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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024143156
(43)【公開日】2024-10-11
(54)【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
(51)【国際特許分類】
C30B 29/36 20060101AFI20241003BHJP
C04B 41/87 20060101ALI20241003BHJP
C23C 16/32 20060101ALI20241003BHJP
【ＦＩ】
C30B29/36
C04B41/87 U
C04B41/87 G
C23C16/32
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023055682
(22)【出願日】2023-03-30
(71)【出願人】
【識別番号】000002060
【氏名又は名称】信越化学工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100207756
【弁理士】
【氏名又は名称】田口 昌浩
(74)【代理人】
【識別番号】100135758
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 高志
(74)【代理人】
【識別番号】100154391
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 康義
(72)【発明者】
【氏名】宮島 直哉
(72)【発明者】
【氏名】平手 暁大
(72)【発明者】
【氏名】山村 和市
【テーマコード（参考）】
4G077
4K030
【Ｆターム（参考）】
4G077AA03
4G077AB10
4G077BE07
4G077DB05
4G077DB07
4G077ED06
4G077HA20
4K030AA03
4K030AA10
4K030BA17
4K030BA36
4K030CA05
4K030FA10
4K030GA02
(57)【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
【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／ｃｍ２以下である炭化タンタル被覆材料。
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／ｃｍ２以下である炭化タンタル被覆材料。
【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。
【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】
【特許文献1】特開２０１９－９９４５３号公報
【特許文献2】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／ｃｍ２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。
［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／ｃｍ２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】
【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／ｃｍ２以下である。
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／ｃｍ２以下である。
【0011】
（基材）
本発明の一実施形態における炭化タンタル被覆材料１における基材１２は、使用用途に適した基材であればその種類を限定しない。基材１２には、例えば、等方性黒鉛、押出成形黒鉛、熱分解黒鉛、炭素繊維強化炭素複合材料（Ｃ／Ｃコンポジット）などの炭素材料を使用した、炭素を主成分とする炭素基材、タンタルなどの高融点金属材料を使用した高融点金属基材などが挙げられる。これらの中で、本発明の一実施形態における炭化タンタル被覆材料１における基材１２は、炭素を主成分とする炭素基材であることが好ましい。基材の形状や特性は特に限定されず、用途などに応じて任意形状に加工したものを用いることができる。
本発明の一実施形態における炭化タンタル被覆材料１における基材１２は、使用用途に適した基材であればその種類を限定しない。基材１２には、例えば、等方性黒鉛、押出成形黒鉛、熱分解黒鉛、炭素繊維強化炭素複合材料（Ｃ／Ｃコンポジット）などの炭素材料を使用した、炭素を主成分とする炭素基材、タンタルなどの高融点金属材料を使用した高融点金属基材などが挙げられる。これらの中で、本発明の一実施形態における炭化タンタル被覆材料１における基材１２は、炭素を主成分とする炭素基材であることが好ましい。基材の形状や特性は特に限定されず、用途などに応じて任意形状に加工したものを用いることができる。
【0012】
＜線形熱膨張率＞
基材１２の線形熱膨張率は、好ましくは３．５×１０－６／℃以上７．５×１０－６／℃以下である。炭素基材１２の線形熱膨張率が３．５×１０－６／℃以上７．５×１０－６／℃以下であると、炭化タンタル被覆材料１の表面におけるクラックの発生をさらに抑制することができる。このような観点から、炭素基材１２の線形熱膨張率は、より好ましくは３．５×１０－６／℃以上７．５×１０－６／℃以下であり、さらに好ましくは５．６×１０－６／℃以上７．５×１０－６／℃以下である。なお、炭化タンタル被覆膜１１の線形熱膨張率はおよそ６．３×１０－６／℃である。基材の線形熱膨張率は、ＪＩＳ Ｒ １６１８に準拠して測定することができる。
基材１２の線形熱膨張率は、好ましくは３．５×１０－６／℃以上７．５×１０－６／℃以下である。炭素基材１２の線形熱膨張率が３．５×１０－６／℃以上７．５×１０－６／℃以下であると、炭化タンタル被覆材料１の表面におけるクラックの発生をさらに抑制することができる。このような観点から、炭素基材１２の線形熱膨張率は、より好ましくは３．５×１０－６／℃以上７．５×１０－６／℃以下であり、さらに好ましくは５．６×１０－６／℃以上７．５×１０－６／℃以下である。なお、炭化タンタル被覆膜１１の線形熱膨張率はおよそ６．３×１０－６／℃である。基材の線形熱膨張率は、ＪＩＳ Ｒ １６１８に準拠して測定することができる。
【0013】
（炭化タンタル被覆膜）
炭化タンタル被覆膜１１は、炭化タンタルを主成分とし、基材１２を被覆する。なお、炭化タンタル被覆膜１１は基材１２の一部を被覆してもよいし、基材１２の全部を被覆してもよい。
