(57)【要約】【課題】従来の炭化ケイ素の製造は、原料硅石と原料炭素とを炭素棒に直接電気を通電する事によって、高温を形成し、この高温下で還元反応をさせる事に依って行われている。  然しながら高純度の炭化ケイ素を得る為には、高純度の原材料が必要であるが、現状では市場が要求する高純度炭化ケイ素を生産する為に必要な、高純度の原料炭素（発熱源の炭素棒を含む）の入手は、不可能である為に、化学薬品によって純化しているが、此れは勿論グリーンでは無く、また必要な高純度を得る為には、不十分である。【解決の手段】我々は、高純度の炭素源として、他業界にて、全く異なる用途に使用されている各種ガスを本用途に適用する事を試み、これらが我々の高純度炭素源として使用できることを確認し、本炭素源を用いて、市場が要求する高純度炭化珪素の生産に成功した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化ケイ素を生産するに際して、炭化珪素生産原料を溶融、蒸発させ、溶融、蒸発原料を炭素を含むガス中に供給する事を特徴とする、炭化ケイ素の製造方法。
【請求項２】
炭化ケイ素を生産するに際して、硅石を溶融し、溶融硅石を炭素を含むガス中に噴射する事を特徴とする炭化珪素の製造方法。
【請求項３】
１）炭化ケイ素を生産するに際して、金属シリコンを溶融し、溶融シリコンを炭素を含      むガス中に噴射する事を特徴とする炭化ケイ素の製造方法。
２）炭化ケイ素を生産するに際して、金属シリコンを蒸発させ、蒸発したシリコンを炭      素を含むガス中に噴射する事を特徴とする炭化ケイ素の製造方法。
【請求項４】
上記請求項に記載する溶融、蒸発は、プラズマを利用する事を特徴とする炭化ケイ素の製造方法
【請求項５】
上記請求項に記載する溶融は、燃焼ガスバーナーを用いる事を特徴とする炭化ケイ素の製造方法。
【請求項６】
上記請求項に記載する溶融、蒸発は、ガスレーザーを用いる事を特徴とする炭化ケイ素の製造方法。
【請求項７】
上記請求項に記載する炭素を含むガスは、ＣとＨ或いは及びＣとＦ或いは及びＣとＣｌを含む事を特徴とする炭化ケイ素の製造方法。
【請求項８】
上記請求項に記載する炭素を含むガスは、Ｃ，Ｈ，Ｆを含む事を特徴とする炭化ケイ素の製造方法。
【請求項９】
熱源を中心にして、同心円状にガスを供給する事を特徴とする炭化ケイ素の製造方法。
【請求項１０】
同心円状に供給するガスは、組成の異なる複数のガスを含む事を特徴とする炭化ケイ素の製造法。
【請求項１１】
同心円状に供給するガスの流速を中心からの距離によって変化させる事を特徴とする炭化ケイ素の製造法
【請求項１２】
供給する原材料に、０．５〜２０％の炭化ケイ素を混入させる事を特徴とする炭化ケイ素の製造法。
【請求項１３】
上記請求項を組み合わせた事を特徴とする炭化ケイ素の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、高純度炭化ケイ素の生産法に関する
【背景技術】
【０００２】  従来の炭化珪素の生産は、簡単な設備で、低純度では有るが安価に大量生産に適した方法で行われてきた。【０００３】  然しながら、現在の市場が要求する高純度の炭化珪素の生産には、設備、材料等根本的な問題を持っている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  現行技術は、環境、高純度化、市場要求満足度等に多くの問題を抱えている。【０００５】  本発明は、上記した現行技術の持つ多くの問題を、一挙に解決する画期的なものである。
【問題を解決する為の手段】
【０００６】  問題を解決する為の第一の手段は、現行の炭素源を根本的に変更する事である。
【０００７】  現在の炭素源、即ち、石油蒸留残渣、ピッチ、アスファルト、墨、カーボンブランク、石炭、木炭等を使用しない事である。
【０００８】    問題を解決する為の第二の手段は、炭化ケイ素を生産するに際して、炭化珪素生産原料を加熱し、溶融或いは及び蒸発させ、当該原料を炭素を含むガス中に供給する事である。
即ち、炭化珪素生産原料を蒸発させ、蒸発原料を炭素を含むガス中に供給する事である。
即ち、炭化珪素生産原料を溶融噴射し、噴射原料を炭素を含むガス中に供給する事である。
【０００９】    問題を解決する為の第三の手段は、炭化ケイ素を生産するに際して、硅石を溶融し、溶融硅石を炭素を含むガス中に噴射する事である。
【００１０】    問題を解決する為の第四の手段は、炭化ケイ素を生産するに際して、金属シリコンを溶融し、溶融シリコンを炭素を含むガス中に噴射する事である。
また金属シリコンを蒸発させ、蒸発シリコンを炭素を含むガス中に噴射する事である。
【００１１】    問題を解決する為の第五の手段は、上記手段に記載する溶融は、プラズマを利用する事を特徴とする事である。
【００１２】    問題を解決する為の第六の手段は、上記手段に記載する溶融は、燃焼ガスバーナーを用いる事である。
【００１３】    問題を解決する為の第七の手段は、上記手段に記載する溶融は、ガスレーザーを用いる事である。
【００１４】    問題を解決する為の第八の手段は、上記手段に記載する炭素を含むガスは、ＣとＨ或いは及びＣとＦ或いは及びＣとＣｌを含む事である。
【００１５】    問題を解決する為の第九の手段は、上記手段に記載する炭素を含むガスは、Ｃ，Ｈ，Ｆを含む事である。
