JP2005132711A - 高純度炭素系材料及びセラミックス膜被覆高純度炭素系材料 - Google Patents

Abstract

【課題】炭素原子と容易に結合する酸素、窒素、塩素等のガスや、リン、硫黄、ホウ素のように熱により容易に炭素原子と結合する元素が低減され、半導体等の単結晶製造に用いられる高純度炭素材料、セラミックス膜被覆用基材に用いられる高純度炭素系材料及びセラミックス膜被覆高純度炭素系材料を提供する。
【解決手段】本発明の高純度炭素系材料は、ＳＩＭＳ分析法により測定される酸素の含有量が１×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下である。また、ＳＩＭＳ分析法により測定される塩素の含有量が１×１０¹⁶ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下であることが好ましい。また、ＳＩＭＳ分析法により測定される窒素の含有量が５×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下であることが好ましい。リン、硫黄、ホウ素の含有量についても所定値以下であることが好ましい。このような高純度炭素系材料にセラミック膜を被覆する。
【選択図】なし

Description

本発明は、不純物の含有量が極めて少ない炭素系材料に関し、さらに詳しくいえば、シリコン単結晶、炭化珪素単結晶（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ₂）単結晶等の半導体産業や原子力産業に使用する、またはセラミックス膜被覆用基材として用いられる高純度炭素系材料に関する。また、これらの高純度炭素系材料を基材としたセラミックス膜被覆高純度炭素系材料に関する。

炭素材料は耐熱性、各種機械的特性に優れるだけでなく、他の金属とも反応しにくい等の利点を有しており、半導体、機械用、原子力産業等に幅広く利用されている。

しかし、近年シリコン単結晶を使用した半導体から炭化珪素、窒化ガリウムをはじめとする化合物単結晶を使用した半導体の市場が大幅に伸びてきており、これに伴い炭素系材料に求められる要求もますます厳しくなってきている。またこれ以外の用途として、半導体の高集積化をするための半導体焼付け（以下、フォトエッチングという。）用の波長の短いエキシマレーザー光源を発生させるためのＣａＦ₂単結晶製造にも炭素系材料が使用されている。

半導体のフォトエッチングには高解像力が要求されており、これを実現させるためにはフッ化クリプトン線（２４８ｎｍ）、フッ化アルゴン（１９３ｎｍ）、フッ素ガス（１５７ｎｍ）等の波長の短いエキシマレーザーを発生させるためにＣａＦ₂が使用されるようになってきた。これに伴い、従来から使用されている非晶質の光学材は１９３ｎｍの光を透過させることができないので蛍石（ＣａＦ₂単結晶）からなるレンズが使用されるようになってきた。以下、ＣａＦ₂単結晶製造について具体的に説明する。ＣａＦ₂単結晶はブリッジマン法や、チョクラルスキー（ＣＺ）法で製造される。例えばブリッジマン法でＣａＦ₂単結晶を製造する場合にグラファイト材料（黒鉛材料）をヒーター等の炉内部品として使用することが下記特許文献１に開示されている。
一方、通常、黒鉛材料はその気孔及び黒鉛層間に金属不純物をトラップしておりこのままでは使用することができない。そこで、出願人は黒鉛材料をハロゲン含有ガス等で高純度処理して金属不純物（灰分）を５ｐｐｍ以下とした高純度黒鉛材料を半導体、原子力用途に供することを下記特許文献２、３で提案した。また、近年では化合物半導体製造用として窒素含有量が少ない炭素系材料についても下記特許文献４で提案した。
特開２０００−１３７１０１号公報 特開昭６４−１８９６４号公報 特公平６−３５３２５号公報 特開２００２−２４９３７６号

しかし、上記の各特許文献に示される金属不純物や窒素含有量を低減させた高純度黒鉛材料を炉内部品として使用した場合でも、酸素、塩素、リン、硫黄等の不純物が存在すると、ＣａＦ₂単結晶を製造する場合の歩留まりは極めて低く、高々１０％にも満たないというのが現状である。

そこで、本発明の目的は、炭素材料の気孔に含まれる酸素、窒素、塩素、リン、硫黄を低減させるだけでなく、黒鉛材料を構成する炭素原子と結合した酸素、窒素、塩素、リン、硫黄、ホウ素を低減させた、いわゆる高純度炭素系材料を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段及び効果

