JPS62270491A

JPS62270491A - サセプタ−の製造方法

Info

Publication number: JPS62270491A
Application number: JP11237586A
Authority: JP
Inventors: Moriyasu Matsuda; 松田　守泰; Hideo Nakamura; 英夫中村
Original assignee: Seitetsu Kagaku Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Seika Chemicals Co Ltd
Priority date: 1986-05-15
Filing date: 1986-05-15
Publication date: 1987-11-24

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】３、発明の詳細な説明・（産業上の利用分野）本発明は半導体製造上程にｄプいて、エピタキシャル成
長装置に用いられるサセプター（半導体エピタキシ鬼・
ル成長用熱基体）の製造方法に関する。

ざらに訂しく　ＧＪ：−ノエノール系樹脂または／およ
びフラン系樹脂より得られたガラス状炭素を基材に被覆
することによりサセプターを製造する方法に関するもの
でおる。

・（従来の技術）・（発明が解決しようとする問題点）気相から熱分解反応により半導体基板上へエピタキシャ
ル的に半導体材料の薄層を形成させる際、その半導体基
板を加熱する必要があり、一般にはサセプターとしての
加熱基体」−に半導体基板を装着し、この加熱体を通じ
て半導体基板を加熱する方法がとられている。

この場合得られるエピタキシャル層の性能は、前記エピ
タキシャル成長装置に使用する加熱体の材質に支配され
るので、加熱体の材質は極めて重要な要素でおる。従来
この目的に使用されている加熱体の材質としては、シリ
コン、−Ｅリブデン、タングステン及びグラフフイ］・
等があげられるが、これらの材料は、いずれも高温にお
ける化学的熱安定性に乏しく、また、純度的にも欠点を
もち渦足すべきエピタキシャル層を得ることが困難であ
った。例えばグラフアイトは気孔性であるため、カスを
吸着しやすく、従って操業時に有害なガスを放散する場
合かあり、モリブデン、タングステンは高純度のものを
得るのがむずかしく、たとえ高純度にしてもモリブデン
またはタングステン自体が製品に悪影響を及ぼす等の欠
点がある。これらの点が改良され、最近に至ってサセプ
ターとして使用されているものは主として黒鉛の基材の
十にＣＶＤ法によって炭化珪素（Ｓ　ｉ　Ｃ）の被膜を
施したものであり］−ライング層の膜厚は概ね１２５μ
ｍ程度である。

サセプターの基材としては熱伝導性、耐熱性にすぐれ、
熱膨張特性が等方性であることが必要なことから高純度
等方性カーボンが最も適しているとされてあり、これが
専ら使用されているが、微量に含まれる不純物（金属イ
オン例えばＦｅ、Ｃａ、Ｎａ等〉か高湿下でエピタキシ
ャル成長を行なう際に製品に混入し、品質を低下させる
。これを防止する為にカス透過性の無い高Ｉ！！度の物
質で塁祠をニトカーイングする必要がある。このコーチ
インク法では通常ＣＶＤ法（Ｃｈｅｍｉｃａ）　Ｖａｐ
ｏｒ　Ｄｅｇｏｓｉｔｉｏｎ）によって生成させた高純
度ＳｉＣの被膜と基材の黒地との間には熱膨張係数に差
があり、高温下（１３００〜１６００℃）で使用する際
に、ＳｉＣ被膜にクラックを生じ剥離しやすくなる欠点
があり、その場合にはこの上に生成するエピタキシャル
層が基材中の不純物によって汚染されるおそれが多い。

また、現在使用されているＳｉＣ膜はＣＶＤ法で作られ
る為、造膜速度が遅く従って生産性が低いのでコストが
高くつく。本発明は上記ＳｉＣのかわりに基材の黒地と
熱特性の近似したガラス状炭素被膜によって基材をコー
ティングし、耐摩耗性、耐クラツク性、耐蝕性にすぐれ
、ガス不透過性のサセプターを短時間に製造゛する方法
を提供することを目的とリーるものである。

サセプターにガラス状炭素で成形硬化した熱基体を用い
る事に関しては、従来より「半導体エピタキシャル成長
用熱基体の製法」として特公昭４８−４４６３６号公報
に記載の方法により、試みられているが、この方法に於
いてはサセプターの直径が大きい場合、内外の湿度差に
よって生ずる熱歪のためにガラス状炭素が割れやすくな
るという欠点がある。　また、ガラス状炭素の被膜を形
成させる方法については、特公昭５２−３９６８／Ｉ号
公報「ガラス状炭素被覆の形成法」に記載のごとく、ハ
ロゲン化線状重合体等を不活性雰囲気下で予め加熱して
分解炭化し、これを粉砕してベンゼン等の芳香族溶媒に
溶解させたものを塗布することによって、ガラス状炭素
化時の収縮を抑え、クラックの発生を防止している。し
かしこの方法は原おｌがハロゲン化線状重合体でおるこ
とから、形成されたガラス状炭素被膜の耐摩耗性、耐蝕
性等の物性が前記フラン樹脂、フェノール樹脂等を原料
とした被膜に比べて劣り、また、加熱分解］］程で塩化
水素ガスを発生するため工業化の際に腐蝕の懸念がおり
、従って装置材質、除害設備などが高価なものとなり、
コスト高となる。

なお、この方法を利用してフラン樹脂、フェノール樹脂
等を原お１として被覆を形成しようとしても得られた分
解物は前記線状ハロゲン化樹脂のように溶剤に溶（プず
塗布処理ができない。

・（問題点を解決するための手段）この様な状況に鑑み、本発明者等は前記従来技術の欠点
を排除して、良質のサセプターを製造する方法について
鋭意検討を重ねた結果、フェノールホルムアルデビド系
、フェノールフルフラール系等のフェノール樹脂モノマ
ーまたは／およびフルフリールアルコール系フラン樹脂
モノマーを加熱して半重合硬化させた前駆体を不活性雰
囲気化で加熱して分解炭化させたものを粉砕し、これと
前記前駆体と有機溶剤を混合してコロイド状となし、こ
のコロイドを等方性カーボンで成形した基材の表面に塗
布し乾燥して塗膜を形成し、更に不活性雰囲気中で加熱
しガラス状の被膜を生成することにより平滑性、耐摩耗
性、耐クランク性、耐蝕性などにすぐれ、ガス不透過性
サセプターを製造し得ることを見出し本発明に至った。

引続き個々の条件について検問を続り本発明を完成した
。

即ち本発明の要旨は（１）モノマーを加熱して得られた前駆体く初期縮合物
）と（２）この前駆体を不活性雰囲気下においてさらに加熱
し、分解炭化させたものを粉砕した微粉末と（３）有機溶剤とを混合して得たコロイドを等方性カーボンで成形した
基材の表面に塗布、乾燥しぞ、塗膜を形成し、これを不
活性雰囲気中で１８００〜２５００℃に加熱して被膜を
形成することを特徴とするサセプターの製造方法である
。

本発明に用いる樹脂の一つは、フルフリルアルコールよ
り導かれる熱硬化性樹脂であり、フルフリルアルコール
は非常に反応性に富むので保存中に樹脂化しないよう市
販品には通常的１％の塩基性化合物を添加して低温で重
合しないようにして必るので゛加熱慢−ることにより始
めて重合を開始する。本発明の前駆体は前記モノマーを
１５０〜２５０℃好ましくは１８０・〜２００℃で重合
硬化させたもので所謂初期綜合物と呼ばれる。この初期
綜合物の低粘度のものはアルコールに溶り、粘度の高い
ものはアルコールに一部可溶、酢酸エチル、アセ１〜ン
、芳香族炭化水素、フルフラール、フルフリルリウム等
の不活性ガス雰囲気下においてざらに３００〜５００℃
好ましくは３５０・〜４００℃に加熱することにより分
解して半炭化物質を得る。この際、炭素含有率が８０％
以上好ましくは８５％以上になるまで加熱することが必
要で、目的ににり適宜温度、加熱時間を選定する。

この時得られた塊状体をボールミル、振動ミル、ジェッ
トミル等の微粉砕機で２０ミクＩ］ン以下好ましくは１
０ミクロン以下に粉砕する。この微粉末と前駆体に有機
溶剤を加え混合し−Ｃコロイドを形成する。有機溶剤と
してはメタノール、エタノール、プロパツール等の低級
アルコール、ベン１ン、トルエン等の芳香族炭化水素の
外、酢酸エチル、アセトン、フルフラール、フルフリル
アルコール等の単独又は混合物を用いることか出来る。

いり゛れにしても前記前駆体を溶解しうるものが好まし
い。コロイドを形成するには通常の撹拌混合装置を用い
ればよく、特に限定されるものではない。

コロイド濃度は特に限定されることなく、基材への塗布
の仕方により選定する。（通常Ｂ型粘度計で測定して２
００〜／１００ｃＰの範囲になるよう溶剤で希釈する。

）１度が大きく粘度が高い程１回の塗布量か人さくなる
ことはいうまでもない。このコロイドを通常の方法で等
方性カーボンにより成形した所望形状の塞材表面に塗布
する。塗布の方法としては浸漬法、スプレー法、又はへ
ヶ塗り等、−股に用いられる方法で塗布し、通常室温で
風乾して溶媒を蒸発させた後１６０〜２５０℃、好まし
くは１８０・〜２００℃程度に加熱、硬化させて塗膜を
形成する。温度が低温すぎると充分硬化せず、高温すぎ
゛ると酸化してかえって劣化するおぞれがある。

