覆碳化钽的碳材料和其制造方法、半导体单晶制造装置用构件制造方法及图纸

本发明专利技术涉及覆碳化钽的碳材料和其制造方法、半导体单晶制造装置用构件。[课题]提供制品寿命长的半导体单晶制造装置用构件和覆碳化钽的碳材料。[解决方案]本发明专利技术的覆碳化钽的碳材料的特征在于，其为用以碳化钽为主成分的碳化钽覆膜覆盖碳基材表面的至少一部分的覆碳化钽的碳材料，对于碳化钽覆膜，针对面外方向，与(200)面对应的X射线衍射线的强度大于与其他晶面对应的X射线衍射线的强度，其强度比相对于与全部晶面对应的X射线衍射线的强度之和为60％以上。

Tantalum Carbide Coated Carbon Materials and Their Manufacturing Methods, Components for Semiconductor Single Crystal Manufacturing Devices

The invention relates to a carbon material coated with tantalum carbide, a manufacturing method thereof and a component for a semiconductor single crystal manufacturing device. [Subject] Provide components for semiconductor single crystal fabrication devices with long product life and carbon materials coated with tantalum carbide. [Solution] The carbon material coated with tantalum carbide of the present invention is characterized in that the carbon material coated with tantalum carbide film covering at least a part of the surface of the carbon base material with tantalum carbide as the main component. For tantalum carbide film, the intensity of the X-ray diffraction line corresponding to (200) plane is greater than that corresponding to other crystal faces, and the intensity ratio is higher than that of the X-ray diffraction line corresponding to (200) plane. The sum of intensity of X-ray diffraction lines corresponding to all crystal faces is more than 60%.

