JPH0535105B2 - - Google Patents
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- JPH0535105B2 JPH0535105B2 JP61124499A JP12449986A JPH0535105B2 JP H0535105 B2 JPH0535105 B2 JP H0535105B2 JP 61124499 A JP61124499 A JP 61124499A JP 12449986 A JP12449986 A JP 12449986A JP H0535105 B2 JPH0535105 B2 JP H0535105B2
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、主として加熱炉構造部品に適した炭
化ケイ素焼結体の製造方法に関し、特に本発明
は、半導体を製造するための拡散炉用部材として
好適な炭化ケイ素焼結体の製造方法に関する。 〔従来の技術〕 一般に加熱炉の構造部品、とりわけ均熱管は熱
伝導性が良く、高温においても高強度で、耐スポ
ーリング性に富んだ材料が有効である。 とくに、半導体製造用拡散炉の均熱管は内部に
高純度のシリコンウエハーが装填されるために均
熱管は極めて高純度であることが重要であり、し
かも定期的にHF水溶液、HF−HNO3水溶液、
HF−HNO3−CH3COOH水溶液あるいはHClガ
スで洗浄されるため、これらの薬品に対して耐蝕
性に優れる材料であることが重要である。 このような材料として、炭化ケイ素焼結体は最
も有望な材料である。 従来炭化ケイ素焼結体の製造方法としては、特
開昭45−38061号 特開昭57−501578号 特開昭
54−16521号 特開昭56−109872号 特開昭56−
114871号 特開昭55−67573号に開示されている
方法がある。これらの方法は概して炭化ケイ素粉
末（100重量部）、炭素粉末（20〜50重量部）およ
び熱分解カーボン（10〜20重量部）をあらかじめ
混合し多孔質炭化ケイ素成形体を形成し、600〜
1200℃の間で炭化すると、次いで1400℃以上の高
温下で溶融シリコンと接触し反応させるものであ
る。 しかしながら、これらの方法では、反応生成さ
れた炭化ケイ素とあらかじめ混合しておいた炭化
ケイ素粒子との結合が悪く、焼結体内に残留した
遊離シリコンが1400℃以上になると溶融すること
によつて、焼結体の強度が20Kgｆ／mm2以下の強度
に著しく低下する欠点を有していた。 一方、別の製造方法として、特開昭51−85374
号、特開昭48−37404号に開示される方法がある。
これらの方法によると、主として40〜200μｍの
範囲の炭化ケイ素粗粒と10μｍ以下の炭化ケイ素
粉末を混合し成形することによつてあらかじめ高
密度の炭化ケイ素成形体を製造し、ついで気孔シ
リコンを含浸するものである。したがつて、これ
らの焼結体は極めて大きな炭化ケイ素結晶で構成
されているため、概して30Kgｆ／mm2程度の低強度
であるばかりでなく、炭化ケイ素結晶間の強度が
小さいため1400℃以上の高温になると強度が15Kg
ｆ／mm2以下に著しく低下する欠点を有していた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は前述の如き、高温において強度が低下
するという欠点を解決し、高温においても強度が
ほとんど低下しない高密度の炭化ケイ素焼結体を
得ることのできる製造方法を提供するものであ
る。 〔問題転を解決するための手段〕 本発明者は炭化ケイ素シリコン焼結体について
種々研究を重ねた結果、出発原料の炭化ケイ素粉
末中に含まれる遊離炭素及び遊離シリカの含有量
が炭化ケイ素多孔体の一次焼結体の強度に著しく
影響を及ぼすことを新規に知見し、前記遊離炭素
