JP6383588B2 - セラミック部材の製造方法および支持具 - Google Patents
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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および支持具に関する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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および支持具を提供することを目的とする。
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および支持具を提供することを目的とする。
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、前記基材の前記表面に接触する支持部と、前記基材の前記表面に対して隙間を有するように前記支持部を囲むカバー部とからなる。
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、基材の表面に接触する支持部と、基材の表面に対して隙間を有するように支持部を囲むカバー部とを有する。
このため、カバー部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。また、カバー部は、基材との間に隙間を有するように配置されるので、カバー部と基材とが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、取り外す際に、セラミック被膜によって固着されていないので、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。
このため、支持具に載置された基材をＣＶＤ後に、取り外す際に、セラミック被膜によって固着されていないので、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。
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）前記支持具は、前記支持部と前記カバー部とが一体的に構成されている。
支持具は支持部とカバー部とが一体的に構成されているので、基材を支持具に載置する際に、基材を傾けて載置しようとすると、基材はカバー部から先に接触する。例えば基材が平面である場合、複数（例えば３点）の支持部の先端が形成する載置面と、基材とが平行となった時にはじめて支持部が基材と接触できるようになる。このため、支持部の先端を損傷しにくくことができる。また、基材とカバー部との隙間の間隔を、確保することができる。
（１）前記支持具は、前記支持部と前記カバー部とが一体的に構成されている。
支持具は支持部とカバー部とが一体的に構成されているので、基材を支持具に載置する際に、基材を傾けて載置しようとすると、基材はカバー部から先に接触する。例えば基材が平面である場合、複数（例えば３点）の支持部の先端が形成する載置面と、基材とが平行となった時にはじめて支持部が基材と接触できるようになる。このため、支持部の先端を損傷しにくくことができる。また、基材とカバー部との隙間の間隔を、確保することができる。
（２）前記支持部における最外縁と、前記カバー部における最外縁との距離は、前記隙間の間隔の４〜２０倍である。
支持具における支持部とカバー部との距離が、隙間の間隔の４倍以上であると、隙間から侵入した原料ガスが、支持部と基材との接触点に到達しにくくすることができるので、支持部と基材との固着が起きにくくすることができる。また、支持部とカバー部との距離が、隙間の間隔の２０倍以下であると、基材にセラミック被膜の形成されていない開口部を小さくすることができるので、基材を保護しやすくすることができる。
支持具における支持部とカバー部との距離が、隙間の間隔の４倍以上であると、隙間から侵入した原料ガスが、支持部と基材との接触点に到達しにくくすることができるので、支持部と基材との固着が起きにくくすることができる。また、支持部とカバー部との距離が、隙間の間隔の２０倍以下であると、基材にセラミック被膜の形成されていない開口部を小さくすることができるので、基材を保護しやすくすることができる。
（３）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。
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）前記基材あるいは基材の芯材は黒鉛で構成される。
黒鉛は、結晶に劈開面を有するので、基材あるいは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。基材の芯材が黒鉛であるとは、基材の大部分が黒鉛からなり、例えば黒鉛にセラミック被膜が形成されている場合を含む。
黒鉛は、結晶に劈開面を有するので、基材あるいは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。基材の芯材が黒鉛であるとは、基材の大部分が黒鉛からなり、例えば黒鉛にセラミック被膜が形成されている場合を含む。
（５）前記セラミック部材の製造方法は、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を、基材に対する支持具の位置を変えて複数回にわたって繰り返すことにより、基材の中心部の露出を防ぐことができる。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。
本発明のセラミック部材の製造方法を、基材に対する支持具の位置を変えて複数回にわたって繰り返すことにより、基材の中心部の露出を防ぐことができる。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。
