KR101907818B1

KR101907818B1 - 단결정 인상 장치용 흑연 도가니 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101907818B1
Application number: KR1020177035272A
Authority: KR
Inventors: 오사무 오카다; 요시아키 히로세; 도모미츠 요코이; 야스히사 오기타
Original assignee: 토요 탄소 가부시키가이샤
Priority date: 2011-02-02
Filing date: 2012-01-30
Publication date: 2018-10-12
Also published as: TW201245510A; TWI576472B; WO2012105488A1; US20130305984A1; KR20140022004A; KR20170139174A; KR101808891B1; TWI526585B; CN103249876A; TW201602429A; CN103249876B

Abstract

장기 수명화를 가능하게 한 단결정 인상 장치용 흑연 도가니 및 그 제조 방법을 제공한다. 석영 도가니(1)를 보유하는 흑연 도가니(2)는 흑연 도가니 성형체로서의 흑연 도가니 기재(3)와 흑연 도가니 기재(3)의 표면 전체에 형성된 페놀 수지의 탄소화물로 이루어진 피막(4)으로 구성되어 있다. 페놀 수지는 흑연 도가니 기재(3) 표면에 존재하는 개기공(5)의 내부까지 함침되어 있다. 피막(4)의 형성은 흑연 도가니의 표면 전체에 한정하지 않고, SiC화가 진행되기 쉬운 부분뿐이어도 된다. 예를 들면, 도가니의 내면만 전체적으로 석출시킨다든가, 내면 중 만곡부(작은 R부)에만 또는 만곡부와 직동부에만 석출시키는 것도 가능하다.

Description

단결정 인상 장치용 흑연 도가니 및 그 제조 방법{GRAPHITE CRUCIBLE FOR SINGLE CRYSTAL PULLING APPARATUS, AND METHOD FOR MANUFACTURING THE GRAPHITE CRUCIBLE}

본 발명은 쵸크랄스키법(이하, 「CZ법」이라고 한다.)에 의한 실리콘 등의 단결정 인상 장치에 사용되는 석영 도가니를 지지하기 위해서 이용되는 흑연 도가니 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

IC나 LSI 등의 제조에 이용되는 실리콘 등의 단결정은 통상 CZ법에 의해 제조되고 있다. CZ법은 고순도의 석영 도가니 중에 실리콘 다결정을 넣고 석영 도가니를 소정 속도로 회전시키면서 히터에 의해 실리콘 다결정을 가열 용융하고, 실리콘 다결정의 용융액의 표면에 종 결정(실리콘 단결정)을 접촉시키고 소정 속도로 회전시키면서 천천히 인상함으로써 실리콘 다결정을 용융액 응고시켜 실리콘 단결정으로 성장시키는 것이다.

그렇지만, 석영 도가니는 고온에서 연화해 강도도 충분하지 않기 때문에, 통상 석영 도가니는 흑연 도가니 내에 감합되어 흑연 도가니로 석영 도가니를 지지함으로써 보강되어 이용되고 있다.

상기의 석영 도가니와 흑연 도가니를 가지는 도가니 장치에서는 고온 가열시에는 석영 도가니(SiO₂)와 흑연 도가니(C)는 접촉하는 감합면에서 반응해 SiO 가스를 발생시키고, 발생한 SiO 가스는 흑연 도가니와 반응해, 특히 흑연 도가니 표층부의 개기공 내를 침투하면서 흑연 도가니(C)와 반응해 흑연 도가니의 개기공 내를 점차 SiC화해 간다. 따라서, 이와 같은 가열 처리가 반복적으로 행해지면, 흑연 도가니가 서서히 SiC로 바뀌어 흑연 도가니의 치수가 변화해 버리거나 재질적으로 취약화되어 마이크로크랙이 발생하고, 마침내는 흑연 도가니의 할손(割損)을 초래하게 된다.

이에, 이러한 문제점을 해결하기 위해, 종래부터 석영 도가니와 흑연 도가니 사이에 팽창 흑연 재료로 이루어진 보호 시트를 개재시켜 흑연 도가니의 내면을 가림으로써 흑연 도가니의 SiC화를 억제해 수명을 길게 유지하게 하는 것이 제안되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

일본 특허 제 2528285호 공보

그렇지만, 상기 종래예와 같이 보호 시트를 개재시켜도, 현실에는 흑연 도가니의 SiC화를 충분히 억제할 수 없었다.

이에, 종래부터 장기 수명화를 가능하게 한 단결정 인상 장치용 흑연 도가니가 요망되고 있었다.

본 발명은 상기의 실정을 감안해 생각해 낸 것이다. 그 목적은 장기 수명화를 가능하게 한 단결정 인상 장치용 흑연 도가니 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 단결정 인상 장치용 흑연 도가니로서, 흑연 도가니 기재의 표면에 존재하는 개기공에 함침된 페놀 수지가 탄소화되어 있는 것을 요지로 한다.

상기 구성에 의하면, 흑연 도가니 기재의 표면에 존재하는 다수의 개기공의 내면에까지 함침된 페놀 수지의 탄소화물에 의해, 흑연 도가니 기재의 표면 전체에 걸쳐 C와 SiO 가스의 반응이 유효하게 억제되어 SiC화의 진행을 억제할 수 있다. 그 결과, 흑연 도가니의 사용 수명의 장기화를 도모할 수 있다.

또한, 페놀 수지의 탄소화물에 의한 피막 형성은 흑연 도가니의 표면 전체에 한정되지 않고, SiC화가 진행되기 쉬운 부분뿐이어도 된다. 예를 들면, 도가니의 내면만 전체적으로 형성시킨다든가, 내면 중 만곡부(작은 R부)에만 또는 만곡부와 직동부에만 형성시키는 것도 가능하다.

본 발명에 있어서, 상기 피막의 두께의 평균은 10㎛ 이하인 것이 바람직하다. 피막 두께가 10㎛를 넘으면 피막이 벗겨지기 쉬울 우려가 있다.

또, 본 발명은 단결정 인상 장치용 흑연 도가니의 제조 방법으로서, 흑연 도가니 기재를 페놀 수지액에 상온·상압 하에서 침지시키는 침지 공정과, 침지된 흑연 도가니 기재를 꺼내 열 처리하여 페놀 수지를 경화시키는 경화 공정과, 경화된 페놀 수지에 추가적인 열 처리를 실시해 페놀 수지를 탄소화시키는 공정을 포함하는 것을 요지로 한다.

