４】また、これらの液状ケイ素化合物と炭素源
である高純度有機化合物の混合比は、両者に触媒を加え
て硬化乾燥させた前駆体物質を非酸化性雰囲気下で炭化
した炭化中間体の炭素とケイ素のモル比が２．３〜２．
５になるように決定される。また、Ａ成分中に残存する
炭素量は３％以下であることが好ましく、３％以上にな
ると焼結する場合の阻害要因となる。 【００１５】本発明において、原料を重合又は架橋反応
させて得られた前駆体物質は非酸化性雰囲気中で加熱炭
化されるが、炭化温度としては、７００〜１１００℃が
用いられ、好ましくは８００〜１０００℃が採用され
る。また、前記前駆体物質を炭化して得られた中間生成
物は非酸化性雰囲気中でさらに高温で焼成されるが、焼
成温度としては、１６００〜２０００℃が用いられ、好
ましくは１６００〜１９００℃が採用される。 【００１６】本発明における重要な要素である不純物の
関連事項を次に述べる。 【００１７】本発明でいう不純物元素を実質的に含まな
いとは、各不純物元素の含有量が１ｐｐｍ以下であると
定義するが、好ましくは０．５ｐｐｍ以下で、より好ま
しくは０．１ｐｐｍである。但し、焼成温度（１６００
〜２０００℃）で蒸発する元素または元素の化合物につ
いてはこの限りではない。 【００１８】また、本発明に用いる触媒、添加剤、溶媒
（水を含む）等についても、不純物を実質的に含まない
高純度品を用いる必要がある。また、原料、製品はクラ
ス１０００以下のクリーン・ブース中で取り扱うのが好
ましい。 【００１９】また、ここでいう不純物元素とは周期律表
のＩａ（水素を除く）〜III ａ族元素、I ｂ〜VII ｂ族
元素、VIII族元素、IVａ族の原子番号３２以上の元素及
びVａ族の原子番号３３以上の元素をいう。 【００２０】以下に、該粉末の焼結について詳細に述べ
る。 【００２１】Ａ成分に気相法で作られた１０〜１００ｎ
ｍの炭化ケイ素超微粉（Ｂ）を１〜３０重量％混合する
方法は、乾式又は湿式法のボールミルが適している。こ
こで、不純物元素等が含まれない樹脂（例えば、ナイロ
ン、ウレタン等）の容器及びボールを使う必要がある。
また、超微粉炭化ケイ素は酸化されやすいため、不活性
ガスで容器を置換することが好ましい。湿式法の場合の
前者と同様に、乾燥、不活性ガス、又は真空下で行うの
が良い。 【００２２】なお、Ａ成分とＢ成分の混合粉体中のＢ成
分の添加量を１〜３０重量％としたのは、１重量％では
Ａ成分を焼結させるには不十分であり、３０％以上では
Ｂ成分のかさ密度が小さいために著しく成型、焼結が困
難になるからである。 【００２３】得られた混合物を加熱して焼結させる方法
としては、ホットプレス法、熱間静水圧法（ＨＩＰ法）
等の従来方法で行うことが可能である。 【００２４】焼結温度は１９００〜２０００℃が好適で
ある。特に、比抵抗が０．１Ω・ｃｍの焼結体を得る場
合等には、２０００℃の高温で焼結することが好まし
い。これは炭化ケイ素超微粉（Ｂ）の表面酸化物をβ型
炭化ケイ素の昇華により生成した炭素で還元されるため
である。また、焼結は非酸化性雰囲気又は不活性ガス中
で行うことが好ましい。 【００２５】以下に、実施例を挙げて本発明をより具体
的に説明するが、本発明の主旨を越えない限り、本実施
例に限定されるものではない。 【００２６】（実施例Ａ１）液状ケイ素化合物としてＳ
ｉＯ2 含有量４０％の高純度のエチルシリケート６９０
ｇと、含水率２０％の高純度液体レゾール型フェノール
樹脂３００ｇの混合液に、触媒として高純度ｐ−トルエ
ンスルホン酸の２５％水溶液１２０ｇを加えて硬化・乾
燥させ、均質な樹脂状固形物を得た。これを窒素雰囲気
下で９００℃で１時間炭化した。得られた炭化物の炭素
／ケイ素のモル比は元素分析から２．４であった。この
炭化物をアルゴン雰囲気下で１９００℃まで昇温、加熱
し、４時間保持して炭化ケイ素化反応及び結晶粒成長を
