特許 7477424 ＳｉＣの気相成長装置用部材及び気相成長装置用部材の再生方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-22

(45)【発行日】2024-05-01

(54)【発明の名称】ＳｉＣの気相成長装置用部材及び気相成長装置用部材の再生方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/44 20060101AFI20240423BHJP

   C04B 41/89 20060101ALI20240423BHJP

   C23C 16/42 20060101ALI20240423BHJP

【ＦＩ】

C23C16/44 J

C04B41/89 K

C23C16/42

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020176960

(22)【出願日】2020-10-21

(65)【公開番号】P2022068036

(43)【公開日】2022-05-09

【審査請求日】2023-07-27

(73)【特許権者】

【識別番号】000000158

【氏名又は名称】イビデン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002000

【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所

(72)【発明者】

【氏名】石橋 佑基

【審査官】宮崎 園子

(56)【参考文献】

【文献】特開平０５－１２４８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－０１０９０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０７７３０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０７３１３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－３２１５１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／１２３０３６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２３Ｃ １６／４４

Ｃ０４Ｂ ４１／８９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

黒鉛からなる基材と、
前記基材の全面を覆うように、第１のＳｉＣ層及びｈ－ＢＮを含有する離型層がこの順に形成された被覆層と、
を有するＳｉＣの気相成長装置用部材。

【請求項2】

前記離型層は、前記第１のＳｉＣ層との界面に、１４族元素がドーピングされた非晶質ＢＮ層を有することを特徴とする請求項１に記載の気相成長装置用部材。

【請求項3】

前記被覆層は、前記離型層の表面に第２のＳｉＣ層をさらに有することを特徴とする請求項１又は２に記載の気相成長装置用部材。

【請求項4】

前記離型層は、前記第１のＳｉＣ層との界面及び前記第２のＳｉＣ層との界面の少なくとも一方に、１４族元素がドーピングされた非晶質ＢＮ層を有することを特徴とする請求項３に記載の気相成長装置用部材。

【請求項5】

前記１４族元素は、炭素又はシリコンであることを特徴とする請求項２又は４に記載の気相成長装置用部材。

【請求項6】

前記１４族元素の含有量は、前記非晶質ＢＮ層全量に対して２～２０ａｔｏｍ％であることを特徴とする請求項２、４及び５のいずれか１項に記載の気相成長装置用部材。

【請求項7】

前記離型層の厚さが０．０１～２μｍであることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の気相成長装置用部材。

【請求項8】

前記気相成長装置用部材は、型、マッフル、ヒーター、ヒートシールド、断熱材、ガスノズル、排気ノズル及び支持具のうち少なくとも１つに用いられるものであることを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の気相成長装置用部材。

【請求項9】

請求項１～８のいずれか１項に記載の気相成長装置用部材の再生方法であって、
表面に成膜層が形成された前記気相成長装置用部材における前記離型層の一部を露出させる工程と、
前記離型層の一部を露出させた前記気相成長装置用部材をエッチング液に浸漬し、露出させた前記離型層から前記エッチング液を浸透させて、前記成膜層を分離することを特徴とする気相成長装置用部材の再生方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＳｉＣの気相成長装置用部材及び気相成長装置用部材の再生方法に関する。

【背景技術】

【0002】

所定の基材の上に、ＳｉＣのようなセラミック材料を気相成長させるＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法は、緻密で高純度なセラミック層を形成できるため、半導体プロセス用治具、冶金用など様々な分野で使用されるセラミック材料に適用されている。

【0003】

ＣＶＤ法は、セラミック材料によるコーティングの他、基材の上にＣＶＤ法でセラミック材料を堆積させた後にセラミック層（成膜層）を基材から分離し、高純度で緻密なセラミック材料からなる成形品を得るために用いられている。

【0004】

特許文献１には、後者の成形品を得るために、耐熱性の基材からなる型材の上にウェットエッチング可能な耐熱層を設けた成形体製造用型材が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平４－１０９０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載された成形体製造用型材は、エッチング液の浸透を前提としており、表面にエッチング液に対して耐性のある緻密な被膜を有する基材を用いた場合には、基材から成形品を剥離するのが困難である。また、エッチング液の浸透性を確保するために多孔質の基材を用いた場合には、基材の内部に腐食性の強いエッチング液が残留し、繰り返して基材を用いる場合には気相成長装置のチャンバ内を腐食させたり、腐食によって発生した金属不純物による汚染の原因となる。