前記課題を解決するための本発明の支持具は、基材の表面にＣＶＤ法によりセラミック被膜を形成する際にセラミック部材を支持するための支持具であって、前記基材の前記表面に接触する支持部と、前記基材の前記表面に対して隙間を有するように前記支持部を囲むカバー部とからなる。
本発明の支持具によれば、カバー部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。また、カバー部は、基材との間に隙間を有するように配置されるので、カバー部と基材とが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、取り外す際に、セラミック被膜によって固着されていないので、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。
このため、支持具に載置された基材をＣＶＤ後に、取り外す際に、セラミック被膜によって固着されていないので、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。
本発明によれば、支持具が、基材を支持する支持部と、基材との間に隙間を有するように支持部を囲むカバー部とからなるので、カバー部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る。このため、支持部および基材が、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。また、カバー部は、基材との間に隙間を有するように配置されるので、カバー部と基材とが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。これにより、支持具に載置された基材をＣＶＤ後に取り外す際に、セラミック被膜によって固着することがなく、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。
本発明のセラミック部材の製造方法および支持具について説明する。
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、前記基材の前記表面に接触する支持部と、前記基材の前記表面に対して隙間
を有するように前記支持部を囲むカバー部とからなる。
を有するように前記支持部を囲むカバー部とからなる。
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方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、基材の表面に接触する支持部と、基材の表面に対して隙間を有するように支持部を囲むカバー部とを有する。
このため、カバー部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。また、カバー部は、基材との間に隙間を有するように配置されるので、カバー部と基材とが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、取り外す際に、セラミック被膜によって固着することがなく、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。
このため、支持具に載置された基材をＣＶＤ後に、取り外す際に、セラミック被膜によって固着することがなく、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。
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）前記支持具は、前記支持部と前記カバー部とが一体的に構成されている。
支持具は支持部とカバー部とが一体的に構成されているので、基材を支持具に載置する際に、基材を傾けて載置しようとすると、基材はカバー部から先に接触する。例えば基材が平面である場合、複数（例えば３点）の支持部の先端が形成する載置面と、基材とが平行となった時にはじめて支持部が基材と接触できるようになる。このため、支持部の先端を損傷しにくくことができる。また、基材とカバー部との隙間の間隔を、確保することができる。
（１）前記支持具は、前記支持部と前記カバー部とが一体的に構成されている。
支持具は支持部とカバー部とが一体的に構成されているので、基材を支持具に載置する際に、基材を傾けて載置しようとすると、基材はカバー部から先に接触する。例えば基材が平面である場合、複数（例えば３点）の支持部の先端が形成する載置面と、基材とが平行となった時にはじめて支持部が基材と接触できるようになる。このため、支持部の先端を損傷しにくくことができる。また、基材とカバー部との隙間の間隔を、確保することができる。
（２）前記支持部における最外縁と、前記カバー部における最外縁との距離は、前記隙間の間隔の４〜２０倍である。
支持具における支持部とカバー部との距離が、隙間の間隔の４倍以上であると、隙間から侵入した原料ガスが、支持部と基材との接触点に到達しにくくすることができるので、支持部と基材との固着が起きにくくすることができる。また、支持部とカバー部との距離が、隙間の間隔の２０倍以下であると、基材にセラミック被膜の形成されていない開口部を小さくすることができるので、基材を保護しやすくすることができる。
支持具における支持部とカバー部との距離が、隙間の間隔の４倍以上であると、隙間から侵入した原料ガスが、支持部と基材との接触点に到達しにくくすることができるので、支持部と基材との固着が起きにくくすることができる。また、支持部とカバー部との距離が、隙間の間隔の２０倍以下であると、基材にセラミック被膜の形成されていない開口部を小さくすることができるので、基材を保護しやすくすることができる。
（３）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。
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）前記基材あるいは前記基材の芯材は黒鉛で構成される。
