JPH11209875A - Carbon made reaction furnace and production of pyrolytic boron nitride formed body - Google Patents

Carbon made reaction furnace and production of pyrolytic boron nitride formed body

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JPH11209875A
JPH11209875A JP2671698A JP2671698A JPH11209875A JP H11209875 A JPH11209875 A JP H11209875A JP 2671698 A JP2671698 A JP 2671698A JP 2671698 A JP2671698 A JP 2671698A JP H11209875 A JPH11209875 A JP H11209875A
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JP
Japan
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reactor
carbon
pbn
boron nitride
reaction
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JP2671698A
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Japanese (ja)
Inventor
Isao Yanagisawa
勲 柳澤
Ryoji Iwai
良二 岩井
Ryoji Nakajima
亮二 中島
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To produce a pyrolytic boron nitride formed body free from contamination and to prolong the service life of a reaction furnace by coating at least a part of the surface of a reaction vessel and a heating heater, which constitute a carbon made reaction furnace for carrying out CVD method with a pyrolytic boron nitride film. SOLUTION: The reaction furnace 10 arranged in a water cooling chamber 17 is constituted so that the carbon made heating heater 12 and a carbon made core bar 21 at the center are provided in a carbon made reactor 11 provided with a heat insulating material 16 and if necessary, a partition heat insulating material 13 for uniformly heating is arranged between the heater 12 and the core bar 21. Boron halide and ammonia are introduced into the reactor 11 through a gas introducing pipe 14 and allowed to react with each other under a condition of about 2000 deg.C and 0.1-10 Torr to CVD-form the pyrolytic baron nitride formed body 20. In such a case, the pyrolytic boron nitride film having 10 μm to 6 mm film thickness is formed on a part of or the whole surface of the reactor 11 and/or the heater 12 by CVD method.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、CVD法(化学気
相蒸着法)による熱分解窒化ホウ素(以下、PBNと略
称することもある)成形体を製造するためのCVD反応
装置に使用されるカーボン製反応炉に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is used in a CVD reactor for producing a pyrolytic boron nitride (hereinafter sometimes abbreviated as PBN) molded body by a CVD method (chemical vapor deposition method). The present invention relates to a carbon reactor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、PBN成形体は、ハロゲン化ホウ
素(例えば、三塩化ホウ素、三フッ化ホウ素)とアンモ
ニアによる高温、減圧下で、例えば、水冷チャンバ中に
配置されるカーボン製の反応炉を用いて、CVD法によ
り工業的に製造されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a PBN compact has been produced in a carbon-made reaction furnace, for example, placed in a water-cooled chamber under high temperature and reduced pressure by boron halide (for example, boron trichloride, boron trifluoride) and ammonia. Is industrially manufactured by the CVD method.

【0003】このカーボン製反応炉は、CVD法による
反応条件が、約2000℃で、0.1〜10Torrと
いう高温、減圧下であるため、グラファイトで形成され
ている。そのため、反応雰囲気中の僅かな酸素やアンモ
ニアガスの腐食によりグラファイトの侵食が進行する。
そして、この腐食により生成するCOガスやグラファイ
トの微粒子が、製品となるPBN成形体中に取り込まれ
て、PBN成形体の品質特性に悪影響を及ぼし、製品の
歩留りが低下することになる。さらにカーボン製反応炉
の消耗やクラック発生により、反応炉の寿命が低下し、
生産性の悪化、コストアップを招くことになる。
[0003] This carbon reactor is made of graphite because the reaction conditions by the CVD method are about 2000 ° C, high temperature of 0.1 to 10 Torr and reduced pressure. Therefore, the corrosion of graphite proceeds due to the slight corrosion of oxygen or ammonia gas in the reaction atmosphere.
Then, the fine particles of CO gas and graphite generated by the corrosion are taken into the PBN molded product as a product, which has an adverse effect on the quality characteristics of the PBN molded product, and lowers the product yield. Furthermore, the life of the reactor is shortened due to wear and cracking of the carbon reactor,
This leads to lower productivity and higher costs.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題点を解決するためになされたもので、不純物酸素や
NH3 ガスに侵され難く、腐食によって生成するCOガ
スやグラファイト微粒子により製品となるPBN成形体
が汚染されないようにすると共に、寿命が長いカーボン
製反応炉を提供することを主目的としている。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such problems, and it is hard to be attacked by impurity oxygen or NH 3 gas, and the product is produced by CO gas or graphite fine particles generated by corrosion. An object of the present invention is to provide a carbon reactor having a long life while preventing a PBN molded body from being contaminated.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項1に記載した発明は、CVD法によ
る熱分解窒化ホウ素成形体を製造するためのカーボン製
反応炉において、少なくともカーボン製反応炉を構成す
る反応容器の全表面および/または加熱用ヒータ全表面
あるいはこれらの表面の一部が、熱分解窒化ホウ素膜に
より被覆されていることを特徴とするカーボン製反応炉
である。
Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, the invention described in claim 1 of the present invention provides a carbon reactor for producing a pyrolytic boron nitride molded body by a CVD method. A carbon reactor characterized in that the entire surface of a reaction vessel and / or the entire surface of a heater for a carbon reactor or a part of these surfaces is coated with a pyrolytic boron nitride film. .

【0006】このように、CVD法によりPBN成形体
を形成させるのに使用されるカーボン製反応炉におい
て、少なくともカーボン製反応炉を構成する反応容器の
全表面および/または加熱用ヒータ全表面あるいはこれ
らの表面の一部を、PBN膜で被覆することにより、C
VD反応時に反応容器およびヒータの材質であるグラフ
ァイトが、反応ガス中の不純酸素ガスやNH3 ガスと反
応することによって起こる侵食が少なくなり、この侵食
によるCOガスやグラファイト微粒子の発生が殆どなく
なり、これらによるPBN成形体の汚染も減少し、PB
N成形体の純度と歩留りを向上させることができると共
に、該カーボン製反応炉の高温下の耐久性が向上し、P
BN成形体の生産性とコストダウンの向上を図ることが
できる。
As described above, in a carbon reactor used to form a PBN molded body by the CVD method, at least the entire surface of a reaction vessel and / or the entire surface of a heater for constituting a carbon reactor. By coating a part of the surface of
During the VD reaction, the erosion caused by the reaction vessel and graphite, which is the material of the heater, reacting with the impurity oxygen gas or NH 3 gas in the reaction gas is reduced, and the generation of CO gas and graphite fine particles due to the erosion is almost eliminated. The contamination of the PBN compact by these is also reduced,
The purity and yield of the N compact can be improved, and the durability of the carbon reactor at high temperatures can be improved.
The productivity and cost reduction of the BN compact can be improved.

【0007】そして、請求項2では、前記熱分解窒化ホ
ウ素膜がCVD法で形成されたものであり、その膜厚さ
を10μm〜6mmとした。ここで、少なくともカーボ
ン製反応炉を構成する反応容器および/または加熱用ヒ
ータの表面を被覆するPBN膜の形成反応をCVD法で
行えば、不純物含有量が極めて少なくて高温耐食性に優
れると共に、熱応力の発生も殆どなく、反応容器あるい
はヒータ形状にかかわらずカーボンに密着した緻密で膜
厚さが均一なPBN被覆膜を形成させることができる。
また、PBN被覆膜の膜厚さが、10μm未満では一部
反応炉の材質であるカーボンが露出して腐食防止効果が
少なくなることがあり、一方6mmもあれば充分であ
り、これを超えるとPBN膜が異方性であるため、熱応
力が発生し易く、クラックが起こり易くなる。従って、
このような欠点を避けるには10μm〜6mmとするの
がよく、より好ましくは200μm〜2mmとするのが
よい。
In the second aspect, the pyrolytic boron nitride film is formed by a CVD method, and its thickness is set to 10 μm to 6 mm. Here, if the formation reaction of the PBN film covering the surface of at least the reaction vessel and / or the heater for constituting the carbon-made reaction furnace is carried out by the CVD method, the content of impurities is extremely small, the high-temperature corrosion resistance is excellent, and the heat resistance is high. There is almost no generation of stress, and a dense and uniform PBN coating film can be formed on the carbon regardless of the shape of the reaction vessel or the heater.
When the thickness of the PBN coating film is less than 10 μm, carbon, which is a material of the reactor, is partially exposed and the corrosion prevention effect may be reduced. On the other hand, when the thickness is 6 mm, it is sufficient. Since the PBN film and the PBN film are anisotropic, thermal stress is easily generated and cracks are easily generated. Therefore,
In order to avoid such disadvantages, the thickness is preferably 10 μm to 6 mm, and more preferably 200 μm to 2 mm.

【0008】次に、本発明の請求項3に記載した発明
は、前記カーボン製反応炉の材質を等方性グラファイ
ト、異方性グラファイトまたはカーボンファイバとし
た。このように、カーボン製反応炉の材質としてグラフ
ァイトを選択すれば、等方性、異方性のいずれでもよ
く、これをPBNで被覆することによって耐食性および
耐熱性に優れたカーボン製反応炉材料として用いること
ができる。また、カーボンファイバは、成形に自由度が
あり、PBN成形体の形状に適した反応炉の形態を設計
することができるという利点がある。さらに、カーボン
ファイバはカーボンファイバ補強グラファイトのような
複合マトリックスとしてカーボン製反応炉を形成しても
よいし、水冷チャンバを保持する断熱材としても用いら
れる。
Next, in the invention described in claim 3 of the present invention, the material of the carbon reactor is made of isotropic graphite, anisotropic graphite or carbon fiber. As described above, if graphite is selected as the material for the carbon reactor, it may be either isotropic or anisotropic. By coating it with PBN, it can be used as a carbon reactor material having excellent corrosion resistance and heat resistance. Can be used. In addition, carbon fiber has an advantage in that there is a degree of freedom in molding, and a reactor shape suitable for the shape of the PBN molded body can be designed. Further, the carbon fiber may form a carbon reactor as a composite matrix such as carbon fiber reinforced graphite, or may be used as a heat insulating material for holding a water cooling chamber.

【0009】そして、本発明の請求項4に記載した発明
は、前記カーボン製反応炉の用途が、ハロゲン化ホウ素
とアンモニアとの反応による熱分解窒化ホウ素成形体を
製造するCVD反応装置用とした。このように、本発明
のカーボン製反応炉を、PBN成形体製造用CVD反応
装置内に設置し、該反応炉を構成する反応容器内に心金
を置き、CVD反応によりPBNを心金上に堆積させれ
ば、少なくとも反応容器およびヒータは成形体と同材質
のPBNで被覆されているので、反応雰囲気中の僅かな
酸素やアンモニアガスの腐食によるカーボンの侵食がな
くなり、この腐食により生成するCOガスやカーボンの
微粒子が、製品となるPBN成形体中に取り込まれるこ
とも殆どなくなり、PBN成形体の品質を著しく改善
し、生産性と歩留りの向上を図ることができる。
In the invention according to claim 4 of the present invention, the carbon reactor is used for a CVD reactor for producing a pyrolytic boron nitride molded body by a reaction between boron halide and ammonia. . As described above, the carbon reactor of the present invention is installed in a CVD reactor for manufacturing a PBN molded body, a mandrel is placed in a reaction vessel constituting the reactor, and PBN is placed on the mandrel by the CVD reaction. If deposited, since at least the reaction vessel and the heater are covered with PBN of the same material as the molded body, there is no erosion of carbon due to corrosion of slight oxygen or ammonia gas in the reaction atmosphere, and CO generated by this corrosion is eliminated. Fine particles of gas or carbon are hardly taken into the PBN molded article as a product, so that the quality of the PBN molded article can be remarkably improved, and productivity and yield can be improved.

【0010】次に、本発明の請求項5に記載した発明
は、PBN成形体を製造する方法において、CVD反応
装置内に設置されるカーボン製反応炉内に該成形体を製
造するための心金を配置する前に、少なくともカーボン
製反応炉を構成する反応容器の全表面および/または加
熱用ヒータの全表面あるいはこれらの表面の一部にPB
NをCVD反応により被覆し、しかる後に該反応容器内
に心金を配置し、心金上にPBNをCVD反応により堆
積させて成形体を得ることを特徴とするPBN成形体の
製造方法である。
Next, according to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a PBN molded body, comprising a core for producing the molded body in a carbon reactor installed in a CVD reactor. Before disposing the gold, at least the entire surface of the reaction vessel and / or the entire surface of the heating heater constituting the carbon reactor and / or a part of these surfaces are covered with PB.
N is coated by a CVD reaction, and thereafter, a mandrel is arranged in the reaction vessel, and PBN is deposited on the mandrel by the CVD reaction to obtain a formed body, which is a method for manufacturing a PBN formed body. .

【0011】このようにすると、反応容器の全表面およ
び/または加熱用ヒータの全表面あるいはこれらの表面
の一部にPBNをCVD反応により被覆する方法と、心
金上にPBNをCVD反応により堆積させてPBN成形
体を製造する方法とが同じカーボン製反応炉で実施可能
であり、CVD反応装置の有効利用、成形コストの削
減、生産性の向上等に対して大きな効果がある。特に、
この方法であると、反応容器、ヒータに限らず、PBN
成形反応中に腐食ガスが接するカーボン製反応炉内の全
域にPBN膜を被覆することができ、結果として製造さ
れるPBN成形体の品質、歩留りを著しく向上させるこ
とができる。
According to this method, PBN is coated on the entire surface of the reaction vessel and / or the entire surface of the heater or a part of these surfaces by the CVD reaction, and PBN is deposited on the mandrel by the CVD reaction. The method for manufacturing a PBN compact can be carried out in the same carbon reactor, which has a great effect on the effective use of a CVD reactor, reduction of molding cost, improvement of productivity, and the like. Especially,
According to this method, not only the reaction vessel and the heater but also the PBN
The PBN film can be coated on the entire area of the carbon reactor in which the corrosive gas comes into contact during the molding reaction, so that the quality and yield of the resulting PBN molded body can be remarkably improved.

【0012】また、本発明の請求項6に記載した発明
は、熱分解窒化ホウ素成形体を製造する方法において、
CVD反応装置内に設置されるカーボン製反応炉内に該
成形体を製造するための心金を配置し、少なくともカー
ボン製反応炉を構成する反応容器の全表面および/また
は加熱用ヒータの全表面あるいはこれらの表面の一部に
熱分解窒化ホウ素をCVD反応により被覆すると同時
に、あるいはその後引き続き心金上に熱分解窒化ホウ素
をCVD反応により堆積させて成形体を得ることを特徴
とする熱分解窒化ホウ素成形体の製造方法である。
Further, according to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method for producing a pyrolytic boron nitride molded article, comprising:
A mandrel for manufacturing the molded body is arranged in a carbon reactor installed in a CVD reactor, and at least the entire surface of a reaction vessel and / or the entire surface of a heater for constituting the carbon reactor. Alternatively, pyrolytic boron nitride is coated on a part of these surfaces by a CVD reaction, or subsequently, pyrolytic boron nitride is deposited on a mandrel by a CVD reaction to obtain a molded body. This is a method for producing a boron molded body.

【0013】このようにすると、反応容器の全表面およ
び/または加熱用ヒータの全表面あるいはこれらの表面
の一部にPBNをCVD反応により被覆する方法と、心
金上にPBNをCVD反応により堆積させてPBN成形
体を製造する方法とが同時にあるいは引き続いて実施出
来るので、CVD反応装置の有効利用、成形コストの削
減、製造時間の短縮に伴う生産性の向上等を図ることが
できる。
According to this method, PBN is coated on the entire surface of the reaction vessel and / or the entire surface of the heater or a part of these surfaces by the CVD reaction, and PBN is deposited on the mandrel by the CVD reaction. Since the method for producing a PBN compact can be carried out simultaneously or successively, the effective use of the CVD reactor, the reduction of the molding cost, and the improvement of the productivity accompanying the shortening of the production time can be achieved.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。本発明者等は、特にCVD法によりPBN成形体を
製造する際に使用するカーボン製反応炉の腐食防止につ
いて種々検討した結果、これには反応容器および/また
は加熱用ヒータの全表面あるいはその一部を、作製する
成形体と同材質のPBNで被覆すればよいことに想到
し、本発明を完成させたものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below in detail, but the present invention is not limited to these embodiments. The present inventors have conducted various studies on the prevention of corrosion of a carbon reactor used particularly when manufacturing a PBN compact by the CVD method. The present invention has been completed by conceiving that it is only necessary to cover the portion with PBN of the same material as the molded body to be produced.

【0015】先ず、本発明のCVD反応装置用カーボン
製反応炉の一例を図1に縦断面概略図として示した。図
1において、カーボン製反応炉10は、上下にガス排出
管15、ガス導入管14を備えた縦型円筒形の水冷チャ
ンバ17中に配置されており、内面をPBNで被覆した
カーボン製反応容器11とそれを取り巻く断熱材16お
よび加熱ヒータ12から構成されている。反応容器11
内には、ほぼ中央にカーボン製の成形用心金21を置
き、これをカーボン製の加熱用ヒータ12で取り囲ん
で、加熱できるようになっている。
First, an example of a carbon reactor for a CVD reactor of the present invention is shown in FIG. 1 as a schematic longitudinal sectional view. In FIG. 1, a carbon reactor 10 is disposed in a vertical cylindrical water-cooling chamber 17 having a gas exhaust pipe 15 and a gas inlet pipe 14 at the top and bottom, and a carbon reactor having an inner surface coated with PBN. It is composed of 11, a heat insulating material 16 surrounding it, and a heater 12. Reaction vessel 11
Inside, a molding mandrel 21 made of carbon is placed substantially at the center, and this is surrounded by a heater 12 made of carbon so that heating can be performed.

【0016】隔壁13は、加熱用ヒータ12の全面をP
BNで被覆した場合は用いなくともよいが、被覆しない
場合は、高温になるヒータの腐食防止および汚染物質の
拡散を防止し、均熱化するため、心金21とヒータ12
の間に設けることが望ましい。ガス導入管14は、この
例では、2種類の原料ガスを別々に導入しガス導入管の
上部で混合する二重管方式としたが、ガスの種類、流量
比率、PBN成形体の形状等を考慮してガス導入管の形
状、取付け位置等を適宜設計することになる。
The partition 13 is formed by covering the entire surface of the heater 12 with P
When coated with BN, it is not necessary to use it. However, when not coated, the core metal 21 and the heater 12 are used to prevent corrosion of the heater which becomes high in temperature, prevent diffusion of contaminants, and equalize the temperature.
It is desirable to provide between them. In this example, the gas introduction pipe 14 is of a double pipe type in which two kinds of raw material gases are separately introduced and mixed at the upper part of the gas introduction pipe. The shape, mounting position and the like of the gas introduction pipe are appropriately designed in consideration of the above.

【0017】CVD反応によるPBN成形体の製造は、
反応容器11の中央に配設された心金21の表面上にC
VD反応によって生成したPBN薄膜を所定の厚さまで
蒸着、堆積させ、PBN成形体20を作製する。一方、
CVD反応用原料ガスは、ガス導入管14から反応容器
11に入り、加熱用ヒータ12により熱分解反応を受け
てPBNを析出した後、排出管15から系外に排出され
る。
The production of a PBN molded body by a CVD reaction is as follows.
C is placed on the surface of the mandrel 21 disposed at the center of the reaction vessel 11.
The PBN thin film generated by the VD reaction is deposited and deposited to a predetermined thickness to produce a PBN molded body 20. on the other hand,
The raw material gas for the CVD reaction enters the reaction vessel 11 through the gas introduction pipe 14, undergoes a thermal decomposition reaction by the heater 12 to deposit PBN, and is then discharged out of the system through the discharge pipe 15.

【0018】本発明の最大の特徴は、このように、CV
D法によるPBN成形体を製造するためのカーボン製反
応炉において、少なくともカーボン製反応炉を構成する
反応容器の全表面および/または加熱用ヒータ全表面あ
るいはこれらの表面の一部を、PBN薄膜により被覆し
たことである。
The most important feature of the present invention is that the CV
In a carbon reactor for producing a PBN compact by the method D, at least the entire surface of the reaction vessel and / or the entire heater surface or a part of the surface constituting the carbon reactor is formed by a PBN thin film. It is covered.

【0019】反応容器の全表面をPBNで被覆する場合
は、カーボン製反応炉の炉内構造が先に説明した図1と
は異なり、反応容器の外側にCVD反応ガスが流通する
空間を設けて反応容器の外表面もPBNで被覆できるよ
うにする。
When the entire surface of the reaction vessel is coated with PBN, the inside structure of the carbon reaction furnace is different from that of FIG. 1 described above, and a space through which a CVD reaction gas flows is provided outside the reaction vessel. The outer surface of the reaction vessel can also be coated with PBN.

【0020】カーボン製反応炉10の材質は、CVD法
によるPBN生成反応条件が、約2000℃で0.1〜
10T0rrという高温、減圧下であるため、カーボン
質の中でもグラファイトが好ましく、等方性グラファイ
ト、異方性グラファイト、カーボンファイバ、カーボン
ファイバ補強グラファイト等が例示される。
The material of the carbon reactor 10 is such that the reaction conditions for PBN generation by the CVD method are about 2000.degree.
Because of the high temperature of 10T0rr and the reduced pressure, graphite is preferable among carbonaceous materials, and examples thereof include isotropic graphite, anisotropic graphite, carbon fiber, and carbon fiber reinforced graphite.

【0021】このように、カーボン製反応炉の材質とし
てグラファイトを選択すれば、等方性、異方性のいずれ
でもよく、耐熱性に優れ、強度も加工性もあり、PBN
成形用反応炉材として反応容器にも加熱用ヒータにも適
合している。カーボンファイバは、成形に自由度があ
り、PBN成形体の形状に適した反応炉の形態を設計す
ることができるという利点がある。さらに、カーボンフ
ァイバはカーボンファイバ補強グラファイトのような複
合マトリックスとして反応炉を形成してもよい。また、
カーボンファイバの成形体は、断熱材16として好まし
く使用される。
As described above, if graphite is selected as the material of the carbon reactor, it may be either isotropic or anisotropic, has excellent heat resistance, has strength and workability, and has PBN.
It is suitable for both a reaction vessel and a heater as a molding reactor material. Carbon fibers have the advantage that they have a high degree of freedom in molding and can be designed in a reactor shape suitable for the shape of the PBN compact. Further, the carbon fibers may form the reactor as a composite matrix such as carbon fiber reinforced graphite. Also,
A molded body of carbon fiber is preferably used as the heat insulating material 16.

【0022】そして、心金21の材質も、耐熱性、加工
性、離型性等の点からグラファイトを採用した。心金2
1とその周囲の反応領域を加熱するヒータ12は、例え
ば、心金を取り巻き、反応容器の内側に位置する円筒状
に加工した、例えばジグザグ状にヒータパターンを有す
るもので、材質としては、CVD法による熱分解グラフ
ァイト、炭化けい素等が挙げられるが、高温耐食性、P
BN被覆材との密着性や不純物が少ない等の点で熱分解
グラファイトが好ましい。
The material of the mandrel 21 is also graphite from the viewpoints of heat resistance, workability, mold release and the like. Mandrel 2
The heater 12 for heating the reaction region 1 and its surroundings is, for example, a heater surrounding a mandrel and processed into a cylindrical shape located inside the reaction vessel, for example, having a heater pattern in a zigzag shape. Pyrolytic graphite, silicon carbide, etc., by high temperature method.
Pyrolytic graphite is preferred from the viewpoint of adhesion to the BN coating material and little impurities.

【0023】次に、反応容器および加熱用ヒータの全面
またはその一部を被覆する被覆層の材質には、熱分解窒
化ホウ素(PBN)を選択した。このように、PBN製
品にとっては汚染物質であるカーボンを、製品と同じ材
質のPBNで封鎖したことにより、PBN成形体製造用
原料ガスであるハロゲン化ホウ素とNH3 中に微量に存
在する酸素やNH3 との反応でカーボンの腐食が進行
し、この腐食により発生するCOガスやカーボンの微粒
子がPBN成形体に取り込まれて、PBN成形体製品の
歩留り低下、品質劣化を引き起こし、加えて、カーボン
の消耗やクラックの発生によって起こる反応容器、加熱
用ヒータの寿命低下等を有効に防止することができる。
また、カーボンとPBNの線熱膨張係数には差が殆どな
いので、接合面で剥離、割れ、欠け等の欠陥を発生する
ことは極めて稀で、PBNの高温下の耐食性と相まって
重要な選択肢である。
Next, pyrolytic boron nitride (PBN) was selected as the material of the coating layer covering the entire surface or a part of the reaction vessel and the heater for heating. As described above, by contaminating carbon, which is a contaminant for a PBN product, with PBN of the same material as the product, oxygen present in trace amounts of boron halide and NH 3 , which are raw material gases for producing a PBN molded product, is reduced. Corrosion of carbon progresses due to the reaction with NH 3, and CO gas and carbon fine particles generated by this corrosion are taken into the PBN molded product, causing a decrease in the yield and quality deterioration of the PBN molded product. It is possible to effectively prevent a reduction in the life of the reaction vessel and the heater for heating, which are caused by exhaustion of the gas and generation of cracks.
Also, since there is almost no difference in the linear thermal expansion coefficient between carbon and PBN, it is extremely rare that defects such as peeling, cracking, and chipping occur at the joint surface, and this is an important option in combination with the corrosion resistance of PBN at high temperatures. is there.

【0024】そして、このPBN被覆層の膜厚さを10
μm〜6mmとした。PBN被覆膜の厚さは、10μm
未満ではカーボンが一部露出して腐食防止効果が少なく
なることがあり、一方6mmを超えるとPBN膜の異方
性による熱応力のため、PBN膜にクラックが起き易く
なるので、10μm〜6mmの範囲がよく、好ましく
は、200μm〜2mmが適している。
The thickness of the PBN coating layer is set to 10
μm to 6 mm. The thickness of the PBN coating film is 10 μm
If it is less than 6 mm, carbon may be partially exposed and the corrosion prevention effect may be reduced. On the other hand, if it exceeds 6 mm, cracks easily occur in the PBN film due to thermal stress due to anisotropy of the PBN film. The range is good, and preferably 200 μm to 2 mm.

【0025】続いて、本発明のカーボン製反応炉の製造
方法およびPBN成形体の製造方法について説明する。
本発明の反応容器とヒータのPBN被覆方法もPBN成
形体の製造方法も共に従来からよく知られているCVD
法を採用した。先ず、例えば、図1に例示した反応容器
の内表面に対しては、ヒータパターンを持つグラファイ
ト製ヒータに通電して昇温し、反応炉内を1950℃、
0.1Torrまで加熱、減圧して、三塩化ホウ素ガス
とアンモニアガスを所定量流し、数時間CVD反応を行
い、グラファイト製反応容器の内表面およびグラファイ
ト製ヒータの全表面に200μm〜2mmのPBN被覆
膜を形成させてPBN被覆反応容器とPBN被覆ヒータ
を作製する。この場合、PBNが被覆されるのは、反応
容器とヒータに限らず、ガスが接触し、かつ、高温化す
る所の全域にPBNが被覆されるので、一層腐食防止等
が図られる。
Next, a method for manufacturing a carbon reactor and a method for manufacturing a PBN compact according to the present invention will be described.
Both the PBN coating method of the reaction vessel and the heater of the present invention and the method of manufacturing a PBN molded body are well known in the art.
The law was adopted. First, for example, for the inner surface of the reaction vessel illustrated in FIG. 1, a graphite heater having a heater pattern is energized and heated to 1950 ° C.
Heating and reducing the pressure to 0.1 Torr, a predetermined amount of a boron trichloride gas and an ammonia gas are flowed, and a CVD reaction is performed for several hours. The PBN coating of 200 μm to 2 mm is applied to the inner surface of the graphite reaction vessel and the entire surface of the graphite heater. A PBN coating reaction vessel and a PBN coating heater are manufactured by forming a coating film. In this case, the PBN is coated not only on the reaction vessel and the heater, but also on the entire area where the gas comes into contact and the temperature rises, thereby further preventing corrosion.

【0026】次に、このPBNで被覆したカーボン製反
応容器の中にグラファイト製の心金を設置し、反応容器
内を1950℃、0.1Torrまで加熱、減圧して、
三塩化ホウ素ガスとアンモニアガスを所定量流し、数時
間CVD反応を行い、心金表面上にPBN膜を所定の厚
さになるまで蒸着、堆積させて、PBN成形体を作製す
る。
Next, a graphite mandrel was placed in the PBN-coated carbon reactor, and the inside of the reactor was heated to 1950 ° C. and 0.1 Torr, and the pressure was reduced.
A predetermined amount of a boron trichloride gas and an ammonia gas are flowed, a CVD reaction is performed for several hours, and a PBN film is deposited and deposited on the surface of the mandrel to a predetermined thickness to produce a PBN molded body.

【0027】このように、CVD反応装置内に設置され
るカーボン製反応炉内に該成形体を製造するための心金
を配置する前に、少なくともカーボン製反応炉を構成す
るカーボン製反応容器の全表面および/または加熱用ヒ
ータの全表面あるいはこれらの表面の一部にPBNをC
VD反応により被覆し、しかる後に該反応容器内に心金
を配置し、心金上にPBNをCVD反応により蒸着、堆
積させて成形体を得るというPBN成形体の製造方法も
本発明の特徴の一つである。
As described above, before the mandrel for manufacturing the molded body is placed in the carbon reaction furnace installed in the CVD reactor, at least the carbon reaction vessel constituting the carbon reaction furnace is placed. PBN is applied to the entire surface and / or the entire surface of the heater for heating or a part of these surfaces.
Another feature of the present invention is a method for producing a PBN molded body, which comprises coating by a VD reaction, thereafter placing a mandrel in the reaction vessel, and depositing and depositing PBN on the mandrel by a CVD reaction to obtain a molded body. One.

【0028】このようにすると、カーボン製反応容器の
全表面および/または加熱用ヒータの全表面あるいはこ
れらの表面の一部にPBNをCVD反応により被覆する
方法と、心金上にPBNをCVD反応により堆積させて
成形体を製造する方法とが同じカーボン製反応炉を使用
して実施可能であり、CVD反応装置の有効利用、成形
コストの削減、生産性の向上等に対して大きな効果があ
る。
According to this method, the whole surface of the carbon reaction vessel and / or the whole surface of the heating heater or a part of these surfaces is coated with PBN by the CVD reaction, and the PBN is coated on the mandrel by the CVD reaction. Can be carried out using the same carbon reactor as in the method of manufacturing a compact by depositing the same, which has a great effect on the effective use of the CVD reactor, reduction of the molding cost, improvement of productivity, etc. .

【0029】[0029]

【実施例】以下、本発明の実施例を挙げて具体的に説明
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 (実施例)外径200mm、厚さ5mm、高さ300m
mの円筒型グラファイト製反応容器とその内側に設けた
ヒータパターンを持つグラファイト製ヒータに通電し
て、1950℃、0.1Torrまで加熱、減圧して、
三塩化ホウ素ガスを1SLM、アンモニアガスを2SL
Mの流速で2時間CVD反応を行い、グラファイト製反
応容器の内表面およびグラファイト製ヒータの全表面に
約200μm(0.2mm)のPBN被覆膜を形成させ
た。
EXAMPLES The present invention will now be described specifically with reference to examples of the present invention, but the present invention is not limited to these examples. (Example) Outer diameter 200 mm, thickness 5 mm, height 300 m
m is heated to 1950 ° C. and 0.1 Torr by applying a current to the graphite heater having a cylindrical graphite reaction vessel and a heater pattern provided inside thereof.
Boron trichloride gas 1SLM, ammonia gas 2SL
A CVD reaction was performed at a flow rate of M for 2 hours to form a PBN coating film of about 200 μm (0.2 mm) on the inner surface of the graphite reaction vessel and the entire surface of the graphite heater.

【0030】次に、このPBNで被覆したグラファイト
製反応容器およびヒータのほぼ中心部にグラファイト製
の心金を設置し、1950℃、0.1Torrまで加
熱、減圧して、三塩化ホウ素ガスを1SLM、アンモニ
アガスを2SLMの流速で6時間CVD反応を行い、心
金表面上にPBN膜を蒸着、堆積させて、PBN成形体
を作製した。このPBN成形体の成形反応を50バッチ
以上繰り返したが、PBN被覆グラファイト製反応容器
およびヒータの表面に腐食による消耗やクラックの発生
は認められず、PBN成形体にもCOガスによるカーボ
ン汚染、グラファイト微粒子による汚染は殆ど認められ
なかった。
Next, a graphite mandrel was installed at approximately the center of the PBN-coated graphite reaction vessel and the heater, heated to 1950 ° C. and 0.1 Torr, and decompressed to remove boron trichloride gas at 1 SLM. Then, a CVD reaction was performed with ammonia gas at a flow rate of 2 SLM for 6 hours, and a PBN film was deposited and deposited on the surface of the mandrel to produce a PBN molded body. Although the molding reaction of this PBN molded body was repeated for 50 batches or more, no wear or cracks were observed on the surfaces of the PBN-coated graphite reactor and the heater due to corrosion, and carbon contamination by CO gas, graphite Almost no contamination by fine particles was observed.

【0031】(比較例)PBN被覆を施さないカーボン
製反応炉を使用し、グラファイト製反応容器およびヒー
タのほぼ中心部にグラファイト製の心金を設置し、CV
D法によりPBN膜を蒸着させて、PBN成形体を繰り
返し作製したところ、10バッチ反応を行った時点で反
応容器およびヒータのグラファイト表面に消耗が起こ
り、継続して使用することが不可能になった。
(Comparative Example) A carbon reactor without PBN coating was used, and a graphite mandrel was installed almost at the center of a graphite reactor and heater.
When a PBN film was deposited by the method D and a PBN molded body was repeatedly produced, at the time when 10 batch reactions were performed, the graphite surface of the reaction vessel and the heater was consumed, making it impossible to continue using the same. Was.

【0032】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の
特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一
な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかな
るものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
The present invention is not limited to the above embodiment. The above embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and has the same effect. Within the technical scope of

【0033】例えば、上記ではCVD法によりPBNで
反応容器やヒータを被覆する場合を中心に示したが、本
発明はこれには限定されず、カーボン製反応炉を構成す
る他の部材であって、反応ガスに接触するものであれ
ば、いずれのものもPBNで被覆してもよい。
For example, in the above description, the case where the reaction vessel and the heater are covered with PBN by the CVD method has been mainly shown, but the present invention is not limited to this, and other members constituting the carbon reactor may be used. Any material that comes into contact with the reaction gas may be coated with PBN.

【0034】また、上記実施の形態と実施例において
は、CVD法によりPBNで反応容器やヒータを被覆し
た後、一端反応を停止して心金を配置し、その後CVD
反応を再開して成形体を形成しているが、本発明はこれ
には限定されず、はじめから心金を配置してCVD法に
よりPBNで反応容器やヒータを被覆すると同時に、あ
るいは反応を停止することなく引き続き心金上にPBN
を析出させて成形体を製造してもよい。
In the above embodiments and examples, after covering the reaction vessel and the heater with PBN by the CVD method, the reaction is stopped once and a mandrel is disposed.
Although the reaction is restarted to form a molded body, the present invention is not limited to this. At the same time, a mandrel is arranged and the reaction vessel and heater are coated with PBN by the CVD method, or the reaction is stopped. PBN on the mandrel without doing
May be precipitated to produce a molded article.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明によれば、カーボン製反応炉にお
いて、少なくともカーボン製反応炉を構成する反応容器
および/またはヒータの全表面あるいはその一部を、製
造する成形体と同材質であるPBNで被覆するので、カ
ーボン製反応炉の高温下耐食性は格段に向上し、CVD
反応ガス中の不純酸素やNH3 ガスによる腐食は殆どな
くなると共に、PBN成形体に対する異物の混入を防止
することができる。従って、該カーボン製反応炉をPB
N成形体の製造に長期間安定して使用することができ、
プロセスの安定操業が可能になると共にPBN成形体の
純度向上を図り、生産性を高め、製品の歩留りを改善す
ることができる。また、反応容器とヒータのPBNによ
る被覆反応とPBN成形体の成形反応を同一のカーボン
製反応炉を使用して行うことができるので、PBN成形
体製造コストの削減、エネルギーコストの節減、生産性
の向上を図ることができる。
According to the present invention, in a carbon reactor, at least the whole surface or a part of the reaction vessel and / or the heater constituting the carbon reactor is made of PBN which is made of the same material as the molded body to be manufactured. The corrosion resistance at high temperature of the carbon reactor is significantly improved,
Corrosion due to impure oxygen or NH 3 gas in the reaction gas is almost eliminated, and foreign substances can be prevented from being mixed into the PBN compact. Therefore, the carbon reactor is
Can be used stably for a long time in the production of N molded bodies,
The process can be operated stably, and the purity of the PBN compact can be improved, the productivity can be increased, and the product yield can be improved. In addition, since the coating reaction of the reaction vessel and the heater with the PBN and the molding reaction of the PBN molded body can be performed using the same carbon reactor, the production cost of the PBN molded body can be reduced, the energy cost can be reduced, and the productivity can be reduced. Can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のカーボン製反応炉の一例を示す縦断面
概略図である。
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing an example of a carbon reactor of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…カーボン製反応炉、 11…反応容器、 12…加熱用ヒータ、 13…隔壁断熱材、 14…ガス導入管、 15…ガス排出管、 16…断熱材、 17…水冷チャンバ、 20…PBN成形体、 21…心金。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Carbon reactor, 11 ... Reaction vessel, 12 ... Heater, 13 ... Heat insulation material of partition walls, 14 ... Gas introduction pipe, 15 ... Gas discharge pipe, 16 ... Heat insulation material, 17 ... Water cooling chamber, 20 ... PBN molding Body, 21 ... down payment.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 CVD法による熱分解窒化ホウ素成形体
を製造するためのカーボン製反応炉において、少なくと
もカーボン製反応炉を構成する反応容器の全表面および
/または加熱用ヒータ全表面あるいはこれらの表面の一
部が、熱分解窒化ホウ素膜により被覆されていることを
特徴とするカーボン製反応炉。
1. A carbon reactor for producing a pyrolytic boron nitride molded body by a CVD method, wherein at least the entire surface of a reaction vessel and / or the entire heater surface or a surface thereof constituting the carbon reactor. Characterized in that a part of the carbon reactor is coated with a pyrolytic boron nitride film.
【請求項2】 前記熱分解窒化ホウ素膜がCVD法で形
成されたものであり、その膜厚さが10μm〜6mmで
あることを特徴とする請求項1に記載したカーボン製反
応炉。
2. The carbon reactor according to claim 1, wherein the pyrolytic boron nitride film is formed by a CVD method, and has a thickness of 10 μm to 6 mm.
【請求項3】 前記カーボン製反応炉の材質が、等方性
グラファイト、異方性グラファイトまたはカーボンファ
イバであることを特徴とする請求項1または請求項2に
記載したカーボン製反応炉。
3. The carbon reactor according to claim 1, wherein the material of the carbon reactor is isotropic graphite, anisotropic graphite or carbon fiber.
【請求項4】 前記カーボン製反応炉の用途が、ハロゲ
ン化ホウ素とアンモニアとの反応による熱分解窒化ホウ
素成形体を製造するCVD反応装置用であることを特徴
とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載したカ
ーボン製反応炉。
4. The carbon reactor according to claim 1, wherein the carbon reactor is used for a CVD reactor for producing a pyrolytic boron nitride molded body by a reaction between boron halide and ammonia. A carbon reactor according to any one of the preceding claims.
【請求項5】 熱分解窒化ホウ素成形体を製造する方法
において、CVD反応装置内に設置されるカーボン製反
応炉内に該成形体を製造するための心金を配置する前
に、少なくともカーボン製反応炉を構成する反応容器の
全表面および/または加熱用ヒータの全表面あるいはこ
れらの表面の一部に熱分解窒化ホウ素をCVD反応によ
り被覆し、しかる後に該反応容器内に心金を配置し、心
金上に熱分解窒化ホウ素をCVD反応により堆積させて
成形体を得ることを特徴とする熱分解窒化ホウ素成形体
の製造方法。
5. A method for producing a pyrolytic boron nitride molded body, wherein at least a carbon-made mandrel for producing the molded body is placed in a carbon-made reactor installed in a CVD reactor. Pyrolytic boron nitride is coated on the entire surface of the reaction vessel constituting the reaction furnace and / or the entire surface of the heater or a part of these surfaces by a CVD reaction, and then a mandrel is placed in the reaction vessel. A method for producing a pyrolytic boron nitride molded body, comprising depositing pyrolytic boron nitride on a mandrel by a CVD reaction to obtain a molded body.
【請求項6】 熱分解窒化ホウ素成形体を製造する方法
において、CVD反応装置内に設置されるカーボン製反
応炉内に該成形体を製造するための心金を配置し、少な
くともカーボン製反応炉を構成する反応容器の全表面お
よび/または加熱用ヒータの全表面あるいはこれらの表
面の一部に熱分解窒化ホウ素をCVD反応により被覆す
ると同時に、あるいはその後引き続き心金上に熱分解窒
化ホウ素をCVD反応により堆積させて成形体を得るこ
とを特徴とする熱分解窒化ホウ素成形体の製造方法。
6. A method for producing a pyrolytic boron nitride molded body, wherein a mandrel for producing the molded body is arranged in a carbon reactor installed in a CVD reactor, and at least a carbon reactor is provided. The whole surface of the reaction vessel and / or the whole surface of the heater for heating or a part of these surfaces is coated with pyrolytic boron nitride by a CVD reaction, or at the same time, thereafter, the pyrolytic boron nitride is coated on the mandrel by CVD. A method for producing a pyrolytic boron nitride molded body, wherein the molded body is obtained by depositing by reaction.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003073829A (en) * 2001-09-06 2003-03-12 Shin Etsu Chem Co Ltd Method for manufacturing vessel of pyrolytic boron nitride
WO2004108980A1 (en) * 2003-06-02 2004-12-16 Shincron Co., Ltd. Thin film forming device and thin film forming method

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