JPH06227880A - 炭化珪素−シリコン複合材の製造方法 - Google Patents

炭化珪素−シリコン複合材の製造方法

Info

Publication number
JPH06227880A
JPH06227880A JP5014363A JP1436393A JPH06227880A JP H06227880 A JPH06227880 A JP H06227880A JP 5014363 A JP5014363 A JP 5014363A JP 1436393 A JP1436393 A JP 1436393A JP H06227880 A JPH06227880 A JP H06227880A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon
silicon carbide
porous body
sic
molten
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.)
Pending
Application number
JP5014363A
Other languages
English (en)
Inventor
Koichi Terao
公一 寺尾
Kazuhiro Minagawa
和弘 皆川
Tadahisa Arahori
忠久 荒堀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority to JP5014363A priority Critical patent/JPH06227880A/ja
Publication of JPH06227880A publication Critical patent/JPH06227880A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5093Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with elements other than metals or carbon
    • C04B41/5096Silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00844Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for electronic applications

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】炭化珪素多孔体に溶融したシリコンを含浸させ
て炭化珪素−シリコン複合材を製造するに際し、炭化珪
素−シリコン複合材より熱容量の大きい台座(4) の上に
載置されたるつぼ(3) 内に炭化珪素多孔体(1) を入れ、
さらに、シリコンの小片(2) を容れてこれを溶融し、溶
融シリコンを炭化珪素多孔体に含浸させた後冷却する。
台座を用いる代わりに、溶融後に炭化珪素多孔体の開気
孔の全体積の 1.5倍以上となるような量のシリコンの小
片をるつぼ内に容れてもよい。 【効果】炭化珪素多孔体の冷却速度は下方部の方が小さ
くなるので、溶融シリコンの凝固は多孔体の上方部から
下方部方向に進行し、材料表面へのシリコンの滲み出し
(金属シリコン突起物の生成)を容易に防止することが
でき、従来行われていたシリコンの滲み出し部の除去処
理を不要とすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体の拡散、
酸化処理などに使用されるプロセス管やウエハーボート
等、半導体製造用の耐熱性治具の素材として好適な炭化
珪素−シリコン複合材の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】炭化珪素多孔体にシリコン(Si)を含浸
させた炭化珪素−シリコン複合体は、半導体の拡散、酸
化処理などに使用されるプロセス管やシリコンウエハー
の搬入台として用いられるウエハーボートの素材として
利用されている。
【0003】このような炭化珪素−シリコン複合体は、
一般に炭化珪素多孔体の開気孔中に毛細管現象を利用し
て溶融状態の金属シリコンを含浸させることにより製造
される。しかしながら、溶融シリコンは凝固時に体積膨
張を伴うことから、シリコンを炭化珪素多孔体に含浸さ
せた後、冷却、凝固させる際に、一旦含浸させた溶融シ
リコンの一部が炭化珪素多孔体の外表面に滲み出してそ
の表層に金属シリコンの突起物が形成されるという欠点
があった。
【0004】表層に金属シリコンの突起物が存在しない
炭化珪素−シリコン複合体を製造する方法として、例え
ばシリコンを炭化珪素多孔体に含浸させた後炭化珪素多
孔体の外表面に溶融シリコンが滲み出して形成されたこ
の突起物を機械的に研磨して除去する方法や、円筒状の
反応管を製造するに際し、炭化珪素多孔体に溶融シリコ
ンを含浸させた後その管内に不活性ガスを導入して内壁
の温度を外壁の温度より低く維持し、シリコンを研磨除
去しやすい外壁側に選択的に滲み出させる方法(特開昭
64−69581 号公報)等が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法はいずれも炭化珪素多孔体の外表面に形成された金
属シリコンを除去するための工程を必要とし、煩雑であ
るばかりでなく、特に機械的に研磨して除去する方法で
は複雑な形状を有するものを製造することが困難であ
る。
【0006】本発明は、炭化珪素多孔体に溶融シリコン
を含浸させて炭化珪素−シリコン複合体を製造する際