【0007】

本発明は、上記課題を鑑み、エッチング液が基材の内部に残留しにくく、表面に形成された新たな成膜層と分離しやすいＳｉＣの気相成長装置用部材、及び気相成長装置用部材の表面に形成される新たな成膜層を除去しやすい気相成長装置用部材の再生方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の目的は、本発明に係る下記（１）のＳｉＣの気相成長装置用部材により達成される。

【0009】

（１） 黒鉛からなる基材と、
前記基材の全面を覆うように、第１のＳｉＣ層及びｈ－ＢＮを含有する離型層がこの順に形成された被覆層と、
を有するＳｉＣの気相成長装置用部材。

【0010】

本発明のＳｉＣの気相成長装置用部材は、基材の全面を覆うように、第１のＳｉＣ層及びｈ－ＢＮを含有する離型層がこの順に形成された被覆層を有する。ここで、離型層のｈ－ＢＮは、強度の弱い六方晶のｃ軸方向が主面と垂直方向に配向しやすく、第１のＳｉＣ層、更には最終的に成形体として得られる成膜層との熱膨張係数のミスマッチによって、離型層に微細なクラックを生じやすい。そして、このクラックにエッチング液が浸透し、離型層の上に形成されたＳｉＣの成膜層が容易に剥離される。

【0011】

また、本発明に係る気相成長装置用部材は、下記（２）～（８）であることが好ましい。

【0012】

（２） 前記離型層は、前記第１のＳｉＣ層との界面に、１４族元素がドーピングされた非晶質ＢＮ層を有することを特徴とする（１）に記載の気相成長装置用部材。

【0013】

離型層が、剥離しやすいｈ－ＢＮ層の他に、エッチングされやすい非晶質ＢＮ層を有することにより、離型層のｈ－ＢＮ層に浸透したエッチング液が非晶質ＢＮ層を侵し、成膜層をより剥離させやすくすることができる。
また、非晶質ＢＮ層にドープされる元素は１４族元素であるので、半導体用途に用いても影響を少なくすることができる。

【0014】

（３） 前記被覆層は、前記離型層の表面に第２のＳｉＣ層をさらに有することを特徴とする（１）又は（２）に記載の気相成長装置用部材。

【0015】

離型層に含まれるＢやＮの拡散を第２のＳｉＣ層が抑止し、成膜層や外部の汚染を防止する。例えば、成形体として半導体用部材を製造する場合には、半導体用部材の汚染を防止する。
また、ＳｉＣからなる成形体を製造する場合には、第２のＳｉＣ層の上に、成膜層としてＳｉＣが成膜されることになり、成膜中に放射率などの表面の性質が成膜層と変わらず、温度分布が変わりにくく安定した成膜ができる。

【0016】

（４） 前記離型層は、前記第１のＳｉＣ層との界面及び前記第２のＳｉＣ層との界面の少なくとも一方に、１４族元素がドーピングされた非晶質ＢＮ層を有することを特徴とする（３）に記載の気相成長装置用部材。

【0017】

離型層が、剥離しやすいｈ－ＢＮ層の他に、エッチングされやすい非晶質ＢＮ層を有することにより、離型層のｈ－ＢＮ層に浸透したエッチング液が非晶質ＢＮ層を侵し、成膜層をより剥離させやすくすることができる。
また、非晶質ＢＮ層にドープされる元素は１４族元素であるので、半導体用途に用いても影響を少なくすることができる。

【0018】

（５） 前記１４族元素は、炭素又はシリコンであることを特徴とする（２）又は（４）に記載の気相成長装置用部材。

【0019】

炭素及びシリコンはいずれもＳｉＣの構成元素であり、半導体に混入しても有害なドープをしないので、半導体の導電率に与える影響を少なくすることができる。

【0020】

（６） 前記１４族元素の含有量は、前記非晶質ＢＮ層全量に対して２～２０ａｔｏｍ％であることを特徴とする（２）、（４）及び（５）のいずれか１つに記載の気相成長装置用部材。

