JP2016169422A - Manufacturing method of ceramic member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基材にセラミック被膜を形成したセラミック部材の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic member in which a ceramic coating is formed on a substrate.
CVD法によって基材にセラミック被膜が形成されたセラミック部材は、基材をセラミック被膜で保護できるため様々な分野で使用されている。加工性に優れた黒鉛を基材として用い、表面をセラミック被膜で保護したセラミック部材は、セラミック被膜による基材の反応の防止、耐消耗性の向上などを目的として、半導体製造装置、単結晶引き上げ装置、構造用セラミック部品など様々な分野で使用されている。
しかしながら、CVD法では、基材を支持する必要があり、支持点にセラミック被膜が形成できないため、基材が露出する部分ができてしまう。基材が露出し反応性環境下で使用されると、支持点部分から消耗、劣化してしまう問題があった。このような問題を解決するため、様々な工夫が行われている。
Ceramic members in which a ceramic film is formed on a substrate by a CVD method are used in various fields because the substrate can be protected with the ceramic film. Ceramic parts that use graphite with excellent workability as the base material and whose surface is protected by a ceramic coating are used for semiconductor manufacturing equipment, single crystal pulling, etc., for the purpose of preventing reaction of the base material due to the ceramic coating and improving wear resistance. It is used in various fields such as equipment and structural ceramic parts.
However, in the CVD method, it is necessary to support the base material, and a ceramic coating cannot be formed at the support point, so that a portion where the base material is exposed is formed. When the substrate is exposed and used in a reactive environment, there is a problem that the support point portion is consumed and deteriorated. Various solutions have been made to solve such problems.
特許文献1には、基材の露出した支持点を形成しないよう、先端部にセラミック基材を支持して反応炉内でセラミック基材にセラミック部材被膜を形成してセラミック部材を製造する。この際に、黒鉛からなる芯材と、少なくとも先端部を含む表面に、熱分解炭素層を介在させた支持具被膜とを有することを特徴とするセラミック基材支持具を用いることが記載されている。
このセラミック基材支持具によれば、セラミック基材支持具が、黒鉛の芯材を有し、その黒鉛の表面に熱分解炭素が被覆され、さらにその表面が支持具被膜にて被覆されている。熱分解炭素は気孔がないため、支持具被膜を被覆した際に、支持具被膜は熱分解炭素層内部に浸透して形成されないので、支持具被膜と熱分解炭素層との接着力を小さくすることができる。
In Patent Document 1, a ceramic member is manufactured by supporting a ceramic substrate at the tip and forming a ceramic member coating on the ceramic substrate in a reaction furnace so as not to form an exposed support point of the substrate. At this time, it is described that a ceramic base material support having a core material made of graphite and a support film having a pyrolytic carbon layer interposed on a surface including at least a tip portion is used. Yes.
According to this ceramic substrate support, the ceramic substrate support has a graphite core, the surface of the graphite is coated with pyrolytic carbon, and the surface is further coated with the support coating. . Since pyrolytic carbon has no pores, when the support coating is coated, the support coating is not formed by penetrating into the pyrolytic carbon layer, thereby reducing the adhesive force between the support coating and the pyrolytic carbon layer. be able to.
従って、セラミック基板にセラミック部材被膜を形成したセラミック部材およびセラミック基材支持具からセラミック基材支持具を取り除く際に、セラミック基材支持具の熱分解炭素層と支持具被膜との間(すなわち決まった箇所)で容易に切り離される。そのためセラミック部材からセラミック基材が露出したり、セラミック基板に形成されたセラミック部材被膜の表面に、セラミック基材支持具の支持具被膜の残る量が多くなりすぎることによるセラミック基板のセラミック被膜の凹凸ができにくくなることが記載されている。 Therefore, when the ceramic substrate support is removed from the ceramic member and the ceramic substrate support having the ceramic member coating formed on the ceramic substrate, there is a gap between the pyrolytic carbon layer of the ceramic substrate support and the support coating (that is, determined). It is easily separated at Therefore, the ceramic substrate is exposed from the ceramic member, or the remaining amount of the support member coating of the ceramic substrate support on the surface of the ceramic member coating formed on the ceramic substrate is excessively large. It is described that it becomes difficult to do.
