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JP7544671B2 - Tantalum carbide coated carbon material - Google Patents
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JP7544671B2 - Tantalum carbide coated carbon material - Google Patents

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Description

本発明は、炭素基材の表面を炭化タンタル被覆膜で被覆した炭化タンタル被覆炭素材料に関する。 The present invention relates to a tantalum carbide-coated carbon material in which the surface of a carbon substrate is coated with a tantalum carbide coating film.

炭化タンタルは、遷移金属炭化物の中で最も融点が高く(約3900℃)、化学的安定性、強度、靭性、耐食性にも優れている。そのため、炭素基材表面に炭化タンタル膜を被覆した炭化タンタル被覆炭素材料は、無垢の炭素材料と比較して高寿命であり、2000℃以上の環境下で結晶成長させるSiC(炭化ケイ素)、GaN(窒化ガリウム)などの半導体単結晶製造装置で使用されている。
非特許文献1には、プロパンなどのカーボン(C)原料、五塩化タンタルなどのタンタル(Ta)原料、キャリアガスとしてのアルゴン(Ar)及び水素を減圧化学気相成長装置(Low-Pressure Chemical Vapor Deposition:LPCVD)で反応させる方法で炭素基材上に炭化タンタル膜を成膜する方法が記載されている。
Tantalum carbide has the highest melting point (approximately 3900°C) among transition metal carbides, and is also excellent in chemical stability, strength, toughness, and corrosion resistance. Therefore, tantalum carbide-coated carbon materials, in which a tantalum carbide film is coated on the surface of a carbon substrate, have a longer life than pure carbon materials, and are used in semiconductor single crystal manufacturing equipment for growing crystals of SiC (silicon carbide), GaN (gallium nitride), and the like in environments of 2000°C or higher.
Non-Patent Document 1 describes a method for forming a tantalum carbide film on a carbon substrate by reacting a carbon (C) source such as propane, a tantalum (Ta) source such as tantalum pentachloride, and argon (Ar) and hydrogen as carrier gases in a low-pressure chemical vapor deposition (LPCVD) apparatus.

Daejong Kim, et al., Journal of the Korean Ceramic Society, Vol. 53, No. 6, pp. 597-603, 2016.Daejong Kim, et al., Journal of the Korean Ceramic Society, Vol. 53, No. 6, pp. 597-603, 2016.

しかしながら、炭化タンタル膜で被膜した炭素基材は高温環境下において耐久性に優れているものの、表面の炭化タンタル膜の放射率が低く、製造装置の高温環境における加熱部材として使用する場合、電力から熱へのエネルギー変換効率が低いという課題がある。なお、放射率は材料の熱放射の起こりやすさを表す物性値であり、JIS Z8117:2002では「放射体の放射発散度とその放射体と同温度の黒体の放射発散度との比」として定義されている。
そこで、本発明は、高い放射率を有する炭化タンタル被覆炭素材料を提供することを目的とする。
However, although the carbon substrate coated with a tantalum carbide film has excellent durability in a high-temperature environment, the tantalum carbide film on the surface has a low emissivity, and when used as a heating member in a high-temperature environment of a manufacturing device, the efficiency of energy conversion from electric power to heat is low. Note that emissivity is a physical property value that indicates the ease with which a material emits heat, and is defined in JIS Z8117:2002 as "the ratio of the radiant emittance of a radiator to the radiant emittance of a black body at the same temperature as the radiator."
SUMMARY OF THE PRESENT EMBODIMENTS Accordingly, an object of the present invention is to provide a tantalum carbide-coated carbon material having high emissivity.

本発明者らは、鋭意検討の結果、炭化タンタル被覆膜を所定の多層構造とすることにより、炭化タンタル被覆膜の放射率を高められることを見出し、本発明を完成させた。本発明の要旨は、以下のとおりである。
[1]炭素基材と、前記炭素基材の少なくとも一部を被覆する炭化タンタル被覆膜とを含む炭化タンタル被覆炭素材料であって、前記炭化タンタル被覆膜が、第1の炭化タンタル結晶を含む第1の炭化タンタル層と、前記第1の炭化タンタル結晶と炭化タンタル組成が異なる第2の炭化タンタル結晶を含む第2の炭化タンタル層とを含む炭化タンタル被覆炭素材料。
[2]前記第1の炭化タンタル結晶のX線回折図形におけるピークの頂点位置と前記第2の炭化タンタル結晶のX線回折図形におけるピークの頂点位置とが異なる上記[1]に記載の炭化タンタル被覆炭素材料。
[3]前記第1の炭化タンタル結晶がTaC結晶であり、前記第2の炭化タンタル結晶がTaC結晶である上記[1]又は[2]に記載の炭化タンタル被覆炭素材料。
[4]前記第2の炭化タンタル層は前記第1の炭化タンタル層に対して前記炭素基材側に存在する上記[3]に記載の炭化タンタル被覆炭素材料。
[5]前記炭化タンタル被覆膜の最も表面側の層が前記第1の炭化タンタル層である上記[4]に記載の炭化タンタル被覆炭素材料。
[6]前記TaC結晶が六方晶TaC(α-TaC)であり、前記第1の炭化タンタル層が立方晶Ta(α-Ta)をさらに含み、前記第1の炭化タンタル層のX線回折図形において、六方晶TaC(α-TaC)の(110)面に相当するピークと立方晶Ta(α-Ta)の(002)面に相当するピークとのピーク強度比(ITa2C(110)/ITa(002)が0.5以上である上記[3]~[5]のいずれか1つに記載の炭化タンタル被覆炭素材料。
[7]前記炭化タンタル被覆膜の表面の算術平均粗さRaが1~30μmであることを特徴とする上記[1]~[6]のいずれか1つに記載の炭化タンタル被覆炭素材料。
[8]25℃の測定温度及び2~22μmの測定波長の条件下で測定した前記炭化タンタル被覆膜の表面における放射率が0.30以上である上記[1]~[7]のいずれか1つに記載の炭化タンタル被覆炭素材料。
[9]前記炭素基材の熱膨張係数が4.0~7.0×10-6/℃である上記[1]~[8]のいずれか1つに記載の炭化タンタル被覆炭素材料。
[10]前記炭化タンタル被覆膜の膜厚が3~100μmである上記[1]~[9]のいずれか1つに記載の炭化タンタル被覆炭素材料。
[11]前記炭化タンタル被覆膜におけるTa及びCを除いた他の成分の濃度が1500質量ppm以下であることを特徴とする上記[1]~[10]のいずれか1つに記載の炭化タンタル被覆炭素材料。
As a result of intensive research, the inventors have found that the emissivity of a tantalum carbide coating film can be increased by forming the tantalum carbide coating film into a predetermined multi-layer structure, and have completed the present invention.
[1] A tantalum carbide-coated carbon material comprising a carbon substrate and a tantalum carbide coating film coating at least a portion of the carbon substrate, wherein the tantalum carbide coating film comprises a first tantalum carbide layer comprising first tantalum carbide crystals, and a second tantalum carbide layer comprising second tantalum carbide crystals having a tantalum carbide composition different from that of the first tantalum carbide crystals.
[2] The tantalum carbide-coated carbon material according to the above [1], wherein the apex position of a peak in an X-ray diffraction pattern of the first tantalum carbide crystal is different from the apex position of a peak in an X-ray diffraction pattern of the second tantalum carbide crystal.
[3] The tantalum carbide-coated carbon material according to the above [1] or [2], wherein the first tantalum carbide crystal is a Ta 2 C crystal, and the second tantalum carbide crystal is a TaC crystal.
[4] The tantalum carbide-coated carbon material according to the above [3], wherein the second tantalum carbide layer is present on the carbon substrate side relative to the first tantalum carbide layer.
[5] The tantalum carbide-coated carbon material according to the above [4], wherein the outermost layer of the tantalum carbide coating film is the first tantalum carbide layer.
[6] The tantalum carbide-coated carbon material according to any one of the above [3] to [5], wherein the Ta 2 C crystal is hexagonal Ta 2 C (α-Ta 2 C), the first tantalum carbide layer further contains cubic Ta (α-Ta), and in an X-ray diffraction pattern of the first tantalum carbide layer, the peak intensity ratio ( ITa2C (110)/ ITa (002)) of the peak corresponding to the (110) plane of hexagonal Ta 2 C (α-Ta 2 C) to the peak corresponding to the (002) plane of cubic Ta (α- Ta ) is 0.5 or more.
[7] The tantalum carbide-coated carbon material according to any one of the above [1] to [6], characterized in that the tantalum carbide coating film has a surface having an arithmetic mean roughness Ra of 1 to 30 μm.
[8] The tantalum carbide-coated carbon material according to any one of the above [1] to [7], wherein the emissivity of the surface of the tantalum carbide coating film, measured under conditions of a measurement temperature of 25° C. and a measurement wavelength of 2 to 22 μm, is 0.30 or more.
[9] The tantalum carbide-coated carbon material according to any one of the above [1] to [8], wherein the thermal expansion coefficient of the carbon substrate is 4.0 to 7.0×10 −6 /° C.
[10] The tantalum carbide-coated carbon material according to any one of the above [1] to [9], wherein the tantalum carbide coating film has a thickness of 3 to 100 μm.
[11] The tantalum carbide-coated carbon material according to any one of [1] to [10] above, characterized in that the concentration of components other than Ta and C in the tantalum carbide coating film is 1500 mass ppm or less.

