JP6460659B2 - セラミック部材 - Google Patents
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Description
しかしながら、CVD法では、基材を支持する必要があり、支持点にセラミック被膜が形成できないため、基材が露出する部分ができてしまう。基材が露出し反応性環境下で使用されると、支持点部分から消耗、劣化してしまう問題があった。このような問題を解決するため、様々な工夫が行われている。
このセラミック基材支持具によれば、セラミック基材支持具が、黒鉛の芯材を有し、その黒鉛の表面に熱分解炭素が被覆され、さらにその表面が支持具被膜にて被覆されている。熱分解炭素は気孔がないため、支持具被膜を被覆した際に、支持具被膜は熱分解炭素層内部に浸透して形成されないので、支持具被膜と熱分解炭素層との接着力を小さくすることができる。
る。
このため、基材は、第1のセラミック被膜および第2のセラミック被膜の少なくとも一方が被覆されている。すなわち、第1のセラミック被膜を形成する際に、基材を支持するために第1のセラミック被膜が欠損した部分を、第2のセラミック被膜を形成する際に支持する位置を変えることにより、第2のセラミック被膜で覆うことができる。
すなわち、第2のセラミック被膜を形成する際に、カバー部を有する支持具により支持することにより、傾斜部に囲まれるとともに第1のセラミック被膜の表面が露出する開口部とからなる支持領域が形成される。これにより、支持具が第2のセラミック被膜によって第1のセラミック被膜に固着するのを防止できるので、CVD後に、基材を支持具から取り外す際に、支持点の周囲に有害なバリの発生、微少なクラックの発生を防止することができる。また、第2のセラミック被膜は、支持領域で膜厚が漸次薄くなるように形成されているので、ノッチが形成されず、開口部からのクラックの発生を防止することができる。
(1)前記開口部の面積は、前記支持領域の面積の10%〜60%である。
開口部の面積が、支持領域の面積の10%以上あるので、支持具が基材の第1のセラミック被膜に固着されるのを、確実に防止することができる。
また、開口部の面積が、支持領域の面積の60%以下であるので、第2のセラミック被膜が欠如する面積を小さくすることができる。
開口部の面積が、支持領域の面積の30%以上あるので、支持具が基材の第1のセラミック被膜に固着されるのを、さらに確実に防止することができる。
また、開口部の面積が、支持領域の面積の50%以下であるので、第2のセラミック被膜が欠如する面積をさらに小さくすることができる。
セラミック被膜が、SiCであると以下のメリットがある。すなわち、SiCは、化学的に安定であるため、基材の消耗を防止することができる。また、SiCは、硬く、耐摩耗性のあるセラミック材料であるので、基材の摩耗、損傷を防止することができる。
黒鉛は、結晶に劈開面を有するので、基材が黒鉛で構成されると、容易に加工することができ、様々な形状のセラミック部材を得ることができる。
半導体製造装置では、セラミック部材からの不純物の放出があると、半導体が汚染される。本発明のセラミック部材では、支持点の周囲に有害なバリ、微少なクラックができにくいので好適に利用することができる。
このため、基材は、第1のセラミック被膜および第2のセラミック被膜の少なくとも一方が被覆される。第1のセラミック被膜を形成する際に、基材を支持するために第1のセラミック被膜が欠損した部分を、第2のセラミック被膜を形成する際に支持する位置を変えることにより、第2のセラミック被膜で覆うことができ、少なくとも一方のセラミック被膜が被覆される。
すなわち、第2のセラミック被膜を形成する際に、カバー部を有する支持具により支持することにより、傾斜部に囲まれるとともに第1のセラミック被膜の表面が露出する開口
部とからなる支持領域が形成される。これにより、支持具が第2のセラミック被膜によって第1のセラミック被膜に固着するのを防止できるので、CVD後に、基材を支持具から取り外す際に、支持点の周囲に有害なバリの発生、微少なクラックの発生を防止することができる。また、第2のセラミック被膜は、支持領域で膜厚が漸次薄くなるように形成されているので、ノッチが形成されず、開口部からのクラックの発生を防止することができる。
(1)前記開口部の面積は、前記支持領域の面積の10%〜60%である。
開口部の面積が、支持領域の面積の10%以上あるので、支持具が基材の第1のセラミック被膜に固着されるのを、確実に防止することができる。
