(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｉＣを主成分とする焼成体の上部にＳｉを入れた坩堝を２個以上設置し、該坩堝を加熱してＳｉを溶融状態とし、Ｓｉの融液を坩堝が有する孔を通じて焼成体表面に供給し、Ｓｉを焼成体に含浸させてＳｉ−ＳｉＣ複合材を製造するＳｉ−ＳｉＣ複合材の製造方法。
【請求項２】
坩堝が、ＳｉＣを主成分とし、密度が１．３０ｇ／ｃｍ3〜３．０２ｇ／ｃｍ3の範囲内であり、密度比が４０〜９２ＴＤ％の範囲内であり、水銀ポロシメーターで測定した平均気孔径（平均細孔径）が５０ｎｍ〜３０μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載のＳｉ−ＳｉＣ複合材の製造方法。
【請求項３】
坩堝が、ＳｉＣを主成分とし、密度が１．７０ｇ／ｃｍ3〜２．９０ｇ／ｃｍ3の範囲内であり、密度比が５３ＴＤ％〜９０ＴＤ％の範囲内であり、水銀ポロシメーターで測定した平均気孔径が３００ｎｍ〜４０００ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項１または２に記載のＳｉ−ＳｉＣ複合材の製造方法。
【請求項４】
坩堝が、粒度０．１μｍ〜３００μｍの範囲内のＳｉＣ粉末に、結合材を加えて鋳込み成形、または、ラバープレス成形、または、金型成形し、その後、１２００℃〜２３００℃の温度範囲内で加熱して焼成した、ＳｉＣを主成分とする坩堝であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のＳｉ−ＳｉＣ複合材の製造方法。
【請求項５】
坩堝が、黒鉛を主成分とし、密度が１．５０ｇ／ｃｍ3〜２．０５ｇ／ｃｍ3の範囲内であり、坩堝の下部または側部に開口部を有することを特徴とする請求項１に記載のＳｉ−ＳｉＣ複合材の製造方法。
【請求項６】
ＳｉＣを主成分とする焼成体が、密度が１．３０ｇ／ｃｍ3〜３．０２ｇ／ｃｍ3の範囲内であり、密度比が４０ＴＤ％〜９２ＴＤ％の範囲内であり、水銀ポロシメーターで測定した平均気孔径（平均細孔径）が５０ｎｍ〜３０μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のＳｉ−ＳｉＣ複合材の製造方法。
【請求項７】
ＳｉＣを主成分とする焼成体への坩堝からのＳｉの供給速度が、１ｇ／分〜２００ｇ／分の範囲内であることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のＳｉ−ＳｉＣ複合材の製造方法。
【請求項８】
ＳｉＣを主成分とする焼成体への坩堝からのＳｉの供給速度が、焼成体の単位体積当たりの、Ｓｉの供給速度で０．００５ｇ／（ｃｍ3・分）〜５ｇ／（ｃｍ3・分）の範囲内であることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のＳｉ−ＳｉＣ複合材の製造方法。
【請求項９】
坩堝１個当たりのＳｉの供給速度が、２ｇ／分〜２００ｇ／分の範囲内であることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載のＳｉ−ＳｉＣ複合材の製造方法。
【請求項１０】
焼成体を構成するＳｉＣの金属不純物の総量が５０ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載のＳｉ−ＳｉＣ複合材の製造方法。
【請求項１１】
坩堝を構成するＳｉＣの金属不純物の総量が５０ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項２〜４および６〜１０の何れか１項に記載のＳｉ−ＳｉＣ複合材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は珪素・炭化珪素セラミックス（以下、Ｓｉ−ＳｉＣとする。）の製造方法に関し、より詳しくはＳｉＣ焼成体中の空隙にＳｉを含浸させる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりＳｉとＳｉＣからなるＳｉ−ＳｉＣ系材料は緻密性、高熱伝導性、および強度に優れていることから、シリコン単結晶ウエハー等の熱処理用部材、例えば半導体用熱処理用ウエハーボート、半導体用炉芯管等に用いられている。
【０００３】
Ｓｉ−ＳｉＣ複合材は、通常、ＳｉＣ粉末を単独もしくは粗粒と細粒とを配合した粉末をバインダーと混合して、それを静水圧加圧成形、鋳込み生成法等によって成形し、焼成したのち、その焼成体にＳｉを含浸処理等して製造する。
【０００４】
ＳｉをＳｉＣ焼成体中に含浸する代表的な方法として以下に示す方法が提案されている。
【０００５】
（ａ）多孔質のＳｉＣを、溶融したＳｉ浴中に入れ、ＳｉＣの細孔（内部に貫通した開気孔）によって生じる毛細管現象を利用して溶融したＳｉを含浸させる方法。
【０００６】
（ｂ）坩堝にＳｉを入れ、坩堝とＳｉＣ焼成体の間に炭素繊維等を配置し、溶融したＳｉを炭素繊維の毛細管現象を利用して焼成体に誘導し、焼成体にＳｉを含浸する方法（特開平７−８９７７８号公報、特開２０００−１１９０７９号公報）。
【０００７】
（ｃ）ＳｉをＳｉＣ粉末と混ぜて被含浸体の周辺に配置して、高周波加熱をおこない被含浸体を移動させながらＳｉを溶融含浸させる方法（特公昭５３−２９３１９号公報）。
【０００８】
（ｄ）窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）を熱分解してＳｉ蒸気をＳｉＣ焼成体の気孔中に含浸させる方法（特公昭３６−１５１６３号公報）。
【０００９】
以上のＳｉ含浸方法の問題点としては
（ａ）毛細管現象を利用した含浸方法は一定以上の高さを超えると含浸できない領域が生じ、今日の部材の大型化に伴う要求に応えきれない。また、下部に残留したＳｉが残るため煩雑で面倒な後処理を残すことになる。
