JPS62259430A

JPS62259430A - ＳｉＣ被膜を有する構造材

Info

Publication number: JPS62259430A
Application number: JP10265486A
Authority: JP
Inventors: Miharu Kayane; 茅根　美治; Makoto Ebata; 江端　誠; Kazuaki Miyazaki; 宮崎　和明; Fusao Fujita; 房雄藤田
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1986-05-02
Filing date: 1986-05-02
Publication date: 1987-11-11

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］本発明はＳｉＣ被膜を有する構造材に係り、特クル特性
、耐熱衝撃性、加工性に優れ、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１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■　耐
食性ニド−ピング剤、洗浄ガスに酎えること・■　＃酸化性：１３００°Ｃの空気酸化に耐えること ■　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（φ　耐熱衝撃性、突発的な事故による急冷にも耐キス
ごと（Φ　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。通常はこの被覆は膜
厚１００ｇｍ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２００〜３００ｐｍ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Ｓｉ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被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、
より優れた耐熱サイクル特性、耐熱衝撃性、機械的強度
、加工性等を備えた高特性の構造部材が要望されている
。

［問題点を解決するための手段及び作用］本発明は、半
導体製造装置用構成部材としても好適な、耐熱サイクル
特性、耐熱衝撃性、加工性、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被膜は厚さ１０用ｍ以下の層を
積層した被膜構成であることを特徴とするＳｉＣ被膜を
有する構造材、を要旨とするものである。

即ち、本発明者らは、ＣＶＤＳｉＣ被膜を形成した構造
材において、その耐熱サイクル特性、耐熱衝撃性、加工
性、機械的強度を向上させるべく鋭意検討を重ねた結果
、従来におけるＳｉＣ被膜は通常デンドライト晶の単一
結晶群よりなるのに対し、形成されたＳｉＣ被膜の結晶
組織は、これらの被膜特性と畜接に関係し、結晶組織を
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、本発明につき、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ｌ
りを形成したものであって、このＳｉＣ被膜は第１図に
示す如く、厚さ１０用ｍ以下の層を積層した被膜構成と
なっている。（なお　筑１図は本発明の構造材の基材（
本例においては黒鉛）１とＳｉＣ″ＰｉＮ、膜２どの界
面の顕微鏡写真（Ｘ１００倍）の模式図である。）本発明において、このＳｉＣ被膜を構成するＳｉＣ結晶
は、特に被膜厚さ方向に延びる柱状晶であることが好ま
しく、とりわけ、配向性に富み大きな柱状晶からなるこ
とが好ましい。

このように本発明において、ＳｉＣ被膜は、薄層を積層
して構成された極めて微細な輪状組織であるため、微細
化結晶粒と同様に歪吸収能が高く、このため耐熱サイク
ル特性及び耐熱衝撃性が向上される。しかして、柱状晶
であっても機械的強度は著しく高く、またきめ細かい加
工にも十分適用可能で加工性も良好である。

なお、本発明において、ＳｉＣ被膜を形成する基材とし
ては、ＳｉＣ，Ｓｉ３Ｎ＋、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ＳｉＣ被膜
の厚さは特に制限はなく、使用目的に応じて適宜決定さ
れるが、歪吸収能が高いため厚膜にすることが可能であ
る。

このような本発明に係るＳｉＣ被覆膜はＣＶＤ等の気相
法により形成されるが、例えばＣＶＤ法により、被膜形
成工程において、ＣＶＤ反応界面における固相の析出条
件を周期的に変化させて、層状に区切られた固相を形成
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黒鉛基材の表面に、ＣＶＤ法により厚さｌｐｍの薄層を
積層した被膜構成のＳｉＣ被膜を約０．５ｍｍ厚さに形
成した。

得られた部材の耐熱衝撃性、耐熱サイクル特性及び曲げ
強度を試験し、その結果を第１表に記した。

なお、各特性試験方法は以下に示す通りである。

酎」Ｌ恒」Ｌ推４００″Ｃに加熱保持した部材を水中に投入し、部材の
表面及び断面を観察し、被膜の割れ状況を調査した。

ハサイクル牛赤外線加熱炉にて常温から１２００℃まで１０分間で昇
温し、１５分間保保持室温に戻すサイクルを３０回繰返
し、部材の表面及び断面を観察し、被膜の割れ状況を調
査した。

１１豆遣黒鉛基材を機械的研削により除去し、被膜だけを取り出
す、そして、最終蒸着表面側を研摩し、その面が引張側
となるように曲げ試験機にセットし、４点曲げ強度を測
定した。

比較例１黒鉛基材の表面に、ＣＶＤ法により、デンドライト品の
厚さ０．５ｍｍのＳｉＣ被膜を形成したものについて、
実施例１と同様にして諸特性を測定した。結果を第１表
に示す。

第１表第１表より、本発明の構造材は極めて耐熱衝撃性、耐熱
サイクル特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、厚さ１１０７ｐ以下の
層を積層した構成の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 ■　耐食性に優れる ■　硬く、耐摩耗性に優れる ■　熱膨張率が小さく、熱伝導性に優れ、熱衝撃抵抗が
高い（０高温まで機械的強度が維持できる ■　軽い等の特性を具備する上に、耐熱サイクル特性、耐熱衝撃
性、加工性及び機械的強度が著しく向上されたものであ
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被膜界面の顕微鏡写真
の模式図である。ｌ・・・基材。２・・・ＳｉＣ被膜。

Claims

【特許請求の範囲】

（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被膜は厚さ１０μｍ以下
の層を積層した被膜構成であることを特徴とするＳｉＣ
被膜を有する構造材。
（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）ＳｉＣ被膜は、被膜厚さ方向に延びる柱状晶より
な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。