また、開口部の面積が、支持領域の面積の60%以下であるので、第2のセラミック被膜が欠如する面積を小さくすることができる。
開口部の面積が、支持領域の面積の30%以上あるので、支持具が基材の第1のセラミック被膜に固着されるのを、さらに確実に防止することができる。
また、開口部の面積が、支持領域の面積の50%以下であるので、第2のセラミック被膜が欠如する面積をさらに小さくすることができる。
セラミック被膜が、SiCであると以下のメリットがある。すなわち、SiCは、化学的に安定であるため、基材の消耗を防止することができる。また、SiCは、硬く、耐摩耗性のあるセラミック材料であるので、基材の摩耗、損傷を防止することができる。
黒鉛は、結晶に劈開面を有するので、易切削性の材料である。基材が黒鉛で構成されると、容易に加工することができ、様々な形状のセラミック部材を得ることができる。
半導体製造装置では、セラミック部材からの不純物の放出があると、半導体が汚染される。本発明のセラミック部材では、支持点の周囲に有害なバリ、微少なクラックができにくいので好適に利用することができる。
半導体製造装置用部品としては、サセプタ、ウェハキャリア、ヒーター、内筒など半導体製造装置用部品が挙げられ特に限定されない。
本発明のセラミック部材の製造方法について説明する。本発明のセラミック部材の製造方法では、基材20に第1のセラミック被膜22および第2のセラミック被膜23を形成することによってセラミック部材10Aが得られる。
第1のセラミック被膜22および第2のセラミック被膜23を形成する工程は同様の方法により行うことができる。支持具30が密着する箇所は、CVDの原料ガスが供給されないので、セラミック被膜が形成されない。このため、第1のセラミック被膜22を形成する工程と、第2のセラミック被膜23を形成する工程では、基材20を支持する箇所を変更する。支持する箇所を変えることによって、基材は、第1のセラミック被膜22および第2のセラミック被膜23の少なくとも一方で被覆される。
後述する支持部32の面積が充分に大きく、支持部32の支持面322の上に基材20の重心が入るように配置することによって、CVD法によって第1のセラミック被膜22を形成することができる。
ここでは、複数個(3個以上)の支持具30の上に基材20を略水平に載置する場合について説明する。
基材20の形状は特に限定されない。基材20に第1のセラミック被膜22および第2のセラミック被膜23を形成することによってセラミック部材10Aを製造するので、基材20は目的のセラミック部材10Aの形状に加工しておく。セラミック部材10Aは、用途に合わせて様々な形状に製造される。例えば、円盤、リング、筒、板、箱などどのようなものでもよく特に限定されない。
本体上面311の外周部に沿って、カバー部33が上方に突出して設けられている。カバー部33は、支持部32を同心円状に囲むように形成することができ、上面331が平面状になっている。カバー部33の高さは、支持部32の高さよりも低い。
また、支持部32における最外縁323と、カバー部33における最外縁332との距離Lは、隙間Sの間隔(S)の4〜20倍である。
なお、図3(A)および図3(B)に示すように、カバー部33の先端を尖った形状とした支持具30Aを採用することも可能である。また、図3(C)および図3(D)に示すように、支持具本体31を四角柱状に形成して、カバー部33を四角形に形成した支持具30Bを採用することも可能である。いずれの場合にも、支持部32の形状や、支持部32がカバー部33よりも上方に突出していることは同様である。
その結果、第1のセラミック被膜22は、支持具30のカバー部33の上面331が対向する位置において、支持部32側に向かって基材20側に傾斜する傾斜部222’が形成される。そして、傾斜部222’の内側には、第1のセラミック被膜22が形成されない開口部221’が形成される。
なお、カバー部33と支持部32とを平面視同心円状とすることにより、原料ガスが到達する距離に偏りが小さく、基材20と固着することを方向によらず、等しく防止することができる。
図1(C)において製造されたセラミック部材10Aは、基材20が第1のセラミック被膜22および第2のセラミック被膜23により覆われている。
第1のセラミック被膜22には、第1のセラミック被膜22を形成する際に支持した支持具30により、傾斜面222’および露出部221’が形成されている。
第1のセラミック被膜22を形成する際に生じた露出部221’および傾斜面222’は、第2のセラミック被膜23で覆われる。