本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討を加えた結果、各不純物元素を除去するのに好適な高純度処理条件を見出すことによって上記課題すなわち、炭素原子と結合する酸素、窒素、塩素、リン、硫黄、ホウ素を低減させることができ本発明を完成するに至ったものである。

すなわち、本発明の高純度炭素系材料は、ＳＩＭＳ分析法によって測定される酸素の含有量が１×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下である。その理由は、例えば炭化珪素単結晶を製造する際に、酸素濃度を極力低減させることが必要となり、１×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下の炭素系材料を使用することによって、優れた半導体特性の単結晶を得ることが可能となるからである。酸素の含有量は、３×１０¹⁷ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下とすることがさらに好ましく、１×１０¹⁷ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下とすることが特に好ましい。
また、本発明の高純度炭素系材料は、ＳＩＭＳ分析法によって測定される塩素の含有量が１×１０¹⁶ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下である。その理由は、例えば炭化珪素のエピタキシャル成長用炉内治具として炭素系材料を使用する場合、塩素濃度を５×１０¹⁵ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下にすることにより、エピタキシャル成長膜中への塩素の取り込みを大幅に減少させることが可能となるからである。塩素の含有量は、８×１０¹⁵ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下とすることがさらに好ましく、５×１０¹⁵ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下とすることが特に好ましい。
また、本発明の高純度炭素系材料は、ＳＩＭＳ分析法によって測定される窒素の含有量が５×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下である。炭化珪素単結晶を製造する際には主要な不純物として混入する窒素の濃度を極力低減させることが必要となる。例えば、窒素の含有量が５×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下の炭素系材料を使用することにより、炭化珪素単結晶中の窒素濃度を大幅に減少させることができる。窒素の含有量は、５×１０¹⁷ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下とすることがさらに好ましく、５×１０¹⁶ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下とすることが特に好ましい。
また、本発明の炭素系材料はＳＩＭＳ分析法によって測定されるリンの含有量が１×１０¹⁶ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下である。リンの含有量が１×１０¹⁶ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下の炭素系材料を炭化珪素単結晶製造用治具として用いた場合、単結晶中のリンの濃度を大幅に減少させることが可能となるからである。リンの含有量は３×１０¹⁵ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下とすることがさらに好ましく、１×１０¹⁵ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下とすることが特に好ましい。
また、本発明の炭素系材料はＳＩＭＳ分析法によって測定される硫黄の含有量が１×１０¹⁶ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下である。硫黄の含有量が１×１０¹⁶ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下の炭素系材料をヒーターとして用いてＣａＦ₂単結晶を製造した場合、透過率が大幅に向上させることが可能となる。硫黄の含有量は、５×１０¹⁵ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下とすることがさらに好ましく、３×１０¹⁵ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下とすることが特に好ましい。
また、本発明の炭素系材料はＳＩＭＳ分析法によって測定されるホウ素の含有量が５×１０¹⁶ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下である。ホウ素は炭化珪素半導体を製造する際に混入する主要な不純物のひとつである。例えば、ホウ素濃度が５×１０¹⁶ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下の炭素系材料を製造用治具に使用することにより、ホウ素濃度の低い優れた半導体特性を有する炭化珪素単結晶を作成することが可能となるからである。ホウ素の含有量は、１×１０¹⁶ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下とすることがさらに好ましく、５×１０¹⁵ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下とすることが特に好ましい。

これらにより、炭素材料の気孔に含まれる酸素、窒素、塩素、リン、硫黄を低減させるだけでなく、黒鉛材料を構成する炭素原子と容易に結合した酸素、窒素、塩素、リン、硫黄、ホウ素を低減させた、いわゆる高純度炭素系材料を提供できる。

また、本発明の高純度炭素系材料は、炭化珪素単結晶、シリコン単結晶、窒化ガリウム単結晶又はフッ化カルシウム単結晶などの製造時における結晶欠陥の発生を抑制できるので、上記各結晶の製造時に好適に使用できる。これ以外にも、炭化珪素や窒化ガリウム、シリコン等のエピタキシャル成長用治具としても好適に使用できる。

また、本発明の高純度炭素系材料は、炭化珪素、窒化ホウ素、炭化タンタルなどのセラミックス膜を被覆する際のセラミックス膜被覆高純度炭素系材料の基材として用いることができるものである。
上記の高純度炭素系材料をセラミックス膜被覆高純度炭素系材料の基材として、その表面に炭化珪素、窒化ホウ素、炭化タンタルなどのセラミックス膜を被覆すれば、不純物濃度の少ないセラミックス膜被覆高純度炭素系材料を得ることができる。