黒鉛は、結晶に劈開面を有するので、基材あるいは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。基材の芯材が黒鉛であるとは、基材の大部分が黒鉛からなり、例えば黒鉛にセラミック被膜が形成されている場合を含む。
黒鉛は、結晶に劈開面を有するので、基材あるいは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。基材の芯材が黒鉛であるとは、基材の大部分が黒鉛からなり、例えば黒鉛にセラミック被膜が形成されている場合を含む。
（５）前記セラミック部材の製造方法は、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を、基材に対する支持具の位置を変えて複数回にわたって繰り返すことにより、基材の中心部の露出を防ぐことができる。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。
本発明のセラミック部材の製造方法を、基材に対する支持具の位置を変えて複数回にわたって繰り返すことにより、基材の中心部の露出を防ぐことができる。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。
本発明の支持具は、基材の表面にＣＶＤ法によりセラミック被膜を形成する際にセラミック部材を支持するための支持具であって、前記基材の前記表面に接触する支持部と、前記基材の前記表面に対して隙間を有するように前記支持部を囲むカバー部とからなる。
本発明の支持具によれば、カバー部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。また、カバー部は、基材との間に隙間を有するように配置されるので、カバー部と基材とが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、取り外す際に、セラミック被膜によって固着されていないので、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。
このため、支持具に載置された基材をＣＶＤ後に、取り外す際に、セラミック被膜によって固着されていないので、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。
（第１実施形態）
第１実施形態のセラミック部材の製造方法および支持具３０について説明する。第１実施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。
第１実施形態のセラミック部材の製造方法および支持具３０について説明する。第１実施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。
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。
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。
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の中央に、基材２０の表面２０１に接触する支持部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の外周部に沿って、カバー部３３が上方に突出して設けられている。カバー部３３は、支持部３２を同心円状に囲むように形成することができ、上面３３１が平面状になっている。カバー部３３の高さは、支持部３２の高さよりも低い。
本体上面３１１の外周部に沿って、カバー部３３が上方に突出して設けられている。カバー部３３は、支持部３２を同心円状に囲むように形成することができ、上面３３１が平面状になっている。カバー部３３の高さは、支持部３２の高さよりも低い。
すなわち、図２（Ｂ）に示すように、支持部３２は、カバー部３３の上面３３１よりも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とカバー部３３との間に、隙間Ｓが形成される。
また、支持部３２における最外縁３２３と、カバー部３３における最外縁３３２との距離Ｌは、隙間Ｓの間隔（Ｓ）の４〜２０倍である。
また、支持部３２における最外縁３２３と、カバー部３３における最外縁３３２との距離Ｌは、隙間Ｓの間隔（Ｓ）の４〜２０倍である。
支持具３０は、支持具本体３１、支持部３２およびカバー部３３が一体的に形成される。例えば、支持具本体３１、支持部３２およびカバー部３３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、支持部３２およびカバー部３３を接着剤等で接着して一体化することもできる。あるいは、支持具本体３１とカバー部３３が一体成形されたものに、支持部３２を接着して形成することもできる。
なお、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、カバー部３３の先端を尖った形状とした支持具３０Ａを採用することも可能である。また、図３（Ｃ）および図３（Ｄ）に示すように、支持具本体３１を四角柱状に形成して、カバー部３３を四角形に形成した支持具３０Ｂを採用することも可能である。いずれの場合にも、支持部３２の形状や、支持部３２がカバー部３３よりも上方に突出していることは同様である。
なお、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、カバー部３３の先端を尖った形状とした支持具３０Ａを採用することも可能である。また、図３（Ｃ）および図３（Ｄ）に示すように、支持具本体３１を四角柱状に形成して、カバー部３３を四角形に形成した支持具３０Ｂを採用することも可能である。いずれの場合にも、支持部３２の形状や、支持部３２がカバー部３３よりも上方に突出していることは同様である。
