(57)【要約】 【課題】  空孔が極めて少ない高緻密な炭化珪素焼結体およびこれを用いた半導体および液晶製造装置用部材を提供する。【解決手段】  炭化珪素焼結体は、焼結助剤として、アルミニウムおよび／またはアルミニウム化合物と、ホウ素および／またはホウ素化合物と、炭素および／または炭化可能な化合物とを含み、その相対密度は９８％以上である。炭化珪素焼結体の鏡面研磨面の中心線平均粗さ（Ｒａ）を１５ｎｍ以下とすることにより、反射率７５％以上の反射膜を容易に形成することができる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結助剤として、アルミニウムおよび／またはアルミニウム化合物と、ホウ素および／またはホウ素化合物と、炭素および／または炭化可能な化合物と、を含む炭化珪素焼結体であって、
相対密度が９８％以上であり、その鏡面研磨面の中心線平均粗さ（Ｒａ）が１５ｎｍ以下であることを特徴とする炭化珪素焼結体。
【請求項２】
炭化珪素粉末に、アルミニウム換算量で０．１〜２．５％のアルミニウムまたはアルミニウム化合物と、ホウ素換算量で０．１〜２．０％のホウ素またはホウ素化合物と、炭素換算量で１．０〜４．０％の炭素または炭化可能な化合物を添加して混合し、これを成形して得られた成形体を、少なくともＡｌ８Ｂ４Ｃ７を含む液相によって焼結するように１７５０〜２１００℃での不活性ガス雰囲気において焼成したものであることを特徴とする請求項１に記載の炭化珪素焼結体。
【請求項３】
前記焼成が０．１ＭＰａ以上の加圧雰囲気で行われたことを特徴とする請求項２に記載の炭化珪素焼結体。
【請求項４】
炭化珪素粉末に、アルミニウム換算量で０．１〜２．５％のアルミニウムまたはアルミニウム化合物と、ホウ素換算量で０．１〜２．０％のホウ素またはホウ素化合物と、炭素換算量で１．０〜４．０％の炭素または炭化可能な化合物を添加して混合し、これを成形して得られた成形体を、少なくともＡｌ８Ｂ４Ｃ７を含む液相によって焼結するように１７５０〜２１００℃での不活性ガス雰囲気において焼成し、さらに１７５０〜２１００℃で０．１ＭＰａ以上の不活性ガス雰囲気下で熱処理することにより得られたものであることを特徴とする請求項１に記載の炭化珪素焼結体。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項の炭化珪素焼結体からなることを特徴とする半導体および液晶製造装置用部材。
【請求項６】
前記炭化珪素焼結体の所定の面が鏡面研磨処理され、その鏡面研磨面に反射率が７５％以上となる金属膜が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の半導体および液晶製造装置用部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高緻密な炭化珪素焼結体およびそれを用いた半導体および液晶製造装置用部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
精密光学機器等に使用されるミラーは、主として、ガラスやルビー、サファイア等の単結晶セラミックスが使用されている。しかしながら、ガラスを用いたミラーは強度が弱く、割れやすいという問題がある。また、ルビーやサファイア等の単結晶は、製品が高額になるという問題がある。
【０００３】
このような問題を解決するために、近年、ミラー等の光学部品に多結晶セラミックスが用いられてきている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、多結晶セラミックスでは、表面を鏡面研磨した際にそのセラミックス自体が有する空孔（ポア）が研磨面に残存し、この鏡面研磨面に金属を蒸着した面の反射率が十分満足するものが得られないという問題がある。
【特許文献１】特開平６−３００９０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、空孔が極めて少ない高緻密な炭化珪素焼結体を提供することを目的とする。また、本発明は、このような炭化珪素焼結体を用いた半導体および液晶製造装置用部材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】
【０００５】
本発明によれば、焼結助剤として、アルミニウムおよび／またはアルミニウム化合物と、ホウ素および／またはホウ素化合物と、炭素および／または炭化可能な化合物と、を含む炭化珪素焼結体であって、
相対密度が９８％以上であり、その鏡面研磨面の中心線平均粗さ（Ｒａ）が１５ｎｍ以下であることを特徴とする炭化珪素焼結体、が提供される。
【０００６】
この炭化珪素焼結体は、炭化珪素粉末に、アルミニウム換算量で０．１〜２．５％のアルミニウムまたはアルミニウム化合物と、ホウ素換算量で０．１〜２．０％のホウ素またはホウ素化合物と、炭素換算量で１．０〜４．０％の炭素または炭化可能な化合物を添加して混合し、これを成形して得られた成形体を、少なくともＡｌ８Ｂ４Ｃ７を含む液相によって焼結するように１７５０〜２１００℃での不活性ガス雰囲気において焼成したものであることが好ましい。ここで、この焼成は０．１ＭＰａ以上の加圧雰囲気で行われることが好ましい。また、炭化珪素焼結体は、前記成形体を前記焼成条件で焼成した後、さらに１７５０〜２１００℃で０．１ＭＰａ以上の不活性ガス雰囲気下で熱処理することにより得られたものであることも好ましい。
【０００７】
本発明によれば、上記炭化珪素焼結体からなることを特徴とする半導体および液晶製造装置用部材、が提供される。
この半導体および液晶製造装置用部材の好適な例としては、炭化珪素焼結体の所定の面が鏡面研磨処理され、その鏡面研磨面に反射率が７５％以上となる金属膜が設けられているミラー部材が挙げられる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る炭化珪素焼結体は、空孔が極めて少なく、高緻密で表面粗さが小さいために、反射率の高い金属膜を形成することが容易となる。  
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明について詳細に説明する。本発明に係る炭化珪素焼結体は、炭化珪素粉末に、焼結助剤としてアルミニウムおよび／またはアルミニウム化合物（つまり、アルミニウムとアルミニウム化合物の一方か両方）と、ホウ素および／またはホウ素化合物と、炭素および／または炭化可能な化合物とが含まれる。これは、製造プロセスの焼結段階において、Ａｌ８Ｂ４Ｃ７組成を主成分とする液相を高温で発生させて、炭化珪素の焼結を促進させるためである。
【００１０】
アルミニウム化合物としてはＡｌ３Ｃ４、ＡｌＢ２、ＡｌＢ１２が、ホウ素化合物としてはＢ４Ｃが、炭素としては黒鉛粉末が、炭化可能な化合物としてはフェノール樹脂等の各種樹脂材料が、それぞれ好適に用いられる。
【００１１】
これら焼結助剤の添加量は、アルミニウム換算量で０．１〜２．５％、ホウ素換算量で０．１〜２．０％、炭素換算量で１．０〜４．０％とすることが好ましい。焼結助剤がこの範囲よりも少ない場合は、焼結中にＡｌ８Ｂ４Ｃ７組成を主成分とする液相が生成せず、緻密な焼結体を得ることが困難である。また焼結助剤がこの範囲よりも多い場合は、炭化珪素粒子が過度に粗大化するために、鏡面研磨面の中心線平均粗さ（Ｒａ）を１５ｎｍ以下とすることが困難となる。
【００１２】
本発明に係る炭化珪素焼結体は、相対密度が９８％以上であり、その鏡面研磨面の中心線平均粗さ（Ｒａ）を１５ｎｍ以下とする。これにより、この鏡面研磨面に金属を蒸着して反射膜を形成した場合に、精密光学機器等に使用されるミラーとして好適な光学的特性である７５％以上という反射率を得ることが容易となる。
【００１３】
本発明に係る炭化珪素焼結体の製造方法は、次の通りである。最初に、炭化珪素粉末に、アルミニウム換算量で０．１〜２．５％のアルミニウムまたはアルミニウム化合物と、ホウ素換算量で０．１〜２．０％のホウ素またはホウ素化合物と、炭素換算量で１．０〜４．０％の炭素または炭化可能な化合物を添加して混合し、これを公知の成形方法、例えば、一軸プレス成形やＣＩＰ成形により所定の形状に成形する。
【００１４】
こうして作製した成形体を焼成処理する。その方法としては、（ａ）少なくともＡｌ８Ｂ４Ｃ７を含む液相によって焼結するように１７５０〜２１００℃での不活性ガス雰囲気において焼成する方法、（ｂ）前記（ａ）の焼成を０．１ＭＰａ以上の加圧雰囲気で行う方法、（ｃ）前記（ａ）により得られた炭化珪素焼結体をさらに１７５０〜２１００℃で０．１ＭＰａ以上の不活性ガス雰囲気下で熱処理する方法、が好適に用いられる。なお、前記（ａ）は、所謂、常圧焼結法である。前記（ｂ）の処理方法を、以下、「直接加圧熱処理法」といい、前記（ｃ）の処理方法を、以下、「間接加圧熱処理法」ということとする。
【００１５】
炭化珪素の焼成温度を１７５０〜２１００℃としたのは、１７５０℃より低い場合には緻密な炭化珪素焼結体が得られ難く、一方、２１００℃より高い場合には炭化珪素粒子が粗大化し過ぎてしまうために、後に鏡面研磨を行う際に中心線平均粗さ（Ｒａ）を１５ｎｍ以下とすることが困難になるためである。また、焼結工程は、所定の密度が得られる限りにおいて、常圧焼結法を用いることが製造コスト面では有利である。直接加圧熱処理法や間接加圧熱処理法では、常圧焼結法と比較して製造コストは高くなるが、より高緻密の焼結体を得られるという利点がある。なお、直接加圧熱処理法と間接加圧熱処理法では、不活性ガス雰囲気の圧力を０．１ＰＭａ未満とすると、気孔を消滅させる効果が得られ難い。
【実施例】
【００１６】
次に、本発明を実施例および比較例により具体的に説明する。
（試料製造方法）
原料の炭化珪素粉末に、下記表１に示した各種の焼結助剤と、成形助剤（バインダー）としてのポリビニルブチラールと、２−プロパノールを所定量添加し、混合した。次いで、こうして得られたスラリーをスプレードライヤーで顆粒とし、得られた顆粒をＣＩＰ成形した。得られた成形体を、非酸化物セラミックスの焼結に好適に用いられる炭素抵抗加熱炉を用い、アルゴン雰囲気下、表１に示した温度条件で焼結した。
【００１７】
なお、一般的に炭化珪素粉末は不純物として酸化珪素を含んでおり、この酸化珪素は炭化珪素の焼結を阻害する。そこで、酸化珪素による焼結阻害を防止するために、１４００℃から１６００℃までの間は真空雰囲気として数時間保持することにより、酸化珪素を顆粒中のＣと反応させる。その後、１６００℃以上では再びアルゴン雰囲気に戻す。
【００１８】
（評価方法）
得られた焼結体の相対密度はアルキメデス法により、焼結体中のＡｌ８Ｂ４Ｃ７相の同定はＸＲＤにより、鏡面研磨面の中心線平均粗さ（Ｒａ）は接触式表面粗さ計により、それぞれ評価した。また、焼結体の鏡面研磨面にＡｌ膜を蒸着し、その面に６３３ｎｍの波長の光をあててその反射率を測定した。
【００１９】
（試験結果）
試験結果を表１に並記する。表１から明らかなように、実施例１〜７では７５％以上の良好な反射率を示し、特に直接加圧熱処理法または間接加圧熱処理法により作製された実施例４〜７では、高い相対密度および８５％以上の高い反射率を示した。
【００２０】
これに対して比較例１〜６では、緻密な焼結体を得ることができなかった。比較例１〜３では焼結体中にＡｌ８Ｂ４Ｃ７が認められなかったことから、アルミニウム成分、ホウ素成分、カーボン成分のいずれかの添加量が少ないために、焼結中にＡｌ８Ｂ４Ｃ７が生成せず、緻密化が進まなかったものと考えられる。一方、比較例４〜６では、アルミニウム成分、ホウ素成分、カーボン成分のいずれかの添加量が必要以上であるために、炭化珪素粒子の粗大化が過度に進行し、このために鏡面研磨面の中心線平均粗さ（Ｒａ）を１５ｎｍ以下に加工することができず、７５％より低い反射率を示した。
【００２１】
比較例７では焼成温度が低いために、比較例９では加圧熱処理温度が低いために、ともに緻密化が不十分であった。比較例８，１０，１１では９８％以上の相対密度が得られたが、比較例８では焼成温度が高いために、比較例１０，１１では加圧熱処理温度が高いために、ともに炭化珪素粒子が粗大化し過ぎ、このために鏡面研磨面の中心線平均粗さ（Ｒａ）を１５ｎｍ以下に加工することができず、７５％より低い反射率を示した。
【００２２】
【表１】
2005314157.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、露光装置におけるステージ位置測定用ミラー等、精密光学機器用のミラーに好適である。