JPS62261120A - ＳｉＣ被膜を有する構造材 - 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］ 一ムーＡＩｌｌ　Ｉ−）　（ｉ　ｌ”’　鷺１１／１４
−１４　手２．　Ｌ檎：鳴ｋｈ　Ｌ’　ＪＥ　Ｌｌ　　
４’ｉに半導体製造装置用構成部材に好適な、熱伝導率
に優れかつ機械的強度にも優れたＳｉＣ被膜を有する構
造材に関する。

［従来の技術］ 半導体製造装置を構成する部材、例えば、エピタキシャ
ル装置の反応管、ウェハサセプター、拡散炉の反応管（
チューブ）、ウェハポート、キャリヤ等には、多数回の
熱サイクルに対する耐久性や耐熱衝撃性、耐食性、遮断
性等が要求される。

例えば、これらのうち、拡散炉チューブに要求される特
性としては、 ■　耐熱性：１３００℃までは安定していること（り）
　　耐食性ニドーピング剤、洗浄ガスに耐えること （′３）　　耐酸化性：１３００°Ｃの空気酸化に耐え
ること （４）　　拡散係数の小さいこと、外部の雰囲気に汚染
されないこと １ｇ１）　　耐熱衝撃性、突発的なｅｌＧ故による急冷
にもＩ耐えること ■　超高純度化が可能であること ■　大型形状品が作製できること 等が挙げられる。

ところで、従来、ウェハサセプターとしては、等方性カ
ーボンよりなる基材にＣＶＤ法によりＳｉＣを被覆した
ものが一般的である。

即ち、カーボンは多孔質であるため吸蔵ガスを持つので
、このガスがエピタキシャル処理中に放出されないよう
にＳｉＣ膜で被覆したものである０通常はこの被覆は膜
厚１１００ＩＬ程度である。その他、カーボンの気孔を
ガラス状カーボンで充し不透過性にしたもの、カーボン
の表層を熱分解黒鉛で被覆したものなども提案されてい
るが、実用には到っていない。

また、拡散炉、チューブには、石英管が用いられている
が、近年、ウェハの大口径化、拡散能率の向上を目的と
したチャージ量、処理重量の増加に伴い、石英ガラスで
は、熱変形により長時間の使用に耐えられないことから
、現在においては前述の要求特性を満足するものとして
Ｓｉ含有ＳｉＣチューブが主流となりつつある。

しかして、Ｓｉ含有ＳｉＣチューブの特性を高める目的
でＣＶＤ法により２００〜３００μｍ程度のＳｉＣ膜を
設けることもなされている。

同様に、ウェハをチューブ内で垂直に保持するウェハポ
ート、このポートを出し入れするキャリヤにも、従来石
英ガラスが用いられてきたが、これらもまたＳｔ金含有
ｉＣ製に変わりつつある。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、これらの半導体製造装置等に用いられて
いる、ＣＶＤ法によるＳｉＣ膜膜を形成した構造材にお
いては、未だ十分に満足し得る特性が得られておらず、
より優れた熱伝導性、機械的強度等を備えた高特性の構
造部材が要望されている。

Ｅ問題点を解決するための手段及び作用］本発明は、半
導体製造装置用構Ｉ＆部材としても好適な熱伝導性１機
械的強度等の特性が改良されたＳｉＣ被膜を有する構造
材を提供するものであって、 基材表面に気相法によりＳｉＣ被膜が形成されてなる構
造材において、該ＳｉＣ被膜は粒径が１０、ｍ以下の粒
状結晶と、一辺の長さが１μｍ以上のピラミッド状結晶
との混合相であることを特徴とするＳｉＣ被ｎ！２を有
する構造材、を要旨とするものである。

即ち１本発明者らは、ＣＶＤＳｉＣ被膜を形成した構造
材において、その熱伝導性、機械的強度を向上させるべ
く鋭意検討を重ねた結果、ＳｉＣ被１１りのＳｉＣ結晶
の粒径や結晶形状は、被膜の熱伝導性、機械的強度と密
接に関係し、これらを変えることにより特性の向上を図
ることが可能なことを見出し、本発明を完成させた。

以下、未発り）につき、図面を参照して詳細に説明する
。

本発明の構成材は、基材表面に気相法によりＳｉＣ被膜
を形成したものであって、こ□のＳｉＣ被１１りは第１
図に示す如く１粒径１０ｇｍ以下、好ましくは５Ｂｍ以
下の粒状結晶ｌ及び一辺の長さが１μｍ以上、好ましく
は５ｇｍ以上のピラミッド状結晶２より構成されている
。（なお。

第１図は本発明に係るＳｉＣ被膜の顕微鏡写真（Ｘ２０
００倍）の模式図である。） このＳｉＣ被膜を構成するＳｉＣ粒状結晶とピラミッド
状結晶との割合は、ピラミッド状結晶の占める割合が面
積率で２０〜８０％とすることが好ましい。

このように本発明において、ＳｉＣ被膜は極めて強度の
高いピラミッド状結晶とこのピラミッド状結晶間をうめ
る微細な粒状結晶とから構成されるため、極めて高強度
で熱伝導性に優れたものとなる。

なお、本発明において、ＳｉＣ被膜を形成する基材とし
ては、ＳｉＣ，Ｓｉ：＋Ｎ４．黒鉛、ムライト、Ｗ、又
はＭｏの焼結体が挙げられる。また、形成する５ｔＣ−
７１（膜の厚さは特に制限はなく、使用目的に応じて適
宜決定される。

このような本発明に係るＳｉＣ被ｒｔＪｌ）２はＣＶＤ
等の気相法により形成されるが、例えばＣＶＤ法による
被１１り形成＝［程において、ＣＨＪＳｉＣ交４の熱分
解温度を１２５０−１４００℃の温度範囲に保持し、圧
力を５００〜７６０ｔ　ｏ　ｒ　ｒとなるように条件を
設定することにより容易に製造することができる。

［実施例］ 以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に
説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の
実施例に限定されるものではない。

実施例１ φ５０ＸＯ，２ｃｍの大きさの黒鉛基材の表面にＣＶＤ
法により、粒径０．１終ｍのＳｉＣ粒状結晶及び一辺の
長さが１μｍのＳｉＣピラミッド状結晶よりなり、ピラ
ミッド状結晶が面積率で５０％であるようなＳｉＣ被膜
を３００１Ｌｍ厚さに形成した０次に機械的な研削によ
り基材の黒鉛を除去し、被１１Ｑだけ取りだした。この
ものの熱伝導率及び曲げ強度の測定結果を第１表に示す
。

実施例２〜７、比較例１〜３ 粒状結晶の才ａ径とピラミッド状結晶の面積率の異なる
被１模を有するＳｉＣ材の熱伝導率及び曲げ強度を測定
した。結果を第１表に示す。

比較例４ 黒鉛基材の表面に、ＣＶＤ法により、デンドライト状の
厚さ３００μｍのＳｉＣ被膜を形成したものについて、
実施例１と同様にして被膜の熱伝導率及び曲げ強度を測
定した。結果を第１表に示す。

第１表 第１表より１本発明の構造材は極めて熱伝導性及び機械
的強度に優れることが明らかである。

［発明の効果］ 、以上詳述した通り、本発明のＳｉＣ被膜を有する構造
材は、基材表面に、気相法により１粒径１０μｍ以下の
粒状結晶と一辺の長さが１ｇｍ以上のピラミッド状結晶
との混合相よりなるＳｉＣ被膜が形成されたものであっ
て、気相法ＳｉＣの優れた特性、即ち、 ■　耐熱性に優れる （り　耐食性に優れる Ｑ）　硬く、ｔｉｔ摩耗性に優れる ｔ４＋　　熱膨張率が小さく、熱伝導性に優れ、熱衝撃
抵抗が高い （φ　高温まで機械的強度が維持できる・：６）　　軽
い 等の特性を其備する上に、特に熱伝導性及び機械゛的強
度が著しく向−ヒされたものである。

従って、このような本発明の構造材は、半導体製造装置
を構成する部材、例えば、エピタキシャル装置の反応管
、ウェハサセプター、拡散炉の反応管（チューブ）、ウ
ェハポート、キャリヤ等の構造材をはじめ、高温軸受、
シャフト、タービンブレードなど各種の高特性を要求さ
れる高温構造材として極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構造材のＳｉＣ被膜の顕微鏡写ｆ（の
模式図である。 ｌ・・・粒状結晶、 ２・・・ピラミッド状結晶。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）基材表面に気相法によりＳｉＣ被膜が形成されて
   なる構造材において、該ＳｉＣ被膜は粒径が１０μｍ以
   下の粒状結晶と、一辺の長さが１μｍ以上のピラミッド
   状結晶との混合相であることを特徴とするＳｉＣ被膜を
   有する構造材。
2. （２）基材はＳｉＣ、Ｓｉ＿３Ｎ＿４、黒鉛、ムライト
   、Ｗ又はＭｏであることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載のＳｉＣ被膜を有する構造材。
3. （３）混合相中のピラミッド状結晶が占める割合が面積
   率で２０〜８０％であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項又は第２項に記載のＳｉＣ被膜を有する構造材
   。