碳化钽涂层碳材料的制作方法

本发明涉及碳化钽涂层碳材料。

背景技术：

通常，使用在发光二极管制造设备的基座或聚焦环、电极等，直接使用在现有半导体工程使用的碳材料时，在碳素材具有发生异物的问题。

考虑到这样的问题，在碳素材的结构物表面涂层sic或tac，使用的方法被利用。

例如，在韩国申请专利10-1100041号(2011年12月22日申请，发光二极管制造设备用基座的制造方法)，记载了在碳素材等母材上涂层tac或sic的技术。

sic的耐化学性强，物理强度高，利用可能性高，但sic的制造需要1800℃以上的高温，且作为载气或燃料气体，使用氢气、nh3、碳氢化合物等，所以，因氨的反应发生si2n4。此外，在碳母材上的sic在1500℃以上高温，经气化反应，发生腐蚀及裂化或剥离现象。因这些问题，耐热性及耐蚀性好的tac膜的保护膜受到欢迎。

tac涂层膜利用aip法或cvd法，且为了得到精密结晶性发达的tac涂层膜，主要利用cvd法。利用cvd法时，tac的结晶只向特定方向生长，只具有特定生长面的特性，所以，柔韧性低由热冲击等，发生裂化或剥离时，急速地进行经氨、氢气等的碳母材的腐蚀。

要解决这些问题，提出了利用cvd法形成具有非结晶性或第结晶性的tac涂层膜的方法，形成精密的膜方法，且比现有可改善柔韧性，但长时间露在高温时，结晶性被变化，发生经热冲击及还原性气体等的裂化或剥离，具有tac涂层膜的寿命低下的问题。

技术实现要素：

技术课题

本发明为了解决上述的问题，可提供碳化钽涂层碳材料，其对物理及化学因素的冲击及腐蚀强，可形成寿命延长的碳化钽膜。

本发明要解决的课题不限定于以上提及的课题，没被提及的其他课题，可从以下的基体明确地被技术人员理解。

技术方案

本发明的一个形式涉及碳化钽涂层碳材料，其包括：碳基体；及碳化钽涂层面，形成在所述碳基体上，且具有所述碳化钽涂层面的(111)面、(200)面、(220)面及(311)面的x-线衍射峰，所述峰中的所述(111)面的峰具有最大衍射强度。

根据本发明的一个实施例，所述(200)面、(220)及(311)面的x-线衍射峰中任何一个x-线衍射峰的衍射强度/(111)面的x-线衍射峰衍射强度可以是0.6至0.9。

根据本发明的一个实施例，所述(220)或(311)面的x-线衍射峰的衍射强度/(200)面的x-线衍射峰衍射强度可以是0.6至1。

根据本发明的一个实施例，所述(200)面、(220)及(311)面的x-线衍射峰中任何一个峰面积/(111)面的x-线衍射峰面积可以是0.6至0.9。

根据本发明的一个实施例，所述(220)或(311)面的x-线衍射峰面积/(200)面的x-线衍射峰面积可以是0.6至1。

根据本发明的一个实施例，所述(111)面的峰的2θ值可以是34°至35°。

技术效果

本发明可提供柔软地缓解由多个方向生长的结晶面被组合，经高温、冷却等温度变化发生的应力，且在还原性气体氛围等具有优秀耐蚀性的物理及化学性强的碳化钽涂层碳材料。

本发明可提供在碳化钽涂层面裂化及剥离等的发生较低，寿命被延长的碳化钽涂层碳材料。

本发明可提供对高温腐蚀性气体等的化学耐性好，可有效地适用为高温epi工程用保护材料的碳化钽涂层碳材料。

附图说明

图1是示出根据本发明的一个实施例，本发明的碳化钽涂层碳材料的断面。

图2是示出根据本发明的一个实施例，本发明的碳化钽沉积装置的构成。

图3是示出根据本发明的一个实施例，本发明的碳化钽涂层碳材料的x-线衍射图案。

具体实施方式

以下，参照附图详细地说明本发明的实施例。在说明本发明的过程中，判断对有关公知性能或构成的具体说明不必要的模糊本发明的要点时，可省略其详细地说明。此外，在本说明书使用的用语作为适当地表现本发明的优选实施例而被使用的用语，其可根据用户、运营者的意图或者本发明所属领域的惯例等而不同。对本用语的定义，以本说明书整个内容为基础下定义。

本发明涉及碳化钽涂层碳材料，根据本发明的一个实施例，碳化钽涂层碳材料包括由膜的精密度好，各向异性高的碳化钽结晶形成的碳化钽膜，所以，经还原性气体的如强的腐蚀、热冲击等的化学及物理性损伤因素，可延长寿命。

根据本发明的一个实施例，参照图1，图1是示出根据本发明的一个实施例，本发明的碳化钽涂层碳材料的断面，在图1的碳化钽涂层碳材料，可包括碳基体1及碳化钽涂层面2，形成在碳基体1上。

作为本发明的一个示例，碳基体1包括适用在半导体工程等的，由碳形成的素材，例如，可以是黑铅、蛤同性黑铅、石墨、碳纤维强化碳复合材料等，优选地是石墨。

作为本发明的一个示例，碳化钽涂层面2结晶面由多种方向生长，且根据生长方向的结晶面的特性很好地被组合，可柔软地缓解由外部因素的应力，可包括如还原气体等的，对化学因素的表面损伤、腐蚀等强、各向异性高的结晶性碳化钽。

作为本发明的一个示例，碳化钽涂层面2利用cvd被形成，可适用从被卤化的ta供给的ta气源、c气源及如氢气、氮气、氦气、氩气等，通常的搬运气体等被形成。

所述cvd可由适用在本发明技术领域的工程条件执行，例如，碳化钽涂层面2可利用图2的沉积装置被制造。图2是示出根据本发明的一个实施例，本发明的碳化钽沉积装置的构成，在图2的所述装置可包括气化炉30，通过ta供给部10，加热及气化供给的被卤化的ta，提供ta源；c源供给部20，在所述气化炉30供给c源，与所述ta源均匀地混合；供给管40，在所述气化炉30均匀混合的ta源和c源，在沉积炉60进行沉积；换热器50，加热所述供给管40，防止所述ta源的固化；及沉积炉60，在气化炉30混合，且将通过供给管40供给的ta源和c源，沉积在碳基体1上形成碳化钽膜。

例如，气化炉30在被卤化的ta气化之后，提供c源，或在被卤化的ta的气化之前，可提供c源。

例如，换热器50将供给管40以100℃以上的温度，优选地，以100℃至500℃一定地维持，可防止流过供给管40的ta源的固化。

例如，沉积炉60维持1.33pa至13.3pa的压力，且在750℃至2500℃；优选地，在800℃至2300℃，进行碳基体1上的cvd处理，可沉积碳化钽涂层膜2。此外，沉积之后，在氢、氩、氦等的气体氛围的1500℃至2700℃，优选地，在1500℃至2500℃，可热处理10小时至24小时。通过所述涂层后的热处理，可达到涂层膜的应力解除及抵抗调整等效果。

例如，碳化钽涂层面2可包括ta40wt％至60wt％和c40wt％至60wt％。

例如，碳化钽涂层面2可由5μm至50μm厚度，优选地，由10μm至30μm的厚度形成，且包括在所述厚度范围之内，形成精密且均匀的膜，可形成各向异性和结晶性高的碳化钽结晶，且在高温及还原气体范围，可提供长时间使用的碳化钽涂层碳素材。

作为本发明的一个示例，碳化钽涂层面2可包括结晶性高，且生长多种结晶面的各向异性碳化钽结晶。这些结晶面参照图3进行说明，图3是示出根据本发明的一个实施例，碳化钽涂层碳材料对碳化钽涂层面的x-线衍射图案。

图3的x-线衍射图案可利用在本发明技术领域适用的x-线衍射测量方法，且在本说明书没有具体地提及，例如，可利用薄膜或粉磨x-线衍射测量方法，优选地，可在碳化钽涂层碳材料的碳化钽表面，照射x-线进行实施。x-线分析装置利用“rigaku，dmax2500”，获得显示竖轴的衍射强度及横轴的衍射角(2θ)的x-线图案，由mdi/jade35-0801确认碳化钽。此外，利用这些x-线图案，计算衍射峰的强度、半宽、面积比等。

例如，在图3的x-线衍射图案，所述碳化钽涂层可包括，在2θ值20℃至80℃发达的衍射峰，优选地，可在x-线衍射图案，可将(111)面、(200)面、(220)面及(311)面的x-线衍射峰，包括为主峰。这意味着碳化钽由多种方向生长结晶面，且比起由多种方向的结晶面，只由现有特定方向主要生长的碳化钽膜柔韧性增加，且多种结晶面的特性很好的组合，完善在表面的物理及化学性损伤因素脆弱部分，经热冲击、冷却、还原性气体等，涂层面的损伤、剥离等的发生降低，且寿命被延长。

例如，在所述x-线衍射峰，可包括(111)面的峰是0.1°至0.5°半宽、(200)面的峰是0.1°至0.5°半宽、(220)面的峰是0.1°至0.5°半宽及(311)面的峰是0.1°至0.5°半宽。这显示(111)面、(200)面、(220)面及(311)面方向的生长面，由高的结晶性生长，且因这些高的结晶性，可全部显示各生长面的特性。

作为本发明的一个示例，所述x-线衍射峰中，(111)面的峰2θ值是34°至35°，优选地，34.2°至34.8°，更优选地，可以是34.6°至34.8°，且所述(111)面的峰可显示最大衍射强度。

例如，所述(200)面、(220)及(311)面的x-线衍射峰中任何一个x-线衍射峰的衍射强度/(111)面的x-线衍射峰的衍射强度是0.6至0.9，优选地，可以是0.7至0.8。所述衍射强度比包括在所述范围内时，可全部显示(111)面、(200)面、(220)面及(311)面方向的生长面特性，且这些特性的组合很好地形成，所以，可提供由物理及化学性强的材料。

作为本发明的一个示例，所述x-线衍射峰中，(220)面的峰2θ值是38°至41°，优选地，可以是39°至40.5°。

例如，(200)面的峰与(220)面及(311)面的峰相同，或可具有更高的衍射强度，优选地，所述(220)或(311)面的x-线衍射峰的衍射强度/(200)面的x-线衍射峰的衍射强度是0.6至1，优选地，0.7至0.9，更优选地，可以是0.75至0.85。

作为本发明的一个示例，在所述x-线衍射峰，(111)面、(200)面、(220)面及(311)面的峰具有高的结晶性，且所述x-线衍射峰中，(111)面的峰可显示最大结晶性。

例如，所述(200)面、(220)及(311)面的x-线衍射峰中任何一个峰面积/(111)面的x-线衍射峰面积是0.5至1，优选地，可以是0.6至0.9。所述x-线衍射峰面积包括在所述范围内，(111)面、(200)面、(220)面及(311)面方向的生长面特性很好地组合，可缓解多种方向的应力，对热冲击等可提供强的特性。

作为本发明的一个示例，在所述x-线衍射峰，(200)面的峰比起(220)面及(311)面的峰，可显示相同或更高的衍射强度，例如，所述(220)或(311)面的x-线衍射面积/(200)面的x-线衍射峰面积，可以是0.6至1。

本发明提供由多种结晶方向生长，且结晶性优秀的碳化钽膜形成的碳素材，所以，多种结晶面的特性很好地组合，在物理及化学性强，寿命被延长，且在工程中利用高温、腐蚀性气体等，或者在需要长时间工程的半导体工程，可提供适用有利的碳化钽涂层碳素材。

参照本发明的实施例进行了说明，但本发明不限定于此，且在不脱离以下权利要求的范围、发明的详细说明及在附图记载的本发明的思想及领域范围内，可对本发明进行多种修改及变更。