KR101377830B1 - 세라믹 기재 지지구 및 세라믹 부재의 제조 방법 - Google Patents

세라믹 기재 지지구 및 세라믹 부재의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 과제는 지지구 피막(SiC 피막)을 확실하게 세라믹 기재(SiC 피복 흑연재)에 잔류시켜, 결함이 적은 세라믹 부재를 얻을 수 있는 세라믹 기재 지지구 및 상기 지지구를 이용한 세라믹 부재의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 해결수단은 선단부 (13)으로 세라믹 기재 (15)를 지지하고, 반응로 내에서 세라믹 기재 (15)에 세라믹 부재 피막 (17)을 형성하여 세라믹 부재 (19)를 제조할 때에 사용되는 세라믹 기재 지지구 (11)이며, 세라믹 기재 지지구 (11)은 흑연을 포함하는 코어재 (21)과, 적어도 선단부 (13)을 포함하는 표면에 열 분해 탄소층 (23)을 개재하여 지지구 피막 (25)를 갖는다.

Description

세라믹 기재 지지구 및 세라믹 부재의 제조 방법{HOLDER FOR CERAMIC SUBSTRATE AND METHOD FOR PRODUCING CERAMIC MEMBER}
본 발명은 세라믹 기재 지지구 및 세라믹 부재의 제조 방법에 관한 것이며, 특히 CVD법에 의해 세라믹 부재의 제조를 행할 때에 사용하는 세라믹 기재 지지구, 및 CVD법에 의해 세라믹 기판에 세라믹 피복을 행하는 세라믹 부재의 제조 방법에 관한 것이다.
흑연 등의 세라믹 기재에 CVD법으로 SiC 등의 세라믹 피막을 피복하여 세라믹 부재를 제작할 때, 세라믹 기재를 지지하는 지지점에는 세라믹 피막이 형성되지 않는다. 이 때문에, 통상은 지지점의 장소를 바꿔 복수층의 피막을 형성하는 방법을 취한다. 한편, 생산성을 높이기 위해서 한층의 피막으로 지지점에도 피막을 형성하는 방법이 제안되어 있다. 예를 들면, 세라믹 기재를 세라믹 피막과 동일한 재질의 피막을 갖는 지지 핀으로 지지하고, 그 동일한 재질의 피막을 세라믹 기재의 지지점에 잔류시켜 피복을 행하는 세라믹 부재의 제조 방법이 특허문헌 1 및 2에 제안되어 있다.
특허문헌 1에 개시되어 있는 SiC 피복 탄소재의 제조 방법은 탄소제의 지지구가 원추형, 각추 등이고, 그의 정상부에 흑연 기재를 장착시키는 표면을 SiC, Si 또는 Si3N4로 피복하고 있는 것이다. 정상부의 면적은 탄소 기재를 파손하지 않는 범위에서 가능한 한 작게 하여, 탄소 기재에 대한 SiC 피복을 균일하게 하는 것이 기재되어 있다.
특허문헌 2에 개시되어 있는 기상 증착 세라믹 부재와 그의 제조 방법에서는, 지지 지그의 형상이 원기둥 형상, 다각형 기둥, 나아가 원추나 다각형추라도 가능한 것과, 피복하는 세라믹과 동일한 세라믹이 피복되는 것이 기재되어 있다.
일본 특허 공개 (소)60-166286호 공보 일본 특허 공개 제2005-213571호 공보
그러나, 이들 지지구 및 세라믹 부재의 제조 방법에는 이하의 문제가 있다. 종래에는, 예를 들면 도 11에 도시하는(특허문헌 2 참조) 바와 같이, 흑연 기재(세라믹 기재) (501)을 표면에 SiC 피막(지지구 피막)을 갖는 세라믹 기재 지지구(지지 핀) (505)로 지지하고, 흑연 기재 (501) 및 지지 핀 (505)에 CVD법에 의해 SiC 피막을 형성한 후, 지지 핀 (505)를 제거하는 방법으로 세라믹 부재를 제조하는 방법을 취하고 있었다. 이때, 지지 핀 (505)의 선단 (506)이 흑연 기재 (501)에 형성된 SiC 피막(세라믹 부재 피막) (507)측에 남아, 세라믹 부재 피막 (507)과 일체가 된다. 그러나, 지지 핀에 형성된 SiC 피막(지지구 피막)의 선단 (506)은 어떤 위치에서 분리될지 정해져 있지 않고, SiC-CVD 피복이 형성된 세라믹 부재로부터 지지 핀 (505)를 분리할 때에, 지지 핀 (505)의 선단 (506)이 깔끔하게 접히지 않아, 흑연 기재 (501)의 세라믹 부재 피막 (507)이 박막화되거나, 박리되어 흑연 기재 (501)이 노출된다는 문제가 있다. 또한, 지지 핀 (505)의 지지구 피막이 큰 돌기가 되어 흑연 기재 (501)의 세라믹 부재 피막 (507) 중에 잔류하는 문제도 있었다.
본 발명은 상기 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 지지구 피막을 확실하게 세라믹 기재에(SiC 피복 흑연재) 잔류시켜, 핀 홀 등의 결함이 적은 세라믹 부재를 얻을 수 있는 세라믹 기재 지지구 및 세라믹 부재의 제조 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명에 따른 상기 목적은 하기 구성에 의해 달성된다.
(1) 선단부에 세라믹 기재를 지지하고, 반응로 내에서 상기 세라믹 기재에 세라믹 부재 피막을 형성하여 세라믹 부재를 제조할 때에 사용되는 세라믹 기재 지지구이며, 상기 세라믹 기재 지지구는 흑연을 포함하는 코어재와, 적어도 상기 선단부를 포함하는 표면에 열 분해 탄소층을 개재시킨 지지구 피막을 갖는 것을 특징으로 하는 세라믹 기재 지지구.
이 세라믹 기재 지지구에 따르면, 세라믹 기재 지지구가 흑연의 코어재를 갖고, 그 흑연의 표면에 열 분해 탄소가 피복되며, 추가로 그 표면이 지지구 피막으로 피복되어 있다. 열 분해 탄소는 기공이 없기 때문에, 지지구 피막을 피복했을 때에, 지지구 피막이 열 분해 탄소층 내부로 침투하여 형성되지 않는다. 이 때문에, 지지구 피막과 열 분해 탄소층의 접착력을 작게 할 수 있다. 세라믹 기판에 세라믹 부재 피막을 형성한 세라믹 부재 및 세라믹 기재 지지구로부터 세라믹 기재 지지구를 제거할 때에, 세라믹 기재 지지구의 열 분해 탄소층과 지지구 피막 사이(즉, 결정된 개소)에서 용이하게 분리된다. 그 때문에 세라믹 부재로부터 세라믹 기재가 노출되거나, 세라믹 기판에 형성된 세라믹 부재 피막의 표면에 세라믹 기재 지지구의 지지구 피막의 잔류량이 너무 많아져 발생하는, 세라믹 기판의 세라믹 피막의 요철이 생기기 어렵다.
(2) 상기 (1)에 있어서, 상기 지지구 피막은 상기 세라믹 부재 피막과 동일한 재질인 것을 특징으로 하는 세라믹 기재 지지구.
