JPH03275579A - 炭化けい素被覆膜の製造方法 - 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】 （ａ業上の利用分野） 本発明は炭化けい素被覆膜の製造方法、特には基材の表
面に炭化けい素被覆膜を設けてなる、半導体プロセス治
具として有用とされる炭化けい素被覆材料の製造方法に
関するものである。

（従来の技術） 従来、半導体プロセス治具としては黒鉛などのような耐
熱性のすぐれた基板の表面に炭化けい素を被覆したもの
が多く使用されており、これを使用すれば１）基板材料
から発生する粉じんや不純物ガスによる汚染が防止され
る、２）このものがすぐれた耐酸化性、耐摩耗性、高温
強度性を有しているので長期間使用することができると
いう有利性が与えられる。

（発明が解決しようとする！！題） しかし、この基板に炭化けい素を被覆したものは、基板
と炭化けい素抜覆膜との熱膨張率が相違すること、また
基板と炭化けい素抜覆膜との密着性が不充分であるため
に、くり返して使用していると基板と炭化けい素抜覆膜
との境界にクラックや剥離が発生し、使用できなくなる
という不利がある。

（！Ｉ！！！を解決するための手段） 本発明はこのような不利を解決した炭化けい素抜覆膜の
製造方法（関するものであり、これは基材の表面にオル
ガノポリシロキサン層を設け、これを加熱して該基板上
に炭化けい素を被覆することを特徴とするものである。

すなわち、本発明者らは基材に炭化けい素抜覆膜を設け
た炭化けい素抜覆膜品における基材と炭化けい素抜覆膜
との境界面におけるクラック発生や剥離を防止する方法
について種々検討した結果、基材表面に予じめオルガノ
ポリシロキサン層を設け、このオルガノポリシロキサン
層を加熱分解し、該基板上に炭化けい素抜覆膜を設けれ
ば炭化けい素抜覆膜が基板とよく密着するので基板と炭
化けい素抜覆膜との境界におけるクラック発生や剥離が
なくなり、これを半導体プロセス治具として使用したと
きにくり返し使用することができるようになるというこ
とを見出し、ここに使用するオルガノポリシロキサンの
種類、使用量などについての研究を進めて本発明を完成
させた。

以下にこれをさらに詳述する。

（作用） 本発明による炭化けい素板Ｎ膜の製造は、基板に予じめ
オルガノポリシロキサン層を設け、これを加熱して該基
板上に炭化けい素を被覆することによって行なわれる。

本発明において使用される基板は耐熱性のすぐれたもの
とすることが必要とされるが、これは公知のものでよく
、したがってこれには黒鉛、炭化けい素、黒鉛と炭化け
い素との混合物、けい素と炭化けい素との混合物などで
作られたものとすればよい、また、この基板の形状は目
的に応じ任意のものとすればよく、したがって特に制限
はなく、これは例えばボート状、板状、円盤状とすれば
よいが、不純物による汚染防止ということかはできるだ
け高純度のものからなるものとすることがよい。

本発明においてはこの基板の上に予じめオルガノポリシ
ロキサン層が形成されるのであるが、これは一般式　Ｒ
ｎ５１０ユ　で示されＲがメチル基、エチル基、プロピ
ル基、ブチル基などのアルキル基、ビニル基、アリル基
などのアルケニル基、フェニル基、トリル基などのアリ
ール基、この炭素原子に結合している水素原子の一部ま
たは全部をハロゲン原子、シアノ基などで置換したクロ
ロメチル基、トルフルオロプロピル基、シアノエチル基
などから選択される同一または異種の非置換または置換
１価炭化水素基、ｎが４以下の正の数であるものとすれ
ばよく、この分子鎖は直鎖状だけでなく、分枝鎖をもつ
ものであってもよいが、コストの面からは直鎮状のジメ
チルポリシロキサンとすることが有利とされる。

また、このオルガノポリシロキサンの粘度には特に制限
はないが、２５℃における粘度が１００ｃＰ未渦のもの
はこれを基板に塗布すると浸透速度が大きすぎて、後述
する炭化けい素抜覆形成後の炭化けい素抜覆の膜厚の制
御が困難となるので１０ＤｃＰ以上のものとすることが
よく、これは特に１．０００，０００ｃＰ〜生ゴム状の
ものをトルエンやキシレンなどの有機溶剤に溶解して粘
度を１００〜１０．０００ｃＰになるようにしたものと
することがよい。