まず、本発明に係る高純度炭素系材料について説明する。
本発明に係る高純度炭素系材料とは、通常炭素材料として定義されたものを高純度化処理したものである。例えば、（１）微粒子状に粉砕した天然黒鉛、人造黒鉛、石油コークス、石炭コークス、ピッチコークス、カーボンブラック、メソカーボンの１種以上と、ピッチ、コールタール、コールタールピッチ、熱硬化性樹脂等の結合材とを添加、混練、粉砕、成形、焼成した焼成炭素材料、それをさらに必要に応じて黒鉛化した黒鉛化炭素材料、（２）フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を炭化した非晶質（ガラス状）炭素材料、（３）ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系、ピッチ系、レーヨン系等の各種炭素繊維に上述したピッチ、フェノール樹脂等から選ばれる結合材を塗布・含浸、成形、焼成、樹脂含浸を繰り返して製造されたレジンチャー法による炭素繊維強化炭素複合材料、あるいは樹脂に変えて熱分解炭素を含浸あるいは被覆した炭素繊維強化炭素複合材料、（４）天然黒鉛、人造黒鉛粉末を数１０〜数百倍に膨張化させた後、圧縮成形したシート状黒鉛などを高純度化処理したものである。

次に、本発明の高純度炭素系材料の製造方法について説明する。
図１に本発明の高純度炭素系材料の製造方法のフローチャートを示す。
本発明の高純度炭素系材料の製造方法は、例えば、塩素、トリクロロメタン、ジクロロメタン、モノクロロメタン、フッ素、トリフルオロメタン、ジフルオロメタン、モノフルオロメタン、モノクロロトリフルオロメタン、ジクロロフルオロメタン、トリクロロフルオロメタン、モノクロロエタン、モノクロロフルオロエタン、モノクロロジフルオロエタン、モノクロロトリフルオロエタン、ジクロロエタン、ジクロロモノフルオロエタン、ジクロロジフルオロエタン、ジクロロトリフルオロエタン、トリクロロエタン、トリクロロモノフルオロエタン、トリクロロジフルオロエタン、テトラクロロエタン等のハロゲンまたはその化合物のガス雰囲気下において、２４００℃以上（好ましくは２４５０℃以上）で高純度化を行い、主にホウ素（Ｂ）やバナジウム（Ｖ）等の金属不純物を除去する（高純度化工程）。
その後、圧力０．２Ｐａ〜０．１ＭＰａ（好ましくは０．５Ｐａ〜０．０５ＭＰａ）の減圧下で、ハロゲンまたはその化合物のガス雰囲気下において２０００℃以上（好ましくは２０５０℃〜２４００℃で高純度化を行い、揮発性のハロゲン化物を形成する金属不純物を除去する（超高純度化工程）。
さらに、これらの高純度処理を施した炭素系材料を、１００Ｐａ以下（好ましくは５０Ｐａ以下）に減圧された真空炉内で１４００℃〜１６００℃、好ましくは１４５０℃〜１５５０℃で５時間以上（好ましくは１０時間以上）加熱を行い、窒素や酸素などの揮発性の不純物を除去する（脱（窒素）ガス工程）。
最後に、脱（窒素）ガス工程に引き続いて、１４００℃〜１６００℃（好ましくは１４５０℃〜１５５０℃）に加熱された真空炉内に水素を１００Ｐａ〜１０００Ｐａ（好ましくは２００Ｐａ〜９００Ｐａ）導入し、揮発性の水素化物を形成しやすい不純物を除去するとともに、被処理物である炭素系材料を大気に開放した際に、窒素（Ｎ）や酸素（Ｏ）、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）等の不純物が炭素系材料に付着しにくいように、炭素系材料の表面を水素化する（水素化工程）。
これらの処理によって、炭素系材料の気孔または炭素原子間化学的に結合した不純物を除去するとともに、不純物の再付着を防止することができるようになる。

