本发明专利技术提供用于制造半导体等单晶的高纯度碳材料、用作陶瓷膜被覆用基底材料的高纯度碳材料和陶瓷膜覆盖的高纯度碳材料，该材料减少了容易与碳原子结合的氧气、氮气、氯气等气体和磷、硫、硼这样通过热容易与碳原子结合的元素。本发明专利技术的高纯度碳材料通过ＳＩＭＳ分析法所测定的氧的含量为１×１０↑［１８］原子／ｃｍ↑［３］或以下。此外，优选通过ＳＩＭＳ分析法所测定的氯含量为１×１０↑［１６］原子／ｃｍ↑［３］或以下。并且，优选通过ＳＩＭＳ分析法所测定的氮含量为５×１０↑［１８］原子／ｃｍ↑［３］或以下。优选磷、硫、硼的含量也在规定值以下。将这样的高纯度碳材料用陶瓷膜被覆。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及杂质含量极低的碳材料，更详细地说，涉及硅单晶、碳化硅单 晶(SiC)、氮化镓(GaN)、氟化转(CaF2)单晶等半导体产业和原子能产业中 ^ffi的，或作为陶赚被TOS^顿的高纯度碳材料。此外，还涉及以这些 高纯度碳材料作为基材的被覆有陶瓷膜的髙纯度碳材料。
技术介绍
碳材料不仅耐热性、各种机械特性优异，还具有难以与其它金属反应的优 点，已广泛用于半导体、机械、原子能产业等。然而，近年来，无论是^顿硅单晶的半导体，还是{顿以碳化硅、氮化镓 为代表的化合物单晶的半导体的市场已大幅扩大，随即对碳材料的要求也越来 越严格。另外作为除llfct外的用途，为了使半导体高度集成化，需要产生半导 体鹏(焼付)(以下，称之为光蚀刻)用短波长准肝激光光源，碳材料也 被用于制造产生该光源的CaF2单晶。半导体光蚀刻要求有高分辨率，为实现该目的，已逐渐^CaF2产生氟化 氪线(248nm)、氟4fcS线(193nm)、氟气线(157nm)等短波长准^ 激光。 于是，由于迄今为止4顿的无定形光学材料不會,193nm的光，因此，已逐 渐使用由荧石(CaF2单晶)构成的透镜。以下，对CaF2单晶的帝J3t^行具体的 说明。CaF2单晶皿bridgman法和Czochralski (CZ)法制造。例如，如^131 bridgman法制造CaF2单晶，在下述专利文献l中公开了将石墨材料用作加 等炉内部fHOT。另一方面，通常由于石墨材料在其气孔和石墨层间,金属杂质，因而不育喧接使用。因此，申请人在下述专利文献2、 3中建议将用含有卤素的气体等 对石墨材料进行高纯度化处理、使金属杂质(灰分)降到5ppm或以下的高纯度 石墨材料，供半导体、原子能使用。此外，,来，在下述专利文献4中, 到了用于化合物半导体制造的氮含量低的碳材料。专利文献1特开2000—137101号公报专利文献2特开昭64—18964号公报专利文献3特公平6—35325号公报专利文献4特开2002 —249376号
技术实现思路
然而，现状是即使将上述各专利文献中所示的陶氐了金属杂质和氮含量的 高纯度石墨材料用作为炉内部件，只要存在氧、氯、磷、硫等杂质，制造CaF2 单晶时的产量会极低，产量最多不过10%。因此，本专利技术的目的是提供一种所谓的高纯度碳材料，其不仅减少了碳材 料气孔中所含的氧、氮、氯、磷、硫，还可M^了与构成石墨材料的碳原子结 合的氧、氮、氯、磷、硫、硼。本专利技术者们为解决上述课题，进行了精心的研究，结果发现了适合于除去 各种杂质元素的高纯度化处理条件，通过这个发现，可以解决Jd^课题，即减 少与碳原子结合的氧、氮、氯、磷、硫、硼，从而完财专利技术。也就是说，本专利技术的高^t碳材料，通过SMS分析法测定的氧的含量为1 乂1018原子/咖3或以下。其理由是，例如，制造碳化硅单晶时，必须尽可能陶氐 氧浓度，因为通过使用lX10原子/cW或以下的碳材料，可以得到具有优异半 导体特性的单晶。氧的含量更优选为3><1017原子/ 113或以下，特别^m为lX 1017原子/咖3或以下。此外,本专利技术的高纯度碳材料,通过SIMS分析法测定的氯的含量为1X1016 原子/cm3或以下。其理由是，例如，若将碳材料作为碳化硅外延生长用的炉内 夹具使用，M:使氯浓度为5Xl(^原子/cm3或以下，可以大幅减少MA外延生 长膜中的氯。氯的含量更优选为8X10原子/cn^或以下，特别i^为5X1015 原子/ci^或以下。此外，本专利技术的高纯度碳材料，通过SIMS分析法测定的氮的含量为5 X1018 原子/cm3或以下。在制造碳化硅单晶时，必须尽可能斷氏作为主要杂质混入的4氮的浓度。例如，M3^OT氮含量为5X10原子/cmS或以下的碳材料，可以大 幅减少碳化硅单晶中的氮浓度。氮的含量更优选为5Xl(^原子/ci^或以下，特 另ij雌为5X 1016原子/0113或以下。财卜，本专利技术的碳材料，通过SMS分析法测定的磷的含量为1X1016原子 /cm3或以下。因为如果将磷的含量为1X1016原子/cm3或以下的碳材料作为碳化 硅单晶制糊的夹具，可以大幅减少单晶中的碟浓度。磷的含量更雌为3X1015 原子/cm3或以下，特别优逸为1X1015原子/cm3或以下。此外，本专利技术的碳材料，通过SMS分析法观I淀的硫的含量为1X10原子 /ct^或以下。如果将硫的含量为1Xl()W原子/cW或以下的碳材料作为加热器使 用制造CaF2单晶，可以大幅提高舰率。硫的含量更雌为5X10原子/cm3 或以下，特别忧逸为3 X1015原子/cm3或以下。此外，本专利技术的碳材料，舰S固S分析法测定的硼的含量为5X1()M原子 /cm3或以下。因为硼是碳化硅制造时混入的主要杂质之一，例如，通过将硼的 含量为5 X1016原子/cm3或以下的碳材料用作为制造用夹具，可以制得硼浓度低 的具有优异半导鹏性的碳化硅单晶。硼的含量更优选为lX10W原子/cn^或以 下，特别优选为5 X1015原子/cm3或以下。如此，可以提供一种所谓的高纯度碳材料，其不仅^>了碳材料气孔中含 有的氧、氮、氯、磷、硫，还减少了易于与构成石墨材料的碳原子结合的氧、 氮、氯、磷、硫、硼。此外，由于本专利技术的高纯度碳材料可以抑制碳化硅单晶、硅单晶、氮化镓 单晶或氟化钙单晶等制造过程中结晶缺陷的发生，因此适合用于上述各种晶体 的制造。除紋外，还适合用作为碳化硅和氮化镓、硅等外延生长用的夹具。此外，本专利技术的高纯度碳材料还可以用作被碳化硅、氮化硼、碳化钽等陶瓷膜被覆的陶瓷膜被覆高纟TO碳材料的基底材料。上述的高纯度碳材料作为陶瓷膜被覆的高纯度碳材料的基底材料，只要其表面被碳化硅、氮化硼、碳化钽等陶瓷膜被覆，就可以得到杂;^浓度小的陶瓷 膜被覆的高纯度碳材料。 附图说明图1本专利技术的高纯度碳材料的制造方法的 图。具体实施方式首先，对本专利技术的高纯度碳材料进行说明。本专利技术的高纯度碳材料是将通常被定义为碳材料的材料进行了高纯度化处理所得到的材料。例如，为(l)加膽碎成微粒状的天然石墨、Ai^石墨、石 油焦炭、煤焦炭、沥青焦炭、碳黑、中间相炭(mesocarbon)中的l种以上与沥 青、煤焦油、煤焦油沥青、热固性柳誇粘合材料，将其混合、粉碎、成型， 烧结，得到烧结碳材料，根据进一步的需要，将其石墨化成石墨化碳材料；(2) 将苯酚树H旨等热固性树脂碳化从而得到无定形(玻璃状)碳材料；G) 3!31树 脂碳化O y>千^一)法，将选自上述沥青、苯酚树I縛的粘合材料反复涂 覆 浸渍、成型、烧结、树脂浸渍在聚丙烯腈(PAN)类、沥青类、A3t丝类 等各种碳纤维中制得碳纤维强化碳复合材料，或者代替树脂浸渍或被覆了热分 解碳的碳纤维强化碳复合材料；(4)将天然石墨、人造石墨粉末膨胀几十 几 百倍后，将压缩成型的薄片状石墨等进行髙纯度化处SM寻到的材料。 接着，对本专利技术的高纯度碳材料的律'J造方法进，预明。 图1中显示了本专利技术的高纟顿碳材料的制造方法的流程图。 本专利技术的高纯度碳材料的制造方法是在例如氯、三氯甲烷、二氯甲烷、一 氯甲烷、氟、三氟甲烷、二氟甲烷、 一氟甲烷、一iCH氟甲烷、二氯一氟甲烷、 三氯一氟甲烷、一氯乙烷、一氯一氟乙烷、一本文档来自技高网...
【技术保护点】
高纯度碳材料，其为通过ＳＩＭＳ分析法所测定的氧含量为１×１０↑［１８］原子／ｃｍ↑［３］或以下的石墨材料或碳纤维强化碳复合材料。
【技术特征摘要】
JP 2003-10-10 2003-351635;JP 2004-3-9 2004-0658231.高纯度碳材料，其为通过SIMS分析法所测定的氧含量为1×1018原子/cm3或以下的石墨材料或碳纤维强化碳复合材料。2. 权利要求1所述的高纟镀碳材料，其中，舰SMS分析法所测定的氯 含量为1016原子/0113或以下。3. 权利要求1或2所述的高乡喊碳材料，其中，通过SIMS分析法所观U定的 氮含量为5 X1018原子/cm3或以下。4. 权利要求l或2所述的高纟^l碳材料，其中，通过SIMS分析法所测定的 磷含量为1X1016原子/cm3或以下。5. 权利要求l或2所述的高会镀碳材料，其中，舰SIMS分析法所观啶的 硫含量不高于1X 1()W原子/cm3。...
【专利技术属性】
技术研发人员：藤田一郎，野上晓，
申请(专利权)人：东洋炭素株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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