JPH10287483A - 気密部品およびその製造方法 - Google Patents
気密部品およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】炭化珪素を主成分とする焼結体と、焼結体の表
面を被覆する化学蒸着法で得られた炭化珪素被膜とを備
える気密部品において、気密性、耐蝕性が高く、熱衝撃
や熱サイクルを加えたときに気密性が保持できるように
する。 【解決手段】気密部品は、焼結体17と、焼結体17の
表面を被覆する化学蒸着法によって得られた炭化珪素被
膜18とを備えている。炭化珪素被膜18に亀裂13を
生成させ、炭化珪素被膜18に対して金属シリコン20
を接触させ、金属シリコン20を融点以上に加熱するこ
とによって金属シリコンを亀裂18に充填させる。
面を被覆する化学蒸着法で得られた炭化珪素被膜とを備
える気密部品において、気密性、耐蝕性が高く、熱衝撃
や熱サイクルを加えたときに気密性が保持できるように
する。 【解決手段】気密部品は、焼結体17と、焼結体17の
表面を被覆する化学蒸着法によって得られた炭化珪素被
膜18とを備えている。炭化珪素被膜18に亀裂13を
生成させ、炭化珪素被膜18に対して金属シリコン20
を接触させ、金属シリコン20を融点以上に加熱するこ
とによって金属シリコンを亀裂18に充填させる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、気密部品およびその製
造方法に関するものである。
造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】現在、ガスタービン部品、ディーゼルエ
ンジン部品のライナー等、高温雰囲気で使用されるセラ
ミックス部材の表面耐酸化膜として、緻密質の炭化珪素
膜の被膜が有効であることが知られている。また、他に
も半導体製造装置など、幾つかの用途において、セラミ
ックス部材の表面を緻密質の炭化珪素薄膜によって被覆
することが知られている。こうした薄膜を形成する方法
としては、化学的気相成長法、電気化学的気相成長法、
スパッタリング法、溶射法等が知られている。例えば、
気相法によると、高純度で緻密質の良質な薄膜を形成で
きるので、現在のところ多用されている。
ンジン部品のライナー等、高温雰囲気で使用されるセラ
ミックス部材の表面耐酸化膜として、緻密質の炭化珪素
膜の被膜が有効であることが知られている。また、他に
も半導体製造装置など、幾つかの用途において、セラミ
ックス部材の表面を緻密質の炭化珪素薄膜によって被覆
することが知られている。こうした薄膜を形成する方法
としては、化学的気相成長法、電気化学的気相成長法、
スパッタリング法、溶射法等が知られている。例えば、
気相法によると、高純度で緻密質の良質な薄膜を形成で
きるので、現在のところ多用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】特に、例えば半導体製
造用途等においては、反応性プラズマガスに対して暴露
される気密性部品の需要がある。このような反応性プラ
ズマガスとしては、CF4 、NF3 、ClF3 、HF、
HCl、HBr等があるが、いずれも強い腐食性を有し
ている。このような高度に腐食性のガスに暴露される環
境下で長期間にわたって気密性を維持できるような製品
が要望されている。
造用途等においては、反応性プラズマガスに対して暴露
される気密性部品の需要がある。このような反応性プラ
ズマガスとしては、CF4 、NF3 、ClF3 、HF、
HCl、HBr等があるが、いずれも強い腐食性を有し
ている。このような高度に腐食性のガスに暴露される環
境下で長期間にわたって気密性を維持できるような製品
が要望されている。
【0004】本発明者は、この問題を解決するために検
討してきたが、困難に直面した。即ち、例えば半導体製
造装置用の気密部品において、気密部品を長期間にわた
って使用できるようにするためには、炭化珪素被膜を厚
くする必要がある。また、最近は、半導体ウエハーの面
積が増大してきているが、このような大型の半導体ウエ
ハーを例えば低圧プラズマによって処理できるようにす
るためには、焼結体の面積の大きな表面を気密性の炭化
珪素被膜によって被覆する必要がある。
討してきたが、困難に直面した。即ち、例えば半導体製
造装置用の気密部品において、気密部品を長期間にわた
って使用できるようにするためには、炭化珪素被膜を厚
くする必要がある。また、最近は、半導体ウエハーの面
積が増大してきているが、このような大型の半導体ウエ
ハーを例えば低圧プラズマによって処理できるようにす
るためには、焼結体の面積の大きな表面を気密性の炭化
珪素被膜によって被覆する必要がある。
【0005】しかし、このような気密部品は、現実に
は、室温と高温との間で熱衝撃にさらされるが、熱衝撃
によって気密部品の炭化珪素被膜に亀裂が生じやすい。
このように亀裂が生成すると、炭化珪素被膜の気密性が
低下するために使用できなくなるおそれがある。
は、室温と高温との間で熱衝撃にさらされるが、熱衝撃
によって気密部品の炭化珪素被膜に亀裂が生じやすい。
このように亀裂が生成すると、炭化珪素被膜の気密性が
低下するために使用できなくなるおそれがある。
【0006】本発明の課題は、炭化珪素を主成分とする
焼結体と、この焼結体の表面を被覆する化学蒸着法によ
って得られた炭化珪素被膜とを備えている気密部品にお
いて、気密性、耐蝕性が高く、熱衝撃や熱サイクルを加
えたときにも気密性が保持されるような気密部品を提供
することである。
焼結体と、この焼結体の表面を被覆する化学蒸着法によ
って得られた炭化珪素被膜とを備えている気密部品にお
いて、気密性、耐蝕性が高く、熱衝撃や熱サイクルを加
えたときにも気密性が保持されるような気密部品を提供
することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、炭化珪素を主
成分とする焼結体と、この焼結体の表面を被覆する化学
蒸着法によって得られた炭化珪素被膜とを備えている気
密部品であって、炭化珪素被膜に亀裂が生成しており、
この亀裂に金属シリコンが充填されていることを特徴と
する。
成分とする焼結体と、この焼結体の表面を被覆する化学
蒸着法によって得られた炭化珪素被膜とを備えている気
密部品であって、炭化珪素被膜に亀裂が生成しており、
この亀裂に金属シリコンが充填されていることを特徴と
する。
【0008】また、本発明は、炭化珪素を主成分とする
焼結体と、この焼結体の表面を被覆する化学蒸着法によ
って得られた炭化珪素被膜とを備えている気密部品を製
造するのに際して、炭化珪素被膜に亀裂を生成させ、炭
化珪素被膜に対して金属シリコンを接触させ、金属シリ
コンを融点以上に加熱することによって金属シリコンを
亀裂に充填させることを特徴とする。
焼結体と、この焼結体の表面を被覆する化学蒸着法によ
って得られた炭化珪素被膜とを備えている気密部品を製
造するのに際して、炭化珪素被膜に亀裂を生成させ、炭
化珪素被膜に対して金属シリコンを接触させ、金属シリ
コンを融点以上に加熱することによって金属シリコンを
亀裂に充填させることを特徴とする。
【0009】本発明者は、種々の形態の炭化珪素焼結体
に対して化学蒸着法によって炭化珪素被膜を形成し、そ
の気密性や熱衝撃に対する耐久性を検討してきた。この
結果、次のような知見に達した。
に対して化学蒸着法によって炭化珪素被膜を形成し、そ
の気密性や熱衝撃に対する耐久性を検討してきた。この
結果、次のような知見に達した。
【0010】例えば、本発明者は、図1(a)、(b)
に示すような気密部品1を製造してみた。ここで、焼結
体2は円盤形状をしており、焼結体2の表面2aには炭
化珪素被膜4が形成されている。
に示すような気密部品1を製造してみた。ここで、焼結
体2は円盤形状をしており、焼結体2の表面2aには炭
化珪素被膜4が形成されている。
【0011】化学蒸着法によって焼結体の表面に炭化珪
素被膜を形成するためには、例えば図2に模式的に示す
ような装置5を使用する。ただし、化学蒸着法装置5の
炉材の中には所定の加熱ヒーター6A、6B、6Cが収
容されている。炉の内部空間に焼結体2を固定し、供給
口8から矢印Aのように反応性ガスおよびキャリアガス
を供給し、排出口9から矢印Bのように使用済みの反応
ガスを排出する。
素被膜を形成するためには、例えば図2に模式的に示す
ような装置5を使用する。ただし、化学蒸着法装置5の
炉材の中には所定の加熱ヒーター6A、6B、6Cが収
容されている。炉の内部空間に焼結体2を固定し、供給
口8から矢印Aのように反応性ガスおよびキャリアガス
を供給し、排出口9から矢印Bのように使用済みの反応
ガスを排出する。
【0012】反応ガスとしては、例えば四塩化炭素とメ
タンとを使用する。図3に典型的なスケジュールを模式
的に示す。ここでグラフCは温度スケジュールであり、
グラフDは反応性ガスの供給状態を示し、グラフEはキ
ャリアガスの供給状態を示す。
タンとを使用する。図3に典型的なスケジュールを模式
的に示す。ここでグラフCは温度スケジュールであり、
グラフDは反応性ガスの供給状態を示し、グラフEはキ
ャリアガスの供給状態を示す。
【0013】出発温度T0 、例えば室温から化学蒸着時
の最高温度T1 まで温度を上昇させる(昇温段階G)。
この間、キャリアガスを供給する。次いで最高温度T1
に保持し、焼結体2を加熱する。キャリアガスおよび反
応性ガスを供給し、化学蒸着を実施する(化学蒸着段階
H)。この際には、SiCl4 +CH4 →SiC+4H
Clの反応が生じ、炭化珪素が生成し、炭化珪素が焼結
体2の表面に堆積し、炭化珪素被膜が生成する。反応性
ガスは、焼結体の表面に接触した後、矢印Bのように炉
の外に排出される。次いで、焼結体および炭化珪素被膜
を冷却する(冷却段階I)。
の最高温度T1 まで温度を上昇させる(昇温段階G)。
この間、キャリアガスを供給する。次いで最高温度T1
に保持し、焼結体2を加熱する。キャリアガスおよび反
応性ガスを供給し、化学蒸着を実施する(化学蒸着段階
H)。この際には、SiCl4 +CH4 →SiC+4H
Clの反応が生じ、炭化珪素が生成し、炭化珪素が焼結
体2の表面に堆積し、炭化珪素被膜が生成する。反応性
ガスは、焼結体の表面に接触した後、矢印Bのように炉
の外に排出される。次いで、焼結体および炭化珪素被膜
を冷却する(冷却段階I)。
【0014】ここで、気密部品1を熱衝撃や熱サイクル
にさらしたときに、炭化珪素被膜に亀裂が発生するの
は、炭化珪素被膜と焼結体との膨張、収縮の度合いの相
違によって、炭化珪素被膜中に引っ張り応力が働くため
と考えられる。焼結体と炭化珪素被膜とは互いに熱膨張
係数が相違している上、例えば冷却時に炭化珪素被膜の
方が焼結体よりも早く冷却され、低温になると、炭化珪
素被膜には不可避的に引っ張り応力が生ずる。従来は、
これらの不可避的な要因によって炭化珪素被膜に作用し
た引っ張り応力が、気密部品中に残留し、この残留応力
の作用と、新たに炭化珪素被膜に加わった引っ張り応力
の作用とによって、炭化珪素被膜に亀裂が生成したもの
と考えられる。
にさらしたときに、炭化珪素被膜に亀裂が発生するの
は、炭化珪素被膜と焼結体との膨張、収縮の度合いの相
違によって、炭化珪素被膜中に引っ張り応力が働くため
と考えられる。焼結体と炭化珪素被膜とは互いに熱膨張
係数が相違している上、例えば冷却時に炭化珪素被膜の
方が焼結体よりも早く冷却され、低温になると、炭化珪
素被膜には不可避的に引っ張り応力が生ずる。従来は、
これらの不可避的な要因によって炭化珪素被膜に作用し
た引っ張り応力が、気密部品中に残留し、この残留応力
の作用と、新たに炭化珪素被膜に加わった引っ張り応力
の作用とによって、炭化珪素被膜に亀裂が生成したもの
と考えられる。
【0015】このため、本発明者は、化学蒸着法によっ
て炭化珪素被膜を生成させる段階で、炭化珪素被膜中に
亀裂を発生させ、次いで、この亀裂を金属シリコンで充
填することを試みてみた。
て炭化珪素被膜を生成させる段階で、炭化珪素被膜中に
亀裂を発生させ、次いで、この亀裂を金属シリコンで充
填することを試みてみた。
【0016】具体的には、炭化珪素被膜の亀裂の上また
はその周辺に金属シリコンを載せ、金属シリコンの融点
以上に加熱し、溶融させた。この結果、驚くべきこと
に、溶融した金属シリコンが亀裂の中に吸い込まれてい
き、亀裂を完全に充填することを発見した。この後、炭
化珪素被膜を亀裂の方向に切断し、切断面を観察したと
ころ、亀裂の末端までほぼ完全に金属シリコンによって
充填されていることを見いだし、本発明に到達した。
はその周辺に金属シリコンを載せ、金属シリコンの融点
以上に加熱し、溶融させた。この結果、驚くべきこと
に、溶融した金属シリコンが亀裂の中に吸い込まれてい
き、亀裂を完全に充填することを発見した。この後、炭
化珪素被膜を亀裂の方向に切断し、切断面を観察したと
ころ、亀裂の末端までほぼ完全に金属シリコンによって
充填されていることを見いだし、本発明に到達した。
【0017】そして、この方法によって製造された気密
部品においては、炭化珪素被膜には、その生成段階で既
に亀裂が生成しており、残留応力が顕著に緩和されてい
る。そして、金属シリコンの熱膨張係数は、炭化珪素の
熱膨張係数よりも若干小さいので、金属シリコンを亀裂
中に充填した後に、炭化珪素に対して圧縮応力を発生さ
せることができ、これによって、気密部品を熱衝撃や熱
サイクルにさらしたときに炭化珪素被膜に作用する引っ
張り応力を相殺できるものと考えられる。この結果、従
来では考えられなかったほどの過酷な熱衝撃や熱サイク
ルが加わるような条件下でも、炭化珪素被膜の気密性を
長期間にわたって保持できるようになった。
部品においては、炭化珪素被膜には、その生成段階で既
に亀裂が生成しており、残留応力が顕著に緩和されてい
る。そして、金属シリコンの熱膨張係数は、炭化珪素の
熱膨張係数よりも若干小さいので、金属シリコンを亀裂
中に充填した後に、炭化珪素に対して圧縮応力を発生さ
せることができ、これによって、気密部品を熱衝撃や熱
サイクルにさらしたときに炭化珪素被膜に作用する引っ
張り応力を相殺できるものと考えられる。この結果、従
来では考えられなかったほどの過酷な熱衝撃や熱サイク
ルが加わるような条件下でも、炭化珪素被膜の気密性を
長期間にわたって保持できるようになった。
【0018】そして、本発明による気密部品の微構造
は、蒸着された炭化珪素被膜と金属シリコンとの化学的
親和性が高く、濡れ性が良いため、炭化珪素被膜の微細
な亀裂の中に完全に金属シリコンが充填され、密着して
いる。この結果極めて高い気密性を実現できる。しか
も、炭化珪素被膜中に予め亀裂を生成させ、炭化珪素被
膜中の残留応力を開放しておくことができる。
は、蒸着された炭化珪素被膜と金属シリコンとの化学的
親和性が高く、濡れ性が良いため、炭化珪素被膜の微細
な亀裂の中に完全に金属シリコンが充填され、密着して
いる。この結果極めて高い気密性を実現できる。しか
も、炭化珪素被膜中に予め亀裂を生成させ、炭化珪素被
膜中の残留応力を開放しておくことができる。
【0019】このように、本発明の気密部品およびその
製造方法によれば、気密部品の熱衝撃、熱サイクルに対
する耐久性を向上させうるだけでなく、特に従来実現で
きなかったような急速な加熱と冷却とに対しても耐えら
れるようになった。
製造方法によれば、気密部品の熱衝撃、熱サイクルに対
する耐久性を向上させうるだけでなく、特に従来実現で
きなかったような急速な加熱と冷却とに対しても耐えら
れるようになった。
【0020】この結果、本発明の気密部品を、例えば半
導体製造装置用途に適用した場合には、気密部品が急速
な加熱、冷却に耐えることから、半導体ウエハーノ処理
速度を著しく向上させることができ、単位時間当たりの
半導体製造能力を大幅に高めることができる。
導体製造装置用途に適用した場合には、気密部品が急速
な加熱、冷却に耐えることから、半導体ウエハーノ処理
速度を著しく向上させることができ、単位時間当たりの
半導体製造能力を大幅に高めることができる。
【0021】また、本発明を適用することによって、従
来は亀裂のために製造でぎなかったような大型の気密部
品を作製できるようになった。例えば、焼結体が盤状の
焼結体であり、この焼結体の幅方向の寸法が300mm
以上であり、この焼結体の主面の80%以上が炭化珪素
被膜によって被覆されているような気密部品の場合、従
来は、炭化珪素被膜の冷却時に炭化珪素被膜に多数の亀
裂が生成し易く、製造が極めて困難であった。しかし、
本発明によれば、このような大寸法の気密部品も製造可
能である。
来は亀裂のために製造でぎなかったような大型の気密部
品を作製できるようになった。例えば、焼結体が盤状の
焼結体であり、この焼結体の幅方向の寸法が300mm
以上であり、この焼結体の主面の80%以上が炭化珪素
被膜によって被覆されているような気密部品の場合、従
来は、炭化珪素被膜の冷却時に炭化珪素被膜に多数の亀
裂が生成し易く、製造が極めて困難であった。しかし、
本発明によれば、このような大寸法の気密部品も製造可
能である。
【0022】このような大寸法の気密部品を半導体製造
装置の用途に適用した場合には、大型の半導体ウエハー
を処理することができる。
装置の用途に適用した場合には、大型の半導体ウエハー
を処理することができる。
【0023】また、炭化珪素被膜の厚さを0.5mm以
上とした場合にも、炭化珪素被膜の冷却時に炭化珪素被
膜中に亀裂が生成し易かったが、本発明によればこの問
題を解決できる。
上とした場合にも、炭化珪素被膜の冷却時に炭化珪素被
膜中に亀裂が生成し易かったが、本発明によればこの問
題を解決できる。
【0024】本発明の気密部品の用途は、半導体製造装
置内に設置するための気密部品に限らず、耐食性を必要
とし、かつ汚染を嫌うような気密部品に適用できる。こ
うした用途としては、化学分析装置、高純度腐食性化学
処理装置、放射性物質を扱う装置等の部品がある。
置内に設置するための気密部品に限らず、耐食性を必要
とし、かつ汚染を嫌うような気密部品に適用できる。こ
うした用途としては、化学分析装置、高純度腐食性化学
処理装置、放射性物質を扱う装置等の部品がある。
【0025】本発明の気密部品を半導体関係装置に適用
する場合には、炭化珪素被膜の純度を99.999%以
上とし、金属シリコンの純度を99.999%以上とす
ることが好ましい。
する場合には、炭化珪素被膜の純度を99.999%以
上とし、金属シリコンの純度を99.999%以上とす
ることが好ましい。
【0026】半導体製造装置内に設置される部品として
は、例えば、電磁波透過窓、高周波電極装置、高周波プ
ラズマを発生させるためのチューブ、高周波プラズマを
発生させるためのドーム、セラミック静電チャック、セ
ラミックスヒーター、ダミーウエハー、シャドーリン
グ、半導体ウエハーを支持するためのリフトピン、シャ
ワー板等がある。
は、例えば、電磁波透過窓、高周波電極装置、高周波プ
ラズマを発生させるためのチューブ、高周波プラズマを
発生させるためのドーム、セラミック静電チャック、セ
ラミックスヒーター、ダミーウエハー、シャドーリン
グ、半導体ウエハーを支持するためのリフトピン、シャ
ワー板等がある。
【0027】図1に概略的に示す気密部品1は、半導体
製造装置内において、反応性プラズマに接触する部位の
覆いとして使用する。一般的に、炭化珪素被膜4のう
ち、内周側はプラズマガスに暴露され、外周のエッジ側
は、気密性を保持するためのシール面となっている。プ
ラズマは強い腐食性を有しているので、耐食性であって
高純度の化学蒸着法による炭化珪素被膜4を用いる。
製造装置内において、反応性プラズマに接触する部位の
覆いとして使用する。一般的に、炭化珪素被膜4のう
ち、内周側はプラズマガスに暴露され、外周のエッジ側
は、気密性を保持するためのシール面となっている。プ
ラズマは強い腐食性を有しているので、耐食性であって
高純度の化学蒸着法による炭化珪素被膜4を用いる。
【0028】本発明では、炭化珪素被膜における亀裂の
生成を促進することによって、炭化珪素被膜の耐久性を
一層向上させることができる。このためには、例えば、
化学蒸着法によって焼結体に炭化珪素被膜を形成するの
に際して、成膜時に、炭化珪素被膜の温度を焼結体の温
度よりも高くする。この結果、冷却時には炭化珪素被膜
の方が焼結体よりも大きく収縮するために、炭化珪素被
膜に大きな引っ張り応力が作用し、亀裂の生成が促進さ
れる。
生成を促進することによって、炭化珪素被膜の耐久性を
一層向上させることができる。このためには、例えば、
化学蒸着法によって焼結体に炭化珪素被膜を形成するの
に際して、成膜時に、炭化珪素被膜の温度を焼結体の温
度よりも高くする。この結果、冷却時には炭化珪素被膜
の方が焼結体よりも大きく収縮するために、炭化珪素被
膜に大きな引っ張り応力が作用し、亀裂の生成が促進さ
れる。
【0029】また、化学蒸着法における冷却時に、炭化
珪素被膜の温度を焼結体の温度よりも低くすることによ
って、炭化珪素被膜中の亀裂の生成を促進できる。
珪素被膜の温度を焼結体の温度よりも低くすることによ
って、炭化珪素被膜中の亀裂の生成を促進できる。
【0030】この具体的方法としては、化学蒸着法にお
ける冷却時に、炭化珪素被膜側に過剰の冷却ガスを流す
ことによって、炭化珪素被膜の冷却を促進できる。ま
た、化学蒸着法を実施するための装置内において、炭化
珪素被膜側と焼結体側とに加熱用ヒーターを設置し、冷
却時に、炭化珪素被膜の加熱ヒーターの温度を焼結体側
の加熱ヒーターの温度よりも低くすることによって、炭
化珪素被膜の冷却を促進できる。
ける冷却時に、炭化珪素被膜側に過剰の冷却ガスを流す
ことによって、炭化珪素被膜の冷却を促進できる。ま
た、化学蒸着法を実施するための装置内において、炭化
珪素被膜側と焼結体側とに加熱用ヒーターを設置し、冷
却時に、炭化珪素被膜の加熱ヒーターの温度を焼結体側
の加熱ヒーターの温度よりも低くすることによって、炭
化珪素被膜の冷却を促進できる。
【0031】また、焼結体の炭化珪素被膜が形成される
表面に溝を形成することによって、この表面に炭化珪素
被膜を形成した後に、炭化珪素被膜中に溝に沿って亀裂
を生成させることができる。即ち、焼結体の溝を形成し
た部分では、冷却時に炭化珪素被膜中に周囲よりも過大
な引っ張り応力が加わりやすく、この結果、焼結体の溝
に沿って炭化珪素被膜中に亀裂が生成する傾向があっ
た。
表面に溝を形成することによって、この表面に炭化珪素
被膜を形成した後に、炭化珪素被膜中に溝に沿って亀裂
を生成させることができる。即ち、焼結体の溝を形成し
た部分では、冷却時に炭化珪素被膜中に周囲よりも過大
な引っ張り応力が加わりやすく、この結果、焼結体の溝
に沿って炭化珪素被膜中に亀裂が生成する傾向があっ
た。
【0032】また、化学蒸着法を実施するのに際して、
焼結体の炭化珪素被膜が形成される表面側に成形材を設
置し、炭化珪素被膜を形成した後に成形材を除去するこ
とによって、炭化珪素被膜に開口部を設け、かつこの開
口部から焼結体へと向かう亀裂を生成させることができ
る。
焼結体の炭化珪素被膜が形成される表面側に成形材を設
置し、炭化珪素被膜を形成した後に成形材を除去するこ
とによって、炭化珪素被膜に開口部を設け、かつこの開
口部から焼結体へと向かう亀裂を生成させることができ
る。
【0033】この結果、炭化珪素被膜中における亀裂の
生成位置を特定、制御できるようになった。本発明の気
密部品がプラズマガス等の腐食性物質に暴露される場合
には、亀裂中に充填されている金属シリコンが、その周
囲の炭化珪素被膜よりも腐食を受けやすい傾向がある。
このため、腐食性物質に接触する部分には亀裂を生成さ
せず、腐食性物質に暴露されない部分、例えばシール面
を形成するための部分に亀裂を選択的に生成させること
ができる。
生成位置を特定、制御できるようになった。本発明の気
密部品がプラズマガス等の腐食性物質に暴露される場合
には、亀裂中に充填されている金属シリコンが、その周
囲の炭化珪素被膜よりも腐食を受けやすい傾向がある。
このため、腐食性物質に接触する部分には亀裂を生成さ
せず、腐食性物質に暴露されない部分、例えばシール面
を形成するための部分に亀裂を選択的に生成させること
ができる。
【0034】炭化珪素を主成分とする焼結体としては、
次のものがある。 (1)炭化珪素の組成比率が90%以上であり、かつ相
対密度が90%以上である焼結体 (2)炭化珪素の組成比率が90%以上であり、かつ相
対密度が56%〜90%である多孔質焼結体 (3)炭化珪素と金属シリコンとの混合焼結体
次のものがある。 (1)炭化珪素の組成比率が90%以上であり、かつ相
対密度が90%以上である焼結体 (2)炭化珪素の組成比率が90%以上であり、かつ相
対密度が56%〜90%である多孔質焼結体 (3)炭化珪素と金属シリコンとの混合焼結体
【0035】
【実施例】以下、更に具体的な実験結果について述べ
る。 (比較例)図1〜図3を参照しつつ説明した前記の方法
に従って、気密部品を製造した。純度99%以上、相対
密度98%の炭化珪素焼結体からなる直径50mm、厚
さ15mmの円盤状焼結体を使用し、この表面に厚さ
0.5mmの炭化珪素被膜4を化学蒸着法によって生成
させた。この場合には、炭化珪素被膜中に亀裂は生成し
なかった。
る。 (比較例)図1〜図3を参照しつつ説明した前記の方法
に従って、気密部品を製造した。純度99%以上、相対
密度98%の炭化珪素焼結体からなる直径50mm、厚
さ15mmの円盤状焼結体を使用し、この表面に厚さ
0.5mmの炭化珪素被膜4を化学蒸着法によって生成
させた。この場合には、炭化珪素被膜中に亀裂は生成し
なかった。
【0036】また、図1〜図3を参照しつつ説明した前
記の方法に従って、気密部品を製造した。純度99%以
上、相対密度98%の炭化珪素焼結体を使用した。焼結
体2の直径は280mmであり、厚さは約15mmであ
った。この焼結体2の表面2aに、厚さ0.5mmの炭
化珪素被膜4を形成した。ただし、図3において、T1
を1400℃とした。炭化珪素被膜4の純度は99.9
999%以上であった。
記の方法に従って、気密部品を製造した。純度99%以
上、相対密度98%の炭化珪素焼結体を使用した。焼結
体2の直径は280mmであり、厚さは約15mmであ
った。この焼結体2の表面2aに、厚さ0.5mmの炭
化珪素被膜4を形成した。ただし、図3において、T1
を1400℃とした。炭化珪素被膜4の純度は99.9
999%以上であった。
【0037】この結果、得られた気密部品の40%は、
図4に示すような状態となっていた。この気密部品11
においては、炭化珪素被膜12の中に、円盤状焼結体の
径方向へと向かって延びる亀裂13が生成していた。
図4に示すような状態となっていた。この気密部品11
においては、炭化珪素被膜12の中に、円盤状焼結体の
径方向へと向かって延びる亀裂13が生成していた。
【0038】また、炭化珪素被膜中に亀裂が生成してい
ない気密部品の一つについて、次の熱衝撃試験(180
℃熱衝撃試験)を行った。即ち、気密部品を電気炉中に
収容し、180℃に加熱しておき、次いで気密部品を室
温の水中に浸漬し、20分間放置した。この熱衝撃試験
を行った結果、熱衝撃試験の回数が20回以内で、炭化
珪素被膜中に亀裂13が生成した。
ない気密部品の一つについて、次の熱衝撃試験(180
℃熱衝撃試験)を行った。即ち、気密部品を電気炉中に
収容し、180℃に加熱しておき、次いで気密部品を室
温の水中に浸漬し、20分間放置した。この熱衝撃試験
を行った結果、熱衝撃試験の回数が20回以内で、炭化
珪素被膜中に亀裂13が生成した。
【0039】次に、亀裂13が生成している気密部品の
炭化珪素被膜の表面を、♯400のダイヤモンド砥石で
研磨加工し、図5に示すような測定器具を用いてヘリウ
ムリーク量を測定した。この結果、10- 4 Torr・
リットル/秒台のリークレートが得られた。例えば半導
体製造装置中に設置する気密性部品の用途においては、
10- 9 Torr・リットル/秒台のリークレートが必
要とされているため、こうした用途には適用できない。
炭化珪素被膜の表面を、♯400のダイヤモンド砥石で
研磨加工し、図5に示すような測定器具を用いてヘリウ
ムリーク量を測定した。この結果、10- 4 Torr・
リットル/秒台のリークレートが得られた。例えば半導
体製造装置中に設置する気密性部品の用途においては、
10- 9 Torr・リットル/秒台のリークレートが必
要とされているため、こうした用途には適用できない。
【0040】なお、図5(a)は、ヘリウムリーク量の
測定器具15を示すものであり、左半分は正面図、右半
分は断面図を示してある。測定器具15のエッジには、
シリコンゴムからなる気密性保持部材16が設置されて
いる。測定器具15の側面には真空フランジ17が取り
付けられている。
測定器具15を示すものであり、左半分は正面図、右半
分は断面図を示してある。測定器具15のエッジには、
シリコンゴムからなる気密性保持部材16が設置されて
いる。測定器具15の側面には真空フランジ17が取り
付けられている。
【0041】図5(c)に示すように、測定器具15の
気密性保持部材16の上に気密部品1を載置し、真空フ
ランジ17の吸引口17aから矢印Jのように内部のヘ
リウムガスを吸引し、ヘリウムガスのリークレートを測
定する。
気密性保持部材16の上に気密部品1を載置し、真空フ
ランジ17の吸引口17aから矢印Jのように内部のヘ
リウムガスを吸引し、ヘリウムガスのリークレートを測
定する。
【0042】また、上記において、炭化珪素被膜4の厚
さを4mmとしたところ、すべての気密部品において、
炭化珪素被膜中に亀裂が生成していた。この亀裂の個数
は気密部品ごとに様々であった。この気密部品を上記の
熱衝撃試験に供すると、亀裂の数が増えていき、一部の
気密部品には割れが発生した。
さを4mmとしたところ、すべての気密部品において、
炭化珪素被膜中に亀裂が生成していた。この亀裂の個数
は気密部品ごとに様々であった。この気密部品を上記の
熱衝撃試験に供すると、亀裂の数が増えていき、一部の
気密部品には割れが発生した。
【0043】(本発明例1)比較例と同様にして、気密
部品1を製造した。ただし、炭化珪素被膜の厚さを4m
mとした。
部品1を製造した。ただし、炭化珪素被膜の厚さを4m
mとした。
【0044】次のプロセスについて、図6(a)〜
(d)の模式的断面図を参照しつつ、説明する。焼結体
17の表面に炭化珪素被膜18が生成しており、炭化珪
素被膜18中には、図4に示すような形態の亀裂13が
生じている。図6(b)に示すように、この亀裂13の
上に、純度99.9999%の金属シリコン20を設置
する。次いで、減圧雰囲気下で、気密部品を1500℃
に加熱し、次いで冷却させた。なお、この際の加熱温度
は1420℃以上とすることが好ましく、1800℃以
下とすることが好ましい。
(d)の模式的断面図を参照しつつ、説明する。焼結体
17の表面に炭化珪素被膜18が生成しており、炭化珪
素被膜18中には、図4に示すような形態の亀裂13が
生じている。図6(b)に示すように、この亀裂13の
上に、純度99.9999%の金属シリコン20を設置
する。次いで、減圧雰囲気下で、気密部品を1500℃
に加熱し、次いで冷却させた。なお、この際の加熱温度
は1420℃以上とすることが好ましく、1800℃以
下とすることが好ましい。
【0045】図7は、金属シリコンを充填した後の炭化
珪素被膜の表面の写真である。この写真および図8
(a)に示すように、金属シリコン23が溶融してお
り、炭化珪素被膜18において、溶融した金属シリコン
からなる銀白色の線が、亀裂13に沿って延びているの
がわかる。図8(b)に模式的に示すように、亀裂13
中には、その全長にわたって金属シリコン23が吸引さ
れ、充填されていた。
珪素被膜の表面の写真である。この写真および図8
(a)に示すように、金属シリコン23が溶融してお
り、炭化珪素被膜18において、溶融した金属シリコン
からなる銀白色の線が、亀裂13に沿って延びているの
がわかる。図8(b)に模式的に示すように、亀裂13
中には、その全長にわたって金属シリコン23が吸引さ
れ、充填されていた。
【0046】図9は、こうして得られた気密部品を断面
方向に切って見たときのセラミックス組織の写真であ
り、図10は、図9を拡大した、シリコンが充填された
亀裂の部分を含む、セラミックス組織を示す写真であ
る。ただし、図9においては、上から順番に、空間、炭
化珪素被膜、焼結体が撮影されている。
方向に切って見たときのセラミックス組織の写真であ
り、図10は、図9を拡大した、シリコンが充填された
亀裂の部分を含む、セラミックス組織を示す写真であ
る。ただし、図9においては、上から順番に、空間、炭
化珪素被膜、焼結体が撮影されている。
【0047】冷却後の亀裂中には、特に図9および図1
0に明確に示されているように、金属シリコンが完全に
充填されている。図9の亀裂においては、図6(c)に
模式的に示すように、炭化珪素被膜18の表面から、炭
化珪素被膜18と焼結体17との界面に至るまで亀裂1
3が延びており、亀裂13の全体にわたって金属シリコ
ン22が充填されている。21は金属シリコンである。
ただし、図9の亀裂を良く観察すると、亀裂の一部が焼
結体と炭化珪素被膜との界面を突き抜けて、焼結体の閉
気孔にまで到達していた。この幅5〜30μmの亀裂の
中に金属シリコンが充填され、焼結体の亀裂、および、
焼結体の亀裂とつながっている閉気孔の中にまで充填さ
れていた。図10の拡大写真を見ると、図11の説明図
に模式的に示すように、炭化珪素の組織50の中に亀裂
51Aが生成しており、亀裂51Aは入り組んだ形状を
しており、例えば亀裂51B、51Cともつながってい
る。そして、亀裂51Aだけでなく、入り組んだ部分に
ある亀裂51B、51Cの中まで、完全に金属シリコン
52が充填されていた。
0に明確に示されているように、金属シリコンが完全に
充填されている。図9の亀裂においては、図6(c)に
模式的に示すように、炭化珪素被膜18の表面から、炭
化珪素被膜18と焼結体17との界面に至るまで亀裂1
3が延びており、亀裂13の全体にわたって金属シリコ
ン22が充填されている。21は金属シリコンである。
ただし、図9の亀裂を良く観察すると、亀裂の一部が焼
結体と炭化珪素被膜との界面を突き抜けて、焼結体の閉
気孔にまで到達していた。この幅5〜30μmの亀裂の
中に金属シリコンが充填され、焼結体の亀裂、および、
焼結体の亀裂とつながっている閉気孔の中にまで充填さ
れていた。図10の拡大写真を見ると、図11の説明図
に模式的に示すように、炭化珪素の組織50の中に亀裂
51Aが生成しており、亀裂51Aは入り組んだ形状を
しており、例えば亀裂51B、51Cともつながってい
る。そして、亀裂51Aだけでなく、入り組んだ部分に
ある亀裂51B、51Cの中まで、完全に金属シリコン
52が充填されていた。
【0048】次いで、表面の金属シリコン21をサンド
ブラストによって除去し、図6(d)に示すような気密
部品26を得る。
ブラストによって除去し、図6(d)に示すような気密
部品26を得る。
【0049】実際の炭化珪素被膜中においては、亀裂
は、炭化珪素被膜の中で止まっていたり、あるいは炭化
珪素被膜と焼結体との界面で止まっていたり、あるいは
焼結体の中まで進展していた。しかし、これらのすべて
の種類の亀裂において、金属シリコンが充填されている
のを確認した。溶融した金属シリコンが、亀裂中に、毛
細管に水が吸い込まれていくように吸引され、伝搬して
いくのであろう。
は、炭化珪素被膜の中で止まっていたり、あるいは炭化
珪素被膜と焼結体との界面で止まっていたり、あるいは
焼結体の中まで進展していた。しかし、これらのすべて
の種類の亀裂において、金属シリコンが充填されている
のを確認した。溶融した金属シリコンが、亀裂中に、毛
細管に水が吸い込まれていくように吸引され、伝搬して
いくのであろう。
【0050】金属シリコンを亀裂中に充填した後、炭化
珪素被膜の表面を、♯400砥石を使用して表面研削
し、比較例と同様にしてヘリウムリークレートを測定し
たところ、10- 9 Torr・リットル/秒台であり、
まったくリークがなかった。
珪素被膜の表面を、♯400砥石を使用して表面研削
し、比較例と同様にしてヘリウムリークレートを測定し
たところ、10- 9 Torr・リットル/秒台であり、
まったくリークがなかった。
【0051】また、比較例と同様の熱衝撃試験を250
回実施した後も、炭化珪素被膜中に新たな亀裂の生成は
見られなかった。次いで、炭化珪素被膜の表面を、♯4
00砥石を使用して表面研削し、比較例と同様にしてヘ
リウムリークレートを測定したところ、10- 9 Tor
r・リットル/秒台であった。
回実施した後も、炭化珪素被膜中に新たな亀裂の生成は
見られなかった。次いで、炭化珪素被膜の表面を、♯4
00砥石を使用して表面研削し、比較例と同様にしてヘ
リウムリークレートを測定したところ、10- 9 Tor
r・リットル/秒台であった。
【0052】(本発明例2)本発明例1において、焼結
体の直径を400mmに拡大させた。この他は、本発明
例1と同様にして実験を行ったところ、本発明例1と同
様の結果が得られた。
体の直径を400mmに拡大させた。この他は、本発明
例1と同様にして実験を行ったところ、本発明例1と同
様の結果が得られた。
【0053】次に、本発明例1、2の各気密部品を、そ
れぞれ250℃熱衝撃試験に供した。具体的には、気密
部品を電気炉に収容し、250℃に加熱し、次いで室温
の水中に気密部品を浸漬した。この結果、250℃熱衝
撃試験を20回以上行うと、炭化珪素被膜中に亀裂が生
成することがあった。
れぞれ250℃熱衝撃試験に供した。具体的には、気密
部品を電気炉に収容し、250℃に加熱し、次いで室温
の水中に気密部品を浸漬した。この結果、250℃熱衝
撃試験を20回以上行うと、炭化珪素被膜中に亀裂が生
成することがあった。
【0054】(本発明例3)比較例に従って焼結体に炭
化珪素被膜を形成した後、この気密部品を比較例と同様
にして180℃熱衝撃試験に供し、炭化珪素被膜中に亀
裂を発生させた。次いで、この炭化珪素被膜に、本発明
例1に従って金属シリコンを充填し、気密部品を作製し
た。
化珪素被膜を形成した後、この気密部品を比較例と同様
にして180℃熱衝撃試験に供し、炭化珪素被膜中に亀
裂を発生させた。次いで、この炭化珪素被膜に、本発明
例1に従って金属シリコンを充填し、気密部品を作製し
た。
【0055】この気密部品を250℃熱衝撃試験に供し
た。具体的には、気密部品を電気炉に収容し、250℃
に加熱し、次いで室温の水中に気密部品を浸漬した。2
50℃熱衝撃試験の後にも炭化珪素被膜に新たな亀裂の
発生は見られなかった。また、比較例と同様にしてヘリ
ウムリーク試験に供したところ、ヘリウムリークレート
は10- 9 Torr・リットル/秒台のままであった。
た。具体的には、気密部品を電気炉に収容し、250℃
に加熱し、次いで室温の水中に気密部品を浸漬した。2
50℃熱衝撃試験の後にも炭化珪素被膜に新たな亀裂の
発生は見られなかった。また、比較例と同様にしてヘリ
ウムリーク試験に供したところ、ヘリウムリークレート
は10- 9 Torr・リットル/秒台のままであった。
【0056】(本発明例4)比較例と同様にして、焼結
体上に炭化珪素被膜を形成した。ただし、図12に示す
ように、化学蒸着法によって炭化珪素被膜を形成した後
の冷却段階Iにおいて、炭化珪素被膜を蒸着させる側の
加熱ヒーターの温度を、グラフLに示すように低くし、
蒸着させない側の加熱ヒーターの温度を、グラフKに示
すように高くした。ΔTは、これらの各加熱ヒーターの
温度差である。本例では、この温度差ΔTの最大値を1
50℃に調整した。
体上に炭化珪素被膜を形成した。ただし、図12に示す
ように、化学蒸着法によって炭化珪素被膜を形成した後
の冷却段階Iにおいて、炭化珪素被膜を蒸着させる側の
加熱ヒーターの温度を、グラフLに示すように低くし、
蒸着させない側の加熱ヒーターの温度を、グラフKに示
すように高くした。ΔTは、これらの各加熱ヒーターの
温度差である。本例では、この温度差ΔTの最大値を1
50℃に調整した。
【0057】この結果、得られた炭化珪素被膜中には、
比較例および本発明例1に比べて、より多くの亀裂が発
生した。しかし、焼結体の破壊までは至らなかった。こ
の亀裂に、本発明例と同様にして金属シリコンを充填
し、気密部品を得た。
比較例および本発明例1に比べて、より多くの亀裂が発
生した。しかし、焼結体の破壊までは至らなかった。こ
の亀裂に、本発明例と同様にして金属シリコンを充填
し、気密部品を得た。
【0058】この気密部品について、250℃熱衝撃試
験を250回行ったところ、熱衝撃試験後も新たな亀裂
の発生は見られなかった。また、ヘリウムリークレート
は10- 9 Torr・リットル/秒台のままであった。
験を250回行ったところ、熱衝撃試験後も新たな亀裂
の発生は見られなかった。また、ヘリウムリークレート
は10- 9 Torr・リットル/秒台のままであった。