이 세라믹 기재 지지구에 따르면, 세라믹 기재 지지구로부터 분리되어 세라믹 부재에 잔류하는 세라믹 기재의 선단부(지지구 피막)가, 세라믹 기재에 피복되는 세라믹 부재 피막과 동일한 재질이 되어, 세라믹 부재 표면은 단일 종류의 피막으로 덮이게 된다. 이 때문에, 세라믹 기재의 지지점에서는 세라믹 부재 피막과 지지구 피막의 열 팽창 차이 등에 의해 이들의 계면을 기점으로 하는 미소 균열이 형성되기 어려워진다. 그 결과, 세라믹 기재에 세라믹 피막을 확실하게 피복할 수 있다.
(3) 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 상기 지지구 피막은 탄화물계 세라믹 또는 질화물계 세라믹인 것을 특징으로 하는 세라믹 기재 지지구.
이 세라믹 기재 지지구에 따르면, 지지구 피막이 탄화물계 세라믹 또는 질화물계 세라믹이다. 이들 세라믹의 CVD에 의한 성막 온도(예를 들면 800 내지 1400 ℃)에서는 열 분해 탄소와의 반응성이 부족하다. 그 때문에, 세라믹 기재 지지구는 세라믹 부재의 제조에 반복하여 사용하더라도 세라믹 기재 지지구의 열 분해 탄소 피막이 열화, 반응 또는 소모되지 않아 세라믹 기재 지지구를 반복하여 사용할 수 있다.
(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 있어서, 상기 지지구 피막은 탄화규소인 것을 특징으로 하는 세라믹 기재 지지구.
이 세라믹 기재 지지구에 따르면, 지지구 피막이 탄화규소가 됨으로써 진공 중 및 고온에서의 안정적인 사용이 가능해진다. 또한, 탄화규소는 공유결합성이 강하고 경도가 크기 때문에, CVD 로(爐)에 채워넣을 때 등에 있어서 세라믹 기재 지지구 선단부의 이지러짐 또는 마모를 막을 수 있다. 또한, 탄화규소를 사용함으로써 세라믹 기재 지지구는 고온 강도, 내식성도 우수한 피막을 얻게 한다. 탄화규소는 세라믹 기재 지지구의 코어재의 흑연과 열 팽창 계수가 비슷하기 때문에, 승온에 의해 지지구 피막에 균열이 발생하기 어렵다. 지지구 피막에 균열이 발생하기 어렵기 때문에, 박리되어 지지구 피막의 단편을 기점으로 하는 세라믹 부재 피막의 이상 성장이 발생하기 어렵다.
(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 있어서, 상기 선단부에 있어서의 코어재는 세라믹 기재 지지구의 축에 대하여 수직인 평탄면을 갖는 것을 특징으로 하는 세라믹 기재 지지구.
이 세라믹 기재 지지구에 따르면, 세라믹 기재 지지구의 코어재의 선단부가 평탄하게 형성되어 있다. 즉, 세라믹 기재 지지구의 선단부의 코어재가 평탄하기 때문에, 세라믹 기재 지지구의 평탄한 코어재 표면에 형성된 열 분해 탄소층도 평탄하게 형성된다. 이 때문에, 세라믹 부재 피막을 피복한 후에 세라믹 기재 지지구를 세라믹 기재로부터 분리할 때, 세라믹 기재 지지구의 열 분해 탄소가 피복된 코어재의 선단이 접히기 어렵게 할 수 있다. 열 분해 탄소가 피복된 코어재의 선단부가 세라믹 부재에 잔류하지 않기 때문에, 새삼스레 제거할 필요가 없다. 또한 세라믹 기재 지지구의 열 분해 탄소가 피복된 코어재는, 코어재 자체는 원래대로이기 때문에 지지구 피막을 피복하면, 세라믹 기재 지지구는 반복하여 사용할 수 있다.
(6) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 있어서, 상기 세라믹 기재는 흑연인 것을 특징으로 하는 세라믹 부재를 제조하기 위한 세라믹 기재 지지구.
이 세라믹 기재 지지구에 따르면, 세라믹 기재가 흑연이기 때문에 부드러워, 여러 가지 형상으로 가공하기 쉽다. 또한, 흑연은 다공질이기 때문에 세라믹 부재 피막과 강고하게 접합하여, 상기 세라믹 기재 지지구 선단부의 열 분해 탄소층과 지지구 피막을 박리하기 쉽게 할 수 있다. 따라서, 반도체 제조에 있어서의 각종 열 처리용 부재(예를 들면, 서셉터(susceptor) 등)의 제조에 바람직하게 사용할 수 있다.
(7) 세라믹 기재와 세라믹 피막을 포함하는 세라믹 부재의 제조 방법이며, 흑연을 포함하는 코어재와, 적어도 선단부를 포함하는 표면에 열 분해 탄소층을 개재하여 지지구 피막을 갖는 세라믹 기재 지지구를 준비하고, 상기 세라믹 기재 지지구의 상기 선단부에 의해 세라믹 기재를 지지시키고, 반응로 내에서 상기 세라믹 기재 지지구를 포함하는 상기 세라믹 기재에 세라믹 부재 피막을 형성한 후, 상기 세라믹 부재로부터 상기 세라믹 기재 지지구를 분리하여, 상기 세라믹 기재에 세라믹 피막을 형성하는 것을 특징으로 하는 세라믹 부재의 제조 방법.
이 세라믹 부재의 제조 방법에 따르면, 세라믹 기재 지지구가 흑연의 코어재를 갖고, 그 흑연의 코어재에 열 분해 탄소가 피복되며, 추가로 열 분해 탄소층의 위에 지지구 피막이 피복되어 있다. 세라믹 기재 지지구의 열 분해 탄소는 기공이 없기 때문에, 지지구 피막을 열 분해 탄소 위에 피복했을 때에, 지지구 피막은 열 분해 탄소층 내부로 침투하여 형성되지 않는다. 이 때문에, 지지구 피막과 열 분해 탄소층의 접착력을 작게 할 수 있다. 세라믹 부재 피막을 형성한 세라믹 부재를 세라믹 기재 지지구로부터 제거할 때에, 열 분해 탄소층과 지지구 피막 사이(즉, 결정된 개소)에서 용이하게 분리된다. 그 때문에 세라믹 기재가 노출되거나, 세라믹 부재 피막을 피복한 세라믹 부재의 표면에 지지구 피막의 잔류량이 너무 많아져서 발생하는, 세라믹 기재에 형성된 세라믹 피막의 표면 요철이 생기기 어렵다.
(8) 상기 (7)에 있어서, 상기 지지구 피막은 상기 세라믹 부재 피막과 동일한 재질인 것을 특징으로 하는 세라믹 부재의 제조 방법.
이 세라믹 부재의 제조 방법에 따르면, 세라믹 기재에 형성된 세라믹 피막에 잔류하는 세라믹 부재 지지구의 선단부(지지구 피막)가, 세라믹 기재에 피복되는 세라믹 부재 피막과 동일한 재질이 되어, 세라믹 부재 표면은 단일 종류의 피막으로 덮이게 된다. 이 때문에, 세라믹 기재는 세라믹 부재 피막과 지지구 피막의 열 팽창 차이 등에 의해 이들의 계면을 기점으로 하는 미소 균열이 형성되지 않는다. 그 때문에, 세라믹 기재에 확실하게 세라믹 피막을 피복할 수 있다.
(9) 상기 (7) 또는 (8)에 있어서, 상기 지지구 피막은 탄화물계 세라믹 또는 질화물계 세라믹인 것을 특징으로 하는 세라믹 기재 지지구를 이용한 세라믹 부재의 제조 방법.
