KR19990066797A - 내식성 부재, 내식성 부재의 제조 방법 및 부식성 물질의가열 장치 - Google Patents

내식성 부재, 내식성 부재의 제조 방법 및 부식성 물질의가열 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 부식성 물질을 수용하고, 가열하는 장치로서, 부식성 물질에 대하여 내식성이 높고, 부식성 물질을 급속히 가열할 수 있으며, 부식성 물질을 가열할 때의 열효율이 양호한 가열 장치, 이 가열 장치에 적합한 내식성 부재와 그 제조법을 제공한다.
본 발명의 가열 장치는 부식성 물질을 수용하는 용기(1)를 구비한다. 용기(1)가 실온 저항율이 5000Ω·cm 이상의 세라믹스로 이루어지는 기재(3, 10)와, 기재중 적어도 부식성 물질에 대하여 노출되는 면을 피복하는 탄화규소막으로서, 실온에 있어서의 전기 저항율이 20Ω·cm 이상, 500Ω·cm 이하의 화학적 기상 성장법에 의해 형성된 탄화규소막(4, 11)을 구비한다.

Description

내식성 부재, 내식성 부재의 제조 방법 및 부식성 물질의 가열 장치
본 발명은 초순수(超純水), 멸균수(滅菌水) 등의 고순도 용액, 왕수(Aqua regia)를 포함하는 강산(强酸) 이온을 포함하는 용액 및 CF4, NF3, ClF3, HF 등의 반응성 고부식성 가스 등을 가열하는 경우, 이들 용액이나 가스를 전혀 오염시키지 않는 가열 장치 및 이것에 사용할 수 있는 고순도 내식성 부재를 제공한다.
종래에는 초순수나 멸균수 등의 용액을 가열하는 경우, 이들 용액의 오염을 방지하기 위해서, 테플론 수지로 피복된 히터를 이용하여 가열하는 것이 행하여지고 있다. 구체적으로는, 봉(棒) 형상의 금속 발열체의 표면을 테플론 코팅하여 히터를 형성하고, 이 히터를 용액을 넣은 용기 속에 투입하거나, 용기의 내벽면을 테플론 코팅하고, 외부에서 가열하는 방법이 알려져 있다. 최근, 초순수나 멸균수에 추가로, 불산, 초산, 염산 및 왕수 등의 혼합산을 포함하는 초고순도의 부식성 용액도 금속 이온이나 유기물에 의해 전혀 오염되지 않게, 가열하는 것이 요구되고 있다.
이 경우, 산 이온에 의해 테플론 수지가 변질하고, 테플론 수지가 팽윤하여, 금속 발열체 부분이나 용기로부터 박리되거나, 용액 분자가 테플론 수지를 투과하게 된다. 이 때문에, 발열체 부분이나 용기로부터의 금속 이온이 처리 대상의 용액을 오염시키게 되고, 또한, 테플론 수지 그 자체도 용출하기 때문에, 장기간의 사용에 적합하지 않다.
이 문제를 해결하기 위해서, 테플론 피복의 두께를 두껍게 한 경우에는, 테플론 수지의 열전도율이 낮기 때문에, 가열 효율이 극단적으로 나빠진다. 또한, 테플론의 내열 온도는 약 300℃ 정도이기 때문에, 고온으로 가열하는 것은 불가능하다. 더욱이, 용기의 내부 압력이 고압으로 되는 경우에는, 테플론이 피복되어 있는 용기 그 자체의 강도가 요구되며, 그 결과 용기가 두껍게 된다. 이 경우에는, 가열부를 외부에 두고 있는 경우에는, 부식성 용액을 급속히 가열할 수 없다.
본 발명의 과제는 부식성 물질을 수용하고, 가열하기 위한 가열 장치로서, 부식성 물질에 대한 내식성이 높고, 한편으로 부식성 물질을 오염시키지 않고, 또한 부식성 물질을 급속히 가열할 수 있으며, 또한 부식성 물질을 가열할 때의 열효율이 양호한 가열 장치를 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 과제는 이러한 가열 장치에 대하여 적합하게 사용할 수 있는 내식성 부재 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
도 1a는 본 발명의 양호한 실시예에 관한 가열 장치의 개략도이고, 도 1b는 도 1a에 도시된 가열 장치의 선 Ib-Ib를 따라 절취한 개략 단면도.
도 2는 본 발명의 다른 양호한 실시예에 관한 가열 장치의 개략도.
도 3은 본 발명의 방법에 있어서 내식성 부재를 제조하는 데 적합한 화학적 기상 성장 장치의 개략도.
도 4a는 접합 강도의 측정용의 시료(32)를 도시한 사시도이고, 도 4b는 도 4a의 시료를 이용하여 접합 강도를 측정하는 방법을 설명하기 위한 모식도.
도 5는 실험 1의 비교예 1에 있어서, 탄화규소막과 기재의 계면의 상태를 도시한 전자 현미경 사진.
도 6은 실험 1의 비교예 1에 있어서, 탄화규소막과 기재의 계면의 상태를 도시한 전자 현미경 사진.
도 7은 실험 1의 실시예 1에 있어서, 탄화규소막과 기재의 계면의 상태를 도시한 전자 현미경 사진.
도 8은 실험 1의 실시예 2에 있어서, 탄화규소막과 기재의 계면의 상태를 도시한 전자 현미경 사진.
도 9는 탄화규소막의 전기 저항율을 측정하기 위한 장치를 모식적으로 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 탄화규소막의 단면의 미세 조직을 모식적으로 도시한 도면.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1: 용기
2: 뚜껑(내식성 부재의 일예)
3: 뚜껑의 기재
4: 탄화규소막
5A, 5B, 5C: 금속 전극
7: 3상 교류 전원
10: 하측 용기(46)의 기재
11: 탄화규소막
13: 외부의 가열 부재(유도 코일)
23: 가스 공급관
31: 탄화규소막
46: 하측 용기(내식성 부재의 일예)
47: 접속 부분
본 발명은 내식성 부재로서, 실온 저항율이 5000Ω·cm 이상의 세라믹스로 이루어지는 기재와, 기재중 적어도 부식성 물질에 대하여 노출되는 면을 피복하는 탄화규소막으로서, 실온에 있어서의 전기 저항율이 20Ω·cm 이상, 500Ω·cm 이하의 화학적 기상 성장법에 의해 얻어진 탄화규소막을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 내식성 부재를 제조하는 방법으로서, 기재에 대하여 화학적 기상 성장법에 의해 탄화규소막을 형성할 때에, 성막 온도에서 수소를 공급하고, 이어서 적어도 SiCl4, SiHCl3, SiCl2H2및 SiH4로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 규소원 화합물과, CH4, C2H6및 C3H8로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 탄소원 화합물을 도입하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 내식성 부재를 제조하는 방법으로서, 기재에 대하여 화학적 기상 성장법에 의해 상기 탄화규소막을 형성할 때에, SiCl4, SiHCl3, SiCl2H2및 SiH4로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 규소원 화합물과, CH4, C2H6및 C3H8로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 탄소원 화합물과, H2와, Ar과의 혼합 가스를 원료 가스로 하였을 때, 원료 가스에 있어서 하기의 관계가 만족되고 있는 것을 특징으로 한다(단, n은 탄소원 화합물의 1분자당 탄소 원자수이고, 〔A〕는 규소원 화합물의 표준 상태의 기체로 환산하였을 때의 체적비이고, 〔B]는 탄소원 화합물의 표준 상태로 환산하였을 때의 체적비이고, 〔Ar〕은 아르곤의 표준 상태로 환산하였을 때의 체적이고, 〔H2〕는 수소의 표준 상태로 환산하였을 때의 체적이다.).