なお、このオルガノポリシロキサンは特に架橋（硬化）
反応させる必要はないが、これを硬化させる場合にはこ
れに有機過酸化物を添加して基板Ｃ塗布後に１５０〜２
５０℃に加熱してオルガノポリシロキサンを架橋させる
か、あるいはこのオルガノポリシロキサンを分子中にア
ルケニル基を含有するオルガノポリシロキサンと分子中
にけい素原子に直接結合している水素原子（−ＳＩＨ）
を有するオルガノハイドロジエンポリシロキサンとの混
合物とし、これに触媒としての白金系化合物を添加した
ものを基板に塗布後、１００〜２００℃に加熱し付加反
応させて硬化させる方法、さらにはこのオルガノボリシ
ロキサンを分子鎖末端にシラノール基を有するオルガノ
ポリシロキサンと分子中に前記したＳｉＨ基を有するオ
ルガノハイドロジエンポリシロキサンとの混合物とし、
これに触媒としての有機すず化合物などを添加したもの
を基板に塗布後に１００〜２００℃に加熱し縮合反応に
よって硬化させるようにしてもよい。

このオルガノポリシロキサンの基板への塗布はドクター
ブレード法、ディッピング法、スプレー法、スピンナー
法など任意の方法で行なえばよいが、このオルガノポリ
シロキサンの塗布量は得られる炭化けい葉液覆膜が所定
の厚みになるように調整する。一般には炭化けい葉液覆
膜の厚みは５０〜３００μｍである。したがってここに
塗布するオルガノポリシロキサンの厚みは有ｓ！溶剤を
除去した固形量で基板へのしみ込みや反応による減量を
勘案して７５〜４５０μｍを目安とするような量とすれ
ばよい。このようにして基板上に塗布されたオルガノポ
リシロキサンは塗布後５〜６０分間そのまま静置してオ
ルガノポリシロキサンを基板表面より内部に浸透させる
ことがよく、そのためには基板を減圧下においてオルガ
ノポリシロキサンの内部浸透を促進させるようにしても
よい、なお、基板上に塗布されたオルガノポリシロキサ
ンは架橋（硬化）させてもよく、この場合にはこのオル
ガノポリシロキサンに添加される硬化用触媒の種類に応
じた前記した温度にこれを加熱して架橋（硬化）させれ
ばよい。

このようにしてオルガノポリシロキサン層を設けた基板
は、ついでこれを加熱分解して該基板上に炭化けい素を
被覆するのであるが、これらの場合における反応条件は
反応装置内を１〜１００）−ルに減圧して１，１００〜
１，５００　℃に加熱するようにし、この加熱時間はオ
ルガノポリシロキサンの分解と形成した炭化けい素を熟
成させるということから３０分〜３時間程度とすればよ
く、これによれば炭化けい素が５０〜３００μｍの厚さ
で被覆されたものを得ることができ、この炭化けい素被
膜が基板上に良好な密着性をもって形成されるので、炭
化けい素被膜が基板との界面でクラックを発生したり、
剥離することがなくなり、これをくり返し使用すること
ができるとう有利性が与えられる。

（実施例） つぎに本発明の実施例、比較例をあげるが、例中の部は
重量部を、粘度は２５℃での測定値を示したものである
。

実施例１ 基板として５０Ｘ　１５０　Ｘ　５　ａｍの黒鉛基板を
使用し、これに生ゴム状のジメチルポリシロキサンをト
ルエンに５０部濃度に溶解した粘度が１５．０００ｃＰ
の溶液をドクターブレードを用いて厚さ２００μｍに塗
布したのち、室温下に１時間放置してトルエンを蒸発さ
せた。

ついでこれを内径１５０ｍｍ　、長さ１，５００ｍｍの
合成石英管を反応管とする加熱炉に入れ、５ｍｍトール
の減圧下に温度を常温から１，３００℃まで３０分間で
昇温きせて２時間保持したところ、ジメチルポリシロキ
サンが炭化けい素となり、基板上に炭化けい素が７８μ
ｍで被覆されたものが得られたので、室温にまで自然冷
却したのち、これを取り出した。

なお、このようにして得られた炭化けい素抜種基板は均
一な表面状態を有しており、１，２００℃から室温まで
１分間で冷却するという急冷を行なっても基板のそりや
、クランク、剥離などの発生が認められず、基板と炭化
けい葉液覆膜とがすぐれた密着性をもって密着している
ことが確認された。