상기 구성이면, 흑연 도가니 기재의 표면에 존재하는 다수의 개기공의 내면에까지 페놀 수지가 함침된 흑연 도가니를 제조할 수 있어 흑연 도가니의 사용 수명의 장기화를 도모할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 경화 공정에 앞서, 흑연 도가니 기재 표면의 여분의 페놀 수지를 닦아내는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 구성이면, 흑연 도가니 기재의 표층을 필요량의 페놀 수지가 피복하므로, SiC화의 억제에 효과가 높은데다 열 처리 후에도 치수의 변화가 적은 흑연 도가니를 얻을 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 페놀 수지액의 점도가 100mPa·s(18℃) 이상, 400mPa·s(18℃) 이하인 것이 바람직하다.

상기 구성이면, 흑연 도가니 기재의 개기공에 충분히 페놀 수지를 함침할 수 있음과 함께, 흑연 도가니 기재의 표면의 여분의 페놀 수지를 닦아낼 때에, 적절한 양의 수지를 피복하기 쉽고, 또 열 처리 후의 수지분의 분출이 없다.

본 발명에 있어서, 상기 경화 공정 후에 사용 온도 이상의 온도에서 열 처리하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 구성이면, 사용 온도 이상에서 열 처리함으로써 피막의 기재와의 접합이 안정되어 막의 벗겨짐이 적다.

본 발명에 있어서, 상기 경화 공정 후에 페놀 수지의 피막이 형성된 흑연 도가니 기재를 할로겐 가스 분위기 하에서 열 처리해 고순도화하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 구성이면, 흑연 도가니로부터 발생하는 불순물을 적게 할 수 있어 고품질의 금속 단결정을 얻을 수 있게 된다.

또, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 단결정 인상 장치용 흑연 도가니로서, 흑연 도가니 기재의 표면 전체 또는 일부에 열 분해 탄소의 피막이 형성되고, 이 피막은 상기 표면에 존재하는 개기공의 내면까지 생성되어 있는 것을 요지로 한다.

여기서 열 분해 탄소(PyC)란, 탄화수소류, 예를 들면 탄소수 1~8 특히 탄소수 3의 탄화수소 가스 혹은 탄화수소 화합물을 열 분해시켜 기재의 심층부까지 침투 석출시키는 고순도이고 고결정화도의 흑연화물이다.

상기 구성에 의하면, 흑연 도가니 기재의 표면에 존재하는 다수의 개기공의 내면에까지 열 분해 탄소가 석출, 충전됨으로써, 흑연 도가니 기재의 표면 전체에 걸쳐서 C와 SiO 가스의 반응이 유효하게 억제되어 SiC화의 진행을 억제할 수 있다. 그 결과, 흑연 도가니의 사용 수명의 장기화를 도모할 수 있다.

또한, 열 분해 탄소의 피막 형성은 흑연 도가니의 표면 전체에 한정되지 않고, SiC화가 진행되기 쉬운 부분뿐이어도 된다. 예를 들면, 도가니의 내면만 전체적으로 석출시킨다든가, 내면 중 만곡부(작은 R부)에만 또는 만곡부와 직동부에만 석출시키는 것도 가능하다.

본 발명에 있어서, 상기 열 분해 탄소 피막의 두께의 평균은 100㎛ 이하인 것이 바람직하다. 100㎛를 넘으면, 비용이 높아지고, 100㎛ 이상의 열 분해 탄소 피막을 형성하려면 극히 장시간의 처리가 필요해 생산 효율이 저하한다.

본 발명에 있어서, 상기 피막은 CVI법에 의해 형성된 것인 것이 바람직하다.

여기서, CVI법(Chemical Vapor Infiltration：화학적 기상 침투법)이란 앞서 말한 열 분해 탄소(PyC)를 침투 석출시키는 방법으로서, 탄화수소류 혹은 탄화수소 화합물에 대해서 농도 조정용으로서 통상 질소 가스 또는 수소 가스를 이용해 탄화수소 농도 3~30％, 바람직하게는 5~15％로 하고, 전압을 100Torr, 바람직하게는 50Torr 이하로 해 반응 조작을 하면 된다. 이와 같은 조작을 실시했을 경우, 탄화수소가 기재 표면 부근에서 탈수소, 열 분해, 중합 등에 의해 거대 탄소 화합물을 형성해, 이것이 흑연 도가니 기재 상에 퇴적, 석출되고, 추가로 탈수소 반응이 진행되어, 최종적으로 치밀한 PyC막이 흑연 도가니 기재의 표면에서 내부에 걸쳐 형성된다.

석출의 온도 범위는 일반적으로 800~2500℃까지의 넓은 범위이지만, 흑연 도가니 기재의 심부까지 석출시키기 위해서는 1300℃ 이하의 비교적 저온 영역에서 PyC를 석출시키는 것이 바람직하다. 또, 석출 시간은 50시간 바람직하게는 100시간 이상의 장시간으로 하는 것이 100㎛ 이하와 같이 얇은 PyC를 형성시키는데 적합하다. 또, 열 분해 탄소의 석출 효율을 높이기 위해서, 이른바 등온법, 온도 구배법, 압력 구배법, 펄스법 등을 적절히 사용하는 것도 가능하다. 또한, 참고로까지 말하면, CVD법(화학 기상 증착법)은 분해 생성되는 탄소를 조직 중에 직접 침착시키는 것으로서, CVI법과 같이 기재의 내부까지 함침 성막시키지 못해 단시간에 두꺼운 열 분해 탄소를 침착시키는 것에 그친다.

또, 본 발명은 단결정 인상 장치용 흑연 도가니의 제조 방법으로서, 흑연 도가니 기재의 표면 전체 또는 일부에 열 분해 탄소의 피막이 형성되고, 또한 이 피막이 흑연 도가니 기재의 표면에 존재한 개기공의 내부 표면에까지 생성되도록 CVI법에 의해 열 분해 탄소의 피막을 형성하는 공정을 포함하는 것을 요지로 한다.

상기 구성이면, 흑연 도가니 기재의 표면에 존재하는 다수의 개기공의 내면에까지 열 분해 탄소가 석출, 충전된 흑연 도가니를 제조할 수 있어 흑연 도가니의 사용 수명의 장기화를 도모할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 열 분해 탄소의 피막 형성 공정에 의해 열 분해 탄소의 피막이 형성된 흑연 도가니 기재를 할로겐 가스 분위기 하에서 열 처리해 고순도화하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 흑연 도가니로부터 발생하는 불순물을 적게 할 수 있어 고품질의 금속 단결정을 얻을 수 있게 된다.

