JPH027915B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） シリコンウエハーなどのエピタキシヤル気相成
長、その他各種絶縁膜の気相成長や、多結晶膜の
気相成長などの工程におけるサセプターとして用
いるための、ガラス状炭素被覆炭素材の製造に関
連してこの明細書には、ガラス状炭素被覆の性能
改善についての開発研究の成果を、以下に述べ
る。 （従来の技術） 半導体の製造工程に用いるサセプターは一般に
炭素質素材の表面に炭化けい素被覆を施したもの
が広く用いられて来たが、炭素質素材と炭化けい
素との間の熱膨張係数の差によつて、サセプター
の使用中に層間亀裂や、はく離が発生し易いた
め、炭素質素材中の不純物によるシリコンウエハ
ーへの汚染を起すうれいがある上、とくに近年要
求が強まりつつあるサセプターの大型化への対応
も難しい。 一方ハロゲン化線状重合体又は天然有機重合体
を熱分解して得られたピツチ状物質を芳香族溶剤
と混合したスラリーを炭素質素材に塗布焼成しそ
の表面にガラス状炭素被覆を形成させる方法が提
案されている（特公昭52−39684号公報）。この方
法は熱サイクル時の層間亀裂やはく離に対し一応
の改善を見たが今だ充分でなく、とくにスラリー
を塗布コーテイングするプロセスのために、均一
なコーテイングないしは完全な基材の穴埋めが難
しくピンホールが残存する問題がある。また、こ
の場合芳香族溶剤に混合するピツチ状物質の炭素
原子と水素原子の重量比（以下Ｃ／Ｈ比という）
が12〜13：１であり、かなり多くの水素原子が残
つていて、この水素原子が原因で基材に塗布後炭
素化する際に水素ガスが発生し、そのためガラス
状炭素被覆炭に気泡が生じ新たにピンホールが形
成される事態も生じる。 （発明が解決しようとする問題点） ピンホールをはじめ亀裂やはく離を来たすこと
なく、しかも緻密で平滑な表面性状を有し、半導
体の製造工程でサセプターとして有用な、ガラス
状炭素被覆炭素材の有利な製造方法を与えること
がこの発明の目的である。 （問題点を解決するための手段） 発明者らは上にべたような欠点を解決するた
め、有機重合体の不完全熱分解生成物を溶解する
溶剤について鋭意研究を行なつた結果、脂肪族塩
素系溶剤がこの目的に合致していることを発見
し、この発明を完成するに至つた。すなわち、こ
の発明は、有機重合体の熱分解生成物からなるガ
ラス状炭素で被覆された炭素材の製造法におい
て、有機重合体の不完全熱分解生成物を脂肪族塩
素系溶剤に溶解し、この溶液を炭素質素材表面に
塗布し、不活性雰囲気下で加熱することを特徴と
するガラス状炭素被覆炭素材の製造法である。 この発明で用いる有機重合体は、塩化ビニル樹
脂、ポリビニルアルコール、油溶性フエノール樹
脂、アルキルフエノール樹脂、塩素化パラフイ
ン、塩素化ポリプロピレン、酢酸ビニル樹脂また
はポリカーボネート樹脂が好適である。 とくにガラス状炭素被覆炭素材の使途が半導体
製造用サセプターの場合には、不純物の面から上
記のうち塩化ビニル樹脂がとりわけ好ましい。 これら有機重合体の不完全熱分解にはその種類
を問わず粒状品又は粉末を、不活性雰囲気例えば
アルゴンガス中で200〜500℃で30分以上加熱して
行う。この加熱の望ましい温度・時間は加熱装置
および有機重合体の種類によつて異なるが、不完
全な分解生成物のＣ／Ｈ比が結果的に10〜25：１
の範囲に入るよう実験により定めればよい。 このようにして得られるピツチ状物質に脂肪族
塩素系溶剤を加えて溶解させ、濃度200〜300ｇ／
の溶液を作り、これを炭素質素材表面に塗布す
る。 塗布後は、不活性雰囲気下で800〜1300℃で30
分以上の加熱を施し炭素化しガラス状炭素被覆炭
素材を得るわけである。 次に炭素質素材は好ましくは嵩密度が1.6〜2.0
ｇ／cm³の黒鉛である。嵩密度のより低い炭素質素
材ではその強度が低すぎて耐久性に劣りかつ開気
孔率が大きくなるため塗布溶剤が表面に浸滲しに
くくピンホールの原因にもなりやすいのに反し嵩
密度のより高い炭素質素材は、表面の気孔が少な
く滑らかすぎるため、有機重合体の熱分解生成物
溶液による塗膜がはがれ易くなる。 この発明は脂肪族塩素系溶剤を用いることが特
徴であるがここに脂肪族塩素系溶剤としては沸点
が150℃以下のものが好ましく、沸点が150℃を越
えると熱分解生成物溶液の乾燥に時間がかかるよ
うになるからであつて、粘性及び濡れ性の面から
とりわけトリクロロエチレン及び１，１，１―ト
リクロロエタンが適している。 （作用） この発明では、脂肪族塩素系溶剤を用いること
により有機重合体の熱分解生成物の溶解性が特に
大きいので、熱分解を充分に行ない水素原子が少
なくなつた熱分解生成物についても適切に溶解さ
せることができ焼成時の水素ガス発生によるピン
ホールを減らすのに役立ち、また脂肪族塩素系溶
剤を用いると、熱分解生成物溶液の炭素質素材へ
の濡れ性が良くかつ溶液粘度も低いために炭素素
材への浸透性が良く従来技術で埋めることができ
なかつたような炭素質素材の穴まで埋めることが
できるためピンホールが少なくなるのである。 上記溶剤は、Ｃ／Ｈ比が12〜25：１のような広
範囲で、かつ水素原子の少ない熱分解生成物の溶
解が可能になる。 （発明の効果） この発明により得られるガラス状炭素被覆炭素
材は、ピンホールがほとんど皆無であり、またヘ
リウムガスを用いた気体透過率の値が１×10^-10
c.c.／cm²・sec以下と優れた気体不浸透性を示し、
さらには被覆層の熱膨張係数が4.2×10^-6R／℃と
炭素質素材の熱膨張係数４〜６×10^-6／℃に近い
ため、急熱急冷サイクルによる層間亀裂やはく離
の発生も殆どない上、被覆表面は緻密かつ平滑に
なる。なお脂肪族塩素系溶剤は難燃性であるため
製造工程上も安全で人体への有害性は低く、有利
である。 （実施例） 実施例 １〜23 表１に示す各種有機重合体100ｇを管状炉に入
れ、アルゴンガス雰囲気下で90分加熱した。生成
したピツチ状物質のＣ／Ｈ比をCHNコーダーで
測定した結果も表１に示した。かくして得られた
ピツチ状物質を乳鉢で粉砕し各種脂肪族塩素系溶
剤を加えてこれに溶解し、この溶液を表１に併記
した各種炭素質素材（30×50×10mm）に浸漬法で
塗布した。 次にアルゴンガス雰囲気中1200℃で１時間加熱
し炭素化した。 塗布及び加熱を数回くり返し、被膜厚が15μm
であるガラス状炭素被覆炭素材を製造した。 この場合の製造条件の差異も表１に示す通りで
あつて各製造条件毎に５枚の炭素質素材を準備
し、それぞれに溶液塗布と、炭素化をくり返し行
つた。 得られた製品の評価は、顕微鏡によるピンホー
ル数の観察、常温と1300℃の熱サイクル試験（昇
降温速度50℃／min、100サイクル）による亀裂
発生の肉眼観察及び気体透過率の測定（LYSSY
製GPM−200形装置使用）を行つた。ピンホール
数の観察と熱サイクル試験は各製造条件毎に５枚
の試験片全部について行ない、気体透過率の測定
は５枚の試験片のうち最初に製造した１枚のみに
ついて行なつた。 気体透過率の測定値は被覆の緻密さの度合いを
示すものであり、値が小さいほど緻密であるとみ
なされる。 製造した炭素材を評価した結果は表１にまとめ
て示した通りである。 比較例 １〜４ 各種脂肪族溶剤の代りに表２に示すように芳香
族溶剤を使用した外は、上記実施例に準拠した。
各種の製造条件ならびに製品を評価した結果を、
表２にあわせて示した。なお、比較例１〜３はピ
ツチ状物質を溶剤に溶解させる際、ピツチ状物質
の５〜10重量％が溶解しなかつたので別して取
除いた。

【表】

【表】

【表】

【表】 なお表１，２に掲げた有機重合体は具体的に
は、次の通りである。 塩化ビニル樹脂…電気化学工業(株) SS−110 酢酸ビニル樹脂… 〃 SH− 10 ポリビニルアルコール…〃 Ｂ− 05 アルキルフエノール樹脂…日立化成工業(株)
2306N ポリカーボネート樹脂…出光石油化学(株)Ｄ−２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 有機重合体の熱分解生成物からなるガラス状
   炭素による表面被覆をもつ炭素材の製造に際し
   て、有機重合体の不完全熱分解生成物を脂肪族塩
   素系溶剤に溶解した溶液を炭素質素材表面に塗布
   し、不活性雰囲気下で加熱することを特徴とする
   ガラス状炭素被覆炭素材の製造方法。 ２ 有機重合体が、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル
   樹脂、ポリビニルアルコール、アルキルフエノー
   ル樹脂、およびポリカーボネート樹脂からなる群
   より選ばれた１種以上のものである１記載の方
   法。 ３ 脂肪族塩素系溶剤が、沸点150℃以下のもの
   である１または２記載の方法。 ４ 炭素質素材が嵩密度1.6〜2.0ｇ／cm³の黒鉛材
   である１，２または３記載の方法。