【００１０】
（ｂ）炭素繊維（ヤーン）を複数配置して一度に含浸させる場合、その事前の手間と準備が複雑である。また被含浸体の他にＳｉを入れる坩堝や炭素繊維、その他の装置が必要など複雑で、装置全体が高価にならざるを得ない。また、炭素繊維が含浸体に付着してその後処理が必要となる。
【００１１】
（ｃ）含浸に周到な準備が必要であり、また効率性に劣る。更に冷却固化後に、周辺に配置したＳｉＣ粉末を取り除くことが困難である。
【００１２】
（ｄ）Ｓｉ3Ｎ4の分解温度が高く、含浸に必要以上のＳｉを分解させるため非効率となり、また過剰のＳｉは炉周辺に堆積して炉の寿命を損なう。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
開気孔を持つ多孔質ＳｉＣ中にＳｉを含浸する方法において、複雑な含浸機構や高価な装置を用いずに、簡便かつ容易で確実な方法によって緻密なＳｉ−ＳｉＣ複合材を得る製造方法で、溶融Ｓｉの供給速度を容易に制御できる方法とそのために必要なＳｉの坩堝を提供することを課題としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記課題を解決すべく鋭意努力検討した結果本発明に到達した。すなわち、本発明は下記に関する。
【００１５】
（１）ＳｉＣを主成分とする焼成体の上部にＳｉを入れた坩堝を設置し、該坩堝を加熱してＳｉを溶融状態とし、Ｓｉの融液を坩堝が有する孔を通じて焼成体表面に供給し、Ｓｉを焼成体に含浸させてＳｉ−ＳｉＣ複合材を製造するＳｉ−ＳｉＣ複合材の製造方法。
【００１６】
（２）ＳｉＣを主成分とする焼成体の上部に、Ｓｉを入れた坩堝を２個以上設置することを特徴とする（１）に記載のＳｉ−ＳｉＣ複合材の製造方法。
【００１７】
（３）坩堝が、ＳｉＣを主成分とし、密度が１．３０ｇ／ｃｍ3〜３．０２ｇ／ｃｍ3の範囲内であり、密度比が４０〜９２ＴＤ％の範囲内であり、水銀ポロシメーターで測定した平均気孔径（平均細孔径）が５０ｎｍ〜３０μｍの範囲内であることを特徴とする（１）または（２）に記載のＳｉ−ＳｉＣ複合材の製造方法。
【００１８】
（４）坩堝が、ＳｉＣを主成分とし、密度が１．７０ｇ／ｃｍ3〜２．９０ｇ／ｃｍ3の範囲内であり、密度比が５３ＴＤ％〜９０ＴＤ％の範囲内であり、水銀ポロシメーターで測定した平均気孔径が３００ｎｍ〜４０００ｎｍの範囲内であることを特徴とする（１）または（２）に記載のＳｉ−ＳｉＣ複合材の製造方法。
【００１９】
（５）坩堝が、粒度０．１μｍ〜３００μｍの範囲内のＳｉＣ粉末に、結合材を加えて鋳込み成形、または、ラバープレス成形、または、金型成形し、その後、１２００℃〜２３００℃の温度範囲内で加熱して焼成した、ＳｉＣを主成分とする坩堝であることを特徴とする（１）〜（４）の何れか１項に記載のＳｉ−ＳｉＣ複合材の製造方法。
【００２０】
（６）坩堝が、黒鉛を主成分とし、密度が１．５０ｇ／ｃｍ3〜２．０５ｇ／ｃｍ3の範囲内であり、坩堝の下部または側部に開口部を有することを特徴とする（１）に記載のＳｉ−ＳｉＣ複合材の製造方法。
【００２１】
（７）開口部が孔形状であり、孔径が０．２５〜２．０ｍｍφの範囲内であり、開口部を有する領域での孔の個数密度が０．００１個／ｃｍ3 〜１個／ｃｍ3の範囲内であることを特徴とする（６）に記載のＳｉ−ＳｉＣ複合材の製造方法。
【００２２】
（８）ＳｉＣを主成分とする焼成体が、密度が１．３ｇ／ｃｍ3〜３．０ｇ／ｃｍ3の範囲内であり、密度比が４０ＴＤ％〜９２ＴＤ％の範囲内であり、水銀ポロシメーターで測定した平均気孔径（平均細孔径）が５０ｎｍ〜３０μｍの範囲内であることを特徴とする（１）〜（７）の何れか１項に記載のＳｉ−ＳｉＣ複合材の製造方法。
【００２３】
（９）ＳｉＣを主成分とする焼成体への坩堝からのＳｉの供給速度が、１ｇ／分〜２００ｇ／分の範囲内であることを特徴とする（１）〜（８）の何れか１項に記載のＳｉ−ＳｉＣ複合材の製造方法。
【００２４】
（１０）ＳｉＣを主成分とする焼成体への坩堝からのＳｉの供給速度が、焼成体の単位体積当たりの、Ｓｉの供給速度で０．００５ｇ／（ｃｍ3・分）〜５ｇ／（ｃｍ3・分）の範囲内であることを特徴とする（１）〜（９）の何れか１項に記載のＳｉ−ＳｉＣ複合材の製造方法。
【００２５】
（１１）坩堝１個当たりのＳｉの供給速度が、２ｇ／分〜２００ｇ／分の範囲内であることを特徴とする（１）〜（１０）の何れか１項に記載のＳｉ−ＳｉＣ複合材の製造方法。
【００２６】
（１２）焼成体を構成するＳｉＣの金属不純物の総量が５０ｐｐｍ以下であることを特徴とする（１）〜（１１）の何れか１項に記載のＳｉ−ＳｉＣ複合材の製造方法。
【００２７】
（１３）坩堝を構成するＳｉＣの金属不純物の総量が５０ｐｐｍ以下であることを特徴とする（３）〜（５）および（８）〜（１１）の何れか１項に記載のＳｉ−ＳｉＣ複合材の製造方法。
【００２８】
（１４）ＳｉＣを主成分とし、密度が１．３０ｇ／ｃｍ3〜３．０２ｇ／ｃｍ3の範囲内であり、密度比が４０ＴＤ％〜９２ＴＤ％の範囲内であり、水銀ポロシメーターで測定した平均気孔径（平均細孔径）が５０ｎｍ〜３０μｍの範囲内であることを特徴とする焼成体への融液含浸用坩堝。
【００２９】
（１５）黒鉛を主成分とし、密度が１．５０ｇ／ｃｍ3〜２．０５ｇ／ｃｍ3の範囲内であり、坩堝の下部または側部に開口部を有することを特徴とする焼成体への融液含浸用坩堝。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明は、ＳｉＣを主成分とする焼成体に溶融したＳｉを含浸させ、Ｓｉ−ＳｉＣ複合材とする、例えば半導体用熱処理用部材を製造する方法において、ＳｉＣを主成分とする焼成体の上部にＳｉを入れた坩堝を設置し、該坩堝を加熱してＳｉを溶融状態とし、Ｓｉの融液を坩堝が有する孔を通じて焼成体表面に供給し、Ｓｉを焼成体に含浸させて複合材を製造するＳｉ−ＳｉＣ複合材の製造方法である。この際、あらかじめＳｉを入れる坩堝の密度（空隙量）や開気孔量、およびその細孔径を制御しておき、被含浸体へ供給する溶融Ｓｉの供給量をコントロールすることが好ましい。
【００３１】
従来では多孔質のＳｉＣを、溶融したＳｉ浴中に入れ、毛細管現象を利用して細い連続気孔へＳｉを含浸させていた。本発明では、この毛細管現象と同時に重力を利用して焼成体の上部からＳｉを滴下させて供給し、焼成体の空隙中にＳｉを充填させていく。これによって毛細管現象のみでは不可能な距離や、大きな容積、大きな含浸速度が得られる。その結果、形状、大きさの制約を受けずに複雑形状品などへの含浸が容易に達成できるようになった。
【００３２】
本発明では、焼成体の上部に設置する坩堝を、被含浸体の形状に応じて何カ所かに分けて設置することが好ましい。これにより、必要最小限度のスペースで効率的な含浸処理ができる。坩堝の材料には、例えば高純度処理をおこなったＳｉＣ多孔体や黒鉛、もしくは同質のＳｉ−ＳｉＣ複合材から選択できる。このように高純度処理を施した各材料を用いることで半導体用途に適したボートや炉芯管を製造できる。
【００３３】
Ｓｉの供給量は坩堝の開気孔量とその気孔径とに関連する。Ｓｉの供給量を多くするには気孔量か細孔径、もしくはその両方を大きくする。反対に坩堝の気孔量と細孔径を小さくすることでＳｉ供給量を制限できる。また黒鉛坩堝の場合は孔径とその数や孔の密度で調整できる。ＳｉＣやＳｉ−ＳｉＣ坩堝の開気孔量や細孔径を制御するには、その原料となるＳｉＣ粉末の粒径やその成形方法、焼成条件などを調整することで操作できる。
【００３４】
Ｓｉを入れた坩堝から被含浸体へのＳｉの供給速度は被含浸体への含浸能力（速度）を上回らないように抑える必要がある。坩堝からの供給量が多すぎるとＳｉ融液が被含浸体の外部にこぼれ落ち、被含浸体に供給されるべきＳｉ量が不足することになる。
【００３５】
一方、黒鉛は通常１０〜４０体積％と多くの気孔を持っている。この開気孔を通じてＳｉを供給すると黒鉛の一部が反応してＳｉＣを生成する。この反応により坩堝の強度低下が生ずると共に、体積膨張が生じて坩堝が割れる。このため黒鉛製坩堝を用いる場合は、気孔率が１０〜２０体積％といった比較的緻密な高純度黒鉛を用いるとＳｉの進入と反応を抑制できる。そのような坩堝の下部または側面に任意の開口部、例えば孔と、被含浸体形状に応じた位置に必要な孔数をあけてＳｉの供給量を調整することが好ましい。
【００３６】
以上のように、本発明は被含浸体の上部、もしくは被含浸体の上部に接するようにＳｉを入れた坩堝を配置する。たとえば真空下、加熱した炉内に、被含浸体の上にＳｉを入れた坩堝をセットして、炉全体をＳｉ融液温度以上に加熱して融液となったＳｉを、坩堝の開気孔や開口部を通じて被含浸体表面に供給し、含浸処理をおこなうことが好ましい。
【００３７】
一般に半導体用熱処理用部材には、高強度、高純度、高熱伝導性が要求される。したがってその前駆体となるＳｉＣを主成分とする焼成体は高密度で、かつ十分な粒子間結合力が必要になる。それには高密度成形体を得たのち、所定温度で焼成することが望ましい。このとき焼成温度に連動して細孔径も拡大する。これらの条件設定により、十分な強度と毛細管引力を最も引き出すように、焼成体の密度、密度比、平均気孔径を設定するのが好ましい。
【００３８】
本発明の方法によって含浸処理したＳｉ−ＳｉＣ複合材は、ポアの量が飛躍的に少なく、緻密な組織とすることができる。また、適当なＳｉ供給量を選択することで付着したＳｉや、被含浸体に巻き付けた炭素繊維を除去するといった後処理を必要としない極めて効率的な製造方法を提供する。
【００３９】
以下に本発明を更に詳しく述べる。
【００４０】
被含浸体であるＳｉＣを主成分とする焼成体の製造について例示する。ＳｉＣ焼結体はＳｉＣ粉末と有機系バインダーを用いて成形、脱バインダー処理した後、Ｓｉ含浸処理に好適な連続した開気孔の形成と、高強度含浸体を得るに十分なＳｉＣ前駆体を得るため、これらを所定の温度で焼成する。
【００４１】
ＳｉＣを主成分とする焼成体とは、主成分であるＳｉＣの他、バインダーからの炭素、含浸させるＳｉ、その他、不可避不純物を含む焼成体を意味する。
【００４２】
高純度ＳｉＣ粉末を単独、もしくは粒子径の異なる何種類かの粉末を配合し、そこにバインダーを混合して緻密な成形体を製造する。
【００４３】
ＳｉＣ原料には高純度粉末を用いるのが望ましい。特に金属不純物として混入しやすいＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃａ、Ｃｕといった元素が少ない粉末を用いるのが好ましい。金属不純物量は一般に弗酸や弗酸と硝酸との混酸で繰り返し酸洗することにより低減できる。さらにハロゲン系ガス中で加熱処理すると、よりいっそう純化される。少なくともこれらの金属不純物量の総計が５０ｐｐｍ以下の粉末が好ましい。
【００４４】
ＳｉＣ粉末の粒子径は０．１μｍ〜３００μｍの範囲が好ましい。単一粒径のみで成形する場合には、その平均粒子径が０．３〜２０μｍの範囲内の粒を用いると成形性と充填性に優れた成形体が得られる。
【００４５】
また、二つの粒度以上を混合して緻密化を図る場合には粗粒の平均粒子径は５０〜３００μｍの範囲内、細粒の平均粒子径は０．１〜３０μｍの範囲内を用いるのが好ましい。その配合比率は粗粒と細粒の比率を３〜７：７〜３とするのが好ましい。より好ましくは粗粒と細粒の比率を４〜６：６〜４の範囲内で選択することにより、高い充填性が得られる。また、粉末は凝集のない単分散した粉末が好ましい。
【００４６】
ＳｉＣの結晶系は六方晶（以下α）、立方晶（以下β）、非晶質もしくはその混合物の何れでも良い。様々な粒子径を安価で容易に調達できる点から、アチソン法で得られるαＳｉＣ粉末が好適に用いることができる。
【００４７】
このＳｉＣ粉末の高純度化は、一般には粉末を酸洗処理することにより得られる。酸の種類は塩酸、弗酸、硝酸など、あるいは、その混酸が用いられている。
【００４８】
アチソン法から合成されたＳｉＣ中の金属不純物の分布は特開平５−３２４５８号公報に開示されているが、一般には粒子径が細かい方が不純物を除去しやすい。
【００４９】
ＳｉＣ粉末に分散剤、有機系バインダーを加えて攪拌混合して造粒したのち、金型、ラバープレス成形（ＣＩＰ）、もしくは混合したスラリーを石膏型を用いた鋳込み成形によって造形する。半導体熱処理部材として多様な形状や薄肉のチューブ、長尺寸法の成形品等を得るには鋳込み成形方法が優れている。
【００５０】
有機結合材には水溶性フェノール樹脂、ポリ酢酸エマルジョン、シリコーン樹脂、アクリル樹脂エマルジョン等を使用するのが好ましい。結合材の配合比率は０．２質量％〜１５質量％の範囲内でＳｉＣ粉末の粒子径によって変える。粗い粒子径の場合は少なく、細かい粒子径のときは多く添加する。フェノール樹脂を結合材として使用するときは成形体にカーボンが残留する。このカーボンはＳｉを含浸したときにＳｉＣに変わる。
【００５１】
開気孔径の測定方法は水銀ポロシメータ−により行う。すなわち、水銀を成形体中に圧入してその圧力から換算した気孔径もしくは細孔径を求める。
【００５２】
ぬれ角で90゜以上を持つ液体は表面張力のために自己自身では細孔内に入っていけない。したがって細孔へ液体を入れるためには外側から圧力を加える必要があり必要とする圧力は細孔径に関係する。
【００５３】
加えた圧力とそのとき入りうる細孔径の関係は次の式で表される。
【００５４】
Ｐｒ＝２σｃｏｓθ
Ｐ：加えられた圧力
ｒ：細孔半径
θ：接触角（ぬれ角）  （水銀の場合の平均値は１４１．３度）
σ：水銀の表面張力    （４８０ｍＮ／ｍ2）
【００５５】
この関係式はフォッシュボーン式として知られている。ほとんどの多孔質物質の細孔径は円筒形ではないがこの式は水銀圧入データーから細孔径分布を計算するために一般的に使用されている。
【００５６】
上記細孔を円筒と仮定し、水銀を浸透させた場合には上記値を代入すると次の式が求まる。
【００５７】
ｒ＝７５００／Ｐ
ｒ：細孔半径
Ｐ：加えられた絶対圧力
【００５８】
測定方法は試料容器に入る数ｍｍ角、長さ約３０ｍｍの長方体の質量を計る。長方体のうち５面を有機系樹脂で塗布する。試料をガラス製容器（ディラトメーター）に入れ、水銀圧入装置にセットする。真空脱気したのち水銀を充填する。水銀圧入措置からディラドメーターを外しオートクレーブにセットする。系内へ順次水銀を圧入して各圧力での圧入量を記録する。計測後、圧力と気孔径との換算をおこない気孔径分布を求める。
【００５９】
Ｓｉを含浸するには大きな毛管引力を前駆体となるＳｉＣ焼成体に付与する
一般に毛細管引力は次式で示される。含浸Ｓｉの引き上げ高さをｈとすると、
ｈ＝（２σ）／ｒ・ρ・ｃｏｓα
σ：表面張力（Ｓｉ（１５００℃）で８００ｍＮ／ｍ2）
ｒ：毛細管の半径 （細孔径）
ρ：液体の比重（２．５ｇ／ｃｍ3）
ｃｏｓα：接触角（４０度未満）
【００６０】
このように、通常、細孔径が小さいほど大きな毛細管力が働くことになる。しかしながら実際の気孔形態は、三次元的に入り組んでおり、太い孔と細い孔とが交錯した不定形状の連続孔である。
【００６１】
成形体の細孔径は用いたＳｉＣ粉末の粒子径と関連する。すなわち粒子径の細かいＳｉＣ粉末を用いるほど細孔径が小さく、粒子径が大きいＳｉＣ粉末を用いるほど細孔径も大きくなる傾向を示す。たとえば、０．４μｍの平均粒子径を持つ粉末を上記バインダーに加えて、最密充填した成形体の平均細孔径は約２０ｎｍ〜３０ｎｍ前後であり、平均粒子径が０．６μｍでは約５０ｎｍ、同じく３μｍでは約７０ｎｍ〜１００ｎｍ、また５０μｍ〜１００μｍの平均粒径を持つ粗粒と十μｍ以下の細粒とを混合した粉末の平均粒子径が１５μｍ〜４０μｍの範囲では１００〜２００ｎｍの細孔径を持った成形体が得られる。５０ｎｍ以下の小さい細孔では溶融したＳｉは成形体の持つ毛管力（吸引力）より細孔の気孔形態に起因する抵抗の方が高く、表面近傍のみが含浸するだけである。そのため焼成してＳｉが入りやすいように細孔径を調整する必要がある。
【００６２】
まず成形体を所定の形状に加工した後、真空下、もしくは非酸化性雰囲気の下、脱バインダー処理をおこなう。脱脂温度は７００℃〜１１００℃の範囲で１時間〜３時間、所定温度で保持する。非酸化性ガスは窒素、アルゴン、ヘリウムガス等を用いるのが好ましい。
【００６３】
次に脱脂した成形体を焼成する。焼成温度は１２００℃〜２３００℃でおこなう。雰囲気は真空下、もしくは非酸化性雰囲気下でおこなう。非酸化性ガスは窒素、アルゴン、ヘリウムガス等を用いるのが好ましい。真空雰囲気下で焼成する場合には、炉の構成材料の耐熱性やＳｉＣの分解を考慮して２０００℃以下でおこなうのが好ましい。また、真空度は１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）以下が好ましく、より望ましくは１３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）以下が優れる。真空下で焼成をおこなった場合、常圧下に比較して不純物が除去しやすい。すなわち成形体中のＣａ、Ｆｅ、Ｃｕ等の不純物含有量を、真空下で焼成することで５０％〜８０％低減できる。
【００６４】
各焼成温度の保持時間は１時間〜５時間とする。１時間以下であると粒成長が中途半端で終わり、目的とする細孔径に安定した調整ができない。５時間以上保持しても細孔径の拡大がなく意味を持たない。
【００６５】
成形体を焼成することにより、成形体中の粒成長が進行し、細孔径は拡大していく。鋭意研究の結果、この焼成体中の細孔径が５０ｎｍ〜３０μｍの範囲内、より好ましくは３００ｎｍ〜５μｍの範囲内にあるとき、最もＳｉを吸引しやすいことを見出した。