しかしながら、特許文献1に記載の発明においては、支持具と基材とを切り離す際にセラミック被膜のバリが発生し、傷、パーティクルの原因となる有害な突起となって残留しやすくなる。また、支持具と基材とを切り離す際に微少なクラックが発生する。微少なクラックは、まれにセラミック部材の基材に到達し、セラミック部材の寿命を短くする原因となる。このため、支持点の周囲にバリあるいは微少なクラックの無いセラミック部材が望まれる。 However, in the invention described in Patent Document 1, burrs of the ceramic coating are generated when the support is separated from the base material, and it tends to remain as harmful protrusions that cause scratches and particles. Further, a minute crack is generated when the support and the substrate are separated. The minute crack rarely reaches the base material of the ceramic member and causes the life of the ceramic member to be shortened. For this reason, a ceramic member free from burrs or minute cracks around the support point is desired.
本発明は、前記課題を鑑み、セラミック部材製造時における支持点の周囲に、バリあるいは微少なクラックが発生するのを防止できるセラミック部材の製造方法を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the manufacturing method of the ceramic member which can prevent that a burr | flash or a micro crack generate | occur | produces around the support point at the time of ceramic member manufacture in view of the said subject.
前記課題を解決するための本発明のセラミック部材の製造方法は、支持具を用いて基材を支持した後、前記基材の表面にCVD法によりセラミック被膜を形成するセラミック部材の製造方法において、前記支持具は、外形線に囲まれた頂面を有するとともに、前記頂面の内側に前記外形線よりも高い支持部を有する。 The method for producing a ceramic member of the present invention for solving the above-mentioned problem is the method for producing a ceramic member in which a ceramic film is formed on the surface of the base material by a CVD method after supporting the base material using a support. The support has a top surface surrounded by a contour line, and has a support portion higher than the contour line inside the top surface.
本発明のセラミック部材の製造方法によれば、支持具を用いて基材を支持し、この状態でCVD法により基材の表面にセラミック被膜を形成する。このとき、支持具は、外形線に囲まれた頂面を有するとともに、前記頂面の内側に外形線よりも高い支持部を有する。 According to the method for producing a ceramic member of the present invention, the base material is supported using the support tool, and in this state, the ceramic film is formed on the surface of the base material by the CVD method. At this time, the support has a top surface surrounded by the outline, and has a support portion higher than the outline on the inside of the top surface.
支持具の頂面が基材に面し、頂面の内側に外形線より高い支持部を有しているので、頂面の内側が基材に接触し、外側が基材と離れている。このため、頂面の外形線は、支持部より低くなっているので、頂面の外側部分によって支持部へのCVDの原料ガスの侵入を防止することができ、支持部と基材とが形成されたセラミック被膜によって固着することを防止することができる。
このため、支持具に載置された基材をCVD後に、セラミック被膜によって固着されていないので、取り外す際に、支持点の周囲に有害なバリの発生、微少なクラックの発生を防止することができる。
Since the top surface of the support tool faces the base material and has a support portion higher than the outline on the inside of the top surface, the inside of the top surface is in contact with the base material and the outside is separated from the base material. For this reason, since the outline of the top surface is lower than the support portion, the outer portion of the top surface can prevent the entry of the CVD source gas into the support portion, and the support portion and the base material are formed. It is possible to prevent sticking by the formed ceramic coating.
For this reason, since the base material placed on the support is not fixed by the ceramic film after CVD, it is possible to prevent the generation of harmful burrs and micro cracks around the support point when removing the base material. it can.
さらに、本発明のセラミック部材の製造方法は、以下の態様であることが望ましい。
(1)前記支持部は、前記頂面の中心にある。
支持部が頂面の中心にあると、支持具の頂面が面するセラミック被膜の薄い支持領域の中心で基材を支持することになる。このため、非製膜領域の面積を少なくすることができる。
Furthermore, it is desirable that the method for producing a ceramic member of the present invention is as follows.
(1) The support portion is at the center of the top surface.
When the support portion is at the center of the top surface, the substrate is supported at the center of the thin support region of the ceramic coating that the top surface of the support device faces. For this reason, the area of the non-film forming region can be reduced.