なお、開口部221および傾斜部222は、支持具30のカバー部33が円形である場合でも、作業の状態によって必ずしも円形とはならず、偏心したり、楕円形等に変形する場合もある。
開口部221の面積は、支持領域の面積の10%〜60%である。支持部32の支持面322に接触する箇所には第2のセラミック被膜23は形成されない。また、カバー部33における最外縁332によって、CVDの原料ガスが、支持部32の周辺に流入することを防止するので、支持領域の最外縁は、カバー部33における最外縁332と対向して位置する。このため、支持領域の面積に対する開口部221の面積の比率は、カバー部33の最外縁に囲まれる面積に対する支持面322の面積の比率以上である。
このため、支持領域の面積に対する開口部221の面積の比率は、支持部32の支持面322の大きさを適宜設定するとともに、適用可能な隙間の間隔、CVDの圧力、温度などの条件の範囲のなかで、適宜選定することによって、調整することができる。
第1実施形態のセラミック部材10Aは、支持具30を用いて基材20を支持し、この状態でCVD法により基材20の表面に第1のセラミック被膜22および支持具30の位置を変えて第2のセラミック被膜23を形成され得られる。このとき、支持具30は、基材20の表面201に接触する支持部32と、基材20の表面201に対して隙間Sを有するように支持部32を囲むカバー部33とを有する。
このため、支持具30に載置された基材20をCVD後に、取り外す際に、第2のセラミック被膜23によって固着することがなく、支持点の周囲に有害なバリの発生、微少なクラックの発生を防止することができる。また、第2のセラミック被膜23は、支持領域で膜厚が漸次薄くなるように形成されているので、ノッチが形成されず、開口部221からのクラックの発生を防止することができる。
このため、支持部32の先端を損傷しにくくことができる。また、基材20とカバー部33との隙間Sの間隔を、確保することができる。
また、支持具30における支持部32の最外縁323とカバー部33の最外縁332との距離Lが、隙間Sの間隔の20倍以下であると、基材20に第2のセラミック被膜23の形成されていない開口部221を小さく、すなわち、セラミック被膜21に覆われる面積を大きくすることができるので、基材20を保護しやすくすることができる。
本実施形態のセラミック部材10Aによれば、基材20の表面に形成された第1のセラミック被膜22と、第1のセラミック被膜22の表面に形成された第2のセラミック被膜23とを有する。
このため、基材20は、第1のセラミック被膜22および第2のセラミック被膜23の少なくとも一方で被覆されれば良い。すなわち、第1のセラミック被膜22を形成する際に、基材20を支持するために第1のセラミック被膜22が欠損した部分を、第2のセラミック被膜23を形成する際に支持する位置を変えることにより、第2のセラミック被膜23で覆うことができる。
すなわち、第2のセラミック被膜23を形成する際に、傾斜部222に囲まれるとともに第1のセラミック被膜22の表面が露出する開口部221において、第1のセラミック被膜22が形成された基材20を支持する。これにより、支持具30が第2のセラミック被膜23によって第1のセラミック被膜22に固着するのを防止できるので、CVD後に、基材20を支持具30から取り外す際に、支持点の周囲に有害なバリの発生、微少なクラックの発生を防止することができる。また、第2のセラミック被膜23は、支持領域で膜厚が漸次薄くなるように形成されているので、ノッチが形成されず、開口部221からのクラックの発生を防止することができる。
また、開口部221の面積が、支持領域の面積の60%以下であるので、第2のセラミック被膜23が欠如する面積を小さくすることができる。
実施例1、2および比較例1では、表面に第1のセラミック被膜22が形成された黒鉛を基材20として用い、その上にさらに第2のセラミック被膜23を形成する。実施例1、2および比較例1では、第2のセラミック被膜23の形成に関して説明するが、基材20を黒鉛のみとすれば、第1のセラミック被膜22の形成においても第1実施形態の製造方法が適用できる。
黒鉛に第1のセラミック被膜23を有する基材20を、3個の支持具30に載置し、CVD炉でMTS(メチルトリクロロシラン)を原料ガスとして使用し、SiCからなるセラミック被膜21を形成した。支持部32の先端の平坦部と、カバー部33と隙間との関係を表1に示す。得られたセラミック部材の支持領域、開口部、固着、切り離しの状況、クラック、バリの有無を表2に示す。