に、溶融シリコンの炭化珪素多孔体の外表面への滲み出
しを防ぎ、従来行われているシリコン突起物の除去工程
を省いて製造工程の簡素化を図ることを課題としてなさ
れたものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するために種々研究を重ねた結果、炭化珪素多
孔体に溶融シリコンを含浸させた後の冷却過程を制御す
ることにより金属シリコンの滲み出しのない炭化珪素−
シリコン複合体を得る方法を見いだした。
【0008】本発明の要旨は、下記の(1) および(2) の
炭化珪素−シリコン複合体の製造方法にある。
【0009】(1) 炭化珪素多孔体に溶融したシリコンを
含浸させて炭化珪素−シリコン複合材を製造するに際
し、炭化珪素−シリコン複合材より熱容量の大きい台座
の上に載置されたるつぼ内に炭化珪素多孔体を入れ、さ
らにシリコンの小片を容れてこれを溶融し、溶融シリコ
ンを炭化珪素多孔体に含浸させた後、冷却することを特
徴とする炭化珪素−シリコン複合材の製造方法。
【0010】(2) 炭化珪素多孔体に溶融したシリコンを
含浸させて炭化珪素−シリコン複合材を製造するに際
し、シリコンを溶融するるつぼ内に炭化珪素多孔体を入
れ、さらに溶融後に炭化珪素多孔体の気孔の体積の 1.5
倍以上となるような量のシリコンの小片を容れてこれを
溶融し、溶融シリコンを炭化珪素多孔体に含浸させた
後、冷却することを特徴とする炭化珪素−シリコン複合
材の製造方法。
【0011】前記(2) の炭化珪素多孔体の気孔の体積と
は、炭化珪素多孔体を溶融シリコンに浸した状態で毛細
管現象により溶融シリコンが充填される開気孔全体の体
積を意味する。
【0012】
【作用】炭化珪素−シリコン複合体は、一般に炭化珪素
多孔体の開気孔中に毛細管現象を利用して溶融状態の金
属シリコンを含浸させ、次いで、冷却、凝固させること
により製造される。溶融シリコンを含浸させた炭化珪素
多孔体(溶融シリコン含浸体)を炉内で室温まで冷却す
る場合、含浸体の内部よりも外側の方が冷却速度が大き
いので溶融シリコンの凝固は含浸体の外面から内部に向
かって進行する。
【0013】溶融シリコン含浸体が円筒管のようなもの
であればその内壁に凝固に伴い膨張した分のシリコンが
滲み出し、含浸体が中実のものであれば内部に行き場が
ないので止むなく外表面に滲み出すことになる。
【0014】これに対して、本発明方法では、後述する
ように冷却が溶融シリコン含浸体の上方部から下方部に
向かって進行するので、体積膨張した分のシリコンは溶
融シリコン含浸体の外表面に滲み出すことなく最終的に
るつぼ内に戻される。
【0015】以下に、本発明方法ならびにその作用効果
を図を用いて説明する。
【0016】前記(1) の発明を実施するには、例えば図
1に示すように、熱容量の大きい石英台座4の上に載置
された黒鉛製のるつぼ3内に炭化珪素多孔体1を入れ、
炭化珪素多孔体1の底部周囲に溶融する金属シリコンの
小片2を所定量容れ、その後減圧下で1400〜1600℃の温
度域でシリコンの小片2を溶融し、炭化珪素多孔体1の
開気孔内にシリコンを含浸させる。溶融シリコンは毛細
管現象により炭化珪素多孔体1の下面から上方部に向か
って開気孔内に徐々に浸透する。溶融シリコンが炭化珪
素多孔体1の開気孔内全体に浸透した後、炉内で室温ま
で冷却する。
【0017】この冷却過程において、炭化珪素−シリコ
ン複合体より熱容量の大きい台座4がシリコンを溶融す
る黒鉛るつぼ3の下部に配置されており、溶融シリコン
を含浸させた炭化珪素多孔体1、すなわち炭化珪素−シ
リコン複合体の下方部の冷却速度が小さいので、溶融シ
リコン含浸体中のシリコンの凝固は含浸体の上方部から
下方部に向かって進行する。その結果、体積膨張した分
のシリコンは最終的にるつぼ内に戻されることになる。
【0018】(2) の発明は、シリコンを溶融するるつぼ
内に、溶融して炭化珪素多孔体の気孔の体積の 1.5倍以
上となるような量のシリコンの小片を容れて溶融する方
法である。図2は溶融シリコンを炭化珪素多孔体全体に
含浸させた後の状態を示す図で、黒鉛るつぼ3内に過剰
の溶融シリコン(残留シリコン6)が残っている。この
後、(1) の発明の場合と同様に冷却するのであるが、黒
鉛るつぼ3内に過剰の溶融シリコンが残っている状態に
あって、溶融シリコン含浸体、すなわち炭化珪素−シリ
コン複合体5の下方部の冷却速度が遅いので、(1) の発
明で用いたような熱容量の大きい台座がなくてもやはり
炭化珪素−シリコン複合体5の上方部から冷却され、シ
リコンの凝固は上方部から下方部に向かって進行する。
従って、体積膨張した分のシリコンは最終的に黒鉛るつ
ぼ3内に戻される。前記の 1.5倍というのは黒鉛るつぼ
3内に容れるシリコンの小片2(図1参照)の限界量
で、これよりもシリコンの量が少なければ黒鉛るつぼ3
内に残る溶融シリコン量が少ないため炭化珪素−シリコ
ン複合体5の下方部の冷却速度の低下が十分ではなく、
体積膨張した分のシリコンは最終的に炭化珪素−シリコ
ン複合体5の外表面に滲み出すことになる。
【0019】上記のように、本発明方法は溶融シリコン
を含浸させた炭化珪素多孔体の冷却がこの多孔体の上方
部から下方部に向かって一方向に進行するような手段を
講じたものである。従って、例えば多孔体の下方部を加
熱する等、他の手段により冷却が上方部から下方部に向
かって進行するようにできるのであれば、冷却時におけ
る溶融シリコンの多孔体外部への滲み出しを防止するこ
とが可能であるが、本発明方法は、極めて簡単な手段に
より冷却過程を制御して前記溶融シリコンの滲み出しを
防止し得るという利点を有している。
【0020】本発明方法で用いる炭化珪素多孔体は、従
来用いられている方法で得られるどのような多孔体であ
ってもよい。また、シリコンの小片についても、従来用
いられているものはそのまま使用できる。
【0021】炭化珪素−シリコン複合体より大きい熱容
量を有する台座としては、例えば、前記の石英製の台座
の他に、アルミナ製の台座、マグネシア製の台座などが
好適である。
【0022】炭化珪素多孔体に溶融シリコンを含浸させ
るためのるつぼは、従来用いられている黒鉛製のものを
用いればよい。また、るつぼと称される形状を有するも
のに限定されることなく、溶融シリコンを容れる器の機
能を有するものはいずれも使用できる。
【0023】
【実施例1】平均粒径5μm のβ型炭化珪素粉末 100重
量部に対し、ポリビニルアルコール3重量部、水 100重
量部を配合し、ボールミル内で10時間混合し、スプレイ
ドライヤーで顆粒化した後、静水圧プレス機を用いて成
形圧1000kg/cm2で直径30mm、長さ 200mmの円柱体(炭化
珪素多孔体)に成形した。
【0024】このようにして得られた円柱状の炭化珪素
多孔体をその軸が垂直方向を示すように黒鉛るつぼ(内
径:150mm、深さ:50mm)内に入れ、その周囲にシリコンの
小片を溶融後に多孔体の気孔全体の体積の 1.2倍となる
量容れ、かつ黒鉛るつぼの下部に直径 200mm、厚さ70mm
の石英製の台座を配し、台座ごとカーボンヒーターを備
えた炉内に入れ、約10-1Torrの減圧下で1500℃でシリコ
ンを溶融して炭化珪素多孔体にシリコンを含浸させた。
次いで、この溶融シリコン含浸体を炉内で室温まで冷却
し、得られた炭化珪素−シリコン複合体の表面へのシリ
コン滲み出し状況を観察したところ、滲み出しの発生は
認められず極めて良好な表面性状を有していた。
【0025】
【実施例2】成形圧を 500kg/cm2、1000kg/cm2および20
00kg/cm2と変えて炭化珪素多孔体の気孔率を 53vol%、
48vol%および 44vol%に変化させた他は実施例1と同
様の条件で作製した円柱状の多孔体を実施例1と同様に
黒鉛るつぼ内に入れ、その周囲にシリコンの小片を配置
し、シリコンを溶融して炭化珪素多孔体にシリコンを含
浸させた。なお、多孔体の周囲に配置するシリコンの小
片の量は、溶融後に多孔体の外形寸法と気孔率から求め
られる気孔全体の体積に対して1〜2倍の体積を占める
量となるように変化させた。次いで、この溶融シリコン
含浸体を冷却し、炭化珪素−シリコン複合体の表面への
シリコンの滲み出し状況を観察した観察結果を表1に示
す。この結果から明らかなように、溶融シリコンの体積
が気孔の体積の 1.5倍以上になるようにシリコンの小片
を多孔体の周囲に配置した場合は滲み出しは発生せず、
極めて良好な表面性状を呈した。
【0026】
【表1】
【0027】
【発明の効果】炭化珪素多孔体に溶融シリコンを含浸さ
せて炭化珪素−シリコン複合材を製造するに際し、本発
明方法を適用すれば、材料表面へのシリコンの滲み出し
(金属シリコン突起物の生成)を容易に防止することが
できる。そのため、従来行われているシリコンの滲み出
し部の除去処理が不要となり、半導体の製造に用いられ
るプロセス管やウェハーボート等の素材としての炭化珪
素−シリコン複合材の製造工程の簡素化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施状況の一例を示す概略断面図であ
る。
【図2】本発明の実施状況の他の例を示す概略断面図で
ある。
【符合の説明】
1:炭化珪素多孔体、2:シリコン小片、3:黒鉛るつ
ぼ、4:石英台座、5:炭化珪素−シリコン複合体、
6:残留シリコン。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】炭化珪素多孔体に溶融したシリコンを含浸
    させて炭化珪素−シリコン複合材を製造する方法におい
    て、炭化珪素−シリコン複合材より熱容量の大きい台座
    の上に載置されたるつぼ内に炭化珪素多孔体を入れ、さ
    らにシリコンの小片を容れてこれを溶融し、溶融シリコ
    ンを炭化珪素多孔体に含浸させた後、冷却することを特
    徴とする炭化珪素−シリコン複合材の製造方法。
  2. 【請求項2】炭化珪素多孔体に溶融したシリコンを含浸
    させて炭化珪素−シリコン複合材を製造する方法におい
    て、シリコンを溶融するるつぼ内に炭化珪素多孔体を入
    れ、さらに溶融後に炭化珪素多孔体の気孔の体積の 1.5
    倍以上となるような量のシリコンの小片を容れてこれを
    溶融し、溶融シリコンを炭化珪素多孔体に含浸させた
    後、冷却することを特徴とする炭化珪素−シリコン複合
    材の製造方法。
JP5014363A 1993-02-01 1993-02-01 炭化珪素−シリコン複合材の製造方法 Pending JPH06227880A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5014363A JPH06227880A (ja) 1993-02-01 1993-02-01 炭化珪素−シリコン複合材の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5014363A JPH06227880A (ja) 1993-02-01 1993-02-01 炭化珪素−シリコン複合材の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06227880A true JPH06227880A (ja) 1994-08-16

Family

ID=11858981

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5014363A Pending JPH06227880A (ja) 1993-02-01 1993-02-01 炭化珪素−シリコン複合材の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06227880A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105367102A (zh) * 2014-08-22 2016-03-02 三菱电机株式会社 碳纤维增强碳化硅成型体的制造方法
JP2016044118A (ja) * 2014-08-22 2016-04-04 三菱電機株式会社 炭素繊維強化炭化珪素成形体の製造方法
CN116768646A (zh) * 2022-03-17 2023-09-19 日本碍子株式会社 Si-SiC类复合结构体的制造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105367102A (zh) * 2014-08-22 2016-03-02 三菱电机株式会社 碳纤维增强碳化硅成型体的制造方法
JP2016044118A (ja) * 2014-08-22 2016-04-04 三菱電機株式会社 炭素繊維強化炭化珪素成形体の製造方法
CN116768646A (zh) * 2022-03-17 2023-09-19 日本碍子株式会社 Si-SiC类复合结构体的制造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3247363B2 (ja) 金属マトリックス複合物の製造方法
US6576168B2 (en) Process for making carbon foam induced by process depressurization
FI90055B (fi) Foerfarande foer framstaellning av formade keramiska sammansatta strukturer
AU2002318145A1 (en) Process for making carbon foam induced by process depressurization
US4998578A (en) Method of making metal matrix composites
JP5526938B2 (ja) アルミニウム多孔質焼結体の製造方法
HU204238B (en) Self-carrying ceramic product and process for producing them
JPH06227880A (ja) 炭化珪素−シリコン複合材の製造方法
KR950008595B1 (ko) 자립성 다결정 재료로 된 세라믹과 금속의 복합재료 제조방법
US4818454A (en) Method of making ceramic composite articles by inverse shape replication of an expendable pattern
US4830799A (en) Method of making shaped ceramic articles by shape replication of an expendable pattern
US5035725A (en) Composite monolithic free abrasive grinding lap and a method of making the same
JP2546855B2 (ja) セラミック複合物物体の製造方法
JPH03295879A (ja) カーボン材の金属含浸方法
JP3378608B2 (ja) 半導体製造用治具のための炭化珪素質基材の製造方法
FI90056B (fi) Foerfarande foer framstaellning av en formad keramisk komponent genom att upprepa formen pao en modell som kan avslaegsnas
JP3688138B2 (ja) 半導体熱処理用シリコン含浸炭化珪素質材料及びこれを用いたウェーハボート
JPH01115888A (ja) 半導体製造用治具の製造方法
JPH08175871A (ja) 炭化珪素質焼結体およびその製造方法
US4661461A (en) Composite of Si3 N4 by infiltration
US5000892A (en) Method of making ceramic composite articles by inverse shape replication of an expendable pattern
US4689189A (en) Composite of Si3 N4 by infiltration
US5158917A (en) Set up comprising an expendable pattern and a gas-permeable conformable material
WO1992010441A2 (en) Composite monolithic lap and a method of making the same
JPS62226882A (ja) 炭化珪素質複合材料の製造方法