【0021】

１４族元素の含有量が非晶質ＢＮ層全量に対して２０ａｔｏｍ％以下であれば、非晶質層の主成分であるＢＮの特性に影響を与えることなく、非晶質ＢＮ層として離型層の一部を構成することができる。一方、１４族元素の含有量が非晶質ＢＮ層全量に対して２ａｔｏｍ％以上であると、非晶質ＢＮ層が十分に作用しエッチングしやすくすることができる。
（７） 前記離型層の厚さが０．０１～２μｍであることを特徴とする（１）～（６）のいずれか１つに記載の気相成長装置用部材。

【0022】

離型層の厚さが０．０１μｍ以上であると十分な厚さが得られ、成膜層を剥離しやすくすることができる。また、離型層の厚さが２μｍ以下であると、離型層を成膜する際に、第１のＳｉＣ層との熱膨張係数のミスマッチにより、基材から自然に剥離してしまうことを防止することができる。

【0023】

（８） 前記気相成長装置用部材は、型、マッフル、ヒーター、ヒートシールド、断熱材、ガスノズル、排気ノズル及び支持具のうち少なくとも１つに用いられるものであることを特徴とする（１）～（７）のいずれか１つに記載の気相成長装置用部材。

【0024】

これらの部材は、気相成長装置を構成する部材であり、成膜に伴ってその表面に成膜層が形成され、内部応力により割れの原因となったり、他の部材と接合したり、原料ガスの流れの妨げ等となる。そこで、成膜層を除去してから再使用することが行われているが、上記気相成長装置用部材によれば成膜層を剥離しやすいため、除去作業が容易になる。そのため、成形体の製造コストを下げることができる。

【0025】

また上記の目的は、本発明に係る下記（９）の気相成長装置用部材の再生方法により達成される。

【0026】

（９） （１）～（８）のいずれか１つに記載の気相成長装置用部材の再生方法であって、
表面に成膜層が形成された前記気相成長装置用部材における前記離型層の一部を露出させる工程と、
前記離型層の一部を露出させた前記気相成長装置用部材をエッチング液に浸漬し、露出させた前記離型層から前記エッチング液を浸透させて、前記成膜層を分離することを特徴とする気相成長装置用部材の再生方法。

【0027】

成形体等となる成膜層が表面に形成された気相成長装置用部材に対して、離型層の一部を露出させてエッチング液を浸透させるため、気相成長装置用部材の基材である黒鉛にエッチング液を浸透させることなく、成膜層を離型させることができる。そのため、エッチング液を原因とする不純物を発生させることなく気相成長装置用部材を再生させることができる。

【発明の効果】

【0028】

本発明のＳｉＣの気相成長装置用部材は、基材の全面を覆うように、第１のＳｉＣ層及びｈ－ＢＮを含有する離型層がこの順に形成された被覆層を有する。ここで、離型層のｈ－ＢＮは、強度の弱い六方晶のｃ軸方向が主面と垂直方向に配向しやすく、第１のＳｉＣ層、更には最終的に成形体として得られる成膜層との熱膨張係数のミスマッチによって、離型層に微細なクラックを生じる。そして、このクラックにエッチング液が浸透し、離型層の上に形成されたＳｉＣの成膜層が容易に剥離される。

【0029】

また、本発明の気相成長装置用部材の再生方法によれば、表面に成膜層が形成された気相成長装置用部材をエッチング液に浸漬すると、離型層で成膜層を剥離するので、基材の内部にエッチング液を浸透しにくくでき、気相成長装置用部材へのエッチング液による汚染を少なくすることができる。

【0030】

さらに、気相成長装置を構成する部材に本発明を適用することにより、その表面に形成された成膜層を剥離しやすくなり、再使用が容易になる。そのため、成形体の製造コストを下げることができる。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】図１は、気相成長装置の一例を示す断面図である。

【図2A】図２Ａは、本発明の実施の形態１に係る気相成長装置用部材（型）の断面図である。

【図2B】図２Ｂは、本発明の実施の形態２に係る気相成長装置用部材（型）の断面図である。

【図3】図３は、本発明の実施の形態１に係る気相成長装置用部材の再生方法の工程図を示し、（ａ）は使用前の気相成長装置用部材（型）の断面図、（ｂ）は成膜層を形成するＣＶＤ工程、（ｃ）は離型層を露出する離型層露出工程、（ｄ）はエッチング工程、（ｅ）は成膜層からなる成形体の分離工程、を示す。