이 세라믹 부재의 제조 방법에 따르면, 지지구 피막이 탄화물계 세라믹 또는 질화물계 세라믹이기 때문에, 이들 세라믹의 CVD에 의한 성막 온도(예를 들면 800 내지 1400 ℃)에서는 열 분해 탄소와의 반응성이 부족하게 된다. 그 결과, 세라믹 기재 지지구를 반복하여 사용하더라도 열 분해 탄소층이 열화, 반응 또는 소모되지 않아 세라믹 기재 지지구를 반복하여 사용할 수 있다. 지지구 피막에 균열이 발생하기 어렵기 때문에, 박리된 지지구 피막의 단편을 기점으로 하는 세라믹 부재 피막의 이상 성장이 발생하기 어렵다.
(10) 상기 (7) 내지 (9) 중 어느 하나에 있어서, 상기 지지구 피막은 탄화규소인 것을 특징으로 하는 세라믹 부재의 제조 방법.
이 세라믹 부재의 제조 방법에 따르면, 지지구 피막이 탄화규소이다. 그 때문에 진공 중 및 고온에서의 안정적인 사용이 가능해진다. 또한, 탄화규소는 공유결합성이 강하고 경도가 크기 때문에, CVD 로에 채워넣을 때 등에 있어서 지지구 선단부의 이지러짐 또는 마모를 막을 수 있다. 또한, 탄화규소를 사용함으로써 고온 강도, 내식성도 우수한 피막이 얻어진다. 탄화규소는 세라믹 기재 지지구의 코어재의 흑연과 열 팽창 계수가 비슷하기 때문에, 승온에 의해 지지구 피막에 균열이 발생하기 어렵다. 지지구 피막에 균열이 발생하기 어렵기 때문에, 박리된 지지구 피막의 단편을 기점으로 하는 세라믹 부재 피막의 이상 성장이 발생하기 어렵다.
(11) 상기 (7) 내지 (10) 중 어느 하나에 있어서, 상기 선단부는 상기 세라믹 기재 지지구의 축에 대하여 수직인 평탄면을 갖는 것을 특징으로 하는 세라믹 부재의 제조 방법.
이 세라믹 부재의 제조 방법에 따르면, 세라믹 기재 지지구의 코어재의 선단부가 평탄하게 형성되어 있다. 즉, 세라믹 기재 지지구의 선단부의 코어재가 평탄하기 때문에, 평탄한 코어재의 표면에 형성된 세라믹 기재 지지구의 열 분해 탄소층도 평탄하게 형성된다. 이 때문에, 세라믹 부재 피막을 피복한 후에 세라믹 기재 지지구를 세라믹 부재로부터 분리할 때, 열 분해 탄소가 피복된 코어재의 선단이 접히기 어렵게 할 수 있다. 세라믹 기재 지지구의 열 분해 탄소가 피복된 코어재의 선단부를 세라믹 부재에 잔류시키지 않기 때문에, 새삼스레 제거할 필요가 없을 뿐 아니라, 열 분해 탄소가 피복된 코어재는, 코어재 자체가 원래대로이기 때문에 지지구 피막을 피복하면, 세라믹 기재 지지구를 반복하여 사용할 수 있다.
(12) 상기 (7) 내지 (11) 중 어느 하나에 있어서, 상기 세라믹 기재는 흑연을 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 부재의 제조 방법.
이 세라믹 부재의 제조 방법에 따르면, 세라믹 기재가 흑연이기 때문에 부드러워, 여러 가지 형상으로 가공하기 쉽다. 또한, 흑연은 다공질이기 때문에 세라믹 부재 피막과 강고하게 접합하여, 상기 세라믹 기재 지지구 선단부의 열 분해 탄소층과 지지구 피막을 박리하기 쉽게 할 수 있다. 따라서, 반도체 제조에 있어서의 각종 열 처리용 부재(예를 들면 서셉터) 등의 제조에 바람직하게 사용할 수 있다.
(13) 상기 (7) 내지 (12) 중 어느 하나에 있어서, 상기 세라믹 기재에 형성되는 세라믹 피막에는 상기 지지구 피막이 존재하는 것을 특징으로 하는 세라믹 부재의 제조 방법.
본 발명에 따른 세라믹 기재 지지구에 따르면, 세라믹 기재를 지지하는 세라믹 기재 지지구의 선단부에 설치된 지지구 피막이 열 분해 탄소층을 개재하여 코어재에 형성되어 있기 때문에, 열 분해 탄소층으로부터 지지구 피막을 용이하게 분리할 수 있다. 이 때문에, 세라믹 부재의 세라믹 기재 표면에 세라믹 부재 피막과, 세라믹 기재 지지구로부터 박리되어 세라믹 기재의 피막에 존재하는 세라믹 기재 지지구의 세라믹 피막을 일체화시켜 확실하게 잔류시킬 수 있다.
본 발명에 따른 세라믹 부재의 제조 방법에 따르면, 세라믹 기재 지지구의 선단부에 형성한 지지구 피막이 박리되어, 세라믹 기재의 피막에 존재하는 세라믹 기재 지지구의 세라믹 피막을 세라믹 기재 표면의 세라믹 부재 피막과 일체화시켜 확실하게 잔류시킬 수 있기 때문에, 결함이 적은 세라믹 기재에 형성된 세라믹 피막을 갖는 세라믹 부재를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 세라믹 기재 지지구를 이용한 세라믹 부재의 세라믹 부재 피막이 형성된 상태를 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태 1에 따른 세라믹 기재 지지구를 이용한 제조 방법의 절차를 (a) 내지 (d)로 도시한 공정 설명도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태 2에 따른 세라믹 기재 지지구를 이용한 세라믹 부재의 세라믹 부재 피막이 형성된 상태를 도시하는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태 2에 따른 세라믹 기재 지지구를 이용한 제조 방법의 절차를 (a) 내지 (d)로 도시한 공정 설명도이다.
도 5는 비교예에 따른 세라믹 기재 지지구를 이용한 세라믹 부재의 세라믹 부재 피막이 형성된 상태를 도시하는 단면도이다.
도 6은 비교예에 따른 세라믹 기재 지지구를 이용한 제조 방법의 절차를 (a) 내지 (d1), (d2)로 도시한 공정 설명도이다.
도 7의 (a)는 본 발명의 실시 형태 2에 의해서 얻어진 세라믹 부재의 분리 부분의 주사 전자 현미경(SEM) 사진이고, (b)는 본 발명의 본 실시 형태 2에 의한 세라믹 기재 지지구의 분리 부분의 주사 전자 현미경(SEM) 사진이다.
도 8의 (a), (b)는 도 7의 (a), (b)의 사진을 모식적으로 도시한 도면이다.
도 9의 (a)는 비교예에 의해서 얻어진 세라믹 부재의 분리 부분의 주사 전자 현미경(SEM) 사진이고, (b)는 비교예에 의한 세라믹 기재 지지구의 분리 부분의 주사 전자 현미경(SEM) 사진이다.
도 10의 (a), (b)는 도 9의 (a), (b)의 사진을 모식적으로 도시한 도면이다.
도 11은 종래의 세라믹 기재 지지구를 이용한 세라믹 부재의 제조 방법을 도시한 도면이다.
