[发明专利]石墨基材的碳化硅涂布方法

说明书

本发明涉及石墨基材的碳化硅涂布方法。本发明涉及一种能够在石墨材料的基材上利用结构更加简单的装置以及安全性更加优秀的原料通过单纯的工程更加经济地形成碳化硅涂层的碳化硅涂布方法，尤其涉及一种在将用于形成涂层的石墨基材与固态硅投入到真空腔室中之后以1,200～2,000℃进行热处理的石墨基材的碳化硅涂布方法。

技术领域

本发明涉及一种能够在石墨材料的基材上利用结构更加简单的装置以及安全性更加优秀的原料通过单纯的工程更加经济地形成碳化硅涂层的碳化硅涂布方法。

背景技术

因为碳化硅(SiC)具有优秀的耐化学性、耐氧化性、耐热性以及耐磨性，因此能够通过将其涂布在如金属、陶瓷或石墨等材料的表面而提升材料的物性。如上所述的碳化硅涂层被广泛适用于如强化复合材料、宇宙航空新材料、高温反映材料以及半导体制造工程用工具等多种领域。

例如，在半导体的制造工程中，加工对象即晶片将被用于在移动和堆放等过程中为晶片提供支撑的支撑装置(susceptor)支撑，并在上述状态下利用等离子体或各种化学物质执行蚀刻工程或蒸镀工程等。因此，为了提升工程的收率，要求如上所述的支撑装置具有良好的耐化学性。在现有的支撑装置中，作为基材主要使用石墨(graphite)材质的支撑体。但是当直接使用石墨支撑体本身时，可能会因为在使用过程中产生的微粒而导致杂质扩散到晶片中的问题，因此需要在支撑体上形成碳化硅涂层。

碳化硅涂层能够通过如含浸法或化学气相沉积法(CVD)等沉积方法形成。含浸法是通过将基材浸渍到碳化硅前驱体溶液中并其进行加压而使前驱体溶液渗透到基材表面的内部之后再对其进行热处理的方法实施。但是，含浸法只能在基材具有多孔性特性的情况下使用，但是因为通过含浸法形成的碳化硅层的耐久性通常较低，因此还需要额外通过气相沉积法追加形成强化层。

化学气相沉积法(CVD)是通过向堆放有基材的真空腔室内部供应气体状态的硅以及碳的供应源而使其发生反应，并借此形成碳化硅涂层。作为硅以及碳的供应源，能够使用如CH₃SiCl₃、(CH₃)₂SiCl₂、(CH₃)₃SiCl以及SiCl₄等。具体来讲，利用如氢气等搬运气体使上述液态的供应源起泡并借此实现气化，接下来将气化的供应源与搬运气体的混合物供应到真空腔室，此时不仅需要配备多个用于对其供应比率、流量、流体的温度以及压力等进行测定和控制的单独的附属装置，还会因为供应源自身所具有的毒性而导致处理非常棘手的问题。此外，因为所生成的反应结果副产物即HCl是具有毒性的强酸类物质，因此还需要配备用于对HCl进行处理的如洗涤器等单独的装置，而且从长远的角度看来还有可能会导致如装置的腐蚀以及空气的污染等危害现象。而且，因为基材与碳化硅层的热膨胀系数不同，因此在反复使用时可能会造成裂纹或针孔的发生并因此导致其耐久性的下降。

而当基材为碳时，能够适用通过单纯地供应气体状态的Si的供应源而使其被吸附在基板表面的碳表面发生反应并借此形成碳化硅涂层的化学气相反应法(CVR)。因为化学气相反应法(CVR)是在基材的表面吸附形成碳化硅层，因此与会导致外形尺寸变化的化学气相沉积法(CVD)不同，采用吸附在基材表面上的Si渗透到内部发生反应并借此形成碳化硅涂层的方式，从而具有外形尺寸几乎不会发生变化且耐久性较高的优点。作为Si的供应源，能够使用如SiH₄、SiH₃Cl、SiH₂Cl₂、SiHCl₃以及SiCl₄等。在化学气相反应法(CVR)所使用的Si的供应源中，因为SiH₄属于在空气中无外部火源的情况下也可能自然起火的极易燃性高压气体，因此其处理非常困难，而其他供应源则具有作为副产物生成HCl或Cl₂的问题。