炭化タンタル被覆膜１１は、炭化タンタルを主成分とし、基材１２を被覆する。なお、炭化タンタル被覆膜１１は基材１２の一部を被覆してもよいし、基材１２の全部を被覆してもよい。
【0014】
＜クラックの交点の数＞
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は２５個／ｃｍ２以下である。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よりも多いと、高温腐食環境下において、炭化タンタル被覆膜１１の表面に存在するクラックを通して発生する基材１２の損傷が大きくなり、炭化タンタル被覆膜１１が剥がれてしまう場合がある。このような観点から、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は、好ましくは２４．９個／ｃｍ２以下であり、より好ましくは２３個／ｃｍ２以下であり、さらにましくは２１．３個／ｃｍ２以下であり、よりさらに好ましくは１３．４個／ｃｍ２以下であり、特に好ましくは６．８個／ｃｍ２以下である。なお、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の範囲の下限値は０個／ｃｍ２である。なお、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は、基材１２の表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍ及び基材１２の線形熱膨張率により調整することができる。
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は２５個／ｃｍ２以下である。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よりも多いと、高温腐食環境下において、炭化タンタル被覆膜１１の表面に存在するクラックを通して発生する基材１２の損傷が大きくなり、炭化タンタル被覆膜１１が剥がれてしまう場合がある。このような観点から、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は、好ましくは２４．９個／ｃｍ２以下であり、より好ましくは２３個／ｃｍ２以下であり、さらにましくは２１．３個／ｃｍ２以下であり、よりさらに好ましくは１３．４個／ｃｍ２以下であり、特に好ましくは６．８個／ｃｍ２以下である。なお、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の範囲の下限値は０個／ｃｍ２である。なお、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は、基材１２の表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍ及び基材１２の線形熱膨張率により調整することができる。
【0015】
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少ないと、炭化タンタル被覆膜１１の剥離が抑制できることの理由を以下、説明する。なお、この説明は、本発明の炭化タンタル被覆材料を限定しない。
炭化タンタル被覆膜１１の表面にクラックが存在する炭化タンタル被覆材料１を２０００℃以上の高温腐食環境に曝すと、クラックを中心に基材１２が損傷することが知られている（例えば、特開２０２２－８７８４６号公報参照）。基材１２の損傷した部分が大きくなると、基材１２は、炭化タンタル被覆膜１１を支持できなくなり、その結果、炭化タンタル被覆膜１１は剥離することになる。クラックの交点の近傍では、２つのクラックにより基材１２の損傷が大きくなるので、基材１２の損傷が急激に大きくなる。その結果、炭化タンタル被覆膜１１の剥離がさらに発生しやすくなる。なお、炭化タンタル被覆膜１１の剥離が発生すると、基材１２における炭化タンタル被覆膜１１が剥離した部分の損傷が進行する。その結果、炭化タンタル被覆膜１１の剥離がさらに進む。そして、炭化タンタル被覆材料は、炭化タンタル被覆膜１１の剥離及び基材１２の損傷という悪循環に陥ることになる。
したがって、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少ないと、２つのクラックによる基材の損傷の促進が抑制されるので、炭化タンタル被覆膜１１の剥離が抑制される。
炭化タンタル被覆膜１１の表面にクラックが存在する炭化タンタル被覆材料１を２０００℃以上の高温腐食環境に曝すと、クラックを中心に基材１２が損傷することが知られている（例えば、特開２０２２－８７８４６号公報参照）。基材１２の損傷した部分が大きくなると、基材１２は、炭化タンタル被覆膜１１を支持できなくなり、その結果、炭化タンタル被覆膜１１は剥離することになる。クラックの交点の近傍では、２つのクラックにより基材１２の損傷が大きくなるので、基材１２の損傷が急激に大きくなる。その結果、炭化タンタル被覆膜１１の剥離がさらに発生しやすくなる。なお、炭化タンタル被覆膜１１の剥離が発生すると、基材１２における炭化タンタル被覆膜１１が剥離した部分の損傷が進行する。その結果、炭化タンタル被覆膜１１の剥離がさらに進む。そして、炭化タンタル被覆材料は、炭化タンタル被覆膜１１の剥離及び基材１２の損傷という悪循環に陥ることになる。
したがって、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少ないと、２つのクラックによる基材の損傷の促進が抑制されるので、炭化タンタル被覆膜１１の剥離が抑制される。
【0016】
ここで、炭化タンタル被覆膜１１の表面に単位面積あたりに２本のクラックが存在する場合について、２本のクラックが交点を持つ場合（図３参照）と交点を持たない場合（図４参照）とを考える。それぞれの炭化タンタル被覆材料１を高温腐食環境下に曝した場合、クラック３１付近から基材１２が損傷するが、クラック３１の交点がない場合に比べて、クラック３１の交点３０がある場合は、交点３０付近で損傷３２のサイズが大きくなることが予想される（図３（ｂ）及び図４（ｂ）参照）。このため、クラック交点３０付近では、通常のクラック３１付近よりも炭化タンタル被覆膜の剥離が起きやすくなる。
【0017】
図５は、実際、ＳｉＣ単結晶成長環境にて使用した後の炭化タンタル被覆炭素材料表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察した画像であり、クラックの交点部分にて炭化タンタル被覆膜の剥離が起きていることを確認できる。したがって、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少ないと、すなわち、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以下であると、炭化タンタル被覆材料を高温腐食環境に曝した際の炭化タンタル被覆膜の剥離が発生しにくくなる。
