JP5787558B2 - セラミックス基材支持具及びセラミックス部材の製造方法 - Google Patents
セラミックス基材支持具及びセラミックス部材の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5787558B2 JP5787558B2 JP2011050303A JP2011050303A JP5787558B2 JP 5787558 B2 JP5787558 B2 JP 5787558B2 JP 2011050303 A JP2011050303 A JP 2011050303A JP 2011050303 A JP2011050303 A JP 2011050303A JP 5787558 B2 JP5787558 B2 JP 5787558B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ceramic
- support
- coating
- base material
- ceramic substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims description 529
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 172
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 58
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 32
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 191
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 191
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 184
- 239000002296 pyrolytic carbon Substances 0.000 claims description 93
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 60
- 239000011162 core material Substances 0.000 claims description 57
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 45
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 45
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 43
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 43
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 claims description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 9
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 8
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 22
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 13
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 4
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 2
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000007770 graphite material Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 230000009545 invasion Effects 0.000 description 2
- NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N methylidynetantalum Chemical compound [Ta]#C NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 229910003468 tantalcarbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
- C04B41/81—Coating or impregnation
- C04B41/85—Coating or impregnation with inorganic materials
- C04B41/87—Ceramics
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/52—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/52—Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
- C04B41/81—Coating or impregnation
- C04B41/89—Coating or impregnation for obtaining at least two superposed coatings having different compositions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/01—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes on temporary substrates, e.g. substrates subsequently removed by etching
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
- C23C16/0272—Deposition of sub-layers, e.g. to promote the adhesion of the main coating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/32—Carbides
- C23C16/325—Silicon carbide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/34—Nitrides
- C23C16/345—Silicon nitride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/40—Oxides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
特許文献1に開示されるSiC被覆炭素材の製法は、炭素製の支持具が円錐形、角錐等であり、その頂部に黒鉛基材を載置させる表面をSiC、Si、またはSi3N4で被覆している。頂部の面積は炭素基材を破損しない範囲でできるだけ小さくして炭素基材へのSiC被覆を均一にすることが記載されている。
(1) 先端部にセラミックス基材を支持して反応炉内で該セラミックス基材にセラミックス部材被膜を形成しセラミックス部材を製造する際に使用されるセラミックス基材支持具であって、前記セラミックス基材支持具は、黒鉛からなる芯材と、少なくとも前記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し、前記支持具被膜は、前記セラミックス部材被膜と同一材質であることを特徴とするセラミックス基材支持具。
また、このセラミックス基材支持具によれば、セラミックス基材支持具から分離してセラミックス部材に残るセラミックス基材の先端部(支持具被膜)が、セラミックス基材に被覆されるセラミックス部材被膜と同一材質となり、セラミックス部材表面は、単一の種類の被膜で覆われることとなる。このため、セラミックス基材の支持点では、セラミックス部材被膜と支持具被膜の熱膨張差などにより、それらの界面を基点とした微小クラックが形成されにくくなる。その結果、セラミックス基材にセラミックス被膜を確実に被覆することができる。
また、このセラミックス部材の製造方法によれば、セラミックス基材に形成されたセラミックス被膜に残るセラミックス部材支持具の先端部(支持具被膜)が、セラミックス基材に被覆されるセラミックス部材被膜と同一材質となり、セラミックス部材表面は、単一の種類の被膜で覆われることとなる。このため、セラミックス基材はセラミックス部材被膜と支持具被膜の熱膨張差などにより、それらの界面を基点とした微小クラックが形成されることない。そのため、セラミックス基材に確実にセラミックス被膜を被覆することができる。
(11) 前記セラミックス基材に形成されるセラミックス被膜には前記支持具被膜が存在することを特徴とする請求項(6)〜(10)のいずれか1つのセラミック部材の製造方法。
本発明において、セラミックス部材被膜及び支持具被膜は特に限定されないが、例えば、炭化硅素、窒化硼素、窒化硅素、タンタルカーバイド、窒化硅素など、CVDで成膜することができるものであればどのような材料でもかまわない。また、セラミックス部材被膜と支持具被膜は、同一の種類であっても、異なる被膜であってもかまわないが、同一の種類であることが好ましい。同一の種類とは、セラミックス部材被膜と支持具被膜の主要成分が同一物質であることをいう。
以下、本発明の実施の形態1について、図面を参照して説明する。
図1は本発明の実施の形態1に係るセラミックス基材支持具を用いたセラミックス部材のセラミックス部材被膜の形成された状態を示す断面図である。
本実施の形態に係るセラミックス基材支持具11は、先端部13にセラミックス基材15を支持して反応炉内でセラミックス基材15にセラミックス部材被膜17を形成しセラミックス部材19を製造する際に使用される。セラミックス基材支持具11は、芯材21が黒鉛からなる。芯材21は、尖った先端部13を有するピン形状に形成されている。セラミックス基材支持具11は、例えば円錐形あるいは角錐形に形成される。円錐形または角錐形の先端部13は平坦面ではなく尖っている。
また、セラミックス基材支持具11に形成される熱分解炭素層の厚さは、10〜200μmであることが好ましい。10μm未満であると、セラミックス基材支持具11先端では摩耗などによって芯材が露出しやすくなり、支持具被膜が剥離しやすくなる。200μmを超えるとセラミックス基材支持具11の芯材と熱分解炭素層との熱膨張差によりセラミックス基材支持具11の先端の熱分解炭素層にクラックが入りやすくなる。
図2は本発明の実施の形態1に係るセラミックス基材支持具11を用いたセラミックス部材19の製造方法の手順を(a)〜(d)で示した工程説明図である。
図2(a)に示すように、黒鉛からなる芯材21と、少なくとも先端部13を含む表面に、熱分解炭素層23を介在して支持具被膜25を有するセラミックス基材支持具11を準備する。セラミックス基材支持具の芯材21に支持具被膜25を形成する温度は例えば1000〜1400℃である。
図2(c)に示すように、セラミックス基材支持具11の先端部13に支持されたセラミックス基材15に対して、セラミックス基材支持具11と共に反応炉内でSiC、Si3N4などをセラミックス基材15の表面に被覆し、セラミックス部材被膜17を形成する。セラミックス基材15へセラミックス部材被膜17を形成する温度は例えば1000〜1400℃である。このとき同時に熱分解炭素層の形成された黒鉛の芯材を炉内に配置することにより、次の処理で使用するセラミックス基材支持具を同時に作成することができる。
図3は本発明の実施の形態2に係るセラミックス基材支持具を用いたセラミックス部材のセラミックス部材被膜の形成されたセラミックス被膜の状態を示す断面図である。
本発明の実施の形態2に係るセラミックス基材支持具11は、先端部13にセラミックス基材15を支持して反応炉内でセラミックス基材15にセラミックス部材被膜17を形成しセラミックス部材19を製造する際に使用される。セラミックス基材支持具11は、セラミック基材支持具11の芯材21が黒鉛からなる。セラミックス基材支持具11は、例えば円錐形あるいは角錐形に形成される。芯材21は、平坦な先端部13を有するピン形状に形成されている。円錐形または角錐形の芯材の先端部13は、直径0.5mm以下の円に収まる平坦面とすることが望ましい。芯材の先端部13に直径0.5mmの円をはみ出して平坦面が形成されていると、支持点において支持具被膜とセラミック基材とが接するセラミック基材支持具11の先端部13の支持領域が大きくなる。このセラミック基材支持具11の先端部13支持領域は、セラミックス部材被膜の原料ガスが流れ込みにくくなるので、セラミックス部材被膜の無い支持領域の面積が大きくなりセラミックス基材から支持具被膜が剥離し基材が露出し易くなる。
