JPS6335478A - ガラス状炭素被覆材およびその製造法 - Google Patents

ガラス状炭素被覆材およびその製造法

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JPS6335478A
JPS6335478A JP17675886A JP17675886A JPS6335478A JP S6335478 A JPS6335478 A JP S6335478A JP 17675886 A JP17675886 A JP 17675886A JP 17675886 A JP17675886 A JP 17675886A JP S6335478 A JPS6335478 A JP S6335478A
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JP
Japan
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glassy carbon
coating material
carbon coating
coating
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JP17675886A
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和己 野澤
征彦 中島
寺崎 隆一
佐藤 新世
陽一 尾形
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Denka Co Ltd
Original Assignee
Denki Kagaku Kogyo KK
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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〕 この発明に、シリコンウェハーなどのエピタキシャル気
相成長、その他各種絶碌膜或^は多結晶膜の気相成長な
どの工程におけるサセプター又はルツ♂など半導体処理
治具の構成材料く用いられるガラス状炭素被覆材および
その製造法に関する。
〔従来の技術〕
半導体処理治具は高純度のシリコン基板等の製品に接触
するためその製品を汚染しないことが要求される。
又、高祖に於ける塩化水素雰囲気での耐エツチング性、
概略1200℃までの、操返し使用に耐える耐熱価基性
も要求される。
この要求にこたえるものとして従来から炭素成形品の上
に化学気相5Nr(CVD ’)法による炭化硅素を被
覆した炭化硅素被覆材が使用されている(参考文献同二
%開昭56−10921号公報)。
しかし、炭化硅素被覆材は炭化硅素皮膜と炭素成形品と
の熱膨張係数が異なっているため繰返し使用による熱サ
イクルにより、皮膜にクラックが発生し、そのクラック
を通して炭素成形品から不純物が浸み出し製品を汚染す
ると云う欠点を有してい九〇いっぽう、炭素又はセラミ
ック材料にがうス状炭素を被覆する提案がある(特公昭
52−69684号公報)。
この方法で得られるガラス状炭素被覆材は上記炭化硅素
被覆材と比較して被膜の均一性が優れておシ、炭素成形
品からの不純物の汚染を減少できると云う利点を有して
いる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上記のガラス状炭素被覆材は加熱サイク
ルを数回繰り返したときに急に微細なりラックが入るこ
とがあるという問題があった。
この発明は第1に表面状態が良好で、加熱サイクルによ
りクラックが入るおそれのなめガラス状ホ素被覆材を提
供することを目的とし、第2にこのような優れたガラス
状炭素被覆材の製造法t−提供することを目的とする。
〔問題点を解決すべき手段〕
発明者らは櫨々の条件でガラス状炭素被覆材を製造し、
それらの物性と加熱サイクル耐性との相関性について調
べた◎その結果、ガラス状炭素被覆材のヘリウムガス透
過量が加熱ナイクル耐性ト相関性を有し、ヘリウムガス
透過tカ1 x 10−13cc / cIL2・se
a %上であれば加熱サイクルによりクラックが入るこ
とがないことを見出した。ここにおいて、ヘリウムガス
透過量とは試験片で2つに仕切られ九チャンバーの両側
を10−’ torr以下の真空にし九のち、片側に1
気圧のヘリウムガスを流し、反対側の圧力上昇からヘリ
ウムの通過量を測定したものである0さらに、がラス状
炭素被覆材の表面状態とヘリウムガス透過量との関係に
ついて実験2行なった結果、ヘリウムガス透aiがI 
X 1011印/ cm”・sec以下であれば表面状
態が良好であってピンホールがなく、基材からの不純物
の浸出のおそれがないことがわかった。
すなわち、この発明の第1は黒鉛またはセラミックスf
tガラス状炭素で被覆し、ヘリウムがス透過l11’f
r: 1 x 10−13〜l X I Q−” cc
 / x2・secとしたがラス状炭素被覆材である。