【図4】図４は、図３（ｄ）のエッチング工程における部分拡大図である。

【図5A】図５Ａは、離型層露出工程の変形例１を示す。

【図5B】図５Ｂは、離型層露出工程の変形例２を示す。

【図5C】図５Ｃは、離型層露出工程の変形例３を示す。

【図6】図６は、実施例の気相成長装置用部材における断面の拡大図であり、（ａ）は成膜層が付着したエッチング前の断面ＳＥＭ写真であり、（ｂ）はエッチング完了後の断面ＳＥＭ写真を示す。

【0032】

（発明の詳細な説明）
気相成長装置は、例えば図１に示す構造を有している。気相成長装置のほぼ中央にマッフル２００が配設され、マッフル２００はその周囲のヒーター３００により加熱される。ヒーター３００の外側にはヒートシールド４００が配設されており、その外側が断熱材５００を内張したチャンバ６００で包囲されている。また、マッフル２００には、気相成長装置の外部からガスノズル７００を通じて、原料ガスが流入する。また、マッフル２００には細孔が多数形成されており、余剰の原料ガスや、分解生成物が装置内に充満している。そこで、排気ノズル８００を通じて、余剰の原料ガスや分解生成物を気相成長装置外に排気している。

【0033】

そして、成膜は、マッフル２００の内部において、支持具９００上に型１００を載置し、気相成長装置内を一旦真空状態とした上で、ヒーター３００で加熱しながら、原料ガスをマッフル２００に流入させて行う。

【0034】

これら構成部材の中で型１００は、例えばＣＶＤ法により、表面において最終的に成形体となるＳｉＣの成膜層を形成した後、成膜層を分離する部材である。ＣＶＤで得られたＳｉＣ層は密着性が高く、特に気相成長装置用部材の表面がＳｉＣであると強固に接合し、分離が困難である。

【0035】

型１００以外の部材、すなわちマッフル２００、ヒーター３００、ヒートシールド４００、断熱材５００、ガスノズル７００、排気ノズル８００、支持具９００では、成膜を繰り返し行う際に、表面に成膜層が形成され続け、一定の厚さ以上になると内部応力により割れの原因となったり、他の部材と接合したり、原料ガスの流れの妨げとなる。そのため、定期的に交換したり、表面に形成された成膜層のみを取り除く作業が必要になる。

【0036】

このように、型１００や上記した他の各部材には、上記成膜層を分離しやすいことが要求される。

【0037】

本発明のＳｉＣの気相成長装置用部材は、黒鉛からなる基材と、基材全面を覆う第１のＳｉＣ層、ｈ－ＢＮを有する離型層が形成された被覆層とからなる。離型層のｈ－ＢＮはｃ軸方向に強度の弱い六方晶であり、第１のＳｉＣ層、更には離型層の上に形成され、分離されて最終的に成形体となるＳｉＣの成膜層との熱膨張係数のミスマッチによって離型層に微細なクラックを生じる。そして、このクラックにエッチング液が浸透し、離型層の上に成膜された成膜層を容易に剥離することができる。

【0038】

以下、実施の形態１及び実施の形態２によって詳しく本発明を説明する。なお、本発明は、以下で説明する実施形態に限定されるものではない。

【0039】

＜実施の形態１＞
実施の形態１では、黒鉛からなる基材１０と、基材１０の全面を覆うように、第１のＳｉＣ層２１及びｈ－ＢＮを含有する離型層２２がこの順に形成された被覆層２０とからなるＳｉＣの気相成長装置用部材（型１００）について説明する。

【0040】

図２Ａは、本発明の実施の形態１に係る気相成長装置用部材の断面図である。図２Ａに示すように、紙面上側に向かう階段状の突起を有する黒鉛からなる基材１０の表面全体を、第１のＳｉＣ層２１が覆い、更にその上にｈ－ＢＮを含有する離型層２２が全面を覆っており、型１００を構成している。なお、第１のＳｉＣ層２１と離型層２２が、被覆層２０を構成する。