【技术实现步骤摘要】
覆碳化钽的碳材料和其制造方法、半导体单晶制造装置用构件
本专利技术涉及在碳基材表面覆盖有碳化钽膜的覆碳化钽的碳材料、和使用该材料的半导体单晶制造装置用构件。
技术介绍
碳化钽在过渡金属碳化物中熔点最高(约3900℃)，且化学稳定性、强度、韧性、耐腐蚀性也优异。因此，在碳基材表面覆盖有碳化钽膜的覆碳化钽的碳材料在Si(硅)、SiC(碳化硅)、GaN(氮化镓)等半导体单晶制造装置中作为构件而使用。作为制造SiC的大块单晶的方法，广泛已知有升华重结晶法(改良瑞利法)。升华重结晶法中，在坩埚内部填充SiC原料，在其上部配置SiC晶种。另外，在SiC晶种的周围设置筒状的引导构件。通过SiC原料的加热而产生的升华气体沿着引导构件的内壁上升，在SiC晶种中SiC单晶逐渐生长。另外，半导体器件等所使用的SiC单晶基板如下制造：使SiC单晶在由大块单晶构成的SiC基板上外延生长而制造。使SiC单晶外延生长的方法已知有液相外延(LPE)法、气相外延(VPE)法、化学气相沉积(CVD)法等。通常，使SiC单晶外延生长的方法为CVD法。基于CVD法的外延生长方法通过在装置内的基座上载置SiC基板，在1500℃以上的高温下供给原料气体，从而生长为SiC单晶。这样的SiC单晶的制造方法中，为了得到更高品质的晶体，专利文献1中公开了利用以碳化钽覆盖石墨基材的内面的坩埚的方法。另外，专利文献2中公开了利用以碳化钽覆盖内壁的引导构件的方法。另外，覆碳化钽的碳材料中的碳化钽覆膜通过控制其取向性，从而尝试了特性的提高。例如，专利文献3中，通过使碳化钽的(220)面相对于其他晶面特异地发达，从而实现了耐腐蚀性、耐热冲击性的提高。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平11-116398号公报专利文献2：日本特开2005-225710号公报专利文献3：日本特开2008-308701号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题已知的是，金属碳化物根据其晶面而化学活性(反应性)不同。认为，碳化钽的(111)面、(220)面、(311)面、(222)面中，钽(Ta)与碳(C)的原子密度不等同，因此，反应性变高。因此，将专利文献3所示那样的覆碳化钽的碳材料作为半导体单晶制造装置用构件使用的情况下，碳化钽覆膜的反应性高，因此，担心制品寿命变短。因此，本专利技术的目的在于，提供：制品寿命长的半导体单晶制造装置用构件和覆碳化钽的碳材料。用于解决问题的方案为了解决上述问题，本专利技术的覆碳化钽的碳材料为用以碳化钽为主成分的碳化钽覆膜覆盖碳基材表面的至少一部分的覆碳化钽的碳材料。其特征在于，对于该覆碳化钽的碳材料，针对面外方向，与(200)面对应的X射线衍射线的强度大于与其他晶面对应的X射线衍射线的强度，其强度比相对于与全部晶面对应的X射线衍射线的强度之和为60％以上。根据这样的构成，可以延长覆碳化钽的碳材料的制品寿命。本专利技术的覆碳化钽的碳材料中，可以使碳化钽覆膜表面的算术平均粗糙度Ra为3.5μm以下。本专利技术的覆碳化钽的碳材料中，可以使碳基材表面的算术平均粗糙度Ra为4.0μm以下。本专利技术的覆碳化钽的碳材料中，可以使碳化钽覆膜中所含的钽原子数多于碳原子数、且为碳原子数的1.2倍以下。本专利技术的覆碳化钽的碳材料中，碳化钽覆膜可以以0.01atm％以上且1.00atm％以下的原子浓度含有氯原子。本专利技术的半导体单晶制造装置用构件由覆碳化钽的碳材料构成。该半导体单晶制造装置用构件的特征在于，其为用以碳化钽为主成分的碳化钽覆膜覆盖碳基材表面的至少一部分的构件，针对面外方向，与(200)面对应的X射线衍射线的强度大于与其他晶面对应的X射线衍射线的强度，其强度比相对于与全部晶面对应的X射线衍射线的强度之和为60％以上。根据这样的构成，可以延长由覆碳化钽的碳材料构成的半导体单晶制造装置用构件的制品寿命。其结果，可以降低半导体单晶的制造成本。本专利技术的半导体单晶制造装置用构件可以用于SiC单晶的制造装置。本专利技术的半导体单晶制造装置用构件可以为用于通过升华重结晶法制造SiC单晶的装置中使用的坩埚或引导构件。本专利技术的半导体单晶制造装置用构件可以为用于通过化学气相沉积法使SiC单晶外延生长而制造的装置中使用的基座或内壁构件。本专利技术的半导体单晶制造装置用构件中，可以在碳化钽覆膜表面具有2个部位以上的钽原子浓度低的部位。本专利技术的覆碳化钽的碳材料的制造方法具备如下工序：准备算术表面粗糙度Ra为4.0μm以下的碳基材的工序；和，用碳化钽覆膜覆盖碳基材的表面的至少一部分的工序。根据这样的构成，可以制造具备如下特征的覆碳化钽的碳材料：使碳基材与碳化钽覆膜的剥离强度为1MPa以上，且与碳化钽覆膜的(200)面对应的X射线衍射线的强度比为整体的X射线衍射线的强度和的60％以上。本专利技术的覆碳化钽的碳材料的制造方法中，准备的工序可以具有如下工序：在反应室内支撑碳基材的工序，覆盖的工序可以具有如下工序：将含有包含碳原子的化合物和卤化钽的原料气体供给至反应室内的工序；和，使供给的原料气体以热CVD法反应，形成碳化钽覆膜的工序。本专利技术的覆碳化钽的碳材料的制造方法中，可以边使碳基材以自转轴为中心旋转边覆盖碳化钽覆膜。该方法中，可以边使自转轴以公转轴为中心公转边覆盖碳化钽覆膜。本专利技术的覆碳化钽的碳材料的制造方法中，供给原料气体的工序中，可以使反应室内的温度为850℃以上且1200℃以下。本专利技术的覆碳化钽的碳材料的制造方法中，供给原料气体的工序中，可以使包含碳原子的化合物为甲烷(CH4)、卤化钽为五氯化钽(TaCl5)。而且，可以使供给的甲烷与五氯化钽的流量比为2以上且20以下。本专利技术的覆碳化钽的碳材料的制造方法中，在覆盖的工序后，可以进一步具备如下工序：对形成有碳化钽覆膜的碳基材进行退火处理。附图说明图1示出外热型减压CVD装置1的简图。图2示出用于通过升华重结晶法使SiC单晶生长的减压加热炉8的简图。图3示出用于使SiC单晶外延生长的CVD装置1的简图。图4示出实施例1的碳化钽覆膜的XRD谱图。图5示出实施例3的碳化钽覆膜的XRD谱图。图6示出比较例1的碳化钽覆膜的XRD谱图。图7示出比较例3的碳化钽覆膜的XRD谱图。图8示出比较例4的碳化钽覆膜的XRD谱图。图9为示出边使碳基材自转边形成碳化钽覆膜的外热型减压CVD装置的构成的简图。图10的(a)为示出边使碳基材自转并公转边形成碳化钽覆膜的外热型减压CVD装置的构成的简图。图10的(b)为示出自转和公转的样子的俯视图。附图标记说明1外热型减压CVD装置2反应室3加热器4碳基材5支撑单元6原料供给部7排气部8减压加热炉9引导构件10引导构件内侧表面11引导构件外侧表面12坩埚13坩埚内侧表面14坩埚外侧表面15SiC原料16SiC晶种17外热型减压CVD装置18内壁构件19内壁构件内侧表面20内壁构件外侧表面21基座22基座内侧表面23基座外侧表面24SiC单晶基板具体实施方式以下，对本专利技术的实施方式进行详述，但本专利技术不限定于此。本专利技术的覆碳化钽的碳材料由碳基材和以碳化钽为主成分的碳化钽覆膜形成，是用碳化钽覆膜覆盖碳基材表面的至少一部分而得到的。作为碳基材4，可以使用各向同性石墨、挤出成型石墨、热解石墨、碳纤维增强碳复合材料(C/C合成材料)等碳材料。其形状、特性没有特本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种覆碳化钽的碳材料，其特征在于，其为用以碳化钽为主成分的碳化钽覆膜覆盖碳基材表面的至少一部分的覆碳化钽的碳材料，对于碳化钽覆膜，针对面外方向，与(200)面对应的X射线衍射线的强度大于与其他晶面对应的X射线衍射线的强度，其强度比相对于与全部晶面对应的X射线衍射线的强度之和为60％以上。

【技术特征摘要】
2017.12.04 JP 2017-232383;2018.10.10 JP 2018-191571.一种覆碳化钽的碳材料，其特征在于，其为用以碳化钽为主成分的碳化钽覆膜覆盖碳基材表面的至少一部分的覆碳化钽的碳材料，对于碳化钽覆膜，针对面外方向，与(200)面对应的X射线衍射线的强度大于与其他晶面对应的X射线衍射线的强度，其强度比相对于与全部晶面对应的X射线衍射线的强度之和为60％以上。2.根据权利要求1所述的覆碳化钽的碳材料，其特征在于，所述碳化钽覆膜表面的算术平均粗糙度Ra为3.5μm以下。3.根据权利要求1或2所述的覆碳化钽的碳材料，其特征在于，所述碳基材表面的算术平均粗糙度Ra为4.0μm以下。4.根据权利要求1～3中任一项所述的覆碳化钽的碳材料，其特征在于，所述碳化钽覆膜中所含的钽原子数多于碳原子数、且为碳原子数的1.2倍以下。5.根据权利要求1或2所述的覆碳化钽的碳材料，其特征在于，所述碳化钽覆膜以0.01atm％以上且1.00atm％以下的原子浓度含有氯原子。6.一种半导体单晶制造装置用构件，其特征在于，其为由覆碳化钽的碳材料构成的半导体单晶制造装置用构件，所述覆碳化钽的碳材料用以碳化钽为主成分的碳化钽覆膜覆盖碳基材表面的至少一部分，对于所述碳化钽覆膜，针对面外方向，与(200)面对应的X射线衍射线的强度大于与其他晶面对应的X射线衍射线的强度，其强度比相对于与全部晶面对应的X射线衍射线的强度之和为60％以上。7.根据权利要求6所述的半导体单晶制造装置用构件，其特征在于，所述半导体单晶制造装置用构件用于SiC单晶的制造装置。8.根据权利要求7所述的半导体单晶制造装置用构件，其特征在于，所述半导体单晶制造装置用构件为用于通过升华重结晶法制造SiC单晶的装置中...

【专利技术属性】
技术研发人员：森力，山村和市，狩野正树，平手晓大，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP