JPH0834684A - 熱分解窒化ほう素成形体の製造方法 - Google Patents

熱分解窒化ほう素成形体の製造方法

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JPH0834684A
JPH0834684A JP17517794A JP17517794A JPH0834684A JP H0834684 A JPH0834684 A JP H0834684A JP 17517794 A JP17517794 A JP 17517794A JP 17517794 A JP17517794 A JP 17517794A JP H0834684 A JPH0834684 A JP H0834684A
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JP
Japan
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boron nitride
thermal expansion
pyrolytic boron
producing
coefficient
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JP17517794A
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Noboru Kimura
昇 木村
Ryoji Iwai
良二 岩井
Kenji Ito
賢治 伊藤
Isao Yanagisawa
勲 柳沢
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
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    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5053Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials non-oxide ceramics
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 本発明は目的とする熱分解窒化ほう素成形体
を予備蒸着層より容易に剥離し、カーボンからの汚染も
ないものとして容易に、かつ安価に得る熱分解窒化ほう
素系成形体の製造方法の提供を目的とするものである。 【構成】 本発明による熱分解窒化ほう素成形体の製造
方法は、黒鉛製基材の表面に化学気相反応法により熱分
解窒化ほう素製品成形体を作製する方法において、黒鉛
製基材の表面に予め熱膨張率が目的とする熱分解窒化ほ
う素製品成形体の熱膨張率よりも 0.1×10-6/℃以上大
きい予備蒸着層を設けてなることを特徴とするものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は熱分解窒化ほう素成形体
の製造方法、特には化合物半導体引上げ用ルツボ、分子
線エピタキシー用金属蒸着用ルツボ、結晶育成用治具、
放熱板、電気絶縁用部品などとして有用とされる、熱分
解窒化ほう素成形体の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】熱分解窒化ほう素(以下P−BNと略記
する)は高純度で不活性な窒化ほう素であることから、
化合物半導体引上げ用ルツボ、分子線エピタキシー用金
属蒸着用ルツボ、結晶育成用治具などに幅広い範囲で用
いられている。そして、このP−BNの製造については
いくつかの方法が知られており、この中ではハロゲン化
ほう素とアンモニアガスとを温度 1,450〜 2,300℃、圧
力50torr未満という条件で化学気相反応法(以下CVD
法と略記する)でP−BNを析出させる方法(米国特許
第 3,152,000号明細書参照)が広く用いられている。
【0003】これはP−BNと熱膨張係数の異なる独自
形状の基体を用い、この基体にP−BNを析出させ、そ
の後基体とP−BN膜を分離させて独自形状のP−BN
成形体を得るという方法で行なわれている。この基体と
しては、その高耐熱性、高化学的安定性から黒鉛を用い
るのが一般的とされているが、この基体と接する面にお
いてP−BNには黒鉛付着による汚染が発生するので、
これについてはその解決法として予備蒸着層と不連続境
界を形成したのちにP−BNを形成する方法(特公平 4
-56766号公報参照)、P−BNを被覆した黒鉛基体を用
いる方法(特開平 4-31309号公報参照)が知られてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この予備蒸着
層と不連続境界を形成し、これにP−BNを形成する方
法では目的とするP−BN成形品の表面に予備蒸着層が
小片となって一部残るために、これを除去するには機械
的研磨を行なう必要があり、これによって汚染がもたら
されるという不利があり、またこの不連続境界を単に原
料供給中断によるようにすると、P−BN成形品との剥
離性が悪くなり、特に直径が10mmφ以下のパイプ状のも
の、シード部をもつVGFルツボ(バーティカル・グラ
ジエント・フリーズ)などの複雑な形状のものも剥離が
困難で、機械的、化学的除去が必要になるという欠点が
ある。
【0005】また、これを基体としてP−BNを被覆し
た黒鉛基体を用いる方法では、基体上にP−BN膜を形
成したのち、これをCVD装置より取り出してこれに製
品となるP−BNを積層するのであるが、この場合には
製品としてのP−BNを積層するまでの間に基材表面が
汚染されるために製品も汚染されるというおそれがあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような不
利、欠点を解決したP−BN成形体の製造方法に関する
ものであり、これは黒鉛製基材の表面にCVD法により
P−BN製品成形体を作製する方法において、黒鉛製基
板の表面に予め熱膨張率が目的とするP−BN製品成形
体の熱膨張率よりも 0.1×10-6/℃以上大きい予備蒸着
層を設けてなることを特徴とするものである。
【0007】すなわち、本発明者らは従来法の不利、欠
点を解決した効率的なP−BN成形体の製造方法を開発
すべく種々検討した結果、黒鉛製基材の表面にCVD法
でP−BN成形体を形成させる方法において、この黒鉛
製基材の表面に予め予備蒸着層を設けるが、この予備蒸
着層をその熱膨張率が目的とするP−BN成形品の熱膨
張率よりも 0.1×10-6/℃以上大きいものとしたとこ
ろ、P−BN成形体をこの予備蒸着膜からの剥離が容易
となるし、これから小片などの粉も発生しないというこ
とを見出し、したがってこれによれば機械的工程で剥離
したり、研磨する必要がなく、汚染のないP−BN成形
体を容易に、かつ安価に得ることができるということを
確認して本発明を完成させた。以下にこれをさらに詳述
する。
【0008】
【作用】本発明はP−BN成形体の製造方法に関するも
のであり、これは前記したように黒鉛製基材の表面にC
VD法でP−BN成形体を形成するに当り、黒鉛製基材
の表面に予め熱膨張率が目的とするP−BN成形体の熱
膨張率よりも 0.1×10-6/℃以上大きい予備蒸着層を設
けてなるものであるが、これによれば目的とするP−B
N成形品の予備蒸着層からの剥離が容易に行なわれるの
で、目的とするP−BN成形品を容易に、かつ安価に得
ることができるという有利性が与えられる。
【0009】本発明によるP−BN成形品の製造は、黒
鉛製基体の表面に予め目的とするP−BN成形品の熱膨
張率よりも熱膨張率が 0.1×10-6/℃以上大きい予備蒸
着層を設け、この予備蒸着層にP−BNをCVD法で成
形するのであるが、一般にこのP−BN生成反応は 1,5
00〜 2,200℃の高温で行なわれ、反応終了後これが冷却
されると、P−BNと予備蒸着層との間にはその熱膨張
率の差によって隙間が生じるので、このP−BN成形体
は予備蒸着層から容易に剥離することができ、このP−
BN成形体はその表面付近にカーボンなどの付着のない
ものとなる。
【0010】この予備蒸着層を形成する物質はP−BN
に接触してもこれを汚染しないものであればよく、した
がってこれにはPG、AlN、SiNなどが例示される
が、これは好ましくはP−BNからなるものとすること
がよい。しかし、この予備蒸着層はその熱膨張率が目的
とするP−BN成形体の熱膨張率よりも 0.1×10-6/℃
以上大きいものとすることが必要であり、これが 0.1×
10-6/℃以下では目的とするP−BN成形体をこの予備
蒸着膜から剥離することが難しくなるし、この熱膨張率
がP−BN成形体の熱膨張率よりも小さいと逆にこれが
P−BNに強く接着してしまうという不利が発生する。
【0011】なお、このP−BNの熱膨張率はその配向
度に依存し、これは1〜4×10-6/℃の範囲で変化させ
ることが可能であるが、この配向度はP−BNの反応温
度により変化し、高温側、低圧側では高くなるのでその
熱膨張率を低くすることができる。例えば、ハロゲン化
ほう素とアンモニアガスとの反応を 1,800〜 2,100℃、
圧力2torrで反応させると、図1に示したようにこの反
応温度の上昇と共にこの熱膨張係数は 3.4×10-6/℃か
ら 1.5×10-6/℃に下がり、温度を 1,900℃で一定と
し、反応圧力を 0.5〜8torrに変化させて反応したとき
には図2に示したようにこの熱膨張係数は 2.0×10-6
℃から 2.8×10-6/℃に上昇する。
【0012】したがって、この予備蒸着膜としてP−B
N膜を使用する場合には、例えばこれを 1,900℃、2to
rrの条件で成膜させて熱膨張率が 2.3×10-6/℃のもの
とし、これに目的とするP−BN成形品の成形はこれよ
りも温度の高い 2,000℃、2torrで行なえばこれを熱膨
張率が 1.7×10-6/℃のものとすることができ、両者の
間には 0.5×10-6/℃の差があるので、両者の剥離を容
易に行なうことができるという有利性が与えられる。
【0013】
【実施例】つぎに本発明の実施例、比較例をあげる。 実施例 直径 150mmφ、長さ 200mmの円筒型グラファイ製の基体
を電気炉内に設置し、炉に真空ポンプを接続して炉内を
1torrにまで減圧としたのち、ここに三塩化ほう素1リ
ットル/分とアンモニアガス10リットル/分との混合ガ
スを供給し、 1,900℃、2torrという条件で2時間反応
させ、この基体表面に厚さ 100μmの熱膨張率が 2.3×
10-6/℃であるP−BNからなる予備蒸着層を形成させ
た。
【0014】ついで、原料ガスの供給を1時間中断して
から炉内の温度を 2,000℃に昇温したのち、ここに三塩
化ほう素1リットル/分とアンモニアガス2リットル/
分の混合ガスを供給し、 2,000℃、2torrという条件で
24時間反応させて、この予備蒸着層の上に厚さが 1,200
μmで熱膨張率が 1.7×10-6/℃であるP−BN層を被
着させてP−BNルツボを形成させ、室温まで冷却して
からこのP−BNルツボを予備蒸着膜から剥離したとこ
ろ、これは容易に剥離することができ、このP−BNル
ツボの表面付近にはカーボンなどは全く付着していなか
った。
【0015】なお、このP−BNルツボはカーボン除去
の後処理が不要であったし、サンドペーパー処理も必要
がないので、内壁面に研磨材などの混入する心配もな
く、したがって品質的に高純度の内壁をもつP−BNル
ツボを得ることができた。
【0016】比較例1 実施例と同じように円筒型グラファイト製基体の表面
に、P−BNからなる予備蒸着層を形成させ、これにP
−BN層を被着させてP−BNルツボを作成したが、こ
の予備蒸着層の形成条件をP−BNルツボの形成と同様
に 2,000℃、2torrとしたところ、この予備蒸着層も熱
膨張率がP−BNルツボの熱膨張率と同じ1.7×10-6
℃となったので、室温まで冷却してからこのP−BNル
ツボを予備蒸着層から剥離しようとしても、これは容易
に剥離せず、したがってカッターなどで切り込みを入れ
て分離したところ、この場合には内面にカッターのキズ
が発生したし、部分的には剥離しないところもあり、結
果的にはサンドペーパーによる仕上げが必要となり、工
業的に不利なものとなった。
【0017】比較例2 実施例と同じように円筒型グラファイト製基体の表面
に、P−BNからなる予備蒸着層を形成させ、これにP
−BN層を被着させてP−BNルツボを作成したが、こ
の予備蒸着層の成形条件を 2,100℃、2torrとしてこれ
を熱膨張率が 1.4×10-6/℃のものとし、P−BNルツ
ボの成形条件を 2,000℃、2torrとして熱膨張率が 1.7
×10-6/℃のものとしたところ、これは予備蒸着層のP
−BNのほうがP−BNルツボの熱膨張率より小さいも
のであるために、冷却後もP−BNルツボは剥離するこ
とができず、機械的、化学的方法によりカーボン付着層
を除去することが必要となり、P−BNルツボは汚染し
たものになるという不利がもたらされた。
【0018】
【発明の効果】本発明はP−BN成形体の製造方法に関
するものであり、これは前記したように黒鉛製基材の表
面に予め熱膨張率が目的とするP−BN成形体の熱膨張
率よりも 0.1×10-6/℃以上大きい予備蒸着層を設け、
この予備蒸着層上にCVD法によりP−BN成形体を設
けてなるものであるが、これによれば冷却後、このP−
BN成形体を容易に予備蒸着層から剥離することがで
き、この場合カーボン片などの付着もないので、目的と
するP−BN成形体を容易に、かつ安価に得ることがで
きるという有利性が与えられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ハロゲン化ほう素とアンモニアガスとの反応で
P−BNを合成するときの、圧力2torr、温度 1,800〜
2,100 という反応条件とP−BNの熱膨張率との関係グ
ラフを示したものである。
【図2】ハロゲン化ほう素とアンモニアガスとの反応で
P−BNを合成するときの、 1,900℃、圧力1〜8torr
という反応条件とP−BNの熱膨張率との関係グラフを
示したものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柳沢 勲 群馬県安中市磯部2丁目13番1号 信越化 学工業株式会社精密機能材料研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 黒鉛製基材の表面に化学気相反応法によ
    り熱分解窒化ほう素製品成形体を作製する方法におい
    て、黒鉛製基材の表面に予め熱膨張率が目的とする熱分
    解窒化ほう素製品成形体の熱膨張率よりも 0.1×10-6
    ℃以上大きい予備蒸着層を設けてなることを特徴とする
    熱分解窒化ほう素成形体の製造方法。
JP17517794A 1994-07-27 1994-07-27 熱分解窒化ほう素成形体の製造方法 Pending JPH0834684A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6670025B2 (en) * 2001-05-24 2003-12-30 General Electric Company Pyrolytic boron nitride crucible and method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6670025B2 (en) * 2001-05-24 2003-12-30 General Electric Company Pyrolytic boron nitride crucible and method
US7147910B2 (en) 2001-05-24 2006-12-12 General Electric Company Pyrolytic boron nitride crucible and method

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