ここで、本発明の高純度炭素系材料の製造方法の一例を示す。
１．高純度化工程
常圧で、２４００℃〜２８００℃に加熱した状態の常圧黒鉛化炉に、被処理物である炭素系材料を設置し、ジクロロジフルオルメタンを流す。これにより、ホウ素（Ｂ）やバナジウム（Ｖ）を効率よく除去することが可能となる。
２．超高純度化工程
２０００℃〜２４００℃に加熱された真空加熱炉に炭素系材料を設置し、１００００Ｐａ〜５００００Ｐａで塩素（Ｃｌ₂）とジクロルジフルオルメタンをそれぞれ流す。流量は被処理物の量によって変化するが、概ね０．１〜１ＮＬＭ／ｋｇを目安とする。主に金属不純物を除去する。
３．脱（窒素）ガス工程
１００Ｐａ以下に減圧された真空炉内に炭素系材料を設置し、１４００℃〜１６００℃で１０時間〜５０時間加熱する。主に、窒素や酸素などの揮発性の不純物を除去する。
４．水素化工程
１４００℃〜１６００℃に加熱された真空炉内に水素を１００Ｐａ〜１０００Ｐａ導入しながら、１時間〜１０時間保持する。揮発性の水素化物を形成しやすい不純物を除去するとともに、被処理物である炭素系材料表面に水素を吸着させ、大気に開放した際に、窒素（Ｎ）や酸素（Ｏ）、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）等の不純物が炭素系材料に再付着するのを防止する。

次に、ＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）分析法について説明する。
ＳＩＭＳ分析法は、数百〜２０ｋＶに加速されたイオン（通常はＯ₂ ⁺、Ｃｓ⁺、Ｇａ⁺）で材料表面をスパッタリングし、飛び出した正または負に帯電した粒子の質量を測定することによって材料の組成を分析することにより組成を分析する分析法である。ＳＩＭＳ分析法の最大の特長は、材料中に含まれている¹Ｈ〜²³⁸Ｕまでのすべての元素を検出できることである。ＳＩＭＳ分析法は、照射するイオンの量によりＳｔａｔｉｃ ＳＩＭＳ分析法とＤｙｎａｍｉｃ ＳＩＭＳ分析法に分類される。本発明の評価には、後者のＤｙｎａｍｉｃ ＳＩＭＳ分析法を用いた。

本発明に係る高純度炭素系材料中の不純物濃度測定に用いたＳＩＭＳ分析装置は、ＣＡＭＥＣＡ ＩＭＳ−３ｆ・４ｆ・４．５ｆである。測定する元素によって使用する一次イオンの種類を変えている。ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）については、Ｏ₂ ⁺を、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、フッ素（Ｆ）、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）、塩素（Ｃｌ）についてはＣｓ⁺を一次イオンとして使用した。この一次イオンを用いて５〜１０μｍの深さまでエッチングした後、濃度が一定になった時点の値をその元素の濃度とした。

測定に使用した試験片は、下記実施例及び下記比較例の試料を７ｍｍ×７ｍｍ×１ｍｍに予め加工した炭素系材料及びその炭素系材料表面に熱ＣＶＤ法でセラミックス膜を堆積させたセラミックス膜被覆炭素系材料である。

（実施例１）
まず、常圧黒鉛化及び高純度化炉を用いて、本発明に係る高純度炭素系材料の基材となる炭素材料を作製する。
そして、常圧黒鉛化及び高純度化炉内の発熱体を徐々に加熱して、黒鉛化された東洋炭素（株）製の寸法が２０ｍｍ×２０ｍｍ×２ｍｍの等方性炭素材料を１ａｔｍで、２４５０℃に加熱しながら、ハロゲン又はその化合物のガス、例えばジクロロジフルオルメタンを（流量は容器内に充填する被加熱炭素材の量により増減されるが、例えば１〜７ＮＬＭ程度）８時間程度供給する（高純度化工程）。
そして、高純度化工程で得られた高純度化炭素材料を引き続き、減圧下で、炉内を２２５０℃で保持するとともに、再びハロゲン又はその化合物のガス、例えばジクロロジフルオルメタンを供給する。容器内圧力を１０００Ｐａに減圧したまま５時間処理を行う（超高純度化工程）。
その後、容器内圧力を１０Ｐａに保持したまま１４５０℃まで冷却し、１４５０℃で４８時間保持する（脱（窒素）ガス工程）。
脱窒素ガス工程を行った後、炉内に水素を導入しながら１００Ｐａに１時間保持する（水素化処理）。
そして、容器内に希ガスとしてアルゴンガスを導入し、室温まで冷却する。室温まで冷却した後、大気に晒されないように、ポリエチレン樹脂フィルムからなる袋内にアルゴンガスと共に封入して保管した。

