JPH0825825B2 - 炭化けい素コーティング黒鉛製品及びその製造方法 - Google Patents
炭化けい素コーティング黒鉛製品及びその製造方法Info
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- JPH0825825B2 JPH0825825B2 JP2053156A JP5315690A JPH0825825B2 JP H0825825 B2 JPH0825825 B2 JP H0825825B2 JP 2053156 A JP2053156 A JP 2053156A JP 5315690 A JP5315690 A JP 5315690A JP H0825825 B2 JPH0825825 B2 JP H0825825B2
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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、シリコンウエハ等の半導体ウエハに熱処理
や拡散処理等を施す際に、サセプター、ボート等として
用いられる炭化けい素コーティング黒鉛製品及びその製
造方法に関する。
や拡散処理等を施す際に、サセプター、ボート等として
用いられる炭化けい素コーティング黒鉛製品及びその製
造方法に関する。
［従来の技術］ 従来、この種の炭化けい素コーティング黒鉛製品は、
熱伝導性がよく高周波誘導加熱により均一に加熱できる
と共に、耐熱衝撃性に優れ、かつ高純度化が可能である
黒鉛が基材として用いられるが、黒鉛は多孔質であり、
吸蔵したガスを半導体ウエハの処理中に放出するのを防
止するため、例えば第６図に示すように、黒鉛基材11に
CVD（化学蒸着）法等の気相成長法により炭化けい素（S
iC）の柱状結晶からなる炭化けい素膜12を形成して構成
されている。
熱伝導性がよく高周波誘導加熱により均一に加熱できる
と共に、耐熱衝撃性に優れ、かつ高純度化が可能である
黒鉛が基材として用いられるが、黒鉛は多孔質であり、
吸蔵したガスを半導体ウエハの処理中に放出するのを防
止するため、例えば第６図に示すように、黒鉛基材11に
CVD（化学蒸着）法等の気相成長法により炭化けい素（S
iC）の柱状結晶からなる炭化けい素膜12を形成して構成
されている。
図中13は炭化けい素の微結晶からなる初期層で、通
常、CVD法による炭化けい素膜12の形成に先立って形成
される。
常、CVD法による炭化けい素膜12の形成に先立って形成
される。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来の炭化けい素コーティング黒
鉛製品においては、半導体ウエハの処理に伴うヒートサ
イクル（例えば、常温1200℃）の繰り返しによる熱応
力によって炭化けい素膜の結晶粒界に沿ってクラックを
生じ、炭化けい素膜の剥離を早期に生ずる問題がある。
鉛製品においては、半導体ウエハの処理に伴うヒートサ
イクル（例えば、常温1200℃）の繰り返しによる熱応
力によって炭化けい素膜の結晶粒界に沿ってクラックを
生じ、炭化けい素膜の剥離を早期に生ずる問題がある。
そこで、本発明は、黒鉛基材と炭化けい素膜との熱
的、機械的なマッチングに優れ、寿命を大幅に延ばし得
る炭化けい素コーティング黒鉛製品及びその製造方法の
提供を目的とする。
的、機械的なマッチングに優れ、寿命を大幅に延ばし得
る炭化けい素コーティング黒鉛製品及びその製造方法の
提供を目的とする。
［課題を解決するための手段］ 前記課題を解決するため、第１の発明は、黒鉛基材に
気相成長法による炭化けい素膜を形成してなる炭化けい
素コーティング黒鉛製品において、黒鉛基材の表面に、
炭化けい素が点在する表層部のSiC−Ｃ層と、けい素及
び炭化けい素の微結晶が混在するSi−SiC層と、炭化け
い素膜との３層のみが、この順に積層されているもので
ある。
気相成長法による炭化けい素膜を形成してなる炭化けい
素コーティング黒鉛製品において、黒鉛基材の表面に、
炭化けい素が点在する表層部のSiC−Ｃ層と、けい素及
び炭化けい素の微結晶が混在するSi−SiC層と、炭化け
い素膜との３層のみが、この順に積層されているもので
ある。
又、第２の発明は、第１の発明の炭化けい素コーティ
ング黒鉛製品を製造する方法であり、黒鉛基材に炭化け
い素膜を気相成長法により形成するに際し、予め黒鉛基
材にけい素膜を気相成長法により形成し、これを30Torr
以下の雰囲気圧にてけい素の融点以上の温度で熱処理し