セラミックス基材支持具11の先端部13の芯材表面に形成する熱分解炭素層23は、3〜100μmであることが好ましい。セラミックス基材支持具11の先端部13の芯材表面に形成する熱分解炭素層23は3μm未満であると、多孔質の黒鉛基材の表面を十分に平滑にすることができず、支持具被膜が剥離熱分解炭素層から剥離にくくなる。セラミックス基材支持具11の先端部13の芯材表面に形成する熱分解炭素層23は100μmを越えると、セラミックス基材支持具11の先端部13に形成された平坦部の周囲にあるエッジ部の曲率半径が大きくなるようになり、セラミックス基材支持具11の先端部13に形成された平坦部が小さくなる。このため、セラミックス部材の支持点に凹みができやすくなる。
また、セラミックス基材支持具11に形成される熱分解炭素の厚さは、10〜200μmであることが好ましい。セラミックス基材支持具11に形成される熱分解炭素の厚さが、10μm未満であると、セラミックス基材支持具11先端では摩耗などによって芯材が露出しやすくなり、支持具被膜を剥離しやすくなる。セラミックス基材支持具11に形成される熱分解炭素の厚さが、200μmを超えるとセラミックス基材支持具11の芯材と熱分解炭素膜との熱膨張差によりセラミックス基材支持具11の先端の熱分解炭素膜にクラックが入りやすくなる。さらに望ましい範囲は、30〜100μmである。
図4は本発明の実施の形態2に係るセラミックス基材支持具11を用いたセラミックス部材19の製造方法の手順を(a)〜(d)で示した工程説明図である。
図4(a)に示すように、黒鉛からなる芯材21と、少なくとも先端部13を含む表面に、熱分解炭素層23を介在して支持具被膜25を有するセラミックス基材支持具11を準備する。セラミックス基材支持具11の芯材21に支持具被膜25を形成する温度は例えば1000〜1400℃である。
図4(c)に示すように、セラミックス基材支持具11に支持されたセラミックス基材15に対して、セラミックス基材支持具11と共に反応炉内でSiC、Si3N4などのセラミックス被膜を被覆し、セラミックス部材被膜17を形成する。セラミックス基材15へセラミックス部材被膜17を形成する温度は例えば1000〜1400℃である。このとき同時に熱分解炭素の形成された黒鉛の芯材を炉内に配置することにより、次の処理で使用するセラミックス基材支持具を同時に作成することができる。
本発明の実施の形態1及び2に対し、図5に示す比較例に係るセラミックス基材支持具27では、熱分解炭素層23が存在していない。また、セラミックス基材支持具の平坦な先端部13も形成されない。このため、図6の比較例に示すように、本発明の第1実施形態と同様の手順である図6(a)〜(c)を経た後、セラミックス部材被膜17をセラミックス基材15及びセラミックス基材支持具27に被覆した後、セラミックス基材15からセラミックス基材支持具27を分離すると、セラミックス基材15が凹部29底部で露出したり(図6(d1)参照)、支持具被膜25が大きな突起となってセラミックス部材中に残留したりする問題が生じる(図6(d2)参照)。
上記の本発明の実施の形態2のセラミックス部材の製造方法による結果のセラミックス部材19の分離部分と、セラミックス基材支持具11の先端部13を観察した結果を示す。図7(a)に示す実施の形態の場合では、分離部分に確実に支持具被膜25が形成されることになる。即ち、図9(a)に示す比較例(従来技術)の場合のように、支持具被膜25が薄くなることがない。
(セラミックス部材被膜)
黒鉛の芯材を先端部が露出するようにCVD炉内に配置し、真空引き後、昇温する。成膜温度は、例えば800〜1400℃の範囲内の一定温度に炉内を保持する。次に炉内にキャリアガスとして水素、原料ガスとしてCH3Cl3Siなどを導入し、数時間保持してセラミックス基材、黒鉛の芯材表面にセラミックス部材被膜を沈積させる。尚、CH3Cl3Siを原料ガスとして使用した場合には、セラミックス部材被膜は炭化硅素となる。原料ガスは、CH3Cl3Siに限定されず、セラミックス部材被膜の種類に応じて一般的な原料ガスから適宜選択することができる。
(支持具被膜)
セラミックス基材を、セラミックス基材支持具で保持しCVD炉内に配置し、真空引き後、昇温する。成膜温度は、例えば800〜1400℃の範囲内の一定温度に炉内を保持する。次に炉内にキャリアガスとして水素、原料ガスとして、CH3Cl3Siなどを導入し、数時間保持して黒鉛の芯材表面に支持具被膜を沈積させる。(本実施の形態1、本実施の形態2では、黒鉛の芯材表面に熱分解炭素層は形成されている。)尚、CH3Cl3Siを原料ガスとして使用した場合には、支持具被膜は炭化硅素となる。原料ガスは、CH3Cl3Siに限定されず、支持具被膜の種類に応じて一般的な原料ガスから適宜選択することができる。
(熱分解炭素層)
黒鉛の芯材を先端部が露出するようにCVD炉内に配置し、真空引き後、昇温する。成膜温度は、例えば1200〜2000℃の範囲の一定温度に炉内を保持する。次に炉内にキャリアガスとして水素、原料ガスとして、メタン、エタン、プロパンなどの炭化水素ガスを導入し、数時間保持して黒鉛の芯材表面に熱分解炭素層を沈積させる。
尚、熱分解炭素層、支持具被膜は、それぞれ個別に処理してもよく、熱分解炭素層、支持具被膜の順に連続して同一の炉で処理することもできる。熱分解炭素層、支持具被膜を同一の炉で処理する場合には、熱分解炭素層を形成した後、支持具被膜の成膜温度に炉内温度を調整し、原料ガスを切り替えて連続して処理することができる。熱分解炭素層、支持具被膜を連続して処理することにより、処理工程を簡略化することができる。
13 先端部
15 セラミックス基材
17 セラミックス部材被膜
19 セラミックス部材
21 芯材
23 熱分解炭素層
25 支持具被膜
Claims (11)
- 先端部にセラミックス基材を支持して反応炉内で該セラミックス基材にセラミックス部材被膜を形成しセラミックス部材を製造する際に使用されるセラミックス基材支持具であって、
前記セラミックス基材支持具は、黒鉛からなる芯材と、少なくとも前記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し、