본 발명에 있어서 세라믹 기재라 함은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 흑연, 탄소 섬유 강화 탄소 복합재, 탄화규소, 지르코니아, 알루미나, 질화알루미늄, 질화규소, 탄화붕소, 질화붕소, 탄탈카바이드 등 어떠한 것이라도 이용할 수 있다. 그 중에서도 세라믹 기재는 흑연인 것이 바람직하다. 흑연은 부드러워, 여러 가지 형상으로 가공할 수 있다. 또한, 흑연은 다공질이기 때문에 세라믹 부재 피막과 강고하게 접합하여, 상기 세라믹 기재 지지구 선단부의 열 분해 탄소층과 지지구 피막을 박리하기 쉽게 할 수 있다. 따라서, 반도체 제조에 있어서의 각종 열 처리용 부재(예를 들면 서셉터) 등의 제조에 바람직하다.
본 발명에 있어서, 세라믹 부재 피막 및 지지구 피막은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 탄화규소, 질화붕소, 질화규소, 탄탈카바이드, 질화규소 등 CVD 로 성막할 수 있는 것이면 어떠한 재료이어도 관계없다. 또한, 세라믹 부재 피막과 지지구 피막은 동일한 종류이어도 상이한 피막이어도 관계없지만, 동일한 종류인 것이 바람직하다. 동일한 종류라 함은 세라믹 부재 피막과 지지구 피막의 주요 성분이 동일한 물질인 것을 말한다.
이하, 본 발명의 실시 형태 1에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 세라믹 기재 지지구를 이용한 세라믹 부재의 세라믹 부재 피막이 형성된 상태를 도시하는 단면도이다. 본 실시 형태에 따른 세라믹 기재 지지구 (11)은 선단부 (13)으로 세라믹 기재 (15)를 지지하고, 반응로 내에서 세라믹 기재 (15)에 세라믹 부재 피막 (17)을 형성하여 세라믹 부재 (19)를 제조할 때에 사용된다. 세라믹 기재 지지구 (11)은 코어재 (21)이 흑연을 포함한다. 코어재 (21)은 뾰족한 선단부 (13)을 갖는 핀 형상으로 형성되어 있다. 세라믹 기재 지지구 (11)은, 예를 들면 원추형 또는 각추형으로 형성된다. 원추형 또는 각추형인 선단부 (13)은 평탄면이 아니고 뾰족하다.
세라믹 기재 지지구 (11)은 적어도 선단부 (13)을 포함하는 표면에 형성된 열 분해 탄소층 (23)을 개재하여 지지구 피막 (25)로 피복되어 있다. 세라믹 기재 지지구의 열 분해 탄소층 (23)은 주상 조직을 나타내고, 기공이 없는 치밀한 조성인 점에서 CVD 가스의 침투를 막을 수 있다. 또한, 세라믹 기재 지지구의 열 분해 탄소층 (23) 내부에 CVD 가스의 침입이 없기 때문에, 세라믹 기재 지지구의 열 분해 탄소층 (23)과 지지구 피막 (25)는 서로 명료한 계면을 형성한다. 그 때문에, 세라믹 기재 지지구의 열 분해 탄소층 (23)은 지지구 피막 (25)에 대한 박리성이 얻어진다.
세라믹 기재 지지구 (11)의 코어재 (21)을 피복하는 지지구 피막 (25)는 세라믹 기재 (15)를 피복하는 세라믹 부재 피막 (17)과 동일한 재질인 것이 바람직하다. 세라믹 부재 (19)로부터 세라믹 기재 지지구 (11)을 분리했을 때에, 세라믹 기재 지지구 (11)로부터 박리되어 세라믹 기재 (15)에 잔류하는 세라믹 기재 지지구의 선단부 (13)(지지구 피막)이 세라믹 기재 (15)에 피복되는 세라믹 부재 피막 (17)과 동일한 재질이 된다. 이 때문에, 세라믹 기재 (15)는 세라믹 부재 피막과 지지구 피막의 열 팽창 차이 등에 의한 미소 균열이 형성되기 어려워진다. 그 때문에 세라믹 피막으로 확실하게 피복되게 되기 때문이다.
또한, 지지구 피막 (25)는 탄화물계 세라믹 또는 질화물계 세라믹인 것이 바람직하다. 지지구 피막 (25)가 탄화물계 세라믹인 경우, 이들 세라믹의 CVD에 의한 성막 온도(예를 들면 800 내지 1400 ℃)에서는 세라믹 기재 지지구의 열 분해 탄소와의 반응성이 부족하다. 그 때문에, 세라믹 기재 지지구를 반복하여 사용하더라도 세라믹 기재 지지구의 열 분해 탄소 피막이 열화, 반응, 소모되지 않는다.
지지구 피막 (25)는 탄화규소인 것이 보다 바람직하다. 지지구 피막 (25)가 탄화규소이면, 진공 중 및 고온에서의 안정적인 세라믹 기재 지지구의 사용이 가능해진다. 또한, 탄화규소는 공유결합성이 강하고 경도가 크기 때문에, CVD 로에 채워넣을 때 등에 있어서 세라믹 기재 지지구의 선단부의 이지러짐, 마모를 막을 수 있다. 또한, 탄화규소를 사용하면 고온 강도, 내식성도 우수한 피막이 얻어진다. 탄화규소는 코어재인 흑연과 열 팽창 계수가 비슷하기 때문에, 승온에 의해 지지구 피막에 균열이 발생하기 어렵다. 지지구 피막에 균열이 발생하기 어렵기 때문에, 박리된 지지구 피막의 단편을 기점으로 하는 세라믹 부재 피막의 이상 성장이 발생하기 어렵다.
세라믹 부재 (19)를 형성하기 위한 세라믹 기재 (15)는 흑연을 포함한다. 세라믹 기재 (15)가 흑연이기 때문에 부드러워, 여러 가지 형상으로 가공하기 쉽다. 또한, 흑연은 다공질이기 때문에 세라믹 부재 피막과 강고하게 접합하여, 상기 세라믹 기재 지지구의 선단부에 형성된 열 분해 탄소층과 지지구 피막을 박리하기 쉽게 할 수 있다. 따라서, 반도체 제조에 있어서의 각종 열 처리용 부재(예를 들면, 서셉터) 등의 제조에 사용할 수 있다.
세라믹 기재 지지구 (11)의 지지구 피막 (25)(탄화규소 피막)의 두께는 세라믹 기재 (15)인 흑연 기재에 피복되는 세라믹 부재 피막 (17)의 두께의 1 내지 3배인 것이 바람직하다. 또한, 지지구 피막 (25)의 두께는 세라믹 부재 피막 (17)의 두께의 1.5 내지 2배인 것이 보다 바람직하다. 지지구 피막 (25)의 두께가 세라믹 부재 피막 (17)의 두께의 1배 미만이면 충분한 두께의 피복을 형성할 수 없다. 지지구 피막 (25)의 두께가 세라믹 부재 피막 (17)의 두께의 3배를 초과하면, 지지구 피막 (25)가 세라믹 기재 지지구 (11)로부터 분리되어 세라믹 기재 지지구 선단의 지지구 피막이 세라믹 부재 피막 (17)과 일체화되었을 때에, 세라믹 기재에 형성된 세라믹 부재 피막 (17)의 표면에 지나친 오목부나 볼록부가 생기기 쉬워진다.
지지구 피막은 CVD법에 의해 형성된 것이 바람직하다. CVD법으로 형성된 세라믹 피막은 치밀한 조직을 형성하기 때문에, 기체의 투과성이 낮아 반응성의 가스로부터 세라믹 기재를 보호하고, 세라믹 기재로부터 불순물의 방출을 방지할 수 있다.
