JP7261542B2 - ＳｉＣ被覆ケイ素質材の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ＳｉＣ被覆ケイ素質材の製造方法、及び、ＳｉＣ被覆ケイ素質材に関する。
ＳｉＣは、耐熱性、耐酸化性などに優れているために、様々な素材の表面にＣＶＤ法で被覆されて使用されている。
基材としては、焼結体のＳｉＣ、炭素、Ｃ／Ｃ複合材、ＳｉＣ／ＳｉＣ複合材などが適用されており、基材の持つ性能を生かし、弱点をＣＶＤ－ＳｉＣの被覆を形成することにより補って、様々な用途で使用されている。
基材としては、焼結体のＳｉＣ、炭素、Ｃ／Ｃ複合材、ＳｉＣ／ＳｉＣ複合材などが適用されており、基材の持つ性能を生かし、弱点をＣＶＤ－ＳｉＣの被覆を形成することにより補って、様々な用途で使用されている。
特許文献１には、溶融ケイ素を用いて繊維含有プリフォームに含浸させる溶融含浸（ＭＩ）法によるセラミックマトリックス複合材をＣＶＤ－ＳｉＣで改良する技術が記載されている。
溶融含浸法で製造されたＳｉＣ／ＳｉＣ複合材は、炭素源を隙間に含むＳｉＣ繊維に濡れ性の高い溶融シリコンを含浸しているので、シリコンが隙間なく充填されている一方、含浸されたシリコンは完全に反応しにくく、遊離ケイ素として残留している。
このような遊離ケイ素が耐クリープ性を低下させるため、遊離ケイ素を有しないセラミックマトリックス材料中にセラミック繊維強化材料を外側層として含む構成のセラミックマトリックス複合材物品が記載されている。
溶融含浸法で製造されたＳｉＣ／ＳｉＣ複合材は、炭素源を隙間に含むＳｉＣ繊維に濡れ性の高い溶融シリコンを含浸しているので、シリコンが隙間なく充填されている一方、含浸されたシリコンは完全に反応しにくく、遊離ケイ素として残留している。
このような遊離ケイ素が耐クリープ性を低下させるため、遊離ケイ素を有しないセラミックマトリックス材料中にセラミック繊維強化材料を外側層として含む構成のセラミックマトリックス複合材物品が記載されている。
しかしながら、特許文献１に記載された発明では、セラミック繊維にシリコンの溶融含浸プロセスを適用した後に化学気相成長プロセス（ＣＶＤ）による気相含浸（ＣＶＩ）を用いている。
セラミック繊維としてＳｉＣ繊維等を使用していて、溶融含浸するシリコンとセラミック繊維間の濡れ性が高い場合には、セラミック繊維間にシリコンが隙間なく含浸され、表面が完全にシリコンで覆われる。この場合、隙間のないシリコンの基材の上にＣＶＤ－ＳｉＣの被覆が形成された状態となり、セラミック繊維とＣＶＤ－ＳｉＣとの接触が形成されない。
このような構造であると、シリコンとシリコンの上に形成されたＣＶＤ－ＳｉＣの被覆との接合力が弱いと、ＣＶＤ－ＳｉＣの被覆が剥がれてしまうことがある。
セラミック繊維としてＳｉＣ繊維等を使用していて、溶融含浸するシリコンとセラミック繊維間の濡れ性が高い場合には、セラミック繊維間にシリコンが隙間なく含浸され、表面が完全にシリコンで覆われる。この場合、隙間のないシリコンの基材の上にＣＶＤ－ＳｉＣの被覆が形成された状態となり、セラミック繊維とＣＶＤ－ＳｉＣとの接触が形成されない。
このような構造であると、シリコンとシリコンの上に形成されたＣＶＤ－ＳｉＣの被覆との接合力が弱いと、ＣＶＤ－ＳｉＣの被覆が剥がれてしまうことがある。
本発明は、上記課題を鑑み、シリコンあるいはケイ素質の基材の上に強固なＣＶＤ－ＳｉＣ被覆を形成することのできる、ＳｉＣ被覆ケイ素質材の製造方法、及び、強固なＣＶＤ－ＳｉＣ被覆が形成されたＳｉＣ被覆ケイ素質材を提供することを目的とする。
本発明のＳｉＣ被覆ケイ素質材の製造方法は、ケイ素質基材に１１５０℃以下の温度で第１のＳｉＣ層を被覆する第１製膜工程と、