【0059】(本発明例5)比較例と同様にして、焼結
体上に炭化珪素被膜を形成した。ただし、図13に示す
ように、化学蒸着法によって炭化珪素被膜を形成した後
の冷却段階Iにおいて、キャリアーガスの流量を、成膜
段階Hよりも一層大きくし、比較例の3〜5倍のキャリ
アーガスを炭化珪素被膜側に流した。
体上に炭化珪素被膜を形成した。ただし、図13に示す
ように、化学蒸着法によって炭化珪素被膜を形成した後
の冷却段階Iにおいて、キャリアーガスの流量を、成膜
段階Hよりも一層大きくし、比較例の3〜5倍のキャリ
アーガスを炭化珪素被膜側に流した。
【0060】この結果、得られた炭化珪素被膜中には、
比較例および本発明例1に比べて、より多くの亀裂が発
生した。しかし、焼結体の破壊までは至らなかった。こ
の亀裂に、本発明例と同様にして金属シリコンを充填
し、気密部品を得た。
比較例および本発明例1に比べて、より多くの亀裂が発
生した。しかし、焼結体の破壊までは至らなかった。こ
の亀裂に、本発明例と同様にして金属シリコンを充填
し、気密部品を得た。
【0061】この気密部品について、250℃熱衝撃試
験を250回行ったところ、熱衝撃試験後も新たな亀裂
の発生は見られなかった。また、ヘリウムリークレート
は10- 9 Torr・リットル/秒台のままであった。
験を250回行ったところ、熱衝撃試験後も新たな亀裂
の発生は見られなかった。また、ヘリウムリークレート
は10- 9 Torr・リットル/秒台のままであった。
【0062】(本発明例6)本発明例1〜5において
は、炭化珪素被膜中において亀裂が発生する位置は、外
周部に限定されているものの、亀裂の長さや位置は様々
であり、製造上、同一の製品とはならない。更に、亀裂
が焼結体2の外周部から内周部へと向かって伸び、内周
部のプラズマと接触する領域まで連続している場合に
は、この亀裂に充填されている金属シリコンがプラズマ
ガスによって腐食を受けやすく、優先的にプラズマガス
によって腐食されることになる。更に、本発明例1にお
いては、金属シリコンを充填した後も、250℃熱衝撃
試験のような一層過酷な熱衝撃条件を課すと、炭化珪素
被膜のうち亀裂が発生しなかった領域に、新たに亀裂が
発生することがあった。
は、炭化珪素被膜中において亀裂が発生する位置は、外
周部に限定されているものの、亀裂の長さや位置は様々
であり、製造上、同一の製品とはならない。更に、亀裂
が焼結体2の外周部から内周部へと向かって伸び、内周
部のプラズマと接触する領域まで連続している場合に
は、この亀裂に充填されている金属シリコンがプラズマ
ガスによって腐食を受けやすく、優先的にプラズマガス
によって腐食されることになる。更に、本発明例1にお
いては、金属シリコンを充填した後も、250℃熱衝撃
試験のような一層過酷な熱衝撃条件を課すと、炭化珪素
被膜のうち亀裂が発生しなかった領域に、新たに亀裂が
発生することがあった。
【0063】そこで、図14に示すように、焼結体30
の外周部分上に、放射状に延びる溝33を設けた。各溝
の位置および個数は、適宜設定する。各溝33は、それ
ぞれ焼結体30の外側面30aから内周部に向かって延
びている。
の外周部分上に、放射状に延びる溝33を設けた。各溝
の位置および個数は、適宜設定する。各溝33は、それ
ぞれ焼結体30の外側面30aから内周部に向かって延
びている。
【0064】次いで、本発明例1と同じ方法で炭化珪素
被膜を形成し、更に本発明例1と同様にして各亀裂に金
属シリコンを充填し、図15(a)、(b)に示す気密
部品34を得た。気密部品34においては、焼結体30
の表面に、炭化珪素被膜35が形成されているが、炭化
珪素被膜35のうち、溝33の角部36の周辺に特に引
っ張り応力が加わるために、ほぼ溝33に沿って亀裂3
1が生成している。亀裂31中には金属シリコンが充填
されている。
被膜を形成し、更に本発明例1と同様にして各亀裂に金
属シリコンを充填し、図15(a)、(b)に示す気密
部品34を得た。気密部品34においては、焼結体30
の表面に、炭化珪素被膜35が形成されているが、炭化
珪素被膜35のうち、溝33の角部36の周辺に特に引
っ張り応力が加わるために、ほぼ溝33に沿って亀裂3
1が生成している。亀裂31中には金属シリコンが充填
されている。
【0065】この気密部品について、250℃熱衝撃試
験を250回行ったところ、熱衝撃試験後も新たな亀裂
の発生は見られなかった。また、ヘリウムリークレート
は10- 9 Torr・リットル/秒台のままであった。
験を250回行ったところ、熱衝撃試験後も新たな亀裂
の発生は見られなかった。また、ヘリウムリークレート
は10- 9 Torr・リットル/秒台のままであった。
【0066】(本発明例7)図16(a)に示すよう
に、焼結体40の外周部分の表面40a上に、例えばカ
ーボン製の成形材41を対向させ、固定した。成形材4
1の先端部分41aはブレード状をなしている。この成
形材41の固定位置は、炭化珪素被膜中に亀裂を発生さ
せたい位置に一致させる。具体的には、各板材の設置位
置を、図14(a)に示す溝33の位置と一致させた。
に、焼結体40の外周部分の表面40a上に、例えばカ
ーボン製の成形材41を対向させ、固定した。成形材4
1の先端部分41aはブレード状をなしている。この成
形材41の固定位置は、炭化珪素被膜中に亀裂を発生さ
せたい位置に一致させる。具体的には、各板材の設置位
置を、図14(a)に示す溝33の位置と一致させた。
【0067】次いで、本発明例1と同じ方法で炭化珪素
被膜を形成した。この状態では、図16(b)に示すよ
うに、表面40a上に炭化珪素被膜42Aが生成するだ
けでなく、成形材41を被覆するように炭化珪素被膜4
2Bが生成した。次いで、このカーボン製の成形材41
の部分をサンドブラスト法によって線Mに沿って除去
し、図16(c)に示すような形態の炭化珪素被膜42
Cを得た。
被膜を形成した。この状態では、図16(b)に示すよ
うに、表面40a上に炭化珪素被膜42Aが生成するだ
けでなく、成形材41を被覆するように炭化珪素被膜4
2Bが生成した。次いで、このカーボン製の成形材41
の部分をサンドブラスト法によって線Mに沿って除去
し、図16(c)に示すような形態の炭化珪素被膜42
Cを得た。
【0068】この被膜42Cにおいては、ブレード状の
先端部分41aと同じ形態を有する開口部44が生成し
ており、かつ開口部44の先端と焼結体40の表面40
aとの間に亀裂45が生成していた。この亀裂45は、
カーボン製の板材41を設置した部分にのみ発生してい
た。また、亀裂が焼結体の中央部にまで延びていること
はなかった。
先端部分41aと同じ形態を有する開口部44が生成し
ており、かつ開口部44の先端と焼結体40の表面40
aとの間に亀裂45が生成していた。この亀裂45は、
カーボン製の板材41を設置した部分にのみ発生してい
た。また、亀裂が焼結体の中央部にまで延びていること
はなかった。
【0069】次いで、本発明例1と同様にして金属シリ
コンを溶融させた。この結果、図17(a)に示すよう
に、開口部44中および亀裂45中に金属シリコンが充
填されており、かつ炭化珪素被膜42Cを被覆するよう
に金属シリコン被膜46が生成していた。次いで、サン
ドブラスト及びダイヤモンド砥石による研削加工によっ
て、金属シリコンの被膜を除去し、図17(b)に示す
ような気密部品を得た。
コンを溶融させた。この結果、図17(a)に示すよう
に、開口部44中および亀裂45中に金属シリコンが充
填されており、かつ炭化珪素被膜42Cを被覆するよう
に金属シリコン被膜46が生成していた。次いで、サン
ドブラスト及びダイヤモンド砥石による研削加工によっ
て、金属シリコンの被膜を除去し、図17(b)に示す
ような気密部品を得た。
【0070】この気密部品においては、炭化珪素被膜4
7中に、開口部48と、開口部49の下方へと向かって
延びる亀裂45とが生成しており、開口部48および亀
裂45中に金属シリコン49が充填されている。
7中に、開口部48と、開口部49の下方へと向かって
延びる亀裂45とが生成しており、開口部48および亀
裂45中に金属シリコン49が充填されている。
【0071】この気密部品について、250℃熱衝撃試
験を250回行ったところ、熱衝撃試験後も新たな亀裂
の発生は見られなかった。また、ヘリウムリークレート
は10- 9 Torr・リットル/秒台のままであった。
験を250回行ったところ、熱衝撃試験後も新たな亀裂
の発生は見られなかった。また、ヘリウムリークレート
は10- 9 Torr・リットル/秒台のままであった。
【0072】
【発明の効果】本発明によれば、炭化珪素を主成分とす
る焼結体と、この焼結体の表面を被覆する化学蒸着法に
よって得られた炭化珪素被膜とを備えている気密部品に
おいて、気密性、耐蝕性が高く、熱衝撃や熱サイクルを
加えたときにも気密性が保持されるような気密部品を提
供できる。
る焼結体と、この焼結体の表面を被覆する化学蒸着法に
よって得られた炭化珪素被膜とを備えている気密部品に
おいて、気密性、耐蝕性が高く、熱衝撃や熱サイクルを
加えたときにも気密性が保持されるような気密部品を提
供できる。
【図1】(a)は、気密部品1の一例を示す断面図であ
り、(b)は、(a)の気密部品の斜視図である。
り、(b)は、(a)の気密部品の斜視図である。
【図2】気密部品1を製造するための化学蒸着装置の一
例を模式的に示す模式図である。
例を模式的に示す模式図である。
【図3】焼結体に炭化珪素被膜を形成する際の温度スケ
ジュールおよびガスの供給のスケジュールを示すグラフ
である。
ジュールおよびガスの供給のスケジュールを示すグラフ
である。
【図4】気密部品11の炭化珪素被膜12に亀裂13が
生成している状態を示す平面図である。
生成している状態を示す平面図である。
【図5】(a)、(b)、(c)は、気密部品1の炭化
珪素被膜の気密性を測定する方法を説明するための参考
図である。
珪素被膜の気密性を測定する方法を説明するための参考
図である。
【図6】(a)は、炭化珪素被膜18中に亀裂13が生
成している状態を模式的に示す断面図であり、(b)
は、炭化珪素被膜18上に金属シリコン20を設置した
状態を模式的に示す断面図であり、(c)は、金属シリ
コンを炭化珪素被膜上で溶融させた後の状態を模式的に
示す断面図であり、(d)は金属シリコンを除去した状
態を示す断面図である。
成している状態を模式的に示す断面図であり、(b)
は、炭化珪素被膜18上に金属シリコン20を設置した
状態を模式的に示す断面図であり、(c)は、金属シリ
コンを炭化珪素被膜上で溶融させた後の状態を模式的に
示す断面図であり、(d)は金属シリコンを除去した状
態を示す断面図である。
【図7】炭化珪素被膜上で金属シリコンを溶融させた状
態のセラミックス組織を示す写真である。
態のセラミックス組織を示す写真である。
【図8】(a)、(b)は、炭化珪素被膜上で金属シリ
コンを溶融させた状態について説明するための図であ
る。
コンを溶融させた状態について説明するための図であ
る。
【図9】炭化珪素被膜の亀裂中に金属シリコンが充填さ
れている状態を示す、炭化珪素被膜を横断面の方向に切
ってみたときのセラミックス組織を示す写真である。
れている状態を示す、炭化珪素被膜を横断面の方向に切
ってみたときのセラミックス組織を示す写真である。
【図10】炭化珪素被膜の亀裂中に金属シリコンが充填
されている状態を拡大して示す、セラミックス組織を示
す写真である。
されている状態を拡大して示す、セラミックス組織を示
す写真である。
【図11】図10の写真を説明するための図である。
【図12】本発明の好適な実施形態において採用できる
温度スケジュールを示すグラフである。
温度スケジュールを示すグラフである。
【図13】本発明の他の好適な態様において採用できる
温度スケジュールおよびガスの供給のスケジュールを示
すグラフである。
温度スケジュールおよびガスの供給のスケジュールを示
すグラフである。
【図14】(a)は、本発明の更に他の態様において使
用する焼結体30を示す平面図であり、(b)は、
(a)の一部拡大斜視図である。
用する焼結体30を示す平面図であり、(b)は、
(a)の一部拡大斜視図である。
【図15】(a)は、図14の焼結体上に炭化珪素被膜
を形成し、更に金属シリコンを充填させた後の気密部品
34を示す平面図であり、図15(b)はその一部拡大
断面図である。
を形成し、更に金属シリコンを充填させた後の気密部品
34を示す平面図であり、図15(b)はその一部拡大
断面図である。
【図16】(a)、(b)、(c)は、炭化珪素被膜中
に開口部44および亀裂45を生成させるためのプロセ
スを示す断面図である。
に開口部44および亀裂45を生成させるためのプロセ
スを示す断面図である。
【図17】(a)および(b)は、図16(c)の開口
部44および亀裂45に金属シリコンを充填させる工程
について説明するための断面図である。
部44および亀裂45に金属シリコンを充填させる工程
について説明するための断面図である。
1、11、34 気密部品 2、30 焼結体
4、12、35、42A、42B、42C 炭化珪素被
膜 5 化学蒸着装置 13、31、45 亀裂
22、49 金属シリコン 33 放射状に延びる
溝 44、48 開口部 C 温度スケジュールを示すグ
ラフ D 反応性ガスのスケジュールを示すグラフ
E キャリアーガスのスケジュールを示すグラフ
G 昇温段階 H 化学蒸着段階 I 冷却段階
4、12、35、42A、42B、42C 炭化珪素被
膜 5 化学蒸着装置 13、31、45 亀裂
22、49 金属シリコン 33 放射状に延びる
溝 44、48 開口部 C 温度スケジュールを示すグ
ラフ D 反応性ガスのスケジュールを示すグラフ
E キャリアーガスのスケジュールを示すグラフ
G 昇温段階 H 化学蒸着段階 I 冷却段階
Claims (12)
- 【請求項1】炭化珪素を主成分とする焼結体と、この焼
結体の表面を被覆する化学蒸着法によって得られた炭化
珪素被膜とを備えている気密部品であって、前記炭化珪
素被膜に亀裂が生成しており、この亀裂に金属シリコン
が充填されていることを特徴とする、気密部品。 - 【請求項2】前記炭化珪素被膜の純度が99.999%
以上であり、前記金属シリコンの純度が99.999%
以上であることを特徴とする、請求項1記載の気密部
品。 - 【請求項3】前記焼結体が、炭化珪素の組成比率が90
%以上である焼結体、および炭化珪素と金属シリコンと
の混合焼結体からなる群より選ばれた焼結体であること
を特徴とする、請求項1または2記載の気密部品。 - 【請求項4】前記焼結体が盤状の焼結体であり、この焼
結体の幅方向の寸法が300mm以上であり、この焼結
体の主面の80%以上が炭化珪素被膜によって被覆され
ていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一つ
の請求項に記載の気密部品。 - 【請求項5】前記炭化珪素被膜の厚さが0.5mm以上
であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一つ
の請求項に記載の気密部品。 - 【請求項6】炭化珪素を主成分とする焼結体と、この焼
結体の表面を被覆する化学蒸着法によって得られた炭化
珪素被膜とを備えている気密部品を製造するのに際し
て、前記炭化珪素被膜に亀裂を生成させ、前記炭化珪素
被膜に対して金属シリコンを接触させ、金属シリコンを
融点以上に加熱することによって金属シリコンを前記亀
裂に充填させることを特徴とする、気密部品の製造方
法。 - 【請求項7】化学蒸着法によって前記焼結体に前記炭化
珪素被膜を形成するのに際して、前記化学蒸着法による
成膜時に、前記炭化珪素被膜の温度を前記焼結体の温度
よりも高くすることによって、冷却時における前記炭化
珪素被膜の前記亀裂の生成を促進することを特徴とす
る、請求項6記載の気密部品の製造方法。 - 【請求項8】前記化学蒸着法における冷却時に、前記炭
化珪素被膜の温度を前記焼結体の温度よりも低くするこ
とによって、前記炭化珪素被膜中の前記亀裂の生成を促
進することを特徴とする、請求項6または7記載の気密
部品の製造方法。 - 【請求項9】前記化学蒸着法における冷却時に、前記炭
化珪素被膜側に過剰の冷却ガスを流すことによって、前
記炭化珪素被膜の冷却を促進し、これによって前記炭化
珪素被膜の温度を前記焼結体の温度よりも低くすること
を特徴とする、請求項8記載の気密部品の製造方法。 - 【請求項10】前記化学蒸着法を実施するための装置内
において、前記炭化珪素被膜側と前記焼結体側とに加熱
用ヒーターが設置されており、前記化学蒸着法における
冷却時に、前記炭化珪素被膜側の前記加熱ヒーターの温
度を前記焼結体側の加熱ヒーターの温度よりも低くする
ことによって、前記炭化珪素被膜の温度を前記焼結体の
温度よりも低くすることを特徴とする、請求項8記載の
気密部品の製造方法。 - 【請求項11】前記焼結体の前記炭化珪素被膜が形成さ
れる表面に溝を形成することによって、この表面に前記
炭化珪素被膜を形成した後に前記炭化珪素被膜中に前記
溝に沿って前記亀裂を生成させることを特徴とする、請
求項6〜10のいずれか一つの請求項に記載の気密部品
の製造方法。 - 【請求項12】前記化学蒸着法を実施するのに際して、
前記焼結体の前記炭化珪素被膜が形成される表面側に成
形材を設置し、前記炭化珪素被膜を形成した後に前記成
形材を除去することによって、前記炭化珪素被膜に開口
部を設け、かつこの開口部から前記焼結体へと向かう亀
裂を生成させることを特徴とする、請求項6〜10のい
ずれか一つの請求項に記載の気密部品の製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9105400A JPH10287483A (ja) | 1997-04-09 | 1997-04-09 | 気密部品およびその製造方法 |
| TW087102930A TW382742B (en) | 1997-04-09 | 1998-02-27 | Air-tight part and its production |
| US09/047,525 US6063514A (en) | 1997-04-09 | 1998-03-25 | Gas-tight article and a producing process thereof |
| KR1019980011779A KR100285355B1 (ko) | 1997-04-09 | 1998-04-03 | 기밀 부품 및 그 제조 방법 |
| EP98302754A EP0870744B1 (en) | 1997-04-09 | 1998-04-08 | Gas-tight article and a producing process thereof |
| DE69800040T DE69800040T2 (de) | 1997-04-09 | 1998-04-08 | Gasdichter Körper und Verfahren zu dessen Herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9105400A JPH10287483A (ja) | 1997-04-09 | 1997-04-09 | 気密部品およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10287483A true JPH10287483A (ja) | 1998-10-27 |
Family
ID=14406591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9105400A Withdrawn JPH10287483A (ja) | 1997-04-09 | 1997-04-09 | 気密部品およびその製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6063514A (ja) |
| EP (1) | EP0870744B1 (ja) |
| JP (1) | JPH10287483A (ja) |
| KR (1) | KR100285355B1 (ja) |
| DE (1) | DE69800040T2 (ja) |
| TW (1) | TW382742B (ja) |
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| JP2016540717A (ja) * | 2013-10-30 | 2016-12-28 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 溶浸セラミックマトリックス複合体中のマトリックスクラックの補修方法 |
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| JP2001253777A (ja) * | 2000-03-13 | 2001-09-18 | Ibiden Co Ltd | セラミック基板 |
| JP3516392B2 (ja) * | 2000-06-16 | 2004-04-05 | イビデン株式会社 | 半導体製造・検査装置用ホットプレート |
| DE10145724A1 (de) * | 2001-09-17 | 2003-04-10 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterstruktur unter Verwendung einer Schutzschicht und Halbleiterstruktur |
| JP4321855B2 (ja) * | 2003-12-11 | 2009-08-26 | 日本碍子株式会社 | セラミックチャック |
| TW200911036A (en) * | 2007-04-13 | 2009-03-01 | Saint Gobain Ceramics | Electrostatic dissipative stage and effectors for use in forming LCD products |
| WO2008128244A1 (en) * | 2007-04-16 | 2008-10-23 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Process of cleaning a substrate for microelectronic applications including directing mechanical energy through a fluid bath and apparatus of same |
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1997
- 1997-04-09 JP JP9105400A patent/JPH10287483A/ja not_active Withdrawn
-
1998
- 1998-02-27 TW TW087102930A patent/TW382742B/zh not_active IP Right Cessation
- 1998-03-25 US US09/047,525 patent/US6063514A/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-04-03 KR KR1019980011779A patent/KR100285355B1/ko not_active Expired - Fee Related
- 1998-04-08 DE DE69800040T patent/DE69800040T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1998-04-08 EP EP98302754A patent/EP0870744B1/en not_active Expired - Lifetime
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| KR100285355B1 (ko) | 2001-04-02 |
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| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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