또한, 세라믹 기재 지지구 (11)에 형성되는 열 분해 탄소층의 두께는 10 내지 200 ㎛인 것이 바람직하다. 10 ㎛ 미만이면, 세라믹 기재 지지구 (11)의 선단에서는 마모 등에 의해서 코어재가 노출되기 쉬워져, 지지구 피막이 박리되기 쉬워진다. 200 ㎛를 초과하면, 세라믹 기재 지지구 (11)의 코어재와 열 분해 탄소층의 열 팽창 차이에 의해 세라믹 기재 지지구 (11)의 선단의 열 분해 탄소층에 균열이 발생하기 쉬워진다.
세라믹 기재 지지구 (11)의 선단부 (13)은 세라믹 기재 (15)에 대하여 뾰족한 선단부로서 형성되어 있다. 세라믹 기재 지지구 (11)의 선단부 (13)이 뾰족하기 때문에, 세라믹 기재 지지구 (11)과 세라믹 기재 (15) 사이에 세라믹 부재 피막의 원료 가스가 공급되어, 강한 접합력을 얻을 수 있다.
다음으로, 상기한 세라믹 기재 지지구 (11)을 이용한 세라믹 부재 (19)의 제조 방법을 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 형태 1에 따른 세라믹 기재 지지구 (11)을 이용한 세라믹 부재 (19)의 제조 방법의 절차를 (a) 내지 (d)로 도시한 공정 설명도이다.
도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 흑연을 포함하는 코어재 (21)과, 적어도 선단부 (13)을 포함하는 표면에 열 분해 탄소층 (23)을 개재하여 지지구 피막 (25)를 갖는 세라믹 기재 지지구 (11)을 준비한다. 세라믹 기재 지지구의 코어재 (21)에 지지구 피막 (25)를 형성하는 온도는 예를 들면 1000 내지 1400 ℃이다.
도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 세라믹 기재 지지구 (11)의 선단부 (13)에 의해 세라믹 기재 (15)를 지지한다.
도 2의 (c)에 도시한 바와 같이, 세라믹 기재 지지구 (11)의 선단부 (13)으로 지지된 세라믹 기재 (15)에 대하여, 세라믹 기재 지지구 (11)과 함께 반응로 내에서 SiC, Si3N4 등을 세라믹 기재 (15)의 표면에 피복하여, 세라믹 부재 피막 (17)을 형성한다. 세라믹 기재 (15)에 세라믹 부재 피막 (17)을 형성하는 온도는 예를 들면 1000 내지 1400 ℃이다. 이때 동시에 열 분해 탄소층이 형성된 흑연의 코어재를 로 내에 배치함으로써, 다음 처리에서 사용하는 세라믹 기재 지지구를 동시에 제조할 수 있다.
도 2의 (d)에 도시한 바와 같이, 세라믹 부재 피막 (17)을 세라믹 기재 (15)의 표면 및 세라믹 기재 지지구 (11)의 표면에 피복한 후, 세라믹 기재 (15)로부터 세라믹 기재 지지구 (11)을 분리한다. 세라믹 기재 지지구 (11)로 지지한 세라믹 부재 피막 (17)이 형성된 세라믹 부재 (19)를 세라믹 기재 지지구 (11)에 구부리듯이 힘을 가하여 접으면서 분리를 행한다(도면상 횡방향으로). 접듯이 분리함으로써 세라믹 부재와 세라믹 기재 지지구 사이의 노치를 기점으로 파괴되기 때문에, 세라믹 기재 지지구 분리 후의 파단면의 면적을 작게 할 수 있다. 이에 따라, 세라믹 기재 지지구 (11)의 선단부 (13)에 있어서의 지지구 피막 (25)는, 열 분해 탄소층 (23)과의 경계를 기점으로 세라믹 기재 지지구 (11)에 형성된 세라믹 피막 (17)과 함께 박리된다. 지지구 피막 (25)가 선단부 (13)으로부터 박리된 세라믹 기재 지지구 (11)은 열 분해 탄소층 (23)과 지지구 피막 (25)의 접착력이 약하기 때문에, 세라믹 부재 피막 및 지지구 피막을 박리하여 재사용(리사이클)할 수 있다. 이와 같이, 세라믹 기재 지지구 (11)은 선단부 (13)의 지지구 피막 (25)를 박리하여 얻은 것을 재이용할 수도 있다.
다음으로, 본 발명의 실시 형태 2에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시 형태 2에 따른 세라믹 기재 지지구를 이용한 세라믹 부재의 세라믹 부재 피막이 형성된 세라믹 피막의 상태를 도시하는 단면도이다.
본 발명의 실시 형태 2에 따른 세라믹 기재 지지구 (11)은 선단부 (13)으로 세라믹 기재 (15)를 지지하고, 반응로 내에서 세라믹 기재 (15)에 세라믹 부재 피막 (17)을 형성하여 세라믹 부재 (19)를 제조할 때에 사용된다. 세라믹 기재 지지구 (11)은 세라믹 기재 지지구 (11)의 코어재 (21)이 흑연을 포함한다. 세라믹 기재 지지구 (11)은, 예를 들면 원추형 또는 각추형으로 형성된다. 코어재 (21)은 평탄한 선단부 (13)을 갖는 핀 형상으로 형성되어 있다. 원추형 또는 각추형의 코어재의 선단부 (13)은 직경 0.5 mm 이하의 원에 들어가는 평탄면으로 하는 것이 바람직하다. 코어재의 선단부 (13)에 직경 0.5 mm의 원을 비어져 나와 평탄면이 형성되어 있으면, 지지점에 있어서 지지구 피막과 세라믹 기재가 접하는 세라믹 기재 지지구 (11)의 선단부 (13)의 지지 영역이 커진다. 이 세라믹 기재 지지구 (11)의 선단부 (13)의 지지 영역은 세라믹 부재 피막의 원료 가스가 유입되기 어려워지기 때문에, 세라믹 부재 피막이 없는 지지 영역의 면적이 커져 세라믹 기재로부터 지지구 피막이 박리되어 기재가 노출되기 쉬워진다.
세라믹 기재 지지구 (11)은 적어도 선단부 (13)을 포함하는 표면에 열 분해 탄소층 (23)을 개재하여 지지구 피막 (25)를 피복한다. 열 분해 탄소층 (23)은 주상 조직을 나타내고, 기공이 없는 치밀한 조성인 점에서 CVD 가스의 침투를 막을 수 있다. 또한, 열 분해 탄소층 (23)의 내부에 CVD 가스의 침입이 없기 때문에, 열 분해 탄소층 (23)과 지지구 피막은 명료한 계면을 형성한다. 그 때문에, 세라믹 기재 지지구 (11)의 열 분해 탄소층은 지지구 피막 (25)에 대한 박리성이 얻어진다.
세라믹 기재 지지구 (11)의 코어재 (21)을 피복하는 지지구 피막 (25)는 세라믹 기재 (15)를 피복하는 세라믹 부재 피막 (17)과 동일한 재질인 것이 바람직하다. 세라믹 부재 (19)로부터 세라믹 기재 지지구 (11)을 분리했을 때에, 세라믹 기재 지지구 (11)로부터 박리되어 세라믹 부재 (19)에 잔류하는 세라믹 기재 지지구 (11)의 선단부 (13)이 세라믹 기재 (15)에 피복되는 세라믹 부재 피막 (17)과 동일한 재질이 된다. 이 때문에, 세라믹 기재 (15)는 세라믹 부재 피막과 지지구 피막 (25)의 열 팽창 차이 등에 의한 미소 균열이 형성되기 어려워진다. 그 때문에, 세라믹 기재 (15)는 세라믹 피막으로 확실하게 피복되게 된다.