본 발명에 의하면, 흑연 도가니 기재의 표면에 존재하는 다수의 개기공의 내면에까지 함침된 페놀 수지의 탄소화물에 의해, 흑연 도가니 기재의 표면 전체에 걸쳐서 C와 SiO 가스의 반응이 유효하게 억제되어 SiC화의 진행을 억제할 수 있다. 그 결과, 흑연 도가니의 사용 수명의 장기화를 도모할 수 있다.

또, 본 발명에 의하면, 흑연 도가니 기재의 표면에 존재하는 다수의 개기공의 내면에까지 열 분해 탄소가 석출, 충전됨으로써, 흑연 도가니 기재의 표면 전체에 걸쳐서 C와 SiO 가스의 반응이 유효하게 억제되어 SiC화의 진행을 억제할 수 있다. 그 결과, 흑연 도가니의 사용 수명의 장기화를 도모할 수 있다.

도 1은 실시형태 1과 관련된 단결정 인상 장치용 흑연 도가니의 종단면도.
도 2는 실시형태 1과 관련된 흑연 도가니 기재의 표면의 일부 확대 단면도.
도 3은 합성 석영 제조용에 이용되는 흑연제의 형의 개략 단면도.
도 4는 실시형태 2와 관련된 단결정 인상 장치용 흑연 도가니의 종단면도.
도 5는 실시형태 2와 관련된 흑연 도가니 기재의 표면의 일부 확대 단면도.
도 6은 실시형태 1에 대응하는 실시예에 있어서의 시험용 샘플 C의 채취 위치를 나타내는 도.
도 7은 실시형태 1에 대응하는 실시예에 있어서의 SiC화 반응 시험 전후의 세공(개기공)의 분포 상태를 나타내는 그래프.
도 8은 실시형태 1에 대응하는 실시예에 있어서의 SiC화 반응 시험 후의 시험용 샘플 A(본 발명 처리품)의 회화 후 상태를 나타내는 사진.
도 9는 실시형태 1에 대응하는 실시예에 있어서의 SiC화 반응 시험 후의 시험용 샘플 B(본 발명 처리품)의 회화 후 상태를 나타내는 사진.
도 10은 실시형태 1에 대응하는 실시예에 있어서의 SiC화 반응 시험 후의 시험용 샘플 A(미처리품)의 회화 후 상태를 나타내는 사진.
도 11은 실시형태 1에 대응하는 실시예에 있어서의 SiC화 반응 시험 후의 시험용 샘플 B(미처리품)의 회화 후 상태를 나타내는 사진.
도 12는 실시형태 1에 대응하는 실시예에 있어서의 SiC화 반응 시험 후의 시험용 샘플 A(본 발명 처리품)의 SEM 사진.
도 13은 실시형태 1에 대응하는 실시예에 있어서의 SiC화 반응 시험 후의 시험용 샘플 B(본 발명 처리품)의 SEM 사진.
도 14는 실시형태 1에 대응하는 실시예에 있어서의 SiC화 반응 시험 후의 시험용 샘플 C(본 발명 처리품)의 SEM 사진.
도 15는 실시형태 1에 대응하는 실시예에 있어서의 SiC화 반응 시험 후의 시험용 샘플 A(미처리품)의 SEM 사진.
도 16은 실시형태 1에 대응하는 실시예에 있어서의 SiC화 반응 시험 후의 시험용 샘플 C(미처리품)의 SEM 사진.
도 17은 실시형태 2에 대응하는 실시예에 있어서의 시험용 샘플 C1의 채취 위치를 나타내는 도.
도 18은 실시형태 2에 대응하는 실시예에 있어서의 SiC화 반응 시험 전후의 세공(개기공)의 분포 상태를 나타내는 그래프.
도 19는 실시형태 2에 대응하는 실시예에 있어서의 SiC화 반응 시험 후의 시험용 샘플 A1(본 발명 처리품)의 회화 후 상태를 나타내는 사진.
도 20은 실시형태 2에 대응하는 실시예에 있어서의 SiC화 반응 시험 후의 시험용 샘플 B1(본 발명 처리품)의 회화 후 상태를 나타내는 사진.
도 21은 실시형태 2에 대응하는 실시예에 있어서의 SiC화 반응 시험 후의 시험용 샘플 A1(미처리품)의 회화 후 상태를 나타내는 사진.
도 22는 실시형태 2에 대응하는 실시예에 있어서의 SiC화 반응 시험 후의 시험용 샘플 B1(미처리품)의 회화 후 상태를 나타내는 사진.
도 23은 실시형태 2에 대응하는 실시예에 있어서의 SiC화 반응 시험 후의 시험용 샘플 A1(본 발명 처리품)의 SEM 사진.
도 24는 실시형태 2에 대응하는 실시예에 있어서의 SiC화 반응 시험 후의 시험용 샘플 B1(본 발명 처리품)의 SEM 사진.
도 25는 실시형태 2에 대응하는 실시예에 있어서의 SiC화 반응 시험 후의 시험용 샘플 C1(본 발명 처리품)의 SEM 사진.
도 26은 실시형태 2에 대응하는 실시예에 있어서의 SiC화 반응 시험 후의 시험용 샘플 A1(미처리품)의 SEM 사진.
도 27은 실시형태 2에 대응하는 실시예에 있어서의 SiC화 반응 시험 후의 시험용 샘플 C1(미처리품)의 SEM 사진.

이하, 본 발명을 실시형태에 근거해 상술한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시형태로 한정되는 것은 아니다.

(실시형태 1)

도 1은 실시형태 1과 관련된 단결정 인상 장치용 흑연 도가니의 일례에 대한 종단면도이다. 석영 도가니(1)를 보유하는 흑연 도가니(2)는 흑연 도가니 성형체로서의 흑연 도가니 기재(3)와 흑연 도가니 기재(3)의 표면 전체에 형성된 페놀 수지의 탄소화물로 이루어진 피막(이하, 페놀 수지 피막이라고 약칭하는 경우도 있다.)(4)으로 구성되어 있다. 흑연 도가니 기재(3)는 도가니에 필요한 기계적 강도를 확보함과 함께 페놀 수지 함침의 용이함을 고려하여, 그 특성으로서 부피 밀도가 1.70Mg/㎥ 이상, 굴곡 강도가 30mPa 이상, 쇼어 경도 40 이상의 값을 가지는 것을 사용한다. 또한, 피막(4)을 구성하는 탄소화물은 일부 또는 전부가 흑연화 처리를 실시한 흑연화물이어도 된다.

여기서, 흑연 도가니(2)의 형상은 일반적으로는 컵 모양이며, 저부(2a)와 저부(2a)에 연속하여 만곡하면서 위쪽으로 일어서는 만곡부(작은 R부)(2b)와 만곡부(2b)에 연속해 똑바로 위쪽으로 발돋움하는 직동부(2c)에 의해 구성되어 있다. 흑연 도가니 기재(3)의 형상도 흑연 도가니(2)의 형상에 대응하고 있으며, 저부(3a)와 만곡부(작은 R부)(3b)와 직동부(3c)에 의해 구성되어 있다. 이와 같은 구성의 흑연 도가니 기재(3)에 있어서, 페놀 수지 피막의 형성은 도 1에 나타내는 바와 같이, 흑연 도가니 기재(3)의 표면 전체에 형성해도 되고, SiC화가 진행되기 쉬운 부분만이어도 된다. 예를 들면, 도가니의 내면만 전체적으로 성막시킨다든가, 내면 중 만곡부(작은 R부)(3b)에만 또는 만곡부(3b)와 직동부(3c)에만 성막시키도록 해도 된다.

다음에, 흑연 도가니 기재(3)의 표면을 페놀 수지 피막(4)에 의해 피복한 것의 상태를 도 2를 이용해 설명한다. 도 2는 실시형태 1과 관련된 흑연 도가니 기재(3)의 표면의 일부 확대 단면도이며, 도 2의 (a)는 흑연 도가니 기재(3)의 표면 전체에 페놀 수지 피막(4)가 양호하게 형성되어 있는 상황을 모식적으로 나타내고 있고, 도 2의 (b)는 그 형성이 양호하지 않은 상황을 모식적으로 나타내고 있다. 흑연 도가니 기재(3)에는 표면에 미소한 구멍이 존재하며, 이것은 도 2에 나타내는 바와 같이, 개기공(5)으로 불리지만, 개기공(5)은 표면에서 구덩이를 형성한다. 이 때문에, 흑연 도가니 기재(3)의 표면적은 외관 이상으로 크고, 도시된 바와 같은 입구가 좁고 내부가 넓은 구덩이에 대해서 도 2(a)에 나타내는 바와 같이 구덩이의 안쪽까지 페놀 수지를 함침시켜 피복할 필요가 있다.

예를 들면, 페놀 수지 함침이 도 2(b)에 나타내는 바와 같이 개기공(5)의 개구부를 가리는데 그치고, 그 내부에까지 충분히 충전할 수 없는 경우에는 강도적으로 불안정한 상기의 개구부에 균열을 일으켜 페놀 수지로 피복되지 않는 안쪽 부분이 SiO 가스 존재 하의 외부에 노출될 우려가 있다. 이에, 본 발명에서는 페놀 수지 함침에 있어서 이하의 페놀 수지액의 점도, 침지 조건, 경화 조건 하에서 실시했다.

상기 구성의 흑연 도가니는 이하와 같이 하여 제조했다.

흑연 도가니 기재를, 점도가 100mPa·s(18℃) 이상, 400mPa·s(18℃) 이하인 페놀 수지액에 상온·상압 하에서 12시간 이상 침지시키고, 침지된 흑연 도가니 기재를 꺼내 열 처리하여 페놀 수지를 경화시켜, 경화된 페놀 수지에 추가적인 열 처리를 실시해 페놀 수지를 탄소화시켰다.

또한, 경화 공정에 앞서, 흑연 도가니 기재의 표면의 여분의 페놀 수지를 닦아내는 것이 바람직하다. 페놀 수지를 닦아냄으로써 흑연 도가니 기재의 표층을 필요량의 페놀 수지가 피복하므로, SiC화의 억제에 효과가 높은데다 열 처리 후에도 치수의 변화가 적은 흑연 도가니를 얻을 수 있기 때문이다.

또, 경화 공정 후에, 페놀 수지의 피막이 형성된 흑연 도가니 기재를 사용 온도 이상의 온도에서 열 처리하는 것이 바람직하다. 사용 온도 이상에서 열 처리함으로써 피막의 기재와의 접합이 안정되어 막이 벗겨짐이 적기 때문이다.

또한, 경화 공정 후에, 페놀 수지의 피막이 형성된 흑연 도가니 기재를 할로겐 가스 분위기 하에서 열 처리해 고순도화 하는 것이 바람직하다. 단결정 인상 작업시에 흑연 도가니로부터 발생하는 불순물을 적게 할 수 있어 고품질의 금속 단결정이 얻어지게 되기 때문이다.

본 실시형태에서는 상기 페놀 수지 함침·경화·탄소화 처리에 의해, 기재의 내부까지 충분히 함침된 페놀 수지의 탄소화물로 이루어진 피막으로 피복된 흑연 도가니를 얻을 수 있었다.

이와 같이 흑연 도가니 기재의 표면에 존재하는 다수의 개기공의 내면에까지 함침된 페놀 수지의 탄소화물에 의해, 흑연 도가니 기재의 표면 전체에 걸쳐서 C와 SiO 가스의 반응이 유효하게 억제되어 SiC화의 진행을 억제할 수 있다. 그 결과, 흑연 도가니의 사용 수명의 장기화를 도모할 수 있다.

또한, 페놀 수지로 피복된 흑연 도가니를 할로겐 가스 분위기 하에서 열 처리해 고순도화 하는 것이 바람직하다. 흑연 도가니로부터 발생하는 불순물을 적게 할 수 있어 고품질의 금속 단결정이 얻어지기 때문이다.

(그 밖의 사항)

상기 실시형태 1에서는 단결정 인상 장치용 흑연 도가니를 표면 처리의 대상으로 했지만, 합성 석영 제조용에 이용되는 흑연 부재, 예를 들면, 도 3에 나타내는 바와 같이, 합성 석영 제조용에 이용되는 흑연제의 형(10)이나 덮개(11) 등에 대해서, 실시형태 1과 동일하게 페놀 수지 함침·경화·탄소화 처리에 의해 표면에 페놀 수지의 탄소화물로 이루어진 피막을 형성하도록 해도 된다. 합성 석영 제조용에 이용되는 흑연 부재형이나 덮개는 합성 석영과 접촉했을 때, 발생하는 SiO₂ 가스에 의해 SiC화가 진행되어 치수가 변화해 버리거나 재질적으로 취약화하여 마이크로크랙이 발생하고 마침내는 균열을 초래하는 것이 종래 문제가 되고 있었지만, 페놀 수지 함침·경화·탄소화 처리에 의해 표면에 페놀 수지의 탄소화물로 이루어진 피막을 형성함으로써 SiC화를 억제할 수 있고 장기 수명화를 도모할 수 있다. 또한, 도 3 중에 있어서, 12는 막대 모양체, 13은 히터, 14는 불활성 가스 도입구, 15는 배기구이다.

(실시형태 2)

도 4는 실시형태 2와 관련된 단결정 인상 장치용 흑연 도가니의 일례에 대한 종단면도이다. 석영 도가니(1)를 보유하는 흑연 도가니(2)는 흑연 도가니 성형체로서의 흑연 도가니 기재(3)와 흑연 도가니 기재(3)의 표면 전체에 형성된 열 분해 탄소 피막(4A)으로 구성되어 있다. 흑연 도가니 기재(3)는 도가니에 필요한 기계적 강도를 확보함과 함께 열 분해 탄소의 석출의 용이함을 고려하여, 그 특성으로서 부피 밀도가 1.65Mg/㎥ 이상, 굴곡 강도가 30mPa 이상, 쇼어 경도 40 이상의 값을 가지는 것을 사용한다.

여기서, 흑연 도가니(2)의 형상은 일반적으로는 컵 모양이며, 저부(2a)와 저부(2a)에 연속해 만곡하면서 위쪽으로 일어서는 만곡부(작은 R부)(2b)와 만곡부(2b)에 연속해 똑바로 위쪽으로 발돋움하는 직동부(2c)에 의해 구성되어 있다. 흑연 도가니 기재(3)의 형상도 흑연 도가니(2)의 형상에 대응하고 있으며, 저부(3a)와 만곡부(작은 R부)(3b)와 직동부(3c)에 의해 구성되어 있다. 이와 같은 구성의 흑연 도가니 기재(3)에 있어서, 열 분해 탄소 피막의 형성은 도 1에 나타내는 바와 같이, 흑연 도가니 기재(3)의 표면 전체에 형성해도 되고, SiC화가 진행되기 쉬운 부분뿐이어도 된다. 예를 들면, 도가니의 내면만 전체적으로 석출시킨다든가, 내면 중 만곡부(작은 R부)(3b)에만 또는 만곡부(3b)와 직동부(3c)에만 석출시키도록 해도 된다.

다음에, 흑연 도가니 기재(3)의 표면을 열 분해 탄소 피막(4A)에 의해 피복한 것의 상태를 도 5를 이용해 설명한다. 도 5는 실시형태 2와 관련된 흑연 도가니 기재(3)의 표면의 일부 확대 단면도이며, 도 5의 (a)는 흑연 도가니 기재(3)의 표면 전체에 열 분해 탄소의 피막(4A)이 양호하게 형성되어 있는 상황을 모식적으로 나타내고 있고, 도 5의 (b), (c)는 그 형성이 양호하지 않은 상황을 모식적으로 나타내고 있다. 흑연 도가니 기재(3)에는 표면에 미소한 구멍이 존재하며, 이것은 도 5에 나타내는 바와 같이, 개기공(5)으로 불리지만, 개기공(5)은 표면에서 구덩이를 형성한다. 이 때문에, 흑연 도가니 기재(3)의 표면적은 외관 이상으로 크고, 도시된 입구가 좁고 내부가 넓은 구덩이에 대해서 도 5(a)에 나타내는 바와 같이 구덩이의 안쪽까지 열 분해 탄소막으로 충분히 피복할 필요가 있다.

CVD법과 같은 단시간에 피막을 형성했을 경우에는 도 5(b)에 나타내는 바와 같이 개기공의 개구부를 가리는데 그치고, 그 내부에까지 충분히 피복할 수 없다. 이 경우에는 강도적으로 불안정한 상기의 개구부에 균열을 일으켜 열 분해 탄소막으로 피복되지 않는 안쪽 부분이 SiO 가스 존재 하의 외부에 노출될 우려가 있다. 혹은 개기공(5)의 개구부를 막는 일이 없다고 해도, 도 5(c)에 나타내는 바와 같이 개기공(5)의 내부에까지 충분히 피복할 수 없게 되어, 상기의 경우와 같이 열 분해 탄소막으로 피복되지 않는 부분이 SiO 가스 존재 하의 외부에 노출되게 된다. 따라서, 그 표면에 많은 개기공이 존재하는 흑연 도가니 기재(3)를 충분히 피복하기 위해서는 열 분해 탄소막의 석출 속도를 충분히 늦게 해 개기공의 내부까지 성막시킬 필요가 있다. 이와 같은 관점으로부터 하면, 열 분해 탄소막의 석출 속도는 0.2㎛/h 이하로 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 석출 속도가 늦고 얇은 열 분해 탄소막을 얻기 위해서는 상기 CVI법이 적합하다.

본 실시형태에서는 상기 CVI법을 이용함으로써 기재의 내부까지 충분히 함침된 열 분해 탄소 피막으로 피복된 흑연 도가니를 얻을 수 있었다.

이와 같이 흑연 도가니 기재의 표면에 존재하는 다수의 개기공의 내면에까지 열 분해 탄소가 석출, 충전됨으로써, 흑연 도가니 기재의 표면 전체에 걸쳐서 C와 SiO 가스의 반응이 유효하게 억제되어 SiC화의 진행을 억제할 수 있다. 그 결과, 흑연 도가니의 사용 수명의 장기화를 도모할 수 있다.

또한, 열 분해 탄소 피막으로 피복된 흑연 도가니를 할로겐 가스 분위기 하에서 열 처리해 고순도화 하는 것이 바람직하다. 흑연 도가니로부터 발생하는 불순물을 적게 할 수 있어 고품질의 금속 단결정을 얻을 수 있기 때문이다.

(그 밖의 사항)

상기 실시형태 2에서는 단결정 인상 장치용 흑연 도가니를 표면 처리의 대상으로 했지만, 합성 석영 제조용에 이용되는 흑연 부재, 예를 들면, 도 3에 나타내는 바와 같이, 합성 석영 제조용에 이용되는 흑연제의 형(10)이나 덮개(11) 등에 대해서, 실시형태 2와 동일하게 CVI법에 의해 표면에 열 분해 탄소 피막을 형성하도록 해도 된다. 합성 석영 제조용에 이용되는 흑연 부재형이나 덮개는 합성 석영과 접촉했을 때, 발생하는 SiO₂ 가스에 의해 SiC화가 진행되어 치수가 변화해 버리거나 재질적으로 취약화해 미크론크랙이 발생하고 마침내는 균열을 초래하는 것이 종래 문제가 되고 있었지만, CVI법에 의해 표면에 열 분해 탄소 피막을 형성함으로써, SiC화를 억제할 수 있고 장기 수명화를 도모할 수 있다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 본 발명은 이하의 실시예에 의해 전혀 한정되는 것은 아니다.

[실시형태 1에 대응하는 실시예]

[시험예 1]

이하의 시험용 샘플에 대해서, 치수의 변화를 조사했다.

(시험용 샘플)

흑연재를 상기 실시형태 1과 동일한 페놀 수지 함침·경화·탄소화 처리로 표면 처리해, 이 표면 처리된 흑연재와 표면 처리되어 있지 않은 미처리 흑연재의 2 종류에 대해서, 시험용으로서 이하의 형상의 샘플을 제작했다.

3 분할 흑연 도가니의 분할편：각 1편

이하, 표면 처리된 흑연재를 이용한 분할편을 본 발명 처리품이라고 칭하고, 미처리 흑연재를 이용한 분할편을 미처리품이라고 칭한다.

(페놀 수지 함침·경화·탄소화 처리)

페놀 수지 함침·경화 처리로는 다음과 같은 요령으로 실시했다.

사용하는 페놀 수지액의 점도：195mPa·s(18℃)

침지 조건：상온, 상압에서 상기 페놀 수지액에 시험용 샘플을 24시간 침지했다.

경화 조건：발포하지 않도록 서서히 승온하고, 200℃까지 승온한 후, 200℃에서 유지해 경화시켰다.

또한, 경화 후의 시험용 샘플은 할로겐 가스 분위기 하 2000℃에서 가열해 고순도화 처리(페놀 수지의 탄소화 처리에 상당)를 실시했다.

(시험 결과)

본 발명 처리품과 미처리품에 대해서, 높이, 도가니 상단으로부터 50㎜ 및 150㎜의 각각의 내경 및 작은 R부의 반경의 각 치수의 변화를 조사했으므로, 그 결과를 표 1에 나타낸다.

(시험 결과의 평가)

표 1로부터 분명한 바와 같이, 본 발명 처리품의 치수 변화는 극히 작고, 실용상 아무런 문제가 없는 것이 확인되었다.

[시험예 2]

이하의 시험용 샘플에 대해서, SiC화 반응 시험을 실시해, SiC 반응 전후의 물리적 특성(부피 밀도, 경도, 전기 저항률, 골곡 강도, 세공(개기공) 분포)의 변화를 조사했다.

(시험용 샘플)

형상이 상이한 것 이외에는 시험예 1과 동일한 본 발명 처리품과 미처리품의 2 종류를 시험용 샘플로서 제작했다.

시험용 샘플로는 이하의 형상의 것을 이용했다.

10×10×60(㎜)의 막대 모양 샘플：이하, 이 막대 모양 샘플을 시험용 샘플 A라고 칭한다.

100×200×20(㎜)의 판 모양 샘플：이하, 이 판 모양 샘플을 시험용 샘플 B라고 칭한다.

시험용 샘플 B로부터 100×20×두께 20(㎜)의 시험편을 자른 절단편：(도 6에 나타내는 바와 같이 6면 중 4면이 피복된 면이고, 나머지 2면이 피복되어 있지 않은 면이다.) 이하, 이 절단편을 시험용 샘플 C라고 칭한다.

단, 시험용 샘플 A, B는 본 시험예 2 외에 후술하는 시험예 3, 4의 각각의 샘플로서 사용되고, 시험용 샘플 C는 후술하는 시험예 4의 주사형 전자현미경(SEM)에 의한 관찰의 경우에만 샘플로서 사용된다.

또한, 시험용 샘플 A~C 가운데, 페놀 수지 함침·경화·탄소화 처리로 표면 처리된 것을 본 발명 처리품이라고 칭하고, 표면 처리되어 있지 않은 미처리된 것을 미처리품이라고 칭한다.

(SiC화 반응 시험)

시험용 샘플 A~C를 합성 석영(고순도 SiO₂)과 고온 열 처리하고, SiC화의 반응성을 비교했다. 이 경우의 구체적 조건은 이하와 같다.

처리 로：진공 로

처리 온도：1600℃

로 내 압력：10Torr

처리 가스：Ar 1㎖/min

처리 시간：8시간 유지

처리 방법：시험용 샘플을 합성 석영 분말에 매립하여 열 처리한다.

(시험 결과)

표면 처리 전후의 물리적 특성(부피 밀도, 경도, 전기 저항률, 골곡 강도)을 조사했으므로, 시험용 샘플 A의 측정 결과를 표 2에, 시험용 샘플 B의 측정 결과를 표 3에 나타낸다. 또, 세공(개기공) 분포의 측정 결과를 도 5에 나타낸다.

(시험 결과의 평가)

표 2, 표 3으로부터 분명한 바와 같이, 미처리품에 비해 본 발명 처리품은 부피 밀도, 경도, 굴곡 강도가 모두 향상되고 있어 고밀도화 및 고강도화 되었던 것이 확인된다. 또한, 표 2와 표 3에서는 샘플 사이즈가 다르기 때문에, 부피 밀도의 값에 차이가 확인되었다.

또, 표면 처리 전후의 물리적 특성으로서 세공(개기공) 분포에 대해서 조사했으므로, 그 측정 결과를 도 7에 나타낸다. 또한, 측정 방법으로는 본 발명 처리품의 표층으로부터 약 2.4㎜ 두께로 측정용 시험편을 채취해, 이 측정용 시험편에 대해서 측정했다.

도 7에 있어서, L1은 본 발명 처리품의 분포를 나타내고, L2는 미처리품의 분포를 나타낸다. 도 7로부터 분명한 바와 같이, 본 발명 처리품은 세공의 용적이 작아지고 있었다.

[시험예 3]

상기 시험예 2의 SiC화 반응 시험을 실시한 시험용 샘플 A, B에 대해서, SiC 반응 전후의 질량 변화 및 체적 변화를 조사했다.

(시험 결과)

SiC 반응 시험 전후의 질량 변화 및 체적 변화의 측정 결과를 표 4에 나타낸다.

(시험 결과의 평가)

표 4로부터 분명한 바와 같이, 질량 변화율에 대해서, 샘플 사이즈에 따르지 않고, 본 발명 처리품에 비해 미처리품이 질량 감소가 적은 것이 확인된다. 또, 체적 변화율에 대해서는 본 발명 처리품이 미처리품에 비해 값이 낮아졌다. 시험 전후에서는 반응에 의한 두께 감소와 SiC화에 의한 질량의 증가가 일어나기 때문에 질량 변화율과 체적 변화율로 통틀어 반응성을 평가할 수 없지만, 결과로부터 페놀 수지 함침·경화 처리에 의한 SiC화 억제 효과가 있다고 생각된다. 특히, 처리 시간이 8시간이라는 짧은 시간이었으므로 현저한 차이는 나오지 않았지만, 처리 시간을 100시간라고 하면 현저한 차이가 나와 명확한 평가를 할 수 있었던 것이라고 생각된다.

[시험예 4]

상기 시험예 4와 동일한 SiC 반응 시험을 실시한 시험용 샘플 A~C에 대해서, 반응 시험 후의 SiC층의 두께를 이하, (1) 회화 후의 관찰, (2) 주사형 전자현미경에 의한 관찰의 2 종류의 방법으로 관찰했다.

(1) 회화 후의 관찰의 경우

SiC 반응 시험 후의 시험용 샘플 A, B를 800℃의 대기 분위기 하에서 흑연재의 잔존부를 가열 회화시켜 남은 SiC층의 두께에 대해서 조사했으므로, 그 결과를 표 5에 나타낸다. 또, 시험용 샘플 A, B에 대한 회화 후 상태를 도 8~도 11에 나타낸다. 또한, 도 8은 시험용 샘플 A(본 발명 처리품)의 회화 후 상태를 나타내는 사진, 도 9는 시험용 샘플 B(본 발명 처리품)의 회화 후 상태를 나타내는 사진, 도 10은 시험용 샘플 A(미처리품)의 회화 후 상태를 나타내는 사진, 도 11은 시험용 샘플 B(미처리품)의 회화 후 상태를 나타내는 사진이다.

(시험 결과의 평가)

도 8~도 11 및 표 5로부터 분명한 바와 같이, 미처리품과 비교하여, 본 발명 처리품이 SiC화 억제 효과가 확인된다. 샘플 사이즈에서 SiC층의 값에 차이가 있지만, 미처리품에 비해 본 발명 처리품에서는 SiC층은 약 50％ 얇아졌다.

(2) 주사형 전자현미경(SEM)에 의한 관찰의 경우

SiC 반응 시험 후의 시험용 샘플 A~C의 표면 상태에 대한 SEM 사진을 도 12~도 16에 나타낸다. 또한, 도 12는 시험용 샘플 A(본 발명 처리품)의 SEM 사진, 도 13은 시험용 샘플 B(본 발명 처리품)의 SEM 사진, 도 14는 시험용 샘플 C(본 발명 처리품)의 SEM 사진, 도 15는 시험용 샘플 A(미처리품)의 SEM 사진, 도 16은 시험용 샘플 C(미처리품)의 SEM 사진이다. 도 12~도 16에 있어서, 「}」은 SiC층을 나타내고 있다.

(시험 결과의 평가)

SEM 사진으로부터, SiC층의 두께는 회화의 결과와 동일한 경향이 되었다. 미처리품에 비해 본 발명 처리품에 의한 SiC화 반응의 억제 효과를 확인할 수 있었다.

[실시형태 2에 대응하는 실시예]

[시험예 1]

이하의 시험용 샘플에 대해서, 치수의 변화를 조사했다.

(시험용 샘플)

흑연재를 상기 실시형태 2와 동일한 CVI법으로 표면 처리해, 이 표면 처리된 흑연재와 표면 처리되어 있지 않은 미처리 흑연재의 2 종류에 대해서, 시험용으로서 이하의 형상의 샘플을 제작했다.

3 분할 흑연 도가니의 분할편：각 1편

이하, 표면 처리된 흑연재를 이용한 분할편을 본 발명 처리품이라고 칭하고, 미처리된 흑연재를 이용한 분할편을 미처리품이라고 칭한다.

(CVI 처리)

CVI 처리로는 이하의 요령으로 실시했다. 즉, 흑연재를 진공 로 내에 배치하고 1100℃까지 승온한 후, CH₄ 가스를 10(l/min)의 유속으로 흘리면서, 압력을 10Torr로 컨트롤하면서 100시간 유지했다.

(시험 결과)

본 발명 처리품과 미처리품에 대해서, 높이, 도가니 상단으로부터 50㎜ 및 150㎜의 각각의 내경 및 작은 R부의 반경의 각 치수의 변화를 조사했으므로, 그 결과를 표 6에 나타낸다.

(시험 결과의 평가)

표 6으로부터 분명한 바와 같이, 본 발명 처리품의 치수 변화는 극히 작고, 실용상 아무런 문제가 없는 것이 확인되었다.

[시험예 2]

(시험용 샘플)

시험용 샘플로는 이하의 형상의 것을 이용했다.

10×10×60(㎜)의 막대 모양 샘플：이하, 이 막대 모양 샘플을 시험용 샘플 A1라고 칭한다.

100×200×20(㎜)의 판 모양 샘플：이하, 이 판 모양 샘플을 시험용 샘플 B1라고 칭한다.

시험용 샘플 B1로부터 100×20×두께 20(㎜)의 시험편을 자른 절단편：(도 17에 나타내는 바와 같이 6면 중 4면이 피복된 면이고, 나머지 2면이 피복되어 있지 않은 면이다.) 이하, 이 절단편을 시험용 샘플 C1이라고 칭한다.

단, 시험용 샘플 A1, B1은 본 시험예 2 외에, 후술하는 시험예 3, 4의 각각의 샘플로서 사용되고, 시험용 샘플 C1은 후술하는 시험예 4의 주사형 전자현미경(SEM)에 의한 관찰의 경우에만 샘플로서 사용된다.

또한, 시험용 샘플 A1~C1 가운데, CVI법으로 표면 처리된 것을 본 발명 처리품이라고 칭하고, 표면 처리되어 있지 않은 미처리된 것을 미처리품이라고 칭한다.

(SiC화 반응 시험)

시험용 샘플 A~C를 합성 석영(고순도 SiO₂)과 고온 열 처리해, SiC화의 반응성을 비교했다. 이 경우의 구체적 조건은 이하와 같다.

처리 로：진공 로

처리 온도：1600℃

로 내 압력：10Torr

처리 가스：Ar 1ml/min

처리 시간：8시간 유지

처리 방법：시험용 샘플을 합성 석영 분말에 매립하고 열 처리한다.

(시험 결과)

상기 시험용 샘플 A1, B1에 대해서, 표면 처리 전후의 물리적 특성(부피 밀도, 경도, 전기 저항률, 골곡 강도)을 조사했으므로, 그 측정 결과를 표 7, 표 8에 나타낸다. 또, 세공(개기공) 분포의 측정 결과를 도 18에 나타낸다.

(시험 결과의 평가)

표 7, 표 8로부터 분명한 바와 같이, 미처리품에 비해 본 발명 처리품은 부피 밀도, 경도, 굴곡 강도가 모두 향상되고 있어, 고밀도화 및 고강도화 되었던 것이 확인된다. 또한, 표 2로 표 3에서는 샘플 사이즈가 다르기 때문에, 부피 밀도의 값에 차이가 확인되었다.

또, 표면 처리 전후의 물리적 특성으로서 세공(개기공) 분포에 대해서 조사했으므로, 그 측정 결과를 도 18에 나타낸다. 또한, 측정 방법으로는 본 발명 처리품의 표층으로부터 약 2.4㎜ 두께로 측정용 시험편을 채취해, 이 측정용 시험편에 대해서 측정했다.

도 18에 있어서, L3는 본 발명 처리품의 분포를 나타내고, L4는 미처리품의 분포를 나타낸다. 도 18로부터 분명한 바와 같이, 본 발명 처리품은 큰 세공의 용적이 작아졌다. CVI는 세공의 크기를 작게 하고 있었다.

[시험예 3]

상기 시험예 2의 SiC화 반응 시험을 실시한 시험용 샘플 A1, B1에 대해서, SiC 반응 전후의 질량 변화 및 체적 변화를 조사했다.

(시험 결과)

SiC 반응 시험 전후의 질량 변화 및 체적 변화의 측정 결과를 표 9에 나타낸다.

(시험 결과의 평가)

표 9로부터 분명한 바와 같이, 질량 변화율에 대해서, 샘플 사이즈에 의하지 않고, 본 발명 처리품에 비해 미처리품이 질량 감소가 적은 것이 확인된다. 또, 체적 변화율에 대해서는 본 발명 처리품이 미처리품에 비해 값이 낮아졌다. 시험 전후에서는 반응에 의한 감육과 SiC화에 의한 질량의 증가가 일어나기 때문에, 통틀어 질량 변화율과 체적 변화율로 반응성을 평가할 수 없지만, 결과로부터 CVI 처리에 의한 SiC화 억제 효과가 있다고 생각된다. 특히, 처리 시간이 8시간이라는 짧은 시간이었으므로, 현저한 차이는 나오지 않았지만, 처리 시간을 100시간 정도로 하면 현저한 차이가 나와 명확한 평가를 할 수 있었던 것이라고 생각된다.

[시험예 4]

상기 시험예 4와 동일한 SiC 반응 시험을 실시한 시험용 샘플 A1~C1에 대해서, 반응 시험 후의 SiC층의 두께를 이하, (1) 회화 후의 관찰, (2) 주사형 전자현미경에 의한 관찰의 2 종류의 방법으로 관찰했다.

(1) 회화 후의 관찰의 경우

SiC 반응 시험 후의 시험용 샘플 A1, B1에서 잔존한 흑연재 부위를 800℃의 대기 분위기 하에서 가열 회화시켜 남은 SiC층의 두께에 대해 조사했으므로, 그 결과를 표 10에 나타낸다. 또, 시험용 샘플 A1, B1에 대한 회화 후 상태를 도 19~도 22에 나타낸다. 또한, 도 19는 시험용 샘플 A1(본 발명 처리품)의 회화 후 상태를 나타내는 사진, 도 20은 시험용 샘플 B1(본 발명 처리품)의 회화 후 상태를 나타내는 사진, 도 21은 시험용 샘플 A1(미처리품)의 회화 후 상태를 나타내는 사진, 도 22는 시험용 샘플 B1(미처리품)의 회화 후 상태를 나타내는 사진이다.

(시험 결과의 평가)

도 19~도 22 및 표 10으로부터 분명한 바와 같이, 미처리품과 비교하여 본 발명 처리품이 SiC화 억제 효과가 확인된다. 샘플 사이즈에서 SiC층의 값에 차이가 있지만, 미처리품에 비해 본 발명 처리품에서는 SiC층은 약 50％ 얇아졌다.

(2) 주사형 전자현미경(SEM)에 의한 관찰의 경우

SiC 반응 시험 후의 시험용 샘플 A1~C1의 표면 상태에 대한 SEM 사진을 도 23~도 27에 나타낸다. 또한, 도 23은 시험용 샘플 A1(본 발명 처리품)의 SEM 사진, 도 24는 시험용 샘플 B1(본 발명 처리품)의 SEM 사진, 도 25는 시험용 샘플 C1(본 발명 처리품)의 SEM 사진, 도 26은 시험용 샘플 A1(미처리품)의 SEM 사진, 도 27은 시험용 샘플 C1(미처리품)의 SEM 사진이다. 도 23~도 27에 있어서, 「}」은 SiC층을 나타내고 있다.

(시험 결과의 평가)

SEM 사진으로부터, SiC층의 두께는 회화의 결과와 동일한 경향이 되었다. 미처리품에 비해 본 발명 처리품에 의한 효과를 확인할 수 있었다.

본 발명은 단결정 인상 장치용 흑연 도가니 및 그 제조 방법에 적용된다.

1：석영 도가니
2：흑연 도가니
3：흑연 도가니 기재
4：페놀 수지 피막
4A：열 분해 탄소 피막
5：개기공

Claims

단결정 인상 장치용 흑연 도가니로서,
흑연 도가니 기재의 특성이 부피 밀도가 1.65Mg/㎥ 이상, 굴곡 강도가 30mPa 이상, 쇼어 경도 40 이상의 값을 가지는 것을 사용하며,
흑연 도가니 기재의 표면 전체 또는 일부에 열 분해 탄소의 피막이 형성되고, 이 피막은 상기 표면에 존재하는 개기공의 내면까지 생성되어 있는 것을 특징으로 하는 단결정 인상 장치용 흑연 도가니.
청구항 1에 있어서,
상기 피막의 두께의 평균은 100㎛ 이하인 단결정 인상 장치용 흑연 도가니.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 피막은 CVI법에 의해 형성된 것인 단결정 인상 장치용 흑연 도가니.
단결정 인상 장치용 흑연 도가니의 제조 방법으로서,
흑연 도가니 기재의 특성이 부피 밀도가 1.65Mg/㎥ 이상, 굴곡 강도가 30mPa 이상, 쇼어 경도 40 이상의 값을 가지는 것을 사용하며,
흑연 도가니 기재의 표면 전체 또는 일부에 열 분해 탄소의 피막이 형성되고, 또한 이 피막이 흑연 도가니 기재의 표면에 존재한 개기공의 내부 표면에까지 생성되도록 CVI법에 의해 열 분해 탄소의 피막을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 인상 장치용 흑연 도가니의 제조 방법.
청구항 4에 있어서,
상기 열 분해 탄소의 피막 형성 공정에 의해 열 분해 탄소의 피막이 형성된 흑연 도가니 기재를 할로겐 가스 분위기 하에서 열 처리해 고순도화하는 공정을 포함하는 단결정 인상 장치용 흑연 도가니의 제조 방법.