行った。得られた粉末の色は淡緑色であった。また、Ｘ
線回折による炭化ケイ素の結晶形はβ型（立方晶）であ
った。Ａ成分の不純物分析（ＩＣＰ−質量分析及びフレ
ームス原子吸光法）の結果を表１に示す。 【００２７】 【表１】 【００２８】次に、Ａ成分に５重量％の炭化ケイ素超微
粉（平均粒径＝０．０５μｍ：住友セメント製）を添加
し、エタノール中に分散し、ナイロン容器と鉄心入りの
ナイロンボールを用いて２４時間ボールミル混合を行っ
た。これを、減圧乾燥し、通常の一軸プレスにより直径
５０ｍｍの円板形状にした。さらに、この成形体をホッ
トプレス装置で真空中１６５０℃まで加熱し、次にアル
ゴン雰囲気下で圧力４５０Ｋｇ／ｃｍ2 、焼結温度１９
５０℃で２時間焼結した。得られた厚み約１．５ｍｍの
円板をダイヤモンドで表面研磨した後、よく洗浄して不
純物分析した結果及び３点曲げ強度及び比抵抗を表２に
示す。 【００２９】 【表２】 【００３０】（実施例２）実施例１で得られたＡ成分に
１５重量％の市販の炭化ケイ素超微粉を添加し、焼結温
度１９５０℃で２時間焼結した以外は、実施例１と同様
にして、焼結円板を作成し、同様の試験を行った。な
お、不純物分析した結果及び３点曲げ強度及び比抵抗を
表２に示す。 【００３１】（実施例３）実施例１で得られたＡ成分に
２８重量％の市販の炭化ケイ素超微粉を添加し、焼結温
度１９５０℃で２時間焼結した以外は、実施例１と同様
にして、焼結円板を作成し、同様の試験を行った。な
お、不純物分析した結果及び３点曲げ強度及び比抵抗を
表２に示す。 【００３２】（比較例１）実施例１のＡ成分の代わりに
市販の高純度炭化ケイ素粉体（シュタルク社製：不純物
分析した結果を表１に示す）を用いた以外は実施例２と
同様にして、焼結円板を作成し、同様の試験を行った。
なお、不純物分析した結果及び３点曲げ強度及び比抵抗
を表２に示す。 【００３３】（比較例２）実施例１で得られたＡ成分１
００ｇに対して、高純度ノボラックフェノール樹脂１５
ｇを加え、実施例１と同様のボールミルで乾式混合を１
２時間行った。この一部を加熱できる一軸プレスに入れ
６０℃で１０分間加圧下で熱硬化させた。得られた成形
体の寸法は５０ｍｍΦで厚み２ｍｍであった。この成形
体を炉に入れ、アルゴン雰囲気下で２５℃／時間の昇温
速度で９００℃で加熱し、４５分間保持した後、炉冷し
た。この炭化成形体をアルゴン雰囲気下で１５００℃で
溶融した高純度ケイ素と接触させ、１時間保持して反応
焼結を行った。この焼結体の表面に付着したケイ素を除
去し、さらに高純度塩酸と高純度硝酸で表面洗浄後、不
純物分析した結果及び３点曲げ強度及び比抵抗を表２に
示す。 【００３４】 【発明の効果】本発明の製造方法により得られた高純度
β型炭化ケイ素焼結体は、従来の焼結法では得られ難い
高純度で、抵抗発熱体としての使用が可能であるため、
半導体工業において耐熱治具や発熱体としての応用が可
能である。
パーティクルの発生も少ない半導体製造装置用高純度β
型炭化ケイ素焼結体に係り、特に半導体工業で用いられ
るヒーターや高強度を要求される耐熱部品、高腐食性ガ
ス周辺部品、エッチャー用電極等に利用できる半導体製
造装置用高純度β型炭化ケイ素焼結体に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、炭化ケイ素は耐熱性材料として使
用されているが、共有結合性の物質であるため難焼性材
料として知られている。炭化ケイ素の焼結法には反応焼
結法（ＲＳＳＣ法）、常圧焼結法、ホットプレス法等が
知られている。 【０００３】反応焼結法は、１．原料混合（炭化ケイ素
粉末＋炭素粉末） ２．成形加工３．反応焼結及び４．
必要な場合、後加工の各工程からなる。この方法の特徴
は、焼結工程において成形体の炭素粒子をケイ化するも
のであり、成形体の寸法変化が少なく、焼結助剤を必要
としない等の利点があり、高純度の焼結体が得やすいた