【0041】

第１のＳｉＣ層２１は、特に限定されないが、例えばＣＶＤ法で得られたＣＶＤ－ＳｉＣ層のほか、ＰＶＤ、スパッタなどの物理蒸着層であってもよい。中でもＣＶＤ－ＳｉＣ層は、緻密な被膜が得られるので、後のエッチング工程で腐食性の高いエッチング液の浸透を防止できるので好ましい。

【0042】

また、気相成長装置用部材１００は、第１のＳｉＣ層２１を形成した後、大気に暴露し、その上にｈ－ＢＮを含有する離型層２２を形成してもよい。ＳｉＣは酸素と接すると速やかに表面に酸化膜（ＳｉＯ_２）ができ、後に浸透したエッチング液で分離させやすくすることができる。

【0043】

第１のＳｉＣ層２１の厚さは、１～５０μｍであることが好ましい。第１のＳｉＣ層２１の厚さが１μｍ以上であると、第１のＳｉＣ層２１が確実に基材１０を覆い、後にエッチング液の基材への浸透を防止することができる。また、第１のＳｉＣ層２１の厚さが５０μｍ以下であると、歪や厚さの不均一の影響を少なくすることができるので、寸法精度の高い気相成長装置用部材１００を得ることができる。

【0044】

基材１０の黒鉛は多孔体であるため、後のエッチング工程においてエッチング液に触れると内部に含浸され、型１００を繰り返し使った場合には、含侵したエッチング液が、気相成長装置の炉内に放出され、不純物発生の原因となる。本実施形態では、黒鉛からなる基材１０の全表面が第１のＳｉＣ層２１で覆われているので、エッチング液が基材１０と接触することはなく、炉内の汚染を防止することができる。

【0045】

離型層２２はｈ－ＢＮで構成されているが、ｈ－ＢＮは六方晶であり、熱膨張係数はａ軸方向で－２．９ｐｐｍ／Ｋ、ｃ軸方向で４０．５ｐｐｍ／Ｋの異方性材料である。離型層２２ではａ軸が表面に沿って配向しやすく、離型層２２を挟んで配置される第１のＳｉＣ層２１及び後述する成膜層の熱膨張係数（３．５～４．５ｐｐｍ／Ｋ）とは大きな開きがあり、熱膨張ミスマッチにより離型層２２にクラックが形成されやすい。また、ｈ－ＢＮは、ｃ軸方向の結合力が弱く剥離しやすいため、離型層２２が結晶のａ軸方向に沿って配向しやすいことに相俟って、クラックが進展しやすくなる。

【0046】

本実施形態では、こうして形成されたクラックに沿ってエッチング液が浸透しやすくなり、離型層２２における成膜層の分離を容易にしている。なお、離型層２２は、成膜層が形成される部分のみに形成されていればよく、必ずしも全表面に形成されていなくてもよい。

【0047】

続いて、離型層２２の厚さは、０．０１～２μｍであることが好ましい。離型層２２の厚さが０．０１μｍ以上であると十分な厚さが得られ、成膜層を剥離しやすくすることができる。また、離型層２２の厚さが２μｍ以下であると、離型層２２を成膜する際に、第１のＳｉＣ層２１との熱膨張係数のミスマッチにより、基材１０から自然に剥離してしまうことを防止することができる。なお、離型層２２の厚さは、０．０１～２μｍであることがより好ましい。

【0048】

また、離型層２２は、第１のＳｉＣ層２１との界面に、１４族元素がドーピングされた非晶質ＢＮ層を有していてもよい。非晶質ＢＮは、ｈ－ＢＮとは異なりエッチング液に可溶であるので、離型層２２のｈ－ＢＮに形成されたクラックを通して浸透したエッチング液が非晶質ＢＮ層を侵し、成膜層の分離を促進することができると考えられる。１４族元素をドープすることにより、エッチング性が向上する。

【0049】

１４族元素は、炭素又はシリコンであることが好ましい。これらの元素はいずれもＳｉＣの構成元素であり、半導体に混入しても有害なドープをしないので、半導体の導電率に与える影響を少なくすることができる。

