碳化硅的制造方法及碳化硅的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种碳化硅的制造方法及碳化硅，尤其涉及一种用于研磨剂和煅烧构 件的原料、半导体碳化单晶硅用原料等各种用途的碳化硅的制造方法及碳化硅。
【背景技术】
[0002] 碳化硅（SiC)由于硬度高且耐热性和耐磨性优异而被用作研磨剂，此外，由于刚 性高且导热率高，因此在能量领域和航空宇宙领域中，作为代替金属等的材料，例如轴承和 机械密封、半导体制造装置用部件来使用。碳化硅进一步具有作为半导体的性质，其单晶被 用于功率器件等，是受人关注的材料。
[0003] 碳化硅粉或多晶，作为所述用途的起始原料，其制法主要为以下三种：
[0004] 第一种是艾奇逊法（Achesonprocess)，在石墨电极周围将娃砂与焦炭进行通电 加热；第二种是气相沉积法，利用硅烷气体和甲烷气体的反应进行合成；第三种是310 2还 原法，利用碳（C)将二氧化硅（SiO2)在高温下还原。
[0005] 其中，由艾奇逊法制成的碳化硅存在纯度不高的问题。此外，气相沉积法存在生产 性不高的问题。进一步，在还原法中，会由于二氧化硅与碳的混合比的精确性差而导致产生 Si对C的比率的不均匀性。例如，如专利文献1等所示，需要规定二氧化硅与碳的摩尔比， 甚至还要考虑到粒状原料的堆积密度（bulkdensity)和容器内部的填充率等细微之处。此 外，尤其是，上述方法都需要高温处理，在制造所花费的成本方面存在问题。
[0006] 因此，为了缩减碳化硅的制造成本，需要设法降低原料成本。例如：向废硅泥中混 合碳并进行加热（专利文献2);向硅堆积生物质的碳化物粉状体照射高频波（专利文献 3);对玻璃纤维强化塑料进行加热处理（专利文献4)等。
[0007] 此外，公开以下尚效率、尚生广性地制造碳化娃的技术：通过将硅烷或硅氧烷等含 浸于石墨中并加热（专利文献5)，加热固化型娃酮组合物（专利文献6)。
[0008] 但是，这些技术需要专用能量，以制造碳化硅。
[0009] 现有技术文献
[0010] 专利文献
[0011] 专利文献1 :日本特开昭58-20708号公报
[0012] 专利文献2 :日本特开2002-255532号公报
[0013] 专利文献3 :日本特开2003-176119号公报
[0014] 专利文献4 :日本特开2012-250863号公报
[0015] 专利文献5 :日本特开2002-274830号公报
[0016] 专利文献6 :日本特开2009-155185号公报
【发明内容】
[0017] 发明要解决的课题
[0018] 本发明是鉴于上述问题点而完成的，目的在于提供一种方法，可以制造一种能够 以低成本、低能耗来制造的碳化娃。
[0019] 解决课题的技术手段
[0020] 为了达成上述目的，本发明提供一种碳化硅的制造方法，其特征在于：在硅晶制造 装置内设置碳材加热器，并在非氧化性环境下，通过所述碳材加热器加热并被容纳在容器 内的硅熔体来制造硅晶，此时，在所述碳材加热器的表面附带地形成碳化硅，并利用回收该 副产物碳化娃来制造碳化娃。
[0021] 以往，只是为了制造碳化硅而实施所述方法，制造碳化硅时会相当耗费成本及能 量。
[0022] 但是，如果是上述本发明的制造方法，能够在制造硅晶的同时，一并制造碳化硅， 所述碳化硅是作为所述制造的副产物。也就是说，利用制造硅晶所需的成本、能量，不仅能 够制造硅晶，还能够制造碳化硅。因此，制造碳化硅所需的成本、能量，实际上，基本可以近 似于零，能够用远低于以往的成本、能耗来制造碳化硅。
[0023] 当制造所述娃晶时，进一步，能够在所述娃晶制造装置内的其他碳构件的表面也 附带地形成碳化硅并回收。
[0024] 这样一来，能够更高生产性地制造碳化娃。
[0025] 此外，能够利用切克劳斯基法（Czochraskimethod)来制造所述娃晶，所述方法是 向所述硅晶制造装置内流入惰性气体，并使用石英坩埚来作为容纳所述硅熔体的容器。
[0026] 当这样使用石英坩埚时，由于石英坩埚溶解后，氧被导入至硅熔体中，SiO气体从 硅熔体的表面蒸发，因此通过Si0+2C-SiC+CO的反应，容易形成碳化硅。
[0027] 此外，一般被用于由切克劳斯基法（CZ法）所实施的硅晶制造的碳构件，由于经过 高温处理等提纯处理，因此纯度较高，也能够使所形成的碳化硅纯度较高。