0.14≤(〔A〕+〔B]×n)/(〔Ar〕+〔H2〕)≤0.55
1.0≤〔A〕/(〔B〕×n)≤1.6
0.09≤〔Ar〕/〔H2〕≤ 5
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다.
도 1a는 본 발명의 가열 장치의 개략도이고, 도 1b는 도 1a의 가열 장치의 개략 단면도이다. 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 관한 가열 장치의 개략도이다.
이 가열 장치의 용기(1)는 예컨대 원반 형상의 하측 용기(46)와, 뚜껑(2)을 구비하고 있다. 뚜껑(2)의 기재(3)의 내측면(3a) 및 측면(3b)이 탄화규소막(4)에 의해 피복되어 있다. 하측 용기(46)의 기재(10)의 내측면(10a), 가장자리면(10b) 및 측면(10c)의 위에 탄화규소막(11)이 형성되어 있다. 용기(1)의 내측 공간(8)내에 부식성 물질(9)이 수용되어 있다. 기재중 부식성 물질과 접촉하는 면에는 전부 탄화규소막이 형성되어 있고, 부식성 물질은 기재에 접촉하지 않는다. 용기의 직경은 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 300mm 또는 500mm로 하고, 하측 용기의 깊이를 100mm로 할 수 있다.
뚜껑(2)과 하측 용기(46)의 접합 부분에 있어서는, 탄화규소막(4b)과 탄화규소막(11b)이 서로 접촉하고 있고, 피팅되어 있어, 이 접합 부분에서 기밀성이 유지되어 있다. 뚜껑(2) 및 하측 용기(46)의 외부로부터 이들이 클램프에 의해 세게 압착되고 있고, 기밀 용기(1)를 형성하고 있다. 하측 용기(46)에 있어서는, 기재(10)의 측면(10c)의 상부까지 탄화규소막(11a)이 형성되어 있고, 또한, 뚜껑의 기재(3)의 측면(3b)에도 탄화규소막(4a)이 형성되어 있고, 탄화규소막(11a, 4a)에 의해 접속 부분(47)이 형성되어 있다.
특히 도 1a에 도시한 바와 같이, 용기(1)의 소정 개소에서, 예컨대 3개소에 전술한 접속 부분(47)을 마련한다. 각 접속 부분(47)에 대하여, 금속 전극(5A, 5B, 5C)을 각각 접합함으로써, 탄화규소막(4, 11)에 3상 교류 전류가 흐르도록 하고, 이것에 의해 부식성 물질(9)을 가열한다. 7은 3상 교류 전원이다.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 용기(1)의 외부에 유도 코일(13)을 설치하고, 유도 코일(13)을 발진시킴으로써 탄화규소막(4, 11)을 유도 가열할 수 있다.
기재의 표면을 피복하는 탄화규소막은 전기 저항율이 실온에서 20∼500Ω·cm의 범위로 제어되고 있고, 탄화규소막의 표면 방향으로 균일한 저항율 분포로 되어 있다. 탄화규소막의 순도는, 바람직하게는 99.9999% 이상이다. 기재(3)의 두께는 바람직하게는 8mm 이상이고, 또한, 실온 저항율이 5000Ω·cm 이상이고, 이것은 실제적으로는 10000kΩ·cm 이하이다.
기재는 바람직하게는 탄화규소를 주성분으로 하는 소결체로 이루어진다. 이러한 소결체로서는, 다음과 같은 것이 있다.
(1) 탄화규소의 조성 비율이 90% 이상이고, 또한 상대 밀도가 90% 이상인 소결체
(2) 탄화규소의 조성 비율이 90% 이상이고, 또한 상대 밀도가 56%∼90%인 다공질 소결체
(3) 탄화규소와 금속 실리콘과의 혼합 소결체
또한, 기재의 재질을 질화규소, 질화알루미늄 등의 절연성 세라믹스로 하는 것도 가능하다.
바람직하게는, 탄화규소막은 고순도이고 이론 밀도와 동일한 완전 치밀체(緻密體)이며, 각종 용액에 의해 잘 부식되지 않는다. 본 발명품은 고순도이고 치밀한 탄화규소 피복이 액체 접촉부 전면을 덮고 있기 때문에, 불순물을 대량으로 포함하는 기재가 용액과 접촉하지 않는다. 따라서, 가열 대상이 되는 용액에의 오염이 거의 무시할 수 있을 정도로 적다. 따라서, 용액중에의 오염도를 초순수에서 필요하게 되는 ppt 레벨 이하로 억제할 수 있다. 또한, 이러한 탄화규소막의 부식은 대단히 느리고, 장기에 걸쳐 양호한 특성을 유지할 수 있다. 그리고, 부식성 물질에 접촉하는 접촉면이 직접 발열하기 때문에, 부식성 물질의 가열 효율이 높다.
특히, 부식성 물질에 접촉하는 탄화규소막의 저항율이 실온에서 20∼500Ω·cm로 제어되어 있기 때문에, 용기의 전극 및 탄화규소막에 전압을 인가하는 것이 가능하고, 전원에 특별한 연구를 필요로 하지 않으며, 가열 히터로서 적절한 발열량을 가질 수 있다. 탄화규소막의 저항율이 20Ω·cm보다 낮으면, 전극에 대하여 과대한 전류를 흘려보내지 않으면 안되고, 전원이 커지며, 사이리스터 등의 특별한 부품이 필요하게 된다. 저항율이 500Ω·cm보다 높으면, 전류가 지나치게 작아져,히터로서의 구실을 하지못한다.
부식성 물질을 유도 가열로 가열하는 경우도, 저항율이 20Ω·cm보다 낮으면, 급격한 발열에 의해, 열 충격으로 기재에 파괴가 생길 수 있고, 저항율이 500Ω·cm보다 높으면, 발열량이 작아져, 가열할 수 없게 된다.
본 발명에 있어서는, 특히, 저항율이 균일하게 제어되어 있는 면에서 발열하기 때문에, 균일한 가열이 가능하게 되고, 가열 효율이 높아진다는 이점도 있다. 탄화규소 피복의 저항 분포가 크면, 저항이 낮은 곳에 전류가 집중하고, 발열 부분과 용액, 가스의 액 접촉 면적이 상대적으로 감소하여, 발열 효율이 나쁘게 된다.
부식성 물질로서, 전술한 부식성 용액이 가장 적합하다. 또, 예컨대 반도체 제조 용도 등에 있어서는, 반응성 플라스마 가스에 대하여 노출되는 기밀성 부품의 수요가 있다. 이러한 반응성 플라스마 가스로서는, CF4, NF3, ClF3, HF, HCl, HBr 등이 있지만, 모두 강한 부식성을 갖고 있다. 이러한 고도의 부식성 가스를 기밀성 용기 내에서 가열하기 위한 제품이 요구되고 있으며, 본 발명의 내식성 부재 및 가열 장치는 이러한 제품에 대하여도 적용할 수 있다.
전술한 용기는 본 발명의 내식성 부재에 의해 구성한다. 이 내식성 부재의 제작 방법을 예시한다.
도 3에 개략적으로 도시하는 화학적 기상 성장(CVD) 노(爐) 내에 소정의 기재(15)를 설치한다. 기재(15)는 유지 지그(19)에 의해 지지되어 있다. 또, 16, 18은 지그이다. 본 실시예에 있어서는, 정면 형상이 T자형의 원료 공급관(23)을 설치하고 있다. 원료 공급관(23)은 기부(23b)와, 옆으로 확장된 분사부(23a)를 구비하고 있고, 분사부(23a)의 기재와 대면하는 표면(23c)측에, 소정 개수의 가스 분출구(24)가 형성되어 있다. 20은 노체(爐體)의 내통이고, 21은 외부 히터이다.
원료 공급관(23)의 표면(23c)과 기재(15)와의 간격은 예컨대 100mm∼300mm로 설정되어 있다. 원료 공급관(23)이 회전하면서 가스 분출구(24)로부터 가스를 분출하도록 되어 있다. CVD용의 원료 가스는 가스 분출구(24)로부터 분출되어, 공간(25)을 지나, 기재(15)의 표면에 충돌하고, 기재(15)의 표면을 따라 흘러, 유지 지그(19)에 형성되어 있는 가스 배출공(17)을 통해 배출된다.
이러한 형태의 원료 공급관(23)을 사용하고, 원료 공급관(23)을 회전시키면서 가스를 분출시킴으로써, 기재(15)의 표면 전면을 피복하는 탄화규소막의 두께를 균일하게 하고, 그 전기 저항율을 균일하게 할 수 있다.
바람직하게는, 원료 가스로서 표 1에 나타낸 각 가스를 표 1에 나타낸 비율로 CVD 노 내에 공급하고, 소정의 압력과 온도 조건으로 가열한다. 특히 바람직하게는, 성막 온도에서, 노 내에 잠시동안 수소를 계속 공급한 뒤에, 4염화규소와 메탄을 노 내에 도입하여, 탄화규소를 성막한다. 성막 온도에서, 원료 가스를 공급하기 전에 수소를 공급함으로써, 기재와 탄화규소막의 밀착성이 향상하여, 탄화규소막의 박리를 방지할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 메탄을 도입하기에 앞서서, 4염화규소만을 수소 및 아르곤과 함께 노 내에 단시간 도입함으로써, 기재와 탄화규소막의 밀착성을 더욱 향상시킬 수 있다.
성막 공정에 있어서의 4염화규소와 메탄의 비, 및, 4염화규소와 메탄의 원료 가스와, 아르곤과 수소의 캐리어 가스의 비를 표 1에 나타내는 조건으로 함으로써, 20∼500Ωcm의 실온 저항율을 갖는 CVD 막을 얻을 수 있다. 단, 표 1에 나타내는 수치는 표준 상태의 기체로 환산하였을 때의 체적비를 나타낸다. 또, 소정의 막 두계로 하기 위해서는 성막 시간을 제어한다. CVD 공정후에는, 탄화규소막을 연삭 가공하여 소정 치수의 제품을 얻을 수 있다.
공정 승온 공정 성막 공정 냉각 공정
시간(시간) 1∼15 3∼30 -
온도(℃) 1400∼1500 1400∼1500 실온
압력(Torr) 150∼300 150∼300 -
(SiCl4)/Ar+H2) 0 0.18∼0.55 -
SiCl4/CH4 - 1∼1.6 -
Ar/H2 0.1∼5 0.1∼5 -
전가스 유량(/분) 10∼25 19∼35 -
또, 본 발명자는 전술한 바와 같이 하여 화학적 기상 성장법을 개선하는 것에 의해 얻은 전기 저항치가 제어된 탄화규소막의 미세 조직에 대하여 더 상세히 검토를 진행한 결과, 다음의 결과를 얻었다.
즉, 상기와 같이 하여 얻어진 탄화규소막은 막의 표면에 대하여 거의 수직인 방향 또는 교차하는 방향으로 뻗는 기둥형 결정의 집합체로 이루어져 있다. 이 기둥형 결정의 형태를 도 10에 모식적으로 도시한다. 탄화규소막(50)은 다수의 기둥형 결정(51)으로 이루어져 있다. 기둥형 결정(51)은 전체적으로, 탄화규소막(50)의 표면(50a)에 대하여 거의 수직인 방향으로 뻗고 있다. 각 기둥형 결정(51)의 입계(52)도 표면(50a)에 대하여 거의 수직인 방향으로 뻗고 있다. 즉, 기둥형 결정(51)의 (111) 표면이 막의 표면에 대하여 수직으로 배향되고 있다.
여기서, 기둥형 결정(51)이 탄화규소막의 표면(50a)에 대하여 거의 수직인 방향으로 뻗고 있다는 것은 개개의 모든 기둥형 결정(51)이 표면(50a)과 거의 수직인 방향으로 뻗고 있는 것을 가리키는 것이 아니라, 탄화규소막을 X선 회절법으로 측정하였을 때에, 막의 표면(50a) 쪽에서 관측하였을 때의 기둥형 결정(51)의 (111) 면의 강도에 대하여 10배 이상인 것을 의미하고 있다.
본 발명자는 몇 개의 탄화규소막의 시료에 대하여, 2단자법에 의해 막의 표면에 수평인 방향의 전기 저항율과, 막의 표면에 수직인 방향의 전기 저항율을 측정하였다. 그 결과, 막의 표면에 수평인 방향의 전기 저항율이 막의 표면에 수직인 방향의 전기 저항율의 1/5∼1/10 정도인 것을 발견하였다. 이것은 기둥형 결정 및 입계의 길이 방향에 대하여는 전기가 흐르기 어렵고, 기둥형 결정 및 입계와 수직인 방향으로는 전류가 흐르기 쉽다는 것을 의미하고 있다. 또, 전자는 입계(52)와는 수직인 방향으로 흐르기 쉽다고 생각된다. 따라서, 탄화규소막 중의 기둥형 결정의 형태, 입계의 형태를 적절히 제어함으로써, 적당한 반도체적 성질을 가지는 탄화규소막이 얻어진다는 것을 알았다.
구체적으로는, 기둥형 결정의 종횡비는 1.5∼20인 것이 바람직하고, 1.8∼15인 것이 더욱 바람직하다.
또, 본 발명자는 탄화규소막의 화학적 기상 성장 후의 표면에 있어서, 기둥형 결정의 선단을 관찰하였다. 그 결과, 기둥형 결정의 선단에 사각추 형상(피라미드 형상)의 단면(facet)이 표면에 나타났다. 사각추 형상의 단면은 각 기둥형 결정의 성장면의 형을 나타내고 있다고 생각된다. 따라서, 사각추 형상의 단면의 저면의 직경 분포에 의해, 그 하측으로 뻗고 있는 기둥형 결정의 직경을 대표시킬 수 있다고 생각된다. 단, 여기서 사각추 형상의 단면의 직경이란 막의 표면측으로부터 단면을 관측하였을 때, 단면의 저면의 사변형을 고려하여, 그 사변형의 한쪽 구석으로부터, 이 한쪽 구석에 대하여 대각선상에 있는 다른 한쪽 구석까지의 길이를 의미한다.
그리고, 단면을 탄화규소막의 표면측에서 보았을 때, 단면의 평균 직경을 4㎛ 이상, 6 ㎛ 이하로 하고, 단면의 전면적에 대한 직경 20 ㎛ 이상의 단면이 점유하는 면적의 비율을 10% 이상, 80% 이하로 함으로써, 탄화규소막의 실온에 있어서의 전기 저항율을 20 Ω·㎝ 이상 500 Ω·㎝ 이하로 제어할 수 있는 것을 발견하였다.
또, 본 발명자는 상기 탄화규소막이 n형 반도체인 것을 발견하고, 여기서 20℃에서의 홀 이동도를 0.3 ㎠/V·sec 이상, 1.5 ㎠/V·sec 이하로 하고, 캐리어 밀도를 1×1016/㎤ 이상, 1×1018/㎤ 이하로 하며, 캐리어의 활성화 에너지를 0.15 eV 이상, 0.17 eV 이하로 함으로써, 탄화규소막의 실온에 있어서의 전기 저항율을 20 Ω·㎝ 이상, 500 Ω·㎝ 이하로 제어할 수 있는 것을 발견하였다.
탄화규소막이 n형 반도체로서의 성질을 가지는 이유는 이하와 같다고 생각된다. 즉, 각 기둥형 결정(51)의 입계(52)의 주변에는 각 기둥형 결정의 결정 격자에 혼란이 발생하고, 이 때문에 홀이 생성되고 있다고 생각된다. 단, 일반적으로는, 입계 근방의 결정 격자의 혼란에 의해 홀이 생성된 경우에도, 전자도 발생하고 있으면, 양자는 서로 소거되기 때문에, n형 반도체로서의 성질을 나타내지 않는다. 이 때문에, 이번의 결정계에 있어서도, n형 반도체로서의 성질을 가지는 것은 그 결정의 형태로부터는 예측할 수 없다.
이하, 구체적인 실험 결과에 대하여 설명한다.
(실험 1)
도 3에 도시한 CVD 장치를 이용하여, 전술한 방법에 따라서 내식성 부재를 제조하였다. 기재(15)로서, 직경 ψ400mm, 두께 30mm의 탄화규소 세라믹스제의 원반 형상 기재를 이용하였다. 표 2에 나타내는 각 조건으로 각 원료 가스를 도입하여, 탄화규소막을 성막하였다. 성막 온도는 1430℃로 하였다.
승온 시간 동안에, 캐리어 가스로서 아르곤을 공급하였다. 이어서, 1430℃의 성막 온도로 유지하고, 이 성막 시간 동안의 가스의 유량을 표 2에 나타낸 바와 같이 변경하였다. 실시예 1에 있어서는, 1430℃가 되면, 먼저 수소를 미리 10분 공급하고 나서, 그 다음에 4염화규소 및 메탄을 도입하였다. 실시예 2에 있어서는, 1430℃가 되면, 먼저 수소를 미리 10분 공급하고, 이어서 수소 및 4염화탄소를 1분간 공급하고, 4염화규소 및 메탄을 도입하였다. 비교예 1에서는, 1430℃가 되었을 때에, 모든 가스를 동시에 공급하였다. 탄화규소막의 두께는 원반 형상 기재의 중앙부에서 1mm이었다.
원료 가스 도입 방법 단위:/min 접합강도 판정
비교예 1 승온시간 성막시간 〈50㎫ ×
Ar 7.5 7.5
H2 17.5
SiCl4 5.2
CH4 4
실시예 1 승온시간 10min 성막시간 〉200㎫ ○
Ar 7.5 7.5 7.5
H2 17.5 17.5
SiCl4 5.2
CH4 4
실시예 2 승온시간 10min 1min 성막시간 〉300㎫ ◎
Ar 7.5 7.5 7.5 7.5
H2 17.5 17.5 17.5
SiCl4 5.2 5.2
CH4 4
각 시료로부터, 도 4a에 도시한 형상의 직방체형의 시료(32)를 절출하였다. 30은 기재이고, 31은 탄화규소막이다. 시료(32)의 치수는 4mm×3mm×30mm이었다. 도 4b에 도시한 바와 같은 지그를 이용하여, 각 탄화규소막의 접합 강도를 측정하였다. 다이스(34)에 시료(32)를 유지하고, 이 때, 탄화규소막(31)과 기재(30)와의 계면이 다이스(34)의 표면의 A부(35)와 동일한 높이가 되도록 하였다. 탄화규소막의 4mm의 변에 A부(35)를 따라 블레이드(37)를 세게 눌러, 탄화규소막이 박리하였을 때의 하중, 또는, 기재 자체가 파괴하였을 때의 하중을 구하였다. 38은 로드 셀이다.
접합 강도는 다음 계산식에 의한다.