【0050】

１４族元素の好ましい含有量は、非晶質ＢＮ層全量に対して２０ａｔｏｍ％以下である。１４族元素の含有量が非晶質ＢＮ層全量に対して２０ａｔｏｍ％以下であれば、非晶質層の主成分であるＢＮの特性に影響を与えることなく、非晶質ＢＮ層として離型層２２の一部を構成することができる。一方、１４族元素の含有量が非晶質ＢＮ層全量に対して２ａｔｏｍ％以上では、非晶質ＢＮ層が十分に作用し、エッチングしやすくすることができる。

【0051】

なお、非晶質ＢＮ層は、例えば気相成長法で離型層２２を形成する場合、原料ガスに炭素やシリコン等のドーピング成分を混入させることで得ることができる。

【0052】

＜実施の形態２＞
実施の形態２におけるＳｉＣの気相成長装置用部材（型１００Ａ）においては、実施の形態１における離型層２２を、更に第２のＳｉＣ層２３で覆っている。すなわち、被覆層２０は、第１のＳｉＣ層２１、離型層２２及び第２のＳｉＣ層２３の３層で構成される。

【0053】

本実施形態では、成膜層は第２のＳｉＣ層２３の上に形成されるため、型１００Ａと成膜層が一体化する。また、型１００Ａの表面が第２のＳｉＣ層２３で構成されるので、例えば成膜層としてＳｉＣ膜を成膜する場合、成膜中、放射率などの表面の性質が変わらず、温度分布が変わりにくく安定した成膜ができる。

【0054】

また、気相成長装置が、成形体として半導体用部材を製造する場合には、離型層２２に含まれるＢやＮの拡散を第２のＳｉＣ層２３が抑止し、半導体用部材の汚染を防止することができる。

【0055】

なお、型１００Ａから分離して得られる成形体には、もともと型１００Ａの一部であった第２のＳｉＣ層２３が含まれており、成形体を分離した後の型には、第２のＳｉＣ層２３は残っていない。

【0056】

実施の形態２においても、１４族元素ドープの非晶質ＢＮ層が介在していてもよい。１４族元素ドープの非晶質ＢＮ層は、実施の形態１と同様に第１のＳｉＣ層２１と離型層２２との界面のみに形成されてもよいし、離型層２２と第２のＳｉＣ層２３との界面にも形成されてもよい。

【0057】

＜気相成長装置用部材の再生方法＞
次に、図３を用いて、例として実施の形態１に係る気相成長装置用部材である型１００を用いて、シェル構造のＳｉＣ製の成形体を得るための工程を順に説明する。図３は、本発明の実施の形態１に係る気相成長装置用部材の再生方法の工程図を示し、（ａ）は使用前の気相成長装置用部材（型１００）の断面図、（ｂ）は成膜層３０を形成するＣＶＤ工程、（ｃ）は離型層２２を露出する離型層露出工程、（ｄ）はエッチング工程、（ｅ）は成膜層３０からなる成形体の分離工程、を示す。

【0058】

まず、図３（ａ）に示すように、気相成長装置におけるマッフルの支持具９００に、型１００を載置する。

【0059】

次いで、気相成長装置内を真空状態とし、ヒーターで加熱しながら、ＳｉＣ用の原料ガスをマッフルに流入させて、図３（ｂ）に示すように、型１００の全面に、例えばＳｉＣからなる成膜層３０を成膜する。なお、図示されるように、成膜層３０は支持具９００の表面にも形成される。

【0060】

次いで、図３（ｃ）に示すように、型１００及び成膜層３０の全体を支持具９００から取り出す。そして、第１のＳｉＣ層２１の端面２１ａの位置で切断する。この切断により、図３（ｄ）のＡ部分に示すように、第１のＳｉＣ層２１の端面２１ａ、離型層２２の端面２２ａ及び成膜層３０の端面３０ａがそれぞれ露出する。なお、このとき切断の位置は、離型層２２より表層側とするとよい。離型層２２が脆いため切断時に機械的な破壊が生じ、第1のＳｉＣ層２１を傷つけることなく離型層２２を露出させることができる。

【0061】

次いで、図３（ｄ）に示すように、エッチング槽４２に貯留されたエッチング液４０に浸漬する。エッチング液４０としては特に限定されないが、フッ硝酸、緩衝フッ化水素酸、リン酸などが利用できる。緩衝フッ化水素酸とは、フッ化水素酸とフッ化アンモニウムの混合液である。