（実施例２）
実施例１と同様の方法により、高純度化および超高純度化工程を経た黒鉛材料を、一旦、処理炉から取り出した。このとき、できるだけ、大気に晒されないようにポリエチレン樹脂フィルムからなる袋内にアルゴンガスと共に封入して保管した。そして、この黒鉛材料をポリエチレン樹脂フィルムからなる袋から取り出し、再度、炉内に設置し、１４５０℃に再加熱するとともに、容器内圧力を１０Ｐａに減圧し、４８時間熱処理を行う（脱（窒素）ガス工程）。そして、所定時間熱処理を行った後、炉内に水素を導入しながら１００Ｐａに１時間保持する（水素化処理）。容器内に希ガスとしてアルゴンガスを導入し、室温まで冷却する。室温まで冷却した後、大気に晒されないように、樹脂フィルムからなる袋内にアルゴンガスと共に封入して保管した。

（実施例３）
脱（窒素）ガス工程として、容器圧力を１０^-2Ｐａに減圧した後、１４５０℃で脱（窒素）ガス工程を２４時間行い、その後１４５０℃で水素化工程を行ったことを除き、実施例１同様の操作を行った。

（実施例４）
実施例１と同じ東洋炭素（株）製の同寸法のＣ／Ｃ材料（炭素繊維強化炭素複合材料）を作製し、実施例１と同様の方法により処理した。

（実施例５）
東洋炭素（株）製の寸法が２０ｍｍ×２０ｍｍ×１ｍｍの膨張黒鉛シート材料を、実施例１と同様の方法により処理した。

（実施例６）
実施例１で使用したものと同じサンプル及び同様の方法によって、高純度化工程を完了した黒鉛材料を、２１００℃で超高純度化工程を５時間行った。その後、１４００℃で脱（窒素）ガス工程を２０時間行い、同じく１４００℃で水素を導入して１００Ｐａで１時間水素化工程を行った材料を実施例６の試料とした。

（実施例７）
実施例１で使用したものと同じサンプル及び同様の方法によって、高純度化工程を完了した黒鉛材料を、２１００℃で超高純度化工程を５時間行った。その後、１５００℃で脱（窒素）ガス工程を２０時間行い、同じく１５００℃で水素を導入して１００Ｐａで１時間水素化工程を行った材料を実施例７の試料とした。

（実施例８）
実施例１と同様の方法により、高純度化及び超高純度化工程、脱（窒素）ガス工程、水素化工程を経た黒鉛材料を基材として表面に１００μｍの厚さにＳｉＣを熱ＣＶＤ法を用いて被覆した材料を実施例８の試料とした。

（比較例１）
実施例１と同じサンプル及び同様の方法によって、高純度化工程を完了した黒鉛材料を超高純度化工程、脱（窒素）ガス工程を行うことなく、窒素ガスで冷却し、大気中で保管しておいた材料を比較例１の試料とした。

（比較例２）
超高純度化工程のみを完了した黒鉛材料を脱（窒素）ガス工程を行うことなく、窒素ガスで冷却し、大気中で保管しておいた材料を比較例２の試料とした。

（比較例３）
実施例１と同様の方法によって、高純度化および超高純度化工程を完了した黒鉛材料を脱（窒素）ガス工程を行うことなく、窒素ガスで冷却し、大気中で保管しておいた材料を比較例３の試料とした。

（比較例４）
脱（窒素）ガス工程として、容器内圧力を１０Ｐａに減圧した後、１４５０℃で脱（窒素）ガス工程を４８時間行った。その後に続く水素化工程は実施しなかった。それ以外は、実施例１と同様な操作を行った。このようにして得られた材料を比較例４の試料とした。

（比較例５）
脱（窒素）ガス工程として、容器内圧力を１０Ｐａに減圧した後、１３００℃で脱（窒素）ガス工程を４８時間行った。同じく１３００℃で水素を導入して１００Ｐａで１時間水素化工程を行った。それ以外は、実施例１と同様な操作を行った。このようにして得られた材料を比較例５の試料とした。

（比較例６）
高純度化工程を行わずに、黒鉛材料を超高純度化工程、脱（窒素）ガス工程、水素化工程を施した材料を比較例６の試料とした。

（比較例７）
脱（窒素）ガス工程として、容器内圧力を１０Ｐａに減圧した後、１２００℃で４８時間処理した。それ以外は、実施例１と同様な操作を行った。このようにして得られた材料を比較例７の試料とした。