と遊離シリカの量をある一定量以下に制御するこ
とにより、高強度の多孔質炭化ケイ素焼結体を製
造することに成功した。次いで、この高強度多孔
体を高密度化するうえで含浸すべき遊離炭素量に
高強度を実現するために適正な範囲と炭化温度が
あること、次いで遊離シリコンとの反応において
適当な温度と保持時間があることを知見し、本発
明の目的とする高強度でしかも高温強度が低下し
ない高密度の炭化ケイ素焼結体を得ることに成功
し、本発明を完成した。 以下、本発明を詳細に説明する。 本発明は、 少なくとも3.0ｇ／cm3、の密度を有し、炭化ケ
イ素結晶の平均径が10μｍ以下の炭化ケイ素焼結
体の製造方法において、 (a) 遊離炭素含有量が10重量％以下、遊離シリカ
含有量が５重量％以下であつて、平均粒径が
10μｍ以下の炭化ケイ素粉末を所望の形状の生
成形体に成形する工程； (b) 前記生成形体を耐熱性の容器内に装入し、
1500〜2200℃の温度範囲内で焼成し、多孔質の
一次焼結体とする工程； (c) 前記一次焼結体に炭素質物質を含浸した後、
900〜2200℃の温度に加熱し、炭素質物質を炭
素化し、炭素・炭化ケイ素複合体とする工程； (d) 前記(c)工程で得られた炭素・炭化ケイ素複合
体を1500〜2200℃に維持された溶融シリコンに
接触させ、炭素・炭化ケイ素複合体の気孔中に
溶融シリコンを浸透させた後、１〜15時間保持
する工程からなることを特徴とする炭化ケイ素
焼結体の製造方法である。 本発明の(a)工程では、平均粒径が10μｍ以下の
主として炭化ケイ素粉末であることが必要であ
る。その理由は、10μｍよりも大きいと一次焼結
時に炭化ケイ素結晶間での原子の移動及び蒸発−
凝縮が起こりにくく、炭化ケイ素結晶間の結合強
度が低くなる傾向があるためであり、炭化ケイ素
の結晶間の強度を高めるためには、平均粒径が
3μｍ以下であることがより好適である。 また、炭化ケイ素粉末のうち、β型炭化ケイ素
の含有量が少くとも60重量％であり残部がα型結
晶あるいは非晶質炭化ケイ素であることが好まし
い。その理由はβ型結晶は低温合成型の結晶であ
り、比較的低温度で再結晶化が生じ、高い結合強
度を有する炭化ケイ素結晶体を得ることができる
からである。なかでもβ型炭化ケイ素の含有量は
80重量％以上であることがより好適である。 (a)工程で使用される炭化ケイ素粉末中の遊離炭
素含有量は10重量％以下であることが必要であ
る。この理由は、本来、有離炭素は炭化ケイ素結
晶の成長を抑制する作用を有し、炭化ケイ素結晶
間に有離炭素が多量に存在すると高い結合強度を
有する炭化ケイ素結晶が得られないためであり、
なかでも遊離炭素の含有量は５重量％以下である
ことがより好適である。 一方、(a)工程に用いられる炭化ケイ素原料中に
含まれる遊離シリカの含有量は５重量％以下であ
ることが必要である。この理由は、一部の遊離シ
リカは遊離炭素と反応し炭化ケイ素結晶を形成す
るが、大部分は、揮発して、炭化ケイ素結晶の表
面をおおい、炭化ケイ素結晶の間をガラス状に結
合するため、炭化ケイ素結晶同志の結合を著しく
低いものとするためであり、なかでも遊離シリカ
の含有量は２重量％以下であることが好ましい。 次いで、(a)工程で得られた形成体は(b)工程にお
いて、1500〜2200℃の温度で一次焼結する。この
理由は、1500℃よりも低い温度で焼結しても炭化
ケイ素結晶の結合は生じにくく、高い強度を有す
る炭化ケイ素焼結体とすることが困難となる。一
方、2200℃よりも高い温度で一次焼結すると、炭
化ケイ素結晶の一部がα型の炭化ケイ素に転移
し、大型の結晶となるため、10μｍ以下の炭化ケ
イ素結晶とすることが困難であり、しかも高強度
の焼結体を得ることが困難であるためである。な
かでも、1700℃〜2100℃の温度で一次焼結するこ
とがより好ましい。 この(b)工程で得られた多孔質炭化ケイ素焼結体
は気孔率が30〜60vol％で10〜30Kgｆ／mm2の極め
て強度の高い焼結体である。 次いで(c)工程では(b)工程で得られた一次焼結体
に炭素質物質を含浸することが必要である。この
炭素質物質としては、たとえばフルフラール樹
脂、フエノール樹脂、リグニンスルホン酸塩、ポ
リビニルアルコール、コンスターチ、糖蜜、コー
ルタールピツチ、アルギン酸塩のような各種有機
物質あるいはカーボンブラツク、アセチレンブラ
ツクのような熱分解炭素を有利に使用することが
できる。 そして含浸方法としては、分散液、未重合物を
真空含浸、あるいは加圧含浸する通常の方法で含
浸することができる。 次いで、(d)工程では(c)工程で作成した含浸体を
900〜2200℃の間で炭素化することが必要である。
このように炭素化の温度範囲を設ける理由は、前
記工程で含浸した炭素は900℃より低温熱分解時
において極めて小さい粒子であり溶融シリコンと
の反応性に富んではいるが、嵩密度が低いため
に、一次焼結体の気孔を閉塞し、溶融シリコンの
多孔体内部への浸透を妨げる傾向があるためであ
り、一方、2200℃よりも高い温度にすると、(b)工
程と同様の理由で高い強度を有する多孔質体が得
られなくなるためである。なかでも、1200〜2100
℃とすることがより好適である。 本発明によれば、前記(c)により得られる炭素・
炭化ケイ素複合体に含有される炭素を(b)工程によ
り得られる一次焼結体の気孔容積に対して0.6〜
1.3ｇ／cm3の割合で存在せしめることが好ましい。 この理由は、炭素の一次焼結体の気孔容積に対
する割合が0.6ｇ／cm3より少ないと、(d)工程で得
られる焼結体に遊離シリコンが多く残留し、高密
度を得ることが困難であり、1.3ｇ／cm3よりも多
いと、逆に遊離炭素が多く残留し、高密度でかつ
高強度の焼結体を得ることが困難であるからであ
る。 なお、このような遊離炭素の含有量とするため
に、(c)工程を複数回繰り返すことができることは
言うまでもない。 次いで(d)工程では、(c)工程で得られた炭素・炭
化ケイ素複合体を1500〜2200℃に維持し炭素・炭
化ケイ素複合体の気孔中にシリコンを充填させた
後、１〜15時間保持することが必要である。温度
範囲を設ける理由は、1500℃よりも低い温度であ
ると、含浸した遊離炭素とシリコンが十分に反応
せず、また、工程(b)で一次焼結した炭化ケイ素結
晶と反応生成した炭化ケイ素結晶が十分に結合せ
ず高い強度を有することができなくなる傾向があ
るためであり、2200℃よりも高い温度とすると、
炭化ケイ素結晶の粗大粒子化が生じ、強度が低下
する傾向があるためであり、なかでも1900〜2100
℃であることがより好ましい。一方、１〜15時間
その温度を保持する理由は、１時間よりも少ない
と反応が十分反応せず、炭化ケイ素結晶間の結合
も弱い傾向があるためであり、15時間よりも長い
と、炭化ケイ素結晶の粗大化が生じるためであ
る。 この(a)〜(d)工程によつて製造された炭化ケイ素
焼結体は、炭化ケイ素結晶の平均粒径が10μｍ以
下で少くとも3.0ｇ／m2の高い密度を有する焼結
体であり、常温における曲げ強度は、40〜80Kg
ｆ／mm2であり、1500℃の高温でも30〜50Kgｆ／mm2
の高強度である焼結体を製造することができる。 以下、本発明の実施例について説明する。 実施例 １ 出発原料として使用した炭化珪素粉末は95重量
％がβ型結晶よりなり、0.29重量％の遊離炭素、
0.17重量％の遊離シリカ、0.3ppmの鉄、3ppmの
アルミニウムを主として含有し、0.28μｍの平均
粒径を有していた。 前記炭化珪素粉末100重量部に対し、ポリビニ
ルアルコール５重量部、水300重量部を配合し、
ボールミル中で５時間混合した後乾燥した。 この乾燥混合物を適量採取し、顆粒化した後金
属製押し型を用いて3000Kg／cm2の圧力で成形し
た。この生成形体の寸法は250mm×250mm×30mm
で、密度は2.0ｇ／cm3（気孔率38vol％）であつ
た。 前記生成形体を黒鉛製ルツボに装入し、タンマ
ン型焼成炉を使用して１気圧の主としてアルゴン
ガス雰囲気中で焼成した。昇温過程は450℃／時
間で2000℃まで昇温し、最高温度2000℃で１時間
保持した。この焼結体の平均曲げ強度は18.5Kg／
mm2と極めて高い値を示した。 次いでこの焼結体にフエニールレジン（炭化率
40wt％）を真空含浸し、乾燥した後、1900℃で
不活性雰囲気中で炭素化した。同様な操作を再度
繰り返すことによつて、前記一次焼結体の気孔中
に存在せしめた遊離炭素量は0.84ｇ／cm3であつ
た。この含浸体を2050℃で溶融シリコン中に浸漬
し、約３時間保持した。 得られた焼結体の密度は3.16ｇ／cm3であり、平
均粒径3μｍの炭化ケイ素結晶からなる焼結体で
あつた。この焼結体の曲げ強度は常温において62
Kgｆ／mm2であり、1500℃において48Kgｆ／mm2の高
いものであつた。 実施例２〜９・比較例１〜12 実施例１と同様にして、出発原料の平均粒径を
変えた場合（実施例２、比較例１）、遊離炭素量
を変えた場合（実施例３、比較例２）、遊離シリ
カ含有量を変えた場合（実施例４、比較例３）、
一次焼結体の焼成温度を変えた場合（実施例５、
比較例４、５）、炭素化の温度を変えた場合（実
施例６、比較例６）、炭素含浸量を変えた場合
（実施例７、比較例７、８）、工程(e)でシリコンの
含浸温度を変えた場合（実施例８、比較例
化ケイ素焼結体の製造方法に関し、特に本発明
は、半導体を製造するための拡散炉用部材として
好適な炭化ケイ素焼結体の製造方法に関する。 〔従来の技術〕 一般に加熱炉の構造部品、とりわけ均熱管は熱
伝導性が良く、高温においても高強度で、耐スポ
ーリング性に富んだ材料が有効である。 とくに、半導体製造用拡散炉の均熱管は内部に
高純度のシリコンウエハーが装填されるために均
熱管は極めて高純度であることが重要であり、し
かも定期的にHF水溶液、HF−HNO3水溶液、
HF−HNO3−CH3COOH水溶液あるいはHClガ
スで洗浄されるため、これらの薬品に対して耐蝕
性に優れる材料であることが重要である。 このような材料として、炭化ケイ素焼結体は最
も有望な材料である。 従来炭化ケイ素焼結体の製造方法としては、特
開昭45−38061号 特開昭57−501578号 特開昭
54−16521号 特開昭56−109872号 特開昭56−
114871号 特開昭55−67573号に開示されている
方法がある。これらの方法は概して炭化ケイ素粉
末（100重量部）、炭素粉末（20〜50重量部）およ
び熱分解カーボン（10〜20重量部）をあらかじめ
混合し多孔質炭化ケイ素成形体を形成し、600〜
1200℃の間で炭化すると、次いで1400℃以上の高
温下で溶融シリコンと接触し反応させるものであ
る。 しかしながら、これらの方法では、反応生成さ
れた炭化ケイ素とあらかじめ混合しておいた炭化
ケイ素粒子との結合が悪く、焼結体内に残留した
遊離シリコンが1400℃以上になると溶融すること
によつて、焼結体の強度が20Kgｆ／mm2以下の強度
に著しく低下する欠点を有していた。 一方、別の製造方法として、特開昭51−85374
号、特開昭48−37404号に開示される方法がある。
これらの方法によると、主として40〜200μｍの
範囲の炭化ケイ素粗粒と10μｍ以下の炭化ケイ素
粉末を混合し成形することによつてあらかじめ高
密度の炭化ケイ素成形体を製造し、ついで気孔シ
リコンを含浸するものである。したがつて、これ
らの焼結体は極めて大きな炭化ケイ素結晶で構成