め、半導体工業で用いられるウェハーボート等の各種治
具に利用されている。しかし、ＲＳＳＣ法で作られた焼
結体は金属ケイ素が含有されており、ヒーターや高強度
を要求される分野で利用される治具等には不向きであ
る。 【０００４】また、常圧焼結法は、焼結助剤にボロン等
を使用する必要があるため半導体工業分野への利用には
不向きである。 【０００５】さらに、ホットプレス法（含むＨＩＰ法）
は、炭化ケイ素超微粉末を焼結助剤として製造した高放
熱性焼結体についての物性が知られている（ＦＣ ｒｅ
ｐｏｒｔ １１，Ｎｏ２ Ｐ４０〜４４［１９９
３］）。しかし、ここに記載されている最も高純度のＵ
ＳＣグレードでも半導体に最も有害な鉄不純物やアルカ
リ金属不純物が数ｐｐｍ含まれており、ＣＶＤコート等
の表面被覆をしないと半導体工業では利用できないこと
が知られている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、高温強度が
高く、表面被覆なしで、半導体工業で利用できるβ型炭
化ケイ素焼結体を得る製造方法を提供することを目的と
する。 【０００７】 【発明を解決するための手段】本発明の高純度β型炭化
ケイ素焼結体の製造方法は、液状のケイ素化合物と官能
基を有し加熱により炭素を生成する液状の有機化合物と
重合又は架橋触媒との混合溶液を硬化乾燥し、得られた
固形物を非酸化性雰囲気下で加熱炭化した後、得られた
中間体物質をさらに非酸化性雰囲気下にて焼成して得ら
れた平均粒径が０．５〜２０μｍであるβ型炭化ケイ素
粉末（Ａ）と、焼結助剤として平均粒径が１０〜１００
ｎｍである炭化ケイ素超微粉末（Ｂ）を混合した後、得
られた混合粉体を高温加圧下で焼結することからなるβ
型炭化ケイ素焼結体の製造方法において、該原料及び触
媒が不純物元素を実質的に含まないものであり、該中間
体物質の炭素／ケイ素のモル比が２．３〜２．５であ
り、前記（Ａ）成分中に残存する炭素量が３％以下であ
り、該混合粉体中に含まれるＢ成分の割合が１〜３０重
量％であり、該β型炭化ケイ素焼結体の比抵抗が０．５
Ω・ｃｍ以下で、かつ各不純物元素の含有量が１ｐｐｍ
以下であることを特徴とする。 【０００８】すなわち、本発明者らは、前記の高純度
で、かつ高強度の炭化ケイ素焼結体を得るには、７０％
以上の含有率を占めるβ型炭化ケイ素粉末原料（Ａ）が
高い純度を有することが必要であると考えた。つまり、
半導体関連分野の治具等に用いるためには、Ａ成分の製
造段階から徹底的に不純物が混入しないように改良し、
さらに焼結工程においても同様の改良をすることによっ
て、各不純物元素を１ｐｐｍ以下の高純度β型炭化ケイ
素焼結体を得る製造方法を確立し、本発明を完成するに
至った。 【０００９】 【作用】高純度β型炭化ケイ素焼結体においては、高強
度で耐腐食性を高くすることが望まれるが、反応焼結法
により得られたの炭化ケイ素焼結体では金属ケイ素を含
んでいるために強度が不足していたり、腐食性薬品に対
する耐久性が不足していたが、本発明の製造方法により
得られた高純度β型炭化ケイ素焼結体は焼結助剤を炭化
ケイ素超微粉にすることにより、不純物元素を実質的に
含まない焼結体を得ると共に、腐食性ガスやアーク放電
等に対する耐久性が向上することができるため、半導体
工業において各種電極、耐熱治具、抵抗発熱体等として
利用可能である優れた効果を奏するものである。 【００１０】 【実施例】以下に本発明を詳細に説明する。 【００１１】本発明において、液状のケイ素化合物とし
ては、メチルシリケート、エチルシリケート等のアルキ
ルシリケート、ケイ酸ポリマー水溶液、水酸基を持つ有
機化合物とケイ酸のエステル溶液等が挙げられ、特に、
エチルシリケートモノマー及びオリゴマーが好ましい。 【００１２】本発明において、官能基を有し加熱により
炭素を生成する液状の有機化合物としては、特に残炭率