【００６６】
もう一方の主要な要素である被含浸体にＳｉを供給する坩堝は、その細孔径または開口部の大きさや密度によりＳｉの供給速度を制御できる。
【００６７】
坩堝の形状と大きさは、被含浸体との形状的なバランスと炉空間の有効的活用の観点から決める。坩堝の形状は円筒が好ましい。肉厚は形状を最低維持するに必要な厚みとする。坩堝の表面積を多くしたいときは小さい坩堝を複数個用意する。坩堝の細孔径は被含浸体と同程度であることが好ましく、細孔径が小さいと被含浸体に対して供給量が少なく、細孔径が大きいと被含浸体に対して供給量は多くなる。細孔径が５０ｎｍより小さいと開気孔を通じてＳｉが供給されない。また、３０μｍより大きいとＳｉの供給が速過ぎて目的とする被含浸体中に含浸し切れずに、外にこぼれ落ちる場合がある。
【００６８】
ＳｉＣを主成分とする坩堝とは、主成分であるＳｉＣの他、バインダーからの炭素、含浸させるＳｉ、その他不可避元素を含む坩堝を意味する。
【００６９】
ＳｉＣを主成分とする坩堝の密度は成形の際に形状を維持する最低限の密度１．３０ｇ／ｃｍ3以上、より好ましくは１．７０ｇ／ｃｍ3以上、密度比で４０ＴＤ％以上、より好ましくは５３ＴＤ％以上で、開気孔の形態を維持できる密度の上限として３．０２ｇ／ｃｍ3以下であることが好ましい。また密度が高くなると気孔量が小さく、かつ細孔径が細くなり、結果、Ｓｉの供給量が少なくなる。このため密度は、より好ましくは２．９０ｇ／ｃｍ3以下、密度比で９２ＴＤ％以下、より好ましくは９０ＴＤ％以下のＳｉＣ焼結体が望ましい。
【００７０】
密度比ＴＤ％とは、坩堝を形成する物質の真密度（ＳｉＣが１００％の場合は３．２１ｇ／ｃｍ3である。）に対する実際の坩堝の、密度（嵩密度）の比率を表したものである。測定方法としてはアルキメデス法が例示できるが、多孔質の場合は表面をパラフィン等で覆い嵩密度を求める。また、水中で真空脱気し、空中重量（Ｗ1）、水中重量（Ｗ2）、包含水重量（Ｗ3）から嵩密度、気孔率を求めることが出来る。密度、気孔率は下述式にしたがって計算する。
【００７１】
嵩密度（ρ）
ρ＝ Ｗ1／（Ｗ3−Ｗ2）
気孔率（Ｐｏ）
Ｐｏ＝（Ｗ3−Ｗ1）／（Ｗ3−Ｗ2）×１００
（ＪＩＳＲ２２０５による。）
【００７２】
次にＳｉＣを主成分とする坩堝や焼成体の細孔径の調整方法を示す。ＳｉＣを主成分とする成形体の焼成温度はＳｉＣ粉末粒子径毎に異なる。約０．４μｍといった微粉は１０００℃で既に粒成長が開始し、１２００℃で２００ｎｍ、１４００℃で５００ｎｍ、１６００℃には約１μｍ、２０００℃では約２μｍにまで成長する。また粗粒と微粉とを配合した場合には微粉が粗粒子中に拡散していくため著しい粒成長が起こり、その結果細孔径は２０μmに達する。したがって焼成温度の範囲は１２００℃〜１８００℃が好ましい。一方、粒子径が大きくなると焼成温度を変えても細孔径の変化は小さく、１５μｍの粒子径の場合、細孔径は約３μｍと一定の値を示す。このように細孔径は粒子径毎にそれぞれ好ましい焼成温度を適時、選択する。表１に粒子径とその成形体の細孔径、各焼成温度における細孔径の変化を示す。
【００７３】
【表１】
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【００７４】
次に黒鉛を主成分とする坩堝について説明する。黒鉛を主成分とする坩堝とは、主成分である黒鉛以外に不可避不純物や他の添加元素を含む坩堝、また表面改質を行った黒鉛を主成分とする坩堝を含む意味である。
【００７５】
黒鉛坩堝の開気孔を経由してＳｉを供給しようとすると黒鉛粒子と溶融したＳｉとの反応によって黒鉛の一部がＳｉＣ化して坩堝が膨潤し、坩堝に亀裂や破損が起こる。このため黒鉛坩堝は気孔率が１０〜２０％の高密度品が好ましい。この際の密度は、１．５０ｇ／ｃｍ3〜２．０５ｇ／ｃｍ3の範囲内となる。密度が高いと細孔径が小さくなり、気孔中にＳｉが浸透しないで表面がＳｉでコーティングされる。
【００７６】
黒鉛坩堝を繰り返し使用するといった観点から坩堝の肉厚は２０ｍｍ以上が好ましい。坩堝の側面、もしくは底部に任意の孔を空け、そこから溶融したＳｉを被含浸体に供給する。孔径は０．２５ｍｍφ〜２．０ｍｍφの範囲内が好ましい。
【００７７】
高密度黒鉛に０．２５ｍｍφより小さい孔を空けることは実質上困難であり経済的ではない。また、２．０ｍｍφ以上の大きな孔を空けることは溶融したＳｉを常に一定量供給するといった目的に対して、初期と終期とではＳｉ浴の圧力が変化するためＳｉの供給量が不安定となり含浸には不都合となる。したがって孔径は０．２５ｍｍφ〜２．０ｍｍφの孔が好ましい。黒鉛坩堝を用いた場合のＳｉの供給量は孔径と孔の数とで制御する。本発明の黒鉛坩堝では、開口部を有する領域での孔の個数密度で、０．００１個／ｃｍ3〜１個／ｃｍ3の範囲内が好ましく、０．０１個／ｃｍ3〜０．１個／ｃｍ3の範囲内であることがより好ましい。なお、開口部を有する領域での孔の個数密度とは、黒鉛坩堝の外表面で、開口部を形成していない領域を除いて孔の個数密度を算出する意味である。
【００７８】
坩堝と被含浸体（ＳｉＣを主成分とする焼成体）の位置関係としては、焼成体の上部に坩堝を配置した位置関係であり、坩堝の外周のみが被含浸体と接する構造としても良い。また坩堝の表面の全体が接するのではなく、坩堝の表面に櫛の刃状に溝を入れて接触面積を抑える構造とするのがより好ましい。ＳｉＣ坩堝は１度含浸に使用すればＳｉ−ＳｉＣ組成となり、Ｓｉを供給する坩堝として繰り返して使用できる。同じく黒鉛坩堝も同様に何度でも使用できる。
【００７９】
坩堝や焼成体は、Ｃｌ2、ＨＣｌなどのハロゲン系ガスを流通しながら純化処理を行うのが好ましい。純化処理温度は１１００℃〜１７００℃範囲内で行うのが好ましい。加熱温度が１１００℃以下では純化が不十分でＳｉＣ表面に拡散してきた不純物を十分に除くことが困難である。また、１７００℃以上になるとＳｉＣ粒子と塩素との反応による塩化物の形成が著しくなり好ましくない。ハロゲン系ガスによる純化によって坩堝や成形体中のＦｅ，Ｎａ，Ｃｕ等の不純物量が低減する。この他に湿式酸洗、たとえば弗酸もしくは弗酸と硝酸、弗酸と塩酸等との混酸中に坩堝や焼成体を浸漬して金属不純物を酸中に溶解したのち、純水等で酸基を除去することでも同等な純化が得られ好ましい。
【００８０】
焼成、純化した各部材を組み合わせてボートやチューブ等を組み立てることもできる。この際は、部材同士の接着性や基材との馴染みを良好とするような配慮が必要である。
【００８１】
接合工程は成形体、もしくは焼成体の何れの場合で行っても良い。接着剤としては組成が同質のスラリーを用いるのが好ましいが、必ずしも同質スラリーである必要はなく、例えば加熱後に残炭して、それがＳｉ含浸時においてＳｉＣ反応生成を起こすフェノール系バインダーを添加したＳｉＣスラリー等が接合剤として好適に使用できる。
【００８２】
焼成体へのＳｉの含浸処理は、焼成体の密度から含浸に必要なＳｉ量を割り出し、加熱時に揮散するＳｉ量を補正したＳｉ量を、坩堝に入れる。このときＳｉＣを主成分とする坩堝の場合にはその空隙量に必要なＳｉ量も加える。Ｓｉを入れた坩堝を被含浸体の上に置き、炉内にセットする。被含浸体は、例えば純化した黒鉛板、カーボンフェルトや純化した黒鉛粒子の上に設置する。また炉内物全体を高純度製の密閉した黒鉛容器に入れるのが好ましい。減圧にしたのち、１５００℃〜１８００℃に加熱する。１時間〜３時間、同温度で保持したのち冷却する。
【００８３】
炉内の真空度は１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）以下が好ましく、より好ましくは１Ｐａ（０．０１Ｔｏｒｒ）以下が望ましい。含浸温度はＳｉの融点以上であれば良いが、Ｓｉの粘度が十分に下がる１５００℃以上とするのが好ましい。また、１８００℃以上になると炉内へのＳｉのベーパーライズが多くなり、いたずらに炉を汚し好ましくない。保持時間はＳｉを入れた坩堝からのＳｉの供給速度に依存することになるが、Ｓｉが十分に被含浸体全体に行き渡るには１時間〜３時間が好ましい。
【００８４】
このとき、Ｓｉの供給量は１ｇ／分〜２００ｇ／分の範囲内が好ましい。
１ｇ／分以下であると含浸に時間がかかり過ぎ、揮散するＳｉ量が多くなるため不経済となる。また、２００ｇ／分を越えると被含浸体へのＳｉ供給量が多すぎて一部のＳｉが含浸されずに落下する。
【００８５】
供給するＳｉ流量は被含浸体の形状やその空隙量に影響を受ける。毛細管力と重力によって吸引、落下するＳｉの供給量を被含浸体の単位体積（ｃｍ3）当たりに換算した場合、０．００５ｇ／（ｃｍ3・分）〜５ｇ／（ｃｍ3・分）の範囲内、より好ましくは０．０１ｇ／（ｃｍ3・分）〜１ｇ／（ｃｍ3・分）の範囲内で供給するのが好適である。供給量が０．００５ｇ／（ｃｍ3・分）より少ないと含浸に時間がかかり過ぎ非効率になる。また５ｇ／（ｃｍ3・分）より早いと被含浸体のＳｉ吸収能を上回り、Ｓｉが被含浸体から外に流れ落ちる。
【００８６】
坩堝を取り外した被含浸体をブラスト処理により一部に付着している突起状Ｓｉを除く。また溝等の部分はダイヤモンドブレード等を用いて溝切り加工をおこなう。その後、弗酸もしくは弗酸と塩酸の混酸を用いて表面洗浄する。酸濃度はＨＦ：Ｈ2Ｏが１：１０〜１：５の範囲内が好ましい。次いで純水を用いた高圧水洗浄と超音波洗浄をおこない酸成分と表面に付着している不純物を完全に除く。その後、約５００℃で乾燥をおこなう。
【００８７】
乾燥後の被含浸体を１１００℃〜１６００℃の温度範囲内でシラン系ガスとメタン系ガスを主体とした雰囲気に置き、ＣＶＤ法により表面にＳｉＣ膜を形成させＳｉ−ＳｉＣ複合材を製造する。
【００８８】
【実施例】
（実施例１）
αＳｉＣ粉末（＃１５０）と平均粒子径が２μｍのαＳｉＣ粉末とを弗酸と硝酸（１：１）の混酸で酸洗処理し、Ｆｅがそれぞれ２．１ｐｐｍと１．２ｐｐｍの粉末を得た。αＳｉＣ（＃１５０）と２μｍのαＳｉＣ粒子を１：１（質量比）で配合し、そこへ純水と水溶性フェノール樹脂を加えて混合し、固形分濃度８０質量％のスラリーを得た。次にこのスラリーを石膏型（横３０ｍｍ、縦４０ｍｍ、長さ１ｍの角棒型）に流し込み、固形鋳込みした。同様にスラリーを径２３０ｍｍφの石膏型に流し込み、肉厚が１０ｍｍの円盤状となるように成形した。
【００８９】
同じく径が１４０ｍｍφ、高さ１００ｍｍの円筒石膏型にスラリーを流し込み、肉厚が４ｍｍの円筒容器となるように成形し坩堝を作製した。
【００９０】
上記成形体を乾燥、加工後、１１００℃で脱脂したのち、真空雰囲気下、１８００℃、２時間保持して焼成した。このときの焼成体の気孔率は１９％、焼成体の細孔径は約８００ｎｍであった。フェノール樹脂を含んだ同質スラリーを用いて角棒と円盤との接合を行いボート形状とし、２００℃で乾燥した。
【００９１】
上記の焼成体とＳｉＣ坩堝との気孔量に必要な高純度Ｓｉ量、１．１ｋｇを計り取り、ＳｉＣ坩堝に入れた。気孔率２０％、細孔径が６００ｎｍのＳｉＣ坩堝をボート上に乗せて含浸炉にセットした。この組み合わせを計５セット用意し、炉内に全て並べた。
【００９２】
全体を密閉した高純度黒鉛容器に入れ、真空中、１６５０℃で１時間保持してＳｉを含浸した。含浸したボートからＳｉＣ坩堝を取り外し、被含浸体をブラスト処理し、表面の一部に付着している突起状Ｓｉを取り除いた。ボートの溝切り加工はダイヤモンドブレードを用いて切り込み加工をおこない、２ｍｍ幅の溝を形成した。次に弗酸と純水を用いて洗浄した。その後、純水を用いて高圧水洗浄と超音波洗浄をおこなってＳｉ−ＳｉＣ複合材によるウエハーボートを製造した。複合材は空隙にＳｉが含浸した気孔のない緻密な組織であった。
【００９３】
（実施例２）
αＳｉＣ粉末（＃１８０）と平均粒子径が２．５μｍのαＳｉＣ粉末を弗酸と硝酸との混酸で酸洗処理をおこない、Ｆｅがそれぞれ２．４ｐｐｍと２ｐｐｍの粉末を得た。αＳｉＣ粉末（＃１８０）と２．５μｍのαＳｉＣ粒子とを４：６（質量比）で配合し、そこへ純水とアクリル樹脂エマルジョンを加えて混合し、固形分濃度８２質量％のスラリーを得た。次にこのスラリーを円筒形の石膏型に流し込み、約４ｍｍの肉厚を確認したのちスラリーを排泥した。（これを排泥鋳込み成型法という。）これにより、外径３５０ｍｍφ、内径３４１ｍｍφ、長さ１．５ｍの円筒形の成形体を得た。
【００９４】
同様に曲率Ｒ５００ｍｍφのキャップを排泥鋳込み法によって作製し、円筒の一端に接合した。
【００９５】
上記成形体を１１００℃で脱脂したのち、真空雰囲気下、焼成温度２０００℃、２時間保持して焼成した。このときの焼成体の気孔率は１９％、同焼成体細孔径は約１μｍであった。焼成体とＳｉＣ坩堝との気孔量に必要な高純度Ｓｉ量３．４ｋｇを計り取り坩堝に入れた。気孔率２３％、細孔径が９００ｎｍのＳｉＣ坩堝を均熱管の上に乗せ、それを含浸炉にセットし、全体を密閉した高純度黒鉛容器に入れて準備を終了した。
【００９６】
上記含浸炉内を真空にし、１７００℃で２時間保持してＳｉを含浸した。被含浸体からＳｉＣ坩堝を取り外し、混酸と純水で酸洗浄をおこなったのち、高圧水洗浄と超音波洗浄をおこなって半導体用均熱管を得た。複合材は空隙にＳｉが含浸した気孔のない緻密な組織であった。
【００９７】
（実施例３）
αＳｉＣ粉末（＃２４０）と平均粒子径が１μｍの高純度αＳｉＣ粉末（Ｆｅ不純物濃度：０．６ｐｐｍ）を３：７の質量比で配合し、そこへ純水、可塑剤としてグリセリン、バインダーとしてセルロースを加えて混合し、固形分濃度７７質量％の可塑性を持った混練物を得た。
【００９８】
テフロン樹脂でコーティングしたシリンダーとプランジャーを有する押し出し成型機を使用して、外径６ｍｍ、内径４ｍｍの細管を得た。同質材で一端を塞いで保護管を製造した。
【００９９】
上記保護管を乾燥、加工後、７００℃で脱脂したのち、アルゴン雰囲気下、１６００℃、１時間保持して焼成した。このときの焼成体の気孔率は２１％、同焼成体細孔径は約７００ｎｍであった。
【０１００】
数十本の上記焼成体を、塞いだ一端が下になるように黒鉛板上に立てて並べた。その上にＳｉＣ坩堝を置き、焼成体と坩堝の気孔を含浸するに必要な高純度Ｓｉ量２３０ｇを計り取り、坩堝に入れた。坩堝の気孔率は２０％、細孔径は６００ｎｍであった。真空中、１６５０℃で１時間保持して焼成体にＳｉを含浸した。その後、被含浸体を１２００℃、大気中で加熱して被含浸体表面に酸化膜を形成させてＳｉ−ＳｉＣ複合材による保護管を製造した。複合材は空隙にＳｉが含浸した気孔のない緻密な組織であった。
【０１０１】
（実施例４）
実施例１と同一のαＳｉＣ粉末を４：６の質量比で配合し、そこへ純水とポリビニルアルコールを加えて混合し、固形分濃度８２質量％のスラリーを得た。次にこのスラリーを円筒形の石膏型に流し込み肉厚が約２５ｍｍとなるように固形鋳込みをし、外径３５０ｍｍφ、内径３００ｍｍφ、長さ３００ｍｍの成形体を製造した。
【０１０２】
上記成形体を乾燥、加工後、１１００℃で脱脂し、アルゴン雰囲気下、１９００℃、２時間保持して焼成した。このときの焼成体の気孔率は２０％、同焼成体の細孔径は約９００ｎｍであった。
【０１０３】
高純度黒鉛を用いた外径２００ｍｍφ、内径１５０ｍｍφ、高さ１００ｍｍの坩堝の側面下部に１ｍｍφの孔を均等に八箇所あけた。黒鉛坩堝に被含浸体の気孔量に見合った高純度Ｓｉ、１．４ｋｇを入れた。被含浸体を高密度黒鉛板に乗せ、その上に坩堝をセットし、全体を密閉した高純度黒鉛容器に入れ、真空中、１７５０℃で２時間保持してＳｉを含浸した。被含浸体から黒鉛坩堝を取り外し、ブラスト処理で突起状Ｓｉを除いたのち、研削加工、酸洗浄をおこなったのち、高圧水洗浄と超音波洗浄をおこなってＳｉ−ＳｉＣ複合材のベルジャー管を製造した。複合材は空隙にＳｉが含浸した気孔のない緻密な組織であった。
【０１０４】
（実施例５）
αＳｉＣ粉末（＃１８０）と平均粒子径が１５μｍの高純度αＳｉＣ粉末を１：１の質量比で配合し、そこへ純水とポリビニルアルコールを加えて混合し造粒した。次に造粒粉末を、静水圧加圧成形法（ＣＩＰ成形）で１．５トン／ｃｍ2の圧力で成形して、横３５０ｍｍ、縦１２５ｍｍ、厚さ８ｍｍの平板を得た。
【０１０５】
上記成形体を１１００℃で脱脂したのち、アルゴン雰囲気下、２１００℃、２時間保持して焼成した。このときの焼成体の気孔率は１８％、同焼成体細孔径は約３μｍであった。この焼成体を横長になるように立て、各焼成体との間隔を約１０ｍｍ空けて複数枚を列べた。その上に角形に鋳込み成形で作製した、横２００ｍｍ、長さ３００ｍｍ、高さ５０ｍｍで、気孔率２０％、細孔径が６００ｎｍの角状のＳｉＣ坩堝を乗せた。ＳｉＣ坩堝と成形体の気孔量に必要な高純度Ｓｉ量７．１ｋｇを計り取り、ＳｉＣ角坩堝に入れた。この組み合わせを計６セット用意し、炉内に全て並べ、全体を密閉した高純度黒鉛容器に入れて、真空中、１６００℃で２時間保持してＳｉを含浸した。含浸した平板から角坩堝を取り外し、被含浸体をブラスト処理により一部に付着している突起状Ｓｉを除いた。この被含浸体をさらに研削加工してＳｉ−ＳｉＣ複合体による４インチウエハーのトレイを製造した。複合材は空隙にＳｉが含浸した気孔のない緻密な組織であった。
【０１０６】
（実施例６）
αＳｉＣ細粒（＃１２００）をさらに粉砕、酸洗、ＨＣｌガスを流通して純化処理をおこない、Ｆｅが０．２ｐｐｍｍ、最大粒子径が１５μｍ未満、平均粒子径１．８μｍの高純度αＳｉＣ細粒を得た。この粉末に純水とアクリル樹脂エマルジョンを加えて混合し、固形分濃度７８質量％のスラリーを得た。次にこのスラリーを石膏型に流し込み、ウエハーボート搬送用のフォーク形状成形体を得た。
【０１０７】
この成形体を乾燥後、１１００℃で脱脂したのち、真空雰囲気下、１９００℃、２時間保持して焼成した。このときの焼成体の気孔率は２１％、同焼成体平均細孔径は約５μｍであった。含浸は一度含浸処理に使用したＳｉ−ＳｉＣ坩堝を用いて、横長に列べた焼成体の上に坩堝を乗せ行った。被含浸体の気孔量に必要な高純度Ｓｉ量１．２ｋｇを計り取り坩堝の中に入れ、全体を密閉した高純度黒鉛容器に入れ、真空中、１６００℃で２時間保持してＳｉを含浸した。被含浸体から坩堝を取り外し、被含浸体表面をブラスト処理により付着している突起状Ｓｉを除いた。
【０１０８】
この含浸体をさらに研削加工してウエハー搬送用フォーク形状Ｓｉ−ＳｉＣ複合材を製造した。複合材は空隙にＳｉが含浸した気孔のない緻密な組織であった。
【０１０９】
（実施例７）
ＳｉＯ2と炭素からβＳｉＣを合成して粉砕、酸洗して平均粒子径１．５μｍのβＳｉＣ粉末を得た。純水とデキストリンを加えてスラリーとし、実施例１の石膏型に鋳込んだ。固形後、脱型して円盤と角棒を得た。同じく径１４０ｍｍφ、高さ１００ｍｍの円柱石膏型にスラリーを流し込み、厚みが４ｍｍとなるように着肉させたのちスラリーを排泥してＳｉを入れる坩堝を製造した。
【０１１０】
上記成形体を、乾燥、加工後、脱脂したのち、真空雰囲気下、１９００℃、１時間保持して焼成した。このときの焼成体と坩堝の気孔率は２１％、同焼成体細孔径は約４μｍであった。焼成体とＳｉＣ坩堝との気孔量に必要な高純度Ｓｉ量１．２ｋｇを計り取り、ＳｉＣ坩堝に入れ、ＳｉＣ坩堝を接合したボート上に乗せて含浸炉内にセットし、密閉した高純度黒鉛容器に入れ、真空中、１６５０℃で１時間保持してＳｉを含浸した。含浸したボートからＳｉＣ坩堝を取り外し、Ｓｉ−ＳｉＣ複合材によるボート形状品を製造した。ボート形状品は空隙にＳｉが含浸した気孔のない緻密な組織であった。
【０１１１】
（実施例８）
実施例７で合成したβＳｉＣ粉末をさらに水分級して平均粒子径が０．３μｍの粉末を得た。純化処理を施したのち、ポリビニルアルコールを加えて造粒した。金型成形で成形体密度１．５ｇ／ｃｍ3、気孔率５３％、１００ｍｍ角、高さ８０ｍｍの角鉢を成形した。これを１２００℃で焼成して細孔径３００ｎｍの気孔を持つ多孔体を得た。
【０１１２】
このＳｉＣ角鉢と実施例１と同条件で別途焼成した被含浸体との気孔量に必要な高純度Ｓｉ量１．３ｋｇを計り取りＳｉＣ角鉢に入れた。それを被含浸体の上に乗せて含浸炉内にセットし、密閉した高純度黒鉛容器に入れ、真空中、１６００℃で２時間保持してＳｉを含浸した。含浸したボートからＳｉＣ坩堝を取り外し、ボート形状品を得た。ボート形状品は空隙にＳｉが含浸した気孔のない緻密なＳｉ−ＳｉＣ複合材であることを確認した。
【０１１３】
（実施例９）
実施例２で配合したαＳｉＣ粉末へ、炭素源として水溶性フェノール樹脂を１２％添加し、そこへ純水を加えて固形分濃度８０質量％のスラリーを得た。これを実施例１で用いた石膏型に流し込みＳｉＣ坩堝を成形した。これを加工したのち、乾燥、脱脂し、真空雰囲気下、１９００℃、１時間保持して焼成した。このときのＳｉＣ坩堝の気孔率は２１％、同焼成体細孔径は約９００ｎｍであった。この焼成体にＳｉ含浸処理をおこない、残存している炭素をＳｉＣ化してＳｉ−ＳｉＣ複合材を得た。その密度は３．１ｇ／ｃｍ3となった。この一部を切り出し、酸によりＳｉを除去したＳｉＣ基体の密度は２．９ｇ／ｃｍ3、開気孔量１０％、細孔径３５０ｎｍであった。
【０１１４】
ＳｉＣを主成分とする焼成体の気孔量に必要な高純度Ｓｉ量０．８ｋｇを計り取り、坩堝に入れ、接合したボート上に同坩堝を乗せて含浸炉内にセットし、密閉した高純度黒鉛容器に入れ、真空中、１６５０℃で２時間保持してＳｉを含浸した。含浸後の複合材は織観察から気孔のない緻密体であることを確認した。
【０１１５】
（比較例１）
実施例５において作製した平板を同条件で焼成して、焼成体が横長になるよう、各焼結体との間隔を約１０ｍｍにして並べた。その間に、焼成体の含浸に必要なＳｉ量７．４ｋｇと約５ｍｍφの高純度黒鉛と３ｍｍ径のＳｉＣとを同容量混ぜたものを充填した。全体を密閉した高純度黒鉛容器に入れ、真空中、１６００℃で２時間保持してＳｉを含浸した。被含浸体である平板を剥離する際に、過剰なＳｉとＳｉＣ粒子および黒鉛粒子との混在相が下部に堆積しているため、平板の数枚が破損し、また平板に固着した含浸物を取り除くのに多く時間を要した。
【０１１６】
（比較例２）
実施例１で焼成したＳｉＣ焼成体の周辺に、粒状Ｓｉをフェノール樹脂で一様に塗布固定し、その周りを炭素繊維で覆い、粒状Ｓｉの脱落を防止した。これを真空中、１６５０℃で１時間保持してＳｉを含浸した。被含浸体の表面は過剰のＳｉと炭素繊維とが固着し、それを隔離するのに多くの時間を費やし、また、焼成体の表面には未含浸相が生じたため、再度、含浸処理を施す必要があった。
【０１１７】
（比較例３）
実施例２で作製した焼成体を炉中央に設置し、焼成体に炭素繊維を巻き付け、黒鉛坩堝に入れたＳｉが炭素繊維の毛細管現象により供給されるよう配置した。これらを密閉した高純度黒鉛容器内に入れ、真空下、１８００℃、２時間保持してＳｉを含浸した。
【０１１８】
被含浸体は一部に気孔を残した組織であり、均一なＳｉ−ＳｉＣ複合材を得ることはできなかった。
【０１１９】
【発明の効果】
本発明により、従来行われてきた含浸法に比べ、炭素繊維の巻き込みやＳｉの塗布、充填といった煩雑で人手の掛かる準備が不用となり、極めて簡単で、効率的な製造方法が提供可能となった。特に、製品形態の異なる複数個の製品の一括処理が可能となり生産効率が著しく高まった。
【０１２０】
また本発明の製造方法を用いることによって製造したＳｉ−ＳｉＣ複合材は、高純度で緻密な組織を有し、特に半導体用冶具の分野で、製品の歩留まりを高める信頼性の高い冶具を提供可能となった。