本発明によれば、放射率が高い炭化タンタル被覆炭素材料置を提供することができる。 The present invention provides a tantalum carbide-coated carbon material with high emissivity.

本実施形態に係る炭化タンタル被覆炭素材料を例示する模式断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a tantalum carbide-coated carbon material according to an embodiment of the present invention. 本実施形態に係る炭化タンタル被覆炭素材料の製造に使用する外熱型減圧CVD装置の一例の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of an example of an externally heated reduced pressure CVD apparatus used for producing a tantalum carbide-coated carbon material according to an embodiment of the present invention. 実施例1の炭化タンタル被覆炭素材料の断面の電子顕微鏡写真である。1 is an electron microscope photograph of a cross section of the tantalum carbide-coated carbon material of Example 1. 実施例1の炭化タンタル被覆炭素材料のXRD測定の結果である。1 shows the results of an XRD measurement of the tantalum carbide-coated carbon material of Example 1. 誘導加熱による昇温速度測定装置の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of an apparatus for measuring the rate of temperature rise by induction heating. 誘導加熱による耐食試験装置の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of an induction heating corrosion resistance test device.

[炭化タンタル被覆炭素材料]
以下、本実施形態に係る炭化タンタル被覆炭素材料を例に挙げて、本発明の炭化タンタル被覆炭素材料を説明する。
[Tantalum carbide coated carbon material]
Hereinafter, the tantalum carbide-coated carbon material of the present invention will be described using the tantalum carbide-coated carbon material according to this embodiment as an example.

以下、図1を参照して本実施形態の炭化タンタル被覆炭素材料を説明する。
本実施形態に係る炭化タンタル被覆炭素材料は、炭素基材13と、炭素基材13の少なくとも一部を被覆する炭化タンタル被覆膜10とを含む。
Hereinafter, the tantalum carbide-coated carbon material of this embodiment will be described with reference to FIG.
The tantalum carbide-coated carbon material according to this embodiment includes a carbon substrate 13 and a tantalum carbide coating film 10 that coats at least a portion of the carbon substrate 13 .

炭素基材13は炭素を主成分とする基材である。炭素基材13の材料には、例えば、等方性黒鉛、押出成形黒鉛、熱分解黒鉛、炭素繊維強化炭素複合材料(C/Cコンポジット)などが挙げられる。炭素基材13の形状や特性は特に限定されず、用途などに応じて任意形状に加工したものを用いることができる。 The carbon substrate 13 is a substrate whose main component is carbon. Examples of materials for the carbon substrate 13 include isotropic graphite, extruded graphite, pyrolytic graphite, and carbon fiber reinforced carbon composite material (C/C composite). There are no particular limitations on the shape or characteristics of the carbon substrate 13, and it can be processed into any shape depending on the application.

炭化タンタル被覆膜10は、第1の炭化タンタル結晶を含む第1の炭化タンタル層11と、第1の炭化タンタル結晶と炭化タンタル組成が異なる第2の炭化タンタル結晶を含む第2の炭化タンタル層12とを含む。炭化タンタル組成の異なるタンタル結晶を含む炭化タンタル層を組み合わせることにより、炭化タンタル被覆膜は、放射率の高い炭化タンタル結晶を含む炭化タンタル層を含むことができるので、炭化タンタル被覆膜の放射率を高めることができる。また、炭化タンタル組成の異なるタンタル結晶を含む炭化タンタル層を組み合わせることにより、炭化タンタル被覆膜の耐久性も改善することができる。なお、炭化タンタル結晶には、例えば、タンタルに対する炭素の侵入型化合物で固溶体のTaC結晶、六方晶系のTaC結晶、立方晶系のTaC結晶等が挙げられる。 The tantalum carbide coating film 10 includes a first tantalum carbide layer 11 including a first tantalum carbide crystal, and a second tantalum carbide layer 12 including a second tantalum carbide crystal having a different tantalum carbide composition from the first tantalum carbide crystal. By combining tantalum carbide layers including tantalum crystals having different tantalum carbide compositions, the tantalum carbide coating film can include a tantalum carbide layer including tantalum carbide crystals having a high emissivity, so that the emissivity of the tantalum carbide coating film can be increased. In addition, by combining tantalum carbide layers including tantalum crystals having different tantalum carbide compositions, the durability of the tantalum carbide coating film can also be improved. In addition, examples of the tantalum carbide crystal include TaC x crystals, which are solid solutions of carbon interstitial compounds in tantalum, hexagonal Ta 2 C crystals, and cubic TaC crystals.

第1の炭化タンタル層11は、第1の炭化タンタル結晶を含んでいれば、第1の炭化タンタル結晶と炭化タンタル組成が異なる他の炭化タンタル結晶を含んでもよい。この場合、第1の炭化タンタル結晶のX線回折図形におけるメインピークのピーク強度が、他の炭化タンタル結晶のX線回折図形におけるメインピークのピーク強度よりも高いことが必要である。すなわち、第1の炭化タンタル層11に含まれる炭化タンタル結晶の中で、第1の炭化タンタル層11のX線回折図形においてメインピークのピーク強度が最も高い炭化タンタル結晶が第1の炭化タンタル結晶である。
同様に、第2の炭化タンタル層12は、第2の炭化タンタル結晶を含んでいれば、第2の炭化タンタル結晶と炭化タンタル組成が異なる他の炭化タンタル結晶を含んでもよい。この場合、第2の炭化タンタル結晶のX線回折図形におけるメインピークのピーク強度が、他の炭化タンタル結晶のX線回折図形におけるメインピークのピーク強度よりも高いことが必要である。すなわち、第2の炭化タンタル層12に含まれる炭化タンタル結晶の中で、第2の炭化タンタル層11のX線回折図形においてメインピークのピーク強度が最も高い炭化タンタル結晶が第2の炭化タンタル結晶である。
As long as the first tantalum carbide layer 11 contains the first tantalum carbide crystal, it may contain other tantalum carbide crystals having a different tantalum carbide composition from the first tantalum carbide crystal. In this case, it is necessary that the peak intensity of the main peak in the X-ray diffraction pattern of the first tantalum carbide crystal is higher than the peak intensity of the main peak in the X-ray diffraction pattern of the other tantalum carbide crystal. That is, among the tantalum carbide crystals contained in the first tantalum carbide layer 11, the tantalum carbide crystal having the highest peak intensity of the main peak in the X-ray diffraction pattern of the first tantalum carbide layer 11 is the first tantalum carbide crystal.
Similarly, the second tantalum carbide layer 12 may contain other tantalum carbide crystals having a different tantalum carbide composition from the second tantalum carbide crystals, so long as it contains the second tantalum carbide crystals. In this case, it is necessary that the peak intensity of the main peak in the X-ray diffraction pattern of the second tantalum carbide crystals is higher than the peak intensity of the main peak in the X-ray diffraction pattern of the other tantalum carbide crystals. That is, among the tantalum carbide crystals contained in the second tantalum carbide layer 12, the tantalum carbide crystal having the highest peak intensity of the main peak in the X-ray diffraction pattern of the second tantalum carbide layer 11 is the second tantalum carbide crystal.

また、炭化タンタル被覆膜は、第1の炭化タンタル結晶を含む第1の炭化タンタル層と、第1の炭化タンタル結晶と炭化タンタル組成が異なる第2の炭化タンタル結晶を含む第2の炭化タンタル層とを含んでいれば、他の炭化タンタル層をさらに含んでもよい。例えば、炭化タンタル被覆膜は、第1の炭化タンタル結晶を含む第1の炭化タンタル層と、第2の炭化タンタル結晶を含む第2の炭化タンタル層と、第1の炭化タンタル結晶を含む第3の炭化タンタル層と、第2の炭化タンタル結晶を含む第4の炭化タンタル層とを含んでもよい。 In addition, the tantalum carbide coating film may further include other tantalum carbide layers, so long as it includes a first tantalum carbide layer including a first tantalum carbide crystal and a second tantalum carbide layer including a second tantalum carbide crystal having a different tantalum carbide composition from the first tantalum carbide crystal. For example, the tantalum carbide coating film may include a first tantalum carbide layer including a first tantalum carbide crystal, a second tantalum carbide layer including a second tantalum carbide crystal, a third tantalum carbide layer including the first tantalum carbide crystal, and a fourth tantalum carbide layer including the second tantalum carbide crystal.

第1の炭化タンタル結晶のX線回折図形におけるピークの頂点位置と第2の炭化タンタル結晶のX線回折図形におけるピークの頂点位置とが異なることが好ましい。X線回折図形におけるピークの頂点位置の異なるタンタル結晶を含む層を組み合わせることにより、炭化タンタル被覆膜はさらに放射率の高い炭化タンタル結晶を含む炭化タンタル層を含むことができるので、炭化タンタル被覆膜の放射率をさらに高くすることができる。また、X線回折図形におけるピークの頂点位置の異なるタンタル結晶を含む層を組み合わせることにより、炭化タンタル被覆膜にマイクロクラックが発生することをさらに抑制できるので、炭化タンタル被覆膜10の耐久性をさらに改善することができる。
なお、各炭化タンタル層のX線回折図形におけるピークの頂点位置は、炭化タンタル被覆炭素材料からそれぞれの炭化タンタル層を削り取ることによって得られた各炭化タンタル層の粉末について、X線回折(XRD)装置を用いた2θ/θ測定(アウトオブプレーン)を実施することによって得られる。
It is preferable that the apex position of the peak in the X-ray diffraction pattern of the first tantalum carbide crystal is different from the apex position of the peak in the X-ray diffraction pattern of the second tantalum carbide crystal.By combining layers containing tantalum crystals with different apex positions of the peak in the X-ray diffraction pattern, the tantalum carbide coating film can include a tantalum carbide layer containing tantalum carbide crystals with a higher emissivity, so that the emissivity of the tantalum carbide coating film can be further increased.In addition, by combining layers containing tantalum crystals with different apex positions of the peak in the X-ray diffraction pattern, the occurrence of microcracks in the tantalum carbide coating film can be further suppressed, so that the durability of the tantalum carbide coating film 10 can be further improved.
The apex position of the peak in the X-ray diffraction pattern of each tantalum carbide layer is obtained by performing 2θ/θ measurement (out-of-plane) using an X-ray diffraction (XRD) device on powder of each tantalum carbide layer obtained by scraping off each tantalum carbide layer from the tantalum carbide-coated carbon material.

第1の炭化タンタル結晶がTaC結晶であり、第2の炭化タンタル結晶がTaC結晶であることが好ましい。TaC結晶を含む第1の炭化タンタル層11は放射率が高いので、TaC結晶のみからなる従来の炭化タンタル被覆膜に比べて炭化タンタル被覆膜の放射率を高くすることができる。そして、その結果、炭化タンタル被覆炭素材料の熱の吸収率が高くなる。また、TaC結晶を含む第1の炭化タンタル層11は、TaC結晶を含む炭化タンタル層に比べて、マイクロクラックが発生しにくい。これにより、TaC結晶のみからなる従来の炭化タンタル被覆膜に比べて、炭化タンタル被覆炭素材料の耐久性がさらに良好となる。炭化タンタル被覆膜10の放射率を高くするという観点から、TaC結晶を含む第2の炭化タンタル層12は、TaC結晶を含む第1の炭化タンタル層11に対して炭素基材13側に存在することが好ましく、炭化タンタル被覆膜の最も表面側の層が、TaC結晶を含む第1の炭化タンタル層11であることがより好ましい。 It is preferable that the first tantalum carbide crystal is a Ta 2 C crystal, and the second tantalum carbide crystal is a TaC crystal. The first tantalum carbide layer 11 containing Ta 2 C crystal has a high emissivity, so the emissivity of the tantalum carbide coating film can be made higher than that of a conventional tantalum carbide coating film made only of TaC crystal. As a result, the heat absorption rate of the tantalum carbide-coated carbon material is high. In addition, the first tantalum carbide layer 11 containing Ta 2 C crystal is less likely to cause microcracks than the tantalum carbide layer containing TaC crystal. This makes the durability of the tantalum carbide-coated carbon material even better than that of a conventional tantalum carbide coating film made only of TaC crystal. From the viewpoint of increasing the emissivity of the tantalum carbide coating film 10, it is preferable that the second tantalum carbide layer 12 containing TaC crystals is present on the carbon substrate 13 side relative to the first tantalum carbide layer 11 containing Ta2C crystals, and it is more preferable that the most superficial layer of the tantalum carbide coating film is the first tantalum carbide layer 11 containing Ta2C crystals.

なお、炭化タンタル被覆膜がTaC結晶を含む第1の炭化タンタル層のみからなる場合も、炭化タンタル被覆膜の放射率を高くすることができる。しかし、TaC結晶の成膜速度はTaCの成膜速度に比べて約半分であるため、炭化タンタル被覆膜がTaC結晶を含む第1の炭化タンタル層のみからなる場合、成膜時間が長くなり、成膜コストが高くなる。本実施形態に係る炭化タンタル被覆炭素材料では、炭化タンタル被覆膜は、TaC結晶を含む第2の炭化タンタル層12を含むので、炭化タンタル被覆膜の成膜時間が短くなり、その結果、炭化タンタル被覆膜の成膜コストを抑えながら、炭化タンタル被覆膜の放射率を高くすることができる。また、炭化タンタル被覆膜の成膜コストを抑えながら、炭化タンタル被覆膜のマイクロクラックの発生も抑制し、その結果、炭化タンタル被覆炭素材料の耐久性も改善することができる。なお、第2の炭化タンタル層12は、TaCを主成分とするものが好ましく、TaC結晶のみから構成されてもよいし、TaC結晶以外の成分を含んでもよい。また、第2の炭化タンタル層12がTaC結晶のみから構成され場合も、第2の炭化タンタル層12は、TaC結晶を形成するときに不可避なTaC結晶以外の結晶及び不純物を含んでもよい。 In addition, even when the tantalum carbide coating film is composed only of the first tantalum carbide layer containing Ta 2 C crystals, the emissivity of the tantalum carbide coating film can be increased. However, the deposition speed of Ta 2 C crystals is about half that of TaC, so when the tantalum carbide coating film is composed only of the first tantalum carbide layer containing Ta 2 C crystals, the deposition time is long and the deposition cost is high. In the tantalum carbide-coated carbon material according to this embodiment, the tantalum carbide coating film contains the second tantalum carbide layer 12 containing TaC crystals, so the deposition time of the tantalum carbide coating film is short, and as a result, the emissivity of the tantalum carbide coating film can be increased while suppressing the deposition cost of the tantalum carbide coating film. In addition, the generation of microcracks in the tantalum carbide coating film can be suppressed while suppressing the deposition cost of the tantalum carbide coating film, and as a result, the durability of the tantalum carbide-coated carbon material can be improved. In addition, the second tantalum carbide layer 12 is preferably composed mainly of TaC, and may be composed only of TaC crystal, or may contain components other than TaC crystal.In addition, even if the second tantalum carbide layer 12 is composed only of TaC crystal, the second tantalum carbide layer 12 may contain crystals and impurities other than TaC crystal that are unavoidable when forming TaC crystal.

第1の炭化タンタル層11は、TaCを主成分とするものが好ましく、TaC結晶のみからなるものであってもよいし、TaC結晶以外の成分を含んでもよい。なお、第1の炭化タンタル層11がTaC結晶のみから構成され場合も、TaC結晶を形成するときに不可避なTaC結晶以外の結晶及び不純物を含んでもよい。しかし、第1の炭化タンタル層11の放射率の観点及び炭化タンタル被覆膜のマイクロクラック発生の抑制の観点から、第1の炭化タンタル層におけるTaC結晶の含有量は、高ければ高いほどよい。また、炭化タンタル被覆炭素材料を化合物半導体成長装置に使用する場合、炭化タンタル被覆炭素材料は、高温下でアンモニアガスに晒される場合がある。炭化タンタル被覆膜中のタンタルの含有量が高いと、炭化タンタル被覆膜中のタンタルとアンモニアガスとが反応して、炭化タンタル被覆膜の表面に窒化タンタルが形成される。窒化タンタルのアンモニア耐性は優れているので、これにより、炭化タンタル被覆膜のアンモニア耐性は改善する。このような観点から、第1の炭化タンタル層11におけるタンタルの含有量を高くするために、第1の炭化タンタル層におけるTaC結晶の含有量は、高ければ高いほどよい。 The first tantalum carbide layer 11 is preferably composed mainly of Ta 2 C, and may be composed only of Ta 2 C crystals, or may contain components other than Ta 2 C crystals. Even if the first tantalum carbide layer 11 is composed only of Ta 2 C crystals, it may contain crystals and impurities other than Ta 2 C crystals that are unavoidable when forming Ta 2 C crystals. However, from the viewpoint of the emissivity of the first tantalum carbide layer 11 and the viewpoint of suppressing the occurrence of microcracks in the tantalum carbide coating film, the higher the content of Ta 2 C crystals in the first tantalum carbide layer, the better. In addition, when the tantalum carbide-coated carbon material is used in a compound semiconductor growth device, the tantalum carbide-coated carbon material may be exposed to ammonia gas at high temperatures. If the tantalum content in the tantalum carbide coating film is high, the tantalum in the tantalum carbide coating film reacts with ammonia gas to form tantalum nitride on the surface of the tantalum carbide coating film. Since tantalum nitride has excellent ammonia resistance, the ammonia resistance of the tantalum carbide coating film is improved. From this viewpoint, in order to increase the tantalum content in the first tantalum carbide layer 11, the higher the Ta2C crystal content in the first tantalum carbide layer, the better.

第1の炭化タンタル層11の放射率の観点から、第1の炭化タンタル層11が六方晶TaC(α-TaC)及び立方晶Ta(α-Ta)を含む場合、第1の炭化タンタル層11のX線回折図形において、六方晶TaC(α-TaC)の(110)面に相当するピークと立方晶Ta(α-Ta)の(002)面に相当するピークとのピーク強度比(ITa2C(110)/ITa(002)が0.5以上であることが好ましい。
エピタキシャルウェハ製造装置では原料として塩化金属が使用されることが多いため、副生成物として塩化水素が発生する。本実施形態の炭化タンタル被覆炭素材料をエピタキシャルウェハ製造装置に用いた場合、上記ピーク強度比(ITa2C(110)/ITa(002))が0.5以上であると、副生成物として発生した塩化水素と第1の炭化タンタル層11中の立方晶Ta(α-Ta)とが反応することを抑制することができる。このような観点から、上記ピーク強度比(ITa2C(110)/ITa(002))は、0.9以上であることがより好ましい。
From the viewpoint of the emissivity of the first tantalum carbide layer 11, when the first tantalum carbide layer 11 contains hexagonal Ta 2 C (α-Ta 2 C) and cubic Ta (α-Ta), it is preferable that in an X-ray diffraction pattern of the first tantalum carbide layer 11, the peak intensity ratio (I Ta2C (110)/I Ta (002) of the peak corresponding to the (110) plane of hexagonal Ta 2 C (α-Ta 2 C) to the peak corresponding to the (002) plane of cubic Ta (α- Ta ) is 0.5 or more.
In epitaxial wafer manufacturing equipment, metal chloride is often used as a raw material, and hydrogen chloride is generated as a by-product. When the tantalum carbide-coated carbon material of this embodiment is used in an epitaxial wafer manufacturing equipment, if the peak intensity ratio (I Ta2C (110)/I Ta (002)) is 0.5 or more, it is possible to suppress the reaction of hydrogen chloride generated as a by-product with cubic Ta (α-Ta) in the first tantalum carbide layer 11. From this viewpoint, it is more preferable that the peak intensity ratio (I Ta2C (110)/I Ta (002)) is 0.9 or more.

第1の炭化タンタル層11のX線回折図形は、炭化タンタル被覆炭素材料から第1の炭化タンタル層を削り取ることによって得られた第1の炭化タンタル層11の粉末について、X線回折(XRD)装置を用いた2θ/θ測定(アウトオブプレーン)を実施することによって得られる。
なお、参考文献1によれば、六方晶TaC(α-TaC)のXRD結晶データは下記に示す通りである。
(010):2θ= 33.293°、I[%]: 21.2
(002):2θ= 36.343°、I[%]: 23.8
(011):2θ= 38.071°、I[%]:100.0
(012):2θ= 50.107°、I[%]: 16.3
(110):2θ= 59.494°、I[%]: 18.0
(013):2θ= 66.533°、I[%]: 17.9
(020):2θ= 69.909°、I[%]: 2.3
(112):2θ= 71.753°、I[%]: 18.0
(021):2θ= 72.849°、I[%]: 13.4
(004):2θ= 77.177°、I[%]: 2.6
参考文献1:Windisch, S.;Brukl, C.E.;Rudy, E., Zeitschrift fuer Metallkunde, 54, 345 - 353, (1963)
また、参考文献2によれば、立方晶Ta(α-Ta)のXRD結晶データは下記に示す通りである。
(011):2θ= 38.539、I[%]:100.0
(002):2θ= 55.642、I[%]: 16.5
(112):2θ= 69.723、I[%]: 31.9
(022):2θ= 82.603、I[%]: 9.7
参考文献2:Ohtani, M.;Hirata, K.;Waseda, Y., High Temperatures-High Pressures, 7, 221 - 226, (1975)
The X-ray diffraction pattern of the first tantalum carbide layer 11 is obtained by performing 2θ/θ measurement (out-of-plane) using an X-ray diffraction (XRD) device on a powder of the first tantalum carbide layer 11 obtained by scraping off the first tantalum carbide layer from the tantalum carbide-coated carbon material.
According to Reference 1, the XRD crystal data of hexagonal Ta 2 C (α-Ta 2 C) is as shown below.
(010): 2θ = 33.293°, I [%]: 21.2
(002): 2θ = 36.343°, I [%]: 23.8
(011): 2θ = 38.071°, I [%]: 100.0
(012): 2θ = 50.107°, I [%]: 16.3
(110): 2θ = 59.494°, I [%]: 18.0
(013): 2θ = 66.533°, I [%]: 17.9
(020): 2θ = 69.909°, I [%]: 2.3
(112): 2θ = 71.753°, I [%]: 18.0
(021): 2θ = 72.849°, I [%]: 13.4
(004): 2θ = 77.177°, I [%]: 2.6
Reference 1: Windisch, S.;Brukl, CE;Rudy, E., Zeitschrift fuer Metallkunde, 54, 345 - 353, (1963)
According to Reference 2, the XRD crystal data of cubic Ta (α-Ta) is as shown below.
(011): 2θ = 38.539, I [%]: 100.0
(002): 2θ = 55.642, I [%]: 16.5
(112): 2θ = 69.723, I [%]: 31.9
(022): 2θ = 82.603, I [%]: 9.7
Reference 2: Ohtani, M.; Hirata, K.; Waseda, Y., High Temperatures-High Pressures, 7, 221 - 226, (1975)

炭化タンタル被覆膜10の表面の算術平均粗さRaは、好ましくは1~30μmである。炭化タンタル被覆膜10の表面の算術平均粗さRaが1~30μmであると、炭化タンタル被覆膜10の放射率をさらに高くすることができる。このような観点から、炭化タンタル被覆膜10の表面の算術平均粗さRaは、より好ましくは3~10μmである。なお、炭化タンタル被覆膜10の表面の算術平均粗さRaは、JIS B 0633:2001(ISO 4288:1996)に基づいて測定した値である。 The arithmetic mean roughness Ra of the surface of the tantalum carbide coating film 10 is preferably 1 to 30 μm. If the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the tantalum carbide coating film 10 is 1 to 30 μm, the emissivity of the tantalum carbide coating film 10 can be further increased. From this perspective, the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the tantalum carbide coating film 10 is more preferably 3 to 10 μm. The arithmetic mean roughness Ra of the surface of the tantalum carbide coating film 10 is a value measured based on JIS B 0633:2001 (ISO 4288:1996).

炭化タンタル被覆膜10の表面の算術平均粗さRaは、例えば、炭素基材13の表面粗さを調整することにより調整することができる。例えば、炭化タンタル被覆膜10の膜厚が20μm程度である場合、炭素基材13の表面粗さがそのまま炭化タンタル被覆膜10の表面粗さとなる。また、炭素基材13に炭化タンタル被覆膜10を形成した後、研磨剤ややすり等を使用して炭化タンタル被覆膜10の表面を磨くことにより、炭化タンタル被覆膜10の表面の算術平均粗さRaを調整してもよい。 The arithmetic mean roughness Ra of the surface of the tantalum carbide coating film 10 can be adjusted, for example, by adjusting the surface roughness of the carbon substrate 13. For example, when the thickness of the tantalum carbide coating film 10 is about 20 μm, the surface roughness of the carbon substrate 13 becomes the surface roughness of the tantalum carbide coating film 10 as it is. In addition, after the tantalum carbide coating film 10 is formed on the carbon substrate 13, the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the tantalum carbide coating film 10 may be adjusted by polishing the surface of the tantalum carbide coating film 10 using an abrasive, file, or the like.

炭化タンタル被覆膜10の膜厚は、好ましくは3~100μmである。炭化タンタル被覆膜10が3μm以上であると、炭素基材13から拡散する不純物の炭化タンタル被覆膜10の放射率に対する影響を抑制することができる。炭化タンタル被覆膜が100μm以下であると、炭化タンタル被覆膜の成膜時間を短くすることができ、本実施形態の炭化タンタル被覆炭素材料の生産効率を改善することができる。このような観点から、炭化タンタル被覆膜10の膜厚は、より好ましくは20~50μmである。 The thickness of the tantalum carbide coating film 10 is preferably 3 to 100 μm. If the tantalum carbide coating film 10 is 3 μm or more, the effect of impurities diffusing from the carbon substrate 13 on the emissivity of the tantalum carbide coating film 10 can be suppressed. If the tantalum carbide coating film is 100 μm or less, the deposition time of the tantalum carbide coating film can be shortened, and the production efficiency of the tantalum carbide-coated carbon material of this embodiment can be improved. From this perspective, the thickness of the tantalum carbide coating film 10 is more preferably 20 to 50 μm.

炭化タンタル被覆膜10の放射率の観点及び成膜コストの観点から、TaC結晶を含む第1の炭化タンタル層11が膜厚は、炭化タンタル被覆膜10の膜厚に対して、好ましくは2~50%であり、より好ましくは10.0%~33.3%である。また、TaC結晶を含む第2の炭化タンタル層12が膜厚は、炭化タンタル被覆膜10の膜厚に対して、好ましくは50~98%であり、より好ましくは66.7%~90.0%である。 From the standpoint of the emissivity of the tantalum carbide coating film 10 and the standpoint of film formation costs, the thickness of the first tantalum carbide layer 11 containing Ta2C crystals is preferably 2 to 50%, and more preferably 10.0% to 33.3%, of the thickness of the tantalum carbide coating film 10. Also, the thickness of the second tantalum carbide layer 12 containing TaC crystals is preferably 50 to 98%, and more preferably 66.7% to 90.0%, of the thickness of the tantalum carbide coating film 10.

炭化タンタル被覆膜10におけるTa及びCを除いた他の成分の濃度は、好ましくは1500質量ppm以下である。本実施形態の炭化タンタル被覆炭素材料をエピタキシャルウェハ製造装置に用いた場合、炭化タンタル被覆膜10におけるTa及びCを除いた他の成分の濃度が1500質量ppm以下であると、エピタキシャルウェハ製造装置により製造されるウェハへの不純物混入をさらに抑制することができる。このような観点から、炭化タンタル被覆膜10におけるTa及びCを除いた他の成分の濃度は、より好ましくは100質量ppm以下である。なお、炭化タンタル被覆膜10におけるTa及びCを除いた他の成分の濃度は、低ければ低いほどさらに好ましい。Ta及びCを除いた他の成分の濃度は、グロー放電質量分析法(GDMS)で分析することができる。 The concentration of other components excluding Ta and C in the tantalum carbide coating film 10 is preferably 1500 mass ppm or less. When the tantalum carbide-coated carbon material of this embodiment is used in an epitaxial wafer manufacturing apparatus, if the concentration of other components excluding Ta and C in the tantalum carbide coating film 10 is 1500 mass ppm or less, impurities can be further suppressed from being mixed into the wafer manufactured by the epitaxial wafer manufacturing apparatus. From this perspective, the concentration of other components excluding Ta and C in the tantalum carbide coating film 10 is more preferably 100 mass ppm or less. The lower the concentration of other components excluding Ta and C in the tantalum carbide coating film 10, the more preferable it is. The concentration of other components excluding Ta and C can be analyzed by glow discharge mass spectrometry (GDMS).

上記と同様の観点から、第1の炭化タンタル層11におけるTa及びCを除いた他の成分の濃度は、好ましくは1500質量ppm以下であり、より好ましくは100質量ppm以下である。また、上記と同様の観点から、第2の炭化タンタル層12におけるTa及びCを除いた他の成分の濃度も、好ましくは1500質量ppm以下であり、より好ましくは100質量ppm以下である。 From the same viewpoint as above, the concentration of other components, excluding Ta and C, in the first tantalum carbide layer 11 is preferably 1500 mass ppm or less, more preferably 100 mass ppm or less. From the same viewpoint as above, the concentration of other components, excluding Ta and C, in the second tantalum carbide layer 12 is also preferably 1500 mass ppm or less, more preferably 100 mass ppm or less.

25℃の測定温度及び2~22μmの測定波長の条件下で測定した炭化タンタル被覆膜10の表面における放射率は、好ましくは0.30以上である。炭化タンタル被覆膜10の表面における放射率が0.30以上であると、本実施形態の炭化タンタル被覆炭素材料の熱の吸収率をさらに高めることができる。また、25℃の測定温度及び2~22μmの測定波長の条件下で測定した炭化タンタル被覆膜10の表面における放射率の範囲の上限値は、特に限定されないが、通常、0.70以下である。なお、炭化タンタル被覆膜10の表面における放射率は、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。 The emissivity of the surface of the tantalum carbide coating film 10 measured under conditions of a measurement temperature of 25°C and a measurement wavelength of 2 to 22 μm is preferably 0.30 or more. If the emissivity of the surface of the tantalum carbide coating film 10 is 0.30 or more, the heat absorption rate of the tantalum carbide-coated carbon material of this embodiment can be further increased. In addition, the upper limit of the range of the emissivity of the surface of the tantalum carbide coating film 10 measured under conditions of a measurement temperature of 25°C and a measurement wavelength of 2 to 22 μm is not particularly limited, but is usually 0.70 or less. The emissivity of the surface of the tantalum carbide coating film 10 can be measured by the method described in the Examples below.

同様の観点から、25℃の測定温度及び2~22μmの測定波長の条件下で測定した第1の炭化タンタル層11の表面における放射率は、好ましくは0.30以上である。また、25℃の測定温度及び2~22μmの測定波長の条件下で測定した第1の炭化タンタル層11の表面における放射率の範囲の上限値は、特に限定されないが、通常、0.70以下である。 From a similar perspective, the emissivity of the surface of the first tantalum carbide layer 11 measured under conditions of a measurement temperature of 25°C and a measurement wavelength of 2 to 22 μm is preferably 0.30 or more. In addition, the upper limit of the range of the emissivity of the surface of the first tantalum carbide layer 11 measured under conditions of a measurement temperature of 25°C and a measurement wavelength of 2 to 22 μm is not particularly limited, but is usually 0.70 or less.

炭素基材13の熱膨張係数は、好ましくは4.0~7.0×10-6/℃である。炭素基材13の熱膨張係数が4.0~7.0×10-6/℃であると、炭化タンタル被覆炭素材料の表面におけるマイクロクラックの発生をさらに抑制することができる。このような観点から、炭素基材13の熱膨張係数は、より好ましくは.5.8×10-6~6.5×10-6/℃である。なお、炭化タンタル被覆膜の熱膨張率はおよそ6.3×10-6/ ℃である。 The thermal expansion coefficient of the carbon substrate 13 is preferably 4.0 to 7.0×10 -6 /°C. When the thermal expansion coefficient of the carbon substrate 13 is 4.0 to 7.0×10 -6 /°C, the occurrence of microcracks on the surface of the tantalum carbide-coated carbon material can be further suppressed. From this viewpoint, the thermal expansion coefficient of the carbon substrate 13 is more preferably 5.8×10 -6 to 6.5×10 -6 /°C. The thermal expansion coefficient of the tantalum carbide coating film is approximately 6.3×10 -6 /°C.

本実施形態の炭化タンタル被覆炭素材料は、放射率が高いので、炭化ケイ素エピタキシャルウェハ成長装置及び窒化ガリウムエピタキシャルウェハ製造成長装置に、好適に使用することができる。 The tantalum carbide-coated carbon material of this embodiment has a high emissivity, so it can be suitably used in silicon carbide epitaxial wafer growth devices and gallium nitride epitaxial wafer manufacturing and growth devices.

[炭化タンタル被覆炭素材料の製造方法]
以下、本発明の炭化タンタル被覆炭素材料の製造方法を説明する。
本実施形態に係る炭化タンタル被覆炭素材料の製造方法は、TaC結晶を含む第1の炭化タンタル層を形成する工程とTaC結晶を含む第2の炭化タンタル層を形成する工程とを含む。
[Method of manufacturing tantalum carbide-coated carbon material]
The method for producing the tantalum carbide-coated carbon material of the present invention will now be described.
The method for producing a tantalum carbide-coated carbon material according to this embodiment includes the steps of forming a first tantalum carbide layer containing Ta 2 C crystals and forming a second tantalum carbide layer containing TaC crystals.

(1)TaC結晶を含む第1の炭化タンタル層を形成する工程
TaC結晶を含む第1の炭化タンタル層を形成する工程は、炭化水素ガス、ハロゲン化タンタルガス及び水素ガスを含む原料ガスをCVD(化学気相成長)反応室内に供給して、CVD法で原料ガスを反応させてTaC結晶を含む第1の炭化タンタル層を形成する。このとき、原料ガス中のハロゲン化タンタルガスに含まれるタンタル原子及び水素ガスに含まれる水素原子のモル比が次の式を満たす。
タンタル原子(Ta):水素原子(H)=1:x(x≧16)
上記式におけるxの値が16未満であると、ハロゲン化タンタルガスにおける塩素の脱離が不十分になり、ハロゲン化タンタルガスの分解性が悪くなる場合がある。そして、その結果、TaCの代わりに、TaCが生成する。また、上記式におけるxの値が16以上であると、TaC結晶を含む第1の炭化タンタル層を形成する工程では、TaCに加えて、立方晶Ta(α-Ta)が生成する場合がある。
ここで、原料ガス中のハロゲン化タンタルガスに含まれるタンタル原子及び水素ガスに含まれる水素原子のモル比はハロゲン化タンタルガス及び水素ガスのそれぞれの標準状態の体積流量から算出できる。例えば、ハロゲン化タンタルガスとして五塩化タンタルを用いる場合、1モルのハロゲン化タンタルガスには、1モルのタンタル原子が含まれる。一方、1モルの水素ガスには、2モルの水素原子が含まれる。標準状態のガスの体積比は各ガスのモル比と等価なので、五塩化タンタルを1SLM(Standard Litter/Minutes)、水素を8SLM供給した場合、原料ガス中のハロゲン化タンタルガスに含まれるタンタル原子及び水素ガスに含まれる水素原子のモル比は下記のようになる。
タンタル原子(Ta):水素原子(H)=1:16
尚、ここで標準状態とは20℃、1気圧を指し、「SLM」は、ガスの体積を20℃、1気圧に換算した体積流量単位である。
(1) Step of forming a first tantalum carbide layer containing Ta 2 C crystals The step of forming a first tantalum carbide layer containing Ta 2 C crystals includes supplying a source gas containing a hydrocarbon gas, a tantalum halide gas, and a hydrogen gas into a CVD (chemical vapor deposition) reaction chamber, and reacting the source gas by a CVD method to form a first tantalum carbide layer containing Ta 2 C crystals. At this time, the molar ratio of tantalum atoms contained in the tantalum halide gas and hydrogen atoms contained in the hydrogen gas in the source gas satisfies the following formula:
Tantalum atom (Ta):hydrogen atom (H)=1:x (x≧16)
If the value of x in the above formula is less than 16, the chlorine in the tantalum halide gas is not sufficiently removed, and the decomposition property of the tantalum halide gas may be deteriorated. As a result, TaC is generated instead of Ta 2 C. If the value of x in the above formula is 16 or more, in the step of forming the first tantalum carbide layer containing Ta 2 C crystals, cubic Ta (α-Ta) may be generated in addition to Ta 2 C.
Here, the molar ratio of tantalum atoms contained in the tantalum halide gas in the raw material gas and hydrogen atoms contained in the hydrogen gas can be calculated from the volumetric flow rates of the tantalum halide gas and the hydrogen gas in the standard state. For example, when tantalum pentachloride is used as the tantalum halide gas, 1 mole of the tantalum halide gas contains 1 mole of tantalum atoms. On the other hand, 1 mole of hydrogen gas contains 2 moles of hydrogen atoms. Since the volume ratio of the gases in the standard state is equivalent to the molar ratio of each gas, when tantalum pentachloride is supplied at 1 SLM (Standard Liter/Minutes) and hydrogen is supplied at 8 SLM, the molar ratio of tantalum atoms contained in the tantalum halide gas in the raw material gas and hydrogen atoms contained in the hydrogen gas is as follows:
Tantalum atom (Ta):hydrogen atom (H)=1:16
In this case, the standard condition refers to 20° C. and 1 atmospheric pressure, and "SLM" is a volumetric flow unit obtained by converting the volume of gas to 20° C. and 1 atmospheric pressure.

上述したように、第1の炭化タンタル層をCVD法により形成する。CVD法には、例えば、熱CVD法、光CVD法、プラズマCVD法などが挙げられる。これらのCVD法の中で、装置構成が比較的簡易で、プラズマによる損傷がないことから、熱CVD法が好ましい。 As described above, the first tantalum carbide layer is formed by CVD. Examples of CVD methods include thermal CVD, photo-CVD, and plasma CVD. Among these CVD methods, thermal CVD is preferred because the device configuration is relatively simple and there is no damage caused by plasma.

TaC結晶を含む第1の炭化タンタル層を形成する工程における成膜温度は、好ましくは850~2500℃である。成膜温度が850℃以上であると、炭化タンタルの結晶成長が促進され、炭化タンタル被覆膜が緻密になりやすい。成膜温度が2500℃以下であると、炭素基材と炭化タンタルの熱膨張率差の影響を低減することができる。このような観点から、成膜温度は、より好ましくは1000~1500℃である。また、炭化タンタル被覆膜形成工程では、CVD反応室内の圧力は、好ましくは1~100Paである。 The film formation temperature in the step of forming the first tantalum carbide layer containing Ta 2 C crystals is preferably 850 to 2500°C. When the film formation temperature is 850°C or higher, the crystal growth of tantalum carbide is promoted, and the tantalum carbide coating film tends to become dense. When the film formation temperature is 2500°C or lower, the influence of the difference in thermal expansion coefficient between the carbon substrate and tantalum carbide can be reduced. From this viewpoint, the film formation temperature is more preferably 1000 to 1500°C. Furthermore, in the tantalum carbide coating film formation step, the pressure in the CVD reaction chamber is preferably 1 to 100 Pa.

(2)TaC結晶を含む第2の炭化タンタル層を形成する工程
CVD反応室内に供給する原料ガス中のタンタル及び炭素のモル比がおよそ1:1になるように、CVD反応室内に供給する炭化水素ガス及びハロゲン化タンタルガスの流量を調節した以外は、TaC結晶を含む第1の炭化タンタル層を形成する工程と同様の方法でTaC結晶を含む第2の炭化タンタル層を形成することができる。
(2) Step of forming a second tantalum carbide layer containing TaC crystals A second tantalum carbide layer containing TaC crystals can be formed in the same manner as in the step of forming a first tantalum carbide layer containing Ta2C crystals, except that the flow rates of the hydrocarbon gas and the tantalum halide gas supplied into the CVD reaction chamber are adjusted so that the molar ratio of tantalum to carbon in the raw material gas supplied into the CVD reaction chamber is approximately 1:1.

炭素基材の表面の算術平均粗さRaは、好ましくは1~30μmである。上述したように、炭素基材の表面粗さがそのまま炭化タンタル被覆膜の表面粗さとなるので、炭素基材の表面の算術平均粗さRaが1~30μmであると、炭化タンタル被覆膜の表面の算術平均粗さRaを1~30μmとすることが容易になる。炭化タンタル被覆膜の表面の算術平均粗さRaは、より好ましくは3~10μmであるので、炭素基材の表面の算術平均粗さRaも、より好ましくは3~10μmである。 The arithmetic mean roughness Ra of the surface of the carbon substrate is preferably 1 to 30 μm. As described above, the surface roughness of the carbon substrate is directly the surface roughness of the tantalum carbide coating film, so if the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the carbon substrate is 1 to 30 μm, it becomes easy to set the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the tantalum carbide coating film to 1 to 30 μm. The arithmetic mean roughness Ra of the surface of the tantalum carbide coating film is more preferably 3 to 10 μm, so the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the carbon substrate is also more preferably 3 to 10 μm.

本実施形態に係る炭化タンタル被覆炭素材料の製造方法に、例えば、図2に示すような外熱型減圧CVD装置21を用いて行うことができる。
外熱型減圧CVD装置21では、ヒーター23、排気部27、原料供給部28などを備えた反応室22内で、炭素基材24は支持手段25によって支持される。そして、原料ガスとして、原料供給部28から炭化水素ガス、水素(H)ガス、及びハロゲン化タンタルガスを供給する。ハロゲン化タンタルガスは、例えば、ハロゲン化タンタルを加熱気化させる方法、タンタル金属とハロゲンガスとを反応させる方法等により発生させることができる。続いて、原料供給部28から供給される原料ガスを、好ましくは850~2500℃、より好ましくは1000℃~1500℃の加熱温度、及び好ましくは1~100Paの圧力の高温減圧下で熱CVD反応させ、炭素基材24上に炭化タンタル被覆膜を形成する。
The method for producing the tantalum carbide-coated carbon material according to this embodiment can be carried out, for example, by using an externally heated reduced pressure CVD apparatus 21 as shown in FIG.
In the external heating type reduced pressure CVD apparatus 21, the carbon substrate 24 is supported by a support means 25 in a reaction chamber 22 equipped with a heater 23, an exhaust unit 27, a raw material supply unit 28, etc. Then, as raw material gases, hydrocarbon gas, hydrogen (H 2 ) gas, and halogenated tantalum gas are supplied from the raw material supply unit 28. The halogenated tantalum gas can be generated, for example, by a method of heating and vaporizing tantalum halide, or a method of reacting tantalum metal with a halogen gas. Next, the raw material gas supplied from the raw material supply unit 28 is subjected to a thermal CVD reaction at a heating temperature of preferably 850 to 2500° C., more preferably 1000° C. to 1500° C., and at a high temperature and reduced pressure of preferably 1 to 100 Pa, to form a tantalum carbide coating film on the carbon substrate 24.

以下、実施例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 The present invention will be explained in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these.

以下のようにして、実施例1~4の炭化タンタル被覆炭素材料、比較例1の炭化タンタル被覆炭素材料、及び参考例1の炭素材料を作製した。 The tantalum carbide-coated carbon materials of Examples 1 to 4, the tantalum carbide-coated carbon material of Comparative Example 1, and the carbon material of Reference Example 1 were prepared as follows.

(実施例1)
先ず、図2に示す外熱型減圧CVD装置21の反応室内22に、炭素基材24を載置した。炭素基材24として等方性黒鉛(商品名「MC-4423」、メカニカルカーボン工業株式会社製)で作製した扇形部材(中心角120°、半径225mm、厚さ12mm、熱膨張係数6.0×10-6/℃)を用いた。炭素基材24は先端が尖った形状の支持部を3つ有する支持手段25によって支持された。炭素基材24は、ブラスト処理を行い、炭素基材24の表面の算術平均粗さRaを5.0μmに調整した。
Example 1
First, a carbon substrate 24 was placed in a reaction chamber 22 of an external heat type reduced pressure CVD apparatus 21 shown in Fig. 2. A sector-shaped member (central angle 120°, radius 225 mm, thickness 12 mm, thermal expansion coefficient 6.0 x 10-6 /°C) made of isotropic graphite (product name "MC-4423", manufactured by Mechanical Carbon Kogyo Co., Ltd.) was used as the carbon substrate 24. The carbon substrate 24 was supported by a support means 25 having three supporting parts with pointed tips. The carbon substrate 24 was subjected to a blasting treatment to adjust the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the carbon substrate 24 to 5.0 µm.

次に、炭素基材24を1100℃の温度に加熱した。加熱した炭素基材24に原料供給部28からメタン(CH)ガス、水素(H)ガス、五塩化タンタル(TaCl)ガス及びアルゴン(Ar)ガスを反応室22へ供給し、炭素基材24の表面に膜厚20.4μmのTaC層を形成した。なお、マスフローコントローラーによりメタンガス、水素ガス、五塩化タンタルガス及びアルゴンガスの流量を、それぞれ1SLM(Standard Litter/Minutes)、1SLM、1SLM、1SLMになるように制御した。原料ガス供給時間は5時間であった。 Next, the carbon substrate 24 was heated to a temperature of 1100°C. Methane ( CH4 ) gas, hydrogen ( H2 ) gas, tantalum pentachloride ( TaCl5 ) gas and argon (Ar) gas were supplied from the raw material supply unit 28 to the reaction chamber 22 to the heated carbon substrate 24, and a TaC layer with a thickness of 20.4 μm was formed on the surface of the carbon substrate 24. The flow rates of methane gas, hydrogen gas, tantalum pentachloride gas and argon gas were controlled by a mass flow controller to be 1 SLM (Standard Liter/Minutes), 1 SLM, 1 SLM and 1 SLM, respectively. The raw material gas supply time was 5 hours.

次に、炭素基材24の温度を1100℃に維持しながら、TaC層を形成した炭素基材24に原料供給部28からメタン(CH)ガス、水素(H)ガス、五塩化タンタル(TaCl)ガス及びアルゴン(Ar)ガスを反応室22へ供給し、炭素基材24のTaC層の上に膜厚5.1μmのTaC層を形成し、実施例1の炭化タンタル被覆炭素材料を作製した。なお、マスフローコントローラーによりメタンガス、水素ガス、五塩化タンタルガス及びアルゴンガスの流量を、それぞれ1SLM、8SLM、1SLM、1SLMになるように制御した。原料ガス供給時間は5時間であった。図3に実施例1の炭化タンタル被覆炭素材料の断面のSEM画像を示す。 Next, while maintaining the temperature of the carbon substrate 24 at 1100°C, methane ( CH4 ) gas, hydrogen ( H2 ) gas, tantalum pentachloride ( TaCl5 ) gas and argon (Ar) gas were supplied from the raw material supplying part 28 to the reaction chamber 22 of the carbon substrate 24 on which the TaC layer was formed, and a Ta2C layer with a thickness of 5.1 μm was formed on the TaC layer of the carbon substrate 24, thereby producing the tantalum carbide-coated carbon material of Example 1. The flow rates of the methane gas, hydrogen gas, tantalum pentachloride gas and argon gas were controlled by the mass flow controller to be 1 SLM, 8 SLM, 1 SLM and 1 SLM, respectively. The raw material gas supply time was 5 hours. FIG. 3 shows an SEM image of the cross section of the tantalum carbide-coated carbon material of Example 1.

(実施例2)
TaC層を形成する際の原料ガス供給時間を5時間から10時間に変更した。それ以外は実施例1と同様の方法で、TaC層の膜厚が21.1μmであり、TaC層の膜厚が10.2μmである実施例2の炭化タンタル被覆炭素材料を作製した。
Example 2
The raw material gas supply time when forming the Ta2C layer was changed from 5 hours to 10 hours. Otherwise, the same method as in Example 1 was used to prepare a tantalum carbide-coated carbon material of Example 2 in which the thickness of the TaC layer was 21.1 μm and the thickness of the Ta2C layer was 10.2 μm.

(実施例3)
先ず、TaC層を形成する際の原料ガス供給時間を5時間から2.5時間に変更した以外は実施例1と同様の方法で、TaC層の膜厚が10.2μmであり、TaC層の膜厚が5.2μmである炭化タンタル被覆炭素材料をした。
Example 3
First, a tantalum carbide-coated carbon material was prepared in the same manner as in Example 1, except that the raw material gas supply time when forming the TaC layer was changed from 5 hours to 2.5 hours, and the TaC layer had a thickness of 10.2 μm and the Ta 2 C layer had a thickness of 5.2 μm.

次に、TaC層を形成する際の原料ガス供給時間を5時間から2.5時間に変更した以外は実施例1と同様の方法で、上記炭化タンタル被覆炭素材料のTaC層の上に膜厚10.3μmのTaC層を形成し、そのTaC層の上に膜厚5.5μmのTaC層をさらに形成して、実施例3の炭化タンタル被覆炭素材料を作製した。 Next, in the same manner as in Example 1, except that the raw material gas supply time when forming the TaC layer was changed from 5 hours to 2.5 hours, a TaC layer with a thickness of 10.3 μm was formed on the Ta 2 C layer of the above tantalum carbide-coated carbon material, and a Ta 2 C layer with a thickness of 5.5 μm was further formed on the TaC layer, thereby producing the tantalum carbide-coated carbon material of Example 3.

(実施例4)
先ず、TaC層を形成する際の原料ガス供給時間を5時間から7時間に変更した以外は、実施例1と同様な方法で、炭素基材24の表面に膜厚26.0μmのTaC層を形成した。
Example 4
First, a TaC layer having a thickness of 26.0 μm was formed on the surface of the carbon substrate 24 in the same manner as in Example 1, except that the raw material gas supply time when forming the TaC layer was changed from 5 hours to 7 hours.

次に、水素ガスの流量を8SLMから16SLMに変更した以外は、実施例1と同様の方法で、膜厚が4.9μmでありTa結晶を含むTaC層をTaC層の上に形成して、実施例4の炭化タンタル被覆炭素材料を作製した。 Next, a Ta 2 C layer containing Ta crystals and having a thickness of 4.9 μm was formed on the TaC layer in the same manner as in Example 1, except that the flow rate of hydrogen gas was changed from 8 SLM to 16 SLM, thereby producing a tantalum carbide-coated carbon material of Example 4.

(比較例1)
TaC層を形成しなかった以外は、実施例1と同様な方法で、TaC層の膜厚が21.0μmである比較例1の炭化タンタル被覆炭素材料を作製した。
(Comparative Example 1)
A tantalum carbide-coated carbon material of Comparative Example 1 having a TaC layer with a thickness of 21.0 μm was produced in the same manner as in Example 1, except that the Ta 2 C layer was not formed.

(参考例1)
実施例1の炭化タンタル被覆炭素材料を作製するときに使用した炭素基材を参考例1の炭素材料として使用した。
(Reference Example 1)
The carbon substrate used in producing the tantalum carbide-coated carbon material of Example 1 was used as the carbon material of Reference Example 1.

以上のように作製した実施例1~4の炭化タンタル被覆炭素材料、比較例1の炭化タンタル被覆炭素材料、及び参考例1の炭素材料について以下の評価を行った。 The tantalum carbide-coated carbon materials of Examples 1 to 4, the tantalum carbide-coated carbon material of Comparative Example 1, and the carbon material of Reference Example 1 prepared as described above were evaluated as follows.

(1)ピーク強度比:ITa2C(110)/ITa(002)の算出
XRD装置(商品名「EMPYREAN」、Malvern Panalytical社製)を用いて、TaC層の粉末試料の2θ/θ測定(アウトオブプレーン)を行った。測定するTaC層の粉末試料は、炭化タンタル被覆炭素材料からTaC層を削り取ることにより作製した。
実施例1の炭化タンタル被覆炭素材料におけるTaC層の粉末試料のXRD測定の結果を図4に示す。そして、六方晶TaC(α-TaC)の(110)面に相当するピークと立方晶Ta(α-Ta)の(002)面に相当するピークとのピーク強度比:ITa2C(110)/ITa(002)を算出した。結果を表1に示す。
(1) Calculation of peak intensity ratio: I Ta2C (110)/I Ta (002) Using an XRD device (trade name "EMPYREAN", manufactured by Malvern Panalytical Co.), 2θ/θ measurement (out-of-plane) of a powder sample of a Ta 2 C layer was performed. The powder sample of the Ta 2 C layer to be measured was prepared by scraping off the Ta 2 C layer from a tantalum carbide-coated carbon material.
The results of XRD measurement of a powder sample of the Ta 2 C layer in the tantalum carbide-coated carbon material of Example 1 are shown in Figure 4. The peak intensity ratio I Ta2C (110)/I Ta (002) between the peak corresponding to the (110) plane of hexagonal Ta 2 C (α-Ta 2 C) and the peak corresponding to the (002) plane of cubic Ta (α- Ta ) was calculated. The results are shown in Table 1.

(2)室温における放射率測定方法
先ず、φ40mm以上の平坦な炭素基材に各種膜を被覆して、測定用試料を作製した。そして、放射率測定器(商品名「TSS-5X」、ジャパンセンサー株式会社製)を用いて、室温(25℃)の測定温度及び2~22μmの測定波長の条件下での放射率を測定した。結果を表1に示す。
(2) Emissivity measurement method at room temperature First, a flat carbon substrate with a diameter of 40 mm or more was coated with various films to prepare a measurement sample. Then, using an emissivity meter (product name "TSS-5X", manufactured by Japan Sensor Co., Ltd.), the emissivity was measured at a measurement temperature of room temperature (25°C) and a measurement wavelength of 2 to 22 μm. The results are shown in Table 1.

(3)誘導加熱による昇温時間測定
先ず、図5に示す誘導加熱装置の石英管42内に、実施例1~4の炭化タンタル被覆炭素材料、比較例1の炭化タンタル被覆炭素材料、及び参考例1の炭素材料を、サセプター44として、それぞれ配置し、サセプター44の上にSiCウェハ45を載置した。その後、石英管42内を減圧し、下記の条件で誘導加熱を開始した。SiCウェハ45の中心の表面温度を放射温度計40(商品名「FLHX-TNE-0090-200-B-003-00-5」、ジャパンセンサー株式会社製)で測定し、1500℃の温度に到達するまでの時間を測定した。測定結果を表1に示す。
[測定条件]
加熱方法:誘導加熱
電源出力:2kW
周波数:50kHz
アルゴン流量:2SLM
放射率設定値:1.0
測定波長:1.95~2.6μm
測定温度:1500℃
SiCウェハ:3インチ
サセプタサイズ:100mm×100mm×10mm
(3) Measurement of temperature rise time by induction heating First, the tantalum carbide-coated carbon materials of Examples 1 to 4, the tantalum carbide-coated carbon material of Comparative Example 1, and the carbon material of Reference Example 1 were each placed as a susceptor 44 in a quartz tube 42 of an induction heating device shown in FIG. 5, and a SiC wafer 45 was placed on the susceptor 44. Thereafter, the pressure inside the quartz tube 42 was reduced, and induction heating was started under the following conditions. The surface temperature at the center of the SiC wafer 45 was measured with a radiation thermometer 40 (product name "FLHX-TNE-0090-200-B-003-00-5", manufactured by Japan Sensor Co., Ltd.), and the time until the temperature reached 1500°C was measured. The measurement results are shown in Table 1.
[Measurement conditions]
Heating method: induction heating Power output: 2kW
Frequency: 50kHz
Argon flow rate: 2 SLM
Emissivity setting: 1.0
Measurement wavelength: 1.95-2.6μm
Measurement temperature: 1500℃
SiC wafer: 3 inches Susceptor size: 100 mm x 100 mm x 10 mm

(5)NH腐食試験による重量減少割合の算出
先ず、図6に示す誘導加熱装置の石英管42内に、実施例1~4の炭化タンタル被覆炭素材料、比較例1の炭化タンタル被覆炭素材料及び参考例1の炭素材料を、サセプター44としてそれぞれ配置した。その後、石英管42内を減圧し、誘導加熱により、サセプター44の表面温度が1500℃になるまで石英管42内の温度を昇温した。サセプター44の表面温度が1500℃の温度で安定化した後、ガス供給口46から1.0SLMの流量でNHガスを石英管42内に供給した。そして、表面温度が1500℃のサセプター44とNHガスとを6時間反応させ、下記の式からそれぞれのサンプルについてのNH腐食試験後の重量減少率(%)を算出した。
NH腐食試験後の重量減少率(%)=(試験前の炭素材料重量(g)-試験後の炭素材料重量(g))÷試験前の炭素材料重量(g)
[試験条件]
サンプル表面温度:1500℃
NH:1.0SLM
圧力:-20kPa(ゲージ圧)
試験時間:6時間
(5) Calculation of weight loss rate by NH3 corrosion test First, the tantalum carbide-coated carbon materials of Examples 1 to 4, the tantalum carbide-coated carbon material of Comparative Example 1, and the carbon material of Reference Example 1 were placed as susceptors 44 in the quartz tube 42 of the induction heating device shown in Fig. 6. Then, the pressure in the quartz tube 42 was reduced, and the temperature in the quartz tube 42 was raised by induction heating until the surface temperature of the susceptor 44 reached 1500°C. After the surface temperature of the susceptor 44 stabilized at 1500°C, NH3 gas was supplied into the quartz tube 42 from the gas supply port 46 at a flow rate of 1.0 SLM. Then, the susceptor 44 with a surface temperature of 1500°C and the NH3 gas were reacted for 6 hours, and the weight loss rate (%) after the NH3 corrosion test for each sample was calculated from the following formula.
Weight loss rate (%) after NH3 corrosion test = (weight of carbon material before test (g) - weight of carbon material after test (g)) ÷ weight of carbon material before test (g)
[Test conditions]
Sample surface temperature: 1500°C
NH3 : 1.0SLM
Pressure: -20 kPa (gauge pressure)
Duration: 6 hours

実施例1~4の炭化タンタル被覆炭素材料の室温における放射率と比較例1の室温における放射率とを比較することにより、炭化タンタル被覆膜が第1の炭化タンタル結晶(TaC結晶)を含む第1の炭化タンタル層(TaC層)と、第1の炭化タンタル結晶(TaC結晶)と炭化タンタル組成が異なる第2の炭化タンタル結晶(TaC結晶)を含む第2の炭化タンタル層(TaC層)とを含むことにより、炭化タンタル被覆膜の放射率を増加させることができることがわかった。その結果、誘導加熱によってSiCウェハの温度を1500℃までに到達させる昇温時間が短くなることがわかった。また、NHガスに対する耐耐食性も良好であることがわかった。
られなかった。
By comparing the emissivity at room temperature of the tantalum carbide coated carbon materials of Examples 1 to 4 with that of Comparative Example 1, it was found that the emissivity of the tantalum carbide coating film can be increased by including a first tantalum carbide layer (Ta 2 C layer) containing a first tantalum carbide crystal (Ta 2 C crystal) and a second tantalum carbide layer (TaC layer) containing a second tantalum carbide crystal (TaC crystal) having a different tantalum carbide composition from the first tantalum carbide crystal (Ta 2 C crystal). As a result, it was found that the heating time for the SiC wafer to reach 1500°C by induction heating was shortened. It was also found that the corrosion resistance against NH 3 gas was good.
I couldn't.

10 炭化タンタル被覆膜
11 第1の炭化タンタル層
12 第2の炭化タンタル層
13 炭素基材
21 外熱型減圧CVD装置
22 反応室
23 ヒーター
24 炭素基材
25 支持手段
26 ターンテーブル
27 排気部
28 原料供給部
40 放射温度計
41 RFコイル
42 石英管
43 断熱材
44 サセプター
45 SiCウェハ
46 ガス供給口
REFERENCE SIGNS LIST 10 Tantalum carbide coating film 11 First tantalum carbide layer 12 Second tantalum carbide layer 13 Carbon substrate 21 External heat type reduced pressure CVD apparatus 22 Reaction chamber 23 Heater 24 Carbon substrate 25 Support means 26 Turntable 27 Exhaust section 28 Raw material supply section 40 Radiation thermometer 41 RF coil 42 Quartz tube 43 Insulation material 44 Susceptor 45 SiC wafer 46 Gas supply port

Claims (10)

炭素基材と、前記炭素基材の少なくとも一部を被覆する炭化タンタル被覆膜とを含む炭化タンタル被覆炭素材料であって、
前記炭化タンタル被覆膜が、第1の炭化タンタル結晶を含む第1の炭化タンタル層と、前記第1の炭化タンタル結晶と炭化タンタル組成が異なる第2の炭化タンタル結晶を含む第2の炭化タンタル層とを含み、
前記第1の炭化タンタル結晶がTa C結晶を含み、前記第2の炭化タンタル結晶がTaC結晶である炭化タンタル被覆炭素材料。
A tantalum carbide-coated carbon material comprising a carbon substrate and a tantalum carbide coating film coating at least a portion of the carbon substrate,
the tantalum carbide coating film includes a first tantalum carbide layer including first tantalum carbide crystals, and a second tantalum carbide layer including second tantalum carbide crystals having a tantalum carbide composition different from that of the first tantalum carbide crystals;
The tantalum carbide coated carbon material , wherein the first tantalum carbide crystal comprises a Ta2C crystal and the second tantalum carbide crystal is a TaC crystal .
前記第1の炭化タンタル結晶のX線回折図形におけるピークの頂点位置と前記第2の炭化タンタル結晶のX線回折図形におけるピークの頂点位置とが異なる請求項1に記載の炭化タンタル被覆炭素材料。 The tantalum carbide-coated carbon material according to claim 1, wherein the apex position of a peak in the X-ray diffraction pattern of the first tantalum carbide crystal is different from the apex position of a peak in the X-ray diffraction pattern of the second tantalum carbide crystal. 前記第2の炭化タンタル層は前記第1の炭化タンタル層に対して前記炭素基材側に存在する請求項1又は2に記載の炭化タンタル被覆炭素材料。 3. The tantalum carbide coated carbon material according to claim 1, wherein the second tantalum carbide layer is present on the carbon substrate side relative to the first tantalum carbide layer. 前記炭化タンタル被覆膜の最も表面側の層が前記第1の炭化タンタル層である請求項に記載の炭化タンタル被覆炭素材料。 4. The tantalum carbide coated carbon material according to claim 3 , wherein the outermost layer of the tantalum carbide coating film is the first tantalum carbide layer. 前記TaC結晶が六方晶TaC(α-TaC)であり、
前記第1の炭化タンタル層が立方晶Ta(α-Ta)をさらに含み、
前記第1の炭化タンタル層のX線回折図形において、六方晶TaC(α-TaC)の(110)面に相当するピークと立方晶Ta(α-Ta)の(002)面に相当するピークとのピーク強度比(ITa2C(110)/ITa(002)が0.5以上である請求項のいずれか1項に記載の炭化タンタル被覆炭素材料。
The Ta 2 C crystal is hexagonal Ta 2 C (α-Ta 2 C),
the first tantalum carbide layer further comprises cubic Ta (α-Ta);
5. The tantalum carbide-coated carbon material according to claim 1 , wherein in an X-ray diffraction pattern of the first tantalum carbide layer, a peak intensity ratio ( ITa2C (110)/ ITa (002)) of a peak corresponding to a (110) plane of hexagonal Ta2C (α-Ta2C) to a peak corresponding to a (002) plane of cubic Ta- Ta) is 0.5 or more.
前記炭化タンタル被覆膜の表面の算術平均粗さRaが1~30μmであることを特徴とする請求項1~のいずれか1項に記載の炭化タンタル被覆炭素材料。 6. The tantalum carbide coated carbon material according to claim 1, wherein the tantalum carbide coating film has a surface having an arithmetic mean roughness Ra of 1 to 30 μm. 25℃の測定温度及び2~22μmの測定波長の条件下で測定した前記炭化タンタル被覆膜の表面における放射率が0.30以上である請求項1~のいずれか1項に記載の炭化タンタル被覆炭素材料。 7. The tantalum carbide-coated carbon material according to claim 1, wherein the emissivity of the surface of the tantalum carbide coating film is 0.30 or more, measured under conditions of a measurement temperature of 25° C. and a measurement wavelength of 2 to 22 μm. 前記炭素基材の熱膨張係数が4.0~7.0×10-6/℃である請求項1~のいずれか1項に記載の炭化タンタル被覆炭素材料。 8. The tantalum carbide coated carbon material according to claim 1, wherein the thermal expansion coefficient of the carbon substrate is 4.0 to 7.0×10 −6 /° C. 前記炭化タンタル被覆膜の膜厚が3~100μmである請求項1~のいずれか1項に記載の炭化タンタル被覆炭素材料。 9. The tantalum carbide-coated carbon material according to claim 1, wherein the tantalum carbide coating film has a thickness of 3 to 100 μm. 前記炭化タンタル被覆膜におけるTa及びCを除いた他の成分の濃度が1500質量ppm以下であることを特徴とする請求項1~のいずれか1項に記載の炭化タンタル被覆炭素材料。 10. The tantalum carbide-coated carbon material according to claim 1, wherein the concentration of components other than Ta and C in the tantalum carbide coating film is 1500 ppm by mass or less.
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