【0018】
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は以下のようにして測定することができる。
炭化タンタル被覆材料に発生しているクラックは、肉眼で確認できるサイズではないため、次の２つの手法のいずれか、または両方によって、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を測定する。
炭化タンタル被覆材料に発生しているクラックは、肉眼で確認できるサイズではないため、次の２つの手法のいずれか、または両方によって、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を測定する。
【0019】
（１）走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による測定
試料をＳＥＭにて観察可能なサイズに加工し、その表面を観察する。この場合、1枚の画像から得られる情報は最大で約６ｍｍ２（＝２ｍｍ×３ｍｍ）程度のため、１ｃｍ２分の範囲を観察するためには、約１７枚の画像を取得する必要がある。また、局所的な観察による偏りを避けるため、十分に距離を置いた別の箇所において約１７枚の画像を取得する必要がある。この作業を１０回繰り返し、合計１７０枚以上の画像を取得し、この合計１７０枚以上の画像から、クラックの交点の数を数え、クラックの交点の数を、取得した合計１７０枚以上の画像により観察した部分の面積で割り算して得られた値が、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（個／ｃｍ２）となる。
試料をＳＥＭにて観察可能なサイズに加工し、その表面を観察する。この場合、1枚の画像から得られる情報は最大で約６ｍｍ２（＝２ｍｍ×３ｍｍ）程度のため、１ｃｍ２分の範囲を観察するためには、約１７枚の画像を取得する必要がある。また、局所的な観察による偏りを避けるため、十分に距離を置いた別の箇所において約１７枚の画像を取得する必要がある。この作業を１０回繰り返し、合計１７０枚以上の画像を取得し、この合計１７０枚以上の画像から、クラックの交点の数を数え、クラックの交点の数を、取得した合計１７０枚以上の画像により観察した部分の面積で割り算して得られた値が、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（個／ｃｍ２）となる。
【0020】
（２）探傷剤を用いた測定
試料の形状によってはＳＥＭ観察のために加工が必要で、この加工の際に炭化タンタル被覆膜の表面にクラックが入ってしまう可能性がある。この可能性を排除するため、μｍオーダーのクラックを検知可能な大きさとする探傷剤によってクラックを可視化させ、目視もしくは光学顕微鏡を使用して、１ｃｍ２当たりのクラックの交点の数を測定してもよい。
試料の形状によってはＳＥＭ観察のために加工が必要で、この加工の際に炭化タンタル被覆膜の表面にクラックが入ってしまう可能性がある。この可能性を排除するため、μｍオーダーのクラックを検知可能な大きさとする探傷剤によってクラックを可視化させ、目視もしくは光学顕微鏡を使用して、１ｃｍ２当たりのクラックの交点の数を測定してもよい。
【0021】
＜粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍ＞
炭化タンタル被覆膜１１の表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍは、好ましくは１０μｍ以下である。炭化タンタル被覆膜１１の表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが１０μｍ以下であると、炭化タンタル被覆膜１１の表面に、大気中の粉塵などが付着することを抑制することができる。このような観点から、炭化タンタル被覆膜１１の表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍは、より好ましくは９．８μｍ以下であり、さらに好ましくは６．５μｍ以下である。炭化タンタル被覆膜１１の表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍの範囲の下限値は、特に限定されないが、通常１．１μｍである。
炭化タンタル被覆膜１１の表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍは、好ましくは１０μｍ以下である。炭化タンタル被覆膜１１の表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが１０μｍ以下であると、炭化タンタル被覆膜１１の表面に、大気中の粉塵などが付着することを抑制することができる。このような観点から、炭化タンタル被覆膜１１の表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍは、より好ましくは９．８μｍ以下であり、さらに好ましくは６．５μｍ以下である。炭化タンタル被覆膜１１の表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍの範囲の下限値は、特に限定されないが、通常１．１μｍである。
【0022】
基材１２と炭化タンタル被覆膜１１との間の界面における粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍは、好ましくは０．１ｍｍ以上５．０ｍｍ以下である。基材１２と炭化タンタル被覆膜１１と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以下であると、基材１２と炭化タンタル被覆膜１１と間の密着強度をさらに高くすることができる。また、基材１２と炭化タンタル被覆膜１１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以下であると、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をさらに少なくすることができる。このような観点から、基材１２と炭化タンタル被覆膜１１との間の界面における粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍは、より好ましくは０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であり、さらに好ましくは１．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であり、よりさらに好ましくは２．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下である。なお、基材１２と炭化タンタル被覆膜１１との間の界面における粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍは、基材１２の表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍと同じ値である。したがって、基材１２の表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍを上記範囲内にすることにより、基材１２と炭化タンタル被覆膜１１との間の界面における粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍを上記範囲内にすることができる。基材１２の表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍは、意図的に生み出すパターンに起因するものでもよく、機械加工時の切削工具の跡に起因するものでもよい。
【0023】
粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍは、市販の表面粗さ計による測定や破壊断面の顕微鏡画像によって測定することができ、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２０１３およびＩＳＯ ４２８７：１９９７に規定されている粗さ曲線要素の平均長さである。粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍは、断面輪郭曲線のうち、ｉ番目の山部からｉ＋１番目の山部までの距離ｘｉと、山の間隔数ｍを使って、下記の式で表される。
Ｒｓｍ＝（１／ｍ）×Σｘｉ （ｉ＝１～ｍ）
また、山と判断する最小高さは、断面輪郭曲線の平均高さＲｚの１０％である。
粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍの値が大きいほど周期間隔の大きい粗さが形成しているといえ、粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍの値が小さいほど周期間隔の小さい粗さが形成しているといえる。
Ｒｓｍ＝（１／ｍ）×Σｘｉ （ｉ＝１～ｍ）
また、山と判断する最小高さは、断面輪郭曲線の平均高さＲｚの１０％である。
粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍの値が大きいほど周期間隔の大きい粗さが形成しているといえ、粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍの値が小さいほど周期間隔の小さい粗さが形成しているといえる。
【0024】
炭化タンタル被覆膜１１と基材１２との間の密着強度は、好ましくは５ＭＰａ以上である。炭化タンタル被覆膜１１と基材１２との間の密着強度が５ＭＰａ以上であると、高温腐食環境下における炭化タンタル被覆膜の剥離をさらに抑制することができる。このような観点から、炭化タンタル被覆膜１１と基材１２との間の密着強度は、より好ましくは５．１ＭＰａ以上であり、さらに好ましくは６．５ＭＰａ以上である。炭化タンタル被覆膜１１と基材１２との間の密着強度の範囲の上限値は、特に限定されないが、通常１８．５ＭＰａである。
【0025】
炭化タンタル被覆膜１１と基材１２との間の密着強度は、例えば、薄膜密着強度測定機（Ｑｕａｄ Ｇｒｏｕｐ社製、商品名「Ｒｏｍｕｌｕｓ」）を用いて、図６に示すように、炭化タンタル被覆膜１１とピン４６とを接着剤４５で接着し、押さえ治具４４で押さえつけてピン４６を引っ張って、炭化タンタル被覆膜４１が剥がれたときの応力を測定した。５回の測定を行い、５回の算出平均値を密着強度とする。
【0026】
＜炭化タンタル被覆材料の製造方法＞
本発明の一実施形態の炭化タンタル被覆材料は、基材の表面に炭化タンタル被覆膜を形成することによって、作製することができる。炭化タンタル被覆膜は、例えば、化学気相堆積（ＣＶＤ）法、焼結法、炭化法などの方法により基材の表面に形成することができる。なかでも、ＣＶＤ法は均一で緻密な膜を形成することができるため、炭化タンタル層の形成方法として好ましい。
本発明の一実施形態の炭化タンタル被覆材料は、基材の表面に炭化タンタル被覆膜を形成することによって、作製することができる。炭化タンタル被覆膜は、例えば、化学気相堆積（ＣＶＤ）法、焼結法、炭化法などの方法により基材の表面に形成することができる。なかでも、ＣＶＤ法は均一で緻密な膜を形成することができるため、炭化タンタル層の形成方法として好ましい。
【0027】
さらに、ＣＶＤ法には、熱ＣＶＤ法や、光ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法などがあり、炭化タンタル被覆膜の形成に、例えば熱ＣＶＤ法を用いることができる。熱ＣＶＤ法は、装置構成が比較的簡易で、プラズマによる損傷がないなどの利点がある。熱ＣＶＤ法による炭化タンタル被覆膜の形成は、例えば、図２に示すような外熱型減圧ＣＶＤ装置２０を用いて行うことができる。外熱型減圧ＣＶＤ装置２０では、ヒーター２１、原料供給部２２、排気部２３などを備えた反応室２４内で、基材１２は支持手段２５によって支持される。
【0028】
本発明の一実施形態に係る炭化タンタル被覆材料の製造方法を、図１および図２を参照して説明する。
先ず、基材１２を外熱型減圧ＣＶＤ装置２０の反応室２４内に載置する。基材１２は、先端が尖った形状の支持部を有する支持手段２５によって支持される。
次に、ヒーター２１の加熱を行う。例えば、減圧下および温度１０００～２５００℃の条件でヒーター２１を加熱する。
次に、基材１２の表面で炭化タンタル被覆膜を形成する。原料ガスとして、原料供給部２２からメタン（ＣＨ４）のような炭素原子を含む化合物のガスと、五塩化タンタル（ＴａＣｌ５）のようなハロゲン化タンタルガスとを反応室２４へ供給する。続いて、原料供給部２２から供給される原料ガスを１０００～２５００℃の高温減圧下で熱ＣＶＤ反応させ、基材１２表面上に炭化タンタル被覆膜を形成する。
先ず、基材１２を外熱型減圧ＣＶＤ装置２０の反応室２４内に載置する。基材１２は、先端が尖った形状の支持部を有する支持手段２５によって支持される。
次に、ヒーター２１の加熱を行う。例えば、減圧下および温度１０００～２５００℃の条件でヒーター２１を加熱する。
次に、基材１２の表面で炭化タンタル被覆膜を形成する。原料ガスとして、原料供給部２２からメタン（ＣＨ４）のような炭素原子を含む化合物のガスと、五塩化タンタル（ＴａＣｌ５）のようなハロゲン化タンタルガスとを反応室２４へ供給する。続いて、原料供給部２２から供給される原料ガスを１０００～２５００℃の高温減圧下で熱ＣＶＤ反応させ、基材１２表面上に炭化タンタル被覆膜を形成する。
【0029】
本発明の一実施形態の炭化タンタル被覆材料は、本発明の炭化タンタル被覆材料の一例に過ぎないので、本発明の一実施形態の炭化タンタル被覆材料は、本発明の炭化タンタル被覆材料を限定しない。
【0030】
［化合物半導体成長装置］
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したものである。本発明の炭化タンタル被覆材料は、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。
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したものである。本発明の炭化タンタル被覆材料は、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。
【実施例0031】
以下、実施例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0032】
以下のようにして実施例１～１７および比較例１～６の炭化タンタル被覆炭素材料を作製した。
【0033】
（実施例１）
基材１２として、線形熱膨張率が３．５×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが４．３ｍｍの等方性炭素材料を２つ用意した。線形熱膨張率は、同種の炭素材料サンプルを熱機械分析装置（株式会社日立ハイテクサイエンス製、商品名「ＴＭＡ７３００」）にて測定した。基材１２の表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍは、表面粗さ計（株式会社ミツトヨ製、商品名「ＳＪ２０１」）にて測定した。
次に、図２に示す外熱型減圧ＣＶＤ装置２０の反応室内に、基材１２を載置した。基材１２は先端が尖った形状の支持部を３つ有する支持手段２５によって支持された。
次に、反応室２４を温度１５００℃に加熱した後、ＴａＣｌ５ガス、ＣＨ４ガスおよびＡｒガスを混合して、得られた混合ガスを反応室２４へ供給し、炭素基材１２の表面に炭化タンタル被覆膜を形成し、実施例１の炭化タンタル被覆炭素材料を作製した。なお、マスフローコントローラーによりＣＨ４ガスおよびキャリアガス（Ａｒ）の流量を、それぞれ、１．０ＳＬＭおよび１．０ＳＬＭになるように制御した。
基材１２として、線形熱膨張率が３．５×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが４．３ｍｍの等方性炭素材料を２つ用意した。線形熱膨張率は、同種の炭素材料サンプルを熱機械分析装置（株式会社日立ハイテクサイエンス製、商品名「ＴＭＡ７３００」）にて測定した。基材１２の表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍは、表面粗さ計（株式会社ミツトヨ製、商品名「ＳＪ２０１」）にて測定した。
次に、図２に示す外熱型減圧ＣＶＤ装置２０の反応室内に、基材１２を載置した。基材１２は先端が尖った形状の支持部を３つ有する支持手段２５によって支持された。
次に、反応室２４を温度１５００℃に加熱した後、ＴａＣｌ５ガス、ＣＨ４ガスおよびＡｒガスを混合して、得られた混合ガスを反応室２４へ供給し、炭素基材１２の表面に炭化タンタル被覆膜を形成し、実施例１の炭化タンタル被覆炭素材料を作製した。なお、マスフローコントローラーによりＣＨ４ガスおよびキャリアガス（Ａｒ）の流量を、それぞれ、１．０ＳＬＭおよび１．０ＳＬＭになるように制御した。
【0034】
作製した２つの炭化タンタル被覆炭素材料のうち、１つは後述する各種の測定に用い、もう１つはＳｉＣ単結晶製造に使用し、炭化タンタル被覆膜の剥離が肉眼にて確認できるまでの使用回数を数えた。
【0035】
作製した１つの炭化タンタル被覆炭素材料の、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、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、及び炭化タンタル被覆膜と基材との間の密着強度を測定した。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の測定方法は前述の通りで、ＳＥＭ（株式会社キーエンス製、商品名「ＶＥ８８００」）、探傷剤（株式会社イチネンケミカルズ製ミクロチェック洗浄液、ミクロチェック浸透液、ミクロチェック現像液）を使用した。炭化タンタル被覆膜の表面粗さは、表面粗さ計（株式会社ミツトヨ製、商品名「ＳＪ２０１」）にて測定した。基材１２―炭化タンタル被覆膜１１間の密着強度は、薄膜密着強度測定機（Ｑｕａｄ Ｇｒｏｕｐ社製、商品名「Ｒｏｍｕｌｕｓ」）にて測定した。
【0036】
（実施例２）
基材１２として熱膨張率が４．２×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが４．２ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
基材１２として熱膨張率が４．２×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが４．２ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
【0037】
（実施例３）
基材１２として熱膨張率が４．５×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが４．６ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
基材１２として熱膨張率が４．５×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが４．６ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
【0038】
（実施例４）
基材１２として熱膨張率が５．１×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが４．１ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
基材１２として熱膨張率が５．１×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが４．１ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
【0039】
（実施例５）
基材１２として熱膨張率が５．６×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが４．５ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
基材１２として熱膨張率が５．６×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが４．５ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
【0040】
（実施例６）
基材１２として熱膨張率が６．０×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが４．４ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
基材１２として熱膨張率が６．０×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが４．４ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
【0041】
（実施例７）
基材１２として熱膨張率が６．４×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが４．４ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
基材１２として熱膨張率が６．４×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが４．４ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
【0042】
（実施例８）
基材１２として熱膨張率が６．９×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが４．３ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
基材１２として熱膨張率が６．９×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが４．３ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
【0043】
（実施例９）
基材１２として熱膨張率が７．５×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが４．２ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
基材１２として熱膨張率が７．５×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが４．２ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
【0044】
（実施例１０）
基材１２として、線形熱膨張率が４．２×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが０．１ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
基材１２として、線形熱膨張率が４．２×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが０．１ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
【0045】
（実施例１１）
基材１２として、線形熱膨張率が４．２×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが０．９ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
基材１２として、線形熱膨張率が４．２×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが０．９ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
【0046】
（実施例１２）
基材１２として、線形熱膨張率が４．２×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが２．１ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
基材１２として、線形熱膨張率が４．２×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが２．１ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
【0047】
（実施例１３）
基材１２として、線形熱膨張率が４．２×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが３．５ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
基材１２として、線形熱膨張率が４．２×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが３．５ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
【0048】
（実施例１４）
基材１２として、線形熱膨張率が４．２×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが５．０ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
基材１２として、線形熱膨張率が４．２×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが５．０ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
【0049】
（実施例１５）
基材１２として、線形熱膨張率が６．４×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが０．０４ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
基材１２として、線形熱膨張率が６．４×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが０．０４ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
【0050】
（実施例１６）
基材１２として、線形熱膨張率が６．９×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが０．０２ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
基材１２として、線形熱膨張率が６．９×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが０．０２ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
【0051】
（実施例１７）
基材１２として、線形熱膨張率が７．５×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが０．０６ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
基材１２として、線形熱膨張率が７．５×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが０．０６ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
【0052】
（比較例１）
基材１２として、線形熱膨張率が３．５×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが０．０４ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
基材１２として、線形熱膨張率が３．５×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが０．０４ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
【0053】
（比較例２）
基材１２として、線形熱膨張率が４．２×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが０．０６ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
基材１２として、線形熱膨張率が４．２×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが０．０６ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
【0054】
（比較例３）
基材１２として、線形熱膨張率が４．５×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが０．０３ｍｍの等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
基材１２として、線形熱膨張率が４．５×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが０．０３ｍｍの等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
【0055】
（比較例４）
基材１２として、線形熱膨張率が５．１×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが０．０３ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
基材１２として、線形熱膨張率が５．１×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが０．０３ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
【0056】
（比較例５）
基材１２として、線形熱膨張率が５．６×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが０．０６ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
基材１２として、線形熱膨張率が５．６×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが０．０６ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
【0057】
（比較例６）
基材１２として、線形熱膨張率が６．０×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが０．０７ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
基材１２として、線形熱膨張率が６．０×１０－６／℃であり、表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが０．０７ｍｍである等方性炭素材料を２つ用意した。これに対し、実施例１と同様の操作を施した。
【0058】
実施例１～１７及び比較例１～６の評価結果を表１に示す。
【表1】
【0059】
＜評価結果１＞
実施例１～１７および比較例１～６を比較する。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／ｃｍ２以下である場合は、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／ｃｍ２よりも多い場合に比べて、ＳｉＣ単結晶成長環境において、炭化タンタル被覆材料の炭化タンタル被覆膜が剥離するまでの使用回数が多い。
このことから、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／ｃｍ２以下であると、炭化タンタル被覆膜の剥離が発生しにくくなることが分かる。
実施例１～１７および比較例１～６を比較する。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／ｃｍ２以下である場合は、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／ｃｍ２よりも多い場合に比べて、ＳｉＣ単結晶成長環境において、炭化タンタル被覆材料の炭化タンタル被覆膜が剥離するまでの使用回数が多い。
このことから、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／ｃｍ２以下であると、炭化タンタル被覆膜の剥離が発生しにくくなることが分かる。
【0060】
＜評価結果２＞
実施例１～１４と、実施例１５～１７及び比較例１～６とを比較すると、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以下である場合は、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より大きい場合に比べて、ＳｉＣ単結晶成長環境において、炭化タンタル被覆材料の炭化タンタル被覆膜が剥離するまでの使用回数が多い。
このことから、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以下であると、炭化タンタル被覆膜の剥離がさらに発生しにくくなることが分かる。
実施例１～１４と、実施例１５～１７及び比較例１～６とを比較すると、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以下である場合は、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より大きい場合に比べて、ＳｉＣ単結晶成長環境において、炭化タンタル被覆材料の炭化タンタル被覆膜が剥離するまでの使用回数が多い。
このことから、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以下であると、炭化タンタル被覆膜の剥離がさらに発生しにくくなることが分かる。
【0061】
＜評価結果３＞
実施例２、実施例１０～１４および比較例２に関して、線形熱膨張率が４．２×１０－６／℃の炭素材料を基材１２として使用した場合について比較する。基材の表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下である場合（実施例２、実施例１０～１４）は、基材の表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが０．０６ｍｍである場合（比較例２）に比べて、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少なく、炭化タンタル被覆膜の剥離が起きるまでの使用回数が多い。
したがって、基材の表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下である場合が好ましいことが分かる。
実施例２、実施例１０～１４および比較例２に関して、線形熱膨張率が４．２×１０－６／℃の炭素材料を基材１２として使用した場合について比較する。基材の表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下である場合（実施例２、実施例１０～１４）は、基材の表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが０．０６ｍｍである場合（比較例２）に比べて、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少なく、炭化タンタル被覆膜の剥離が起きるまでの使用回数が多い。
したがって、基材の表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下である場合が好ましいことが分かる。
【0062】
＜評価結果４＞
実施例１と比較例１、実施例２と比較例２、実施例３と比較例３、実施例４と比較例４、実施例５と比較例５、実施例６と比較例６、実施例７と実施例１５、実施例８と実施例１６、実施例９と実施例１７を比較する。同じ線形熱膨張率である炭素材料を使用した場合、炭素材料の表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下である場合は、炭素材料の表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが０．１ｍｍ未満である場合と比べて、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少なく、密着強度が５ＭＰａ以上と大きく、炭化タンタル被覆膜の剥離が起きるまでの使用回数が多い。
したがって、基材の表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下である場合が好ましいことが分かる。よって、基材と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以下である場合が好ましいことが分かる。
実施例１と比較例１、実施例２と比較例２、実施例３と比較例３、実施例４と比較例４、実施例５と比較例５、実施例６と比較例６、実施例７と実施例１５、実施例８と実施例１６、実施例９と実施例１７を比較する。同じ線形熱膨張率である炭素材料を使用した場合、炭素材料の表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下である場合は、炭素材料の表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが０．１ｍｍ未満である場合と比べて、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少なく、密着強度が５ＭＰａ以上と大きく、炭化タンタル被覆膜の剥離が起きるまでの使用回数が多い。
したがって、基材の表面の粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍが０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下である場合が好ましいことが分かる。よって、基材と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以下である場合が好ましいことが分かる。
【符号の説明】
【0063】
１・・・炭化タンタル被覆材料
１１・・・炭化タンタル被覆膜
１２・・・基材
２０・・・外熱型減圧ＣＶＤ装置
２１・・・ヒーター
２２・・・原料供給部
２３・・・排気部
２４・・・反応室
２５・・・支持手段
３０・・・クラックの交点
３１・・・クラック
３２・・・損傷
４４・・・抑え治具
４５・・・接着剤
４６・・・ピン
１１・・・炭化タンタル被覆膜
１２・・・基材
２０・・・外熱型減圧ＣＶＤ装置
２１・・・ヒーター
２２・・・原料供給部
２３・・・排気部
２４・・・反応室
２５・・・支持手段
３０・・・クラックの交点
３１・・・クラック
３２・・・損傷
４４・・・抑え治具
４５・・・接着剤
４６・・・ピン
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