の高く、触媒又は加熱により、重合又は架橋する有機化
合物、例えば、フェノール樹脂、ニトリル樹脂、フラン
樹脂、ポリイミド樹脂、スチレン樹脂、キシレン樹脂、
ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、
ポリアニリン等の樹脂（高分子）のモノマーやプレポリ
マーが挙げられ、レゾール型又はノボラック型のフェノ
ール樹脂が好ましい。 【００１３】本発明において、原料に均一に溶化する重
合又は架橋触媒としては、原料としてフェノール樹脂を
用いる場合、トルエンスルホン酸、塩酸、硫酸、シュウ
酸等の酸類が好ましく、特に、界面活性作用を持つトル
エンスルホン酸がより好ましい。ニトリル樹脂のモノマ
ーやオリゴマーを用いる場合は、過硫酸アンモニウム、
過酸化水素、各種ヒドロペルオキシド類、過酸化アルキ
ル類、過酸化エステル類、アゾ化合物類等のラジカル重
合開始剤が好ましい。また、この他の有機化合物を用い
る場合も一般に用いられる重合又は架橋触媒が好まし
い。 【００１４】また、これらの液状ケイ素化合物と炭素源
である高純度有機化合物の混合比は、両者に触媒を加え
て硬化乾燥させた前駆体物質を非酸化性雰囲気下で炭化
した炭化中間体の炭素とケイ素のモル比が２．３〜２．
５になるように決定される。また、Ａ成分中に残存する
炭素量は３％以下であることが好ましく、３％以上にな
ると焼結する場合の阻害要因となる。 【００１５】本発明において、原料を重合又は架橋反応
させて得られた前駆体物質は非酸化性雰囲気中で加熱炭
化されるが、炭化温度としては、７００〜１１００℃が
用いられ、好ましくは８００〜１０００℃が採用され
る。また、前記前駆体物質を炭化して得られた中間生成
物は非酸化性雰囲気中でさらに高温で焼成されるが、焼
成温度としては、１６００〜２０００℃が用いられ、好
ましくは１６００〜１９００℃が採用される。 【００１６】本発明における重要な要素である不純物の
関連事項を次に述べる。 【００１７】本発明でいう不純物元素を実質的に含まな
いとは、各不純物元素の含有量が１ｐｐｍ以下であると
定義するが、好ましくは０．５ｐｐｍ以下で、より好ま
しくは０．１ｐｐｍである。但し、焼成温度（１６００
〜２０００℃）で蒸発する元素または元素の化合物につ
いてはこの限りではない。 【００１８】また、本発明に用いる触媒、添加剤、溶媒
（水を含む）等についても、不純物を実質的に含まない
高純度品を用いる必要がある。また、原料、製品はクラ
ス１０００以下のクリーン・ブース中で取り扱うのが好
ましい。 【００１９】また、ここでいう不純物元素とは周期律表
のＩａ（水素を除く）〜III ａ族元素、I ｂ〜VII ｂ族
元素、VIII族元素、IVａ族の原子番号３２以上の元素及
びVａ族の原子番号３３以上の元素をいう。 【００２０】以下に、該粉末の焼結について詳細に述べ
る。 【００２１】Ａ成分に気相法で作られた１０〜１００ｎ
ｍの炭化ケイ素超微粉（Ｂ）を１〜３０重量％混合する
方法は、乾式又は湿式法のボールミルが適している。こ
こで、不純物元素等が含まれない樹脂（例えば、ナイロ
ン、ウレタン等）の容器及びボールを使う必要がある。
また、超微粉炭化ケイ素は酸化されやすいため、不活性
ガスで容器を置換することが好ましい。湿式法の場合の
前者と同様に、乾燥、不活性ガス、又は真空下で行うの
が良い。 【００２２】なお、Ａ成分とＢ成分の混合粉体中のＢ成
分の添加量を１〜３０重量％としたのは、１重量％では
Ａ成分を焼結させるには不十分であり、３０％以上では
Ｂ成分のかさ密度が小さいために著しく成型、焼結が困
難になるからである。 【００２３】得られた混合物を加熱して焼結させる方法
としては、ホットプレス法、熱間静水圧法（ＨＩＰ法）
等の従来方法で行うことが可能である。 【００２４】焼結温度は１９００〜２０００℃が好適で
ある。特に、比抵抗が０．１Ω・ｃｍの焼結体を得る場
合等には、２０００℃の高温で焼結することが好まし
い。これは炭化ケイ素超微粉（Ｂ）の表面酸化物をβ型
炭化ケイ素の昇華により生成した炭素で還元されるため
である。また、焼結は非酸化性雰囲気又は不活性ガス中
で行うことが好ましい。 【００２５】以下に、実施例を挙げて本発明をより具体
的に説明するが、本発明の主旨を越えない限り、本実施
例に限定されるものではない。 【００２６】（実施例Ａ１）液状ケイ素化合物としてＳ
ｉＯ2 含有量４０％の高純度のエチルシリケート６９０
ｇと、含水率２０％の高純度液体レゾール型フェノール
樹脂３００ｇの混合液に、触媒として高純度ｐ−トルエ
ンスルホン酸の２５％水溶液１２０ｇを加えて硬化・乾
燥させ、均質な樹脂状固形物を得た。これを窒素雰囲気
下で９００℃で１時間炭化した。得られた炭化物の炭素
／ケイ素のモル比は元素分析から２．４であった。この
炭化物をアルゴン雰囲気下で１９００℃まで昇温、加熱
し、４時間保持して炭化ケイ素化反応及び結晶粒成長を
行った。得られた粉末の色は淡緑色であった。また、Ｘ
線回折による炭化ケイ素の結晶形はβ型（立方晶）であ
った。Ａ成分の不純物分析（ＩＣＰ−質量分析及びフレ
ームス原子吸光法）の結果を表１に示す。 【００２７】 【表１】 【００２８】次に、Ａ成分に５重量％の炭化ケイ素超微
粉（平均粒径＝０．０５μｍ：住友セメント製）を添加
し、エタノール中に分散し、ナイロン容器と鉄心入りの
ナイロンボールを用いて２４時間ボールミル混合を行っ
た。これを、減圧乾燥し、通常の一軸プレスにより直径
５０ｍｍの円板形状にした。さらに、この成形体をホッ
トプレス装置で真空中１６５０℃まで加熱し、次にアル
ゴン雰囲気下で圧力４５０Ｋｇ／ｃｍ2 、焼結温度１９
５０℃で２時間焼結した。得られた厚み約１．５ｍｍの
円板をダイヤモンドで表面研磨した後、よく洗浄して不
純物分析した結果及び３点曲げ強度及び比抵抗を表２に
示す。 【００２９】 【表２】 【００３０】（実施例２）実施例１で得られたＡ成分に
１５重量％の市販の炭化ケイ素超微粉を添加し、焼結温
度１９５０℃で２時間焼結した以外は、実施例１と同様
にして、焼結円板を作成し、同様の試験を行った。な
お、不純物分析した結果及び３点曲げ強度及び比抵抗を
表２に示す。 【００３１】（実施例３）実施例１で得られたＡ成分に
２８重量％の市販の炭化ケイ素超微粉を添加し、焼結温
度１９５０℃で２時間焼結した以外は、実施例１と同様
にして、焼結円板を作成し、同様の試験を行った。な
お、不純物分析した結果及び３点曲げ強度及び比抵抗を
表２に示す。 【００３２】（比較例１）実施例１のＡ成分の代わりに
市販の高純度炭化ケイ素粉体（シュタルク社製：不純物
分析した結果を表１に示す）を用いた以外は実施例２と
同様にして、焼結円板を作成し、同様の試験を行った。
なお、不純物分析した結果及び３点曲げ強度及び比抵抗
を表２に示す。 【００３３】（比較例２）実施例１で得られたＡ成分１
００ｇに対して、高純度ノボラックフェノール樹脂１５
ｇを加え、実施例１と同様のボールミルで乾式混合を１
２時間行った。この一部を加熱できる一軸プレスに入れ
６０℃で１０分間加圧下で熱硬化させた。得られた成形
体の寸法は５０ｍｍΦで厚み２ｍｍであった。この成形
体を炉に入れ、アルゴン雰囲気下で２５℃／時間の昇温
速度で９００℃で加熱し、４５分間保持した後、炉冷し
た。この炭化成形体をアルゴン雰囲気下で１５００℃で
溶融した高純度ケイ素と接触させ、１時間保持して反応
焼結を行った。この焼結体の表面に付着したケイ素を除
去し、さらに高純度塩酸と高純度硝酸で表面洗浄後、不
純物分析した結果及び３点曲げ強度及び比抵抗を表２に
示す。 【００３４】 【発明の効果】本発明の製造方法により得られた高純度
β型炭化ケイ素焼結体は、従来の焼結法では得られ難い