ケイ素質基材に１２００～１４００℃の温度で第２のＳｉＣ層をＣＶＤ法で被覆する第２製膜工程と、からなることを特徴とする。
ケイ素質基材に１２００～１４００℃の温度で第２のＳｉＣ層をＣＶＤ法で被覆する第２製膜工程と、からなることを特徴とする。
本発明のＳｉＣ被覆ケイ素質材の製造方法では、ケイ素質基材に対して、１１５０℃以下の低温で第１のＳｉＣ層を被覆する第１製膜工程と、さらに１２００～１４００℃の高温でＣＶＤ法により第２のＳｉＣ層を被覆する第２製膜工程を行う。
ケイ素質基材に対して１１５０℃以下の低温で第１のＳｉＣ層を被覆すると、シリコンの蒸発を抑制した状態でのＳｉＣ層の被覆を行うことができる。
その後１２００～１４００℃の高温で第２のＳｉＣ層をＣＶＤ法で形成すると、厚いＳｉＣ層を効率よく形成することができる。また、第２製膜工程では、シリコンの蒸発が第１のＳｉＣ層によって抑制されているために原料ガスの成分比が崩れないので、異質の層が形成されにくくなる。そのため、表面が剥がれにくい強固なＳｉＣ被覆が形成されたＳｉＣ被覆ケイ素質材を得ることができる。
ケイ素質基材に対して１１５０℃以下の低温で第１のＳｉＣ層を被覆すると、シリコンの蒸発を抑制した状態でのＳｉＣ層の被覆を行うことができる。
その後１２００～１４００℃の高温で第２のＳｉＣ層をＣＶＤ法で形成すると、厚いＳｉＣ層を効率よく形成することができる。また、第２製膜工程では、シリコンの蒸発が第１のＳｉＣ層によって抑制されているために原料ガスの成分比が崩れないので、異質の層が形成されにくくなる。そのため、表面が剥がれにくい強固なＳｉＣ被覆が形成されたＳｉＣ被覆ケイ素質材を得ることができる。
本発明のＳｉＣ被覆ケイ素質材の製造方法において、上記第１製膜工程では、厚さ０．５μｍ以上の第１のＳｉＣ層を製膜することが好ましい。
第１のＳｉＣ層の厚さが０．５μｍ以上であると、ケイ素質基材からのシリコンの蒸発を充分に抑えることができるので、第２製膜工程でより均質な第２のＳｉＣ層を形成することができる。
本発明のＳｉＣ被覆ケイ素質材の製造方法において、上記第１製膜工程は、ＣＶＤ法により行うことが好ましい。
本発明のＳｉＣ被覆ケイ素質材の製造方法において、第１製膜工程の方法は限定されるものではないが、第１製膜工程がＣＶＤ法であると、第２製膜工程もＣＶＤ法で行われるため、同一のＣＶＤ製膜装置を使用して連続的に第１製膜工程と第２製膜工程を行うことができるために好ましい。また、第１のＳｉＣ層と第２のＳｉＣ層が共にＣＶＤにより形成された層であると、第１のＳｉＣ層と第２のＳｉＣ層の適合性がよく、より強固なＳｉＣ被覆が形成されたＳｉＣ被覆シリコン基材を得ることができる。
本発明のＳｉＣ被覆ケイ素質材の製造方法において、第１製膜工程の方法は限定されるものではないが、第１製膜工程がＣＶＤ法であると、第２製膜工程もＣＶＤ法で行われるため、同一のＣＶＤ製膜装置を使用して連続的に第１製膜工程と第２製膜工程を行うことができるために好ましい。また、第１のＳｉＣ層と第２のＳｉＣ層が共にＣＶＤにより形成された層であると、第１のＳｉＣ層と第２のＳｉＣ層の適合性がよく、より強固なＳｉＣ被覆が形成されたＳｉＣ被覆シリコン基材を得ることができる。
本発明のＳｉＣ被覆ケイ素質材の製造方法において、上記第１のＳｉＣ層は、上記第２のＳｉＣ層よりも厚さが薄いことが好ましい。
低温で行われる第１の製膜工程は、第２の製膜工程よりも製膜速度が遅くなるので、第１のＳｉＣ層の厚さを、第２のＳｉＣ層よりも薄くすることにより、全体の製膜にかかる時間を短縮することができる。
本発明のＳｉＣ被覆ケイ素質材の製造方法において、上記ケイ素質基材は、シリコンのみからなることが好ましい。
ケイ素質基材がシリコンのみからなると、シリコンに光透過性がないのでＳｉＣ被覆ケイ素質材を光透過性のない半導体治具に用いるために適している。また、半導体治具の表面のＳｉＣ層を剥離しにくくすることができる。
本発明のＳｉＣ被覆ケイ素質材の製造方法において、上記ケイ素質基材は、シリコンの内部に骨材を有する複合材であることが好ましい。
ケイ素質基材が、シリコンの内部に骨材を有する複合材であると、高強度のＳｉＣ被覆ケイ素質材を得ることができる。
本発明のＳｉＣ被覆ケイ素質材の製造方法において、上記ケイ素質基材は、マトリックスが反応焼結ＳｉＣであるＳｉＣ／ＳｉＣ複合材であることが好ましい。
ケイ素質基材を構成するＳｉＣ／ＳｉＣ複合材のマトリックスが反応焼結ＳｉＣであると、ＳｉＣ繊維が強度を確保し、溶融シリコンを用いて内部までマトリックスが形成されているので、高強度のＳｉＣ被覆ケイ素質材を得ることができる。
本発明のＳｉＣ被覆ケイ素質材は、ケイ素質基材の表面に第１のＳｉＣ層が設けられ、上記第１のＳｉＣ層の表面に第２のＳｉＣ層が設けられたＳｉＣ被覆ケイ素質材であって、
上記第１のＳｉＣ層は上記第２のＳｉＣ層よりも厚さが薄いことを特徴とする。
上記第１のＳｉＣ層は上記第２のＳｉＣ層よりも厚さが薄いことを特徴とする。
ケイ素質基材の表面に第１のＳｉＣ層が形成されていると、第２のＳｉＣ層が形成される過程でシリコンの蒸発が抑制されるので、剥がれにくい強固なＳｉＣ被覆が形成されたＳｉＣ被覆ケイ素質材となる。
本発明のＳｉＣ被覆ケイ素質材では、上記第１のＳｉＣ層の厚さは０．５μｍ以上であることが好ましい。
第１のＳｉＣ層の厚さが０．５μｍ以上であると、ケイ素質基材からのシリコンの蒸発を充分に抑えた状態で第２のＳｉＣ層の形成がされるので、より均質な第２のＳｉＣ層を有するＳｉＣ被覆ケイ素質材となる。
本発明のＳｉＣ被覆ケイ素質材では、上記第１のＳｉＣ層は上記第２のＳｉＣ層よりも緻密な層であることが好ましい。
第１のＳｉＣ層が緻密な層であると、ケイ素質基材からのシリコンの蒸発を充分に抑えた状態で第２のＳｉＣ層の形成がされるので、より均質な第２のＳｉＣ層を有するＳｉＣ被覆ケイ素質材となる。
第１のＳｉＣ層が緻密な層であると、ケイ素質基材からのシリコンの蒸発を充分に抑えた状態で第２のＳｉＣ層の形成がされるので、より均質な第２のＳｉＣ層を有するＳｉＣ被覆ケイ素質材となる。
本発明のＳｉＣ被覆ケイ素質材において、上記ケイ素質基材は、シリコンのみからなることが好ましい。
ケイ素質基材がシリコンのみからなり、剥がれにくい強固なＳｉＣ被覆が形成されたＳｉＣ被覆ケイ素質材は光透過性のない半導体治具に用いるために適している。
本発明のＳｉＣ被覆ケイ素質材において、上記ケイ素質基材は、シリコンの内部に骨材を有する複合材であることが好ましい。
ケイ素質基材がシリコンの内部に骨材を有する複合材であると、高強度のＳｉＣ被覆ケイ素質材とすることができる。
本発明のＳｉＣ被覆ケイ素質材において、上記ケイ素質基材は、マトリックスが反応焼結ＳｉＣからなるＳｉＣ／ＳｉＣ複合材であることが好ましい。
ケイ素質基材を構成するＳｉＣ／ＳｉＣ複合材のマトリックスが反応焼結ＳｉＣであると、ＳｉＣ繊維が強度を確保し、溶融シリコンを用いて内部までマトリックスが形成されているので、高強度のＳｉＣ被覆ケイ素質材とすることができる。
本発明によれば、シリコンあるいはケイ素質の基材の上に強固なＣＶＤ－ＳｉＣ被覆を形成することのできる、ＳｉＣ被覆ケイ素質材の製造方法、及び、強固なＣＶＤ－ＳｉＣ被覆が形成されたＳｉＣ被覆ケイ素質材を提供することができる。