実施例２ 実施例１と同じ黒鉛基板に、分子鎖両末端にシラノール
基を有する、粘度が２．０００ｃｐのジメチルポリシロ
キサン１００部と式 で示されるメチルハイドロジエンポリシロキサン５部お
よびジブチルすずジアセテート１部とからなるシロキサ
ン組成物をトルエン２０部に溶解した溶液を実施例１と
同じ方法で塗布したのち、室温下で３０分間放置後、１
８０℃で２０分間加熱したところ、このオルガノポリシ
ロキサンは架橋されて硬化した。

ついで、このものを実施例１と同じ合成石英反応管に入
れ、５ｍｍトールの減圧下に１，３００℃に２時間加熱
し基板上に炭化けい素を被覆した。炭化けい素が厚さ１
４０μｍに被覆されたものが得られたので、室温まで冷
却してからこれを取り出した。

このようにして得られた炭化けい素被覆基板は均一な表
面を有するもので、実施例１と同様に急冷しても基板に
そりやクラック、剥離などの発生はなく、基板と炭化け
い素抜覆膜はよく密着していた。

実施例３ 実施例１と同じ黒鉛基板に主成分がＣＨ３５ｉＯｓｚａ
からなるシリコーンワニス・ＫＲ２５１［信越化学工業
（株）製、商品名、シリコーン分３０％】をドクターブ
レードを用いて厚さ２００μｍに塗布したのち、室温下
に１時間放置して溶剤を蒸発させた。

ついでこのものを実施例１と同じ合成石英反応管に入れ
、ｌ　Ｇｅｍトールの減圧下に１，２５０℃の温度で２
時間加熱したところ、基板上に厚さ４８μｍの炭化けい
素抜覆膜が得られた。

この炭化けい素抜覆膜は均一な表面を有しており、実施
例１と同様に急冷しても基板にそりやクラック、剥離な
どの発生はなく、基板と炭化けい素抜覆膜はよく密着し
ていた。

比較例 実施例１と同じ黒鉛基板を加熱炉に入れ、この反応室内
に四塩化けい素（ＳＩＣ１１４）６００ＣＣ／分と炭化
水素化合物Ｃ，Ｈ，２００ｃｃ／分を供給し、２０ｍｍ
トールの減圧下に１，３００℃に加熱し、ＣＶＤ法で基
板の上に炭化けい素を１００μ園の厚さに被覆して炭化
けい素被覆基板を作った。

ついで、このものを実施例１と同様に急冷したところ、
このものは黒鉛基板と炭化けい素被覆との境界面にクラ
ックが発生したので、黒鉛基板と炭化けい素被覆とは密
着性が不充分なものであることが確認された。

（発明の効果） 本発明は炭化けい素抜覆膜の製造方法に関するもので、
これは前記したように基板の表面にオルガノポリシロキ
サン層を設け、これを加熱して該基板上に炭化けい素を
形成し、被覆することを特徴とするものであるが、これ
によれば炭化けい素抜覆膜が基板に均一に、かつよく密
着したものが得られ、このものは例えば１，２００℃か
ら常温まで１分間で急冷させても基板にそりが発生した
り、基板と炭化けい素抜覆膜との境界にクラックが発生
し、炭化けい素抜覆膜が基板から剥離するということも
ないので、半導体製造用の治具として、また各種物品の
高温下での使用材料としたときにくり返し使用すること
ができるという有利性が与えられる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板の表面にオルガノポリシロキサンを設け、これ
   を加熱して該基板上に炭化けい素を被覆することを特徴
   とする炭化けい素被覆膜の製造方法。 ２、加熱が１〜１００トールにおいて１，１００〜１，
   ５００℃で行なわれる請求項１に記載した炭化けい素被
   覆膜の製造方法。 ３、基板表面にオルガノポリシロキサンを塗布して該オ
   ルガノポリシロキサンを基板内に均一に浸透させた後、
   減圧下に加熱して炭化けい素被覆を形成させる請求項１
   に記載した炭化けい素被覆膜の製造方法。 ４、基板表面にオルガノポリシロキサンを塗布して該オ
   ルガノポリシロキサンを基板内に均一に浸透させたのち
   該オルガノポリシロキサンを硬化させ、減圧下に加熱し
   て炭化けい素被覆を形成させる請求項１に記載した炭化
   けい素被覆を膜の製造方法。