[发明专利]耐热构件

说明书

本发明涉及一种耐热构件。耐热构件包含由各向同性石墨构成的基底构件；和在所述基底构件的整个或部分表面上形成的具有单层或多层的膜。所述膜包含具有单层或多层的致密WC层，并且所述致密WC层包含WC作为主要成分并且孔隙率小于3％。所述膜还可以包含在所述致密WC层的整个或部分表面上形成的具有单层或多层的多孔WC层。在这种情况下，所述多孔WC层优选包含WC作为主要成分并且孔隙率大于所述致密WC层。

技术领域

本发明涉及耐热构件，更具体地，涉及既具有对高温腐蚀性气体的高耐腐蚀性又具有高发射率的耐热构件。

背景技术

诸如SiC或III族氮化物半导体的块状单晶生长或外延膜形成的半导体工序在苛刻的工序条件下进行。用于这些工序的诸如坩埚或基座的构件(以下，也统称为“耐热构件”)在这些工序期间暴露于高温且高腐蚀性的气氛。作为这样的耐热构件，通常使用涂覆有SiC的石墨构件或涂覆有pBN的石墨构件。然而，这些构件具有这样的问题，即它们在当前的半导体工序环境中寿命短。

常规已经提出了各种建议来克服所述问题。例如，专利文献1公开了一种高温耐热构件，其包含由各向同性石墨构成的石墨基底构件(base member)和覆盖所述石墨基底构件的表面的无取向粒状结构的TaC膜。

该文献描述了：

(A)由于TaC膜具有无取向的粒状结构，因此裂纹蔓延的可能性较小，

(B)因此，即使在高温气氛下长时间使用高温耐热构件，也可以保护石墨基底构件，以及

(C)这样的高温耐热构件可以用作用于III族氮化物的MOCVD外延生长的基座构件。

专利文献2公开了一种高温耐热构件，其包含具有倒角的石墨基底构件和覆盖所述石墨基底构件的表面的TaC膜。

该文献描述了：

(A)在成膜时或使用期间，石墨基底构件的表面上的角部容易引起TaC膜的局部破裂、翘起、剥离等，以及

(B)对石墨基底构件的角部进行倒角能够抑制成膜时或使用期间TaC膜的这样的破裂、翘起、剥离等。

专利文献3公开了一种制造耐热石墨构件的方法，包括：

(a)将含有TaC粒子的浆料施加到石墨基底构件的表面上以形成涂膜，

(b)将所述涂膜干燥为成形膜，

(c)将所述成形膜的表面研磨以降低其表面粗糙度或表面起伏，以及

(d)加热所述成形膜以烧结所述TaC粒子，获得烧结膜。

该文献描述了：

(A)当对烧结膜进行诸如研磨或磨削的加工时，在烧结膜中可能会形成微裂纹，和

(B)当对成形膜而非烧结膜进行研磨时，研磨变得容易。

专利文献4公开了一种耐热石墨构件，其包含石墨基底构件和形成在所述石墨基底构件的表面上的TaC膜，其中所述石墨基底构件的热膨胀系数(CTE)为5.8～6.4×10^-6/K，堆积密度为1.83～2.0g/cm³。

该文献描述了：在石墨基底构件上形成TaC膜的情况下，当使石墨基底构件的CTE和堆积密度优化时，能够改善耐热石墨构件的耐久性和耐热性。

专利文献5公开了一种耐热构件，其包含由各向同性石墨构成的基底构件；和覆盖所述基底构件的表面的TaC膜，其中所述TaC膜的铁含量为20至1000质量ppm。

该文献描述了：TaC膜中铁含量的优化抑制了TaC膜中裂纹的产生并改善了TaC膜的耐热性。