【００１６】    問題を解決する為の第十の手段は、熱源を中心にして、同心円状にガスを供給する事を特徴とする事である。
【００１７】    問題を解決する為の第十一の手段は、同心円状に供給するガスは、組成の異なる複数のガスを含む事である。
【００１８】    問題を解決する為の第十二の手段は、同心円状に供給するガスの流速を中心からの距離によって変化させる事である。
【００１９】    問題を解決する為の第十三の手段は、供給する原材料に、０．５〜２０％の炭化ケイ素を混入させる事を特徴とする事である。
【００２０】    問題を解決する為の第十四の手段は、上記手段を組み合わせる事である。
【発明の効果】
【００２１】  本発明の実施により、環境に優しい設備構成で、市場の要求する多様な高純度炭化珪素が生産されるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明を実施する為の設備の構造例
【図２】本発明に使用したプラズマ源の構造例
【図３】本発明に使用したプラズマ炎の温度分布例
【発明を実施する為の形態】
【００２３】本発明の実施の形態を、図に基ずいて説明する。
【００２４】全ての確認実験は、図１を用いて行った。
基本的な、工程条件及び規格は、下記の様である。
【００２５】プラズマ発生用アルゴン流量：２０Ｌ／分
プラズマ電流：１２５Ｖ．
プラズマ電流：２００Ａ．
着火電圧：２０，０００Ｖ
原材料投入量：１０ｇｒ／分
炭化源ガス（１）流量：可変（０．３〜３０Ｌ／分）
カバーガス／炭化源ガス（２）流量：可変（０．５〜５０Ｌ／分）
チャンバー供給アルゴンガス流量：２０Ｌ／分
直径ｉ）：１５ｍｍ径。
直径ｊ）：３５ｍｍ径
直径ｋ）：５０ｍｍ径。
直径ｍ）：１０ｍｍ径
直径ｎ）：２００ｍｍ径
【００２６】設計基準は、以下の通りである。
【００２７】原材料投入量：
プラズマ条件を固定した時、原材料の大きさの如何に関わらず、十分に溶融或いは及び蒸発噴射できる量
【００２８】炭化ガス（１）流量：原材料と混合投入
炭化ガス組成  Ｃ＋（Ｈ，Ｆ，Ｃｌ）による原材料の炭化が完全に行われる流量。
【００２９】カバーガス／炭化ガス（２）流量：
原材料が完全に、効率よく反応する為に、ガス流の広がりを抑制する為のガス
【００３０】  直径ｍ）：プラズマ装置から噴出される全ての物質の受け皿（ｌ）にスムースにガス流            が到着する様に、ガス抜きする為の排気口。
【００３１】  直径ｎ）：受皿（ｌ）を支持し、上下移動させるための支柱。噴流物質の広がり状況及            び温度を見て位置を調整する。
【００３２】  上記条件内であれば、原材料として１ｍｍ以下の硅石の場合、完全な炭化ケイ素が得られた。
【００３３】  上記条件内であれば、原材料として１ｍｍ以下の金属シリコンの場合、完全な炭化珪素が得られた。
【００３４】  またいずれの原材料でも大きさとして、ｎｍ程度であっても、その十倍以上の大きさを有する炭化珪素を１〜５％程度混入すれば、相互に付着／密着することなく、噴出する事が判明した。
【００３５】  またいずれのガスでも、原材料が記載範囲内の大きさであれば、記載流量以下の場合は、その作用が完全に果たされなく、また以上の場合は、効果に変化が無く経済的に損失であることが判明した。
【００３６】  本発明の様に、炭素源として一般的な石油関連、石炭関連、植物関連物質を全く使用しないために、還元工程或いは及び炭化反応過程での汚染が、最小限に制限されるために、高純度炭化珪素の生産には、極めて有用な発明である。
【００３７】  また本体チャンバー内面を例えばテフロン加工を施し、且つカバーガス流量を炭化ガス流量に比較して、２倍以上にすれば、ほぼ完全に２次汚染が回避され、高純度の炭化ケイ素が得られる。
【００３８】
【表１】
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表一に示す金属シリコンを原材料として上記記載の工程条件の範囲内で、試作を行った。
Ｔａ  を除外すれば、５．５Ｎ（９９．９９９５％）の炭化ケイ素が得られた。
【００３９】  炭化原料として、Ｃ２Ｈ２ガスを使用して、上記記載の工程条件の範囲内で、試作を行い６Ｎ（９９．９９９９％）の炭化ケイ素が得られた。
【００４０】    以上の結果から、本発明は高純度炭化珪素を生産する為には、極めて有効な方法である事が実証された。
【符号の説明】
【００４１】  第一図
ａ）アークガス入口、電極端子
ｂ）炭化珪素製造用原料入口
ｃ）炭化ガス入口（１）
ｄ）炭化ガス或いは及びカバーガス入り口
ｅ）冷却水出入口、電極端子
ｆ）観察窓
ｇ）雰囲気ガス入口
ｈ）高温炎
ｉ）材料噴出口
ｊ）炭化ガス噴出口
ｋ）炭化ガス、カバーガス噴出口
ｌ）製品等受皿
ｍ）吸引口
ｎ）受皿臥台
ｏ）上下移動軸
ｐ）臥台保持軸受
ｑ）排気口
ｒ）架台
ｓ）上チャンバー固定フランジ
ｔ）上中チャンバー固定フランジ
ｕ）チャンバー架台固定フランジ【００４２】  第二図
ａ）固定フランジ、電極端子
ｂ）冷却水出口
ｃ）材料投入口
ｄ）ガス供給口
ｅ）冷却水入口、電極端子
ｆ）着火電圧端子
ｇ），ｈ）ガス供給口（ｃ，ｄに対称）【００４３】  第三図
ａ）炎径の温度分布
ｂ）炎径の速度分布
ｃ）炎長の温度及び速度分布。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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