접합 강도=파괴 하중/접합 면적(접합 면적은 12mm2이다.)
비교예 1에 있어서와 같이, 성막 온도에서 4염화규소 및/ 메탄 및 수소를 공급하면, 도 5, 도 6에 도시한 바와 같이, 탄화규소막과 기재의 계면에 박리가 보이는 것이 있었다. 단, 도 5, 도 6에 있어서, 하측이 기재이고, 상측이 탄화규소막이다. 상기한 박리는 도 6에 가장 명백하게 도시되어 있다.
실시예 1에 있어서와 같이, 성막 온도에서 수소를 미리 공급하고 나서 4염화규소 및 메탄을 도입하면, 기재와 탄화규소막과의 접합 강도가 대폭 향상하여, 도 7에 도시한 바와 같이 계면의 박리가 전혀 없게 되었다. 단, 도 7, 도 8에 있어서, 하측이 기재이고, 상측이 탄화규소막이다.
실시예 2에 있어서와 같이, 메탄을 도입하기 전에 4염화규소만을 1분간 공급하면, 접합 강도가 더욱 향상하고, 기재 자체의 파괴 강도와 동등하게 되었다. 이 때의 막과 기재의 계면은 도 8에 도시한 바와 같이 명확하지 않아, 막과 기재가 대단히 잘 밀착되어 있다는 것을 알 수 있다.
(실험 2)
실험 1과 동일하게 하여 실험을 행하였다. 단, 표 3에 도시한 바와 같이, 규소원 화합물을 SiHCl3로 변경하였다. 이 결과를 표 3에 나타낸다.
원료 가스 도입 방법 단위:/min 접합강도 판정
비교예 2 승온시간 성막시간 〈50㎫ ×
Ar 7.5 7.5
H2 17.5
SiHCl3 5.2
CH4 4
실시예 3 승온시간 10min 성막시간 〉190㎫ ○
Ar 7.5 7.5 7.5
H2 17.5 17.5
SiHCl3 5.2
CH4 4
실시예 4 승온시간 10min 1min 성막시간 〉280㎫ ◎
Ar 7.5 7.5 7.5 7.5
H2 17.5 17.5 17.5
SiHCl3 5.2 5.2
CH4 4
비교예 2와 같이, 성막 온도에서 SiHCl3및 메탄 및 수소를 공급하면, 탄화규소막과 기재의 계면에 박리가 보였다. 실시예 3과 같이, 성막 온도에서 수소를 미리 공급하고 나서 SiHCl3및 메탄을 도입하면, 기재와 탄화규소막과의 접합 강도가 대폭 향상하였다. 실시예 4와 같이, 메탄을 도입하기 전에 SiHCl3를 60초 동안 공급하면, 더욱 접합 강도가 향상하고, 기재 자체의 파괴 강도와 동등하게 되었다.
(실험 3)
실험 1과 동일하게 하여 실험을 행하였다. 단, 표 4에 도시한 바와 같이, 규소원 화합물을 SiH2Cl2로 변경하였다. 이 결과를 표 4에 나타낸다.
원료 가스 도입 방법 단위:/min 접합강도 판정
비교예 3 승온시간 성막시간 〈30㎫ ×
Ar 7.5 7.5
H2 17.5
SiH2Cl2 5.2
CH4 4
실시예 5 승온시간 10min 성막시간 〉190㎫ ○
Ar 7.5 7.5 7.5
H2 17.5 17.5
SiH2Cl2 5.2
CH4 4
실시예 6 승온시간 10min 1min 성막시간 〉260㎫ ◎
Ar 7.5 7.5 7.5 7.5
H2 17.5 17.5 17.5
SiH2Cl2 5.2 5.2
CH4 4
비교예 3과 같이, 성막 온도에서 SiH2Cl2및 메탄 및 수소를 공급하면, 탄화규소막과 기재의 계면에 박리가 보였다. 실시예 5와 같이, 성막 온도에서 수소를 미리 공급하고 나서 SiH2Cl2및 메탄을 도입하면, 기재와 탄화규소막과의 접합 강도가 대폭 향상하였다. 실시예 6과 같이, 메탄을 도입하기 전에 SiH2Cl2를 1분간 공급하면, 더욱 접합 강도가 향상하고, 기재 자체의 파괴 강도와 동등하게 되었다.
(실험 4)
실험 1과 동일하게 하여 실험을 행하였다. 단, 표 5에 도시한 바와 같이, 규소원 화합물을 SiH4로 변경하였다. 이 결과를 표 5에 나타낸다.
원료 가스 도입 방법 단위:/min 접합강도 판정
비교예 4 승온시간 성막시간 〈40㎫ ×
Ar 7.5 7.5
H2 17.5
SiH4 5.2
CH4 4
실시예 7 승온시간 10min 성막시간 〉180㎫ ○
Ar 7.5 7.5 7.5
H2 17.5 17.5
SiH4 5.2
CH4 4
실시예 8 승온시간 10min 1min 성막시간 〉250㎫ ◎
Ar 7.5 7.5 7.5 7.5
H2 17.5 17.5 17.5
SiH4 5.2 5.2
CH4 4
이상과 같이, 성막 온도에서, 최초에 수소를 공급함으로써, 기재의 표면에 결합하여 있는 미량의 산소를 제거할 수 있고, 규소금속 원자가 표면에 노출하며, 이것과 CVD 막이 결합하기 때문에, 접합 강도가 향상된다고 생각된다. 한편, 4염화규소를 먼저 공급하면, 분해 생성한 규소 원자가 기재 표면에 강고한 결합을 형성하고, 이것에 메탄이 작용하여 탄화하여 탄화규소가 되기 때문에, 더욱 높은 접합 강도가 얻어진다고 생각된다. 덧붙여 말하면, 메탄을 먼저 공급하면 메탄의 열 분해에 의해 탄소층이 생성되고, 탄화규소막이 벗겨져 버린다.
(실험 5)
도 3에 도시한 CVD 장치를 이용하여, 전술한 실험 1과 동일하게 하여, 탄화규소세라믹스 기재에 탄화규소막을 형성하였다. 성막 온도는 1430℃이었다. 탄화규소막의 두께는, 원반상 기재의 중앙부에서 2mm이고, 단부에서 1.6mm이었다. 탄화규소막을 형성한 뒤, 도 9에 도시한 바와 같이, 탄화규소막의 부분만을 기재로부터 절출하여, 폭 4mm×길이 40mm의 직방체 형상의 시료(40)를 획득하였다. 획득된 시료(40)에 백금 도선(42)을 4개소에 감아붙이고, 백금 도선(42)을 전류계(44) 및 전압계(43)에 접속하여, 4단자법으로써 탄화규소막의 전기 저항율을 측정하였다.
시료(41)와 도선(40)의 도통을 확실하게 하기 위해서, 백금 페이스트(41)를 도선과 시료의 표면 사이에 도포하였다. 4라인의 도선중, 외측의 2라인의 도선(전류 단자)에 일정한 전류를 공급하고, 그 때의 내측의 2라인의 도선(전압 단자) 사이의 전압을 측정하였다. 측정은 20℃로 유지된 실내에서 행하였다. 이 때의 전기 저항율을 다음 수학식으로 계산하였다.
전기 저항율=(시료의 폭×두께×전압)/(전압 단자 사이 거리×전류)
표 6∼표 16에 나타낸 바와 같이, 성막 온도에 있어서의 각 가스의 유량 조건을 변화시키고, 형성된 각 탄화규소막의 전기 저항율을 측정하였다. 단, 1430℃에서, 최초에 수소를 10분간 공급하고, 이어서 규소원 화합물을 1분간 공급하고, 이어서 규소원 화합물 및 탄소원 화합물을 도입하였다.
Ar H2 SiCl4 CH4 M/C비 전기저항률(Ω㎝) 판정
비교예 7.6 17.5 9.1 7.0 0.64 1∼10 ×
실시예 7.6 17.5 7.8 6.0 0.55 26∼40 ○
실시예 7.6 17.5 6.5 5.0 0.46 36∼90 ○
실시예 7.6 17.5 5.2 4.0 0.37 50∼100 ○
실시예 7.6 17.5 3.9 3.0 0.27 90∼250 ○
실시예 7.6 17.5 2.6 2.0 0.18 120∼380 ○
비교예 7.6 17.5 1.3 1.0 0.09 600∼3200 ×
표 6에 있어서는, M/C비는 (SiCl4+CH4)/(Ar+H2)이고, SiCl4및 CH4의 각 유량을 변경하였다.
Ar H2 SiCl4 CH4 Si/C비 전기저항률(Ω㎝) 판정
비교예 7.6 17.5 3.5 4.0 0.875 0.05∼0.3 ×
실시예 7.6 17.5 4.0 4.0 1.0 23∼58 ○
실시예 7.6 17.5 5.2 4.0 1.3 50∼100 ○
실시예 7.6 17.5 6.0 4.0 1.5 60∼120 ○
실시예 7.6 17.5 6.4 4.0 1.6 65∼130 ○
비교예 7.6 17.5 6.8 4.0 1.7 3∼14 ○
Ar H2 SiCl4 CH4 Ar/H2비 전기저항률(Ω㎝) 판정
비교예 25.0 0.1 5.2 4.0 250 0.002∼0.1 ×
실시예 20.1 5.0 5.2 4.0 4.02 23∼60 ○
실시예 7.6 17.5 5.2 4.0 0.43 50∼100 ○
실시예 2.0 23.1 5.2 4.0 0.09 30∼66 ○
비교예 0 25.1 5.2 4.0 0 0.3∼4.2 ×
Ar H2 SiH2Cl2 CH4 M/C비 전기저항률(Ω㎝) 판정
비교예 7.6 17.5 9.1 7.0 0.64 1∼13 ×
실시예 7.6 17.5 7.8 6.0 0.55 30∼100 ○
실시예 7.6 17.5 6.5 5.0 0.46 50∼120 ○
실시예 7.6 17.5 5.2 4.0 0.37 60∼120 ○
실시예 7.6 17.5 3.9 3.0 0.27 80∼290 ○
실시예 7.6 17.5 2.6 2.0 0.18 120∼350 ○
비교예 7.6 17.5 1.3 1.0 0.09 720∼3600 ×
표 9에 있어서는, M/C비는 (SiH2Cl2+CH4)/(Ar+H2)이고, SiH2Cl2및 CH4의 각 유량을 변경하였다.
Ar H2 SiH2Cl2 CH4 Si/C비 전기저항률(Ω㎝) 판정
비교예 7.6 17.5 3.5 4.0 0.875 0.03∼0.5 ×
실시예 7.6 17.5 4.0 4.0 1.0 60∼150 ○
실시예 7.6 17.5 5.2 4.0 1.3 60∼120 ○
실시예 7.6 17.5 6.0 4.0 1.5 100∼220 ○
실시예 7.6 17.5 6.4 4.0 1.6 120∼330 ○
비교예 7.6 17.5 6.8 4.0 1.7 0.2∼2 ×
Ar H2 SiH2Cl2 CH4 Ar/H2비 전기저항률(Ω㎝) 판정
비교예 25.0 0.1 5.2 4.0 250 0.003∼0.15 ×
실시예 20.1 5.0 5.2 4.0 4.02 90∼200 ○
실시예 7.6 17.5 5.2 4.0 0.43 60∼120 ○
실시예 2.0 23.1 5.2 4.0 0.09 70∼200 ○
비교예 0 25.1 5.2 4.0 0 1.8∼7.3 ×
Ar H2 SiH4 CH4 M/C비 전기저항률(Ω㎝) 판정
비교예 7.6 17.5 9.1 7.0 0.64 0.2∼2 ×
실시예 7.6 17.5 7.8 6.0 0.55 70∼100 ○
실시예 7.6 17.5 6.5 5.0 0.46 90∼180 ○
실시예 7.6 17.5 5.2 4.0 0.37 120∼200 ○
실시예 7.6 17.5 3.9 3.0 0.27 160∼260 ○
실시예 7.6 17.5 2.6 2.0 0.18 190∼300 ○
비교예 7.6 17.5 1.3 1.0 0.09 1200∼3100 ×
표 12에 있어서는, M/C비는 (SiH4+CH4)/(Ar+H2)이고, SiH4및 CH4의 각 유량을 변경하였다.
Ar H2 SiH4 CH4 Si/C비 전기저항률(Ω㎝) 판정
비교예 7.6 17.5 3.5 4.0 0.875 0.01∼0.1 ×
실시예 7.6 17.5 4.0 4.0 1.0 50∼150 ○
실시예 7.6 17.5 5.2 4.0 1.3 120∼200 ○
실시예 7.6 17.5 6.0 4.0 1.5 140∼240 ○
실시예 7.6 17.5 6.4 4.0 1.6 170∼300 ○
비교예 7.6 17.5 6.8 4.0 1.7 1∼4 ×
Ar H2 SiH4 CH4 Ar/H2비 전기저항률(Ω㎝) 판정
비교예 25.0 0.1 5.2 4.0 250 0.002∼0.08 ×
실시예 20.1 5.0 5.2 4.0 4.02 90∼200 ○
실시예 7.6 17.5 5.2 4.0 0.43 120∼200 ○
실시예 2.0 23.1 5.2 4.0 0.09 80∼190 ○
비교예 0 25.1 5.2 4.0 0 3.2∼5.3 ×
Ar H2 SiH4 C2H5 M/C비 전기저항률(Ω㎝) 판정
비교예 7.6 17.5 9.1 3.5 0.64 2∼15 ×
실시예 7.6 17.5 7.8 3.0 0.55 60∼90 ○
실시예 7.6 17.5 6.5 2.5 0.46 80∼180 ○
실시예 7.6 17.5 5.2 2.0 0.37 100∼180 ○
실시예 7.6 17.5 3.9 1.5 0.27 150∼230 ○
실시예 7.6 17.5 2.6 1.0 0.18 180∼290 ○
비교예 7.6 17.5 1.3 0.5 0.09 1100∼3000 ×
Ar H2 SiH4 C3H8 M/C비 전기저항률(Ω㎝) 판정
비교예 7.6 17.5 9.1 2.3 0.64 1∼10 ×
실시예 7.6 17.5 7.8 2.0 0.55 50∼80 ○
실시예 7.6 17.5 6.5 1.7 0.46 70∼170 ○
실시예 7.6 17.5 5.2 1.3 0.37 100∼180 ○
실시예 7.6 17.5 3.9 1.0 0.27 140∼220 ○
실시예 7.6 17.5 2.6 0.7 0.18 170∼300 ○
비교예 7.6 17.5 1.3 0.3 0.09 1600∼3400 ×
표 15에 있어서는, M/C비는 (SiH4+2C2H5)/(Ar+H2)이고, SiH4및 C2H5의 각 유량을 변경하였다. 표 16에 있어서는, M/C비는 (SiH4+3C3H8)/(Ar+H2)이고, SiH4및 C3H6의 각 유량을 변경하였다.
이들 결과로부터 판명된 바와 같이, SiCl4, SiHCl3, SiCl2H2, SiH4중 어느 하나의 규소원 가스(A)와, CH4, C2H6, C3H8중 어느 하나의 탄소원 가스(B)와, H2와, Ar의 혼합 가스를 원료 가스로 하고, 탄소원 가스(B)의 1분자당 탄소 원자수를 n으로 하면, 이들 표준 상태 환산의 가스 체적비를 이하의 범위로 제어함으로써, CVD-SiC 막의 전기 저항율을 20∼500Ω·cm로 하는 것이 가능하게 되었다.
0.14≤(〔A〕+〔B〕×n)/(〔Ar〕+〔H2〕)≤0.55
1.0≤〔A〕/(〔B〕×n)≤1.6
0.09≤〔Ar〕/〔H2〕≤5
또, 표 6∼16에서 나타낸 전기 저항율이 수치 범위로 되어 있는 이유는 이하와 같다. 각 시료의 직경은 400 mm이고, 그 속의 임의의 9점으로부터 전기 저항 측정용의 시료(폭 4 mm×길이 40 mm)를 절출하여 전기 저항율을 측정하고, 그 9개의 시료의 최대치와 최소치를 각 표에 나타내었다.
(실험 6)
실험 1과 마찬가지로 하여, 표 18에 나타내는 각 탄화규소막을 형성하였다. 단, 기재(15)로서, 직경 ψ400 mm, 두께 30 mm의 탄화규소 세라믹스제의 원반형 기재를 이용하였다. 성막 온도인 1430℃에 도달하였을 때에, 최초로 수소를 미리 10분간 공급하고, 이어서 수소 및 4염화탄소를 1분간 공급하며, 그후 4염확규소 및 메탄을 도입하였다. 얻어진 탄화규소막의 두께는 원반형 기재의 중앙부에서 2 mm이었다. 단, 표 18의 a∼k의 각 예에 있어서, 성막 온도에서의 각 원료 가스의 공급 체적을 표 17에 나타내는 바와 같이 변경하였다. 표 17의 각 값의 단위는 리터/분이다.
각 탄화규소막을 형성한 후에, 소결체로부터 치수 8×8×1.5 mm의 평판 형상의 막을 절출하였다. 이 막에 금을 스패터링하여 금 전극을 형성하고, 금 전극에 백금선을 접촉시켜 은 페이스트로 고정하였다. 이 막에 대하여, Van-der-pauw법에 의해 Hall 효과 및 전기 저항율을 측정하였다. 인가 전류는 0.1∼0.3 mA로 하고, 인가 자장은 3.5 kG 또는 7 kG로 하였다. 300K에서 500K의 온도 범위에서 전기 저항율을 측정하고, 1000/T와 전기 저항율의 대수의 기울기로부터 활성 에너지를 산출하였다.
Van-der-pauw법에 의해, 홀 계수(RH), 도전율(σ)을 구하고, 하기 수학식에 의해, 캐리어 밀도(ne), 홀 이동도(μH)를 산출하였다.
ne=3π/(8RH·e)
μH=σ·RH
(여기서, e는 전자의 전하이다)
Ar H2 SiCl4 CH4 M/C 비
a 7.6 17.5 6.5 5.0 0.46
b 7.6 17.5 2.6 2.0 0.18
c 7.6 17.5 6.0 4.6 0.42
d 7.6 17.5 7.8 6.0 0.55
e 7.6 17.5 9.0 6.8 0.63
f 7.6 17.5 2.0 1.5 0.14
g 15.2 35.0 1.3 1.0 0.05
h 7.6 17.5 1.3 1.0 0.09
i 20.1 5.0 5.2 4.0 0.37
j 7.6 17.5 4.0 4.0 0.32
k 0.0 25.1 5.2 4.0 0.37
캐리어 밀도(/㎤) 홀이동도(㎠/Vsec) 활성화에너지(eV) 단면의평균 직경(㎛) 20μm 이상의 단면의 면적비(%) 20℃에서의 전기 저항률 종횡비
a 1×1017 1.0 0.161 4.2 24 75 4
b 1×1017 0.3 0.157 4.7 50 235 12
c 5×1017 1.0 0.158 5.3 64 44 5
d 5×1017 1.5 0.162 5.2 56 26 2
e 5×1017 1.8 0.162 7.4 72 14 1.3
f 5×1016 0.4 0.159 3.8 28 450 17
g 1×1015 1.0 0.160 3.1 8 6000 40
h 1×1017 0.1 0.162 2.8 4 1800 30
i 1×1018 0.3 0.166 5.8 44 30 2
j 5×1018 1.0 0.162 5.2 36 22 1.5
k 5×1019 2.0 0.102 2.8 24 0.5 1
표 17에 나타내는 제조 조건에 관해서는 예 a∼d, i, j가 본 발명의 범위에 속한다.
본 발명에 있어서의 CVD-SiC막은 n형 반도체이었다. 표 17에서 알 수 있는 바와 같이, 20℃에서의 홀 이동도를 0.3 ㎠/V·sec 이상, 1.5 ㎠/V·sec 이하로 하고, 캐리어 밀도를 1×1015/㎤ 이상, 1×1018/㎤ 이하로 하며, 캐리어의 활성화 에너지를 0.15 eV 이상, 0.17 eV 이하로 함으로써, 20℃에서의 전기 저항율을 20∼50 Ω·㎝로 제어할 수 있다.
또, 표 18에 나타내는 각 탄화규소막의 기판에 수직인 파단면의 미세 조직을 주사형 전자 현미경으로 관측한 바, 도 10에 모식적으로 도시한 바와 같은 미세 조직을 가지고 있다. 그리고, 표 18에 나타내는 결과로부터, 단면의 평균 직경을 4 ㎛ 이상, 6 ㎛ 이하로 하고, 단면의 전면적에 대한 직경 20 ㎛ 이상의 단면이 나타내는 면적의 비율을 10% 이상, 80% 이하로 함으로써, 20℃에서의 전기 저항율을 20∼500 Ω·㎝로 제어할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 부식성 물질을 수용하고, 가열하기 위한 가열 장치로서, 부식성 물질에 대한 내식성이 높고, 또한 부식성 물질을 급속히 가열할 수 있으며, 부식성 물질을 가열할 때의 열효율이 양호한 가열 장치를 제공할 수 있고, 또한, 이러한 가열 장치에 대하여 적합하게 사용할 수 있는 내식성 부재 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.

Claims (11)

  1. 실온에 있어서의 전기 저항율이 5000Ω·cm 이상의 세라믹스로 이루어지는 기재(基材)와, 이 기재중 적어도 부식성 물질에 대하여 노출되는 면을 피복하는 탄화규소막으로서, 실온에 있어서의 전기 저항율이 20Ω·cm 이상, 500Ω·cm 이하의 화학적 기상 성장법에 의해 형성된 탄화규소막을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 내식성 부재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 탄화규소막이 n형 반도체이고, 20℃에서의 홀 이동도가 0.3 ㎠/V·sec 이상, 1.5 ㎠/V·sec 이하이고, 캐리어 밀도가 1×1016/㎤ 이상, 1×1018/㎤ 이하이며, 캐리어의 활성화 에너지가 0.15 eV 이상, 0.17 eV 이하인 것을 특징으로 하는 내식성 부재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 탄화규소막이 기둥형 결정의 집합체로 이루어지고, 상기 기둥형 결정의 종횡(aspect)비가 1.5∼20인 것을 특징으로 하는 내식성 부재.
  4. 제3항에 있어서, 상기 탄화규소막 중의 상기 기둥형 결정이 상기 막의 표면에 대하여 거의 수직인 방향으로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 내식성 부재.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 탄화규소막의 화학적 기상 성장 후의 표면에 있어서, 상기 기둥형 결정의 선단이 사각추(四角錐) 형상의 단면(facet)으로 이루어지고, 상기 단면을 상기 탄화규소막의 표면 쪽에서 보았을 때, 상기 단면의 평균 직경이 4 ㎛ 이상, 6 ㎛ 이하이고, 상기 단면의 전면적에 대한 직경 20 ㎛ 이상의 단면이 나타내는 면적의 비율이 10% 이상, 80% 이하인 것을 특징으로 하는 내식성 부재.
  6. 제1항에 기재된 내식성 부재를 제조하는 방법으로서, 상기 기재에 대하여 화학적 기상 성장법에 의해 상기 탄화규소막을 형성하는 데 있어서, 성막 온도에서 수소를 공급하고, 이어서 적어도 SiCl4, SiHCl3, SiCl2H2및 SiH4로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 규소원 화합물과, CH4, C2H6및 C3H8로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 탄소원 화합물을 도입하는 것을 특징으로 하는 내식성 부재의 제조 방법.
  7. 제1항에 기재된 내식성 부재를 제조하는 방법으로서, 상기 기재에 대하여 화학적 기상 성장법에 의해 상기 탄화규소막을 형성하는 데 있어서, 성막 온도에서 수소를 공급하고, 이어서 적어도 SiCl4, SiHCl3, SiCl2H2및 SiH4로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 규소원 화합물을 도입하고, 이어서 적어도 상기 규소원 화합물과, CH4, C2H6및 C3H8로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 탄소원 화합물을 도입하는 것을 특징으로 하는 내식성 부재의 제조 방법.
  8. 제1항에 기재된 내식성 부재를 제조하는 방법으로서, 상기 기재에 대하여 화학적 기상 성장법에 의해 상기 탄화규소막을 형성하는 데 있어서, SiCl4, SiHCl3, SiCl2H2및 SiH4로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 규소원 화합물과, CH4, C2H6및 C3H8로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 탄소원 화합물과, 수소와, 아르곤과의 혼합 가스를 원료 가스로 하였을 때, 원료 가스에 있어서 하기의 관계가 만족되고 있는 것을 특징으로 하는 내식성 부재의 제조 방법.
    0.14≤(〔A〕+〔B〕×n)/(〔Ar〕+〔H2〕)≤0.55
    1.0≤〔A]/(〔B]× n)≤1.6
    0.09≤〔Ar〕/〔H2〕≤5
    (단, n은 상기 탄소원 화합물의 1분자당 탄소 원자수이고, 〔A〕는 상기 규소원 화합물의 표준 상태의 기체로 환산하였을 때의 체적이고, 〔B〕는 상기 탄소원 화합물의 표준 상태로 환산하였을 때의 체적이고, 〔Ar〕는 아르곤의 표준 상태로 환산하였을 때의 체적이고, [H2〕는 수소의 표준 상태로 환산하였을 때의 체적임)
  9. 부식성 물질을 수용하고, 가열하기 위한 가열 장치로서, 상기 부식성 물질을 수용하기 위한 용기를 구비하고 있고, 이 용기는 실온 저항율이 5000Ω·cm 이상의 세라믹스로 이루어지는 기재와, 이 기재중 적어도 부식성 물질에 대하여 노출되는 면을 피복하는 탄화규소막으로서, 실온에 있어서의 전기 저항율이 20Ω·cm 이상, 500Ω·cm 이하의 화학적 기상 성장법에 의해 형성된 탄화규소막을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 부식성 물질의 가열 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 탄화규소막에 접속되어 있는 전극으로서, 이 전극을 통해 상기 탄화규소막에 전력을 공급하고, 발열시키는 것을 특징으로 하는 부식성 물질의 가열 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 용기의 외부에 상기 부식성 물질을 가열하기 위한 가열원이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 부식성 물질의 가열 장치.
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