JPH1025178A - Carbon material for ion implantation apparatus - Google Patents
Carbon material for ion implantation apparatusInfo
- Publication number
- JPH1025178A JPH1025178A JP8175247A JP17524796A JPH1025178A JP H1025178 A JPH1025178 A JP H1025178A JP 8175247 A JP8175247 A JP 8175247A JP 17524796 A JP17524796 A JP 17524796A JP H1025178 A JPH1025178 A JP H1025178A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon
- coating film
- ion implantation
- implantation apparatus
- carbon fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
- C04B41/5001—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with carbon or carbonisable materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/00844—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for electronic applications
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、イオン注入装置のイオ
ンガイド用のスリット部材やウエハー保持治具等を構成
するに際して使用される、イオン注入装置用カーボン材
料に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a carbon material for an ion implantation apparatus used for forming a slit member for an ion guide of an ion implantation apparatus and a jig for holding a wafer.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体デバイスの製造時には、性能確保
の面から、不純物の混入が抑止されねばならない。この
ため、原材料はもとより、製造装置についても不純物の
発生しないことが重要である。従って、半導体デバイス
を製造するための装置における構成部品は、半導体デバ
イスに対して悪影響を与える成分を含まない材料からな
ることが要求される。2. Description of the Related Art At the time of manufacturing a semiconductor device, incorporation of impurities must be suppressed from the viewpoint of ensuring performance. For this reason, it is important that impurities not be generated not only in the raw materials but also in the manufacturing apparatus. Therefore, components in an apparatus for manufacturing a semiconductor device are required to be made of a material that does not include a component that adversely affects the semiconductor device.
【０００３】ところで、半導体デバイスの製造工程にお
いては、イオン注入という工程がある。上記イオン注入
は、上記半導体デバイスの材料となる、例えばシリコン
ウエハー中に、目的となる元素をイオン化して注入する
ことである。この時、上記イオン化した元素は、静電気
に加速されイオンビームとなっている。[0003] In the process of manufacturing a semiconductor device, there is a process called ion implantation. The ion implantation is to ionize and implant a target element into, for example, a silicon wafer which is a material of the semiconductor device. At this time, the ionized element is accelerated by static electricity to form an ion beam.
【０００４】上記イオン注入を行うイオン注入装置は、
図３に概略を示すように、注入する元素のイオンを生成
するためのイオン源と、生成したイオンをイオン膜から
引き出すのに必要なエネルギーを与える引出し部と、引
出したイオンから必要なものを選別する質量分析部と、
イオンを加速しイオンビームを生成するための加速部
と、上記イオンビームをシリコンウエハー上に均一に走
査するための走査部と、シリコンウエハーにイオンを注
入する注入室とから構成されている。また、上記イオン
ビームが通過する経路には、イオンビームの誘導のため
に、スリット部材が設けられている。[0004] An ion implantation apparatus for performing the above ion implantation comprises:
As schematically shown in FIG. 3, an ion source for generating ions of the element to be implanted, an extraction unit for applying energy necessary for extracting the generated ions from the ion membrane, and a necessary unit from the extracted ions are provided. A mass spectrometry unit for sorting,
It comprises an accelerating unit for accelerating ions to generate an ion beam, a scanning unit for uniformly scanning the ion beam on the silicon wafer, and an implantation chamber for implanting ions into the silicon wafer. Further, a slit member is provided in a path through which the ion beam passes to guide the ion beam.
【０００５】しかし、上記イオン注入工程においてイオ
ンビームに不純物が混入すると、シリコンウエハー中に
目的としない元素も注入されてしまう。不純物を含むシ
リコンウエハーを用いて製造された半導体デバイスは、
性能が劣悪となるおそれがあることは当然である。特
に、鉄、バナジウム等の金属元素、硫黄のような陰性元
素の混入が悪影響を及ぼしやすい。そこで、上記イオン
注入装置の各部品は、上記不純物質がイオンビームに混
入しないよう材質上の配慮がなされている。[0005] However, if impurities are mixed into the ion beam in the above ion implantation step, unintended elements are also implanted into the silicon wafer. Semiconductor devices manufactured using silicon wafers containing impurities,
Naturally, the performance may be poor. In particular, the incorporation of metal elements such as iron and vanadium and negative elements such as sulfur tend to have an adverse effect. Therefore, each component of the ion implantation apparatus is made of a material so that the impurity is not mixed into the ion beam.
【０００６】このため、従来、イオン注入装置のスリッ
ト部材、シリコンウエハーを支持するクランプ等の、イ
オンビームに対して直接または間接的に晒される部分の
部品には、シリコンウエハーの品質に悪影響を及ぼしに
くい物質で、かつ容易に高純度材質の確保が可能な黒鉛
材料が利用されている。For this reason, conventionally, parts such as a slit member of an ion implantation apparatus and a clamp for supporting a silicon wafer which are directly or indirectly exposed to an ion beam adversely affect the quality of the silicon wafer. Graphite materials, which are difficult substances and can easily obtain high-purity materials, are used.
