JPS6355182A - ガラス状炭素被覆体の製造法 - Google Patents

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〕 本発明は半導体の製造工程におＡて使用されるサセプタ
ー、黒鉛ヒーター等の半導体処理治具の構成材料として
用いられるガラス状炭素被覆体に関する。

〔従来の技術〕

サセプター、黒鉛ヒーターなどはシリコンなどの半導体
を製造する際に欠くことのできなｈものである。例えば
、サセプターは高純度のシリコン基板等の製品に接触す
る之め、その製品を汚染しないと云う特性が要求される
。又高温における塩化水素雰囲スての１酎エツチング性
、はぼ１２００°Ｃまでの繰返し使用に術える耐熱衝掌
性も要求される。

更に、チョクラルスキー法などで使用される黒鉛ヒータ
ーは、その加熱温度が１０００°Ｃを包えるので、黒鉛
中に含まれる金属などの不純物が揮散し易く、シリコン
などの半導体製品を汚染する欠点があった。

この欠点を補うものとして、従来から炭素成形品、若く
はセラミックス成形品の上に化学気相蒸着（ＣＶＤ　）
法による炭化ケイ素を被覆した被覆体が使用されている
（ｇ考文献；特開昭５６−１０９２１号公報）。

しかし、炭化ケイ素被覆体は炭化ケイ素皮模と炭素若し
くはセラミックス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若しくけセラミックス
成型品から不純物が浸み出し、製品を汚染する欠点を有
していた。

これ等の欠点を克服する手段として、炭素又はセラミッ
クス成形品にガラス状炭素を被覆する提案がある（特公
昭５２−３９６８４号公報）。

この方法で得られるプラス状炭素被グ体は上記炭化ケイ
素被覆体と比較して皮膜の均一性が優れており、更に皮
膜の厚味が１０μｍと炭化ケイ素皮膜の約１００μｍと
比較して薄めため、熱サイクルによるクラック、剥離が
生じ堆いという数々の利点を有している。

しかしながら、上記のガラス状炭素被覆体は膜厚が薄力
が故に、下地の黒鉛基材の影響を受は易く、黒鉛基材の
物性：直の、バラツキにより被覆が十分に行なわれず、
ピンホール等が発生し易い欠点があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は上記の欠点を解消し、ピンホールがきわめて少
ないガラス状炭素被覆体を提供することを目的としてい
る。

〔問題点を解決する之めの手段〕

本発明者等は鋭童研究を重ねた結果、上記のピンホール
の有無と、黒鉛基材との間に明確な相関があることを把
握し、ピンホールの発生を抑えるには黒鉛基材を厳選す
れば良いことが判明し友。

すなわち、本発明は黒鉛基材上知がラス状炭素を被覆し
てなるガラス状炭素被覆体において、前記黒鉛基材は、
かさ密度が１．６５９７ｃｍ３以上であり、黒鉛の粒径
が１００μｍｌＪ、下であフ、かつ、開気孔率と全気孔
率との比が０．１以上０．８以下であることを特徴とす
るガラス状炭素被覆体である０本発明のガラス状炭素被
覆体は有機重合体の不完全熱分解生成物（以下、ＰＣ物
質という）を溶剤に溶かしｔ溶液に、必要ならば無機質
粉末を配合してスラリーとし、該スラリーを黒鉛基材の
表面に塗布し焼成することにより得られる。

以下、本発明の詳細な説明する。

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
ェノール樹脂、塩素化／マラフイン、塩素化ポリプロピ
レン、酢酸ビニル樹脂ま几はポリカーゴネート樹脂が好
適である。

とくに不浸透性炭素被覆を施した物品の使途が半導体製
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０ これら有機重合体の熱分解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”Ｃで３０分以上加熱して行う。しかしながら
、完全に炭化させないほうが好ましＡｏ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
って異なるが、分解生成物の炭素原子と水素原子の重量
比（Ｃ／Ｈ比）が結果的に１０〜２５：１の範囲に入る
よう実験により定めればよい０ 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）に瘍剤を加えて磐かし、濃度２００〜５００　
ｊｉ／ｌのｍ液？作る。溶剤は溶解性の点から脂肪族塩
素系の溶剤が好ましい。不容解物が残ればろ過して不溶
解物を覗除くＯ上記溶液に配合する耐熱性無機質粉末（
ぽ下、骨材という）とは黒鉛、炭化珪素、アルミナなど
の物質であり、その形態は直径が５０μｍ以下の球形ま
之は不定形でよく、ま念、長径５００μｍ以下の棒状ま
之は繊維状でもよい。骨材として前記有機重合体を炭化
し之ものを用いると、最終的に被覆層内がほぼ均質とな
るｔめ不浸遡性の点でとくに好ましい。その平均粒径は
２０μｍ１ｇ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。このようにして
得られた溶液を黒鉛基材に塗布する。

このとき特に留意すべきことは黒鉛基材の選択である。

即ち、基材のかさ密度が１，６５９　／ｃｒ１１３を下
まわると、全体の気孔率が大きくなジすぎて、塗布が均
一には行なわれず、ピンホールが発生し易くなる。

更に、黒鉛の粒径が１００μｍを越えると、友とえかさ
密度が１．６５９７ｃｍ３以上であったとしても、非常
に大きな径の開気孔が存在する確率が大きくなり、これ
もまた塗布が均一に行なわれない原因となる。

又、上記の２つの特性を有していても開気孔率と、全気
孔率の比が０．１より小さいと、ＰＣ物質を塗布し焼成
した際に、黒鉛基材のアンカー効果が発現し雅く、ガラ
ス状炭素皮１＠の剥離が生じて好ましくない。前記比が
０゜８を越える場合は、やはり、ＰＣ物質の塗布が困雉
となり、これもピンホールの原因となる。

〔実施列〕

以下、実施例および比較例により本発明を具体的に説明
する。

実施例１〜７ 表に示すように、かさ密度が１．６５ｇ／ｃｍ３以上で
あり、黒鉛の粒径が１００μｍ以下であり、かつ、開気
孔率と全気孔率との比が０．１以上０．８以下である黒
鉛基材を用意し、これを１０口×５０ｃｍｘ１ｃＩｎの
板状に加工した。つぎに、塩化ビニル樹脂（を気化学工
業（抹）製５ｓ−１１０）をアルデフ雰囲気下、３８０
℃の温度で４０分間、不完全な熱分解を行なった。

得られ九ＰＣ物質を２００　ｇ／ｌの割合でトリクンン
に溶解して答液とした。前記黒鉛基材をこの啓液に浸漬
することによって黒鉛基本上にＰＣ物質の塗膜を設は之
。

これを真空中で＠度１２００℃で４５分間の焼成を行な
い、ガラス状炭素被覆体の試験片を得た。

これら試験片のガラス状炭素被嘆の１厚さはいずれも５
μｍであつ之。

得られた試験片の表裏全回を１００倍の光学顕微鏡で観
察することによりピンホールの数を算え友。その結果、
表に示すとおジビンホールは皆無であった。

比較列１〜７ 表に示すとおり、比ｆ！２例１および６は黒鉛基材のか
さ密度が１．６５．９７ｃｍ３未満のものを用いた。

比較例２．６および７は黒鉛基材中に粒径が１００μｍ
を越える大きな黒鉛粒子分含むものを用いた。

比較例６は黒鉛基材の開気孔率と全気孔率の比が０．１
未嘴のものを用いた。比較例４および５は黒８基材の開
気孔率と全気孔率の比が０．８を越えるものを用いｔ。

上記の外は実施列と違いはなく、実施例１〜７に準拠し
て行なった。その結果、表に示すとおり試験片１枚当９
１〜２０個のピンホールが観察された。

なお、上記実権列および比較例におけるかさ密度、最大
粒径および開気孔率と全気孔率の比は下記の方法により
測定し九〇 かさ密度の測定法・・・まず前記黒鉛基材を温度１１０
±５℃の空気浴中で約２時間渫ち、これをデシケータ中
で室温まで冷却した後、ただちに、重さＷ　Ｃ＆）をは
かった。次に、黒鉛基材の寸法をはかり、体積Ｖ（ｃＩ
ｎ３）を計算した。次にがさ密度＝ｗ７ｖの式からかさ
密度を計算した。

最大粒径の測定法・・・まず、黒鉛基材表面をバフ境面
研磨し友。久に１００倍の偏光顕微暁により、表面を観
察し、無作為に選んだ２０個の結晶粒の長軸と短軸の和
を２で割った直をそれぞれの粒径とした。この内、その
直が最大となるものを、最大粒径とした。

開気孔率と全気孔率との比の測定法・・・まず、黒鉛の
真比重を２．２６と仮定。次に前記黒鉛材のかさ凹度を
上記の方法で求めｆｃ後に、２０±５℃の水中に５時間
以上保持し、これを直径１　ｍｘ以下の針金で水中につ
るしたまま重量を求め、針金の重量を差引いた飽水水中
重責（ｗ２．９　）を求めた。

つＡで、黒鉛基材を水中から取出し、湿布で手早く表面
をぬぐい水滴を除去しｔ後、飽水型ｔ　（Ｗ３、りを求
めた。黒鉛基材の乾燥重量をＷｌ　（ｇ）とすると水中
見掛比ｊｉ　ｄＷはｄｗ　＝　Ｗ１／　（Ｗ３−　Ｗ２
　）となる。

次に、開気孔率は、かさ比重をｄとすると、（ｄｗ−ｄ
）／ａｗ　ｘ　１００　（％）で与えられる。

又、全気孔率はｄ／２．２６Ｘ１００（％）で与えられ
るから、開気孔率と、全気孔率の比はとなる。

〔発明の効果〕

本発明のガラス状炭素被覆体はピンホールがな−ので、
黒Ｍ１基材から不純物が浸み出してくるおそれがなく、
とくに半導体処理治具の構成材料として適している。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 黒鉛基材上にガラス状炭素を被覆してなるガラス状炭素
   被覆体において、前記黒鉛基材は、かさ密度が１．６５
   ｇ／ｃｍ＾３以上であり、黒鉛の粒径が１００μｍ以下
   であり、かつ、開気孔率と全気孔率との比が０．１以上
   ０．８以下であることを特徴とするガラス状炭素被覆体
   。