(2)前記頂面は前記外形線から盛り上がる凸面である。
頂面の形状が、前記外形線から盛り上がる凸面であると、外側部分から支持部に向かって頂面と基材との間隔が急速に狭くなっていくので、支持領域への原料ガスの回り込みを効率よく抑制でき、基材の支持領域に形成される非製膜領域の面積をさらに少なくすることができる。
(2) The top surface is a convex surface rising from the outline.
If the shape of the top surface is a convex surface that rises from the outline, the distance between the top surface and the base material is rapidly narrowed from the outer portion toward the support portion, so that the source gas wraps around the support region. It can suppress efficiently and can further reduce the area of the non-film-forming area | region formed in the support area | region of a base material.
(3)前記支持具は、内部に突起を有する。
支持具に突起を有していると、基材と頂面との間隔を十分に確保することができるので、厚くセラミック被膜を製膜しても、基材と支持具とが固着することを防止することができる。
(3) The support has a protrusion inside.
If the support has a protrusion, it is possible to secure a sufficient distance between the base and the top surface, so that the base and the support are fixed even if a thick ceramic film is formed. Can be prevented.
(4)前記セラミック被膜は、SiCである。
セラミック被膜が、SiCであると以下のメリットがある。すなわち、SiCは、化学的に安定であるため、基材の消耗を防止することができる。また、SiCは、硬く、耐摩耗性のあるセラミック材料であるので、基材の摩耗、損傷を防止することができる。
(4) The ceramic coating is SiC.
When the ceramic coating is SiC, there are the following merits. That is, since SiC is chemically stable, consumption of the base material can be prevented. Further, since SiC is a hard and wear-resistant ceramic material, it is possible to prevent the substrate from being worn or damaged.
(5)前記基材は黒鉛からなる芯材を有する。
黒鉛は、結晶に劈開面を有するので、芯材が黒鉛で構成されると、容易に加工することができ、様々な形状のセラミック部材を得ることができる。基材が黒鉛の芯材を有するとは、基材そのものが黒鉛からなる、あるいは黒鉛にセラミック被膜が形成されている基材を含む。
(5) The base material has a core material made of graphite.
Since graphite has a cleavage plane in the crystal, if the core material is made of graphite, it can be easily processed, and various shapes of ceramic members can be obtained. The base material having a graphite core material includes a base material itself made of graphite or having a ceramic film formed on graphite.
(6)前記セラミック被膜を形成する工程は、前記基材に対する支持具の位置を変え複数回にわたって繰り返される。
本発明のセラミック部材の製造方法は、基材に対する支持具の位置を変えてセラミック被膜を形成する工程を複数回にわたって繰り返すことにより、基材の芯材をセラミック被膜で完全に覆うことができる。例えば、基材が黒鉛である場合、1回目のセラミック被膜の形成では、支持部が当接する近傍は、黒鉛からなる基材が露出する。しかしながら、支持具の位置を変えて、セラミック被膜の形成された基材であるセラミック部材を、新たな基材として2回目のセラミック被膜の形成を行うことにより、露出した黒鉛の基材を2層目のセラミック被膜で覆い隠すことができる。
(6) The step of forming the ceramic coating is repeated a plurality of times by changing the position of the support relative to the substrate.
In the method for producing a ceramic member of the present invention, the core material of the substrate can be completely covered with the ceramic coating by repeating the step of forming the ceramic coating by changing the position of the support relative to the substrate multiple times. For example, when the base material is graphite, in the first formation of the ceramic coating, the base material made of graphite is exposed in the vicinity where the support portion abuts. However, by changing the position of the support and using the ceramic member, which is the base material on which the ceramic coating is formed, as a new base material, a second ceramic coating is formed, so that two layers of exposed graphite base material are formed. Can be covered with a ceramic coating on the eyes.
本発明のセラミック部材の製造方法によれば、支持具を用いて基材を支持し、この状態でCVD法により基材の表面にセラミック被膜を形成する。このとき、支持具は、前記支持具は、外形線に囲まれた頂面を有するとともに、前記頂面の内側に外形線よりも高い支持部を有する。 According to the method for producing a ceramic member of the present invention, the base material is supported using the support tool, and in this state, the ceramic film is formed on the surface of the base material by the CVD method. At this time, the support tool has a top surface surrounded by the outer shape line and a support portion higher than the outer shape line inside the top surface.