つ^で発明者らはガラス状炭素被覆材を製造する方法に
ついて種々検討を行なった結果、黒鉛またはセラミック
スに有機重合体の熱分解生成物を被覆し焼成したのち、
被覆表面の研摩を行ない、ついでくり返し被覆および焼
成を行なうことによって上記ヘリウムガス透過量のガラ
ス状炭素被覆材が収率よく得られることを見出した。
すなわち、この発明の第2は有機重合体の不完全熱分解
生成物tS剤と混合してスラリーとし、そのスラリーで
黒鉛またはセラミックスを被覆したのち、不活性ガス中
で焼成してガラス状炭素被覆材を製造する方法において
、前記焼成ののちガラス状炭素彼鏝表面の研摩を行な^
、つ^でくり返しスラリー被覆および焼成を行なうこと
を特徴とするヘリウムガス透過量がI X 10−13
〜1×1Q−11cc 7口2・secのガラス状炭素
被覆材の製造法である。
以下、この発明について詳しく説明する。
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、油溶性フェノール樹脂、アルキルフ
ェノール市脂、@素化パラフィン、塩素化ポリプロピレ
ン、e:1ビニル哨脂ま九はポリカーざネート膚指が好
適である。不純物の面から上記のうち塩化ビニル市脂が
とりわけ好まし^。
これら有機重合体の熱分解はその種類と問わず粒状品又
は粉末を、不活性ガス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・時間は加懇装置および有機重合体の種類によっ
て異なるが、分解生成物の炭素原子と水素原子のM量比
(C/H比)が結果的に10〜25:1の範囲に入るよ
う実験によシ定めればよ^。
このようにして得られるピッチ状物質(以下、pc物質
という)に溶剤を加えて溶かし、濃度200〜500g
#の溶液を作る。浴剤は溶解性の点から脂肪挨tX素系
の躊剤が好ましい。不溶解物が残ればろ過して不躊解物
を暇除く。
ガラス状炭素被覆材の強度を特に高めたい場合にはこの
溶液に炭素系の骨材を配合してもよ−。
骨材は前記pc物質の原料として弔い乏有機1合体の炭
化物が好まし^。ここで炭化物とは完全に炭化したもの
とは限らず、むしろ水素原子が一部残っている方が前記
密層性の点で好まし^。
骨材を得るための熱分解の方法は前記PC物質と得る方
法と同じでよいが、加熱の温度は600℃以上、好まし
くは800〜1000℃である。
加熱の時間は1〜2時間でよい。
このようにして得られ念固形物を粉砕等の方法で粒径を
整える。その形態は直径が50μm以下の球形またな不
定形でよく、また、長径500μm以下の棒状ま友は愼
維状でもよめ。その平均粒径は20μm以下になるよう
出来るだけ細かく粉砕したほうが塗布層の表面状態の点
で好ましい。
骨材の配合量は塗布1i1の厚さとの関連で、塗布層を
厚くする必要があれば配合量もより多くするとよいが、
用匹るpc動物質2倍(重量比)を越えると不浸透性の
点や、均一に塗布することが困逮になるなどの点で問題
が生じてくる。
前記骨材を配合したスラリーを塗布する対象となる物品
は黒鉛、セラミックス、など耐熱性の材料であジ、これ
全使用目的に応じた形状に加工し、その表面を研摩した
ものである。
塗布Q方法は超音波含浸、はけ塗シ、スプレー、浸漬な
どである。塗布した後に焼成と行なう前に比較的低@(
50〜100℃て^ど)で乾燥することが好ましい。
焼成に常温から600℃までは5℃/分、600℃から
600℃までは1℃/分、600℃から最終加熱温度ま
では10℃/分ていどの昇温速度で昇温し、最1%%m
熱1度で2〜6時間床持してのち室温まで放冷すること
か望ましい。昇畠速度は製造する成形品の厚さに関係あ
り、厚さが厚いほど昇温速度を小さくする必要がある。
最終昇畠速度は1000〜1200℃が適当である。こ
の様に焼成されたガラス状炭素被覆材の表面を(i71
F!fしてがラス状炭素層の厚みを均一なものにする。
研摩ははじめ工業用パッドなどの荒^研摩材を用いて表
面の凹凸を無くする。次に徐々に細かめ研摩材?使^表
Oiをきれいにする。最後に布または紙を用いて削り扮
などをふき落す。この時に超音波洗浄などを行って削シ
扮を除去することが好ましVh6洗浄を行つ九際は充分
乾燥させることが必要である。目uり粉が残存している
と次のスラリーを塗布した際に不均一な層が出来ること
がある。
この一連の操作(塗布、乾燥、焼成、研摩)を2〜5回
繰り返すことによシ、ヘリウムガス透過量がI X I
 Q” 〜I X I Q−11cc/ cm”−5e
cのがラス状炭素被覆材が得られる。
実施例1〜4 塩化ビニル樹脂(電気化学工業(株)gss−110タ
イプ)を加熱炉に入れ、アルゴンがス雰囲気下、390
°Cで90分加熱した。生成しtPC物質?2分割し、
その一方をアルゴンがス雰囲fi下、1000℃で30
分焼成し、ついでメールミルで平均粒径5μmに粉砕し
たものを骨材とした。
前記2分割したp(’物質の他方500gをトリクレン
に500g/Jの濃度で溶解し、その溶液に骨材を20