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のカバー部３３が、被膜の原料ガスのカバー部３３の内側への流入を制限し、カバー部３３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のカバー部３３の上面３３１が対向する位置において、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が形成されない開口部２２２が形成される。
なお、カバー部３３と支持部３２とを平面視同心円状とすることにより、原料ガスが到達する距離に偏りが小さく、基材２０と固着することを方向によらず、等しく防止することができる。
その結果、第１のセラミック被膜２２は、支持具３０のカバー部３３の上面３３１が対向する位置において、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が形成されない開口部２２２が形成される。
なお、カバー部３３と支持部３２とを平面視同心円状とすることにより、原料ガスが到達する距離に偏りが小さく、基材２０と固着することを方向によらず、等しく防止することができる。
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。
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。
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。
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。
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）。
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。
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）。
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。
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２２１の面積は、支持領域２２０の面積の１０％〜６０％である。なお、開口部２２１および支持領域２２０は、支持具３０のカバー部３３が円形である場合でも、作業の状態によって必ずしも円形とはならず、偏心したり、楕円形等に変形する場合もある。
開口部２２１の面積は、支持領域２２０の面積の１０％〜６０％である。なお、開口部２２１および支持領域２２０は、支持具３０のカバー部３３が円形である場合でも、作業の状態によって必ずしも円形とはならず、偏心したり、楕円形等に変形する場合もある。
次に、第１実施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。
第１実施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を囲むカバー部３３とを有する。
第１実施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を囲むカバー部３３とを有する。
このため、カバー部３３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。また、カバー部３３は、基材２０との間に隙間Ｓを有するように配置されるので、カバー部３３と基材２０とがセラミック被膜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、取り外す際に、セラミック被膜２１によって固着することがなく、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。
このため、支持具３０に載置された基材２０をＣＶＤ後に、取り外す際に、セラミック被膜２１によって固着することがなく、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。
第１実施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とカバー部３３と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はカバー部３３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とカバー部３３との隙間Ｓの間隔を、確保することができる。
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とカバー部３３との隙間Ｓの間隔を、確保することができる。
第１実施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とカバー部３３の最外縁３３２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、支持部３２と基材２０との固着が起きにくくすることができる。
また、支持部３２の最外縁３２３とカバー部３３の最外縁３３２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。
また、支持部３２の最外縁３２３とカバー部３３の最外縁３３２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。
第１実施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。
第１実施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。
第１実施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の中心部の露出を防ぐことができる。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。
