JP2000273632A - 化学気相蒸着法により反りの無いフラットなセラミックバルク材料を製造する方法 - Google Patents

化学気相蒸着法により反りの無いフラットなセラミックバルク材料を製造する方法

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JP2000273632A
JP2000273632A JP11081338A JP8133899A JP2000273632A JP 2000273632 A JP2000273632 A JP 2000273632A JP 11081338 A JP11081338 A JP 11081338A JP 8133899 A JP8133899 A JP 8133899A JP 2000273632 A JP2000273632 A JP 2000273632A
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Japan
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ceramic
substrate
thermal expansion
chemical vapor
vapor deposition
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JP11081338A
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English (en)
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Mitsuteru Tomita
光輝 富田
Takashi Hirose
敬司 広瀬
Taishin Horio
泰臣 堀尾
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Ibiden Co Ltd
Original Assignee
Ibiden Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 化学気相蒸着法により反りの無いセラミック
バルク材料を製造する新しい方法の提供。 【構成】 化学気相蒸着法によりセラッミクを生成沈積
される基材表面が球面加工され、蒸着する物質の熱膨張
係数が基材の熱膨張係数より小さい場合、球面加工は凹
状とし、前記蒸着する物質の熱膨張係数が前記基材の熱
膨張係数よ大きい場合、球面加工を凸状とすることを特
徴とする化学気相蒸着法により反りの無いセラミックバ
ルク材料を製造する方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、化学気相蒸着法に
より、反りの無いセラミックバルク材料を製造する方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、基材の表面に化学気相蒸着法
(CVD法)により、炭化珪素などのセラミックの膜を
形成した後、基材部分を燃焼又は機械的な加工により取
り除いて、炭化珪素などのセラミック素材を作ることが
知られていた。そしてこのようにして得られたセラミッ
ク、特に炭化珪素は熱伝導率が良好であるなどの特性を
有することから、半導体プロセスなどにおいて使用され
てきた。しかしながら、このような方法において、基材
として平坦な表面を持つものを使用した場合、基材を構
成する材料と形成されるセラミック素材の熱膨張係数が
違う場合、基材を取り除いた後のセラミックの素材が、
外側又は内側に反り返るという現象が起る。従って、平
坦なセラミック素材とするには、基材の熱膨張係数をセ
ラミック素材の熱膨張係数とほぼ同じするか、最終製品
の厚さよりも厚いセラミック素材を作り、該素材を平坦
になるように加工しなければならず、セラミック素材の
利用率が悪くなるなど、製造コストが高くなるといった
問題があった。
【0003】前記製品の反りの問題を取り除くための一
つの方法として、基材の表面に形成されるセラミック素
材と同じ材質の、例えば炭化珪素素材を形成する場合に
は基材の表面に炭化珪素の被覆層を形成して、基材の熱
膨張係数と形成されるセラミックバルク素材の熱膨張係
数とを一致させておくもの、具体的には黒鉛基材を化学
気相反応によって炭化珪素化することによって基材の熱
膨張係数を形成されるセラミックの熱膨張係数と一致さ
せる技術が提案されている(特開平10−53464号
公報参照)。また、他の方法として、基材としてガラス
状炭素材からなるものを使用し、該基材の両表面を覆う
ようにCVD法により炭化珪素のようなセラミックの被
覆層を形成した後、前記基材を含めて厚さ方向の中央で
水平方向に切り割り、すなわち半割にし、半割にしたそ
れぞれの製品から基材部分を取り除いて、前記セラミッ
クバルク素材を製造する方法が提案されている(特開平
10−167830号公報参照)。前記他の方法では、
CVD法の基材の材料としてガラス状炭素材を使用する
ことにより、ガラス状炭素材のもつ緻密性のためCVD
法によるセラミックの沈積の際、該セラミックが基材へ
ほとんど浸透しないので、基材と形成されたセラミック
層とは弱く密着しているだけであるから、半割した製品
の基材の周縁部分が切り取られるような切り取り加工を
するだけで、基材をセラミック素材から取り除くことが
できる。そして、該方法では基材の材質の熱膨張係数を
セラミック素材の熱膨張係数との関連で考慮する必要が
ないから、有利である、と記載している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記先行技
術は、第1の方法においては基材の化学気相反応処理が
必要であり、前記他の方法では、沈積するセラミックが
浸透しない、弱い密着力で沈積セラミックを保持するガ
ラス状炭素材からなる基材を用いて、基材と沈積するセ
ラミックとの熱膨張係数の違いにより、該セラミックに
応力による反りが発生するのをなくそうというものであ
るが、CVD法によりセラミックの生成沈着反応を行っ
ている際、該沈積生成したセラミックを保持する強度が
小さいために、沈積したセラミックの安定性の点で不都
合があることが解った。本発明は、前記CVD法により
セラミックの生成沈着反応中の不安定性が無く、かつ反
りの無いセラミックバルク素材を製造する方法を提供す
ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記他の方法
の技術とは全く逆の発想に基づくものである。すなわ
ち、基材と生成沈着されるセラミックとの熱膨張係数の
差を認めた上で、これによって発生する応力を利用し
て、基材を取り除いた後に、平坦なセラミックバルク素
材を得る方法に関する。すなわち、特定の曲率を有する
基材を使用することによって、該基材を取り除いた後の
セラミックバルク素材がフラットな製品となることを発
見し、該原理を利用して平坦なセラミックバルク素材を
得る方法に関する。前記原理によりフラットなセラミッ
クス製品を得るには、基材表面にCVD法によりセラミ
ックの生成沈着が完了した後、該基材を灰化処理などに
より除去したとき、前記熱膨張係数の違いにより蓄積さ
れていた応力によりセラミック素材がフラットな製品と
して得られるように、セラミックが生成沈着される基材
の表面を前記熱膨張係数の違いに関連した曲率にするこ
とによって達成できることが判った。従って、本発明
は、基材の素材と形成されるセラミック素材との熱膨張
係数の差に関連して、基材を燃焼除去するだけでセラミ
ックバルク素材がフラットな製品として得られるよう
に、蒸着する物質の熱膨張係数が基材の熱膨張係数より
小さい場合は基材表面を凹状に球面加工し、前記蒸着す
る物質熱膨張係数が前記基材の熱膨張係数より大きい場
合は基材表面を凸状に球面加工することによって前記課
題を解決したものである。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の基材を構成する材料に
は、前記先行技術に記載のように材料に制限を受けない
し、前記第一の方法のように基材を化学的処理をする必
要がもない。従って静圧成形法(CIP)などを用いて
所望の曲率を持った基材を成形することができる。ま
た、本発明においては、曲率を有する基体表面に加熱反
応により、一定の厚さの高純度の炭化珪素層を形成する
のであるが、従来の平坦な基材を用いた場合の反応ガス
の供給及び排出手段を用いることができるし、原料ガス
としては炭素源、珪素源を同時に含有する化合物とキャ
リヤーガスとを用いても良いし、炭素源、珪素源を別々
に含有する二種の化合物とキャリヤーガスを用いてもよ
い。反応容器内の加熱温度は1100℃〜1500℃と
することができ、そして圧力は1〜100Torr程度
の減圧とすることが望ましい。前記加熱手段としては、
例えば抵抗加熱、誘導加熱、赤外放射加熱などを用いる
ことができる。
【0007】実施例、以下、本発明の実施例を図面を参
照して説明する。セラミック素材の反りの測定は、前記
先行文献に記載されているように、得られたセラミック
素材を水平面において、その水平面から浮き上がった距
離を測定して、その距離を反り返り量とした(最大反り
量のみを示す。)。
【0008】実施例1 基材として、直径が200mm×厚さ5mm、50〜4
00℃の平均熱膨張係数が3.1×10-6/℃の黒鉛基
材を用いた。形成される炭化珪素の化学気相蒸着素材の
熱膨張係数は3.5×10-6/℃であるから、曲率半径
が約6250mmの外側凸の曲面を有する基板を成形し
た。該基板を図1に示す反応容器に装填し、これに対向
して抵抗加熱ヒータを配設した。真空ポンプにより反応
容器の圧力を300Torrに減圧した。次に前記ヒー
タに通電しヒータの温度を1300℃とした。次いでガ
ス供給管よりメチルトリクロロシラン及び水素ガスを1
対100の割合にして、5.5リットル/分の速度で供
給し、前記基材の表面に炭化珪素の蒸着膜(厚さ約1m
m)が形成された。基材を灰化処理により除去して、炭
化珪素の素材を得た。反りの量は0.1ミリ以下であっ
た。
【0009】実施例2 基材として、直径が200mm×厚さ5mmの熱膨張係
数が3.9×10-6/℃の黒鉛基材を用いた。形成され
る炭化珪素の化学気相蒸着素材の熱膨張係数は3.5×
10-6/℃であるから、曲率半径が約6250mmの内
側に凹の曲面を有する基板を成形した。加熱条件、減圧
条件、ガス供給条件を実施例1と同じ条件とし、形成さ
れる蒸着膜の厚さもほぼ実施例1と同じにした。基材を
灰化処理により除去して、炭化珪素の素材を得た。反り
の量は0.1ミリ以下であった。具体例として、炭化珪
素の場合のみを示したが、他のセラミックバルク素材を
製造する場合にも、前記方法が適用できることは、明か
である。
【0010】
【発明の効果】本発明の方法によれば、CVD法により
基板表面にセラミック蒸着膜を形成した後、前記基材を
燃焼などに取り除くだけで、反りのない、平坦なセラミ
ックバルク素材を得ることができるという優れた効果が
もたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る化学気相蒸着法により反りの無い
フラットなセラミックバルク材料を製造する装置を示す
概略図である。
【符号の説明】
1 反応容器 2 ヒーター 3 基材
4 反応ガス 5 排気
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀尾 泰臣 岐阜県大垣市青柳町300番地 イビデン株 式会社青柳工場内 Fターム(参考) 4G001 BA77 BB22 BC22 BC61 BD38 BE31 4G052 DB01 DB12 DC06 4K030 AA03 AA06 AA09 AA17 BA37 CA01 CA11 DA08 FA10

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 化学気相蒸着法によりセラミックを生成
    沈積される基材表面が球面加工され、蒸着する物質の熱
    膨張係数が基材の熱膨張係数より小さい場合、球面加工
    は凹状とし、前記蒸着する物質の熱膨張係数が前記基材
    の熱膨張係数より大きい場合、球面加工を凸状とするこ
    とを特徴とする化学気相蒸着法により反りの無いセラミ
    ックバルク材料を製造する方法。
  2. 【請求項2】 製造されるセラミック素材が炭化珪素で
    あることを特徴とする請求項1に記載の化学気相蒸着法
    により反りの無いセラミックバルク材料を製造する方
    法。
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Cited By (3)

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