た後、これに炭化けい素膜を気相成長法により形成する
方法である。
ング黒鉛製品を製造する方法であり、黒鉛基材に炭化け
い素膜を気相成長法により形成するに際し、予め黒鉛基
材にけい素膜を気相成長法により形成し、これを30Torr
以下の雰囲気圧にてけい素の融点以上の温度で熱処理し
た後、これに炭化けい素膜を気相成長法により形成する
方法である。
［作用］ 上記手段においては、炭化けい素膜の柱状結晶の粒界
に沿って厚さ方向に生じたクラックは、ケイ素と炭化け
い素とが混在するSi−SiC層によってその進展を妨げら
れ、かつSiC−Ｃ層及びSi−SiC層は、黒鉛基材に対する
炭化けい素膜の足付（アンカー）として機能する。
に沿って厚さ方向に生じたクラックは、ケイ素と炭化け
い素とが混在するSi−SiC層によってその進展を妨げら
れ、かつSiC−Ｃ層及びSi−SiC層は、黒鉛基材に対する
炭化けい素膜の足付（アンカー）として機能する。
けい素膜は、厚さが３μｍ以上となることが好まし
く、それにより、炭化けい素膜の寿命を一層延ばし得
る。
く、それにより、炭化けい素膜の寿命を一層延ばし得
る。
けい素膜の熱処理は、けい素（Si）の融点（760Torr
において1414℃）以上の温度とすることにより、Si−Si
C層上に微結晶の炭化けい素からなるSiC層が積層され、
クラックの進展防止に一層効果がある。熱処理温度が、
けい素の融点未満であると、黒鉛基材に対するけい素の
浸透が起こらず、けい素膜が炭化し、炭化けい素となっ
て剥離してSiC−Ｃ層及びSi−SiC層は生成されず、熱処
理後は、面荒れが著しい。
において1414℃）以上の温度とすることにより、Si−Si
C層上に微結晶の炭化けい素からなるSiC層が積層され、
クラックの進展防止に一層効果がある。熱処理温度が、
けい素の融点未満であると、黒鉛基材に対するけい素の
浸透が起こらず、けい素膜が炭化し、炭化けい素となっ
て剥離してSiC−Ｃ層及びSi−SiC層は生成されず、熱処
理後は、面荒れが著しい。
けい素膜の熱処理は、アルゴンガス等の不活性ガス中
で行うことが好ましく、その雰囲気圧を30Torrとするこ
とにより、上記熱処理温度と相俟って黒鉛基材に対する
けい素の浸透が良好となり、30Torrを超えると黒鉛基材
に対するけい素の浸透が生じにくい。
で行うことが好ましく、その雰囲気圧を30Torrとするこ
とにより、上記熱処理温度と相俟って黒鉛基材に対する
けい素の浸透が良好となり、30Torrを超えると黒鉛基材
に対するけい素の浸透が生じにくい。
なお、熱処理の雰囲気圧は、ガスの発生により、0.02
Torr以下に保つことが難しい。
Torr以下に保つことが難しい。
上記熱処理の時間は、ほとんど必要がないが、長時間
行っても特に問題を生じない。昇温速度は、速ければ速
いほど多数の結晶核の発生をもたらすので好ましい。
行っても特に問題を生じない。昇温速度は、速ければ速
いほど多数の結晶核の発生をもたらすので好ましい。
炭化けい素膜は、その全表面積の50％以上が短軸径80
μｍ以下の半球状をなす結晶集合組織（ペブル構造）に
より形成されることが好ましく、このためには、200Tor
r〜常圧（700〜760Torr）の雰囲気圧での気相成長法に
よるのが好ましい。
μｍ以下の半球状をなす結晶集合組織（ペブル構造）に
より形成されることが好ましく、このためには、200Tor
r〜常圧（700〜760Torr）の雰囲気圧での気相成長法に
よるのが好ましい。
これは、短軸径80μｍ以下の半球状をなす結晶集合組
織の占める面積が、炭化けい素膜全表面積の50％未満に
なると、表面粗さが大きくなり、かつ半導体ウエハ等と
の接触面積が小さくなる一方、半球状をなす結晶集合組
織の短軸径が80μｍを超えると、同様に表面粗さが大き
くなり、かつ半導体ウエハ等との接触面積が小さくなる
ためである。半球状をなす結晶集合組織の短軸径は、50
μｍ以下が好ましく、より好ましくは20μｍ以下であ
る。
織の占める面積が、炭化けい素膜全表面積の50％未満に
なると、表面粗さが大きくなり、かつ半導体ウエハ等と
の接触面積が小さくなる一方、半球状をなす結晶集合組
織の短軸径が80μｍを超えると、同様に表面粗さが大き
くなり、かつ半導体ウエハ等との接触面積が小さくなる
ためである。半球状をなす結晶集合組織の短軸径は、50
μｍ以下が好ましく、より好ましくは20μｍ以下であ
る。
又、炭化けい素膜を気相成長させる雰囲気圧が、常圧
を超えた加圧状態であると、炭化けい素膜の生成が困難