支持具の頂面が基材に面し、頂面の内側に外形線より高い支持部を有しているので、頂面の内側が基材に接触し、外側が基材と離れている。このため、頂面の外形線は、支持部より低くなっているので、頂面の外側部分によって支持部へのCVDの原料ガスの侵入を防止することができ、支持部と基材とが形成されたセラミック被膜によって固着することを防止することができる。
このため、支持具に載置された基材をCVD後に、セラミック被膜によって固着されていないので、取り外す際に、支持点の周囲に有害なバリの発生、微少なクラックの発生を防止することができる。
Since the top surface of the support tool faces the base material and has a support portion higher than the outline on the inside of the top surface, the inside of the top surface is in contact with the base material and the outside is separated from the base material. For this reason, since the outline of the top surface is lower than the support portion, the outer portion of the top surface can prevent the entry of the CVD source gas into the support portion, and the support portion and the base material are formed. It is possible to prevent sticking by the formed ceramic coating.
For this reason, since the base material placed on the support is not fixed by the ceramic film after CVD, it is possible to prevent the generation of harmful burrs and micro cracks around the support point when removing the base material. it can.
本発明のセラミック部材の製造方法について説明する。 The manufacturing method of the ceramic member of this invention is demonstrated.
本発明のセラミック部材の製造方法は、支持具を用いて基材を支持した後、前記基材の表面にCVD法によりセラミック被膜を形成するセラミック部材の製造方法において、前記支持具は、外形線に囲まれた頂面を有するとともに、前記頂面の内側に前記外形線よりも高い支持部を有する。 The method for producing a ceramic member according to the present invention is a method for producing a ceramic member in which a ceramic film is formed on a surface of the base material by a CVD method after the base material is supported using a support tool. And a support portion that is higher than the contour line inside the top surface.
支持具の頂面が基材に面し、頂面の内側に外形線より高い支持部を有しているので、頂面の内側が基材に接触し、外側が基材と離れている。このため、頂面の外形線は、支持部より低くなっているので、頂面の外側部分によって支持部へのCVDの原料ガスの侵入を防止することができ、支持部と基材とが形成されたセラミック被膜によって固着することを防止することができる。
このため、支持具に載置された基材をCVD後に、セラミック被膜によって固着されていないので、取り外す際に、支持点の周囲に有害なバリの発生、微少なクラックの発生を防止することができる。
Since the top surface of the support tool faces the base material and has a support portion higher than the outline on the inside of the top surface, the inside of the top surface is in contact with the base material and the outside is separated from the base material. For this reason, since the outline of the top surface is lower than the support portion, the outer portion of the top surface can prevent the entry of the CVD source gas into the support portion, and the support portion and the base material are formed. It is possible to prevent sticking by the formed ceramic coating.
For this reason, since the base material placed on the support is not fixed by the ceramic film after CVD, it is possible to prevent the generation of harmful burrs and micro cracks around the support point when removing the base material. it can.
さらに、本発明のセラミック部材の製造方法は、以下の態様であることが望ましい。
(1)前記支持部は、前記頂面の中心にある。
支持部が頂面の中心にあると、支持具の頂面が面するセラミック被膜の薄い支持領域の中心で基材を支持することになる。このため、非製膜領域の面積を少なくすることができる。
Furthermore, it is desirable that the method for producing a ceramic member of the present invention is as follows.
(1) The support portion is at the center of the top surface.
When the support portion is at the center of the top surface, the substrate is supported at the center of the thin support region of the ceramic coating that the top surface of the support device faces. For this reason, the area of the non-film forming region can be reduced.
(2)前記頂面は前記外形線から盛り上がる凸面である。
頂面の形状が、外形線から盛り上がる凸面であると、外側部分から支持部に向かって頂面と基材との間隔が急速に狭くなっていくので、支持領域への原料ガスの回り込みを効率よく抑制でき、非製膜領域をより少なくすることができる。
(2) The top surface is a convex surface rising from the outline.
If the shape of the top surface is a convex surface that rises from the outline, the distance between the top surface and the base material rapidly narrows from the outer part toward the support part, so it is efficient to circulate the source gas into the support area. It can suppress well and can reduce a non-film forming area | region more.
