JPH01103976A - セラミック被覆黒鉛材料の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高純度、耐クラック且つ耐酸化性に優れたセラ
ミック被覆黒鉛材料に関する。本発明のセラミック被覆
黒鉛材料は、例えば半導体製造プロセスにおけるシリコ
ンワエハーの受は台等の治具として使用されるものであ
る。

〔従来の技術〕

従来、シリコン等の半導体製造プロセス例えばエピタキ
シャル成長或いは化学気相蒸着（ＣＶＤ）プロセスなど
において、黒鉛材料の表面に炭化ケイ素（８１Ｃ）　、
熱分解黒鉛（Ｐ−Ｇ）或いはガラス状炭素（ＧＣ）？：
被験したサセプタが使用δれている。

８ｉＣ被覆サセプタは一般的には高温ＣＶＤ法によ）製
造されており、高純度の原料がス例えば四塩化ケイ素、
メタンを使用し気相成長で作られるため、高純度の被膜
の形成が可能であるという特徴がある反面、気相からの
析出を利用するため、黒鉛基材の表面層を単に覆うだけ
の状態であり、しばしば基材黒鉛との熱膨張差に起因す
るクラックが発生し、基材からの不純物によ多シリコン
２エバーが汚染されるという問題があった。しかも大型
形状の被覆が困難であると同時にＣＶＤ法のため製造コ
ストが高いという欠点もあった。

Ｐ−Ｇ被榎すセゾタについてもＣ’ＶＤ法で作られるた
め同様の欠点があシ、更には被伽材が黒鉛であるため耐
酸化性が悪いという問題があった。

一方、ＧＣ被覆ササセプタついては、ガラス状炭素前駆
体である塩化ビニル樹脂の熱分解生成物の溶液を黒鉛基
材に含浸塗布し、その後不活性雰囲気下にて焼成するこ
とによシ、ガラス状炭素の含浸被覆された黒鉛材料を得
ることが知られている（特公昭５２−３９６８４号公報
）。しかし、この方法で作られる被覆黒鉛は基材黒鉛に
深く含浸しているため、基材黒鉛との熱膨張差によるク
ラックの発生が少ないという利点はあるが、同じカーボ
ン材質で被覆されているため耐酸化性が悪いという欠点
がある。例えばプラズマＣＶＤ等の方法で酸化ケイ素な
どの絶縁膜を作る場合或いは前処理段階での高温空気中
のベーキング時などでしばしば酸化雰囲気に曝らされる
ことがあシ、表面酸化消耗が起とシ、被覆層が破壊され
るという問題があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は以上の問題点をなくシ、クラックの発生がなく
大型形状にも対応できまた耐酸化性にすぐれた黒鉛材料
を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

即ち、本発明は、炭化ケイ累、窒化ケイ素又はそれらの
複合物で含浸被覆され′Ｃなることを特徴とするセラミ
ック被ａ１点鉛材料である。

以下、さらに詳しく本発明について説明する。

黒鉛基材としては、高純度で密度が１．７〜１．９ｇ／
ＧＩｒＬ２の材料が使用できるが、好ましくはモールド
材、等方性黒鉛である。この黒鉛基材に炭化ケイ素、窒
化ケイ素又はこれらの複合物の前駆体溶液を含浸塗布・
乾燥し、その後不活性雰囲気下で焼成することによシ黒
鉛基材に深く、炭化ケイ素、窒化ケイ素又はこれらの複
合物で含浸被ケされたセラミック被覆黒鉛材料を炸裂す
ることができる。

前駆体は有機溶剤例えば芳香族、脂肪族系溶剤によく溶
けることが必要である。炭化ケイ素、窒化ケイ素又はそ
れらの複合物の前駆体としてはポリカルボシラン、ポリ
カルボシラずン或いはポリシラヂンが一般的に知られて
いる。これらについて、有機溶剤に対する皺解性を種々
検討した結果ポリカルボシランについては、直鎖状で分
子量３．０００〜６０．０００であシ特にフェニル基を
含む例えはポリメチルフェニルカルボシランが好ましく
、また、ポリカルがシラずン及びポリシラずンについ℃
は直鎖状、環状のいずれでもよいが分子量は５００〜４
．０００が好ましいものであることを確めた。

前駆体が備える次の条件としては常温で固体であり、１
００〜５００℃の温度域で溶融することである。即ち、
有機溶剤に溶解し塗布した段階で黒鉛基材の中に深く含
浸し乾燥した段階で固形物として黒鉛基材中に滞留する
こと、更には焼成段階で固形物が溶融し黒鉛基材に濡れ
気孔を埋め最終的には黒鉛基材の表面及び表面気孔をセ
ラミックで含浸被覆することが必要である。

このような条件をもつポリカルボシランの分子量は５０
００〜６０，０００、ポリカルボシラザン及びポリシラ
ずンのそれは８００〜４０００が好適であることを併せ
て確かめた。