されているため、概して30Kgｆ／mm2程度の低強度
であるばかりでなく、炭化ケイ素結晶間の強度が
小さいため1400℃以上の高温になると強度が15Kg
ｆ／mm2以下に著しく低下する欠点を有していた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は前述の如き、高温において強度が低下
するという欠点を解決し、高温においても強度が
ほとんど低下しない高密度の炭化ケイ素焼結体を
得ることのできる製造方法を提供するものであ
る。 〔問題転を解決するための手段〕 本発明者は炭化ケイ素シリコン焼結体について
種々研究を重ねた結果、出発原料の炭化ケイ素粉
末中に含まれる遊離炭素及び遊離シリカの含有量
が炭化ケイ素多孔体の一次焼結体の強度に著しく
影響を及ぼすことを新規に知見し、前記遊離炭素
と遊離シリカの量をある一定量以下に制御するこ
とにより、高強度の多孔質炭化ケイ素焼結体を製
造することに成功した。次いで、この高強度多孔
体を高密度化するうえで含浸すべき遊離炭素量に
高強度を実現するために適正な範囲と炭化温度が
あること、次いで遊離シリコンとの反応において
適当な温度と保持時間があることを知見し、本発
明の目的とする高強度でしかも高温強度が低下し
ない高密度の炭化ケイ素焼結体を得ることに成功
し、本発明を完成した。 以下、本発明を詳細に説明する。 本発明は、 少なくとも3.0ｇ／cm3、の密度を有し、炭化ケ
イ素結晶の平均径が10μｍ以下の炭化ケイ素焼結
体の製造方法において、 (a) 遊離炭素含有量が10重量％以下、遊離シリカ
含有量が５重量％以下であつて、平均粒径が
10μｍ以下の炭化ケイ素粉末を所望の形状の生
成形体に成形する工程； (b) 前記生成形体を耐熱性の容器内に装入し、
1500〜2200℃の温度範囲内で焼成し、多孔質の
一次焼結体とする工程； (c) 前記一次焼結体に炭素質物質を含浸した後、
900〜2200℃の温度に加熱し、炭素質物質を炭
素化し、炭素・炭化ケイ素複合体とする工程； (d) 前記(c)工程で得られた炭素・炭化ケイ素複合
体を1500〜2200℃に維持された溶融シリコンに
接触させ、炭素・炭化ケイ素複合体の気孔中に
溶融シリコンを浸透させた後、１〜15時間保持
する工程からなることを特徴とする炭化ケイ素
焼結体の製造方法である。 本発明の(a)工程では、平均粒径が10μｍ以下の
主として炭化ケイ素粉末であることが必要であ
る。その理由は、10μｍよりも大きいと一次焼結
時に炭化ケイ素結晶間での原子の移動及び蒸発−
凝縮が起こりにくく、炭化ケイ素結晶間の結合強
度が低くなる傾向があるためであり、炭化ケイ素
の結晶間の強度を高めるためには、平均粒径が
3μｍ以下であることがより好適である。 また、炭化ケイ素粉末のうち、β型炭化ケイ素
の含有量が少くとも60重量％であり残部がα型結
晶あるいは非晶質炭化ケイ素であることが好まし
い。その理由はβ型結晶は低温合成型の結晶であ
り、比較的低温度で再結晶化が生じ、高い結合強
度を有する炭化ケイ素結晶体を得ることができる
からである。なかでもβ型炭化ケイ素の含有量は
80重量％以上であることがより好適である。 (a)工程で使用される炭化ケイ素粉末中の遊離炭
素含有量は10重量％以下であることが必要であ
る。この理由は、本来、有離炭素は炭化ケイ素結
晶の成長を抑制する作用を有し、炭化ケイ素結晶
間に有離炭素が多量に存在すると高い結合強度を
有する炭化ケイ素結晶が得られないためであり、
なかでも遊離炭素の含有量は５重量％以下である
ことがより好適である。 一方、(a)工程に用いられる炭化ケイ素原料中に
含まれる遊離シリカの含有量は５重量％以下であ
ることが必要である。この理由は、一部の遊離シ
リカは遊離炭素と反応し炭化ケイ素結晶を形成す
るが、大部分は、揮発して、炭化ケイ素結晶の表
面をおおい、炭化ケイ素結晶の間をガラス状に結
合するため、炭化ケイ素結晶同志の結合を著しく
低いものとするためであり、なかでも遊離シリカ
の含有量は２重量％以下であることが好ましい。 次いで、(a)工程で得られた形成体は(b)工程にお
いて、1500〜2200℃の温度で一次焼結する。この
理由は、1500℃よりも低い温度で焼結しても炭化
ケイ素結晶の結合は生じにくく、高い強度を有す
る炭化ケイ素焼結体とすることが困難となる。一
方、2200℃よりも高い温度で一次焼結すると、炭
化ケイ素結晶の一部がα型の炭化ケイ素に転移
し、大型の結晶となるため、10μｍ以下の炭化ケ
イ素結晶とすることが困難であり、しかも高強度
の焼結体を得ることが困難であるためである。な
かでも、1700℃〜2100℃の温度で一次焼結するこ
とがより好ましい。 この(b)工程で得られた多孔質炭化ケイ素焼結体
は気孔率が30〜60vol％で10〜30Kgｆ／mm2の極め
て強度の高い焼結体である。 次いで(c)工程では(b)工程で得られた一次焼結体
に炭素質物質を含浸することが必要である。この
炭素質物質としては、たとえばフルフラール樹
脂、フエノール樹脂、リグニンスルホン酸塩、ポ
リビニルアルコール、コンスターチ、糖蜜、コー
ルタールピツチ、アルギン酸塩のような各種有機
物質あるいはカーボンブラツク、アセチレンブラ
ツクのような熱分解炭素を有利に使用することが
できる。 そして含浸方法としては、分散液、未重合物を
真空含浸、あるいは加圧含浸する通常の方法で含
浸することができる。 次いで、(d)工程では(c)工程で作成した含浸体を
900〜2200℃の間で炭素化することが必要である。
このように炭素化の温度範囲を設ける理由は、前
記工程で含浸した炭素は900℃より低温熱分解時
において極めて小さい粒子であり溶融シリコンと
の反応性に富んではいるが、嵩密度が低いため
に、一次焼結体の気孔を閉塞し、溶融シリコンの
多孔体内部への浸透を妨げる傾向があるためであ
り、一方、2200℃よりも高い温度にすると、(b)工
程と同様の理由で高い強度を有する多孔質体が得
られなくなるためである。なかでも、1200〜2100
℃とすることがより好適である。 本発明によれば、前記(c)により得られる炭素・
炭化ケイ素複合体に含有される炭素を(b)工程によ
り得られる一次焼結体の気孔容積に対して0.6〜
1.3ｇ／cm3の割合で存在せしめることが好ましい。 この理由は、炭素の一次焼結体の気孔容積に対
する割合が0.6ｇ／cm3より少ないと、(d)工程で得
られる焼結体に遊離シリコンが多く残留し、高密
度を得ることが困難であり、1.3ｇ／cm3よりも多
いと、逆に遊離炭素が多く残留し、高密度でかつ
高強度の焼結体を得ることが困難であるからであ
る。 なお、このような遊離炭素の含有量とするため
に、(c)工程を複数回繰り返すことができることは
言うまでもない。 次いで(d)工程では、(c)工程で得られた炭素・炭
化ケイ素複合体を1500〜2200℃に維持し炭素・炭
化ケイ素複合体の気孔中にシリコンを充填させた
後、１〜15時間保持することが必要である。温度
範囲を設ける理由は、1500℃よりも低い温度であ
ると、含浸した遊離炭素とシリコンが十分に反応
せず、また、工程(b)で一次焼結した炭化ケイ素結
晶と反応生成した炭化ケイ素結晶が十分に結合せ
ず高い強度を有することができなくなる傾向があ
るためであり、2200℃よりも高い温度とすると、
炭化ケイ素結晶の粗大粒子化が生じ、強度が低下
する傾向があるためであり、なかでも1900〜2100
℃であることがより好ましい。一方、１〜15時間
その温度を保持する理由は、１時間よりも少ない
と反応が十分反応せず、炭化ケイ素結晶間の結合
も弱い傾向があるためであり、15時間よりも長い
と、炭化ケイ素結晶の粗大化が生じるためであ
る。 この(a)〜(d)工程によつて製造された炭化ケイ素
焼結体は、炭化ケイ素結晶の平均粒径が10μｍ以
下で少くとも3.0ｇ／m2の高い密度を有する焼結
体であり、常温における曲げ強度は、40〜80Kg
ｆ／mm2であり、1500℃の高温でも30〜50Kgｆ／mm2
の高強度である焼結体を製造することができる。 以下、本発明の実施例について説明する。 実施例 １ 出発原料として使用した炭化珪素粉末は95重量
％がβ型結晶よりなり、0.29重量％の遊離炭素、
0.17重量％の遊離シリカ、0.3ppmの鉄、3ppmの
アルミニウムを主として含有し、0.28μｍの平均
粒径を有していた。 前記炭化珪素粉末100重量部に対し、ポリビニ
ルアルコール５重量部、水300重量部を配合し、
ボールミル中で５時間混合した後乾燥した。 この乾燥混合物を適量採取し、顆粒化した後金
属製押し型を用いて3000Kg／cm2の圧力で成形し
た。この生成形体の寸法は250mm×250mm×30mm
で、密度は2.0ｇ／cm3（気孔率38vol％）であつ
た。 前記生成形体を黒鉛製ルツボに装入し、タンマ
ン型焼成炉を使用して１気圧の主としてアルゴン
ガス雰囲気中で焼成した。昇温過程は450℃／時
間で2000℃まで昇温し、最高温度2000℃で１時間
保持した。この焼結体の平均曲げ強度は18.5Kg／
mm2と極めて高い値を示した。 次いでこの焼結体にフエニールレジン（炭化率
40wt％）を真空含浸し、乾燥した後、1900℃で
不活性雰囲気中で炭素化した。同様な操作を再度
繰り返すことによつて、前記一次焼結体の気孔中
に存在せしめた遊離炭素量は0.84ｇ／cm3であつ
た。この含浸体を2050℃で溶融シリコン中に浸漬
し、約３時間保持した。 得られた焼結体の密度は3.16ｇ／cm3であり、平
均粒径3μｍの炭化ケイ素結晶からなる焼結体で
あつた。この焼結体の曲げ強度は常温において62
Kgｆ／mm2であり、1500℃において48Kgｆ／mm2の高
いものであつた。 実施例２〜９・比較例１〜12 実施例１と同様にして、出発原料の平均粒径を
変えた場合（実施例２、比較例１）、遊離炭素量
を変えた場合（実施例３、比較例２）、遊離シリ
カ含有量を変えた場合（実施例４、比較例３）、
一次焼結体の焼成温度を変えた場合（実施例５、
比較例４、５）、炭素化の温度を変えた場合（実
施例６、比較例６）、炭素含浸量を変えた場合
（実施例７、比較例７、８）、工程(e)でシリコンの
含浸温度を変えた場合（実施例８、比較例
【表】
【表】
【表】
以上、述べたように本発明の炭化ケイ素焼結体
は微細な炭化ケイ素結晶からなり、室温から高温
まで高い曲げ強度を有し、しかも高密度を有する
焼結体である。 この焼結体は従来知られたホウ素やアルミナ等
の焼結助剤を含まずとも3.0ｇ／cm2以上の高い密
度を有していることから、不純物を極めて嫌うよ
うな半導体製造用の拡散炉用均熱管、パドル、舟
型治具等の構造部品、あるいは、耐蝕性治具、耐
摩耗部品、メカニカルシール等の摺動部品等に極
めて有用な材料である。
は微細な炭化ケイ素結晶からなり、室温から高温
まで高い曲げ強度を有し、しかも高密度を有する
焼結体である。 この焼結体は従来知られたホウ素やアルミナ等
の焼結助剤を含まずとも3.0ｇ／cm2以上の高い密
度を有していることから、不純物を極めて嫌うよ
うな半導体製造用の拡散炉用均熱管、パドル、舟
型治具等の構造部品、あるいは、耐蝕性治具、耐
摩耗部品、メカニカルシール等の摺動部品等に極
めて有用な材料である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも3.0ｇ／cm3の密度を有し、炭化ケ
イ素結晶の平均径が10μｍ以下の炭化ケイ素焼結
体の製造方法において、 下記(a)〜(d)工程からなることを特徴とする炭化
