JPH0826714A - 炭化珪素成形体の製造方法 - Google Patents
炭化珪素成形体の製造方法Info
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- JPH0826714A JPH0826714A JP6187773A JP18777394A JPH0826714A JP H0826714 A JPH0826714 A JP H0826714A JP 6187773 A JP6187773 A JP 6187773A JP 18777394 A JP18777394 A JP 18777394A JP H0826714 A JPH0826714 A JP H0826714A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 100〜5000μm の肉厚範囲で、材質組織に亀
裂のない高品質の炭化珪素成形体を製品収率よく製造す
る方法を提供する。 【構成】 炭素質基材の表面にハロゲン化有機珪素化合
物を高温で還元熱分解するＣＶＤ法によりＳｉＣ膜層を
形成したのち、炭素質基材を除去して炭化珪素成形体を
得る方法において、炭素質基材として熱膨張係数(CTE)
2.0〜3.0 ×10-6／℃で平滑表面を備える炭素質材料を
選択使用する。この炭素質材料としては、表面を鏡面研
磨したガラス状カーボン材または膨張黒鉛シートが用い
られる。
裂のない高品質の炭化珪素成形体を製品収率よく製造す
る方法を提供する。 【構成】 炭素質基材の表面にハロゲン化有機珪素化合
物を高温で還元熱分解するＣＶＤ法によりＳｉＣ膜層を
形成したのち、炭素質基材を除去して炭化珪素成形体を
得る方法において、炭素質基材として熱膨張係数(CTE)
2.0〜3.0 ×10-6／℃で平滑表面を備える炭素質材料を
選択使用する。この炭素質材料としては、表面を鏡面研
磨したガラス状カーボン材または膨張黒鉛シートが用い
られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、肉厚が１００〜５００
０μm のＳｉＣ膜層を製品収率よく工業生産することが
できる炭化珪素成形体の製造方法に関する。
０μm のＳｉＣ膜層を製品収率よく工業生産することが
できる炭化珪素成形体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体材料などの分野で用いられ
る炭化珪素板の製造技術として、基材面にＣＶＤ（化学
的気相蒸着）法を用いて結晶質のＳｉＣ膜層を形成し、
ついで基材を除去する方法が知られている。例えば、特
開昭５３−１４７７００号公報、特開昭５４−４３２０
０号公報、特開昭５４−１０４４８８号公報などには、
反応容器内のサセプターに載置したＳｉ基板上にＣＶＤ
によりＳｉＣ結晶薄膜を成長させ、次工程でＳｉ基板を
加熱溶融、気相エッチングあるいは真空吸引下の加熱蒸
発等の手段によって除去するＳｉＣ基板の製造方法が開
示されている。
る炭化珪素板の製造技術として、基材面にＣＶＤ（化学
的気相蒸着）法を用いて結晶質のＳｉＣ膜層を形成し、
ついで基材を除去する方法が知られている。例えば、特
開昭５３−１４７７００号公報、特開昭５４−４３２０
０号公報、特開昭５４−１０４４８８号公報などには、
反応容器内のサセプターに載置したＳｉ基板上にＣＶＤ
によりＳｉＣ結晶薄膜を成長させ、次工程でＳｉ基板を
加熱溶融、気相エッチングあるいは真空吸引下の加熱蒸
発等の手段によって除去するＳｉＣ基板の製造方法が開
示されている。
【０００３】また、特開昭６２−３６０８９号公報で
は、所定形状の基材表面にＣＶＤにより結晶質セラミッ
クス膜を形成する工程と、前記基材を除去して所定形状
の結晶質セラミックス膜を得る工程と、該セラミックス
膜の表面にＣＶＤ法により少なくとも１回同材質の結晶
質セラミックス膜を形成する工程からなるセラミックス
製品の製造方法が提案され、その具体例としてカーボン
板の基材面にＣＶＤによりβ−ＳｉＣを形成し、カーボ
ン板を乾燥空気中で焼却除去したのち、再度同一５Ｃ３
Ｄ操作を施すプロセスが示されている。
は、所定形状の基材表面にＣＶＤにより結晶質セラミッ
クス膜を形成する工程と、前記基材を除去して所定形状
の結晶質セラミックス膜を得る工程と、該セラミックス
膜の表面にＣＶＤ法により少なくとも１回同材質の結晶
質セラミックス膜を形成する工程からなるセラミックス