前駆体を有ａ浴剤に溶解したときの濃度としてン脂肪族
溶剤、ペンタン、ヘキサン等の炭化水素脂肪族溶剤をあ
げることができる。前躯体溶液の塗布は、刷毛、スプレ
ー、浸漬勢のいずれをも採用することができる。塗布後
の乾燥温度は有機浴剤の種類にもよるが２００℃以下が
適当である。

焼成温度は通常１０００〜１８００℃程度である。

塗布及び焼成は数回繰返して実施した方が狭面状態の良
好な被覆が得られるので望ましい。

焼成雰囲気については、ポリカルボシランを用い炭化ケ
イ素を被覆するときは窒素、アルゴン、真空等の雰囲気
が好ましく、ポリシラずン及びポリカルボシラザンを用
い窒化ケイ累を被怪するときはアンモニア雰囲気が、ま
たポリカルボシラザンを用い炭化ケイ素−窒化ケイ素複
合物とするときは真空、窒素、アルゴン等の雰囲気が好
ましい。

以上によシ得られた本発明のセラミック被伽黒鉛材料は
、その六回がセラミックで数μ風好ましくは１μｍ以上
の厚みに被覆され且つ該セラミックが黒鉛材内部に深く
好ましくは１００μ風以上に含浸しているため黒鉛基材
との熱膨張差によるクシツクの発生がなく、更にはカー
ボン被覆に比較して著しく耐酸化性にすぐれているとい
う利点がある。

〔実施例〕

以下、実施例、比較例をあげてさらに具体的に説明する
。

実施例１〜１８、比較例１〜２ 分子量の異なる市販のポリメチルフェニルカルボシラン
及び環状ポリカルボシラザンを１０重量係の濃度でトリ
クレン中に溶解した。一方、高純度黒鉛基材（東洋炭素
社製等方性カーボン８ＩＣ−６）ｆ５０Ｘ７０Ｘ１０朋
の板に切出し、更にその上面に４０Ｘ６０Ｘ３群のくぼ
みを加工した。

この黒鉛基材を１，２００°Ｃの高純度アルコ９ンガス
中で１０時間焼成して付着した有機物等の除去を行なっ
た。

次にこの黒鉛基材の表面に前記トリクレン浴液を刷毛を
用いて塗布しドラフト内で自然乾燥後１２０℃のクリー
ンオーブン中で１時間乾燥し浴剤の除去を行なった。

乾燥済黒鉛基材を高温雰囲気炉にセットし、各槙雰囲気
下で１６００℃で焼成した。焼成後黒鉛基材を収シ出し
、再度トリクレン浴液を塗布、焼成した。これらの処理
を３回繰返した。

得られた黒鉛材料について、表面層のＸ線分析（理学電
気製Ｘ線回折装置がイが一フレックスＦＩＡＤ　−２Ｂ
型）及び断面のＳＥＭ観察（日本電子製ＪＳＭ　−Ｔ　
−１００型）による被傍層厚みと含浸層厚みを測定した
。更に市販のシリコンエピタキシャル装置を用い、Ｐ型
シリコンワエハー（比抵抗１０Ω・Ｇｍ　）上に、モノ
シランと水素の温合ガスをモノシランがス濃度１％、１
０００°Ｃの条件下で流し、２５μｍ＋２）Ｓｉエピタ
キシャル膜を形成させ、それを市販のＶａｎ　ｄｅｒ　
Ｐａｕｗ装置にかけて工ぎ膜の比抵抗を測定した。また
、この黒鉛材料ｅ５００℃のオープン中で１０時間放置
し酸化減量を測定した。

比較例として、同様の形状でＧＣ＠覆及びＳｉＣ被扱の
黒鉛材料（いずれも市販品〕を用意し同様のｆｉ１１定
を行なった。

これらの結果をまとめて表に示す。

実施例１４ 実施例１の条件で６００φ×１５罰の円板を１０枚作製
したところ、クラックの発生は認められなかった。更に
、１，０００℃と常温の熱サイクルを１０回行なったが
クラックの発生は認められなかった。

比較例６ 実施例１４と同形状の８ｉＣ被扱品とＧＣ被複機につい
て熱サイクルを行なったところ、ＳｉＣ被佳品について
は２枚のサンプルのうち１枚が３サイクルでクラックの
発生が認められたが、ＧＣ被援品については認められな
かった。

〔本発明の効果〕

本発明のセラミック複機黒鉛材料は熱膨張差によるクラ
ンクの発生はなく、高純度で耐酸化性が大である。また
簡単につくることができる。

特許出願人　電気化学工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、炭化ケイ素、窒化ケイ素又はそれらの複合物で含浸
   被覆されてなることを特徴とするセラミック被覆黒鉛材
   料。