0gまで礒加混合し、それぞれを塗布母液とした。この
母液を表面を研摩し友物品(直径30+m、厚さ10+
otの黒鉛板)に超音波含浸により塗布し友。塗布後は
物品のN量変化よシ算出し九〇この11Ii[は表に示
す通シである。塗布後、60℃で乾燥した。焼成は不活
性雰囲気中で300℃までは5°Q/min、、300
 ’Cかも600℃までは1℃/min・、600℃か
ら1000℃までに10℃/min、、1000℃で2
時間保つことにより行った。その後、常温に放冷し表面
を研摩した。
表に示す通シ、塗布、乾燥、研摩を2〜5回繰り返し行
なつ之。
焼成品につ^て加熱サイクル試験(常禍と1600℃、
昇温速度50°Q/min、4サイクル)ト行’fzr
、その前と後で光学顕微鏡(tf率100fり及びSE
M(倍率最高5000倍)でくわしく観察して、クラッ
ク及びピンホールの有無を調べた。また、ヘリウムによ
るガス透過量も(11定した。これらの観察、測定デー
タは表に示す通り、研ノー?翔したものは加熱サイクル
前後で表面状態は良好であり、ヘリウムガス透atも変
化がなく 1 X 10−13〜I X 1Q−” c
t−/ an2secの範囲に入”) テVs fCo
ここでガス透過量の測定法について図面によシ説明する
。まず、カップ伏のチャンバー1a、1bの間に試験片
2t−挾む。チャンバーに接続された真空部ンデ3ft
作動させ、チャンバー1a、1blそれぞれ10−7t
orr以下のJE空にする。ついで、ヘリウムガス人口
4よりチャンバー1a内にヘリウムガスに−4人し、チ
ャンバー1a内の圧力を大気圧にする。チャンバー1b
内の圧力を監視し、その圧力の上昇速度から通気it求
める。
比較列1〜4 焼成後に117F摩と行なわない外に、実施列と同一方
法、同一条件で行1つ之。その結果は表に示す通り被覆
の表面Vこピンホールが見られ、ガス透過量も実施列に
比べて大きな値となり次。
比較例5 実施列1〜4と同じく表面研摩を行ない、塗布をくジ返
し行なつt0ヘリウムガス透過社が1×10−i3cc
 / c7n2・sec以下となり、加熱サイクル試験
麦にクランクが発生した。
〔発明の効果〕
実施列及び比較例の結果から明らかなよう罠、塗布、乾
燥、焼成、研1tり返し行な5ことによジ、ガス透al
tが1x 10−”〜I X I Q−”lee/cr
n2・secのガラス状炭素被覆材が得られる。この被
覆材ぼ表面状帳が良好でピンホールがないことに加えて
、加熱サイクル1耐性が大きく、使用中にクラックが入
ることがない。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の1!m例で用い九ヘリウムガス透過瞳測
定装置の説明図である。 符号 1a、1b・・・チャンバー、2・・・試験片、
3・・・真空ボンデ、4・・・ヘリウムがス人口、5・
・・圧力センサ、6a、5b、5c、6d、6e、6f
−Oリング、7a+7b+7c・−・コック、8a、8
b・・・チャンバー押えボルト、9・・・チャンバー保
持箱 将許出願人  ′1気化学工業株式会社1d、1b−一
−ナヤン/マー 2 −一一試7#片 3  −−一具空ボ/グ 4  −一−ヘリウムが1ス入ロ 5 −一一斥力仁ンプ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)黒鉛またはセラミックスをガラス状炭素で被覆し
    、ヘリウムガス透過量を1×10^−^1^3〜1×1
    0^−^1^1cc/cm^2・secとしたガラス状
    炭素被覆材。
  2. (2)有機重合体の不完全熱分解生成物を溶剤と混合し
    てスラリーとし、そのスラリーで黒鉛またはセラミック
    スを被覆したのち、不活性ガス中で焼成してガラス状炭
    素被覆材を製造する方法において、前記焼成ののちガラ
    ス状炭素被覆表面の研摩を行ない、ついでくり返しスラ
    リー被覆および焼成を行なうことを特徴とするヘリウム
    ガス透過量が1×10^−^1^3〜1×10^−^1
    ^1cc/cm^2・secのガラス状炭素被覆材の製
    造法。
JP17675886A 1986-07-29 1986-07-29 ガラス状炭素被覆材およびその製造法 Pending JPS6335478A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03271183A (ja) * 1990-03-16 1991-12-03 Agency Of Ind Science & Technol 表面導電性セラミックスの製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03271183A (ja) * 1990-03-16 1991-12-03 Agency Of Ind Science & Technol 表面導電性セラミックスの製造方法

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