(3)前記支持具は、内部に突起を有する。
支持具に突起を有していると、基材と頂面との間隔を十分に確保することができるので、厚くセラミック被膜を製膜しても、基材と支持具が固着することを防止することができる。
(3) The support has a protrusion inside.
If the support has protrusions, the space between the base and the top surface can be secured sufficiently, preventing the base and the support from sticking even when a thick ceramic film is formed. can do.
(4)前記セラミック被膜は、SiCである。
セラミック被膜が、SiCであると以下のメリットがある。すなわち、SiCは、化学的に安定であるため、基材の消耗を防止することができる。また、SiCは、硬く、耐摩耗性のあるセラミック材料であるので、基材の摩耗、損傷を防止することができる。
(4) The ceramic coating is SiC.
When the ceramic coating is SiC, there are the following merits. That is, since SiC is chemically stable, consumption of the base material can be prevented. Further, since SiC is a hard and wear-resistant ceramic material, it is possible to prevent the substrate from being worn or damaged.
(5)前記基材は黒鉛の芯材を有する。
黒鉛は、結晶に劈開面を有するので、基材の芯材が黒鉛で構成されると、容易に加工することができ、様々な形状のセラミック部材を得ることができる。基材が黒鉛の芯材を有するとは、基材そのものが黒鉛からなる、あるいは黒鉛にセラミック被膜が形成されている基材を含む。
(5) The base material has a graphite core material.
Since graphite has a cleavage plane in the crystal, if the core material of the base material is made of graphite, it can be easily processed, and ceramic members having various shapes can be obtained. The base material having a graphite core material includes a base material itself made of graphite or having a ceramic film formed on graphite.
(6)前記セラミック被膜を形成する工程は、前記基材に対する支持具の位置を変え複数回にわたって繰り返される。
本発明のセラミック部材の製造方法は、基材に対する支持具の位置を変えてセラミック被膜を形成する工程を複数回にわたって繰り返すことにより、基材の芯材をセラミック被膜で完全に覆うことができる。例えば、基材が黒鉛である場合、1回目のセラミック被膜の形成では、支持部が当接する近傍は、黒鉛からなる基材が露出する。しかしながら、支持具の位置を変えて、セラミック被膜の形成された基材であるセラミック部材を、新たな基材として2回目のセラミック被膜の形成を行うことにより、露出した黒鉛の基材を2層目のセラミック被膜で覆い隠すことができる。
(6) The step of forming the ceramic coating is repeated a plurality of times by changing the position of the support relative to the substrate.
In the method for producing a ceramic member of the present invention, the core material of the substrate can be completely covered with the ceramic coating by repeating the step of forming the ceramic coating by changing the position of the support relative to the substrate multiple times. For example, when the base material is graphite, in the first formation of the ceramic coating, the base material made of graphite is exposed in the vicinity where the support portion abuts. However, by changing the position of the support and using the ceramic member, which is the base material on which the ceramic coating is formed, as a new base material, a second ceramic coating is formed, so that two layers of exposed graphite base material are formed. Can be covered with a ceramic coating on the eyes.
(実施形態)
本発明の実施の形態のセラミック部材の製造方法について説明する。本発明の実施の形態のセラミック部材の製造方法では、支持具30を用いて基材20にセラミック被膜21を形成することによってセラミック部材10Aを製造する。
まず、図1(A)に示すように、基材20を支持具30で支持する。支持具30の数は特に限定されない。基材20の重心を支持部32の先端の支持面322より下にできれば、支持具30は1個でも安定してCVD法によってセラミック被膜21(第1のセラミック被膜22、第2のセラミック被膜23)を形成することができる。また、後述する支持部32の面積が充分に大きく、支持部32の支持面322の上に基材20の重心が入るように配置することによって、CVD法によってセラミック被膜21を形成することができる。
ここでは、複数個(3個以上)の支持具30の上に基材20を略水平に載置する場合について説明する。
(Embodiment)
The manufacturing method of the ceramic member of embodiment of this invention is demonstrated. In the method for manufacturing a ceramic member according to the embodiment of the present invention, the ceramic member 10 </ b> A is manufactured by forming the
First, as shown in FIG. 1A, the
Here, the case where the
基材20は、特に限定されない。たとえば、金属、セラミックなどどのようなものでも利用することができる。セラミックは耐熱性を有しているので適している。中でも、セラミックとしては、ALN、Al2O3、黒鉛、BN、SiO2、Si3N4などが利用でき、なかでも黒鉛は、加工性に優れているので好適に利用できる。
基材20の形状は特に限定されない。基材20にセラミック被膜21を形成することによってセラミック部材10Aを製造するので、基材20は目的のセラミック部材10Aの形状に加工しておく。セラミック部材10Aは、用途に合わせて様々な形状に製造される。例えば、円盤、リング、筒、板、箱などどのようなものでもよく特に限定されない。
The
The shape of the
図2(A)および図2(B)に示すように、支持具30は、例えば円柱形状の支持具本体31を有しており、本体上面311に、頂面を有し、基材20の表面201に接触するとともに頂面の外形線312より高い支持部32を有する。支持部32は全体円錐台形状を呈しており、側面321と、支持面322とを有する。支持面322は、ある程度の面積を有する平面状になっているが、先端が尖る形状(円錐形状)とすることも可能である。
本体上面311の頂面は、支持部32を除く領域が平面である。
As shown in FIG. 2A and FIG. 2B, the
The top surface of the main body
すなわち、図2(B)に示すように、支持部32は、本体上面311の頂面の大部分を構成する平面から上方に突出しており、支持部32の支持面322が基材20を支持した際に、基材20と本体上面311の頂面との間に、隙間Sが形成される。
また、支持部32の支持面322における最外縁323と、頂面の外形線312との距離Lは、隙間Sの4〜20倍である。
That is, as shown in FIG. 2B, the
The distance L between the
支持具30は、支持具本体31、および支持部32が一体的に形成される。例えば、支持具本体31、および支持部32を削り出しや金型により一体成形で形成することができる。また、支持具本体31、および支持部32を接着剤等で接着して一体化することもできる。
なお、支持具30としては、以下の形状を採用することも可能である。
図3(A)に示す支持具30Aは、支持具本体31の頂面に、外形線312から中心に向かって曲面状に盛り上がる凸面を有し、この凸面の最上部が支持部に相当する。
図3(B)に示す支持具30Bは、支持具本体31の平面である頂面の中心に部分的に形成された半球状の凸面の支持部32を有する。
図3(C)に示す支持具30Cは、支持具本体31の平面である頂面の中心に部分的に円錐の支持部32を有する。
図3(D)に示す支持具30Dは、支持具本体31を四角柱状に形成して、四角形の頂面に全体円錐台形状の支持部32を有する。
以上のように、支持具30A〜30Dは、いずれの場合にも、支持部32の形状や、支持部32が支持具本体31の外形線よりも上方に突出していることは同様である。
As for the
In addition, as the
The
A
A
A
As described above, in any case, the
図1(B)に示すように、支持具30により支持された基材20の表面に、CVD法により第1のセラミック被膜22(セラミック被膜21)を形成する。このとき、支持具30の頂面の外側領域が、被膜の原料ガスの内側領域への流入を制限し、外形線312と基材20との間の隙間Sから僅かの原料ガスのみが流入する。
その結果、第1のセラミック被膜22は、支持具30の頂面が対向する支持領域において、支持部32側に向かって基材20側に傾斜する傾斜部221が形成される。そして、傾斜部221の内側には、第1のセラミック被膜22が形成されない非製膜領域である開口部222が形成される。
なお、支持具の頂面の外形線と支持部32とを平面視同心円状とすることにより、頂面の中心部に支持部を配置することができる。このようにして原料ガスが到達する距離に偏りを小さく、基材20との固着を方向によらず、等しく防止することができ、非製膜領域の面積を少なくすることができる。
As shown in FIG. 1B, a first ceramic film 22 (ceramic film 21) is formed on the surface of the
As a result, the first
In addition, a support part can be arrange | positioned in the center part of a top surface by making the outline of the top surface of a support tool, and the
なお、セラミック被膜21(第1のセラミック被膜22および後述する第2のセラミック被膜23)は、特に限定されない。例えば、SiC、TaC、TiNなどが利用できる。SiCは加工性に優れた黒鉛と熱膨張係数も同等であるので剥離しにくく、黒鉛よりも硬く、耐蝕性を有しているので、黒鉛の基材と組み合わせて使用することが望ましい。
The ceramic coating 21 (the first
続いて、図1(C)に示すように、基材20における支持具30により支持される部位を変更して再び支持具30に載置して、CVD法により第2のセラミック被膜23(セラミック被膜21)を形成する。ここでは、例えば基材20の上下面を反転させて支持具30に載置した場合が示されている。この他、上下面はそのままで基材20を回転させ、下面における支持具30による支持部位を変えることもできる。
Subsequently, as shown in FIG. 1C, the portion of the
次に、以上のようにして製造されたセラミック部材10Aについて説明する。セラミック部材10Aは、2回にわたってCVDが行われ、2つのセラミック被膜21(第1のセラミック被膜22、第2のセラミック被膜23)を有している。
図1(C)において製造されたセラミック部材10Aは、基材20が第1のセラミック被膜22および第2のセラミック被膜23により覆われている。
ここで、1回目のCVDにおいて、基材20が、本発明の「基材」に相当し、第1のセラミック被膜22は、本発明の「セラミック被膜」に相当する。2回目(最後)のCVDにおいて、基材20と第1のセラミック被膜22とが、本発明の「基材」に相当し、第2のセラミック被膜23は、本発明の「セラミック被膜」に相当する。なお、1回目の2回目のCVDにおいて、基材に対する支持具の位置は変えられており、基材20は、第1のセラミック被膜及び/または第2のセラミック被膜で覆われている。なお、いずれのCVDにおいても基材は黒鉛の芯材を有している。
Next, the
In the ceramic member 10 </ b> A manufactured in FIG. 1C, the
Here, in the first CVD, the
第1のセラミック被膜22には、第1のセラミック被膜22を形成する際に支持した支持具30により、傾斜部221および開口部222よりなる支持領域220が形成されている(図1(B)参照)。なお、支持領域は、支持具の頂面に対向して形成される。
第1のセラミック被膜22を形成する際に生じた開口部222および傾斜部221は、図1(C)に示すように2回目(最後)のCVDにより第2のセラミック被膜23で覆われる。すなわち、1回目のCVDにより形成された開口部222および傾斜部221は、2回目(最後)のCVDにより開口部であった部分222’および傾斜部であった部分221’となり、支持領域220は第2のセラミック被膜23で覆われて支持領域であった部分220’となる。
In the first
The
また、図4(A)および図4(B)にも示すように、2回目のCVDにおいて第2のセラミック被膜23を形成する際に支持具30で支持された部位には、第2のセラミック被膜23が形成されずに第1のセラミック被膜22が露出する開口部222を有する。開口部222の周囲には、第2のセラミック被膜23の表面から第1のセラミック被膜22との界面232まで漸次膜厚が薄くなる傾斜部221が形成される。なお、開口部222と、傾斜部221とは支持領域220を構成する。
開口部222の面積は、支持領域220の面積の10%〜60%である。
Further, as shown in FIGS. 4A and 4B, the second ceramic film is formed on the portion supported by the
The area of the
次に、本発明の実施の形態のセラミック部材の製造方法の作用、効果について説明する。
本発明の実施の形態のセラミック部材の製造方法によれば、支持具30を用いて基材20を支持し、この状態でCVD法により基材20の表面にセラミック被膜21を形成する。このとき、支持具30は、基材20の表面201に接触する支持部32と、基材20の表面201に対して隙間Sを有するように支持部32は頂面の外形線312に囲まれる。
Next, the operation and effect of the method for manufacturing a ceramic member according to the embodiment of the present invention will be described.
According to the method for manufacturing a ceramic member of the embodiment of the present invention, the
このため、外形線に囲まれた頂面の外側領域によって支持部32へのCVDの原料ガスの侵入を防止することができ、支持部32と基材20とが形成されたセラミック被膜21によって固着することを防止することができる。
このため、支持具30に載置された基材20をCVD後に、セラミック被膜21によって固着することがなく、取り外す際に、支持点の周囲に有害なバリの発生、微少なクラックの発生を防止することができる。
For this reason, it is possible to prevent the CVD source gas from entering the
For this reason, the
本発明の実施の形態のセラミック部材の製造方法によれば、支持具30は支持部32が一体的に構成されているので、基材20を支持具30に載置する際に、基材20を傾けて載置しようとすると、基材20は頂面の外形線312である端部から先に接触する。例えば基材20が平面である場合、複数(例えば3点)の支持部32の先端が形成する載置面と、基材20とが平行となった時にはじめて支持部32が基材20と接触できるようになる。
このため、支持部32の先端を損傷しにくくことができる。また、基材20と頂面との隙間Sの間隔を、確保することができる。
According to the method for manufacturing a ceramic member of the embodiment of the present invention, since the
For this reason, it is difficult to damage the tip of the
本発明の実施の形態のセラミック部材の製造方法によれば、支持具30における支持部32の最外縁323と頂面の端部である外形線312との距離Lが、隙間Sの間隔の4倍以上であると、隙間Sから侵入した原料ガスが、支持部32と基材20との接触点に到達しにくくすることができる。このため、支持具30と基材20との固着が起きにくくすることができる。
また、支持具30における支持部32の最外縁323と頂面の端部である外形線312との距離Lが、隙間Sの間隔の20倍以下であると、基材20にセラミック被膜21の形成されていない開口部222を小さく、すなわち、セラミック被膜21に覆われる面積を大きくすることができるので、基材20を保護しやすくすることができる。
According to the method for manufacturing a ceramic member of the embodiment of the present invention, the distance L between the
In addition, when the distance L between the
本発明の実施の形態のセラミック部材の製造方法によれば、セラミック被膜21が、SiCであると以下のメリットがある。すなわち、SiCは、化学的に安定であるため、基材20の消耗を防止することができる。また、SiCは、硬く、耐摩耗性のあるセラミック材料であるので、基材20の摩耗、損傷を防止することができる。
According to the method for manufacturing a ceramic member of the embodiment of the present invention, when the
本発明の実施の形態のセラミック部材の製造方法によれば、1回目のCVDにおいて、基材20は黒鉛で構成される。黒鉛は、結晶に劈開面を有するので、基材20の中心部が黒鉛で構成されると、容易に加工することができ、様々な形状のセラミック部材10Aを得ることができる。また、2回目のCVDにおいては、セラミック被膜21(第1のセラミック被膜22)に覆われた黒鉛を芯材とする基材が用いられる。黒鉛が芯材であるので、同様に容易に加工することができ、様々な形状のセラミック部材10Aを得ることができる。
According to the method for manufacturing a ceramic member of the embodiment of the present invention, the
本発明の実施の形態のセラミック部材の製造方法によれば、基材20に対する支持具30の位置を変えて複数回にわたって繰り返すことにより、基材20の芯材をセラミック被膜で完全に覆うことができる。例えば、基材20が黒鉛である場合、1回目のセラミック被膜21(第1のセラミック被膜22)の形成では、支持部32が当接する近傍は、黒鉛からなる基材20が露出する。しかしながら、支持具30の位置を変えて、セラミック被膜21の形成された基材20であるセラミック部材10Aを、新たな基材20として2回目のセラミック被膜21(第2のセラミック被膜23)の形成を行う。これにより、露出した黒鉛の基材20を2層目のセラミック被膜21(第2のセラミック被膜23)で覆い隠すことができる。
According to the method for manufacturing a ceramic member of the embodiment of the present invention, the core material of the
本発明のセラミック部材の製造方法は、基材にセラミック被膜を形成したセラミック部材を製造するのに用いることができる。 The method for producing a ceramic member of the present invention can be used to produce a ceramic member having a ceramic film formed on a substrate.
10A、10B セラミック部材
20 基材
201 表面
21 セラミック被膜
30、30A、30B、40 支持具
312 外形線
32、42 支持部
323 最外縁
S 隙間
10A, 10B
Claims (7)
前記支持具は、外形線に囲まれた頂面を有するとともに、前記頂面の内側に前記外形線よりも高い支持部を有することを特徴とするセラミック部材の製造方法。 In a method for producing a ceramic member, in which a ceramic film is formed on the surface of the base material by a CVD method after the base material is supported using a support tool,
The said support tool has a top surface surrounded by the outline, and has a support part higher than the said outline on the inner side of the said top surface, The manufacturing method of the ceramic member characterized by the above-mentioned.
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