（比較例８）
実施例４で用いたものと同じ東洋炭素（株）製のＣ／Ｃ材料に対して、比較例１と同様な処理を行った。このようにして得られた材料を比較例８の試料とした。

（比較例９）
実施例５で用いたものと同じ東洋炭素（株）製の膨張黒鉛シート材料に対して、比較例１と同様な処理を行った。このようにして得られた材料を比較例９の試料とした。

（比較例１０）
比較例３で使用したものと同じサンプル及び同じ方法によって、高純度化工程及び超高純度化工程を完了した黒鉛材料の表面に、実施例８と同様の方法によりＳｉＣ膜を被覆した材料を比較例１０の試料とした。

実施例１〜７及び比較例１〜９の黒鉛材中の不純物濃度について、上述したＳＩＭＳ分析法により測定した。実施例１〜７の試料の不純物濃度について表１に、比較例１〜９の試料の不純物濃度について表２にまとめて示す。実施例８及び比較例１０のＳｉＣ中の不純物濃度についても、上述したＳＩＭＳ分析法により測定した。実施例８及び比較例１０の各試料の不純物濃度について表３にまとめて示す。

表１及び表２より、実施例１〜７に係る脱窒素ガス工程を経た黒鉛材料は、比較例１〜９の黒鉛材料に比べ、各段階での含有窒素濃度が低いことがわかる。また、これに伴って、実施例１〜７に係る低窒素濃度の黒鉛材料をＳｉＣ半導体などの製造用治具として用いることによって、ＳｉＣ半導体などの半導体デバイスにおける結晶欠陥の発生を抑制できる。
さらに、ホウ素濃度も低い実施例１〜４及び７の黒鉛材料を使用することにより、ドナー密度の低いＳｉＣ半導体を作製することが可能となる。
また、実施例６のホウ素濃度を低減した黒鉛材料は、ＣＺ法等のシリコン単結晶引き上げ用治具としても利用でき、得られたシリコン単結晶のホウ素濃度を大幅に低減させることができる。
なお、上記各実施例の黒鉛材料を、原子炉内で使用される黒鉛減速材や高温ガス炉の燃料体黒鉛ブロックなどの原子炉内で使用される黒鉛部品に対して用いれば、不純物濃度が少ないことから放射化を抑えることができる。

表３より、不純物濃度の低い黒鉛材料をＳｉＣ被覆用黒鉛基材として利用することにより、金属不純物の他に、ホウ素や窒素などＳｉＣ膜中不純物の濃度を低減していることが分かる。これに伴って、実施例８に係るＳｉＣ被覆黒鉛材料をシリコン半導体などの製造用治具として用いることによって、シリコンエピタキシャル成長膜中の不純物濃度を低減することが可能となる。

なお、本発明は、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で設計変更できるものであり、実施例などに限定されるものではない。

本発明の高純度炭素系材料の製造方法のフローチャート。

Claims (12)

1. ＳＩＭＳ分析法によって測定される酸素の含有量が１×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下である高純度炭素系材料。
2. ＳＩＭＳ分析法によって測定される塩素の含有量が１×１０¹⁶ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下である請求項１に記載の高純度炭素系材料。
3. ＳＩＭＳ分析法によって測定される窒素の含有量が５×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下である請求項１又は請求項２に記載の高純度炭素系材料。
4. ＳＩＭＳ分析法によって測定されるリンの含有量が１×１０¹⁶ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下である請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の高純度炭素系材料。
5. ＳＩＭＳ分析法によって測定される硫黄の含有量が１×１０¹⁶ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下である請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の高純度炭素系材料。
6. ＳＩＭＳ分析法によって測定されるホウ素の含有量が５×１０¹⁶ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下である請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の高純度炭素系材料。
7. ＳＩＭＳ分析法によって測定されるホウ素の含有量が１×１０¹⁶ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下である高純度炭素系材料。
8. ＳＩＭＳ分析法によって測定される窒素の含有量が５×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下である請求項７に記載の高純度炭素系材料。
9. 炭化珪素単結晶、シリコン単結晶、窒化ガリウム単結晶又はフッ化カルシウム単結晶の製造に用いられる請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の高純度炭素系材料。
10. 炭化珪素、窒化ガリウム、シリコンのエピタキシャル成長用治具として用いられる請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の高純度炭素系材料。
11. セラミックス膜の被覆用基材として用いられる請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の高純度炭素系材料。
12. 請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の高純度炭素系材料を基材とし、セラミックス膜が表面に被覆されたセラミックス膜被覆高純度炭素系材料。

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