ケイ素焼結体の製造方法。 (a) 遊離炭素含有量が10重量％以下、遊離シリカ
含有量が５重量％以下であつて、平均粒径が
10μｍ以下の炭化ケイ素粉末を所望の形状の生
成形体に成形する工程； (b) 前記生成形体を耐熱性の容器内に装入し、
1500〜2200℃の温度範囲内で焼成し、多孔質の
一次焼結体とする工程； (c) 前記一次焼結体に炭素質物質を含浸した後、
900〜2200℃の温度に加熱し、炭素質物質を炭
素化し、炭素・炭化ケイ素複合体とする工程； (d) 前記(c)工程で得られた炭素・炭化ケイ素複合
体を1500〜2200℃に維持し、炭素・炭化ケイ素
複合体の気孔中にシリコンを充填させた後、１
〜15時間保持する工程。 ２ 前記炭化ケイ素粉末は、少なくとも60重量％
がβ型炭化ケイ素である特許請求の範囲第１項記
載の製造方法。 ３ 前記(c)工程により得られる炭素・炭化ケイ素
複合体に含有される炭素を(b)工程により得られる
一次焼結体の気孔容積に対して0.3〜1.3ｇ／cm3の
割合で存在せしめる特許請求の範囲第１項記載の
製造方法。 ４ 前記炭化ケイ素粉末、炭素質物質および溶融
シリコンはいずれもアルカリ金属含有量が5ppm
以下、アルカリ土類金属含有量が20ppm以下、銅
含有量が5ppm以下、鉄含有量が20ppm以下、ア
ルミニウム含有量が100ppm以下であり、かつ前
記アルカリ金属、アルカリ土類金属、銅、鉄、お
よびアルミニウムの合計の含有量が200ppm以下
である特許請求の範囲第１項記載の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61124499A JPS62283871A (ja) | 1986-05-29 | 1986-05-29 | 炭化ケイ素焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61124499A JPS62283871A (ja) | 1986-05-29 | 1986-05-29 | 炭化ケイ素焼結体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62283871A JPS62283871A (ja) | 1987-12-09 |
| JPH0535105B2 true JPH0535105B2 (ja) | 1993-05-25 |
Family
ID=14887001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61124499A Granted JPS62283871A (ja) | 1986-05-29 | 1986-05-29 | 炭化ケイ素焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62283871A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7335330B2 (en) | 2001-10-16 | 2008-02-26 | Bridgestone Corporation | Method of producing sintered carbide |
| EP1538133B1 (en) | 2003-06-23 | 2018-01-10 | Ibiden Co., Ltd. | Honeycomb structure |
-
1986
- 1986-05-29 JP JP61124499A patent/JPS62283871A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62283871A (ja) | 1987-12-09 |
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