勿論これには加熱時間も関係し、目的とするサセプター
の形状寸法により適宜条イζ１−を選ぶ。ついでこれを
不活性カス（窒素、ヘリウム、アルゴン等）雰囲気中で
１３００−３０００℃１好ましくは１５００〜２５００
℃ざらに好ましくは２０００〜２３００℃に加熱してガ
ラス状炭素被膜を形成する。温度が低すぎるとガラス状
にならず、高ずぎるとクラックが発生するなどの不都合
を生じる場合がある。この操作を通常３〜４回程度繰返
し、最終的に被膜の厚さが１０〜３０ミクロンとなるよ
うにする。

（作用）本発明の方法は、前記特公昭４８−４４６３６号公報に
記載の樹脂だ（プを成形黒鉛化する方法に比へ、炭素化
率を予め上げておくことが可能である為、ガラス状炭素
になる際の収縮に伴うクラックを生ずることなく、カリ
、基体が黒地である為、くりかえし使用時の熱歪による
クラックや割れを生ずることもなく、また、特公昭５２
−３９６８．’１号に見られるような、ハロゲン化線状
重合体を加熱分解し、右でいる。これは前駆体のバイン
ダーとしての効果によるものと考えられ、従来方法にみ
られなかったすぐれた特徴でおる。

また、本発明で用いる樹脂が本来有している網目構造の
手合動特性から、これに由来して生成するガラス状炭素
の被膜性状が、前記ハロゲン化線状重合体を原料とした
ものにくらへ、強固であり、耐摩耗性、硬度、耐蝕性に
すぐれており、さらに、ガスの不透過性においても格段
の相違がある。要覆るに本発明の方法により、これまで
に無い良質のサセプターを得ることが出来る。

・（実施例）以下実施例を示して本発明を更に詳細に説明するが、本
発明がこれに限定されるものではない。

実施例１住友ベークライト製フラン樹脂Ｆ　Ｒ，１６４，７５１
。

ＱｋΩを窒素ガス中で加熱し、硬化させたものを窒素ガ
ス雰囲気中で更に／１００℃で加熱分解し半炭化物質０
．８’！、ｋｇを得た。得られた塊状体をボールミルで
粉砕し、平均粒子径２ミクロンの微粉末を得た。この微
粉末０．６５ｋｑとフラン樹脂ＦＲ１６４７５（住友ベ
ークライ１〜製＞０．１５ｋｑをメタノール１．３５ｋ
にｌと撹拌混合し、コロイドとした。これを常法により
成形した直径２０ｃｍの円板状等方性カーボン（東洋炭
素製）基々Ａの上にスプレーにより塗布した。室温で風
乾しメタノールを蒸発させた後、恒温乾燥機中で１８０
℃に１００分間保持して硬化させた。つぎにこれを内容
約３Ｑｃｍ立方の雰囲気炉に入れ、窒素ガスで満たし、
１５００℃に昇温して２０分間保持してガラス状炭素被
膜を形成した。この塗布焼付を４回繰返したところ、被
膜の平均厚さ２５ミクロンのサセプターを得た。

・実施例２住友ベークライト製フェノールホルマリン樹脂ＰＲ５１
８０８１，０ｋｇを窒素ガス中で加熱し、硬化させたも
のを窒素ガス雰囲気中で更に４００℃で加熱分解し半炭
化物質０．８４ｋｑを得た。１閉られた塊状体をボール
ミルで粉砕し、平均粒子径２ミクロンの微粉末を得た。

この微粉末０．６０ｋｇとベークライト樹脂ＰＲ５１８
０８（住友ベークライト製＞０．１０にΩをメタノ一ル
１．５にΩと撹拌混合し、］ロイドとした。これを常法
により成形した直径２０ｃｍの円板状等方性カーボン（
東洋炭素製）基材の上にスプレーにより塗布した。室温
で風乾しメタノールを蒸発させた後、恒温乾燥機中で１
８０℃に１００分間保持して硬化さ−Ｕた。つぎにこれ
を内容約３ＱＣｍ立方の雰囲気炉に入れ、窒素ガスで満
たし、１５００℃に昇温して２０分間保持してガラス状
炭素被膜を形成した。このネギ５焼付を４回繰返したと
ころ、被膜の平均厚さ２１ミクロンのサセプターを得た
。

・実施例３住友ベークライト製フェノールホルマリンフラン樹脂Ｐ
Ｒ１６，’１，７１１　、　ｏｋｑを窒素ガス中で加熱
し、硬化ざ゛ぜたものを窒素ガス雰囲気中で更に４００
′Ｃで加熱分解し半炭化物質０．９２１＜Ｑを得た。得
られた塊状体を小−ルミルで粉砕し、平均粒子径２ミク
ロンの微粉末を得た。この微粉末０゜６０ｋｑとフェノ
ールフラン樹脂ＰＲ１６４７１（住友ベークライト製）
０．１５ｋｇをメタノール１゜３５ｋｇと撹拌混合し、
コロイドとした。これを常法により成形した直径２０ｃ
ｍの円板状等方性カーボン（東洋炭素製）基材の上にス
プレーにより塗布した。室温で風乾しメタノールを蒸発
させた後、恒温乾燥機中で１８０℃に１００分間保持し
て硬化させた。つぎにこれを内容約３Ｑｃｍ立方の雰囲
気炉に入れ、窒素ガスで満たし、１５００℃に昇温して
２０分間保持してガラス状炭素被膜を形成した。この塗
布焼付を４回繰返したところ、被膜の平均厚さ１８ミク
ロンのサセプターを得た。

得られたガラス状炭素被膜の気体透過度はいずれも１０
”〜１０−９ｃｃ／ｃｍ　／ｓｅｃ／ｃｃ−１１ｅ（７
）範囲内にあった。

また、得られたサセプターを国際電機製小型エピタキシ
ャル成長工程にセットし、シランガスを使用して、エピ
タキシャル成長工程にお（プる耐久ｊスｌ〜を下記のプ
ロセスで行なった。

■シリコンウェハーセラ１−−−→■エピタギシヤル成
長（１０５℃１１Ｈｒ）−−一→■冷却評価−−→子、
エツチング（ＨＣＩガス、１１００℃１３ＱｍｉＣ１３
Ｑ→■シリコンウエハーセツ］・−一以上の工程を１５
０回繰返したが、実施例１．２及び３で得たサセプター
表面にクラック等の異常は発生せず、又得られたエピタ
キシャルの特性はすぐれたものであり、異常は見られな
かった。

・（発明の効果）本発明は従来のＳｉＣ被膜等方性黒鉛のように被膜と基
材の間の熱膨張係数の差が無いため、クラックを生ずる
ことなく、従来のガラス状炭素成形品のように、収縮に
よるクラックの発生することなく、更にハロゲン化線状
重合体を原料とするガラス状炭素被膜に比べても、樹脂
の特性から、はるかに強固であり、耐摩耗性、耐蝕性等
に秀れているばかりか、ハロゲン化水素発生による装置
腐蝕の懸念も全く無い。　依って本発明によりこれまで
に無い良質のサセプターを製造することが出来る１゜

Claims

【特許請求の範囲】

（１）（Ａ）フェノールホルムアルデヒド系、フェノールフル
フラール系等のフェノール樹脂モノマーまたは／および
フルフリールアルコール系フラン樹脂モノマーを加熱し
て得られる前駆体（初期縮合物）と（Ｂ）この前駆体を、不活性雰囲気下においてさらに加
熱し、分解炭化させたものを粉砕した微粉末と（Ｃ）有機溶剤とを混合して得たコロイドを、黒鉛で成形した基材の表
面に塗布し、乾燥して塗膜を形成し、これを不活性雰囲
気中で加熱して被膜を形成することを特徴とするサセプ
ターの製造方法。
（２）前期モノマーを１８０〜２００℃に加熱して前駆
体を得る特許請求の範囲（１）記載の方法。
（３）前期モノマーがフルフリルアルコールである特許
請求の範囲（１）または（２）記載の方法。
（４）不活性ガスが窒素である特許請求の範囲（１）記
載の方法。
（５）不活性雰囲気下に３５０〜４００℃に加熱する特
許請求の範囲（１）または（４）記載の方法。
（６）有機溶剤がメタノールである特許請求の範囲（１
）記載の方法。
（７）黒煙が高純度等方性カーボンである特許請求の範
囲（１）記載の方法。
（８）不活性雰囲気中で１３００〜３０００℃に加熱し
て被膜を形成する特許請求の範囲（１）記載の方法。
（９）加熱温度が２０００〜２３００℃である特許請求
の範囲（８）記載の方法。