【0062】

エッチング液４０は、図４に拡大して示すように、離型層２２の端面２２ａからクラック２５に浸透し、離型層２２の全体に進展する。

【0063】

そして、図３（ｅ）に示すように、成膜層３０が分離され、型１００の形状に沿ったＳｉＣ製の成膜層３０により形成された成形体が得られる。なお、前工程において、第１のＳｉＣ層２１の端面２１ａで切断されるため、基材１０は露出しておらず、エッチング液とは接触しない。

【0064】

成膜層３０が分離された型１００は、そのまま再利用することができる。したがって、ＳｉＣ製の成形体の製造とともに、型の再生がなされる。

【0065】

なお、上記説明において、離型層２２を露出させるには、下記に示す変形例に従うこともできる。

【0066】

（変形例１）
図５Ａに示すように、マスキング部材５０を用いて、型の一部に成膜層３０が形成されないようにしてもよい。

【0067】

図５Ａ（ａ）に示すように、型における離型層２２の端面２２ａに、マスキング部材５０を当接させる。マスキング部材５０は、型の角部との間に隙間５５が形成されるように、段状のくびれ部５１を有する。くびれ部５１の深部には、成膜層３０の原料ガスが到達しにくいので、マスキング部材５０と型とは全面に接合せず、マスキング部材５０を容易に分離できるようにする。

【0068】

また、マスキング部材５０としては、例えば黒鉛、ＳｉＣ、Ｓｉ_３Ｎ_４などを用いることができる。

【0069】

次いで、図５Ａ（ｂ）に示すように、成膜層３０を成膜する。図示されるように、成膜層３０はマスキング部材５０の無い、くびれ部近傍である型の角部分には形成されない。

【0070】

そして、図５Ａ（ｃ）に示すように、型からマスキング部材５０を取り除くことによって、離型層２２の端面２２ａに、成膜層３０が形成されていない露出部６０が形成される。

【0071】

（変形例２）
図５Ｂに示すように、衝撃を加えて離型層２２に到達するクラックを形成してもよい。すなわち、成膜層３０を形成した後、例えば型の角部にハンマー６２により機械的に衝撃を加えて離型層２２に達するクラック６５を形成する。離型層２２は柔らかく、その下の第１のＳｉＣ層２１は硬い層であるため、第１のＳｉＣ層２１及び基材１０に与える衝撃ダメージを小さくすることができる。

【0072】

なお、実施の形態２のように、被覆層２０において第２のＳｉＣ層２３が付加されている場合、第２のＳｉＣ層２３と成膜層３０の合計の厚さは１００μｍ以下であることが好ましい。合計の厚さが１００μｍ以下であると、小さな力でクラックを入れることができるので、基材１０や第１のＳｉＣ層２１に与える衝撃ダメージを小さくすることができる。

【0073】

（変形例３）
図５Ｃに示すように、型にシャープなエッジ部７０を形成することにより、成膜層３０に、離型層２２に到達するクラック７５を形成することもできる。

【0074】

まず、図５Ｃ（ａ）に示すように、シャープなエッジ部７０を有する型を用意する。

【0075】

次に、図５Ｃ（ｂ）に示すように、成膜層３０を成膜する。離型層２２のＢＮと成膜層３０のＳｉＣとは熱膨張係数差があるため、加熱、冷却を繰り返すと、内部応力がシャープなエッジ部７０に集中し、クラック７５が形成されやすくなる。

【0076】

このクラック７５を通じて離型層２２にエッチング液が浸透して、成膜層３０が分離しやすくなる。

【0077】

なお、望ましいエッジ部７０のＲは、０．５ｍｍ以下である。Ｒを０．５ｍｍ以下とすることにより、効果的に応力集中を起こすことができる。

【0078】

このように、本発明の気相成長装置用部材では、成膜層を分離しやすく、再利用が容易になる。実施の形態１の気相成長装置用部材を再利用する場合、第２のＳｉＣ層２３を被覆して、実施の形態２の気相成長装置用部材として使用してもよいし、そのまま実施の形態１の気相成長装置用部材として使用してもよい。