となる一方、200Torr未満であると、炭化けい素膜の生
成が遅くなると共に、半球状をなす結晶集合組織の短軸
径が大きくなるためである。
を超えた加圧状態であると、炭化けい素膜の生成が困難
となる一方、200Torr未満であると、炭化けい素膜の生
成が遅くなると共に、半球状をなす結晶集合組織の短軸
径が大きくなるためである。
上記好ましい態様の炭化けい素膜の表面粗さは、10μ
ｍ以下となる。
ｍ以下となる。
ここで、炭化けい素膜の表面における半球状をなす結
晶集合組織とは、例えばCVD法により炭化けい素の柱状
結晶を成長させる場合において、放射状に成長した炭化
けい素の結晶集合組織をいう。又、短軸径とは、この結
晶集合組織の底面に内接する円の直径をいう。
晶集合組織とは、例えばCVD法により炭化けい素の柱状
結晶を成長させる場合において、放射状に成長した炭化
けい素の結晶集合組織をいう。又、短軸径とは、この結
晶集合組織の底面に内接する円の直径をいう。
なお、けい素膜の形成に先立って、所望形状に加工さ
れた黒鉛基材に、高温下でハロゲン化ガス又はハロゲン
化水素ガスを用いて純化処理を施しておくことが好まし
い。
れた黒鉛基材に、高温下でハロゲン化ガス又はハロゲン
化水素ガスを用いて純化処理を施しておくことが好まし
い。
［実施例］ 以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
実施例１〜８ 黒鉛基材を縦10mm、横10mm、長さ50mmの角柱状に加工
し、2000℃の温度下でHClガスを用いて純化処理した
後、CVD法によりけい素膜（膜厚、実施例1,2,5,6:20μ
ｍ、実施例3,4,7,8:3μｍ）を形成した。
し、2000℃の温度下でHClガスを用いて純化処理した
後、CVD法によりけい素膜（膜厚、実施例1,2,5,6:20μ
ｍ、実施例3,4,7,8:3μｍ）を形成した。
CVD条件は、次の通りである。
原料ガス:SiCl4 ２／分 H2 107／分 温 度:1200℃ 時 間:25分（20μｍ）、４分（３μｍ） 雰囲気圧：常圧 ついで、けい素膜を形成した黒鉛基材をそれぞれ第１
表に示す温度及び雰囲気圧で熱処理した。
表に示す温度及び雰囲気圧で熱処理した。
なお、第１表中、熱処理雰囲気圧が0.1Torrとあるの
は、ガスの発生により雰囲気圧が変動したため、雰囲気
圧を0.05Torr〜0.1Torrの間に調整したものである。
は、ガスの発生により雰囲気圧が変動したため、雰囲気
圧を0.05Torr〜0.1Torrの間に調整したものである。
熱処理の他の条件は、次の通りである。
保持時間:30分 雰囲気：アルゴンガス中 昇温速度:12℃／分 この熱処理によって、けい素が溶融して黒鉛基材中に
浸透し、かつ基材の黒鉛と反応し、いずれの実施例のも
のも、第１図、第２図に示すように、黒鉛基材１の表層
部に炭化けい素が点在するSiC−Ｃ層２と、このSiC−Ｃ
層２の上に未反応のけい素及び炭化けい素の微結晶が混
在するSi−SiC層３が形成される一方、実施例５〜８の
ものは、炭化けい素の再結晶により、第２図に示すよう
に、Si−SiC層３の上に更に炭化けい素の微結晶からな
るSiC層４が形成された。
浸透し、かつ基材の黒鉛と反応し、いずれの実施例のも
のも、第１図、第２図に示すように、黒鉛基材１の表層
部に炭化けい素が点在するSiC−Ｃ層２と、このSiC−Ｃ
層２の上に未反応のけい素及び炭化けい素の微結晶が混
在するSi−SiC層３が形成される一方、実施例５〜８の
ものは、炭化けい素の再結晶により、第２図に示すよう
に、Si−SiC層３の上に更に炭化けい素の微結晶からな
るSiC層４が形成された。
SiC−Ｃ層２は、光学顕微鏡によって断面観察し、
又、Si−SiC層３及びSiC層４は、光学顕微鏡による断面
観察並びに浸透型電子顕微鏡（TEM）により透過像を観
察したところ、それぞれの層の厚さは、平均値を示す第
１表のようになった。
又、Si−SiC層３及びSiC層４は、光学顕微鏡による断面
観察並びに浸透型電子顕微鏡（TEM）により透過像を観
察したところ、それぞれの層の厚さは、平均値を示す第
１表のようになった。
上記熱処理後、CVD法により柱状結晶からなる膜厚60
μｍの炭化けい素膜５を形成し、角柱状の炭化けい素コ
ーティング黒鉛製品を得た。
μｍの炭化けい素膜５を形成し、角柱状の炭化けい素コ
ーティング黒鉛製品を得た。
CVD条件は、次の通りである。
原料ガス:SiCl4 0.9／分 C3H8 １／分 H2 ７／分 温 度:1250℃ 雰囲気圧:600Torr 反応時間:45分 第１図、第２図において６は上記CVD法による炭化け
い素膜５の形成に先立って形成された炭化けい素の微結
晶からなる初期層である。この初期層６と前記SiC層４
との間には、連続性が見られない。初期層６は、Si−Si
C層３等と同様に透過型電子顕微鏡によって観察され、
その厚さは、平均値を示す第１表のようになった。
い素膜５の形成に先立って形成された炭化けい素の微結
晶からなる初期層である。この初期層６と前記SiC層４
との間には、連続性が見られない。初期層６は、Si−Si
C層３等と同様に透過型電子顕微鏡によって観察され、
その厚さは、平均値を示す第１表のようになった。
なお、初期層６は、最外層の炭化けい素膜５と何等相
違するものでなく、又、上記炭化けい素の再結晶により
得られるSiC層４も最外層の炭化けい素膜５と実質的に
同等のものである。
違するものでなく、又、上記炭化けい素の再結晶により
得られるSiC層４も最外層の炭化けい素膜５と実質的に
同等のものである。
各実施例による製品を1200℃の温度に保たれたアルゴ
ンガス雰囲気の炉内に入れ、30分保持した後、それぞれ
の製品を25℃の温度に保たれた水中に浸漬して急冷する
ヒートサイクルテストを行い、クラック発生までの回数
及び剥離までの回数を調べたところ、第１表に示すよう
になった。
ンガス雰囲気の炉内に入れ、30分保持した後、それぞれ
の製品を25℃の温度に保たれた水中に浸漬して急冷する
ヒートサイクルテストを行い、クラック発生までの回数
及び剥離までの回数を調べたところ、第１表に示すよう
になった。
クラックの発生は、走査型電子顕微鏡（SEM）により
観察し、２μｍ以上のマイクロクラックの存在を発生と
みなした。
観察し、２μｍ以上のマイクロクラックの存在を発生と
みなした。
又、剥離の発生は、炭化けい素膜の亀裂を目視観察し
た。
た。
なお、クラック及び剥離の観察は、ヒートサイクルテ
スト５回おきに行った。
スト５回おきに行った。
比較例１〜８ 実施例１〜８と同一寸法の黒鉛基材に純化処理を同様
に施した後、比較例１〜７は、実施例１〜８と同一の条
件でCVD法によりけい素膜（膜厚、比較例1,2,3,5,7:20
μｍ、比較例4,6:3μｍ）を形成し、比較例８は、けい
素膜を形成しなかった。
に施した後、比較例１〜７は、実施例１〜８と同一の条
件でCVD法によりけい素膜（膜厚、比較例1,2,3,5,7:20
μｍ、比較例4,6:3μｍ）を形成し、比較例８は、けい
素膜を形成しなかった。
ついで、けい素膜を形成した比較例１〜７の黒鉛基材
をそれぞれ第２表に示す温度及び雰囲気圧で、他は実施
例１〜８と同一の条件で熱処理し、比較例８のものに
は、熱処理を施さなかった。
をそれぞれ第２表に示す温度及び雰囲気圧で、他は実施
例１〜８と同一の条件で熱処理し、比較例８のものに
は、熱処理を施さなかった。
なお、第２表中、熱処理雰囲気圧が0.1Torrとあるの
は、ガスの発生により雰囲気圧が変動したため、雰囲気
圧を0.05Torr〜0.1Torrの間に調整したものである。
は、ガスの発生により雰囲気圧が変動したため、雰囲気
圧を0.05Torr〜0.1Torrの間に調整したものである。
この結果、比較例1,2は、けい素の浸透が起こらず、
けい素膜が炭化してSiCとなって剥離し、面荒れが著し
かったため、熱処理後のCVD法による炭化けい素膜を形
成することができなかった。
けい素膜が炭化してSiCとなって剥離し、面荒れが著し
かったため、熱処理後のCVD法による炭化けい素膜を形
成することができなかった。
比較例３〜７は、熱処理によってけい素と黒鉛が反応
し、炭化けい素の微結晶（SiC層）が形成されたが、け
い素が黒鉛基材中に浸透して基材の黒鉛と反応した層
（SiC−Ｃ層、Si−SiC層）は見られず、熱処理後の角柱
材の表面は荒れていた。又、比較例３〜６に形成された
SiC層には、けい素も若干含有されていた。
し、炭化けい素の微結晶（SiC層）が形成されたが、け
い素が黒鉛基材中に浸透して基材の黒鉛と反応した層
（SiC−Ｃ層、Si−SiC層）は見られず、熱処理後の角柱
材の表面は荒れていた。又、比較例３〜６に形成された
SiC層には、けい素も若干含有されていた。
SiC層の厚さは、光学顕微鏡により断面を観察したと
ころ、平均値を示す第２表のようになった。
ころ、平均値を示す第２表のようになった。
そして、比較例３〜７及び熱処理を施さなかった比較
例８のものに、実施例１〜８と同一の条件でCVD法によ
り膜厚60μｍの炭化けい素膜を形成し、同様のヒートサ
イクルテストを行い、クラック発生までの回数及び剥離
までの回数を調べたところ、第２表に示すようになっ
た。
例８のものに、実施例１〜８と同一の条件でCVD法によ
り膜厚60μｍの炭化けい素膜を形成し、同様のヒートサ
イクルテストを行い、クラック発生までの回数及び剥離
までの回数を調べたところ、第２表に示すようになっ
た。
従って、黒鉛基材に対する炭化けい素膜の形成に先立
って、膜厚３μｍ以上のけい素膜を形成し、これを30To
rr以下の雰囲気圧にてけい素の融点以上の温度で熱処理
することにより、黒鉛基材の表面に、炭化けい素が点在
する表層部のSiC−Ｃ層と、けい素及び炭化けい素の微
結晶が混在するSi−SiC層と、炭化けい素膜との３層の
みが、この順に積層されていることによって、クラック
発生までの回数及び剥離までの回数を比較例の２倍以上
とし得ることがわかる。
って、膜厚３μｍ以上のけい素膜を形成し、これを30To
rr以下の雰囲気圧にてけい素の融点以上の温度で熱処理
することにより、黒鉛基材の表面に、炭化けい素が点在
する表層部のSiC−Ｃ層と、けい素及び炭化けい素の微
結晶が混在するSi−SiC層と、炭化けい素膜との３層の
みが、この順に積層されていることによって、クラック
発生までの回数及び剥離までの回数を比較例の２倍以上
とし得ることがわかる。
実施例９〜26 黒鉛基材を直径100mm、厚さ5mmの円板状に加工し、20
00℃の温度下でHClガスを用いて純化処理した後、CVD法
によりけい素膜（膜厚、実施例９〜20:3μｍ、実施例21
〜26:20μｍ）を形成した。
00℃の温度下でHClガスを用いて純化処理した後、CVD法
によりけい素膜（膜厚、実施例９〜20:3μｍ、実施例21
〜26:20μｍ）を形成した。
CVD条件は、次の通りである。
原料ガス:SiCl4 ２／分 H2 107／分 温 度:1200℃ 時 間:4分（３μｍ）、25分（20μｍ） 雰囲気圧：常圧 ついで、、けい素膜を形成した黒鉛基材をそれぞれ第
３表に示す温度で熱処理した。
３表に示す温度で熱処理した。
熱処理他の条件は、次の通りである。
保持時間:30分 雰囲気：アルゴンガス中 雰囲気圧：実施例９〜14;10Torr、実施例15〜26;0.1〜
0.05Torr（ガスの発生により変動する。） 昇温速度:12℃／分 この熱処理によって、けい素が溶融して、黒鉛基材中
に浸透し、かつ基材の黒鉛と反応し、いずれの実施例の
ものも、黒鉛基材の表層部に炭化けい素が点在するSiC
−Ｃ層と、このSiC−Ｃ層の上に未反応のけい素及び炭
化けい素の微結晶が混在するSi−SiC層が形成される一
方、実施例12〜14、18〜20及24〜26のものは、炭化けい
素の再結晶により、Si−SiC層の上に更に炭化けい素の
微結晶からなるSiC層が形成された。
0.05Torr（ガスの発生により変動する。） 昇温速度:12℃／分 この熱処理によって、けい素が溶融して、黒鉛基材中
に浸透し、かつ基材の黒鉛と反応し、いずれの実施例の
ものも、黒鉛基材の表層部に炭化けい素が点在するSiC
−Ｃ層と、このSiC−Ｃ層の上に未反応のけい素及び炭
化けい素の微結晶が混在するSi−SiC層が形成される一
方、実施例12〜14、18〜20及24〜26のものは、炭化けい
素の再結晶により、Si−SiC層の上に更に炭化けい素の
微結晶からなるSiC層が形成された。
これらの層は、光学顕微鏡及び透過型電子顕微鏡によ
って観察され、各層の合計の厚さは、平均値を示す第３
表のようになった。
って観察され、各層の合計の厚さは、平均値を示す第３
表のようになった。
上記熱処理後、第３表に示す雰囲気圧下で反応時間を
変化させCVD法により膜厚100μｍの炭化けい素膜を形成
し、円板状の炭化けい素コーティング黒鉛製品を得た。
変化させCVD法により膜厚100μｍの炭化けい素膜を形成
し、円板状の炭化けい素コーティング黒鉛製品を得た。
CVD条件は、次の通りである。
原料ガス:SiCl4 0.9／分 C3H8 １／分 H2 ７／分 温 度:1250℃ 各炭化けい素コーティング黒鉛製品の表面粗さ（非接
触式の測定による）並びに短軸径80μｍ以下、50μｍ以
下及び20μｍ以下の半球状をなす結晶集合組織の炭化け
い素膜全表面積に占める割合Ａ、Ｂ及びＣは、それぞれ
第３表に示すようになった。
触式の測定による）並びに短軸径80μｍ以下、50μｍ以
下及び20μｍ以下の半球状をなす結晶集合組織の炭化け
い素膜全表面積に占める割合Ａ、Ｂ及びＣは、それぞれ
第３表に示すようになった。
結晶集合組織は、走査型電子顕微鏡により観察した。
実施例25の炭化けい素コーティング黒鉛製品の表面に
おける結晶構造の電子顕微鏡写真を第３図に示す。図中
７で示すようにピントのボヤけているところが結晶集合
組織である。
おける結晶構造の電子顕微鏡写真を第３図に示す。図中
７で示すようにピントのボヤけているところが結晶集合
組織である。
又、実施例26の炭化けい素コーティング黒鉛製品の表
面における結晶構造の電子顕微鏡写真を第４図に示す。
図中８で示す１つ１つが単位結晶であり、結晶集合組織
はほとんど見受けられない。
面における結晶構造の電子顕微鏡写真を第４図に示す。
図中８で示す１つ１つが単位結晶であり、結晶集合組織
はほとんど見受けられない。
比較例９〜17 黒鉛基材を直径100mm、厚さ5mmの円板状に加工し、20
00℃の温度下でHClガスを用いて純化処理した後、比較
例９〜13は、実施例15〜26と同様の条件でCVDZ法により
けい素膜（膜厚、比較例9,10,13:20μｍ、比較例11,12:
3μｍ）を形成し、比較例14〜17は、けい素膜を形成し
なかった。
00℃の温度下でHClガスを用いて純化処理した後、比較
例９〜13は、実施例15〜26と同様の条件でCVDZ法により
けい素膜（膜厚、比較例9,10,13:20μｍ、比較例11,12:
3μｍ）を形成し、比較例14〜17は、けい素膜を形成し
なかった。
ついで、けい素膜を形成した比較例９〜12の黒鉛基材
をそれぞれ第４表に示す温度で、他は実施例15〜26と同
様の条件で熱処理した。
をそれぞれ第４表に示す温度で、他は実施例15〜26と同
様の条件で熱処理した。
この結果、比較例９〜12のものには、けい素が溶融し
て黒鉛基材中に浸透し、かつ基材の黒鉛と反応し、黒鉛
基材の表層部に炭化けい素が点在するSiC−Ｃ層と、こ
のSiC−Ｃ層の上に未反応のけい素及い炭化けい素の微
結晶が混在するSi−SiC層が形成される一方、比較例10,
12のものは、炭化けい素の再結晶により、Si−SiC層の
上に更に炭化けい素の微結晶からなるSiC層が形成され
た。
て黒鉛基材中に浸透し、かつ基材の黒鉛と反応し、黒鉛
基材の表層部に炭化けい素が点在するSiC−Ｃ層と、こ
のSiC−Ｃ層の上に未反応のけい素及い炭化けい素の微
結晶が混在するSi−SiC層が形成される一方、比較例10,
12のものは、炭化けい素の再結晶により、Si−SiC層の
上に更に炭化けい素の微結晶からなるSiC層が形成され
た。
これら各層の合計の厚さは、平均値を示す第４表に示
すようになった。
すようになった。
一方、比較例13の黒鉛基材は、熱処理温度1600℃、熱
処理雰囲気圧300Torrで、他は実施例15〜26と同様の条
件で熱処理した。この熱処理によって比較例13のものに
は、けい素と黒鉛が反応し、炭化けい素の微結晶層が形
成された。この層は、均一なものではなく、表面は荒れ
ていた。層の厚さは、平均値を示す第４表のようになっ
た。
処理雰囲気圧300Torrで、他は実施例15〜26と同様の条
件で熱処理した。この熱処理によって比較例13のものに
は、けい素と黒鉛が反応し、炭化けい素の微結晶層が形
成された。この層は、均一なものではなく、表面は荒れ
ていた。層の厚さは、平均値を示す第４表のようになっ
た。
なお、けい素膜を形成しない比較例14〜17には、熱処
理を施さなかった。
理を施さなかった。
比較例９〜13においては熱処理後、比較例14〜17にお
いては熱処理を施さずに、第４表に示す雰囲気圧下で実
施例15〜26と同様の条件で反応時間を変化させCVD法に
より膜厚100μｍの炭化けい素膜を形成し、円板状の炭
化けい素コーティング黒鉛製品を得た。
いては熱処理を施さずに、第４表に示す雰囲気圧下で実
施例15〜26と同様の条件で反応時間を変化させCVD法に
より膜厚100μｍの炭化けい素膜を形成し、円板状の炭
化けい素コーティング黒鉛製品を得た。
各炭化けい素コーティング黒鉛製品の表面粗さ並びに
短軸径80μｍ以下、50μｍ以下及び20μｍ以下の半球状
をなす結晶集合組織の炭化けい素膜全表面積に占める割
合Ａ、Ｂ及びＣは、それぞれ第４表に示すようになっ
た。
短軸径80μｍ以下、50μｍ以下及び20μｍ以下の半球状
をなす結晶集合組織の炭化けい素膜全表面積に占める割
合Ａ、Ｂ及びＣは、それぞれ第４表に示すようになっ
た。
比較例13は、炭化けい素の柱状結晶が均一に成長せ
ず、結晶集合組織を観察するのは困難であった。
ず、結晶集合組織を観察するのは困難であった。
比較例15の炭化けい素コーティング黒鉛製品の表面に
おける結晶構造の電子顕微鏡写真を第５図に示す。図中
９で示すのが半球状をなす結晶集合組織である。
おける結晶構造の電子顕微鏡写真を第５図に示す。図中
９で示すのが半球状をなす結晶集合組織である。
従って、実施例１〜８の場合と同様に、黒鉛基材に対
する炭化けい素膜の形成に先立って、膜厚３μｍ以上の
けい素膜を形成し、これを30Torr以下の雰囲気圧にてけ
い素の融点以上の温度で熱処理して、黒鉛基材の表面
に、炭化けい素が点在する表層部のSiC−Ｃ層と、けい
素及び炭化けい素の微結晶が混在するSiC−SiC層との２
層を、この順に形成し、かつ気相成長法による炭化けい
素膜の形成を200Torr〜常圧の雰囲気圧下で行い、炭化
けい素膜全表面積の50％以上を短軸径80μｍ以下の半球
状をなす結晶集合組織により形成することによって、ク
ラック発生までの回数及び剥離までの回数を倍増し、か
つ炭化けい素膜の表面粗さを10μｍ以下として製品自体
の寸法精度を高め得ると共に、半導体ウエハ等に接触し
た際にその表面に損傷を与えることがなく、又半導体ウ
エハ等に対する均熱的な熱伝導性を大幅に向上し得る。
する炭化けい素膜の形成に先立って、膜厚３μｍ以上の
けい素膜を形成し、これを30Torr以下の雰囲気圧にてけ
い素の融点以上の温度で熱処理して、黒鉛基材の表面
に、炭化けい素が点在する表層部のSiC−Ｃ層と、けい
素及び炭化けい素の微結晶が混在するSiC−SiC層との２
層を、この順に形成し、かつ気相成長法による炭化けい
素膜の形成を200Torr〜常圧の雰囲気圧下で行い、炭化
けい素膜全表面積の50％以上を短軸径80μｍ以下の半球
状をなす結晶集合組織により形成することによって、ク
ラック発生までの回数及び剥離までの回数を倍増し、か
つ炭化けい素膜の表面粗さを10μｍ以下として製品自体
の寸法精度を高め得ると共に、半導体ウエハ等に接触し
た際にその表面に損傷を与えることがなく、又半導体ウ
エハ等に対する均熱的な熱伝導性を大幅に向上し得る。
［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、炭化けい素膜の柱状結
晶の粒界に沿って厚さ方向に生じたクラックは、これよ
り粒径の小さいけい素と炭化けい素とが混在するSi−Si
C層によってその進展を妨げられ、かつSiC−Ｃ層及びSi
−SiC層が黒鉛基材に対する炭化けい素膜のアンカーと
して機能するので、黒鉛基材と炭化けい素膜との熱的、
機械的なマッチングに優れ、炭化けい素コーティング黒
鉛製品の寿命を従来に比して飛躍的に高めることができ
る。
晶の粒界に沿って厚さ方向に生じたクラックは、これよ
り粒径の小さいけい素と炭化けい素とが混在するSi−Si
C層によってその進展を妨げられ、かつSiC−Ｃ層及びSi
−SiC層が黒鉛基材に対する炭化けい素膜のアンカーと
して機能するので、黒鉛基材と炭化けい素膜との熱的、
機械的なマッチングに優れ、炭化けい素コーティング黒
鉛製品の寿命を従来に比して飛躍的に高めることができ
る。
第１図〜第４図は本発明の実施例を示し、第１図及び第
２図は実施例１〜４及び実施例５〜８に係る炭化けい素
コーティング黒鉛製品の要部の断面図、第３図及び第４
図は実施例25及び実施例26に係る炭化けい素コーティン
グ黒鉛製品の表面における結晶構造の電子顕微鏡写真、
第５図は比較例15の炭化けい素コーティング黒鉛製品の
表面における結晶構造の電子顕微鏡写真、第６図は従来
の炭化けい素コーティング黒鉛製品の要部の断面図であ
る。 １……黒鉛基材、２……SiC−Ｃ層 ３……Si−SiC層、４……SiC層 ５……柱状結晶からなる炭化けい素膜 ６……初期層、７……結晶集合組織 ８……単位結晶
２図は実施例１〜４及び実施例５〜８に係る炭化けい素
コーティング黒鉛製品の要部の断面図、第３図及び第４
図は実施例25及び実施例26に係る炭化けい素コーティン
グ黒鉛製品の表面における結晶構造の電子顕微鏡写真、
第５図は比較例15の炭化けい素コーティング黒鉛製品の
表面における結晶構造の電子顕微鏡写真、第６図は従来
の炭化けい素コーティング黒鉛製品の要部の断面図であ
る。 １……黒鉛基材、２……SiC−Ｃ層 ３……Si−SiC層、４……SiC層 ５……柱状結晶からなる炭化けい素膜 ６……初期層、７……結晶集合組織 ８……単位結晶
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 角谷 雅之 山形県西置賜郡小国町大字小国町378番地 東芝セラミックス株式会社小国製造所内 (72)発明者 泉妻 宏治 山形県西置賜郡小国町大字小国町378番地 東芝セラミックス株式会社小国製造所内 (72)発明者 伊藤 幸夫 山形県西置賜郡小国町大字小国町378番地 東芝セラミックス株式会社小国製造所内 (56)参考文献 特公 昭48−1804（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (2)
- 【請求項１】黒鉛基材に気相成長法による炭化けい素膜
を形成してなる炭化ケイ素コーティング黒鉛製品におい
て、黒鉛基材の表面に、炭化けい素が点在する表層部の
SiC−Ｃ層と、けい素及び炭化けい素の微結晶が混在す
るSi−SiC層と、炭化けい素膜との３層のみが、この順
に積層されていることを特徴とする炭化けい素コーティ
ング黒鉛製品。 - 【請求項２】黒鉛基材に炭化けい素膜を気相成長法によ
り形成するに際し、予め黒鉛基材にけい素膜を気相成長
法により形成し、これを30Torr以下の雰囲気圧にてけい
素の融点以上の温度で熱処理した後、これに炭化けい素
膜を気相成長法により形成することを特徴とする炭化け
い素コーティング黒鉛製品の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2053156A JPH0825825B2 (ja) | 1990-03-05 | 1990-03-05 | 炭化けい素コーティング黒鉛製品及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2053156A JPH0825825B2 (ja) | 1990-03-05 | 1990-03-05 | 炭化けい素コーティング黒鉛製品及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03257089A JPH03257089A (ja) | 1991-11-15 |
| JPH0825825B2 true JPH0825825B2 (ja) | 1996-03-13 |
Family
ID=12934986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2053156A Expired - Fee Related JPH0825825B2 (ja) | 1990-03-05 | 1990-03-05 | 炭化けい素コーティング黒鉛製品及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0825825B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3488804B2 (ja) * | 1997-04-04 | 2004-01-19 | 東芝機械株式会社 | Ｃｖｄ装置及びｃｖｄ装置用のサセプタ |
| KR101101368B1 (ko) * | 2009-09-30 | 2012-01-02 | 한국세라믹기술원 | 탄화규소 피복 그라파이트 제조방법 |
| EP3514257A1 (en) | 2018-01-18 | 2019-07-24 | Heraeus GMSI LLC | Process for manufacturing a silicon carbide coated body |
| CN113024281B (zh) * | 2021-02-28 | 2022-10-14 | 西北工业大学 | 一种碳化硅/石墨烯仿生层叠涂层及制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2124929A1 (de) * | 1971-05-19 | 1972-11-30 | Bosch Gmbh Robert | Gehäuse für elektrische Maschine, insbesondere Kleinmaschine |
| JPS4826597A (ja) * | 1971-08-04 | 1973-04-07 |
-
1990
- 1990-03-05 JP JP2053156A patent/JPH0825825B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03257089A (ja) | 1991-11-15 |
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