以下、第１実施形態に係る実施例１〜３および比較例について、説明する。実施例１〜３および比較例においては、セラミック部材１０Ａを製造する際の支持具３０における支持部３２は同一であり、カバー部３３がそれぞれ異なっている。実施例１〜３は、それぞれ異なる直径のカバー部３３を有し、比較例ではカバー部３３を有していない。
実施例１〜３では、表面にセラミック被膜２１（第１のセラミック被膜２２）が形成された黒鉛を基材２０として用い、その上にさらにセラミック被膜２１（第２のセラミック被膜２３）を形成する。実施例１〜３では、第２のセラミック被膜２３の形成に関して説明するが、基材２０を黒鉛のみとすれば、第１のセラミック被膜２２の形成においても第１実施形態の製造方法が適用できる。
実施例１〜３では、表面にセラミック被膜２１（第１のセラミック被膜２２）が形成された黒鉛を基材２０として用い、その上にさらにセラミック被膜２１（第２のセラミック被膜２３）を形成する。実施例１〜３では、第２のセラミック被膜２３の形成に関して説明するが、基材２０を黒鉛のみとすれば、第１のセラミック被膜２２の形成においても第１実施形態の製造方法が適用できる。
＜実施例１〜３＞
黒鉛にセラミック被膜２１（第１のセラミック被膜２２）を有する基材２０を、３個の支持具３０に載置し、ＣＶＤ炉でＭＴＳ（メチルトリクロロシラン）を原料ガスとして使用し、ＳｉＣからなるセラミック被膜２１を形成した。支持部３２の先端の平坦部と、カバー部３３と、隙間との関係、セラミック被膜を形成した際の固着、切り離しの状況、クラック、バリの有無を表１に示す。
また、用いた支持具３０の形状について以下に説明する。
支持部３２の先端に円形の平坦部（支持面３２２）を有し、リング状のカバー部３３を有する支持具３０を使用した。カバー部３３は、先端が尖った回転体（図３（Ａ）参照）である。
黒鉛にセラミック被膜２１（第１のセラミック被膜２２）を有する基材２０には、第１のセラミック被膜２２の形成時に支持部３２に形成された支持領域２２０を有し支持領域２２０の中心には開口部２２２を有している。
黒鉛にセラミック被膜２１（第１のセラミック被膜２２）を有する基材２０を、３個の支持具３０に載置し、ＣＶＤ炉でＭＴＳ（メチルトリクロロシラン）を原料ガスとして使用し、ＳｉＣからなるセラミック被膜２１を形成した。支持部３２の先端の平坦部と、カバー部３３と、隙間との関係、セラミック被膜を形成した際の固着、切り離しの状況、クラック、バリの有無を表１に示す。
また、用いた支持具３０の形状について以下に説明する。
支持部３２の先端に円形の平坦部（支持面３２２）を有し、リング状のカバー部３３を有する支持具３０を使用した。カバー部３３は、先端が尖った回転体（図３（Ａ）参照）である。
黒鉛にセラミック被膜２１（第１のセラミック被膜２２）を有する基材２０には、第１のセラミック被膜２２の形成時に支持部３２に形成された支持領域２２０を有し支持領域２２０の中心には開口部２２２を有している。
＜比較例＞
実施例１〜３と同様な支持部３２のみからなり、カバー部を有していない支持具を用い
、同様にセラミック部材１０Ａを形成した。
以下に、実施例１〜３および比較例の測定結果を示す。
実施例１〜３と同様な支持部３２のみからなり、カバー部を有していない支持具を用い
、同様にセラミック部材１０Ａを形成した。
以下に、実施例１〜３および比較例の測定結果を示す。
以上の結果から、カバー部３３を設けた実施例１〜３では切り離しが容易で著しいクラ
ック、バリが無く本発明の効果が見られた。特に、実施例１および実施例２ではさらに固着は確認されず、クラック、バリの発生はなくさらに望ましいことがわかる。
ック、バリが無く本発明の効果が見られた。特に、実施例１および実施例２ではさらに固着は確認されず、クラック、バリの発生はなくさらに望ましいことがわかる。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態のセラミック部材の製造方法および支持具について、図を用いながら説明する。
なお、前述した第１実施形態のセラミック部材の製造方法および支持具３０と共通する部位には同じ符号を付して、重複する説明を省略することとする。
図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図５（Ｃ）、図６に示すように、第２実施形態のセラミック部材の製造方法では、基材２０を立てかけた状態で第１のセラミック被膜２２および第２のセラミック被膜２３を形成する。
次に、第２実施形態のセラミック部材の製造方法および支持具について、図を用いながら説明する。
なお、前述した第１実施形態のセラミック部材の製造方法および支持具３０と共通する部位には同じ符号を付して、重複する説明を省略することとする。
図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図５（Ｃ）、図６に示すように、第２実施形態のセラミック部材の製造方法では、基材２０を立てかけた状態で第１のセラミック被膜２２および第２のセラミック被膜２３を形成する。
図５（Ａ）および図６に示すように、基材２０を縦にして、下端部を支持具４０で支持するとともに、基材２０の上端部を支持具３０で支持する。
支持具３０は、第１実施形態で用いたものと同じものである。支持具４０は、支持具３０と同様の構成をしており、支持具本体４１、支持部４２およびカバー部４３を有する。カバー部４３は、支持部４２を囲んで基材の外表面から隙間Ｓを有するように備えられる。このようにカバー部が備えられることによって、ＣＶＤ後に、カバー部４３の先端が当接する基材２０の表面には、基材２０の側面及び２つの底面に及ぶ開口部４２２および傾斜部４２１からなる支持領域４２０が形成される。
支持具３０は、第１実施形態で用いたものと同じものである。支持具４０は、支持具３０と同様の構成をしており、支持具本体４１、支持部４２およびカバー部４３を有する。カバー部４３は、支持部４２を囲んで基材の外表面から隙間Ｓを有するように備えられる。このようにカバー部が備えられることによって、ＣＶＤ後に、カバー部４３の先端が当接する基材２０の表面には、基材２０の側面及び２つの底面に及ぶ開口部４２２および傾斜部４２１からなる支持領域４２０が形成される。