（発明の詳細な説明）
以下、本発明について具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の記載に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。
以下、本発明について具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の記載に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。
まず、本発明のＳｉＣ被覆ケイ素質材の製造方法により製造することのできる、本発明のＳｉＣ被覆ケイ素質材について説明する。
本発明のＳｉＣ被覆ケイ素質材は、ケイ素質基材の表面に第１のＳｉＣ層が設けられ、上記第１のＳｉＣ層の表面に第２のＳｉＣ層が設けられたＳｉＣ被覆ケイ素質材であって、
上記第１のＳｉＣ層は上記第２のＳｉＣ層よりも厚さが薄いことを特徴とする。
本発明のＳｉＣ被覆ケイ素質材は、ケイ素質基材の表面に第１のＳｉＣ層が設けられ、上記第１のＳｉＣ層の表面に第２のＳｉＣ層が設けられたＳｉＣ被覆ケイ素質材であって、
上記第１のＳｉＣ層は上記第２のＳｉＣ層よりも厚さが薄いことを特徴とする。
図１は、本発明のＳｉＣ被覆ケイ素質材の一部を示す断面顕微鏡写真であり、図２は図１における破線部を拡大した断面顕微鏡写真である。
図１及び図２に示すＳｉＣ被覆ケイ素質材は後述する実施例１で製造したＳｉＣ被覆ケイ素質材である。
図２には、ケイ素質基材の表面に第１のＳｉＣ層が設けられ、第１のＳｉＣ層の表面に第２のＳｉＣ層が設けられていることが示されている。
図１及び図２から、第１のＳｉＣ層の厚さが第２のＳｉＣ層より薄いことがわかる。
また、第１のＳｉＣ層は第２のＳｉＣ層よりも緻密な層となっていることが好ましい。
本発明のＳｉＣ被覆ケイ素質材を構成する第２のＳｉＣ層は、第１のＳｉＣ層の表面に設けられた層であり、その厚さが厚い層である。また、第１のＳｉＣ層に比べると粗である（緻密でない）ことが好ましい。
これらについては、破断面をＳＥＭで確認し、第２のＳｉＣ層は反射電子像の濃度が変わっている部分を境に組織が粗くなっていることで確認できる。
図１及び図２に示すＳｉＣ被覆ケイ素質材は後述する実施例１で製造したＳｉＣ被覆ケイ素質材である。
図２には、ケイ素質基材の表面に第１のＳｉＣ層が設けられ、第１のＳｉＣ層の表面に第２のＳｉＣ層が設けられていることが示されている。
図１及び図２から、第１のＳｉＣ層の厚さが第２のＳｉＣ層より薄いことがわかる。
また、第１のＳｉＣ層は第２のＳｉＣ層よりも緻密な層となっていることが好ましい。
本発明のＳｉＣ被覆ケイ素質材を構成する第２のＳｉＣ層は、第１のＳｉＣ層の表面に設けられた層であり、その厚さが厚い層である。また、第１のＳｉＣ層に比べると粗である（緻密でない）ことが好ましい。
これらについては、破断面をＳＥＭで確認し、第２のＳｉＣ層は反射電子像の濃度が変わっている部分を境に組織が粗くなっていることで確認できる。
本発明のＳｉＣ被覆ケイ素質材を構成するケイ素質基材は、特に限定されないが、シリコンのみからなるケイ素質基材、シリコンの内部に骨材を有する複合材、マトリックスが反応焼結ＳｉＣからなるＳｉＣ／ＳｉＣ複合材が挙げられる。
マトリックスが反応焼結ＳｉＣからなるＳｉＣ／ＳｉＣ複合材は、例えば溶融含浸法で得られるＳｉＣ／ＳｉＣ複合材であり、未反応のＳｉがまとまって存在するのでＳｉのＸ線回折ピークが検出されることで確認することができる。
シリコンのみからなるケイ素質基材としては、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン等からなるウェハーが挙げられる。
マトリックスが反応焼結ＳｉＣからなるＳｉＣ／ＳｉＣ複合材は、例えば溶融含浸法で得られるＳｉＣ／ＳｉＣ複合材であり、未反応のＳｉがまとまって存在するのでＳｉのＸ線回折ピークが検出されることで確認することができる。
シリコンのみからなるケイ素質基材としては、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン等からなるウェハーが挙げられる。
シリコンの内部に骨材を有する複合材としては、骨材としてはセラミック繊維、炭素繊維が挙げられ、セラミック繊維としてはＳｉＣ繊維、アルミナ繊維、ムライト繊維、及び、シリカ繊維からなる群から選ばれる少なくとも１種のセラミック繊維が好ましく、ＳｉＣ繊維であることがより好ましい。また、マトリックスとしては、シリコン、反応焼結ＳｉＣが挙げられる。反応焼結ＳｉＣでは、シリコンが含浸されて得られているので、表面に残留シリコンが多く存在するＳｉＣ／ＳｉＣ複合材を構成する。
セラミック繊維及び炭素繊維の繊維径は５～２５μｍであることが好ましい。
繊維径は、ケイ素質基材の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察することにより測定することができる。
セラミック繊維及び炭素繊維の繊維径は５～２５μｍであることが好ましい。
繊維径は、ケイ素質基材の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察することにより測定することができる。
マトリックスが反応焼結ＳｉＣからなるＳｉＣ／ＳｉＣ複合材としては、炭素源を隙間に含むＳｉＣ繊維に溶融シリコンを含浸させて、シリコンと炭素源を反応させて反応焼結ＳｉＣを生成してなる複合材が挙げられる。
本発明のＳｉＣ被覆ケイ素質材を構成する第１のＳｉＣ層は、ケイ素質基材の表面に設けられた層であり、第２のＳｉＣ層よりも厚さが薄い層である。
第１のＳｉＣ層の厚さは０．５μｍ以上であることが好ましい。第１のＳｉＣ層の厚さが０．５μｍ以上であると、ケイ素質基材からのシリコンの蒸発を充分に抑えた状態で第２のＳｉＣ層の形成がされるので、より均質な第２のＳｉＣ層を有するＳｉＣ被覆ケイ素質材となる。
また、第１のＳｉＣ層の厚さは４０μｍ以下であることが好ましい。
第１のＳｉＣ層を厚く形成しようとすると製膜に時間がかかるため、製造効率の観点からは厚すぎないことが好ましい。
第１のＳｉＣ層を形成する方法は特に限定されるものではないが、ＣＶＤ法で形成された層であることが好ましい。
第１のＳｉＣ層の厚さは０．５μｍ以上であることが好ましい。第１のＳｉＣ層の厚さが０．５μｍ以上であると、ケイ素質基材からのシリコンの蒸発を充分に抑えた状態で第２のＳｉＣ層の形成がされるので、より均質な第２のＳｉＣ層を有するＳｉＣ被覆ケイ素質材となる。
また、第１のＳｉＣ層の厚さは４０μｍ以下であることが好ましい。
第１のＳｉＣ層を厚く形成しようとすると製膜に時間がかかるため、製造効率の観点からは厚すぎないことが好ましい。
第１のＳｉＣ層を形成する方法は特に限定されるものではないが、ＣＶＤ法で形成された層であることが好ましい。
本発明のＳｉＣ被覆ケイ素質材を構成する第２のＳｉＣ層は、第１のＳｉＣ層の表面に設けられた層であり、第１のＳｉＣ層よりも厚さが厚い層である。破断面をＳＥＭで確認し、第２のＳｉＣ層は反射電子像の濃度が変わっている部分を境に組織が粗くなっていることで確認できる。
第２のＳｉＣ層の厚さは５０μｍ以上であることが好ましい。第２のＳｉＣ層が、ＳｉＣ被覆ケイ素質材においてＳｉＣ被覆による効果を主に発揮させるための層であるので、耐熱性、耐酸化性等の効果を発揮させるために充分な厚みが必要である。
また、第２のＳｉＣ層の厚さは５０００μｍ以下であることが好ましい。第２のＳｉＣ層をこれ以上厚く形成したとしてもＳｉＣ被覆による効果がそれ以上向上しないと考えられる。
第２のＳｉＣ層はＣＶＤ法で形成された層であることが好ましい。
第２のＳｉＣ層の厚さは５０μｍ以上であることが好ましい。第２のＳｉＣ層が、ＳｉＣ被覆ケイ素質材においてＳｉＣ被覆による効果を主に発揮させるための層であるので、耐熱性、耐酸化性等の効果を発揮させるために充分な厚みが必要である。
また、第２のＳｉＣ層の厚さは５０００μｍ以下であることが好ましい。第２のＳｉＣ層をこれ以上厚く形成したとしてもＳｉＣ被覆による効果がそれ以上向上しないと考えられる。
第２のＳｉＣ層はＣＶＤ法で形成された層であることが好ましい。
続いて、本発明のＳｉＣ被覆ケイ素質材の製造方法について説明する。
本発明のＳｉＣ被覆ケイ素質材の製造方法は、ケイ素質基材に１１５０℃以下の温度で第１のＳｉＣ層を被覆する第１製膜工程と、
ケイ素質基材に１２００～１４００℃の温度で第２のＳｉＣ層をＣＶＤ法で被覆する第２製膜工程と、からなることを特徴とする。
本発明のＳｉＣ被覆ケイ素質材の製造方法は、ケイ素質基材に１１５０℃以下の温度で第１のＳｉＣ層を被覆する第１製膜工程と、
ケイ素質基材に１２００～１４００℃の温度で第２のＳｉＣ層をＣＶＤ法で被覆する第２製膜工程と、からなることを特徴とする。
まず、ケイ素質基材を準備する。ケイ素質基材としては上記に説明した、シリコンのみからなるケイ素質基材、シリコンの内部に骨材を有する複合材、マトリックスが反応焼結ＳｉＣからなるＳｉＣ／ＳｉＣ複合材等を使用することができる。
このケイ素質基材に対して１１５０℃以下の温度で第１のＳｉＣ層を被覆する第１製膜工程を行う。
第１製膜工程の具体的な方法としては、ＣＶＤ法によるＳｉＣ層の形成、イオンプレーティング、スパッタリングなどのＰＶＤ法によるＳｉＣ層の形成、等が挙げられる。
これらの中ではＣＶＤ法によることが好ましい。
第１製膜工程がＣＶＤ法であると、第２製膜工程もＣＶＤ法で行われるため、同一のＣＶＤ製膜装置を使用して連続的に第１製膜工程と第２製膜工程を行うことができるために好ましい。また、第１のＳｉＣ層と第２のＳｉＣ層が共にＣＶＤにより形成された層であると、第１のＳｉＣ層と第２のＳｉＣ層の適合性がよく、より強固なＳｉＣ被覆が形成されたＳｉＣ被覆シリコン基材を得ることができる。
第１製膜工程の具体的な方法としては、ＣＶＤ法によるＳｉＣ層の形成、イオンプレーティング、スパッタリングなどのＰＶＤ法によるＳｉＣ層の形成、等が挙げられる。
これらの中ではＣＶＤ法によることが好ましい。
第１製膜工程がＣＶＤ法であると、第２製膜工程もＣＶＤ法で行われるため、同一のＣＶＤ製膜装置を使用して連続的に第１製膜工程と第２製膜工程を行うことができるために好ましい。また、第１のＳｉＣ層と第２のＳｉＣ層が共にＣＶＤにより形成された層であると、第１のＳｉＣ層と第２のＳｉＣ層の適合性がよく、より強固なＳｉＣ被覆が形成されたＳｉＣ被覆シリコン基材を得ることができる。
第１製膜工程を１１５０℃以下の温度で行うと、シリコンの蒸気圧が低い状態で製膜を行うことになるため、シリコンの蒸発を抑制した状態でのＳｉＣ層の被覆を行うことができる。
第１製膜工程では、厚さ０．５μｍ以上の第１のＳｉＣ層を製膜することが好ましく、第１のＳｉＣ層の厚さが０．５μｍ以上であると、ケイ素質基材からのシリコンの蒸発を充分に抑えることができる。