【0079】

また、再利用する際には、離型層２２を再度形成し直してもよいし、離型層２２が残っている場合にはそのまま再利用してもよい。

【0080】

気相成長装置の型１００以外の部材、すなわちマッフル２００、ヒーター３００、ヒートシールド４００、断熱材５００、ガスノズル７００、排気ノズル８００、支持具９００にも、型１００と同様に第１のＳｉＣ層２１や離型層２２、第２のＳｉＣ層２３を形成することにより、成膜に伴って形成される成膜層３０を分離しやすくなり、再利用が容易になる。

【0081】

（発明を実施するための形態）
本発明の気相成長装置用部材の特徴が明確になるように、実施例をもとに説明する。

【0082】

本実施例は、ＳｉＣの成形体を作るための型ではなく、繰り返し操炉されることによって表面にＳｉＣが積層していく気相成長装置用部材を想定して行った。

【0083】

黒鉛板（２２０ｍｍ×１３０ｍｍ×４０ｍｍ）を用意し、その厚さ方向にφ５ｍｍの貫通孔を７ｍｍピッチで格子状に形成し、基材として使用した。黒鉛板の主面と貫通孔内壁のエッジ部分は面取りを行わず、シャープなエッジを残して応力集中しやすい形状とした。このときのエッジのＲは０．５ｍｍ以下であった。

【0084】

上記基材の表面全体に、ＣＶＤ法により厚さ１０μｍの第１のＳｉＣ層を形成し、その上にＣＶＤ法によりｈ－ＢＮの離型層を形成した。なお、離型層の厚さは０．２μｍであった。

【0085】

こうして気相成長装置用部材を製造し、ヒートシールド、マッフルなどの繰り返し使用される気相成長装置用部材を想定し、ＣＶＤ法を繰り返し行って表面にＳｉＣ層を積層させ、積層の状態及び離型性の評価を行った。

【0086】

図６は、気相成長装置用部材の断面の拡大図であり、図６（ａ）は、５層のＳｉＣ層が付着した再生前の気相成長装置用部材の断面のＳＥＭ写真である。なお、離型層はＳＥＭ写真では明確に分離でできず、図６（ａ）では第１のＳｉＣ層に含まれて観察されている。

【0087】

得られた気相成長装置用部材の表面に、ＣＶＤ法を５回連続して行い、４μｍずつ５層のＳｉＣ層を形成した。なお、５層目では、ＳｉＣ層が異常成長して表面の状態が荒れてしまったため、６回目の成膜は行わず、形成された５層のＳｉＣ層をまとめて取り除くことにした。

【0088】

本実施例では、貫通孔が格子状に形成され、黒鉛板とのエッジ部分に面取りが行われておらず、エッジ部分に応力集中が起きてクラックが形成されやすい構造であるので、特に離型層露出工程を行わず、そのままエッチング工程を行った。エッチング工程では、表面にＳｉＣ層が形成された気相成長装置用部材をフッ硝酸からなるエッチング液に浸漬し、超音波洗浄を併用しながら純水で繰り返し洗浄した。

【0089】

図６（ｂ）は、ＳｉＣ層を完全に除去した後の断面のＳＥＭ写真を示している。図６（ｂ）に示すように、５層のＳｉＣ層がすべてエッチングにより除去された気相成長装置用部材では、第１のＳｉＣ層は、そのまま残存している。

【0090】

このように、本発明の気相成長装置用部材では、基材表面の第１のＳｉＣ層を残しつつ、新たに成膜されたＳｉＣ層のみを除去できることが確認された。また、第１のＳｉＣ層が残っているので、エッチング液は黒鉛からなる基材に到達しておらず、エッチング液が気相成長装置内で拡散することも防止できることが確認された。

【産業上の利用可能性】

【0091】

本発明によれば、成形体となる成膜層を容易に剥離できる気相成長装置用部材を提供でき、再生も容易であり、成形体の製造コストを低下させることができる。

【符号の説明】

【0092】

１０ 基材
２０ 被覆層
２１ 第１のＳｉＣ層
２２ 離型層
２３ 第２のＳｉＣ層
２５ クラック
３０ 成膜層（成形体、ＳｉＣ層）
４０ エッチング液
１００ 型（気相成長装置用部材）
２００ マッフル
３００ ヒーター
４００ ヒートシールド
５００ 断熱材
６００ チャンバ
７００ ガスノズル
８００ 排気ノズル
９００ 支持具

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6】