【０００７】しかし、黒鉛材料は微細な黒鉛の粒子が集
合することにより構成された柔らかい組織を有する。こ
のため、上記黒鉛材料はイオンビームに晒されることに
より表面が削られ、削られた黒鉛が微細な粒子となって
装置内に飛散するおそれがある。上記現象が発生する
と、黒鉛材料が極微量ながら含有する鉄、バナジウム等
がイオンに混入してしまう。従って、上記装置によって
製造されたシリコンウエハーを使用した半導体デバイス
の性能を低下させる。However, the graphite material has a soft structure constituted by aggregation of fine graphite particles. For this reason, the surface of the graphite material is shaved by being exposed to the ion beam, and the shaved graphite may be scattered into the device as fine particles. When the above phenomenon occurs, iron, vanadium and the like contained in the graphite material in a very small amount are mixed into the ions. Therefore, the performance of a semiconductor device using the silicon wafer manufactured by the above-described apparatus is reduced.
【０００８】上記問題点に対応するために、イオン注入
装置における部品用の黒鉛材料として、無定形の均質な
連続調密組織を有するガラス状カーボンを使用すること
が提案されている（特開平５−２４６７０３号公報）。
このガラス状カーボンによるイオン注入装置の部品は以
下のようにして製造される。In order to cope with the above problems, it has been proposed to use an amorphous homogeneous glassy carbon having a continuous and compacted structure as a graphite material for parts in an ion implantation apparatus (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 5 (1993) -105). -246703).
The components of this ion implantation apparatus using glassy carbon are manufactured as follows.
【０００９】まず、原料となるフェノール樹脂を成形
し、板状体となす。しかる後、上記板状体を高純度黒鉛
粉で被包する。次に、電気炉を昇温し上記黒鉛板等に炭
化焼成処理を施す。続いて、上記電気炉内に塩素ガスを
導入し、炭素焼成処理の時よりも温度を上げる。上記過
程は不要な不純物を燃焼させる後純化工程であり、この
工程を経て、不純物を殆ど含まないガラス状カーボンが
完成する。First, a phenol resin as a raw material is formed into a plate. Thereafter, the plate is covered with high-purity graphite powder. Next, the temperature of the electric furnace is increased, and the graphite plate or the like is subjected to a carbonization firing treatment. Subsequently, chlorine gas is introduced into the electric furnace, and the temperature is increased as compared with the time of the carbon baking treatment. The above process is a post-purification process in which unnecessary impurities are burned. Through this process, glassy carbon containing almost no impurities is completed.
【００１０】最後に上記ガラス状カーボンを所望の形状
に加工してイオン注入装置の部品とする。上記ガラス状
カーボンはイオンビームに晒されても表面から黒鉛の微
粒子が殆ど飛散しないという利点がある。Finally, the above-mentioned glassy carbon is processed into a desired shape to obtain parts of an ion implantation apparatus. The glassy carbon has an advantage that graphite fine particles hardly scatter from the surface even when exposed to an ion beam.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ガ
ラス状カーボンは硬く、加工が困難で所望の形状の部品
を得ることが困難である。例えば、上記スリット部材
は、板状材料の中央をくり抜く必要があり、切削加工が
困難である。また、上記ガラス状カーボンは製造加工が
複雑で製造コストが高くなり、製造工程中には後純化工
程も必要であって、一層ガラス状カーボンの製造を複雑
にしている。さらには、上記ガラス状カーボンは硬いも
のであるため、その取付・交換作業時、あるいは運搬時
等において破損や亀裂（クラック）が生じ易く、耐衝撃
性に劣るものとなっている。However, the glassy carbon is hard, difficult to process, and it is difficult to obtain a part having a desired shape. For example, the slit member needs to cut out the center of the plate-shaped material, and cutting is difficult. In addition, the glassy carbon has a complicated manufacturing process and a high manufacturing cost, and requires a post-purification step during the manufacturing process, which further complicates the manufacturing of the glassy carbon. Further, since the glassy carbon is hard, the glassy carbon is liable to be damaged or cracked at the time of attachment / replacement work, transportation, or the like, and has poor impact resistance.
【００１２】本発明は、かかる問題に鑑み、耐衝撃性や
加工性に優れ、不純物や黒鉛粒子の飛散がなくて耐久性
にも優れ、コストが安いイオン注入装置用カーボン材料
を提供しようとするものである。In view of the above problems, the present invention provides a carbon material for an ion implantation apparatus which is excellent in impact resistance and workability, free of impurities and graphite particles, has excellent durability, and is inexpensive. Things.
【００１３】[0013]
【課題の解決手段】本発明は、炭素結合炭素繊維複合材
料（所謂Ｃ／Ｃコンポジット）からなる基材部１１と、
該基材部１１の表面に被覆された炭素からなるコーティ
ング膜１２とにより構成した、特にイオン注入装置を構
成するイオン注入スリットやウエハー保持治具等の部品
を形成するのに適したカーボン材料にある。According to the present invention, there is provided a base member made of a carbon-bonded carbon fiber composite material (so-called C / C composite),
A carbon material suitable for forming parts such as an ion implantation slit and a wafer holding jig which constitutes an ion implantation apparatus, which is constituted by a coating film 12 made of carbon coated on the surface of the base member 11. is there.
【００１４】基材部１１となる炭素結合炭素繊維複合材
料は、炭素繊維をフィラメントワインディング法等によ
って一方向を強化したもの、炭素繊維で編んだ布、不織
布を重ね合わせて二方向を強化したもの、あるいは多方
向に編み込むことによって多方向に強化したものなどが
あり、一次元構造、二次元構造あるいは三次元構造に組
み立てられ、必要に応じて黒鉛化して作成されるもので
ある。The carbon-bonded carbon fiber composite material serving as the base material portion 11 is obtained by reinforcing carbon fibers in one direction by a filament winding method or the like, or by reinforcing a cloth woven with carbon fibers or a nonwoven fabric in two directions. Or those reinforced in multiple directions by weaving them in multiple directions. These are assembled into a one-dimensional structure, a two-dimensional structure or a three-dimensional structure, and are made by graphitization as necessary.
【００１５】すなわち、この炭素結合炭素繊維複合材料
の出発材料である炭素繊維は、ポリアクリルニトリル、
レーヨン、フェノール樹脂等の合成高分子材料、あるい
は石油ピッチ、石炭等の高分子材料を原料として形成さ
れるものであり、この炭素繊維によって、例えば図１及
び図２に示したスリット部材１０のような、イオン注入
装置の部品を形成するためのプレ構造体を形成しておく
ものである。そして、この炭素繊維によって形成したプ
レ構造体に、フェノール樹脂やフラン樹脂等の熱硬化性
樹脂、あるいはタール、ピッチ等を含浸して、これらの
硬化後に焼成、黒鉛化して、スリット部材１０等の基材
部１１として作製するものである。That is, the carbon fiber which is the starting material of the carbon-bonded carbon fiber composite material is polyacrylonitrile,
It is formed using a synthetic polymer material such as rayon or phenolic resin, or a polymer material such as petroleum pitch or coal as a raw material. The carbon fiber is used to form, for example, the slit member 10 shown in FIGS. 1 and 2. Here, a pre-structure for forming parts of the ion implantation apparatus is formed in advance. Then, the pre-structure formed by the carbon fiber is impregnated with a thermosetting resin such as a phenol resin or a furan resin, or a tar, a pitch, or the like. It is produced as the base member 11.
【００１６】また、この基材部１１としては、黒鉛材料
の表面に炭素繊維をフィラメントワインディング法によ
って巻回したり、炭素繊維からなる布や不織布を巻き付
けておき、これに前述した熱硬化性合成樹脂、タール、
あるいはピッチを含浸して黒鉛化することにより形成し
てもよい。さらには、炭素繊維の巻回等と、これに含浸
された熱硬化性合成樹脂、タール、またはピッチの焼成
あるいは黒鉛化を複数回繰り返して基材部１１としても
よいものである。As the substrate 11, a carbon fiber is wound around the surface of a graphite material by a filament winding method, or a cloth or a non-woven fabric made of carbon fiber is wound thereon, and the above-mentioned thermosetting synthetic resin ,tar,
Alternatively, it may be formed by impregnating pitch and graphitizing. Further, the base material portion 11 may be obtained by repeating the winding or graphitization of the winding or the like of the carbon fiber and the thermosetting synthetic resin, tar, or pitch impregnated with the carbon fiber a plurality of times.
【００１７】以上のように形成した基材部１１の表面に
形成されるべきコーティング膜１２は、高純度炭素から
なるものであることが必要である。その理由は、本発明
のカーボン材料がイオン注入装置の部品を構成するもの
である以上、イオンビームの照射によって、シリコンウ
エハー内に注入すべきイオン以外の金属イオン等が当該
カーボン材料からはじき出されてはならないからであ
り、そのために、基材部１１を覆うコーティング膜１２
中にはイオン注入に悪影響を及ぼす炭素以外の元素が含
まれていてはならないからである。The coating film 12 to be formed on the surface of the base member 11 formed as described above needs to be made of high-purity carbon. The reason is that as long as the carbon material of the present invention constitutes a part of the ion implantation apparatus, metal ions other than ions to be implanted into the silicon wafer are repelled from the carbon material by the irradiation of the ion beam. Therefore, the coating film 12 covering the base 11
This is because elements other than carbon that adversely affect the ion implantation must not be included.
【００１８】このコーティング膜１２としては、請求項
２に係る発明におけるように、基材部１１の表面に塗布
した熱硬化性合成樹脂、タール、あるいはピッチを黒鉛
化したものと、請求項３の発明におけるように、基材部
１１の表面に形成した熱分解炭素からなる膜との２種類
のものがある。As the coating film 12, a thermosetting synthetic resin, tar, or pitch applied to the surface of the base portion 11 as in the invention according to claim 2 is graphitized. As in the present invention, there are two types, that is, a film made of pyrolytic carbon formed on the surface of the base material portion 11.
【００１９】コーティング膜１２を、熱硬化性合成樹
脂、タール、あるいはピッチを黒鉛化することにより形
成するには、前述した基材部１１の形成時における熱硬
化性合成樹脂、タール、あるいはピッチをそのまま利用
するか、あるいは基材部１１の形成の最終段階におい
て、炭素繊維の巻回等を省略して熱硬化性合成樹脂、タ
ール、あるいはピッチの含浸または塗布のみを行い、こ
れを黒鉛化することによりコーティング膜１２としても
よいのである。In order to form the coating film 12 by graphitizing the thermosetting synthetic resin, tar, or pitch, the thermosetting synthetic resin, tar, or pitch at the time of forming the base member 11 described above is used. Either use as it is or in the final stage of formation of the base material portion 11, omit the winding of the carbon fiber or the like and only impregnate or apply the thermosetting synthetic resin, tar, or pitch, and graphitize it. Thus, the coating film 12 may be formed.
【００２０】このコーティング膜１２を熱分解炭素によ
り形成したイオン注入装置用カーボン材料では、この熱
分解炭素からなるコーティング膜１２を基材部１１に形
成させる方法としては、例えばＣＶＤ法がある。このＣ
ＶＤ法による一例としては、まず基材部１１を前述した
ような方法によって準備し、これを反応炉に封入して加
熱する。その後、上記反応炉中に炭化水素ガスを導入す
る。上記炭化水素ガスは熱によりガスを構成する分子の
結合が解かれ、炭素及び低分子量の炭素化合物よりなる
「熱分解炭素」を発生する。この熱分解炭素は、上記基
材部１１と接触反応し、基材部１１表面において膜状の
構造を形成するので、上記基材部１１の表面上に熱分解
炭素のコーティング膜１２が形成されることになるので
ある。In a carbon material for an ion implantation apparatus in which the coating film 12 is formed of pyrolytic carbon, as a method of forming the coating film 12 of the pyrolytic carbon on the base portion 11, for example, there is a CVD method. This C
As an example of the VD method, first, the base member 11 is prepared by the above-described method, and the base member 11 is sealed in a reaction furnace and heated. Thereafter, a hydrocarbon gas is introduced into the reactor. The hydrocarbon gas breaks bonds of molecules constituting the gas by heat, and generates "pyrolytic carbon" composed of carbon and a low molecular weight carbon compound. The pyrolytic carbon contacts and reacts with the base member 11 to form a film-like structure on the surface of the base member 11, so that a coating film 12 of the pyrolytic carbon is formed on the surface of the base member 11. It will be.
【００２１】上記反応炉内の圧力は３００Ｔｏｒｒ以下
であることが好ましい。反応炉内の圧力が３００Ｔｏｒ
ｒよりも大きい場合には、基材部１１に形成されたコー
ティング膜１２の平滑性が不良となるおそれがあるため
である。また、上記炭化水素ガスとしてはメタン、プロ
パン等が好ましい。更に、上記炭化水素ガスは、濃度調
整及び反応炉内に炭化水素ガスを導入し易くするため
に、キャリアガスとともに容器内に注入される。上記キ
ャリアガスとしては水素ガスが好ましい。The pressure in the reactor is preferably 300 Torr or less. The pressure inside the reactor is 300 Torr
If it is larger than r, the smoothness of the coating film 12 formed on the base 11 may be poor. Further, as the hydrocarbon gas, methane, propane and the like are preferable. Further, the hydrocarbon gas is injected into the container together with the carrier gas in order to adjust the concentration and facilitate introduction of the hydrocarbon gas into the reactor. Hydrogen gas is preferred as the carrier gas.
【００２２】また、コーティング膜１２の厚みは１〜５
００μｍであることが好ましい。このコーティング膜１
２の厚みが１μｍよりも薄い場合には、イオン注入装置
に用いた場合、コーティング膜１２の耐消耗性が低く、
膜寿命が短くなるおそれがある。また、厚みが５００μ
ｍよりも厚くなると、コーティング膜１２が基材部１１
から剥離するおそれがある。The thickness of the coating film 12 is 1 to 5
It is preferably 00 μm. This coating film 1
2 is thinner than 1 μm, when used in an ion implantation apparatus, the wear resistance of the coating film 12 is low,
The life of the film may be shortened. The thickness is 500μ
m, the coating film 12 becomes
There is a risk of peeling off from
【００２３】次に、コーティング膜１２は総灰分量が５
ｐｐｍ以下であることが好ましい。この場合の総灰分量
とは、コーティング膜１２の純度特性を示す数値、例え
ば、鉄、ニッケル、コバルト、バナジウム等の不純物の
含有量を示している。総灰分量が５ｐｐｍよりも多い場
合には、コーティング膜１２中の無機不純物が多く、コ
ーティング膜１２の脱落等が発生した場合に、シリコン
ウエハーを汚染する物質が飛散するおそれがある。Next, the coating film 12 has a total ash content of 5
It is preferably at most ppm. The total ash content in this case indicates a numerical value indicating the purity characteristics of the coating film 12, for example, the content of impurities such as iron, nickel, cobalt, and vanadium. If the total ash content is more than 5 ppm, the amount of inorganic impurities in the coating film 12 is large, and when the coating film 12 falls off or the like, substances that contaminate the silicon wafer may be scattered.
【００２４】[0024]
【作用及び効果】本発明に係るカーボン材料は、その基
材部１１を炭素結合炭素繊維複合材料によって形成した
ものであるから、機械的強度が非常に高まっており、例
えばこのカーボン材料によって形成したスリット部材１
０のイオン注入装置に対する取付・交換時は勿論のこ
と、使用中又は運搬時の衝撃等によるクラックが発生し
にくくなっているということは、このカーボン材料にイ
オン注入装置中において余剰のイオンビームが照射され
ても、これを確実に捕集するということを意味すると同
時に、イオンビームによっては不純物を打ち出さないも
のとすることができることを意味している。The carbon material according to the present invention has a very high mechanical strength because the base material 11 is formed of a carbon-bonded carbon fiber composite material. Slit member 1
The fact that cracks are less likely to occur during use or during transportation, as well as during attachment / replacement to the ion implanter of No. 0, means that an excessive ion beam is injected into the carbon material in the ion implanter. This means that even if the irradiation is performed, this is surely collected, and also that the impurity can be prevented from being emitted depending on the ion beam.
【００２５】また、このカーボン材料の基材部１１が機
械的強度に優れていることは、その表面に形成してある
コーティング膜１２が仮に薄いものであったとしても、
このコーティング膜１２自体にクラックや剥離が生ずる
ことを完全に防止している、すなわちコーティング膜１
２の保護を行っていることを意味している。The excellent mechanical strength of the carbon material substrate 11 means that even if the coating film 12 formed on its surface is thin,
Cracking and peeling of the coating film 12 itself are completely prevented.
2 means that protection is being performed.
【００２６】さらに、本発明のカーボン材料は、イオン
注入装置におけるウエハー保持治具を構成するものとし
ても使用されるものであるが、このウエハー保持治具
は、ウエハーの交換毎に機械的衝撃をうけるものであ
り、かつそれ程大きなものではない、しかしながら、本
発明のカーボン材料は、その基材部１１を炭素結合炭素
繊維複合材料によって形成することにより、その機械的
強度が非常に高いものとなっているのであるから、形状
が小さくて機械的衝撃を受けるものであっても、これに
十分耐え得るものである。Further, the carbon material of the present invention is also used as a component of a wafer holding jig in an ion implantation apparatus, and this wafer holding jig receives a mechanical shock every time a wafer is replaced. However, the carbon material of the present invention has a very high mechanical strength by forming the base 11 from a carbon-bonded carbon fiber composite material. Therefore, even if the shape is small and receives a mechanical shock, it can withstand this sufficiently.
【００２７】特に、請求項３のイオン注入装置用カーボ
ン材料は、炭素結合炭素繊維複合材料からなる基材部１
１の表面に熱分解炭素よりなるコーティング膜１２が設
けられたものであるから、その熱分解炭素の表面は従来
使用されている黒鉛材料の如き粒子集合系とは異質の、
非常に緻密な組織となっている。このため、イオンビー
ムに晒される場合においても、材料表面から黒鉛粒子の
脱落が発生することはない。また、この熱分解炭素から
なるコーティング膜１２の形成にあたって、例えばＣＶ
Ｄ法等の安価で、大量生産に向いた製造工程をとること
が可能である。また、基材部１１を構成する材料を安価
なものとすることが可能で、材料全体のコストを安くす
ることが十分可能である。In particular, the carbon material for an ion implantation apparatus according to claim 3 is a base material 1 made of a carbon-bonded carbon fiber composite material.
1 is provided with a coating film 12 made of pyrolytic carbon on the surface thereof, and the surface of the pyrolytic carbon is different from a particle aggregate system such as a graphite material conventionally used.
It is a very elaborate organization. Therefore, even when exposed to the ion beam, the graphite particles do not fall off the material surface. In forming the coating film 12 made of pyrolytic carbon, for example, CV
It is possible to take an inexpensive manufacturing process suitable for mass production, such as the D method. In addition, the material constituting the base portion 11 can be made inexpensive, and the cost of the entire material can be sufficiently reduced.
【００２８】以上のことにより、本発明によれば、耐衝
撃性が高く加工性に優れ、黒鉛粒子の飛散がなく、コス
トが安いイオン注入装置用カーボン材料を提供すること
ができることになるのである。As described above, according to the present invention, it is possible to provide a carbon material for an ion implantation apparatus which has high impact resistance, is excellent in workability, does not scatter graphite particles, and is inexpensive. .
【００２９】[0029]
【実施例】本発明の実施例にかかるイオン注入装置用カ
ーボン材料につき、図１、図２を用いて、説明する。こ
の本例の場合、カーボン材料は、イオン注入装置のイオ
ン源から提供されたイオンビームを、シリコンウエハー
までの通過経路において誘導するために設けられた、ス
リット部材１０として使用されるものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A carbon material for an ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the case of this example, the carbon material is used as the slit member 10 provided for guiding the ion beam provided from the ion source of the ion implantation apparatus in the passage route to the silicon wafer.
【００３０】図１に示すごとく、本例のスリット部材１
０は、炭素結合炭素繊維複合材料からなる基材部１１
と、この基材部１１の表面に被覆された炭素からなるコ
ーティング膜１２とよりなる。このコーティング膜１２
は、焼成熱分解した、あるいは黒鉛化した熱硬化性合成
樹脂、タール、あるいはピッチ、または熱分解炭素によ
り形成されている。As shown in FIG. 1, the slit member 1 of this embodiment
0 is a substrate portion 11 made of a carbon-bonded carbon fiber composite material.
And a coating film 12 made of carbon coated on the surface of the base portion 11. This coating film 12
Is made of calcined pyrolyzed or graphitized thermosetting synthetic resin, tar, pitch, or pyrolytic carbon.
【００３１】まず、このカーボン材料の基材部１１を形
成しなければならないが、この基材部１１の形成は次の
２通りの方法によって行った。第１の方法は、炭素繊維
フィラメントを用いて枠状体を作成し、これにフェノー
ル樹脂含浸、硬化、焼成を２回繰り返して全体を黒鉛化
し、炭素結合炭素繊維複合材料からなる枠状体、すなわ
ち基材部１１を得た。First, the base material portion 11 of the carbon material must be formed. The formation of the base material portion 11 was performed by the following two methods. The first method is to form a frame using carbon fiber filaments, repeat the phenol resin impregnation, curing, and firing twice to graphitize the whole, and form a frame made of a carbon-bonded carbon fiber composite material. That is, the base member 11 was obtained.
【００３２】第２の方法は、炭素繊維で編んだ布を用い
てスリット部材１０となるべき枠状体を作成し、これに
フェノール樹脂を含浸して硬化後、９００℃で焼成し
た。さらに、フェノール樹脂含浸、硬化、焼成を２回繰
り返し、これを黒鉛化して、炭素結合炭素繊維複合材料
からなる基材部１１を得た。In the second method, a frame member to be the slit member 10 was prepared using a cloth knitted with carbon fibers, impregnated with a phenol resin, cured, and then fired at 900.degree. Further, the phenol resin impregnation, curing, and firing were repeated twice, and this was graphitized to obtain a substrate portion 11 made of a carbon-bonded carbon fiber composite material.
【００３３】以上のいずれかの方法によっても、得られ
た基材部１１の曲げ強度は４０００ｋｇ／ｃｍ2 であっ
た。また、上記コーティング膜１２の厚みは５０μｍ、
総灰分量は３ｐｐｍである。なお、スリット部材１０
は、図１、図２に示すごとく、中央部にイオンビーム誘
導用の窓２０を設けたもので、縦３ｃｍ、横７ｃｍの大
きさである。The bending strength of the base material 11 obtained by any of the above methods was 4000 kg / cm 2 . Further, the thickness of the coating film 12 is 50 μm,
The total ash content is 3 ppm. The slit member 10
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, a window 20 for guiding an ion beam is provided at the center, and is 3 cm long and 7 cm wide.
【００３４】次に、上記スリット部材１０をＣＶＤ法に
より製造する方法につき説明する。まず、基材部１１と
しては、炭素結合炭素繊維複合材料を所定の形状に加工
した後、ハロゲンガス等による純化処理を行ない、作製
したものが採用される。Next, a method of manufacturing the slit member 10 by a CVD method will be described. First, as the base material portion 11, a material formed by processing a carbon-bonded carbon fiber composite material into a predetermined shape, and then performing a purification treatment with a halogen gas or the like is employed.
【００３５】次に、この基材部１１を、２０Ｔｏｒｒに
減圧されて２０００℃に加熱された反応炉内に封入す
る。この炉内にキャリアガスとして水素ガスを使用し、
プロパンを供給する。炉内の熱により、プロパンから熱
分解炭素が発生し、これが基材部１１の表面に膜を形成
する。これにより、炭素結合炭素繊維複合材料からなる
基材部１１の全面が熱分解炭素のコーティング膜１２で
覆われた、スリット部材１０を得る。Next, the base member 11 is sealed in a reaction furnace heated to 2000 ° C. under reduced pressure of 20 Torr. Using hydrogen gas as a carrier gas in this furnace,
Supply propane. Due to the heat in the furnace, pyrolytic carbon is generated from propane, which forms a film on the surface of the base member 11. Thereby, the slit member 10 in which the entire surface of the base member 11 made of the carbon-bonded carbon fiber composite material is covered with the coating film 12 of pyrolytic carbon is obtained.
【００３６】次に、本例における作用効果につき説明す
る。本例のイオン注入装置用カーボン材料は、ＣＶＤ法
により、炭素結合炭素繊維複合材料からなる基材部１１
の表面に熱分解炭素よりなるコーティング膜１２を設け
られたものである。このために、基材部１１である炭素
結合炭素繊維複合材料を所望の部品形状に予め加工して
おいて、その表面にコーティング膜１２を設けることに
より、容易にイオン注入装置の部品を創造することがで
きる。Next, the operation and effect of this embodiment will be described. The carbon material for the ion implantation apparatus of this example is made of a base material 11 made of a carbon-bonded carbon fiber composite material by CVD.
Is provided with a coating film 12 made of pyrolytic carbon. For this purpose, the carbon-bonded carbon fiber composite material as the base material portion 11 is previously processed into a desired component shape, and a coating film 12 is provided on the surface thereof, thereby easily creating a component of the ion implantation apparatus. be able to.
【００３７】本例のカーボン材料は、その基材部１１を
炭素結合炭素繊維複合材料によって形成したものである
から、全体の機械的強度が非常に高まっており、例えば
このカーボン材料によって形成したスリット部材１０の
イオン注入装置に対する取付・交換時は勿論のこと、使
用中又は運搬時の衝撃等によるクラックが発生しにくく
なっているということは、このカーボン材料にイオン注
入装置中において余剰のイオンビームが照射されても、
これを確実に捕集するということを意味すると同時に、
イオンビームによっては不純物を打ち出さないものとす
ることができることを意味している。In the carbon material of this embodiment, since the base material portion 11 is formed of a carbon-bonded carbon fiber composite material, the overall mechanical strength is extremely high. The fact that cracks due to impacts during use or transportation as well as during attachment / replacement of the member 10 with respect to the ion implantation apparatus are less likely to occur is due to the excessive ion beam in the ion implantation apparatus. Is irradiated,
This means that this is definitely collected,
This means that depending on the ion beam, impurities can not be emitted.
【００３８】勿論、このカーボン材料の表面、及び内部
は、熱分解炭素からなる硬いコーティング膜１２によっ
て被覆されているため、材料表面は緻密な組織を構成
し、例えば従来一般に採用されている黒鉛等の粒体集合
系とは異なる。このため、イオンビームに晒される場合
においても、材料表面から黒鉛粒子の脱落が発生するこ
ともない。Of course, the surface and the inside of this carbon material are covered with a hard coating film 12 made of pyrolytic carbon, so that the material surface has a dense structure, for example, graphite or the like generally used in the past. Is different from the particle aggregate system. Therefore, even when exposed to the ion beam, the graphite particles do not fall off the material surface.
【００３９】さらに、本例のカーボン材料のコーティン
グ膜１２は、その総灰分量の値が低いので、シリコンウ
エハーの品質低下を引き起こすほどの量の無機不純物が
飛散することもない。また、コーティング膜１２の厚み
も適切であり、薄いために耐久性に劣ったり、また厚す
ぎて基材部１１からの剥離が発生するということもな
い。Further, since the carbon material coating film 12 of this embodiment has a low total ash content, inorganic impurities are not scattered in such an amount as to cause deterioration of the quality of the silicon wafer. Further, the thickness of the coating film 12 is appropriate, and the coating film 12 is thin, so that the durability is not deteriorated.
【００４０】このごとく、本発明によれば、耐衝撃性及
び加工性に優れ、黒鉛粒子の飛散がなく、製造コストが
安いイオン注入装置用カーボン材料を提供することがで
きるのである。As described above, according to the present invention, it is possible to provide a carbon material for an ion implantation apparatus which is excellent in impact resistance and workability, does not scatter graphite particles, and has a low production cost.
【図１】 本発明に係るカーボン材料によって形成した
イオン注入装置のためのスリット部材の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a slit member for an ion implantation apparatus formed of a carbon material according to the present invention.
【図２】 同スリット部材の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the slit member.
【図３】 イオン注入装置の構成を概略的に示した断面
図である。FIG. 3 is a sectional view schematically showing a configuration of an ion implantation apparatus.
１０ スリット部材 １１ 基材部 １２ コーティング膜 ２０ 窓 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Slit member 11 Base material part 12 Coating film 20 Window
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/265 Ｈ０１Ｌ 21/265 Ｅ Ｄ ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Agency reference number FI Technical display location H01L 21/265 H01L 21/265 ED
Claims (5)
と、該基材部の表面に被覆された炭素からなるコーティ
ング膜とにより構成したことを特徴とするイオン注入装
置用カーボン材料。1. A carbon material for an ion implantation apparatus, comprising: a base portion made of a carbon-bonded carbon fiber composite material; and a coating film made of carbon coated on the surface of the base portion.
は、上記基材部に含浸した熱硬化性合成樹脂、タール、
あるいはピッチを炭素化したものであることを特徴とす
るイオン注入装置用カーボン材料。2. The method according to claim 1, wherein the coating film comprises a thermosetting synthetic resin impregnated in the base, a tar,
Alternatively, a carbon material for an ion implantation apparatus, wherein the pitch is carbonized.
熱分解炭素により形成されていることを特徴とするイオ
ン注入装置用カーボン材料。3. The carbon material for an ion implantation apparatus according to claim 1, wherein said coating film is formed of pyrolytic carbon.
ーティング膜の厚みは１〜５００μｍであることを特徴
とするイオン注入装置用カーボン材料。4. The carbon material for an ion implantation apparatus according to claim 1, wherein said coating film has a thickness of 1 to 500 μm.
ーティング膜は総灰分量が５ｐｐｍ以下であることを特
徴とするイオン注入装置用カーボン材料。5. The carbon material for an ion implantation apparatus according to claim 1, wherein the coating film has a total ash content of 5 ppm or less.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8175247A JPH1025178A (en) | 1996-07-04 | 1996-07-04 | Carbon material for ion implantation apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8175247A JPH1025178A (en) | 1996-07-04 | 1996-07-04 | Carbon material for ion implantation apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1025178A true JPH1025178A (en) | 1998-01-27 |
Family
ID=15992841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8175247A Pending JPH1025178A (en) | 1996-07-04 | 1996-07-04 | Carbon material for ion implantation apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1025178A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007258154A (en) * | 2006-02-23 | 2007-10-04 | Nec Electronics Corp | Ion implantation device |
| JP2009048877A (en) * | 2007-08-21 | 2009-03-05 | Nec Electronics Corp | Ion implanter |
| JP2013109865A (en) * | 2011-11-17 | 2013-06-06 | Asphericon Gmbh | Method of processing substrate by ion beam, and ion beam device for processing substrate |
-
1996
- 1996-07-04 JP JP8175247A patent/JPH1025178A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007258154A (en) * | 2006-02-23 | 2007-10-04 | Nec Electronics Corp | Ion implantation device |
| US7732790B2 (en) | 2006-02-23 | 2010-06-08 | Nec Electronics Corporation | Ion implanting apparatus for forming ion beam geometry |
| JP2009048877A (en) * | 2007-08-21 | 2009-03-05 | Nec Electronics Corp | Ion implanter |
| US7791040B2 (en) | 2007-08-21 | 2010-09-07 | Nec Electronics Corporation | Ion implanting apparatus for forming ion beam shape |
| JP2013109865A (en) * | 2011-11-17 | 2013-06-06 | Asphericon Gmbh | Method of processing substrate by ion beam, and ion beam device for processing substrate |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101148897B1 (en) | Carrier for receiving an object and method for the production of a carrier | |
| US5726105A (en) | Composite article | |
| GB2055776A (en) | Friction material production thereof and friction element comprising said material | |
| JPH1025178A (en) | Carbon material for ion implantation apparatus | |
| Tibbetts | Vapor-grown carbon fibers | |
| US5556608A (en) | Carbon thread and process for producing it | |
| WO2023008392A1 (en) | Thermal insulation material and method for producing thermal insulation material | |
| CA2363056C (en) | Carbon fiber woven fabric and method for production thereof | |
| JPH1050677A (en) | Electrode plate for plasma etching | |
| JP2005183325A (en) | Carbon fiber sheet for polymer electrolyte gas diffusion layer and its manufacturing method | |
| JPH08171883A (en) | Carbon material for ion implantating device | |
| CA2056779C (en) | A method and fibers for fabricating a composite material having a matrix reinforced by ceramic fibers | |
| JPH0551205A (en) | Method for controlling graphitization degree of carbon material surface layer and method for coating material surface | |
| JPS63295476A (en) | Production of carbon fiber reinforced carbonaceous material | |
| JPH0598449A (en) | Wafer holding pin used for susceptor of plasma cvd device | |
| US494150A (en) | Gtjine | |
| JP2005281871A (en) | Carbon fiber woven fabric and method for producing the same | |
| JPH0949890A (en) | Plasma or beam counter plate | |
| JPH01145312A (en) | Production of carbon material having small amount of out gas and carbon structural material using said carbon material obtained by said production | |
| US11479467B2 (en) | Covalent reinforcement of carbon nanotube assemblies | |
| US20050158468A1 (en) | Method for manufacturing carbon composites | |
| JP2001048664A (en) | Production of carbon fiber-reinforced carbon material | |
| KR20220080425A (en) | Fabrication Method of Carbon/Carbon Composite using Carbon Fiber | |
| JPH07302568A (en) | Carbon for ion implantation device and its manufacture | |
| KR101539970B1 (en) | Method for making 3d preform having uniform density and method for making aircraft brake disc having the 3d preform |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060512 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060814 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070109 |