高純度で、抵抗発熱体としての使用が可能であるため、
半導体工業において耐熱治具や発熱体としての応用が可
能である。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 液状のケイ素化合物と官能基を有し加熱
により炭素を生成する液状の有機化合物と重合又は架橋
触媒との混合溶液を硬化乾燥し、得られた固形物を非酸
化性雰囲気下で加熱炭化した後、得られた中間体物質を
さらに非酸化性雰囲気下にて焼成して得られた平均粒径
が０．５〜２０μｍであるβ型炭化ケイ素粉末（Ａ）
と、焼結助剤として平均粒径が１０〜１００ｎｍである
炭化ケイ素超微粉末（Ｂ）を混合した後、得られた混合
粉体を高温加圧下で焼結することからなるβ型炭化ケイ
素焼結体の製造方法において、 該原料及び触媒が不純物元素を実質的に含まないもので
あり、該中間体物質の炭素／ケイ素のモル比が２．３〜
２．５であり、前記（Ａ）成分中に残存する炭素量が３
％以下であり、該混合粉体中に含まれるＢ成分の割合が
１〜３０重量％であり、該β型炭化ケイ素焼結体の比抵
抗が０．５Ω・ｃｍ以下で、かつ各不純物元素の含有量
が１ｐｐｍ以下であることを特徴とする半導体製造装置
用高純度β型炭化ケイ素焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP30629393A JP3483920B2 (ja) | 1993-12-07 | 1993-12-07 | 半導体製造装置用高純度β型炭化ケイ素焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30629393A JP3483920B2 (ja) | 1993-12-07 | 1993-12-07 | 半導体製造装置用高純度β型炭化ケイ素焼結体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07157367A JPH07157367A (ja) | 1995-06-20 |
| JP3483920B2 true JP3483920B2 (ja) | 2004-01-06 |
Family
ID=17955358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30629393A Expired - Fee Related JP3483920B2 (ja) | 1993-12-07 | 1993-12-07 | 半導体製造装置用高純度β型炭化ケイ素焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3483920B2 (ja) |
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| JP4925152B2 (ja) * | 2000-01-21 | 2012-04-25 | イビデン株式会社 | 半導体製造装置用部品及び半導体製造装置 |
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| JP5630333B2 (ja) * | 2011-03-08 | 2014-11-26 | 信越化学工業株式会社 | 易焼結性炭化ケイ素粉末及び炭化ケイ素セラミックス焼結体 |
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-
1993
- 1993-12-07 JP JP30629393A patent/JP3483920B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07157367A (ja) | 1995-06-20 |
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