前記支持具被膜は、前記セラミックス部材被膜と同一材質であることを特徴とするセラミックス基材支持具。 - 前記支持具被膜は、炭化物系セラミックスあるいは窒化物系セラミックスであることを特徴とする請求項1に記載のセラミックス基材支持具。
- 前記支持具被膜は、炭化珪素であることを特徴とする請求項2に記載のセラミックス基材支持具。
- 前記先端部は前記セラミックス基材支持具の軸に対し垂直な平坦面を有することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のセラミックス基材支持具。
- 前記セラミックス基材は、黒鉛であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のセラミックス部材を製造するためのセラミックス基材支持具。
- セラミックス基材とセラミックス被膜とからなるセラミックス部材の製造方法であって、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して支持具被膜を有するセラミックス基材支持具を準備し、前記セラミックス基材支持具の前記先端部によりセラミックス基材を支持させて反応炉内で該セラミックス基材支持具を含む前記セラミックス基材にセラミックス部材被膜を形成した後、前記セラミックス基材から前記セラミックス基材支持具を分離して製造するセラミックス基材支持具を用いたセラミックス部材の製造方法であって、
前記支持具被膜は、前記第セラミックス部材被膜と同一材質であることを特徴とするセラミックス基材支持具を用いたセラミックス部材の製造方法。 - 前記支持具被膜は、炭化物系セラミックスあるいは窒化物系セラミックスであることを特徴とする請求項6記載のセラミックス基材支持具を用いたセラミックス部材の製造方法。
- 前記支持具被膜は、炭化珪素であることを特徴とする請求項6または請求項7記載のセラミックス基材支持具を用いたセラミックス部材の製造方法。
- 前記先端部は前記セラミックス基材支持具の軸に対し垂直な平坦面を有することを特徴とする請求項6から請求項8のいずれか1項に記載のセラミックス基材支持具を用いたセラミックス部材の製造方法。
- 前記セラミックス基材は、黒鉛からなることを特徴とする請求項6から請求項9のいずれか1項に記載のセラミックス基材支持具を用いたセラミックス部材の製造方法。
- 前記セラミックス基材に形成されるセラミックス被膜には前記支持具被膜が存在することを特徴とする請求項6から10のいずれか1項に記載のセラミック部材の製造方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011050303A JP5787558B2 (ja) | 2011-03-08 | 2011-03-08 | セラミックス基材支持具及びセラミックス部材の製造方法 |
US13/414,667 US20120228795A1 (en) | 2011-03-08 | 2012-03-07 | Ceramic substrate supporting member and method of manufacturing ceramic member |
KR1020120023785A KR101377830B1 (ko) | 2011-03-08 | 2012-03-08 | 세라믹 기재 지지구 및 세라믹 부재의 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011050303A JP5787558B2 (ja) | 2011-03-08 | 2011-03-08 | セラミックス基材支持具及びセラミックス部材の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012184152A JP2012184152A (ja) | 2012-09-27 |
JP5787558B2 true JP5787558B2 (ja) | 2015-09-30 |
Family
ID=46794808
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011050303A Active JP5787558B2 (ja) | 2011-03-08 | 2011-03-08 | セラミックス基材支持具及びセラミックス部材の製造方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20120228795A1 (ja) |
JP (1) | JP5787558B2 (ja) |
KR (1) | KR101377830B1 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5704994B2 (ja) * | 2011-03-31 | 2015-04-22 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションInternational Business Machines Corporation | 半導体接合装置 |
JP6383588B2 (ja) * | 2014-06-30 | 2018-08-29 | イビデン株式会社 | セラミック部材の製造方法および支持具 |
KR102051668B1 (ko) | 2016-12-20 | 2019-12-04 | 주식회사 티씨케이 | SiC 증착층을 포함하는 반도체 제조용 부품 및 그 제조방법 |
WO2018117558A1 (ko) * | 2016-12-20 | 2018-06-28 | 주식회사 티씨케이 | 지그를 이용한 반도체 제조용 부품의 제조방법 및 제조장치 |
KR102040378B1 (ko) * | 2016-12-20 | 2019-11-05 | 주식회사 티씨케이 | 지그를 이용한 반도체 제조용 부품의 제조방법 및 제조장치 |
KR102642090B1 (ko) * | 2021-08-24 | 2024-02-29 | 주식회사 케이엔제이 | 지지 소켓 및 증착층을 포함하는 부품 제조 방법 |
CN114953132B (zh) * | 2022-07-01 | 2023-08-01 | 青岛凯瑞电子有限公司 | 一种涂膏自动调节装置 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5339234B2 (ja) * | 1974-04-01 | 1978-10-20 | ||