또한, 지지구 피막 (25)는 탄화물계 세라믹 또는 질화물계 세라믹인 것이 바람직하다. 지지구 피막 (25)가 탄화물계 세라믹인 경우, 이들 세라믹의 CVD에 의한 성막 온도(예를 들면 800 내지 1400 ℃)에서는 세라믹 기재 지지구의 열 분해 탄소층과의 반응성이 부족하여, 세라믹 기재 지지구를 반복하여 사용하더라도 세라믹 부재를 열 분해 탄소 피막이 열화, 반응, 소모시키지 않는다.
지지구 피막 (25)는 탄화규소일 수도 있다. 지지구 피막 (25)가 탄화규소인 점에서 진공 중 및 고온에서의 안정적인 사용이 가능해진다. 또한, 탄화규소는 공유결합성이 강하고 경도가 크기 때문에, CVD 로에 채워넣을 때 등에 있어서 세라믹 기재 지지구의 지지구 선단부의 이지러짐, 마모를 막을 수 있다. 또한, 탄화규소를 이용함으로써 고온 강도, 내식성도 우수한 피막이 얻어진다. 탄화규소는 코어재의 흑연과 열 팽창 계수가 비슷하기 때문에, 승온에 의해 지지구 피막에 균열이 발생하기 어렵다. 지지구 피막에 균열이 발생하기 어렵기 때문에, 박리된 지지구 피막의 단편을 기점으로 하는 세라믹 부재 피막의 이상 성장이 발생하기 어렵다.
세라믹 부재 (19)를 형성하기 위한 세라믹 기재 (15)는 흑연을 포함한다. 세라믹 기재 (15)가 흑연이기 때문에 부드러워, 여러 가지 형상으로 가공하기 쉽다. 또한, 흑연은 다공질이기 때문에 세라믹 부재 피막과 강고하게 접합하여, 상기 세라믹 기재 지지구의 선단부의 열 분해 탄소층과 지지구 피막을 박리하기 쉽게 할 수 있다. 따라서, 반도체 제조에 있어서의 각종 열 처리용 부재(예를 들면 서셉터) 등의 제조에 바람직하게 사용할 수 있다.
세라믹 기재 지지구 (11)에 피복된 지지구 피막 (25)(탄화규소 피막)의 두께는 세라믹 기재 (15)인 흑연 기재에 피복되는 세라믹 부재 피막 (17)의 두께의 1 내지 3배인 것이 바람직하다. 또한, 지지구 피막 (25)의 두께는 세라믹 부재 피막 (17)의 두께의 1.5 내지 2배인 것이 보다 바람직하다. 지지구 피막 (25)의 두께는 세라믹 부재 피막 (17)의 두께의 1배 미만이면 충분한 두께의 피복을 형성할 수 없고, 지지구 피막 (25)의 두께는 세라믹 부재 피막 (17)의 두께의 3배를 초과하면, 지지구 피막 (25)가 세라믹 기재 지지구 (11)로부터 분리되어 세라믹 기재 지지구 선단의 지지구 피막이 세라믹 부재 피막 (17)과 일체화되었을 때에, 세라믹 기재 (15)에 형성된 세라믹 부재 피막 (17)의 표면에 지나친 오목부나 볼록부를 발생시키기 쉬워진다.
세라믹 기재 지지구 (11)의 선단부 (13)의 코어재는 상기 세라믹 기재 지지구의 축에 대하여 수직인 평탄면을 갖도록 형성되어 있다. 즉, 세라믹 기재 지지구 (11)의 선단부 (13)의 코어재가 평탄하기 때문에, 평탄한 코어재 표면에 형성된 열 분해 탄소층 (23)도 평탄하게 형성된다. 이 때문에, 세라믹 부재 피막을 피복한 후에 세라믹 기재 지지구 (11)을 분리할 때, 열 분해 탄소층이 피복된 코어재의 선단부가 접히기 어렵게 할 수 있다. 세라믹 기재 지지구의 열 분해 탄소층이 피복된 코어재의 선단부가 세라믹 부재에 잔류하지 않기 때문에, 새삼스레 제거할 필요가 없다. 또한, 세라믹 부재 지지구의 열 분해 탄소층이 피복된 코어재는, 코어재 자체가 원래대로이기 때문에 지지구 피막을 피복하면 반복하여 사용할 수 있다.
세라믹 기재 지지구 (11)의 선단부 (13)의 코어재 표면에 형성하는 열 분해 탄소층 (23)은 3 내지 100 ㎛인 것이 바람직하다. 세라믹 기재 지지구 (11)의 선단부 (13)의 코어재 표면에 형성하는 열 분해 탄소층 (23)은 3 ㎛ 미만이면, 다공질인 흑연 기재의 표면을 충분히 평활하게 할 수 없고, 지지구 피막이 열 분해 탄소층으로부터 박리되기 어려워진다. 세라믹 기재 지지구 (11)의 선단부 (13)의 코어재 표면에 형성하는 열 분해 탄소층 (23)은 100 ㎛를 초과하면, 세라믹 기재 지지구 (11)의 선단부 (13)에 형성된 평탄부의 주위에 있는 엣지부의 곡률 반경이 커지게 되어, 세라믹 기재 지지구 (11)의 선단부 (13)에 형성된 평탄부가 작아진다. 이 때문에, 세라믹 부재의 지지점에 오목부가 생기기 쉬워진다.
지지구 피막은 CVD법에 의해 형성된 것이 바람직하다. CVD법으로 형성된 피막은 치밀한 조직을 형성하기 때문에, 기체의 투과성이 낮아 반응성의 가스로부터 세라믹 기재를 보호하고, 세라믹 기재로부터 불순물의 방출을 방지할 수 있다.
또한, 세라믹 기재 지지구 (11)에 형성되는 열 분해 탄소층의 두께는 10 내지 200 ㎛인 것이 바람직하다. 세라믹 기재 지지구 (11)에 형성되는 열 분해 탄소층의 두께가 10 ㎛ 미만이면, 세라믹 기재 지지구 (11)의 선단에서는 마모 등에 의해서 코어재가 노출되기 쉬워져, 지지구 피막이 박리되기 쉬워진다. 세라믹 기재 지지구 (11)에 형성되는 열 분해 탄소층의 두께가 200 ㎛를 초과하면, 세라믹 기재 지지구 (11)의 코어재와 열 분해 탄소막의 열 팽창 차이에 의해 세라믹 기재 지지구 (11)의 선단의 열 분해 탄소막에 균열이 발생하기 쉬워진다. 더 바람직한 범위는 30 내지 100 ㎛이다.
다음으로, 상기한 세라믹 기재 지지구 (11)을 이용한 세라믹 부재 (19)의 제조 방법을 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시 형태 2에 따른 세라믹 기재 지지구 (11)을 이용한 세라믹 부재 (19)의 제조 방법의 절차를 (a) 내지 (d)로 도시한 공정 설명도이다.
도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 흑연을 포함하는 코어재 (21)과, 적어도 선단부 (13)을 포함하는 표면에 열 분해 탄소층 (23)을 개재하여 지지구 피막 (25)를 갖는 세라믹 기재 지지구 (11)을 준비한다. 세라믹 기재 지지구 (11)의 코어재 (21)에 지지구 피막 (25)를 형성하는 온도는 예를 들면 1000 내지 1400 ℃이다.
도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 세라믹 기재 지지구 (11)에 의해 세라믹 기재 (15)를 지지한다.
도 4의 (c)에 도시한 바와 같이, 세라믹 기재 지지구 (11)에 지지된 세라믹 기재 (15)에 대하여, 세라믹 기재 지지구 (11)과 함께 반응로 내에서 SiC, Si3N4 등의 세라믹 피막을 피복하여, 세라믹 부재 피막 (17)을 형성한다. 세라믹 기재 (15)에 세라믹 부재 피막 (17)을 형성하는 온도는 예를 들면 1000 내지 1400 ℃이다. 이때 동시에 열 분해 탄소가 형성된 흑연의 코어재를 로 내에 배치함으로써, 다음 처리에서 사용하는 세라믹 기재 지지구를 동시에 제조할 수 있다.
도 4의 (d)에 도시한 바와 같이, 세라믹 부재 피막 (17)을 세라믹 기재 (15)의 표면 및 세라믹 기재 지지구 (11)의 표면에 피복한 후, 세라믹 기재 (15)로부터 세라믹 기재 지지구 (11)을 분리한다. 세라믹 기재 지지구 (11)로 지지한 세라믹 부재 피막 (17)이 형성된 세라믹 부재 (19)를, 세라믹 기재 지지구 (11)의 선단부 (13)에 있어서의 면을 따라서 힘을 가하여 접음으로써 분리를 행한다(도면상 횡방향으로). 접듯이 분리함으로써 세라믹 부재와 세라믹 기재 지지구 사이의 노치를 기점으로 파괴되기 때문에, 세라믹 기재 지지구 분리 후의 파단면의 면적을 작게 할 수 있다. 이에 따라, 세라믹 기재 지지구 (11)은 선단부 (13)에 있어서의 지지구 피막 (25)가 열 분해 탄소층 (23)과의 경계를 기점으로 박리(분리)된다. 지지구 피막 (25)가 선단부 (13)으로부터 박리된 세라믹 기재 지지구 (11)은, 열 분해 탄소층 (23)으로 지지구 피막을 용이하게 박리할 수 있기 때문에, 세라믹 부재 피막 및 지지구 피막을 박리하여 재사용(리사이클)할 수 있다. 이와 같이, 세라믹 기재 지지구 (11)은 선단부 (13)의 지지구 피막 (25)를 박리하여 얻은 것일 수도 있다.
도 5는 비교예에 따른 세라믹 기재 지지구 (27)을 이용한 세라믹 부재 (19)의 세라믹 부재 피막 (17)이 형성된 상태를 도시하는 세라믹 피막 (17)의 단면도이고, 도 6은 비교예에 따른 세라믹 기재 지지구 (11)을 이용한 세라믹 부재 (19)의 제조 방법의 절차를 (a) 내지 (d1), (d2)로 도시한 공정 설명도이다.
본 발명의 실시 형태 1 및 2에 대하여, 도 5에 도시하는 비교예에 따른 세라믹 기재 지지구 (27)에서는 열 분해 탄소층 (23)이 존재하지 않는다. 또한, 세라믹 기재 지지구의 평탄한 선단부 (13)도 형성되지 않는다. 이 때문에, 도 6의 비교예에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 형태와 마찬가지의 절차인 도 6의 (a) 내지 (c)를 거친 후, 세라믹 부재 피막 (17)을 세라믹 기재 (15) 및 세라믹 기재 지지구 (27)에 피복한 후, 세라믹 기재 (15)로부터 세라믹 기재 지지구 (27)을 분리하면, 세라믹 기재 (15)가 오목부 (29) 저부에서 노출되거나(도 6의 (d1) 참조), 지지구 피막 (25)가 큰 돌기가 되어 세라믹 부재 중에 잔류하기도 하는 문제가 발생한다(도 6의 (d2) 참조).
이에 대하여, 본 실시 형태 1 및 본 실시 형태 2에 따른 세라믹 기재 지지구 (11)을 이용한 세라믹 부재 (19)의 제조 방법에서는, 세라믹 기재 지지구 (11)의 코어재 (21)에 열 분해 탄소층 (23)이 피복되고, 추가로 그 표면이 지지구 피막 (25)로 피복되어 있다. 세라믹 기재 지지구 (11)의 열 분해 탄소층 (23)은 기공이 없기 때문에, 지지구 피막 (25)를 피복했을 때에 지지구 피막 (25)의 원료 가스가 열 분해 탄소층 내부로 침투하지 않는다. 이 때문에, 세라믹 기재 (15)에 세라믹 부재 피막 (17)을 피복하여 세라믹 부재 (19)를 제조한 후, 세라믹 기재 지지구 (11)의 선단부를 접을 때에, 세라믹 기재 지지구 (11)의 열 분해 탄소층 (23)과 지지구 피막 (25) 사이에서 용이한 분리가 가능해진다. 세라믹 기재 지지구 (11)에 열 분해 탄소층 (23)이 개재됨으로써 지지구 피막 (25)는 열 분해 탄소층과의 계면에서 접히기 쉬워져, 세라믹 기재 (15)가 노출되거나, 세라믹 부재 피막 (17)을 피복한 세라믹 부재 (19)의 표면에 지지구 피막 (25)가 너무 많이 잔류하여 요철이 발생하거나 하지 않는다.
도 7의 (a)는 본 발명의 실시 형태 2에 의해서 얻어진 세라믹 부재 (19)의 분리 부분의 주사 전자 현미경(SEM) 사진이고, (b)는 본 발명의 실시 형태 2에 의한 세라믹 기재 지지구 (11)의 분리 부분의 주사 전자 현미경(SEM) 사진이다. 도 8의 (a), (b)는 도 7의 (a), (b)의 사진을 모식적으로 도시한 도면이다. 한편, 도 9의 (a)는 비교예에 의해서 얻어진 세라믹 부재 (19)의 분리 부분의 주사 전자 현미경(SEM) 사진이고, (b)는 비교예에 의한 세라믹 기재 지지구 (27)의 분리 부분의 주사 전자 현미경(SEM) 사진이다. 도 10의 (a), (b)는 도 9의 (a), (b)의 사진을 모식적으로 도시한 도면이다.
상기한 본 발명의 실시 형태 2의 세라믹 부재의 제조 방법에 의한 결과의 세라믹 부재 (19)의 분리 부분과, 세라믹 기재 지지구 (11)의 선단부 (13)을 관찰한 결과를 나타낸다. 도 7의 (a)에 나타내는 실시 형태의 경우에서는 분리 부분에 확실하게 지지구 피막 (25)가 형성된다. 즉, 도 9의 (a)에 나타내는 비교예(종래 기술)의 경우와 같이, 지지구 피막 (25)가 얇아지는 일이 없다.
또한, 세라믹 부재로부터 분리한 후의 세라믹 기재 지지구 (11)도, 도 7의 (b)에 나타내는 실시 형태 2에서는 선단부 (13)으로부터 지지구 피막 (25)가 박리되어 열 분해 탄소층 (23)이 노출되고 있다. 즉, 도 9의 (b)에 나타내는 비교예(종래 기술)와 같이 지지구 피막 (25)가 잔류하지 않는다. 이 때문에, 본 실시 형태 2의 세라믹 기재 지지구 (11)에서는, 세라믹 기재 지지구 (11)의 선단부 주위의 세라믹 부재 피막 및 지지구 피막을 박리하고 다음번의 지지구 피막 (25)의 피복을 신규로 피복할 수 있어, 선단부 (13)이 재사용될 때마다 비대화되어 결국 사용할 수 없게 되는 경우가 없다.
따라서, 본 실시 형태 2에 따른 세라믹 기재 지지구 (11)에 따르면, 세라믹 기재 (15)(탄화규소 피막이 형성된 흑연 기재)를 지지하는 세라믹 기재 지지구 (11)의 선단부 (13)에 설치된 지지구 피막 (25)(세라믹 기재 지지구의 탄화규소 피막)가 열 분해 탄소층 (23)을 개재하여 코어재 (21)에 형성된다. 그 때문에, 세라믹 기재 지지구 (11)의 열 분해 탄소층 (23)으로부터 분리된 지지구 피막 (25)를 확실하게 세라믹 기재 (15)(SiC 피복 흑연재)에 잔류시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태 2에 따른 세라믹 기재 지지구 (11)을 이용한 세라믹 부재 (19)의 제조 방법에 따르면, 세라믹 기재 지지구 (11)의 선단부 (13)에 형성한 지지구 피막 (25)(세라믹 기재 지지구의 탄화규소 피막)를 확실하게 세라믹 기재 (15)에 형성된 세라믹 피막 (17) 중(탄화규소 피복 흑연 기재)에 잔류시킬 수 있기 때문에, 지지점 부분에 균열이나 돌기 등의 결함이 적은 세라믹 부재 (19)를 얻을 수 있다.
본 실시 형태 1, 본 실시 형태 2, 비교예(종래 기술)에 있어서, 열 분해 탄소층, 세라믹 부재 피막, 지지구 피막의 성막 방법은 일반적인 방법으로 성막할 수 있고, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면 이하와 같은 방법으로 형성할 수 있다.
(세라믹 부재 피막)
흑연의 코어재를 선단부가 노출되도록 CVD 로 내에 배치하고, 진공시킨 후, 승온시킨다. 성막 온도는 예를 들면 800 내지 1400 ℃의 범위 내의 일정 온도로 로 내를 유지시킨다. 다음으로 로 내에 캐리어 가스로서 수소를 도입하고, 원료 가스로서 CH3Cl3Si 등을 도입하며, 수시간 유지시켜 세라믹 기재, 흑연의 코어재 표면에 세라믹 부재 피막을 침적시킨다. 또한, CH3Cl3Si를 원료 가스로서 사용한 경우에 세라믹 부재 피막은 탄화규소가 된다. 원료 가스는 CH3Cl3Si로 한정되지 않고, 세라믹 부재 피막의 종류에 따라서 일반적인 원료 가스로부터 적절하게 선택할 수 있다.
(지지구 피막)
세라믹 기재를 세라믹 기재 지지구로 유지시켜 CVD 로 내에 배치하고, 진공시킨 후, 승온시킨다. 성막 온도는 예를 들면 800 내지 1400 ℃의 범위 내의 일정 온도로 로 내를 유지시킨다. 다음으로 로 내에 캐리어 가스로서 수소를 도입하고, 원료 가스로서 CH3Cl3Si 등을 도입하며, 수시간 유지시켜 흑연의 코어재 표면에 지지구 피막을 침적시킨다(본 실시 형태 1, 본 실시 형태 2에서는 흑연의 코어재 표면에 열 분해 탄소층은 형성되어 있음). 또한, CH3Cl3Si를 원료 가스로서 사용한 경우에 지지구 피막은 탄화규소가 된다. 원료 가스는 CH3Cl3Si로 한정되지 않고, 지지구 피막의 종류에 따라서 일반적인 원료 가스로부터 적절하게 선택할 수 있다.
(열 분해 탄소층)
흑연의 코어재를 선단부가 노출되도록 CVD 로 내에 배치하고, 진공시킨 후, 승온시킨다. 성막 온도는 예를 들면 1200 내지 2000 ℃의 범위의 일정 온도로 로 내를 유지시킨다. 다음으로 로 내에 캐리어 가스로서 수소를 도입하고, 원료 가스로서 메탄, 에탄, 프로판 등의 탄화수소 가스를 도입하며, 수시간 유지시켜 흑연의 코어재 표면에 열 분해 탄소층을 침적시킨다.
또한, 열 분해 탄소층, 지지구 피막은 각각 개별로 처리할 수도 있고, 열 분해 탄소층, 지지구 피막의 순으로 연속하여 동일한 로에서 처리할 수도 있다. 열 분해 탄소층, 지지구 피막을 동일한 로에서 처리하는 경우에는, 열 분해 탄소층을 형성한 후 지지구 피막의 성막 온도로 로 내 온도를 조정하고, 원료 가스를 전환시켜 연속하여 처리할 수 있다. 열 분해 탄소층, 지지구 피막을 연속하여 처리함으로써, 처리 공정을 간략화할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명했지만 본 발명은 상기 실시 형태에 나타낸 사항으로 한정되지 않고, 특허청구범위 및 명세서의 기재, 및 주지의 기술에 기초하여 당업자가 그의 변경 또는 응용하는 것도, 본 발명이 예정하는 것이며 보호를 요구하는 범위에 포함된다.
11: 세라믹 기재 지지구
13: 선단부
15: 세라믹 기재
17: 세라믹 부재 피막
19: 세라믹 부재
21: 코어재
23: 열 분해 탄소층
25: 지지구 피막

Claims (13)

  1. 흑연을 포함하는 코어재와, 적어도 선단부를 포함하는 표면에 열 분해 탄소층을 개재시킨 지지구 피막을 가지며,
    상기 선단부에 세라믹 기재를 지지하고, 반응로 내에서 상기 세라믹 기재에 세라믹 부재 피막을 형성하여 세라믹 부재를 제조할 때에 사용되고,
    상기 지지구 피막과 세라믹 부재 피막은 탄화규소인 것을 특징으로 하는,
    세라믹 기재 지지구.
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  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 선단부가 상기 세라믹 기재 지지구의 축에 대하여 수직인 평탄면을 갖는 것을 특징으로 하는, 세라믹 기재 지지구.
  6. 제1항에 있어서, 상기 세라믹 기재가 흑연인 것을 특징으로 하는 세라믹 부재를 제조하기 위한, 세라믹 기재 지지구.
  7. 세라믹 기재와 세라믹 피막을 포함하는 세라믹 부재의 제조 방법으로,
    흑연을 포함하는 코어재와, 적어도 선단부를 포함하는 표면에 열 분해 탄소층을 개재하여 지지구 피막을 갖는 세라믹 기재 지지구를 준비하고, 상기 세라믹 기재 지지구의 상기 선단부에 의해 세라믹 기재를 지지시키고, 반응로 내에서 상기 세라믹 기재 지지구를 포함하는 상기 세라믹 기재에 세라믹 부재 피막을 형성한 후, 상기 세라믹 기재로부터 상기 세라믹 기재 지지구를 분리하여 제조하고,
    상기 지지구 피막과 세라믹 부재 피막은 탄화규소인 것을 특징으로 하는, 세라믹 기재 지지구를 이용한 세라믹 부재의 제조 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제7항에 있어서, 상기 선단부는 상기 세라믹 기재 지지구의 축에 대하여 수직인 평탄면을 갖는 것을 특징으로 하는, 세라믹 기재 지지구를 이용한 세라믹 부재의 제조 방법.
  12. 제7항에 있어서, 상기 세라믹 기재는 흑연을 포함하는 것을 특징으로 하는, 세라믹 기재 지지구를 이용한 세라믹 부재의 제조 방법.
  13. 제7항에 있어서, 상기 세라믹 기재에 형성되는 세라믹 피막에 상기 지지구 피막이 존재하는 것을 특징으로 하는, 세라믹 부재의 제조 방법.
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