図５（Ｂ）に示すように、第１のセラミック被膜２２の形成時には、支持具３０で支持された部位には、第１実施形態で説明したものと同様に開口部２２２および傾斜部２２１からなる支持領域２２０が形成される。
また、支持具４０で支持された部位には、カバー部４３で覆われた面に、開口部４２２および傾斜部４２１よりなる支持領域４２０が形成される。
また、支持具４０で支持された部位には、カバー部４３で覆われた面に、開口部４２２および傾斜部４２１よりなる支持領域４２０が形成される。
図５（Ｃ）に示すように、第２のセラミック被膜２３の形成時には、支持具３０で支持する位置が変わるように、基材２０を反転あるいは回転させる。支持具３０で支持された部位には、第１実施形態で説明したものと同様に開口部２２２および傾斜部２２１よりなる支持領域２２０が形成される。
また、支持具４０で支持された部位には、カバー部４３で覆われた面に、開口部４２１および傾斜部４２１よりなる支持領域４２０が形成される。第２のセラミック被膜２３の形成によって、第１のセラミック被膜２２の形成における開口部２２２、４２２、傾斜部２２１、４２１はそれぞれ第２のセラミック被膜２３によって覆われ、開口部であった部分２２２’、４２２’、傾斜部であった部分２２１’、４２１’となる。
また、支持具４０で支持された部位には、カバー部４３で覆われた面に、開口部４２１および傾斜部４２１よりなる支持領域４２０が形成される。第２のセラミック被膜２３の形成によって、第１のセラミック被膜２２の形成における開口部２２２、４２２、傾斜部２２１、４２１はそれぞれ第２のセラミック被膜２３によって覆われ、開口部であった部分２２２’、４２２’、傾斜部であった部分２２１’、４２１’となる。
このようなセラミック部材の製造方法で製造されたセラミック部材１０Ｂでは、第１実施形態のセラミック部材の製造方法で製造したセラミック部材１０Ａと同様の作用、効果を得ることができる。
本発明のセラミック部材の製造方法およびセラミック部材１０Ａ、１０Ｂは、前述した各実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形、改良等が可能である。
例えば、上述したセラミック部材の製造方法においては、基材２０に対する支持具３０の位置を変えて、２回にわたってセラミック被膜２１を形成した。この他、基材２０に対する支持具３０、４０の位置を変えて、複数回（３回以上）にわたってセラミック被膜２１を形成することにより、セラミック部材１０Ａ、１０Ｂを製造することができる。この場合には、回数に応じた数のセラミック被膜層ができる。
例えば、上述したセラミック部材の製造方法においては、基材２０に対する支持具３０の位置を変えて、２回にわたってセラミック被膜２１を形成した。この他、基材２０に対する支持具３０、４０の位置を変えて、複数回（３回以上）にわたってセラミック被膜２１を形成することにより、セラミック部材１０Ａ、１０Ｂを製造することができる。この場合には、回数に応じた数のセラミック被膜層ができる。
また、前述した各実施形態においては、支持具３０の支持部３２とカバー部３３を一体
で形成した場合を例示した。この他、例えば、カバー部３３を別の部材で形成することも可能である。この場合には、支持部３２の上に基材２０を載置した後に、カバー部３３を取り付ける支持具が利用できる。
で形成した場合を例示した。この他、例えば、カバー部３３を別の部材で形成することも可能である。この場合には、支持部３２の上に基材２０を載置した後に、カバー部３３を取り付ける支持具が利用できる。
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。
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
３２、４２ 支持部
３２３ 最外縁
３３、４３ カバー部
３３２ 最外縁
Ｓ 隙間
２０ 基材
２０１ 表面
２１ セラミック被膜
３０、３０Ａ、３０Ｂ、４０ 支持具
３２、４２ 支持部
３２３ 最外縁
３３、４３ カバー部
３３２ 最外縁
Ｓ 隙間
Claims (6)
- 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、前記基材の前記表面に接触する支持部と、前記基材の前記表面に対して隙間を有するように前記支持部を囲むカバー部とからなり、
前記支持部における最外縁と、前記カバー部における最外縁との距離は、前記隙間の間隔の４〜２０倍である、ことを特徴とするセラミック部材の製造方法。 - 前記支持具は、前記支持部と前記カバー部とが一体的に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のセラミック部材の製造方法。
- 前記セラミック被膜は、ＳｉＣであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセラミック部材の製造方法。
- 前記基材あるいは前記基材の芯材は黒鉛で構成されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１項に記載のセラミック部材の製造方法。
- 前記セラミック部材の製造方法は、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ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１項に記載のセラミック部材の製造方法。
- 基材の表面にＣＶＤ法によりセラミック被膜を形成する際にセラミック部材を支持するための支持具であって、
前記基材の前記表面に接触する支持部と、前記基材の前記表面に対して隙間を有するように前記支持部を囲むカバー部とからなり、
前記カバー部の高さは前記支持部の高さより低く、
前記支持部における最外縁と、前記カバー部における最外縁との距離が、前記隙間の間隔の４〜２０倍になるように構成されている、ことを特徴とする支持具。
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