製品の製造方法が提案され、その具体例としてカーボン
板の基材面にＣＶＤによりβ−ＳｉＣを形成し、カーボ
ン板を乾燥空気中で焼却除去したのち、再度同一５Ｃ３
Ｄ操作を施すプロセスが示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来技術においては、基材面にＣＶＤにより炭化珪素膜
層を生成したのち温度を冷却する段階で形成した炭化珪
素膜層に亀裂や破損現象が生じ易く、特に１mmを越える
厚肉の炭化珪素成形体を工業生産するうえで大きなネッ
クとなっている。この原因は、主に基材と炭化珪素膜層
との熱膨張率の差から生じる応力の偏りに基づくもので
あるため、炭化珪素に近似する熱膨張率の材料を基材と
して選択使用すれば前記現象の解消が可能となる筈であ
るが、微小な亀裂まで完全に除去することは困難であ
る。このため、上記した従来技術においても、基材を一
旦除去した後に、再度同質のＳｉＣを同一ＣＶＤ操作に
より積層生成させて、ある程度の肉厚を確保するという
煩雑な後工程が施されている。
従来技術においては、基材面にＣＶＤにより炭化珪素膜
層を生成したのち温度を冷却する段階で形成した炭化珪
素膜層に亀裂や破損現象が生じ易く、特に１mmを越える
厚肉の炭化珪素成形体を工業生産するうえで大きなネッ
クとなっている。この原因は、主に基材と炭化珪素膜層
との熱膨張率の差から生じる応力の偏りに基づくもので
あるため、炭化珪素に近似する熱膨張率の材料を基材と
して選択使用すれば前記現象の解消が可能となる筈であ
るが、微小な亀裂まで完全に除去することは困難であ
る。このため、上記した従来技術においても、基材を一
旦除去した後に、再度同質のＳｉＣを同一ＣＶＤ操作に
より積層生成させて、ある程度の肉厚を確保するという
煩雑な後工程が施されている。
【０００５】このほか、従来技術には単結晶シリコン引
上げ用窒化珪素製治具の製造方法として、溶融シリコン
から円柱状もしくは板状の単結晶シリコンを引上げる際
に用いられる治具の製造する場合、平滑度合がＨmax で
３５０μ以下である所望形状の基材の外表面にＣＶＤに
より結晶質の窒化珪素膜を被着させた後、前記基材を除
去する技術（特公昭59−50629 号公報）が知られてお
り、その基材としてガラス状カーボンなどの炭素質基材
が使用されている。しかし、この方法で平滑度の良好な
基材を用いる理由は形成する窒化珪素治具の表面に凹凸
が生じないようにするためであり、ＣＶＤ被膜との界面
剥離性の点については認識されていない。
上げ用窒化珪素製治具の製造方法として、溶融シリコン
から円柱状もしくは板状の単結晶シリコンを引上げる際
に用いられる治具の製造する場合、平滑度合がＨmax で
３５０μ以下である所望形状の基材の外表面にＣＶＤに
より結晶質の窒化珪素膜を被着させた後、前記基材を除
去する技術（特公昭59−50629 号公報）が知られてお
り、その基材としてガラス状カーボンなどの炭素質基材
が使用されている。しかし、この方法で平滑度の良好な
基材を用いる理由は形成する窒化珪素治具の表面に凹凸
が生じないようにするためであり、ＣＶＤ被膜との界面
剥離性の点については認識されていない。
【０００６】本発明者らは、このような実情に鑑み、前
記の煩雑な後工程を施すことなしに厚肉でクラックのな
い炭化珪素成形体が得られる基材の開発を課題として多
角的に研究を重ねた結果、基材として従来の指向とは逆
にＳｉＣ膜層と熱膨張率が異なり、かつ熱膨張差の歪み
によりＣＶＤ形成された炭化珪素膜層との層界面で円滑
な滑りを生じるような平滑表面を備える炭素質材料を選
択すると前記課題が効果的に解決し得る事実を確認し
た。
記の煩雑な後工程を施すことなしに厚肉でクラックのな
い炭化珪素成形体が得られる基材の開発を課題として多
角的に研究を重ねた結果、基材として従来の指向とは逆
にＳｉＣ膜層と熱膨張率が異なり、かつ熱膨張差の歪み
によりＣＶＤ形成された炭化珪素膜層との層界面で円滑
な滑りを生じるような平滑表面を備える炭素質材料を選
択すると前記課題が効果的に解決し得る事実を確認し
た。
【０００７】本発明は、かかる知見に基づいて開発され
たもので、その目的は、１００〜５０００μm の肉厚範
囲において、組織亀裂等の材質欠陥を発生させることな
くＣＶＤにより効率よくＳｉＣ膜層を形成することがで
きる炭化珪素成形体の工業的な製造方法を提供すること
にある。
たもので、その目的は、１００〜５０００μm の肉厚範
囲において、組織亀裂等の材質欠陥を発生させることな
くＣＶＤにより効率よくＳｉＣ膜層を形成することがで
きる炭化珪素成形体の工業的な製造方法を提供すること
にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による炭化珪素成形体の製造方法は、 炭素
質基材の表面にハロゲン化有機珪素化合物を高温で還元
熱分解するＣＶＤ法によりＳｉＣ膜層を形成したのち、
炭素質基材を除去して炭化珪素成形体を得る方法におい
て、炭素質基材として熱膨張係数(CTE) が２．０〜３．
０×１０-6／℃で平滑表面を備える炭素質材料を選択使
用することを構成上の特徴とする。
めの本発明による炭化珪素成形体の製造方法は、 炭素
質基材の表面にハロゲン化有機珪素化合物を高温で還元
熱分解するＣＶＤ法によりＳｉＣ膜層を形成したのち、
炭素質基材を除去して炭化珪素成形体を得る方法におい
て、炭素質基材として熱膨張係数(CTE) が２．０〜３．
０×１０-6／℃で平滑表面を備える炭素質材料を選択使
用することを構成上の特徴とする。
【０００９】本発明において炭素質基材として選択使用
する炭素質材料は、熱膨張係数(CTE) が２．０〜３．０
×１０-6／℃の範囲にあることが第１の材質的要件とな
る。この材質選定は、基材とその表面にＣＶＤ生成する
炭化珪素膜層の熱膨張係数（４．５〜５．５×１０-6／
℃）間に熱膨張差をもたせて、ＣＶＤ操作後の冷却過程
で炭素質基材との界面に十分な歪みを発生させるための
機能要件である。この熱膨張係数が２．０×１０-6／℃
未満になるとＳｉＣ膜層との熱膨張差が大きくなり過ぎ
て炭化珪素成形体に亀裂が発生するようになり、他方、
３．０×１０-6／℃を越えると生成する炭化珪素膜層の
熱膨張係数と近似するため冷却過程で層界面に十分な歪
みが生じなくなる。
する炭素質材料は、熱膨張係数(CTE) が２．０〜３．０
×１０-6／℃の範囲にあることが第１の材質的要件とな
る。この材質選定は、基材とその表面にＣＶＤ生成する
炭化珪素膜層の熱膨張係数（４．５〜５．５×１０-6／
℃）間に熱膨張差をもたせて、ＣＶＤ操作後の冷却過程
で炭素質基材との界面に十分な歪みを発生させるための
機能要件である。この熱膨張係数が２．０×１０-6／℃
未満になるとＳｉＣ膜層との熱膨張差が大きくなり過ぎ
て炭化珪素成形体に亀裂が発生するようになり、他方、
３．０×１０-6／℃を越えると生成する炭化珪素膜層の
熱膨張係数と近似するため冷却過程で層界面に十分な歪
みが生じなくなる。
【００１０】炭素質基材の第２の材質的要件は、基材を
構成する炭素質材料が平滑表面を備えることである。平
滑表面とは、表面がＪＩＳ Ｂ０６０１による表面粗さ
がＨmax ２０μ以下の鏡面であるか、発達した黒鉛の層
状結晶が面方向に配列した黒色光沢性の表面状態を意味
し、上記の熱膨張係数差に基づく面方向の歪みにより基
材面とＣＶＤ生成ＳｉＣ膜層面との界面に円滑な滑りを
生じて界面剥離させるための機能要件となる。
構成する炭素質材料が平滑表面を備えることである。平
滑表面とは、表面がＪＩＳ Ｂ０６０１による表面粗さ
がＨmax ２０μ以下の鏡面であるか、発達した黒鉛の層
状結晶が面方向に配列した黒色光沢性の表面状態を意味
し、上記の熱膨張係数差に基づく面方向の歪みにより基
材面とＣＶＤ生成ＳｉＣ膜層面との界面に円滑な滑りを
生じて界面剥離させるための機能要件となる。
【００１１】このような熱膨張係数(CTE) が２．０〜
３．０×１０-6／℃の範囲にあり、かつ平滑表面を備え
る炭素質材料としては、ガラス状カーボン材および膨張
黒鉛シートを挙げることができる。このうち、ガラス状
カーボン材はフェノール系あるいはフラン系の熱硬化性
樹脂液、もしくはこれら樹脂液に微細な炭素粉末を配合
して成形硬化したのち、焼成炭化処理して樹脂成分を炭
素化して製造され、巨視的に無孔構造のガラス質組織を
備える炭素質材料である。該ガラス状カーボン材は、通
常、熱膨張係数が２．０〜２．２×１０-6／℃の範囲に
あり、極めて高い材質硬度を有するため鏡面研磨処理に
より表面をＨmax ２０μ以下のガラス光沢面に加工する
ことができる。
３．０×１０-6／℃の範囲にあり、かつ平滑表面を備え
る炭素質材料としては、ガラス状カーボン材および膨張
黒鉛シートを挙げることができる。このうち、ガラス状
カーボン材はフェノール系あるいはフラン系の熱硬化性
樹脂液、もしくはこれら樹脂液に微細な炭素粉末を配合
して成形硬化したのち、焼成炭化処理して樹脂成分を炭
素化して製造され、巨視的に無孔構造のガラス質組織を
備える炭素質材料である。該ガラス状カーボン材は、通
常、熱膨張係数が２．０〜２．２×１０-6／℃の範囲に
あり、極めて高い材質硬度を有するため鏡面研磨処理に
より表面をＨmax ２０μ以下のガラス光沢面に加工する
ことができる。
【００１２】一方、膨張黒鉛シートは黒鉛化度の発達し
た鱗状天然黒鉛を濃硫酸および濃硝酸との混酸で処理し
て黒鉛酸とし、これを高温急加熱して膨張させたのちロ
ール圧延してシート状に形成することにより製造され、
発達した黒鉛の層状結晶が面方向に配列した黒色光沢性
の平滑な表面を有する柔軟可撓性のシート状炭素質材料
である。該膨張黒鉛シートは、圧延による黒鉛結晶の配
列で面方向と厚さ方向の熱膨張率が大きく異なるが、通
常、面方向の熱膨張係数は２．０〜２．４×１０-6／℃
（１００℃）の範囲にある。
た鱗状天然黒鉛を濃硫酸および濃硝酸との混酸で処理し
て黒鉛酸とし、これを高温急加熱して膨張させたのちロ
ール圧延してシート状に形成することにより製造され、
発達した黒鉛の層状結晶が面方向に配列した黒色光沢性
の平滑な表面を有する柔軟可撓性のシート状炭素質材料
である。該膨張黒鉛シートは、圧延による黒鉛結晶の配
列で面方向と厚さ方向の熱膨張率が大きく異なるが、通
常、面方向の熱膨張係数は２．０〜２．４×１０-6／℃
（１００℃）の範囲にある。
【００１３】したがって、ガラス状カーボン材または膨
張黒鉛シートは熱膨張係数(CTE) の範囲が２．０〜３．
０×１０-6／℃のものを選択して使用されるが、膨張黒
鉛シートは厚さが１〜３mm程度のシートであるから、基
材とするに当たっては変形を防止するため例えば黒鉛板
上に敷設して使用することが好ましい。
張黒鉛シートは熱膨張係数(CTE) の範囲が２．０〜３．
０×１０-6／℃のものを選択して使用されるが、膨張黒
鉛シートは厚さが１〜３mm程度のシートであるから、基
材とするに当たっては変形を防止するため例えば黒鉛板
上に敷設して使用することが好ましい。
【００１４】ＣＶＤによる炭化珪素膜層の形成は、炭素
質基材を反応チャンバー内の支持台に載置して加熱し、
反応系内にハロゲン化有機珪素化合物と水素との混合ガ
スを導入してハロゲン化有機化合物を還元熱分解させな
がら生成するＳｉＣを炭素質基材面に気相析出させる操
作で行われる。この際、炭素質基材の側面に炭素繊維フ
ェルトなどを巻き付けて、基材側面部に炭化珪素が生成
固着する現象を避けることが好ましい。珪素源原料とな
るハロゲン化有機珪素化合物としては、トリクロロメチ
ルシラン(CH3SiCl3)、トリクロロフェニルシラン(C6H5S
iCl3) 、ジクロロメチルシラン(CH3SiHCl3) 、ジクロロ
ジメチルシラン((CH3)2SiCl2) 、クロロトリメチルシラ
ン((CH3)3SiCl)、ジクロロシラン(SiH2Cl2) 、モノシラ
ン(SiH4)／メタン(CH4) 混合系、四塩化珪素(SiCl4) ／
メタン(CH4) 混合系などを挙げることができる。しか
し、このうちではトリクロロメチルシラン(CH3SiCl3)が
最も好適に用いられる。
質基材を反応チャンバー内の支持台に載置して加熱し、
反応系内にハロゲン化有機珪素化合物と水素との混合ガ
スを導入してハロゲン化有機化合物を還元熱分解させな
がら生成するＳｉＣを炭素質基材面に気相析出させる操
作で行われる。この際、炭素質基材の側面に炭素繊維フ
ェルトなどを巻き付けて、基材側面部に炭化珪素が生成
固着する現象を避けることが好ましい。珪素源原料とな
るハロゲン化有機珪素化合物としては、トリクロロメチ
ルシラン(CH3SiCl3)、トリクロロフェニルシラン(C6H5S
iCl3) 、ジクロロメチルシラン(CH3SiHCl3) 、ジクロロ
ジメチルシラン((CH3)2SiCl2) 、クロロトリメチルシラ
ン((CH3)3SiCl)、ジクロロシラン(SiH2Cl2) 、モノシラ
ン(SiH4)／メタン(CH4) 混合系、四塩化珪素(SiCl4) ／
メタン(CH4) 混合系などを挙げることができる。しか
し、このうちではトリクロロメチルシラン(CH3SiCl3)が
最も好適に用いられる。
【００１５】ハロゲン化有機珪素化合物は体積比が１〜
２０容量％になるように水素ガスに同伴させて予め真空
引きされた反応チャンバー内に供給する。この体積比が
１容量％未満ではＳｉＣの成膜速度が遅くなり、２０容
量％を越えると緻密なＳｉＣ膜が得られなくなる。ＣＶ
Ｄ反応は、反応チャンバーの圧力を大気圧に保持し、１
０００〜１５００℃の反応温度で行う。反応温度が１０
００℃未満ではＳｉＣの成膜速度が遅くなるうえ生成Ｓ
ｉＣ膜が非晶質となり、１５００℃を越えると緻密なＳ
ｉＣ膜が得られ難くなる。反応時間は、形成する目的の
ＳｉＣ膜厚によって適宜に設定する。
２０容量％になるように水素ガスに同伴させて予め真空
引きされた反応チャンバー内に供給する。この体積比が
１容量％未満ではＳｉＣの成膜速度が遅くなり、２０容
量％を越えると緻密なＳｉＣ膜が得られなくなる。ＣＶ
Ｄ反応は、反応チャンバーの圧力を大気圧に保持し、１
０００〜１５００℃の反応温度で行う。反応温度が１０
００℃未満ではＳｉＣの成膜速度が遅くなるうえ生成Ｓ
ｉＣ膜が非晶質となり、１５００℃を越えると緻密なＳ
ｉＣ膜が得られ難くなる。反応時間は、形成する目的の
ＳｉＣ膜厚によって適宜に設定する。
【００１６】ＣＶＤ操作後の冷却速度は３００℃／hr以
下とすることが好ましく、これより早い冷却速度にする
と熱衝撃により形成した炭化珪素膜層に亀裂が発生する
ようになる。この冷却段階で形成した炭化珪素膜層と炭
素質基材の界面に熱膨張差に基づく歪みが生じるが、炭
素質基材の表面が平滑表面を呈しているため層界面では
自然に滑り現象が発生する。この界面間の滑り機構によ
り、冷却操作が完了する時点で炭化珪素膜層が基材面か
らほぼ完全に剥離し、炭素質基材を容易に除去すること
ができる。
下とすることが好ましく、これより早い冷却速度にする
と熱衝撃により形成した炭化珪素膜層に亀裂が発生する
ようになる。この冷却段階で形成した炭化珪素膜層と炭
素質基材の界面に熱膨張差に基づく歪みが生じるが、炭
素質基材の表面が平滑表面を呈しているため層界面では
自然に滑り現象が発生する。この界面間の滑り機構によ
り、冷却操作が完了する時点で炭化珪素膜層が基材面か
らほぼ完全に剥離し、炭素質基材を容易に除去すること
ができる。
【００１７】
【作用】本発明に係る炭化珪素成形体の製造方法は、Ｃ
ＶＤ法により表面に炭化珪素膜層を形成する炭素質基材
が、熱膨張係数(CTE) ２．０〜３．０×１０-6／℃で、
かつ平滑表面を備える炭素質材料で形成されている点に
特徴づけられる。したがって、形成される炭化珪素膜層
（熱膨張係数：４．５〜５．５×１０-6／℃）と炭素質
基材の熱膨張差によりＣＶＤ操作後の冷却過程で界面間
に歪みが発生し、炭素質基材の界面で熱膨張係数の大き
な生成ＳｉＣ膜層が面方向に縮小する挙動をするが、炭
素質基材の表面が平滑表面を呈しているため界面間に滑
り現象が発生する。この滑り作用を介して、炭素質基材
と炭化珪素膜層は自然に界面剥離する。特に、柔軟可撓
性のある膨張黒鉛シートを基材とする場合には、前記の
滑り作用と併せて基材自体が歪みに応じて収縮する応力
緩和層としての働きをするから、一層組織に亀裂等のな
い高品質の炭化珪素成形体を得るために有効に機能す
る。
ＶＤ法により表面に炭化珪素膜層を形成する炭素質基材
が、熱膨張係数(CTE) ２．０〜３．０×１０-6／℃で、
かつ平滑表面を備える炭素質材料で形成されている点に
特徴づけられる。したがって、形成される炭化珪素膜層
（熱膨張係数：４．５〜５．５×１０-6／℃）と炭素質
基材の熱膨張差によりＣＶＤ操作後の冷却過程で界面間
に歪みが発生し、炭素質基材の界面で熱膨張係数の大き
な生成ＳｉＣ膜層が面方向に縮小する挙動をするが、炭
素質基材の表面が平滑表面を呈しているため界面間に滑
り現象が発生する。この滑り作用を介して、炭素質基材
と炭化珪素膜層は自然に界面剥離する。特に、柔軟可撓
性のある膨張黒鉛シートを基材とする場合には、前記の
滑り作用と併せて基材自体が歪みに応じて収縮する応力
緩和層としての働きをするから、一層組織に亀裂等のな
い高品質の炭化珪素成形体を得るために有効に機能す
る。
【００１８】このような作用により、従来技術のように
基材を二次的に加熱して気化したり焼却するような煩雑
な基材除去処理を施すことなく、単一のＣＶＤ操作によ
り厚肉の炭化珪素成形体を生産性よく製造することが可
能となる。なお、界面剥離した炭素質基材は、表面を清
浄化することにより反復して使用に供することができる
から、経済的にも有利となる。
基材を二次的に加熱して気化したり焼却するような煩雑
な基材除去処理を施すことなく、単一のＣＶＤ操作によ
り厚肉の炭化珪素成形体を生産性よく製造することが可
能となる。なお、界面剥離した炭素質基材は、表面を清
浄化することにより反復して使用に供することができる
から、経済的にも有利となる。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して具
体的に説明する。
体的に説明する。
【００２０】実施例１〜３、比較例１〜３ 表１に示した熱膨張係数のガラス状カーボン材〔東海カ
ーボン（株）製、GC-10 、GC-20 〕の表面を鏡面研磨
し、表面粗さＨmax １０μの平滑表面を備える板状の炭
素質基材（縦横50mm、厚さ３mm) を作製した。これらの
炭素質基材をＣＶＤ反応チャンバーの支持台上に載置
し、側面部位を炭素繊維フェルトで巻き付けて被包し
た。系内を真空引きしながら１３００℃に昇温して約２
時間加熱保持したのち、反応チャンバーに水素ガスを導
入してほぼ大気圧にし、ついでトリクロロメチルシラン
(CH3SiCl3)と水素の混合ガス(CH3SiCl3 濃度：10vol%)
を２l/min の流量で供給し、ＣＶＤ反応を所定の時間継
続した。反応終結後、温度を１５０℃／hrの冷却速度で
冷却し、真空引きして室温まで冷却してから炭化珪素成
形体を取り出した。得られた炭化珪素成形体の膜層厚、
亀裂発生率および基材との剥離状況を表１に併せて示し
た。なお、亀裂発生率の測定は、走査型顕微鏡観察によ
る単位面積当たりの亀裂の発生本数として示した（以
下、同じ）。
ーボン（株）製、GC-10 、GC-20 〕の表面を鏡面研磨
し、表面粗さＨmax １０μの平滑表面を備える板状の炭
素質基材（縦横50mm、厚さ３mm) を作製した。これらの
炭素質基材をＣＶＤ反応チャンバーの支持台上に載置
し、側面部位を炭素繊維フェルトで巻き付けて被包し
た。系内を真空引きしながら１３００℃に昇温して約２
時間加熱保持したのち、反応チャンバーに水素ガスを導
入してほぼ大気圧にし、ついでトリクロロメチルシラン
(CH3SiCl3)と水素の混合ガス(CH3SiCl3 濃度：10vol%)
を２l/min の流量で供給し、ＣＶＤ反応を所定の時間継
続した。反応終結後、温度を１５０℃／hrの冷却速度で
冷却し、真空引きして室温まで冷却してから炭化珪素成
形体を取り出した。得られた炭化珪素成形体の膜層厚、
亀裂発生率および基材との剥離状況を表１に併せて示し
た。なお、亀裂発生率の測定は、走査型顕微鏡観察によ
る単位面積当たりの亀裂の発生本数として示した（以
下、同じ）。
【００２１】比較例４ 実施例２のカラス状カーボン材を鏡面研磨せず、そのま
ま炭素質基材（表面粗さ：Ｈmax ３２μ) とした他は全
て実施例１と同一条件のＣＶＤ操作によって炭化珪素成
形体を製造した。得られた炭化珪素成形体の膜層厚、亀
裂発生率および基材との剥離状況を表１に併載した。
ま炭素質基材（表面粗さ：Ｈmax ３２μ) とした他は全
て実施例１と同一条件のＣＶＤ操作によって炭化珪素成
形体を製造した。得られた炭化珪素成形体の膜層厚、亀
裂発生率および基材との剥離状況を表１に併載した。
【００２２】比較例５ ガラス状カーボン材に代えて表１に示す熱膨張係数の高
密度黒鉛材（表面粗さ：Ｈmax ３８μ）により炭素質基
材を作製し、実施例２と同一条件のＣＶＤ操作により炭
化珪素膜層を形成した。得られた炭化珪素成形体の膜層
厚、亀裂発生率および基材との剥離状況を表１に併載し
た。
密度黒鉛材（表面粗さ：Ｈmax ３８μ）により炭素質基
材を作製し、実施例２と同一条件のＣＶＤ操作により炭
化珪素膜層を形成した。得られた炭化珪素成形体の膜層
厚、亀裂発生率および基材との剥離状況を表１に併載し
た。
【００２３】実施例４〜６、比較例６〜７ ガラス状カーボン材に代えて、表１に示した熱膨張係数
の平滑表面を備える厚さ３．５mmの膨張黒鉛シート〔東
洋炭素製、パーマ・フォイル PF-40 〕を炭素質基材と
し、黒鉛板の上に敷設してＣＶＤ反応チャンバーの支持
台に載置した。その後の操作は実施例１〜３と同一のＣ
ＶＤ条件により炭化珪素膜層を形成した。得られた炭化
珪素成形体の膜層厚、亀裂発生率、基材との剥離状況等
を表１に併載した。
の平滑表面を備える厚さ３．５mmの膨張黒鉛シート〔東
洋炭素製、パーマ・フォイル PF-40 〕を炭素質基材と
し、黒鉛板の上に敷設してＣＶＤ反応チャンバーの支持
台に載置した。その後の操作は実施例１〜３と同一のＣ
ＶＤ条件により炭化珪素膜層を形成した。得られた炭化
珪素成形体の膜層厚、亀裂発生率、基材との剥離状況等
を表１に併載した。
【００２４】
【表１】
【００２５】表１の結果から、熱膨張係数が２．０〜
３．０×１０-6／℃で平滑表面を備える炭素質基材を用
いた実施例では、生成ＳｉＣ膜層の界面剥離が良好で綺
麗な剥離面を有し、材質組織に亀裂発生のない高品質の
炭化珪素成形体が得られた。これに対し、熱膨張係数値
が本発明の特性範囲を外れ、あるいは平滑面を有しない
炭素質基材を用いた比較例では、生成ＳｉＣ膜層に亀裂
が発生したり、層界面が付着して剥離が不能となる等の
結果が認められた。
３．０×１０-6／℃で平滑表面を備える炭素質基材を用
いた実施例では、生成ＳｉＣ膜層の界面剥離が良好で綺
麗な剥離面を有し、材質組織に亀裂発生のない高品質の
炭化珪素成形体が得られた。これに対し、熱膨張係数値
が本発明の特性範囲を外れ、あるいは平滑面を有しない
炭素質基材を用いた比較例では、生成ＳｉＣ膜層に亀裂
が発生したり、層界面が付着して剥離が不能となる等の
結果が認められた。
【００２６】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によればＣＶＤ法
により炭化珪素膜層を生成被着する炭素質基材としてＳ
ｉＣ膜層よりも熱膨張係数が小さく、かつ歪みの発生に
より容易に界面滑り現象を生じる平滑表面を備える炭素
質材料を選択使用することにより、従来技術のように煩
雑な後処理工程を要することなく、厚肉で亀裂のない高
品質の炭化珪素成形体を効率よく製造することができ
る。したがって、半導体材料をはじめＳｉＣ単体の成形
部材を工業生産するための製造技術として極めて有用で
ある。
により炭化珪素膜層を生成被着する炭素質基材としてＳ
ｉＣ膜層よりも熱膨張係数が小さく、かつ歪みの発生に
より容易に界面滑り現象を生じる平滑表面を備える炭素
質材料を選択使用することにより、従来技術のように煩
雑な後処理工程を要することなく、厚肉で亀裂のない高
品質の炭化珪素成形体を効率よく製造することができ
る。したがって、半導体材料をはじめＳｉＣ単体の成形
部材を工業生産するための製造技術として極めて有用で
ある。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年８月２２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】また、特開昭６２−３６０８９号公報で
は、所定形状の基材表面にＣＶＤにより結晶質セラミッ
クス膜を形成する工程と、前記基材を除去して所定形状
の結晶質セラミックス膜を得る工程と、該セラミックス
膜の表面にＣＶＤ法により少なくとも１回同材質の結晶
質セラミックス膜を形成する工程からなるセラミックス
製品の製造方法が提案され、その具体例としてカーボン
板の基材面にＣＶＤによりβ−ＳｉＣを形成し、カーボ
ン板を乾燥空気中で焼却除去したのち、再度同一のＣＶ
Ｄ操作を施すプロセスが示されている。
は、所定形状の基材表面にＣＶＤにより結晶質セラミッ
クス膜を形成する工程と、前記基材を除去して所定形状
の結晶質セラミックス膜を得る工程と、該セラミックス
膜の表面にＣＶＤ法により少なくとも１回同材質の結晶
質セラミックス膜を形成する工程からなるセラミックス
製品の製造方法が提案され、その具体例としてカーボン
板の基材面にＣＶＤによりβ−ＳｉＣを形成し、カーボ
ン板を乾燥空気中で焼却除去したのち、再度同一のＣＶ
Ｄ操作を施すプロセスが示されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２１】比較例４ 実施例２のガラス状カーボン材を鏡面研磨せず、そのま
ま炭素質基材（表面粗さ：Ｈｍａｘ ３２μ）とした他
は全て実施例１と同一条件のＣＶＤ操作によって炭化珪
素成形体を製造した。得られた炭化珪素成形体の膜層
厚、亀裂発生率および基材との剥離状況を表１に併載し
た。
ま炭素質基材（表面粗さ：Ｈｍａｘ ３２μ）とした他
は全て実施例１と同一条件のＣＶＤ操作によって炭化珪
素成形体を製造した。得られた炭化珪素成形体の膜層
厚、亀裂発生率および基材との剥離状況を表１に併載し
た。
Claims (3)
- 【請求項１】 炭素質基材の表面にハロゲン化有機珪素
化合物を高温で還元熱分解するＣＶＤ法によりＳｉＣ膜
層を形成したのち、炭素質基材を除去して炭化珪素成形
体を得る方法において、炭素質基材として熱膨張係数(C
TE) が２．０〜３．０×１０-6／℃で平滑表面を備える
炭素質材料を選択使用することを特徴とする炭化珪素成
形体の製造方法。 - 【請求項２】 炭素質基材となる炭素質材料が、表面を
鏡面研磨したガラス状カーボン材である請求項１記載の
炭化珪素成形体の製造方法。 - 【請求項３】 炭素質基材となる炭素質材料が、膨張黒
鉛シートである請求項１記載の炭化珪素成形体の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18777394A JP3617676B2 (ja) | 1994-07-18 | 1994-07-18 | 炭化珪素成形体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18777394A JP3617676B2 (ja) | 1994-07-18 | 1994-07-18 | 炭化珪素成形体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0826714A true JPH0826714A (ja) | 1996-01-30 |
| JP3617676B2 JP3617676B2 (ja) | 2005-02-09 |
Family
ID=16211968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18777394A Expired - Fee Related JP3617676B2 (ja) | 1994-07-18 | 1994-07-18 | 炭化珪素成形体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3617676B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002097092A (ja) * | 2000-09-20 | 2002-04-02 | Tokai Carbon Co Ltd | ＳｉＣ膜被覆ガラス状炭素材およびその製造方法 |
| JP2009019238A (ja) * | 2007-07-12 | 2009-01-29 | Tokai Carbon Co Ltd | ＣＶＤ−ＳｉＣ単体膜の製造方法 |
| CN107709234A (zh) * | 2015-12-02 | 2018-02-16 | 瓦克化学股份公司 | 流化床反应器和用于生产多晶硅颗粒的方法 |
| JP2020083665A (ja) * | 2018-11-15 | 2020-06-04 | 住友金属鉱山株式会社 | 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 |
-
1994
- 1994-07-18 JP JP18777394A patent/JP3617676B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002097092A (ja) * | 2000-09-20 | 2002-04-02 | Tokai Carbon Co Ltd | ＳｉＣ膜被覆ガラス状炭素材およびその製造方法 |
| JP2009019238A (ja) * | 2007-07-12 | 2009-01-29 | Tokai Carbon Co Ltd | ＣＶＤ−ＳｉＣ単体膜の製造方法 |
| CN107709234A (zh) * | 2015-12-02 | 2018-02-16 | 瓦克化学股份公司 | 流化床反应器和用于生产多晶硅颗粒的方法 |
| JP2018529605A (ja) * | 2015-12-02 | 2018-10-11 | ワッカー ケミー アクチエンゲゼルシャフトＷａｃｋｅｒ Ｃｈｅｍｉｅ ＡＧ | 流動床反応器及び多結晶シリコン顆粒の製造方法 |
| JP2020083665A (ja) * | 2018-11-15 | 2020-06-04 | 住友金属鉱山株式会社 | 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3617676B2 (ja) | 2005-02-09 |
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