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公開番号2024143156
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-11
出願番号2023055682
出願日2023-03-30
発明の名称炭化タンタル被覆材料及び化合物半導体成長装置
出願人信越化学工業株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類C30B 29/36 20060101AFI20241003BHJP(結晶成長)
要約【課題】高温腐食環境下における炭化タンタル被覆膜の剥離を抑制できる炭化タンタル被覆材料及びその炭化タンタル被覆材料を使用した化合物半導体成長装置を提供する。
【解決手段】本発明は、基材12と、基材12の少なくとも一部を被覆する炭化タンタル被覆膜11とを含む炭化タンタル被覆材料1であって、炭化タンタル被覆膜11の表面に存在するクラックの交点の単位面積あたりの数が25個/cm²以下である。本発明の化合物半導体成長装置は、本発明の炭化タンタル被覆材料を使用する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
基材と、前記基材の少なくとも一部を被覆する炭化タンタル被覆膜とを含む炭化タンタル被覆材料であって、
前記炭化タンタル被覆膜の表面に存在するクラックの交点の単位面積あたりの数が２５個／ｃｍ
２
以下である炭化タンタル被覆材料。
続きを表示（約 440 文字）【請求項２】
前記炭化タンタル被覆膜の表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが１０μｍ以下である請求項１に記載の炭化タンタル被覆材料。
【請求項３】
前記基材と前記炭化タンタル被覆膜との間の界面における粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが０．１ｍｍ以上５．０ｍｍ以下である請求項１に記載の炭化タンタル被覆材料。
【請求項４】
前記基材が炭素を主成分とする炭素基材である請求項１に記載の炭化タンタル被覆材料。
【請求項５】
前記炭化タンタル被覆膜と前記基材との間の密着強度が５ＭＰａ以上である請求項１に記載の炭化タンタル被覆材料。
【請求項６】
前記基材の線形熱膨張率が３．５×１０
－６
／℃以上７．５×１０
－６
／℃以下である請求項１に記載の炭化タンタル被覆材料。
【請求項７】
請求項１～６のいずれか１項に記載の炭化タンタル被覆材料を使用した化合物半導体成長装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材表面に炭化タンタル被覆膜を被覆した炭化タンタル被覆材料及びその炭化タンタル被覆材料を用いた化合物半導体成長装置に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
炭化タンタル、炭化ニオブ、炭化ジルコニウム、炭化ハフニウム、炭化タングステンなどの炭化物は、融点が高く、化学的安定性、強度、靭性および耐食性に優れている。このため、炭化物で炭素基材をコーティングすることにより、炭素基材の耐熱性、化学的安定性、強度、靭性、耐食性などの特性を改善することができる。炭素基材表面に炭化物膜を被覆した炭化物被覆炭素材料、特に炭化タンタル被覆炭素材料は、ＳｉＣ（炭化ケイ素）、ＧａＮ（窒化ガリウム）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）などの化合物半導体の化合物半導体成長装置の部材として用いられている。例えば、ＳｉＣ単結晶の製造装置において、より高品質な結晶を得るために、特許文献１には、黒鉛基材の内面を炭化タンタルで被覆したルツボを用いることが開示されている。また、特許文献２には、ＳｉＣ単結晶の製造装置において、内壁を炭化タンタルで被覆したガイド部材を用いることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１９－９９４５３号公報
特開２０１９－１０８６１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、化合物半導体には、従来のＳｉ半導体に比べて製造コストが高いという課題である。この製造コストをより低減するためには、さらに耐食性を高めた高耐熱部材が求められている。例えば、ＳｉＣ単結晶の製造環境は２０００℃の温度を超える過酷な環境である。炭化タンタル被覆材料には、このような高温腐食環境下においても、炭化タンタル被覆膜の剥離が発生せず、炭化タンタル被覆材料の耐久性が高いことが求められている。
【０００５】
そこで、本発明は、高温腐食環境下における炭化タンタル被覆膜の剥離を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、鋭意検討の結果、炭化タンタル被覆膜の表面に存在するクラックの交点の数が少ないほど、ＳｉＣ単結晶製造において使用後の炭化タンタル被覆膜の剥離が発生しにくくなることを見出し、本発明を完成させた。本発明の要旨は、以下のとおりである。
［１］基材と、前記基材の少なくとも一部を被覆する炭化タンタル被覆膜とを含む炭化タンタル被覆材料であって、前記炭化タンタル被覆膜の表面に存在するクラックの交点の単位面積あたりの数が２５個／ｃｍ
２
以下である炭化タンタル被覆材料。
［２］前記炭化タンタル被覆膜の表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが１０μｍ以下である上記［１］又は［２］に記載の炭化タンタル被覆材料。
［３］前記基材と前記炭化タンタル被覆膜との間の界面における粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが０．１ｍｍ以上５．０ｍｍ以下である上記［１］又は［２］に記載の炭化タンタル被覆材料。
［４］前記基材が炭素を主成分とする炭素基材である上記［１］～［３］のいずれか１つに記載の炭化タンタル被覆材料。
［５］前記炭化タンタル被覆膜と前記基材との間の密着強度が５ＭＰａ以上である上記［１］～［４］のいずれか１つに記載の炭化タンタル被覆材料。
［６］前記基材の線形熱膨張率が３．５×１０
－６
／℃以上７．５×１０
－６
／℃以下である上記［１］～［５］のいずれか１つに記載の炭化タンタル被覆材料。
［７］上記［１］～［６］のいずれか１つに記載の炭化タンタル被覆材料を使用した化合物半導体成長装置。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、高温腐食環境下における炭化タンタル被覆膜の剥離を抑制できる炭化タンタル被覆材料及びその炭化タンタル被覆材料を使用した化合物半導体成長装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、本実施形態に係る炭化タンタル被覆材料を例示する模式断面図である。
図２は、外熱型減圧ＣＶＤ装置の概略図である。
図３（ａ）は、単位面積あたりに２本のクラックがあり、それらのクラックが交点をもつ場合の膜表面のイメージ図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のａ－ａ’断面のイメージ図である。
図４（ａ）は、単位面積あたりに２本のクラックがあり、それらのクラックが交点をもたない場合の膜表面のイメージ図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のｂ－ｂ’断面のイメージ図である。
図５は、ＳｉＣ単結晶製造にて使用した後の、炭化タンタル被覆炭素材料の表面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
図６は、炭化タンタル被覆膜と基材との間の密着強度の測定方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１を参照して、本発明の一実施形態の炭化タンタル被覆材料を説明する。
【００１０】
［炭化タンタル被覆材料］
本発明の一実施形態の炭化タンタル被覆材料１は、基材１２と、基材１２の少なくとも一部を被覆する炭化タンタル被覆膜１１とを含む。そして、炭化タンタル被覆膜１１の表面に存在するクラックの交点の単位面積あたりの数が２５個／ｃｍ
２
以下である。
（【００１１】以降は省略されています）

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