また、第１製膜工程をＣＶＤ法で行う場合、１１５０℃以下の低温での製膜となることから製膜に時間を要する。そのため、第１のＳｉＣ層の厚さは必要以上に厚くし過ぎないようにすることが好ましく、第２製膜工程で製膜する第２のＳｉＣ層の厚さの方が厚くなる。
第１製膜工程では、厚さ０．５μｍ以上の第１のＳｉＣ層を製膜することが好ましく、第１のＳｉＣ層の厚さが０．５μｍ以上であると、ケイ素質基材からのシリコンの蒸発を充分に抑えることができる。
また、第１製膜工程をＣＶＤ法で行う場合、１１５０℃以下の低温での製膜となることから製膜に時間を要する。そのため、第１のＳｉＣ層の厚さは必要以上に厚くし過ぎないようにすることが好ましく、第２製膜工程で製膜する第２のＳｉＣ層の厚さの方が厚くなる。
続いて、１２００～１４００℃の高温でＣＶＤ法により第２のＳｉＣ層を被覆する第２製膜工程を行う。
第２製膜工程はＣＶＤ法により行われる。温度を１２００～１４００℃の高温にしているので厚いＳｉＣ層を効率よく形成することができる。また、第２製膜工程では、シリコンの蒸発が第１のＳｉＣ層によって抑制されているために原料ガスの成分比が崩れないので、異質の層が形成されにくくなる。そのため、表面が剥がれにくい強固なＳｉＣ被覆が形成されたＳｉＣ被覆ケイ素質材を得ることができる。
第２製膜工程では、厚さ５０μｍ以上の第２のＳｉＣ層を製膜することが好ましく、第２のＳｉＣ層の厚さが５０μｍ以上であると、ＳｉＣ被覆ケイ素質材においてＳｉＣ被覆による耐熱性、耐酸化性等の効果を充分に発揮させることができる。
第２製膜工程はＣＶＤ法により行われる。温度を１２００～１４００℃の高温にしているので厚いＳｉＣ層を効率よく形成することができる。また、第２製膜工程では、シリコンの蒸発が第１のＳｉＣ層によって抑制されているために原料ガスの成分比が崩れないので、異質の層が形成されにくくなる。そのため、表面が剥がれにくい強固なＳｉＣ被覆が形成されたＳｉＣ被覆ケイ素質材を得ることができる。
第２製膜工程では、厚さ５０μｍ以上の第２のＳｉＣ層を製膜することが好ましく、第２のＳｉＣ層の厚さが５０μｍ以上であると、ＳｉＣ被覆ケイ素質材においてＳｉＣ被覆による耐熱性、耐酸化性等の効果を充分に発揮させることができる。
なお、第１製膜工程及び第２製膜工程において、ＣＶＤ法によりＳｉＣ層を形成する厚さを調整する方法としては、温度及び時間を変更する方法を採用することができる。
（実施例）
以下、本発明をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。
以下、本発明をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。
（実施例１）
（第１製膜工程）
ケイ素質基材（Ｓｉ）をＣＶＤ炉に入れ、１１００℃でＳｉＣを６０分間製膜した。
ここで製膜したＳｉＣ層が第１のＳｉＣ層である。
（第１製膜工程）
ケイ素質基材（Ｓｉ）をＣＶＤ炉に入れ、１１００℃でＳｉＣを６０分間製膜した。
ここで製膜したＳｉＣ層が第１のＳｉＣ層である。
（第２製膜工程）
次に１２５０℃に温度を上げて同様に６０分間ＳｉＣを製膜しＳｉＣ被覆ケイ素質材を得た。
ここで製膜したＳｉＣ層が第２のＳｉＣ層である。
次に１２５０℃に温度を上げて同様に６０分間ＳｉＣを製膜しＳｉＣ被覆ケイ素質材を得た。
ここで製膜したＳｉＣ層が第２のＳｉＣ層である。
得られたＳｉＣ被覆ケイ素質材を厚さ方向に切断し、断面を走査電子顕微鏡で観察した。
ケイ素質基材の上の表面に第１のＳｉＣ層が形成され、第１のＳｉＣ層の表面に第２のＳｉＣ層が形成されており、第１のＳｉＣ層と第２のＳｉＣ層が密着して形成されていることが確認された（図１及び図２を参照）。第１のＳｉＣ層の厚さは３０μｍ、第２のＳｉＣ層の厚さは２７０μｍであった。
また、第１のＳｉＣ層の厚さが第２のＳｉＣ層の厚さよりも薄く、第１のＳｉＣ層は第２のＳｉＣ層よりも緻密な層であることも確認された。
ケイ素質基材の上の表面に第１のＳｉＣ層が形成され、第１のＳｉＣ層の表面に第２のＳｉＣ層が形成されており、第１のＳｉＣ層と第２のＳｉＣ層が密着して形成されていることが確認された（図１及び図２を参照）。第１のＳｉＣ層の厚さは３０μｍ、第２のＳｉＣ層の厚さは２７０μｍであった。
また、第１のＳｉＣ層の厚さが第２のＳｉＣ層の厚さよりも薄く、第１のＳｉＣ層は第２のＳｉＣ層よりも緻密な層であることも確認された。
（比較例１）
実施例と同様のケイ素質基材（Ｓｉ）をＣＶＤ炉に入れ、１２５０℃でＳｉＣを製膜した。
得られたＳｉＣ被覆ケイ素質材を厚さ方向に切断し、断面を走査電子顕微鏡で観察した。
図３は、比較例１で得たＳｉＣ被覆ケイ素質材の断面顕微鏡写真である。
ケイ素質基材の上にＳｉＣ層は形成されているが、繊維状の堆積物がケイ素質基材とＳｉＣ層の間に形成され、ケイ素質基材とＳｉＣ層は密着しておらず、容易に剥がれた。
実施例と同様のケイ素質基材（Ｓｉ）をＣＶＤ炉に入れ、１２５０℃でＳｉＣを製膜した。
得られたＳｉＣ被覆ケイ素質材を厚さ方向に切断し、断面を走査電子顕微鏡で観察した。
図３は、比較例１で得たＳｉＣ被覆ケイ素質材の断面顕微鏡写真である。
ケイ素質基材の上にＳｉＣ層は形成されているが、繊維状の堆積物がケイ素質基材とＳｉＣ層の間に形成され、ケイ素質基材とＳｉＣ層は密着しておらず、容易に剥がれた。
剥がれたＳｉＣ被覆ケイ素質材の表面には、繊維状の堆積物が形成されていた。
図４は、比較例１で得られたＳｉＣ被覆ケイ素質材のＳｉＣ層が繊維状の堆積物の層で剥離した表面の顕微鏡写真である。
図４は、比較例１で得られたＳｉＣ被覆ケイ素質材のＳｉＣ層が繊維状の堆積物の層で剥離した表面の顕微鏡写真である。
最初に１１００℃での第１製膜工程を行い、その後１２５０℃での第２製膜工程を行った実施例１では、繊維状の堆積物が観察されず、層間は密着していた。一方、最初に１２５０℃での製膜工程を行った比較例１では、繊維状の堆積物が確認され、層間は密着していなかった。このことから、１２５０℃以上での製膜を最初に行うと、ケイ素質基材のＳｉが少しずつ蒸発してＳｉＣ被覆が剥離しやすくなることが確認された。
Claims (4)
- ケイ素質基材に１１５０℃以下の温度で第１のＳｉＣ層を被覆する第１製膜工程と、
前記ケイ素質基材に１２００～１４００℃の温度で第２のＳｉＣ層をＣＶＤ法で被覆する第２製膜工程と、からなり、
前記第１製膜工程では、厚さ０．５μｍ以上４０μｍ以下の第１のＳｉＣ層を製膜し、
前記第２成膜工程では、厚さ５０μｍ以上５０００μｍ以下の第２のＳｉＣ層を製膜し、
前記ケイ素質基材は、セラミック繊維を有する複合材である
ことを特徴とするＳｉＣ被覆ケイ素質材の製造方法。 - 前記第１製膜工程は、ＣＶＤ法により行う請求項１に記載のＳｉＣ被覆ケイ素質材の製造方法。
- 前記ケイ素質基材は、シリコンの内部に骨材として前記セラミック繊維を有する複合材である請求項１又は２に記載のＳｉＣ被覆ケイ素質材の製造方法。
- 前記ケイ素質基材は、炭素源を隙間に含む前記セラミック繊維に溶融シリコンを含浸させて、シリコンと炭素源を反応させて反応焼結ＳｉＣを生成してなるＳｉＣ／ＳｉＣ複合材である請求項１又は２に記載のＳｉＣ被覆ケイ素質材の製造方法。
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