また、用いた支持具30の形状について以下に説明する。
支持部32の先端に円形の平坦部(支持面322)を有し、リング状のカバー部33を有する支持具30を使用した。カバー部33は、先端が尖った回転体(図3(A)参照)である。
黒鉛に第1のセラミック被膜22を有する基材20には、第1のセラミック被膜22の形成時に支持部32に形成された傾斜面222’および露出部221’が形成されている。
実施例1、2および比較例1と同様な支持部32のみからなり、カバー部を有していない支持具を用い、同様にセラミック部材10Aを形成した。
以下に、実施例1、2および比較例1、2の測定結果を示す。
次に、第2実施形態のセラミック部材の製造方法およびセラミック部材について、図を用いながら説明する。
なお、前述した第1実施形態のセラミック部材の製造方法およびセラミック部材10Aと共通する部位には同じ符号を付して、重複する説明を省略することとする。
図5(A)、図5(B)、図5(C)、図6に示すように、第2実施形態のセラミック部材の製造方法では、基材20を立てかけた状態で第1のセラミック被膜22および第2のセラミック被膜23を形成する。
支持具30は、第1実施形態で用いたものと同じものである。支持具40は、支持具30と同様の構成をしており、支持具本体41、支持部42およびカバー部43を有するが、カバー部43は、支持部42を囲んで基材20の外表面から隙間Sを有するように備えられる。このようにカバー部43が備えられることによって、CVD後に、カバー部43の先端が当接する基材20の表面には、基材20の側面および2つの底面に及ぶ開口部422および傾斜部421からなる支持領域420が形成される。
また、支持具40で支持された部位には、カバー部43で覆われた面に、露出部421’および傾斜面422’が形成される。
また、支持具40で支持された部位には、カバー部43で覆われた複数の面にわたって、開口部422および傾斜部421よりなる支持領域420が形成され、第1実施形態と同様に、支持具40が第2のセラミック被膜23によって第1のセラミック被膜22に固着するのを防止できるので、CVD後に、基材20を支持具40から取り外す際に、支持点の周囲に有害なバリの発生、微少なクラックの発生を防止することができる。また、第2のセラミック被膜23は、支持領域420で膜厚が漸次薄くなるように形成されているので、ノッチが形成されず、開口部221からのクラックの発生を防止することができる。
例えば、上述したセラミック部材の製造方法においては、基材20に対する支持具30の位置を変えて、2回にわたってセラミック被膜21を形成した。この他、基材20に対する支持具30、40の位置を変えて、複数回(3回以上)にわたってセラミック被膜21を形成することにより、セラミック部材10A、10Bを製造することができる。この場合には、回数に応じた数のセラミック被膜層ができる。
20 基材
201 表面
22 第1のセラミック被膜
23 第2のセラミック被膜
221 開口部
232 界面
222 傾斜部
Claims (5)
- 基材と、
前記基材の表面に形成された第1のセラミック被膜と、
前記第1のセラミック被膜の表面に形成された第2のセラミック被膜と、からなるセラミック部材において、
前記第2のセラミック被膜は、前記第1のセラミック被膜の前記表面が露出する開口部と、前記開口部を囲むとともに当該第2のセラミック被膜の表面から前記第1のセラミック被膜との界面まで漸次膜厚が薄くなる傾斜部と、を有し、
前記開口部の面積は、当該開口部及び前記傾斜部の合計の面積の30%〜60%であることを特徴とするセラミック部材。 - 前記開口部の面積は、当該開口部及び前記傾斜部の合計の面積の30%〜50%であることを特徴とする請求項1に記載のセラミック部材。
- 前記第1のセラミック被膜および前記第2のセラミック被膜は、SiCであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のセラミック部材。
- 前記基材は黒鉛で構成されることを特徴とする請求項1ないし請求項3のうちのいずれか1項に記載のセラミック部材。
- 前記記載のセラミック部材は、半導体製造装置用部品であることを特徴とする請求項1ないし請求項4のうちのいずれか1項に記載のセラミック部材。
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