[0028] 此外，能够一边向所述硅晶制造装置内流入惰性气体，并使该惰性气体通过所述 硅熔体的表面上，然后导入至所述碳材加热器，一边制造所述硅晶。
[0029] 这样一来，能够使惰性气体（含有SiO气体等）在通过所述硅熔体的表面后高效 地流通至碳材加热器，因此，易于在碳材加热器的表面形成碳化硅。
[0030] 此外，能够将制造所述硅晶时的所述硅晶制造装置内的炉内压力设为IhPa以上 且500hPa以下。
[0031] 这样一来，能够促进SiO气体从娃恪体蒸发，并能够使碳化娃容易形成。
[0032] 此外，在所述硅晶的制造批次结束后，能够抽吸回收形成为粉状的所述副产物碳 化娃。
[0033] 此外，在所述硅晶的制造批次结束后或所述碳材加热器的使用寿命末期，能够剥 离回收形成为层状或块状的所述副产物碳化硅。
[0034] 这样一来，能够高效地回收碳化娃。
[0035] 此外，能够将所述回收的碳化硅分类并粉碎。
[0036] 这样一来，按照例如用途的不同，可以获得具有所需特性的碳化硅粉。
[0037] 此外，能够提供一种碳化硅，其利用本发明的碳化硅的制造方法制造而成，且该碳 化硅的含氮量为〇. 02质量％以下。
[0038] 这样，本发明的方法能够制造一种含氮量极低（0. 02质量％以下）、高纯度的碳化 娃。
[0039] 发明的效果
[0040] 如上所述，根据本发明，即使不特意进行为了制造碳化硅的单独处理，也能够以制 造硅晶时的副产物的形式来制造碳化硅，能够将碳化硅的制造所需的成本和能量降至极 低，并能够获得极高的纯度。
【附图说明】
[0041 ] 图1是表示本发明的碳化硅的制造方法的一例的流程图。
[0042] 图2是显示能够用于本发明的碳化硅的制造方法中的CZ单晶提拉装置的一例的 示意图。
[0043] 图3是实施例2中回收的碳化硅和市售的碳化硅的固体NMR的测定结果。
【具体实施方式】
[0044] 以下，针对本发明，作为实施方式的一例，一边参照附图一边详细地说明，但本发 明并非限定于以下说明。
[0045] 在图2中，显示出能够用于本发明的碳化硅的制造方法中的硅晶制造装置的一 例。此处，作为硅晶制造装置的一例，示出CZ单晶提拉装置，但当然并不限定于此装置，只 要能够制造单晶硅并附带地在碳材加热器的表面形成碳化硅即可。
[0046] 在图2所示的CZ单晶提拉装置1中，容纳硅熔体2的容器（此处为坩埚（石英坩 埚3、石墨坩埚4))、用于对多晶硅原料进行加热和熔融的碳材加热器（石墨加热器）5等， 设置于经过水冷后的主炉室6内。此外，在安装于该主炉室6上的提拉室7的上部，设置提 拉机构（未图示），所述提拉机构对生成的单晶进行提拉。
[0047] 将提拉线8通过设置于提拉室7的上部的提拉机构缠绕，并在该提拉线8的前端 安装被籽晶夹持器所支持的籽晶9,然后将该籽晶9浸渍于硅熔体2,利用提拉机构卷绕提 拉线8,由此，在籽晶9的下方形成单晶硅10。
[0048] 另外，石英坩埚3、石墨坩埚4受到坩埚旋转轴的支持，所述坩埚旋转轴通过设置 于CZ单晶提拉装置1的下部的旋转驱动机构（未图示）可以自由旋转升降。
[0049] 此外，设置于石英坩埚3、石墨坩埚4的周围的碳材加热器5,由上部和下部交互形 成缝隙，而形成流通电流的通路。
[0050] 此外，在该碳材加热器5的外侧，设置由碳纤维等形成的隔热构件（隔热板11)，以 抑制热损耗。此外，在隔热板11的内侧，用薄石墨材料（内隔板Ila)包覆，以防止隔热板 11劣化。
[0051] 此外，在碳材加热器5的上部设置上隔板隔热材料16,所述上隔板隔热材料16从 隔热板11和内隔板Ila向前凸出，且内侧被上隔板16a包覆。它们也是由石墨等碳构件形 成的。
[0052] 这样，在碳材加热器5的周围，还配置有石墨坩埚4、内隔板11a、上隔板16a等其 他碳构件。并且，在它们的表面，在制造单晶硅时附带地形成碳化硅17。
[0053] 此外，在炉室（chamber)6、7上设置气体导入口 12、气体流出口 13,能够向炉室6、 7内部导入氩气等惰性气体，并能够进一步使用真空栗等强制排出。由此，当制造单晶硅10 时，可以使CZ单晶提拉装置1的主炉室6内充满惰性气体，同时也可以控制成例如减压状 O
[0054] 并且，气体整流管14至少从主炉