JPS60166286A (ja) * | 1984-02-08 | 1985-08-29 | 日立化成工業株式会社 | SiC被覆炭素材の製法 |
JPS61124572A (ja) * | 1984-11-21 | 1986-06-12 | Hitachi Chem Co Ltd | 化学蒸着方法 |
JP2521795B2 (ja) * | 1988-10-21 | 1996-08-07 | 日本石油株式会社 | 耐酸化性を有する炭素繊維強化複合材料の製造法 |
JP3361385B2 (ja) * | 1994-06-30 | 2003-01-07 | 東芝機械株式会社 | ヒータ |
JP4455895B2 (ja) * | 2004-01-29 | 2010-04-21 | 東海カーボン株式会社 | 気相蒸着セラミックス被覆材の製造方法 |
US7163393B2 (en) * | 2004-02-02 | 2007-01-16 | Sumitomo Mitsubishi Silicon Corporation | Heat treatment jig for semiconductor silicon substrate |
JP2009041060A (ja) * | 2007-08-08 | 2009-02-26 | Tokai Carbon Co Ltd | CVD−SiCの製造方法 |
-
2011
- 2011-03-08 JP JP2011050303A patent/JP5787558B2/ja active Active
-
2012
- 2012-03-07 US US13/414,667 patent/US20120228795A1/en not_active Abandoned
- 2012-03-08 KR KR1020120023785A patent/KR101377830B1/ko active IP Right Grant
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20120228795A1 (en) | 2012-09-13 |
KR101377830B1 (ko) | 2014-03-25 |
KR20120102548A (ko) | 2012-09-18 |
JP2012184152A (ja) | 2012-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5787558B2 (ja) | セラミックス基材支持具及びセラミックス部材の製造方法 | |
US10590563B2 (en) | Method of fabricating a plurality of single crystal CVD synthetic diamonds | |
JP2007537127A (ja) | ダイヤモンド担持半導体デバイスおよび形成方法 | |
JP4985625B2 (ja) | 炭化珪素単結晶の製造方法 | |
JP6450920B2 (ja) | ダイヤモンド基板及びダイヤモンド基板の製造方法 | |
JP6219238B2 (ja) | サセプタ及びその製造方法 | |
WO2012105488A1 (ja) | 単結晶引上げ装置用黒鉛ルツボ及びその製造方法 | |
JP7341059B2 (ja) | 六方晶構造の二次元膜の製造方法 | |
KR20220077282A (ko) | 탄화탄탈 코팅 탄소 재료 및 이의 제조방법 | |
JP7081453B2 (ja) | 黒鉛基材、炭化珪素の成膜方法および炭化珪素基板の製造方法 | |
JP5929520B2 (ja) | ダイヤモンド系膜の製造方法およびそれに用いられる複合基板 | |
EP3789520B1 (en) | Apparatus for growing a semiconductor wafer, in particular of silicon carbide, and associated manufacturing process | |
JP4619036B2 (ja) | 炭素複合部材 | |
JP2007012933A (ja) | 半導体製造装置用部材及び半導体製造装置 | |
JP2009041060A (ja) | CVD−SiCの製造方法 | |
JP2019157204A (ja) | SiC被覆ケイ素質材の製造方法、及び、SiC被覆ケイ素質材 | |
TWM566720U (zh) | 改良型石墨盤表層結構 | |
CN113698231B (zh) | 碳复合构件 | |
JP7463699B2 (ja) | SiCシード及びSiC単結晶インゴットの製造方法 | |
TWI836251B (zh) | 耐火碳化物多層體 | |
JP5013686B2 (ja) | 化合物半導体用サセプタ | |
JP2021172542A (ja) | SiC被覆黒鉛部材の接合体及びその製造方法 | |
KR101012091B1 (ko) | 다이아몬드막으로 코팅된 세라믹 몸체 및 그 제조방법 | |
JP2005289706A (ja) | ダイヤモンド自立膜の製造方法 | |
JPH08157283A (ja) | 熱分解窒化ホウ素被覆複層成形体及びその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20140210 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140220 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20141212 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150106 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20150202 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150205 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150707 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150728 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5787558 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |