JPH0465361A - 炭化珪素ヒーター及びその製造方法 - Google Patents
炭化珪素ヒーター及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH0465361A JPH0465361A JP2107141A JP10714190A JPH0465361A JP H0465361 A JPH0465361 A JP H0465361A JP 2107141 A JP2107141 A JP 2107141A JP 10714190 A JP10714190 A JP 10714190A JP H0465361 A JPH0465361 A JP H0465361A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon carbide
- heater
- sintered body
- carbide powder
- sintered
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 116
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 72
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 12
- -1 silicon halide Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 6
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 23
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 5
- 238000010574 gas phase reaction Methods 0.000 claims description 5
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 14
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 7
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 abstract description 5
- 230000003064 anti-oxidating effect Effects 0.000 abstract 1
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 abstract 1
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 abstract 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 14
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 13
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000013001 point bending Methods 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 229910021426 porous silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- YXTPWUNVHCYOSP-UHFFFAOYSA-N bis($l^{2}-silanylidene)molybdenum Chemical compound [Si]=[Mo]=[Si] YXTPWUNVHCYOSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910021344 molybdenum silicide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 3
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229960004424 carbon dioxide Drugs 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009760 electrical discharge machining Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 2
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 238000009763 wire-cut EDM Methods 0.000 description 2
- VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 4-[4-(4-methoxyphenyl)piperazin-1-yl]aniline Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1N1CCN(C=2C=CC(N)=CC=2)CC1 VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000815 Acheson method Methods 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910026551 ZrC Inorganic materials 0.000 description 1
- CYKMNKXPYXUVPR-UHFFFAOYSA-N [C].[Ti] Chemical compound [C].[Ti] CYKMNKXPYXUVPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OTCHGXYCWNXDOA-UHFFFAOYSA-N [C].[Zr] Chemical compound [C].[Zr] OTCHGXYCWNXDOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- CAVCGVPGBKGDTG-UHFFFAOYSA-N alumanylidynemethyl(alumanylidynemethylalumanylidenemethylidene)alumane Chemical compound [Al]#C[Al]=C=[Al]C#[Al] CAVCGVPGBKGDTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- LGLOITKZTDVGOE-UHFFFAOYSA-N boranylidynemolybdenum Chemical compound [Mo]#B LGLOITKZTDVGOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005539 carbonized material Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000788 chromium alloy Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000005459 micromachining Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910000623 nickel–chromium alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 1
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 1
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 1
- 239000000276 potassium ferrocyanide Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000005049 silicon tetrachloride Substances 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XOGGUFAVLNCTRS-UHFFFAOYSA-N tetrapotassium;iron(2+);hexacyanide Chemical compound [K+].[K+].[K+].[K+].[Fe+2].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-] XOGGUFAVLNCTRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
- ZVWKZXLXHLZXLS-UHFFFAOYSA-N zirconium nitride Chemical compound [Zr]#N ZVWKZXLXHLZXLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Resistance Heating (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野J
本発明は、耐酸化性、耐食性、耐熱性孟こ優れ、かつ酸
化雰囲気中および真空雰囲気中でも好適に使用される高
純度で緻密質の炭化珪素焼結体からなる炭化珪素ヒータ
ーと、その製造方法に関するものである。
化雰囲気中および真空雰囲気中でも好適に使用される高
純度で緻密質の炭化珪素焼結体からなる炭化珪素ヒータ
ーと、その製造方法に関するものである。
「従来の技術」
一般に酸化雰囲気中で使用可能なヒーターとしては、金
属では鉄−クロム−アルミニウム合金や、ニッケルーク
ロム合金等がある。しかし、これらの金属からなるヒー
ターは、酸化による腐食、あるいは溶融などが生じるこ
とから、1100°C程度でまでしか使用できないとい
った不満があった。
属では鉄−クロム−アルミニウム合金や、ニッケルーク
ロム合金等がある。しかし、これらの金属からなるヒー
ターは、酸化による腐食、あるいは溶融などが生じるこ
とから、1100°C程度でまでしか使用できないとい
った不満があった。
まt;、セラミックスでは多孔質炭化珪素、珪化モリブ
デンなどが実用化されており、これらヒーターの使用可
能温度の上限値としては、多孔質炭化珪素が1600℃
程度、珪化モリブデンが1800℃程度と上記金属製の
ものに比べ高い数値を示す。
デンなどが実用化されており、これらヒーターの使用可
能温度の上限値としては、多孔質炭化珪素が1600℃
程度、珪化モリブデンが1800℃程度と上記金属製の
ものに比べ高い数値を示す。
しかし、多孔質炭化珪素からなるヒーターでは、内部に
約20体積%の気孔を含むことから高温空気中での酸化
が早く、よって電気絶縁性の二酸化珪素が表面だけでな
く内部にまで生成するので、局部的な異常発熱や機械的
強度の低下などが起こるなど、ヒーターとしての性能が
著しく低下するといった問題がある。一方珪化モリブデ
ンでは、1300°Cから軟化が始まるので、高温、す
なわち1300℃以上で使用した場合に機械的強度や熱
衝撃性が低下し、ヒーターとしての寿命が短くなるとい
った問題がある。
約20体積%の気孔を含むことから高温空気中での酸化
が早く、よって電気絶縁性の二酸化珪素が表面だけでな
く内部にまで生成するので、局部的な異常発熱や機械的
強度の低下などが起こるなど、ヒーターとしての性能が
著しく低下するといった問題がある。一方珪化モリブデ
ンでは、1300°Cから軟化が始まるので、高温、す
なわち1300℃以上で使用した場合に機械的強度や熱
衝撃性が低下し、ヒーターとしての寿命が短くなるとい
った問題がある。
また、不活性雰囲気中や真空雰囲気中で使用可能なヒー
ターとしては、従来からカーボンが一般的に使用されて
いる。しかし、カーボンは高温での耐酸化性に著しく劣
るため、被加熱試料等から蒸発する水分や酸素と容易に
反応して一醜化炭素や二酸化炭素を生成し、これを放出
するので、特に外部からの汚染を嫌う半導体や超伝導材
料などの加熱装置には使用し得ないといった問題がある
。
ターとしては、従来からカーボンが一般的に使用されて
いる。しかし、カーボンは高温での耐酸化性に著しく劣
るため、被加熱試料等から蒸発する水分や酸素と容易に
反応して一醜化炭素や二酸化炭素を生成し、これを放出
するので、特に外部からの汚染を嫌う半導体や超伝導材
料などの加熱装置には使用し得ないといった問題がある
。
このように、酸化雰囲気中や真空雰囲気中で使用される
従来のヒーターには、耐酸化性、耐食性、耐熱性等につ
いてさまざまの問題かあった。
従来のヒーターには、耐酸化性、耐食性、耐熱性等につ
いてさまざまの問題かあった。
そこで、ヒーター材として、本来、耐酸化性、耐食性、
耐熱性に優れた緻密質炭化珪素を利用する技術か従来よ
り提供されている。このような技術としては大別すると
以下に示すものかある。
耐熱性に優れた緻密質炭化珪素を利用する技術か従来よ
り提供されている。このような技術としては大別すると
以下に示すものかある。
(イ)炭化珪素に炭素チタン、炭化ジルコニウム、ホウ
化モリブデン、ホウ化ジルコニウム、珪化モリブデン、
珪化タンタル、窒化チタン、窒化ジルコニウム、カーボ
ン等の1種類以上を添加し、焼結体中にて導電性物質を
連続的に接触させて電気比抵抗値を調節した炭化珪素焼
結体をヒーターとして使用する技術。
化モリブデン、ホウ化ジルコニウム、珪化モリブデン、
珪化タンタル、窒化チタン、窒化ジルコニウム、カーボ
ン等の1種類以上を添加し、焼結体中にて導電性物質を
連続的に接触させて電気比抵抗値を調節した炭化珪素焼
結体をヒーターとして使用する技術。
(ロ)炭化珪素に酸化アルミニタム、窒化アルミニウム
、炭化アルミニウム、酸化チタン等の化合物の1種類以
上を添加し、これら化合物どうしを反応させるか、ある
いは該化合物と炭化珪素とを反応させることにより、導
電性の化合物あるいは複合相を炭化珪素粒界に形成して
電気比抵抗値を調節しf:炭化珪素焼結体をヒーターと
して使用する技術。
、炭化アルミニウム、酸化チタン等の化合物の1種類以
上を添加し、これら化合物どうしを反応させるか、ある
いは該化合物と炭化珪素とを反応させることにより、導
電性の化合物あるいは複合相を炭化珪素粒界に形成して
電気比抵抗値を調節しf:炭化珪素焼結体をヒーターと
して使用する技術。
(ハ)多孔質炭化珪素、カーボンなどの従来のヒーター
の上に、CVD法やPVD法などによって緻密質炭化珪
素膜を被覆し、これをヒーターどして使用する技術。
の上に、CVD法やPVD法などによって緻密質炭化珪
素膜を被覆し、これをヒーターどして使用する技術。
「発明が解決しようとする課題」
しかしながら、上記の技術によって製造されたヒーター
には以下に述べる不都合がある。
には以下に述べる不都合がある。
上記(イ)、(ロ)の技術で共通しているのは、導電性
物質あるいは化合物を1種類以上添加することにあるか
、これらの物質は炭化珪素と異種物質であるため、該物
質を焼結体中に均一に分散させることが非常に困難であ
り、さらに焼結体中の導電パスが切断され易く、ヒータ
ーとして使用した場合tこ発熱特性などにバラツキが生
じる。また、これらの物質を添加すると、炭化珪素か本
来有している特性、例えば高M酸化性、高耐食性、高熱
伝導性、高温高強度などのいずれかが劣化してしまうと
いう大きな問題がある。さらに、これらの炭化珪素焼結
体からなるヒーターでは、添加物質が炭化珪素よりも耐
食性、耐熱性などに劣る場合が多いので、高温に発熱し
た際、添加物質が蒸発しあるいは分解することなどによ
りガス化して放出され易くなり、外部からの汚染を嫌う
半導体や超伝導材なとを製造する工程での使用に適さな
くなる。
物質あるいは化合物を1種類以上添加することにあるか
、これらの物質は炭化珪素と異種物質であるため、該物
質を焼結体中に均一に分散させることが非常に困難であ
り、さらに焼結体中の導電パスが切断され易く、ヒータ
ーとして使用した場合tこ発熱特性などにバラツキが生
じる。また、これらの物質を添加すると、炭化珪素か本
来有している特性、例えば高M酸化性、高耐食性、高熱
伝導性、高温高強度などのいずれかが劣化してしまうと
いう大きな問題がある。さらに、これらの炭化珪素焼結
体からなるヒーターでは、添加物質が炭化珪素よりも耐
食性、耐熱性などに劣る場合が多いので、高温に発熱し
た際、添加物質が蒸発しあるいは分解することなどによ
りガス化して放出され易くなり、外部からの汚染を嫌う
半導体や超伝導材なとを製造する工程での使用に適さな
くなる。
一方、(ハ)の技術から製造されるヒーターでは、抵抗
発熱体である多孔質炭化珪素やカーボンと、酸化、腐食
に対して保護膜の働きをする緻密買戻化珪素膜との熱膨
張率が異なる場合が多いので、加熱、冷却を繰り返して
いるうちに膜が剥離してしまい、ヒーターとしての寿命
が短くなる。
発熱体である多孔質炭化珪素やカーボンと、酸化、腐食
に対して保護膜の働きをする緻密買戻化珪素膜との熱膨
張率が異なる場合が多いので、加熱、冷却を繰り返して
いるうちに膜が剥離してしまい、ヒーターとしての寿命
が短くなる。
また、この緻密質炭化珪素は電気比抵抗値が高いため、
ヒーターの電極取り付は部に被覆が施せず、よってこの
露出部から酸化や腐食が起こり易くなる。
ヒーターの電極取り付は部に被覆が施せず、よってこの
露出部から酸化や腐食が起こり易くなる。
本発明はこのような技術背景に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、焼結助剤を添加することなく
、高純度で緻密質の炭化珪素焼結体を得、これにより炭
化珪素本来の優れた耐厳化性、耐食性、耐熱性等を有し
、室温での電気比抵抗値が10・cm以下と優れた導電
性を示す炭化珪素ヒーター及びその製造方法を提供する
ことにある。
その目的とするところは、焼結助剤を添加することなく
、高純度で緻密質の炭化珪素焼結体を得、これにより炭
化珪素本来の優れた耐厳化性、耐食性、耐熱性等を有し
、室温での電気比抵抗値が10・cm以下と優れた導電
性を示す炭化珪素ヒーター及びその製造方法を提供する
ことにある。
1課題を解決するための手段」
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた
結果、平均粒子径が0.1〜lOμmの第1の炭化珪素
粉末と、非酸化性雰囲気のプラズマ中にシラン化合物ま
たはハロゲン化珪素と炭化水素とからなる原料ガスを導
入し、反応系の圧力を1気圧未満から0.1jorrの
範囲で制御し・つつ気相反応させることによって合成さ
れた平均粒子径が0.1μm以下の第2炭化珪素粉末と
を混合し、これを加熱し焼結することによって炭化珪素
焼結体を得、この焼結体をヒーターとするか、または単
に非酸化性雰囲気のプラズマ中にシラン化合物またはハ
ロゲン化珪素と炭化水素とからなる原料ガスを導入し、
反応系の圧力を1気圧未満から0゜1torrの範囲で
制御しつつ気相反応させることによって合成された平均
粒子径が0,1μm以下である炭化珪素超微粉末をカロ
熱し、焼結することによって炭化珪素焼結体を得、この
焼結体をヒーターとすることにより、高耐酸化性、高耐
食性、高温高強度、高熱伝導性を損なうことなく、焼結
体密度が2 、8 g/ cm3以上で、室温での電気
比抵抗値1Ω・cm以下の炭化珪素焼結体からなる炭化
珪素ヒーターが得られること究明し、上記課題を解決し
!こ 。
結果、平均粒子径が0.1〜lOμmの第1の炭化珪素
粉末と、非酸化性雰囲気のプラズマ中にシラン化合物ま
たはハロゲン化珪素と炭化水素とからなる原料ガスを導
入し、反応系の圧力を1気圧未満から0.1jorrの
範囲で制御し・つつ気相反応させることによって合成さ
れた平均粒子径が0.1μm以下の第2炭化珪素粉末と
を混合し、これを加熱し焼結することによって炭化珪素
焼結体を得、この焼結体をヒーターとするか、または単
に非酸化性雰囲気のプラズマ中にシラン化合物またはハ
ロゲン化珪素と炭化水素とからなる原料ガスを導入し、
反応系の圧力を1気圧未満から0゜1torrの範囲で
制御しつつ気相反応させることによって合成された平均
粒子径が0,1μm以下である炭化珪素超微粉末をカロ
熱し、焼結することによって炭化珪素焼結体を得、この
焼結体をヒーターとすることにより、高耐酸化性、高耐
食性、高温高強度、高熱伝導性を損なうことなく、焼結
体密度が2 、8 g/ cm3以上で、室温での電気
比抵抗値1Ω・cm以下の炭化珪素焼結体からなる炭化
珪素ヒーターが得られること究明し、上記課題を解決し
!こ 。
以下、本発明の炭化珪素ヒーターをその製造方法に基づ
いて詳細に説明する。
いて詳細に説明する。
まず、平均粒子径が0.1〜10μmの第1の炭化珪素
粉末と平均粒子径が0.1μm以下の第2の炭化珪素粉
末とを用意する。ここで、第1の炭化珪素粉末としては
、一般に使用されるものでよく、例えばシリカ還元法、
アチソン法等の方法によって製造されたものが用いられ
る。ただし、半導体や超伝導材の製造工程において使用
される加熱装置用のヒーターを製造する場合には、高純
度が要求されるので、厳処理等を施した高純度粉末を使
用する必要がある。第1の炭化珪素の結晶相としては、
非晶質1、α型、β型、あるいはこれらの混合相のいず
れでもよい。また、この炭化珪素粉末の平均粒子径とし
ては、0.1〜1μmにするのが、焼結性がよくなるこ
とから望ましい。
粉末と平均粒子径が0.1μm以下の第2の炭化珪素粉
末とを用意する。ここで、第1の炭化珪素粉末としては
、一般に使用されるものでよく、例えばシリカ還元法、
アチソン法等の方法によって製造されたものが用いられ
る。ただし、半導体や超伝導材の製造工程において使用
される加熱装置用のヒーターを製造する場合には、高純
度が要求されるので、厳処理等を施した高純度粉末を使
用する必要がある。第1の炭化珪素の結晶相としては、
非晶質1、α型、β型、あるいはこれらの混合相のいず
れでもよい。また、この炭化珪素粉末の平均粒子径とし
ては、0.1〜1μmにするのが、焼結性がよくなるこ
とから望ましい。
また、第2の炭化珪素粉末としては、非酸化性雰囲気の
プラズマ中にシラン化合物またはハロゲン化珪素と炭化
水素の原料ガスを導入し、反応系の圧力を1気圧未満か
ら0 、I Lorrの範囲で制御しつつ気相反応させ
ることによって得られたものを使用する。例えば、モノ
シランとメタンとからなる原料ガスを高周波により励起
されたアルゴンプラズマ中に導入して合成を行うと、平
均粒子径が0.02μmで、アスペクト比の小さいβ型
超微粉末が、また合成条件によって1iα型とβ型との
混合相が得られる。このようにして得られた超微粉末は
焼結性が非常に優れているため、上記第1の炭化珪素粉
末と混合するのみで、焼結助剤を添加することなく高純
度かつ緻密質の炭化珪素焼結体を得ることができるよう
になる。
プラズマ中にシラン化合物またはハロゲン化珪素と炭化
水素の原料ガスを導入し、反応系の圧力を1気圧未満か
ら0 、I Lorrの範囲で制御しつつ気相反応させ
ることによって得られたものを使用する。例えば、モノ
シランとメタンとからなる原料ガスを高周波により励起
されたアルゴンプラズマ中に導入して合成を行うと、平
均粒子径が0.02μmで、アスペクト比の小さいβ型
超微粉末が、また合成条件によって1iα型とβ型との
混合相が得られる。このようにして得られた超微粉末は
焼結性が非常に優れているため、上記第1の炭化珪素粉
末と混合するのみで、焼結助剤を添加することなく高純
度かつ緻密質の炭化珪素焼結体を得ることができるよう
になる。
次に、上記第1の炭化珪素粉末と第2の炭化珪素粉末と
を混合して混合物とする。ここで、第1の炭化珪素粉末
と第2の炭化珪素粉末とを混合するにあl;っては、第
2の炭化珪素粉末の配合量を全体の0.5〜50重量%
の範囲とするのが好適とされる。すなわち、第2の炭化
珪素粉末の配合量を0.5重量%未満とすると、この炭
化珪素粉末を配合した緻密化に及ぼす効果が十分に発揮
されず、また50重量%を趣えて配合しても、焼結体密
度かほぼ横はいになってその効果が得られないからであ
る。なお、上述した半導体や超伝導材の製造に用いられ
る加熱炉や蒸着装置などに使用されるヒーターを製造す
る場合には、高純度が要求されるため、第2の炭化珪素
粉末のみを用いて焼結体を製造するのが望ましい。すな
わち、第2の炭化珪素粉末は高純度ガスを原料として合
成するため、その含有不純物量が数ppm以下と極めて
少なく、純度が高いからである。
を混合して混合物とする。ここで、第1の炭化珪素粉末
と第2の炭化珪素粉末とを混合するにあl;っては、第
2の炭化珪素粉末の配合量を全体の0.5〜50重量%
の範囲とするのが好適とされる。すなわち、第2の炭化
珪素粉末の配合量を0.5重量%未満とすると、この炭
化珪素粉末を配合した緻密化に及ぼす効果が十分に発揮
されず、また50重量%を趣えて配合しても、焼結体密
度かほぼ横はいになってその効果が得られないからであ
る。なお、上述した半導体や超伝導材の製造に用いられ
る加熱炉や蒸着装置などに使用されるヒーターを製造す
る場合には、高純度が要求されるため、第2の炭化珪素
粉末のみを用いて焼結体を製造するのが望ましい。すな
わち、第2の炭化珪素粉末は高純度ガスを原料として合
成するため、その含有不純物量が数ppm以下と極めて
少なく、純度が高いからである。
その後、上記混合物または第2の炭化珪素粉末をヒータ
ーとして、所望する形状に成形し、得られた成形体を1
800°C〜2400℃の温度範囲で加熱し、さらに焼
結助剤無添加で焼結して炭化珪素ヒーターを得る。炭化
珪素粉末の成形にあたっては、プレス成形法、押し出し
成形法、射出成形法などの従来から公知の方法を採用す
ることができる。この場合、成形バインダーとしてはポ
リビニルアルコールやポリビニルピロリドンなどを使用
することができ、必要に応じてステアリン酸塩などの分
散剤を添加してもよい。
ーとして、所望する形状に成形し、得られた成形体を1
800°C〜2400℃の温度範囲で加熱し、さらに焼
結助剤無添加で焼結して炭化珪素ヒーターを得る。炭化
珪素粉末の成形にあたっては、プレス成形法、押し出し
成形法、射出成形法などの従来から公知の方法を採用す
ることができる。この場合、成形バインダーとしてはポ
リビニルアルコールやポリビニルピロリドンなどを使用
することができ、必要に応じてステアリン酸塩などの分
散剤を添加してもよい。
また、焼結にあl;っては、常圧焼結、雰囲気加圧焼結
、ホットプレス焼結、あるいは熱間静水圧焼結(HI
P)などの従来の方法が採用可能であるか、より高密度
で導電性に優れた炭化珪素ヒーターを得るためにはホッ
トプレス等の加圧焼結法を採用することが望ましい。焼
結温度についても特に限定されるものではないが、19
00°Cより低い加熱温度では焼結不足が生じ、また2
300°Cより高い加熱温度では炭化珪素の蒸発が起こ
り易くなり、粒子の成長によって焼結体の強度や靭性が
低下する恐れがあることから、1900°C〜2300
°Cの温度範囲で焼結するのが好適とされる。
、ホットプレス焼結、あるいは熱間静水圧焼結(HI
P)などの従来の方法が採用可能であるか、より高密度
で導電性に優れた炭化珪素ヒーターを得るためにはホッ
トプレス等の加圧焼結法を採用することが望ましい。焼
結温度についても特に限定されるものではないが、19
00°Cより低い加熱温度では焼結不足が生じ、また2
300°Cより高い加熱温度では炭化珪素の蒸発が起こ
り易くなり、粒子の成長によって焼結体の強度や靭性が
低下する恐れがあることから、1900°C〜2300
°Cの温度範囲で焼結するのが好適とされる。
また、焼結時の雰囲気としては、真空雰囲気、不活性雰
囲気もしくは還元ガス雰囲気のいずれも採用可能である
。
囲気もしくは還元ガス雰囲気のいずれも採用可能である
。
このようにして得られた炭化珪素ヒーターは、その焼結
体密度が2−8 g/cm3以上(理論密度か3゜21
x/cm3であることから、理論密度の約87%以上
)となる。そして、焼結体密度が2 、81/ cm”
以上であることから炭化珪素粒子間の結合力か充分であ
り、また気孔も小さく数も少ないので耐酸化性、耐食性
に優れたものとなり、よってヒーター性能が安定して持
続するものとなる。さらに、高温での機械的強度も高い
ことから、薄肉化することによって軽量化することが可
能になり、また耐久性についても従来のものに比べ一層
向上したものとなる。
体密度が2−8 g/cm3以上(理論密度か3゜21
x/cm3であることから、理論密度の約87%以上
)となる。そして、焼結体密度が2 、81/ cm”
以上であることから炭化珪素粒子間の結合力か充分であ
り、また気孔も小さく数も少ないので耐酸化性、耐食性
に優れたものとなり、よってヒーター性能が安定して持
続するものとなる。さらに、高温での機械的強度も高い
ことから、薄肉化することによって軽量化することが可
能になり、また耐久性についても従来のものに比べ一層
向上したものとなる。
また、この炭化珪素ヒーターはその室温時の電気比抵抗
値が10・CIl+以下になるので、抵抗加熱ヒーター
として使用した場合に小型化が可能になり、さらに温度
による電気比抵抗値の変化が少ないので、ヒーター表面
温度を一定に保持するだめの電流制御がし易いといった
利点を有する。
値が10・CIl+以下になるので、抵抗加熱ヒーター
として使用した場合に小型化が可能になり、さらに温度
による電気比抵抗値の変化が少ないので、ヒーター表面
温度を一定に保持するだめの電流制御がし易いといった
利点を有する。
また、上述したようlここの炭化珪素ヒーターは、その
焼結体密度が2 、8 g/ cm”以上と緻密質であ
り、しかも焼結助剤を添加していないので、粒界に存在
する不純物が少なく微細で均一な組織が得られ、よって
15QW/1Il−に以上の高い熱伝導率が得られる。
焼結体密度が2 、8 g/ cm”以上と緻密質であ
り、しかも焼結助剤を添加していないので、粒界に存在
する不純物が少なく微細で均一な組織が得られ、よって
15QW/1Il−に以上の高い熱伝導率が得られる。
したがって、この炭化珪素ヒーターは均熱性に優れるt
!けでなく、熱応答性も速いものとなる。
!けでなく、熱応答性も速いものとなる。
このように、本発明の炭化珪素ヒーターは高純度のもの
となり、特に請求項4記載の製造方法に基づいて作製す
れば遊離炭素および遊離シリカ以外の不純物含有量を1
00 ppm以下にすることかできる。したがって、こ
のような高純度のヒーターにあっては、高温かつ減圧下
の条件で使用した場合においても、ヒーターからの不純
物の蒸発や分解によるガス発生がほとんど無いので、半
導体や超伝導材の製造工程のように高純度雰囲気が要求
される分野にも充分使用可能となる。
となり、特に請求項4記載の製造方法に基づいて作製す
れば遊離炭素および遊離シリカ以外の不純物含有量を1
00 ppm以下にすることかできる。したがって、こ
のような高純度のヒーターにあっては、高温かつ減圧下
の条件で使用した場合においても、ヒーターからの不純
物の蒸発や分解によるガス発生がほとんど無いので、半
導体や超伝導材の製造工程のように高純度雰囲気が要求
される分野にも充分使用可能となる。
このような炭化珪素ヒーターにあっては、第1に高純度
で緻密質であることから炭化珪素本来の高耐酸化性、高
耐食性、高熱伝導性、高温高強度を有するものとなり、
これによって酸化雰囲気および真空雰囲気で使用しても
酸化、腐食、分解なとによる消耗が極めて少なくなるこ
とから寿命が伸びるとともに、ヒーター本体の薄肉化に
よる軽量化が可能になる。また、均熱性、熱応答性など
のヒーター特性も向上し、高温雰囲気中でも耐熱性に優
れるためヒーターの変形がなくなり、熱衝撃に対しても
十分耐え得るものとなる。さらに、半導体や超伝導材の
製造分野などの汚染を嫌う工程においても十分使用可能
になる。
で緻密質であることから炭化珪素本来の高耐酸化性、高
耐食性、高熱伝導性、高温高強度を有するものとなり、
これによって酸化雰囲気および真空雰囲気で使用しても
酸化、腐食、分解なとによる消耗が極めて少なくなるこ
とから寿命が伸びるとともに、ヒーター本体の薄肉化に
よる軽量化が可能になる。また、均熱性、熱応答性など
のヒーター特性も向上し、高温雰囲気中でも耐熱性に優
れるためヒーターの変形がなくなり、熱衝撃に対しても
十分耐え得るものとなる。さらに、半導体や超伝導材の
製造分野などの汚染を嫌う工程においても十分使用可能
になる。
第2に室温時の電気比抵抗値が低く、かつ温度による変
動が少ないため、ヒーターの小型化が可能になり、まt
;電流値によるヒーター温度の制御が容易となる。さら
に、焼結体組織も均一であるので、従来にない良好な放
電加工が可能になり、よって微細加工や三次元加工を自
由に行うことができる。
動が少ないため、ヒーターの小型化が可能になり、まt
;電流値によるヒーター温度の制御が容易となる。さら
に、焼結体組織も均一であるので、従来にない良好な放
電加工が可能になり、よって微細加工や三次元加工を自
由に行うことができる。
[実施例コ
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。
(実施例1)
第1の炭化珪素粉末として平均粒子径か0.7μm、B
ET比表面横が13m2/gのβ型炭化珪素粉末を使用
した。この粉末中の含有金属不純物量を調べたところ、
10 ppmのナトリウム、5ppmのカリウム、55
ppmの鉄、171 ppmのアルミニウム、22p
pmのカルシウムが含まれており、ニッケル、クロム、
銅の含有量はIpP■未満であった。
ET比表面横が13m2/gのβ型炭化珪素粉末を使用
した。この粉末中の含有金属不純物量を調べたところ、
10 ppmのナトリウム、5ppmのカリウム、55
ppmの鉄、171 ppmのアルミニウム、22p
pmのカルシウムが含まれており、ニッケル、クロム、
銅の含有量はIpP■未満であった。
次に、この第1の炭化珪素粉末に、四塩化珪素とエチレ
ンとを原料ガスとしてプラズマCVD法により気相合成
して得た平均粒子径0.01μm1比表面積96m2/
gの非晶質炭化珪素超微粉末(第2の炭化珪素粉末)を
5重量%添加し、これをメタノール中にて分散せしめ、
さらにボールミルで12時間混合した。
ンとを原料ガスとしてプラズマCVD法により気相合成
して得た平均粒子径0.01μm1比表面積96m2/
gの非晶質炭化珪素超微粉末(第2の炭化珪素粉末)を
5重量%添加し、これをメタノール中にて分散せしめ、
さらにボールミルで12時間混合した。
次いで、この混合物を乾燥して内径160mmの黒鉛製
モールドに充填し、ホットプレス装置にて、アルゴン雰
囲気下、プレス圧400 kg/ cm2、焼結温度2
200°Cの条件で90分間焼結した。
モールドに充填し、ホットプレス装置にて、アルゴン雰
囲気下、プレス圧400 kg/ cm2、焼結温度2
200°Cの条件で90分間焼結した。
得られた炭化珪素焼結体の密度を調べたところ、3.1
g/cがであった。また、この焼結体の室温時における
3点曲げ強度は、J I S R−1fi01に準拠
して測定したところ64 、3 kg/ mm2という
結果が得られ、さらに1500℃における3点曲げ強度
は68 、5 kg/ mm”であった。また、室温時
における電気比抵抗値を四端子法で測定したところ0.
05Ω・cmという結果が得られ、さらに室温時の熱伝
導率をレーザーフラッシュ法で測定したところ197W
/w−にであった。また、焼結体中の含有不純物量をア
ーク発光分析で調べたところ、鉄が32 PPTnS
アルミニウムがs s ppm、カルシウム力5 pp
ffl、銅が3 pp+aであり、ナトリウム、カリウ
ム、クロム、ニッケルはいずれも1 pp+n未満であ
った。さらに、焼結体の表面を濃度10%のフェロシア
ン化カリウムでエツチングし、走査型電子顕微鏡(SE
M)により焼結体の微細構造を調べ!二ところ、ボアの
大きさが1μm以下であり、その数も少なく、非常に均
質かつ緻密な組織であることが判明した。
g/cがであった。また、この焼結体の室温時における
3点曲げ強度は、J I S R−1fi01に準拠
して測定したところ64 、3 kg/ mm2という
結果が得られ、さらに1500℃における3点曲げ強度
は68 、5 kg/ mm”であった。また、室温時
における電気比抵抗値を四端子法で測定したところ0.
05Ω・cmという結果が得られ、さらに室温時の熱伝
導率をレーザーフラッシュ法で測定したところ197W
/w−にであった。また、焼結体中の含有不純物量をア
ーク発光分析で調べたところ、鉄が32 PPTnS
アルミニウムがs s ppm、カルシウム力5 pp
ffl、銅が3 pp+aであり、ナトリウム、カリウ
ム、クロム、ニッケルはいずれも1 pp+n未満であ
った。さらに、焼結体の表面を濃度10%のフェロシア
ン化カリウムでエツチングし、走査型電子顕微鏡(SE
M)により焼結体の微細構造を調べ!二ところ、ボアの
大きさが1μm以下であり、その数も少なく、非常に均
質かつ緻密な組織であることが判明した。
次イテ、この直径160+am、厚さ10mmの円板状
炭化珪素焼結体を、ワイヤー放電加工によりその外周部
および内部の一部を除去して第1図および第2図に示す
ような、六方向に突出した円板形状の炭化珪素ヒーター
1とし、さらにモリブデン製電極2を取り付けた。なお
、ワイヤー放電加工はトランジスタパルス回路方式の放
電加工機を用いて行った。また、放電用ワイヤーには外
径が2mmの黄銅のワイヤーを用い、加工条件としては
加工電圧を50V1パルス幅を1.2μsec、休止時
間を20μsecとした。
炭化珪素焼結体を、ワイヤー放電加工によりその外周部
および内部の一部を除去して第1図および第2図に示す
ような、六方向に突出した円板形状の炭化珪素ヒーター
1とし、さらにモリブデン製電極2を取り付けた。なお
、ワイヤー放電加工はトランジスタパルス回路方式の放
電加工機を用いて行った。また、放電用ワイヤーには外
径が2mmの黄銅のワイヤーを用い、加工条件としては
加工電圧を50V1パルス幅を1.2μsec、休止時
間を20μsecとした。
このようにして放電加工を行い、放電加工面の表面粗さ
を測定したところRmaxが2.5μmであり、上記炭
化珪素焼結体は放電加工性が良好であることが確認され
た。
を測定したところRmaxが2.5μmであり、上記炭
化珪素焼結体は放電加工性が良好であることが確認され
た。
そして、この炭化珪素ヒーターを酸化加熱炉に取り付け
、印加電圧を一定にして15Aの電流を流したところ、
ヒーターの表面は約り2℃/加1nの速度で昇温し、4
5分後には設定温度である1000°Cになっl;。次
いで、加熱を5時間続けたところ、ヒーターの消耗がほ
とんど認められず、さらにこの加熱試験を10回繰り返
した後でも異常は認められなかった。
、印加電圧を一定にして15Aの電流を流したところ、
ヒーターの表面は約り2℃/加1nの速度で昇温し、4
5分後には設定温度である1000°Cになっl;。次
いで、加熱を5時間続けたところ、ヒーターの消耗がほ
とんど認められず、さらにこの加熱試験を10回繰り返
した後でも異常は認められなかった。
また、この炭化珪素ヒーターを真空加熱炉に取’) 付
1t、l x 10−’torrの真空下において同様
の加熱試験を行ったところ、ヒーターの消耗はほとんと
認められず、ガスなどの発生もながった。
1t、l x 10−’torrの真空下において同様
の加熱試験を行ったところ、ヒーターの消耗はほとんと
認められず、ガスなどの発生もながった。
以上の結果より、本発明の炭化珪素ヒーターは酸化雰囲
気および真空雰囲気下で使用しても加熱特性は良好であ
り、耐久性にも優れていることが確認された。
気および真空雰囲気下で使用しても加熱特性は良好であ
り、耐久性にも優れていることが確認された。
(5j!施例2〜4)
実施例1と同一の炭化珪素粉末(第1の炭化珪素粉末)
に、モノシランとメタンとを原料ガスとしてプラズマC
VD法により気相合成した平均粒子径0.02μm、B
ET比表面積値70+++2/!の2塁炭化珪素超微粉
末(第2の炭化珪素粉末)を5〜50重量%添加し、実
施例1と同一の条件で焼結して炭化珪素焼結体を製造し
た。
に、モノシランとメタンとを原料ガスとしてプラズマC
VD法により気相合成した平均粒子径0.02μm、B
ET比表面積値70+++2/!の2塁炭化珪素超微粉
末(第2の炭化珪素粉末)を5〜50重量%添加し、実
施例1と同一の条件で焼結して炭化珪素焼結体を製造し
た。
得られた炭化珪素焼結体の焼結体密度、室温時の3点曲
げ強度、1500℃での3点曲げ強度、室温時の電気比
抵抗値、室温時の熱伝導率を実施例1と同一の方法でそ
れぞれ調べ、その結果を実施例1の測定結果とともに第
1表に示す。
げ強度、1500℃での3点曲げ強度、室温時の電気比
抵抗値、室温時の熱伝導率を実施例1と同一の方法でそ
れぞれ調べ、その結果を実施例1の測定結果とともに第
1表に示す。
第1表に示した結果より、異種原料ガスから合成された
炭化珪素超微粉末を使用しても、また炭化珪素超微粉末
の添加量を変えても、本発明の効果が十分得られること
が確認された。
炭化珪素超微粉末を使用しても、また炭化珪素超微粉末
の添加量を変えても、本発明の効果が十分得られること
が確認された。
また、これらの焼結体中に含まれる不純物量を実施例1
と同一の方法で調べた結果、いずれの焼結体も合計不純
物量が2 Q Oppm以下であった。
と同一の方法で調べた結果、いずれの焼結体も合計不純
物量が2 Q Oppm以下であった。
以下余白
(実施例5)
モノシランとメタンとを原料ガスとしてプラズマCVD
法により気相合成した平均粒子径0.03μm、BET
比表面積値58Io27gのβ型炭化珪素超微粉末をメ
タノール中にて分散せしめ、さらにボールミルで12時
間混合した。
法により気相合成した平均粒子径0.03μm、BET
比表面積値58Io27gのβ型炭化珪素超微粉末をメ
タノール中にて分散せしめ、さらにボールミルで12時
間混合した。
次に、この混合物を乾燥し造粒して粉末を得、これを実
施例1と同一の条件で焼結して炭化珪素焼結体を製造し
た。
施例1と同一の条件で焼結して炭化珪素焼結体を製造し
た。
得られた炭化珪素焼結体の密度を調べたところ3−1
g/ cm3であつ!:。また、この炭化珪素焼結体の
室温時の3点曲げ強度、1500 ′Cでの3点曲げ強
度、室温時の電気比抵抗値、室温時の熱伝導率を実施例
1と同一の方法で測定し、得られた結果を第1表に併記
する。
g/ cm3であつ!:。また、この炭化珪素焼結体の
室温時の3点曲げ強度、1500 ′Cでの3点曲げ強
度、室温時の電気比抵抗値、室温時の熱伝導率を実施例
1と同一の方法で測定し、得られた結果を第1表に併記
する。
さらに、この炭化珪素焼結体の不純物分析を実施例1と
同一の分析法で調へたところ、ナトリウムか5 ppm
1鉄が8 ppm、アルミニウムが10 ppm。
同一の分析法で調へたところ、ナトリウムか5 ppm
1鉄が8 ppm、アルミニウムが10 ppm。
クロムか2ppm含まれており、カリウム、カルシウム
、ニンケル、銅は1 ppm未満であった。
、ニンケル、銅は1 ppm未満であった。
以上の結果から、炭化珪素超微粉末だけを原料とした炭
化珪素焼結体はより高強度かつ高純度であることが確認
され、苛酷な条件下でも使用可能なヒーターとなり得る
ことが判明した。
化珪素焼結体はより高強度かつ高純度であることが確認
され、苛酷な条件下でも使用可能なヒーターとなり得る
ことが判明した。
「発明の効果」
以上説明したように、本発明における請求項1および2
にお載の発明の炭化珪素ヒーターは、請求項3および4
に記載の発明の製造方法によって得られるものである。
にお載の発明の炭化珪素ヒーターは、請求項3および4
に記載の発明の製造方法によって得られるものである。
そして、請求項3および4に記載の製造方法によれば、
焼結助剤無添加で緻密焼結を行うことができることから
、極めて高純度でありかつ高密度な焼結体を得ることが
でき、よって炭化珪素本来の性質である高耐酸化性、高
耐食性、高熱伝導性、高温高強度を併せ持ち、しかも電
気比抵抗値の低い炭化珪素ヒーターを製造することがで
きる。
焼結助剤無添加で緻密焼結を行うことができることから
、極めて高純度でありかつ高密度な焼結体を得ることが
でき、よって炭化珪素本来の性質である高耐酸化性、高
耐食性、高熱伝導性、高温高強度を併せ持ち、しかも電
気比抵抗値の低い炭化珪素ヒーターを製造することがで
きる。
そして、これにより請求項1および2の炭化珪素ヒータ
ーは、酸化雰囲気下で使用される場合にも消耗がほとん
どなく、耐久性に優れたものとなる。また、緻密質で高
純度であることから減圧、真空下で使用される場合にも
、ヒーターからの不純物蒸発による汚染ガスの発生がほ
とんどないため、半導体や超伝導材などの製造のように
汚染を最も嫌う工程において使用しても製品特性を低下
させることがない。また、熱の放散性も良好なため、均
熱性、熱応答性などのヒーター特性に優れたものとなる
。
ーは、酸化雰囲気下で使用される場合にも消耗がほとん
どなく、耐久性に優れたものとなる。また、緻密質で高
純度であることから減圧、真空下で使用される場合にも
、ヒーターからの不純物蒸発による汚染ガスの発生がほ
とんどないため、半導体や超伝導材などの製造のように
汚染を最も嫌う工程において使用しても製品特性を低下
させることがない。また、熱の放散性も良好なため、均
熱性、熱応答性などのヒーター特性に優れたものとなる
。
さらに、本発明の炭化珪素ヒーターは、従来のヒーター
に比較して高温での機械的強度が格段に高いため、熱衝
撃によるヒーターの変形や破損が少なくなり、また薄肉
化による軽量化が可能になるため、ハンドリングが容易
となる。加えて、電気比抵抗値が低く、温度による変動
が少ないことからヒーターの小梨化が可能になるため、
これを用いた加熱装置をコンパクトにすることができ、
また電流値によるヒーター温度の制御が容易となるため
加熱装置の制御系を単純化することができる。
に比較して高温での機械的強度が格段に高いため、熱衝
撃によるヒーターの変形や破損が少なくなり、また薄肉
化による軽量化が可能になるため、ハンドリングが容易
となる。加えて、電気比抵抗値が低く、温度による変動
が少ないことからヒーターの小梨化が可能になるため、
これを用いた加熱装置をコンパクトにすることができ、
また電流値によるヒーター温度の制御が容易となるため
加熱装置の制御系を単純化することができる。
また、良好な放電加工性をも有するので、三次元複雑形
状のものにも十分精度よく製造され、よってその使用範
囲が広範なものとなる。そして、これにより該炭化珪素
ヒーターは、酸化加熱炉、雰囲気加熱炉、真空加熱炉、
蒸着装置、CVD装置等のヒーターに使用でき、産業上
多大な効果を奏するものとなる。
状のものにも十分精度よく製造され、よってその使用範
囲が広範なものとなる。そして、これにより該炭化珪素
ヒーターは、酸化加熱炉、雰囲気加熱炉、真空加熱炉、
蒸着装置、CVD装置等のヒーターに使用でき、産業上
多大な効果を奏するものとなる。
第1図および第2図は本発明の一実施例を示す図であっ
て、第1図は炭化珪素ヒーターの平面図、第2図は第1
図の■−■線矢視図である。 1・・・・炭化珪素ヒータ 2・・・・モリブデン電極部。
て、第1図は炭化珪素ヒーターの平面図、第2図は第1
図の■−■線矢視図である。 1・・・・炭化珪素ヒータ 2・・・・モリブデン電極部。
Claims (4)
- (1)焼結助剤無添加で焼結されてなり、焼結体密度が
2.8g/cm^3以上で、室温での電気比抵抗値が1
Ω・cm以下の炭化珪素焼結体からなる炭化珪素ヒータ
ー。 - (2)請求項1記載の炭化珪素ヒーターにおいて、室温
での熱伝導率が150W/m・K以上である炭化珪素ヒ
ーター。 - (3)平均粒子径が0.1〜10μmの第1の炭化珪素
粉末と、非酸化性雰囲気のプラズマ中にシラン化合物ま
たはハロゲン化珪素と炭化水素とからなる原料ガスを導
入し、反応系の圧力を1気圧未満から0.1torrの
範囲で制御しつつ気相反応させることによって合成され
た平均粒子径が0.1μm以下の第2炭化珪素粉末とを
混合し、これを加熱し焼結することによって炭化珪素焼
結体を得、この焼結体をヒーターとすることを特徴とす
る炭化珪素ヒーターの製造方法。 - (4)非酸化性雰囲気のプラズマ中にシラン化合物また
はハロゲン化珪素と炭化水素とからなる原料ガスを導入
し、反応系の圧力を1気圧未満から0.1torrの範
囲で制御しつつ気相反応させることによって合成された
平均粒子径が0.1μm以下である炭化珪素超微粉末を
加熱し、焼結することによって炭化珪素焼結体を得、こ
の焼結体をヒーターとすることを特徴とする炭化珪素ヒ
ーターの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2107141A JP3004030B2 (ja) | 1990-04-23 | 1990-04-23 | 炭化珪素ヒーター及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2107141A JP3004030B2 (ja) | 1990-04-23 | 1990-04-23 | 炭化珪素ヒーター及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0465361A true JPH0465361A (ja) | 1992-03-02 |
| JP3004030B2 JP3004030B2 (ja) | 2000-01-31 |
Family
ID=14451554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2107141A Expired - Fee Related JP3004030B2 (ja) | 1990-04-23 | 1990-04-23 | 炭化珪素ヒーター及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3004030B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6187704B1 (en) | 1997-08-27 | 2001-02-13 | Bridgestone Corporation | Process for making heater member |
| JP2006235130A (ja) * | 2005-02-24 | 2006-09-07 | Kyocera Mita Corp | 現像装置 |
| JP2007071925A (ja) * | 2005-09-02 | 2007-03-22 | Fuji Xerox Co Ltd | 画像形成装置 |
| US8724120B2 (en) | 2010-04-21 | 2014-05-13 | Faro Technologies, Inc. | Automatic measurement of dimensional data with a laser tracker |
| CN115010497A (zh) * | 2022-03-22 | 2022-09-06 | 南通三责精密陶瓷有限公司 | 一种高纯碳化硅陶瓷的制备方法 |
-
1990
- 1990-04-23 JP JP2107141A patent/JP3004030B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6187704B1 (en) | 1997-08-27 | 2001-02-13 | Bridgestone Corporation | Process for making heater member |
| JP2006235130A (ja) * | 2005-02-24 | 2006-09-07 | Kyocera Mita Corp | 現像装置 |
| JP2007071925A (ja) * | 2005-09-02 | 2007-03-22 | Fuji Xerox Co Ltd | 画像形成装置 |
| US8724120B2 (en) | 2010-04-21 | 2014-05-13 | Faro Technologies, Inc. | Automatic measurement of dimensional data with a laser tracker |
| US9007601B2 (en) | 2010-04-21 | 2015-04-14 | Faro Technologies, Inc. | Automatic measurement of dimensional data with a laser tracker |
| CN115010497A (zh) * | 2022-03-22 | 2022-09-06 | 南通三责精密陶瓷有限公司 | 一种高纯碳化硅陶瓷的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3004030B2 (ja) | 2000-01-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4499431B2 (ja) | 窒化アルミニウム焼結体、静電チャック、導電性部材、半導体製造装置用部材及び窒化アルミニウム焼結体の製造方法 | |
| KR940001657B1 (ko) | 소결된 실리콘 카바이드 세라믹 재질 및 그의 제조공정 | |
| US7126090B2 (en) | Ceramic heaters, a method for producing the same and articles having metal members | |
| JP2009173537A (ja) | 高純度・低比抵抗の静電チャック | |
| JPH1072260A (ja) | 窒化アルミニウム焼結体、金属包含材、静電チャック、窒化アルミニウム焼結体の製造方法および金属包含材の製造方法 | |
| KR102655133B1 (ko) | 복합 소결체, 반도체 제조 장치 부재 및 복합 소결체의 제조 방법 | |
| JPS6221867B2 (ja) | ||
| JP4987238B2 (ja) | 窒化アルミニウム焼結体、半導体製造用部材及び窒化アルミニウム焼結体の製造方法 | |
| US4633051A (en) | Stable conductive elements for direct exposure to reactive environments | |
| JP3559123B2 (ja) | 窒化アルミニウムおよび半導体製造用装置 | |
| JP5180034B2 (ja) | 窒化アルミニウム焼結体、その製法及びそれを用いた静電チャック | |
| JP4595153B2 (ja) | 炭化ケイ素体およびその製造方法 | |
| JP3150606B2 (ja) | 炭化珪素焼結体の比抵抗制御方法 | |
| KR20090028169A (ko) | 나노 결정질 다이아몬드 박막 중의 비정상 거대 입자의개재를 방지하는 방법 | |
| JP4243943B2 (ja) | 窒化アルミニウム材料および半導体製造用部材 | |
| JPH0465361A (ja) | 炭化珪素ヒーター及びその製造方法 | |
| JP3037883B2 (ja) | 窒化アルミニウム焼結体、その製造方法および半導体製造用装置 | |
| JP3813381B2 (ja) | 複層セラミックスヒーター | |
| JP3233160B2 (ja) | 炭化珪素スパッタリング用ターゲット及びその製造方法 | |
| JP2721678B2 (ja) | β−炭化珪素成形体及びその製造法 | |
| JP2794173B2 (ja) | 複合炭素被膜の形成方法 | |
| JP4491080B2 (ja) | 炭化ケイ素焼結体の製造方法 | |
| JPH04130061A (ja) | 炭化珪素電極及びその製造方法 | |
| JPH06220624A (ja) | スパッタリング用ターゲットおよびその製造方法 | |
| JP2003277152A (ja) | 炭化珪素焼結体とその製造方法および用途 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071119 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081119 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081119 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091119 Year of fee payment: 10 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |