JP3189037B2

JP3189037B2 - シリコン単結晶引き上げ装置用の炭素製受皿

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Publication number: JP3189037B2
Application number: JP34769796A
Authority: JP
Inventors: 俊高木
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1996-12-26
Filing date: 1996-12-26
Publication date: 2001-07-16
Anticipated expiration: 2016-12-26
Also published as: JPH10182288A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン単結晶引
き上げ装置を構成するための部材に関し、特に、大型化
されるシリコン単結晶引き上げ装置に適用するのに適し
た炭素製受皿に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】シリコン単結晶引き上げ装置は、所謂チ
ョクラルスキー法と称される方法により、雰囲気ガスの
存在下で、ルツボ内のシリコン融液からシリコン単結晶
を引き上げるもので、例えば、特公昭５７−１５０７９
号公報にて示されているような「単結晶製造装置」とし
て知られている。この公報に示された装置は、図６に示
すように、「炉体容器１内にその下方より回転軸２が導
入され、その回転軸２の端面上に載置台３を介してルツ
ボ４が配される。又該ルツボ４の周りに発熱体５と保温
筒６が配され、而してルツボ４内でシリコンが溶融され
融液７を得る。一方炉体容器１の上方には上下に滑動す
る回転軸９が設けられている。該回転軸９の遊端にシリ
コンの種結晶８を取付け、回転軸９を種結晶８がルツボ
４内の融液７に触れている状態より上方に移動させて、
種結晶８の下に続くシリコンの単結晶１０を得る。単結
晶を育成する際、不必要な反応生成ガスが、単結晶１０
及び融液７の液面で反応しないように、これを排除する
必要がある。このためにアルゴン等の不活性ガスを雰囲
気ガスとして、炉体容器１の上方より単結晶及び液面に
送給し、炉体容器下部より排出する」というものである
（上記公報の第２欄）。

【０００３】なお、炉体容器１は冷却層をも構成するも
のであり、この冷却層によって炉体容器１全体の冷却を
行えるようにしてある。また、図６中の符号５を付した
部材はヒータであり、炉体容器１との間には、例えば図
１に示すように、断熱材が配置されるものである。

【０００４】ところで、以上のシリコン単結晶引き上げ
装置によって製造されるシリコン単結晶は、半導体素子
を形成するための材料として使用されるものであるが、
半導体素子に要求されている高集積化や高速化に伴っ
て、シリコン単結晶から製造されるシリコンウエハの大
口径化が望まれている。すなわち、現在のシリコンウエ
ハの口径としては、１００ｍｍ以下では種々のサイズが
あるが、１００ｍｍ以上では、１００ｍｍ、１２５ｍ
ｍ、１５０ｍｍ、２００ｍｍの４種類のサイズが国際的
にも使用されている規格となっている。そして、最近で
は３００ｍｍ、あるいはそれ以上のものの規格化が進め
られている。

【０００５】シリコンウエハの大口径化が進められれ
ば、当然シリコン単結晶引き上げ装置によって引き上げ
られるシリコン単結晶の直径も大型化しなければなら
ず、シリコン単結晶引き上げ装置及びこれを構成する各
部品も大型化せざるを得ない。それだけではなく、シリ
コン単結晶の大口径化に伴うメリットを十分生かすため
には、コスト上昇を伴わないシリコン単結晶の製造技術
の開発が望まれてきているのであり、製造中の安全性確
保も重要になってきているのである。

【０００６】シリコン単結晶を大口径化するには、図６
等に示したルツボ４それ自体の開発や、このルツボ４内
での溶融シリコンの対流による問題の解決、さらにはシ
リコン単結晶引き上げ装置における温度制御や引き上げ
条件の設定等、種々な課題を解決しなければならない。
中でも、技術的に解決を急がれていることは、シリコン
単結晶を形成するための種結晶と、シリコン単結晶の肩
部との間にできる「ダッシュネック」に起因する問題で
ある。

【０００７】ここで、図６や図１に示したシリコン単結
晶引き上げ装置によってシリコン単結晶を製造する場合
の、シリコン単結晶の成長の基本を、図７を参照して考
察してみると、概略次の通りである。原料多結晶シリコンを、ルツボに入れてシリコン単結
晶引き上げ装置の中で１５００℃程度で溶融し、しばら
く保持する。徐々に温度を下げて、融液の表面温度が１４２０℃程
度になるようにし、図７の（イ）に示すように、直径６
〜１２ｍｍの種結晶をシリコン融液中に浸し、種結晶表
面を溶融する。この種結晶を回転させながら徐々に引き上げることに
より、図７の（ロ）に示すように、直径が２〜４ｍｍ程
度で、５０〜１００ｍｍ程度の長さのダッシュネックを
形成する。その後、融液表面の温度を少し下げて、図７の（ロ）
及び（ハ）に示すように、シリコン単結晶の肩部を形成
する。融液温度と引き上げ速度を調節して、必要とされるシ
リコンウエハの直径の約１０１％の直径を有する直胴部
を形成する。この直胴部が所定の長さになったら、融液温度を少し
上げ、かつ引き上げ速度も大きくしてシリコン単結晶の
下端を細くし、このシリコン単結晶が融液から切れたら
加熱を停止する。

【０００８】以上の工程中の特には重要である。何故
なら、この工程において、完成後のシリコン単結晶中
の、転位や転位の元になる加工欠陥を取り除かなければ
ならないからである。そして、この重要な工程におい
て形成されるのが、前述したダッシュネックであり、こ
のダッシュネックは上述した理由によって形成されるも
のであるから、直径が２〜４ｍｍと非常に細いものであ
る。

【０００９】一方、口径が２００ｍｍのシリコンウエハ
を形成するためのシリコン単結晶を製造するには、材料
である多結晶金属シリコンが約１００キログラム使用さ
れている実状からすると、例えば直径が３００ｍｍのシ
リコンウエハのためのシリコン単結晶とするには、約３
００キログラムの材料が使用されると考えられる。ま
た、シリコン単結晶引き上げ後にルツボ内に残留する量
は、一般には２０〜２５％と考えられるため、上述した
ダッシュネックを介して引き上げられるべきシリコン単
結晶の重さは、３００ｍｍ対応の場合、２２５〜２４０
キログラムにもなると考えられる。

【００１０】すなわち、直径が２〜４ｍｍと非常に細い
ダッシュネックは、３００ｍｍ対応の場合、最大で２４
０キログラムの重さのものを支えなければならないもの
であり、シリコン単結晶の引き上げ途中において、この
ダッシュネックに振動等の衝撃は絶対に与えてはならな
いのである。シリコンからなり直径が３ｍｍまたは４ｍ
ｍのダッシュネックの引張り強度は、それぞれ１４４ま
たは２５６Ｋｇｆ／ｃｍ²であって、要するに、非常に
折れ易いものだからである。

【００１１】このダッシュネックが折れにくくなるよう
に、シリコン単結晶引き上げ装置全体の改良を図って
も、例えば地震という天災があれば、その程度が小さく
ても、引き上げ途中においてダッシュネックが折れてし
まうことは十分あり得る。ダッシュネックが折れてしま
うと、引き上げ途中であったシリコン単結晶がルツボの
融液内に落下し、丁度水を張ったバケツ内にスイカを急
激に入れたように、シリコン融液がシリコン単結晶引き
上げ装置内にて飛び散ることになる。このような事故は
既に実際に生じていて、その報告も種々なされている。

【００１２】このため、従来では、図１及び図２に示す
ように、シリコン単結晶引き上げ装置内の底部に炭素製
受皿を配置して、ルツボ等から流下してきたシリコン融
液を受け止めて、シリコン単結晶引き上げ装置の外周部
分を覆う密閉本体を保護することがなされているのであ
る。

【００１３】ところが、上述したように、大口径のシリ
コンウエハを形成するためのシリコン単結晶を製造する
ときには、大量のシリコン融液をルツボ内に形成してお
かなければならないのであるから、ダッシュネックの折
損によってシリコン融液内にシリコン単結晶が落下すれ
ば、大量のシリコン融液がルツボから炭素製受皿側に流
れ落ちることになる。このため、炭素製受皿が受け取ら
なければならないシリコン融液の量も多くなり、炭素製
受皿は、潜熱の非常に多いものを受け取らなければなら
ないことになる。換言すれば、小口径のシリコン単結晶
を製造していた従来の炭素製受皿では、これ自体の熱容
量以下の潜熱を有したシリコン融液を受け取っていたた
め、それ程大きな問題は生じなかったのであるが、シリ
コン単結晶の大口径化に従って、炭素製受皿は、その熱
容量を越える潜熱を有したシリコン融液を受け取らざる
を得なくなってきているのである。

【００１４】その結果、炭素製受皿が受け取ったシリコ
ン融液は、炭素製受皿内で固化することがない場合も生
じてきて、炭素製受皿の基材内に浸透していくことにな
り、これが元で炭素製受皿全体が破損してしまう場合も
十分有り得ると予測されるのである。ここで、もし、炭
素製受皿内に固化しないで残留していたシリコン融液が
あれば、これが炭素製受皿の破損によってシリコン単結
晶引き上げ装置内にさらに流れ出し、冷却層の隔壁を破
壊して冷却水による水蒸気爆発を引き起こす可能性も十
分考えられる。

【００１５】以上は、ダッシュネックの折損によって、
シリコン単結晶がルツボの融液内に落下し、シリコン融
液がルツボから下方に流下する問題であったが、シリコ
ン融液がルツボから流下する原因は他にもある。すなわ
ち、この種のシリコン単結晶引き上げ装置においては、
シリコン融液を作り溜めておくためのルツボも重要な構
成部品であるが、このルツボ自体が破損したりして、そ
の中のシリコン融液が炭素製受皿側に流下することがあ
るのである。

【００１６】この種のシリコン単結晶引き上げ装置にお
いて採用されているルツボは、図１にも示すように、シ
リコン融液と直接接触する側を石英ルツボとし、この石
英ルツボの外側を黒鉛製ルツボで囲むことにより、石英
ルツボを保護するように構成したものである。このよう
な構成のルツボを長期間使用すると、石英ルツボや黒鉛
製ルツボが消耗し、亀裂や割れ目を生じたり、場合によ
っては破損することもある。

【００１７】黒鉛製ルツボは、２分割、３分割されたも
のが主に使用されており、例えば先に石英ルツボが破損
したとすると、中にあったシリコン融液が黒鉛製ルツボ
の分割面から流下し、先に黒鉛製ルツボが破損したとす
ると、高温下で軟化しかつ重いシリコン融液を収納して
いる石英ルツボを支えきれなくなって、この場合も、石
英ルツボ内のシリコン融液が下方に流下することになる
のである。この流下したシリコン融液を炭素製受皿が十
分かつ確実に受け取れないと、前述したダッシュネック
の折損の場合と同様な問題が生ずるのであり、その解決
も急がれているのである。

【００１８】また、シリコン単結晶の大口径化に伴っ
て、シリコン単結晶引き上げ装置全体の大きさも大きく
ならざるを得ないのであるが、このシリコン単結晶引き
上げ装置の底部に配置される炭素製受皿も、大きなもの
にしなければならないことは前述した通りである。この
炭素製受皿は、高温雰囲気となるシリコン単結晶引き上
げ装置内に収納され、しかも、流下してきたシリコン融
液を受け取るものであるから、十分な耐熱性を有したも
のでなければならないため、文字通り炭素製のものとす
る必要がある。そして、黒鉛等の炭素材料によって大口
径の受皿を形成するためには、それに応じた技術も開発
しなければならないことは、当然である。

【００１９】一方、この種のシリコン単結晶引き上げ装
置においては、その炉体容器（密閉本体）内が不活性ガ
スのみの雰囲気に十分なり得るか、つまり炉内の気密性
が十分保たれているかをチェックするために、当該炉内
の気体を真空ポンプによって排気し、この真空ポンプの
作動を一旦停止して様子を見ることが行われる。

【００２０】ところが、真空ポンプを作動させていると
きには所定の真空度になったが、真空ポンプを停止する
と、真空度が低下して気密性が不十分との判断により、
当該引上げ装置の起動を行えないことがあり、その場合
には密閉本体等の各部の気密性保持の再点検を行わなけ
ればならないことがあった。この再点検は、長時間を費
やす作業であるが、再点検後にも再び前述した真空度の
低下がみられた。

【００２１】本発明者等も、この真空度の低下する原因
がどこにあるかを検討してみたところ、炭素製受皿を構
成している基材中の気体が、真空度に応じた時間的ズレ
を生じながら密閉本体内に出てくることに原因があるこ
とをつきとめた。すなわち、黒鉛基材は、多数の気孔を
有する所謂ポーラスなものであるため、この気孔内にあ
った気体が、所定の真空度にされた密閉本体内に少しづ
つ排出され、これが真空度を低下させる一因となってい
たのである。この現象は、上述したシリコン単結晶の大
口径化にともなって、炭素製受皿が大きくなればなる
程、これが有する気孔の容積も増大するのであるから、
顕著になってくるものと予測される。

【００２２】また、基材表面に被膜を形成している場合
には、上記現象は更に顕著になるものと予想される。す
なわち、被膜が形成されていない場合には、基材の気孔
内にあった気体は、表面全体より排出されるのである
が、表面に被膜が形成されている場合には、被膜表面に
存在するクラック等を通して少しずつ排出されることに
なる。また、被膜表面へのクラック発生は、基材の熱膨
張係数が大きく影響することがわかっている。

【００２３】そこで、本発明者等は、シリコンウエハの
大口径化に伴ってシリコン単結晶を大口径化する場合
に、今有る技術でシリコン単結晶引き上げ装置の大型化
を図りながら、しかもシリコン単結晶引き上げ装置の安
全性を高めることが先決であるとの認識に立って、具体
的にどこをどう改良していくかについて種々検討を重ね
てきた結果、本発明を完成したのである。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な検討の結果なされたものであり、その解決しようとす
る課題は、大量のシリコン融液を受け取っても、破損ま
たは破壊することのない炭素製受皿とすることである。

【００２５】すなわち、まず、請求項１に係る発明の目
的とするところは、受け取ったシリコン融液が基材内に
浸み込まないようにすることができ、亀裂や破損の発生
を防止することができることは勿論、シリコン融液によ
る装置全体の破損や破壊をも防止することができて、シ
リコン単結晶引き上げ装置全体の安全化を図ることがで
きる他、全体の薄肉化及び軽量化を図ることができて、
大型のシリコン単結晶引き上げ装置のためのものとし
て、その設置や交換作業を安全に行なうことができ、結
果として大口径のシリコン単結晶を製造するためのシリ
コン単結晶引き上げ装置に適用するのに適したものとす
ることのできる炭素製受皿を提供することにある。

【００２６】請求項２に係る発明の目的とすることろ
は、受け取ったシリコン融液が基材内に浸み込まないよ
うにすることができ、亀裂や破損の発生を防止すること
ができることは勿論、シリコン融液による装置全体の破
損や破壊をも防止することができて、シリコン単結晶引
き上げ装置全体の安全化を図ることができる他、大型化
してもその製造を容易に行なうことができ、結果として
大口径のシリコン単結晶を製造するためのシリコン単結
晶引き上げ装置に適用するのに適したものとすることの
できる炭素製受皿を提供することである。

【００２７】また、請求項３に係る発明の目的とすると
ころは、上記請求項２に係る発明の目的を達成すること
ができる他、シリコン単結晶引き上げ装置内の真空度を
チェックの際に悪影響を及ぼさないようにすることがで
き、更に基材表面に形成した熱分解炭素からなる被膜へ
のクラック発生を防止することが可能な炭素製受皿を提
供することにある。

【００２８】そして、請求項４に係る発明の目的とする
ところは、請求項２に係る発明の目的を達成できる他、
全体の薄肉化及び軽量化を図ることができて、大型のシ
リコン単結晶引き上げ装置のためのものとして、その設
置や交換作業を安全に行なうことができ、大型化しても
その製造を容易に行なうことのできる炭素製受皿を提供
することにある。

【００２９】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、まず請求項１に係る発明の採った手段は、後述す
る実施の形態の説明中において使用する符号を付して説
明すると、「シリコン単結晶引き上げ装置１００内の底
面上に配置されて、上方から流下してきた溶融シリコン
を受け取るための炭素製受皿２０であって、その少なく
とも内側表面に熱分解炭素からなる被膜２２を形成する
とともに、炭素製受皿２０となるべき基材２１を、Ｃ／
Ｃコンポジットにて構成したことを特徴とするシリコン
単結晶引き上げ装置１００用の炭素製受皿２０」であ
る。

【００３０】すなわち、この請求項１に係る炭素製受皿
２０は、図１または図２に示すように、シリコン単結晶
引き上げ装置１００を構成する密閉本体５０の底面上の
略全体を覆うように配置されるものであり、図３の
（ロ）、図４の（ロ）あるいは図５の（イ）に示すよう
に、大量のシリコン融液を受け取れるタライ形状のもの
としたものである。また、この請求項１の炭素製受皿２
０を構成する炭素基材２１は、Ｃ／Ｃコンポジットを代
表とする、文字通り炭素によって形成したものである。

【００３１】なお、図１に示した炭素製受皿２０は、図
４または図５に示すように、中心に回転軸５５を通すた
めの軸挿通孔２１ｃを有するとともに、この軸挿通孔２
１ｃの近傍に排気口２５を有するものである。これに対
して、密閉本体５０内における炭素製受皿２０とヒータ
１２等の位置関係を概略的に示す図２に示した炭素製受
皿２０は、図３にも示すように、その略中心に軸挿通孔
２１ｃを有したものであり、密閉本体５０内の脱気は当
該炭素製受皿２０の周囲から行なうようにしたシリコン
単結晶引き上げ装置１００を対象とするものである。

【００３２】そして、この請求項１の炭素製受皿２０
は、図３の（ロ）及び（ハ）、図４の（ロ）、または図
５の（イ）に示したように、その少なくとも内側表面
に、熱分解炭素からなる被膜２２を形成したものであ
る。勿論、この熱分解炭素からなる被膜２２は、炭素製
受皿２０の外側面や底下面にも形成して実施してもよい
ものである。熱分解炭素からなる被膜２２は、当該炭素
製受皿２０の周囲に飛散してくるＳｉＯガスやＳｉ蒸気
の遮断を行うことができて、炭素製受皿２０の炭素基材
２１の珪化を完全に防止することができ、炭素製受皿２
０への亀裂発生が防止されるのであり、耐久性も向上す
る。

【００３３】以上のように構成した炭素製受皿２０によ
れば、ルツボ１０からシリコン融液が流下してきたとし
ても、これを十分受け取ることができることは当然とし
て、その流下してきたシリコン融液が大量でその潜熱が
多くても、シリコン融液が炭素基材２１内に浸透するこ
とはない。何故なら、炭素製受皿２０の内面に形成して
ある熱分解炭素からなる被膜２２が、そのパイレックス
ガラス並のガス不浸透性により、シリコン融液の炭素基
材２１との直接接触を遮断するからである。以上のこと
から、この炭素製受皿２０においては、シリコン融液が
炭素基材２１内へ浸透することはなく、炭素基材２１の
亀裂発生や破壊が完全に防止されるのであり、シリコン
融液による炭素基材２１の珪化も完全に防止されるので
ある。

【００３４】従って、シリコン単結晶の大口径化に伴っ
て、大量のシリコン融液がルツボ１０から流下してきた
としても、当該炭素製受皿２０、ひいてはシリコン単結
晶引き上げ装置１００全体の破壊を防止することがで
き、特に密閉本体５０における冷却層内の水による水蒸
気爆発は完全に防止されるのである。また、この請求項
１に係る炭素製受皿２０は、その基材２１をＣ／Ｃコン
ポジットによって構成してあるので、軽い割には高強度
で耐熱衝撃性が優れたものとなっていて、シリコン単結
晶の大口径化に伴って、当該炭素製受皿２０が大口径化
されたとしても、この炭素製受皿２０は、非常に軽量化
され、高強度で耐熱衝撃性が優れたものとなるのであ
る。このため、この炭素製受皿２０は、シリコン単結晶
の大口径化に伴って大型化されたシリコン単結晶引き上
げ装置１００の安全性を向上させることができるのであ
る。

【００３５】上記課題を解決するために、請求項２に係
る発明の採った手段は、同様に、「シリコン単結晶引き
上げ装置１００内の底面上に配置されて、上方から流下
してきた溶融シリコンを受け取るための炭素製受皿２０
であって、その少なくとも内側表面に熱分解炭素からな
る被膜２２を形成するとともに、炭素製受皿２０となる
べき基材２１を、黒鉛製パ−ツ２１ａ〜２１ｄによって
構成するとともに、これら各黒鉛製パーツ２１ａ〜２１
ｄを、焼成されて炭素化される樹脂によって接着して一
体化したものとしたことを特徴とするシリコン単結晶引
き上げ装置１００用の炭素製受皿２０」である。

【００３６】すなわち、この請求項２に係る炭素製受皿
２０は、シリコン単結晶の大口径化に伴った大きなもの
とするために、これを側枠パーツ２１ａや底板パーツ２
１ｂ等の黒鉛製パーツに分けて形成したものである。つ
まり、この種の炭素製受皿２０は、黒鉛材の塊りを削り
出して、例えば図３に示したような一体物として形成す
ることも可能ではあるが、図４の（ロ）や図５の（イ）
に示したように、それぞれ必要な黒鉛製パーツを黒鉛材
や、前述したＣ／Ｃコンポジットによって形成しておい
て、これらの各接合部分を樹脂によって接着して一体物
とすることにより、この種の炭素製受皿２０の製造を容
易にし、歩留まりの高いものとしているのである。各黒
鉛製パーツを接着している樹脂は、炭素製受皿２０全体
を焼成することにより完全に炭素化または黒鉛化される
ものであって、各黒鉛製パーツと同質のものとなるもの
であり、結果的には、図５の（ロ）に示すように、炭素
化または黒鉛化された接着層２３となるのである。従っ
て、図４や図５に示した炭素製受皿２０では、各黒鉛製
パーツ及び接着層２３がそれぞれ独立して存在している
ように現してあるが、事実上は、黒鉛製の炭素製受皿２
０として完全に一体化されたものとなっているのであ
る。従って、この請求項２の炭素製受皿２０によれば、
大型化してもその製造を容易に行なうことができるもの
となっているのである。

【００３７】この場合、炭素製受皿２０となる基材２１
の室温から１０００℃における平均熱膨張係数は、３．
５〜６．０×１０^-6／℃である必要がある。その理由
は、もしこの基材２１の平均熱膨張係数が上記範囲外の
ものであると、その加熱・冷却の繰り返しによって、熱
分解炭素からなる被膜２２が基材２１表面から頻繁に剥
離したり、クラックが発生するからである。上記範囲に
あれば、表面に形成された熱分解炭素の被膜２２と基材
２１の熱膨張係数のミスマッチもなく被膜２２表面への
クラックの発生も防止されるものである。なお、室温か
ら１０００℃までの平均熱膨張係数とは、２０℃〜１０
０℃の熱膨張係数に１．３２×１０^-6／℃の補正値をく
わえたものに相当する。

【００３８】さらに、この請求項２に係る炭素製受皿２
０においては、ＪＩＳＲ７２１２の試験方法による基材
２１の気孔率が、１０％〜３０％である黒鉛材によって
構成するとよい。その理由は、気孔率が１０％以下にな
ると気体の排出が急に長時間を要するようになり、所定
の時間内で行えなくなる。又、気孔率が３０％以上にな
ると炭素製受皿２０自体の強度が急に低下し、炉内の振
動や加熱冷却のサイクルに十分耐えるものでなくなるか
らである。

【００３９】また、上記課題を解決するために、請求項
３に係る発明の採った手段は、請求項２に係る炭素製受
皿２０について、その炭素基材２１を、室温から１００
０℃における平均熱膨張係数が、３．５〜６．０×１０
^-6 ／℃であり、かつＪＩＳＲ７２１２の試験方法による
気孔率が、１０％〜３０％である黒鉛材によって構成し
たことである。

【００４０】この炭素製受皿２０の基材２１を上記のよ
うな黒鉛によって構成したので、当該炭素製受皿２０を
設置したシリコン単結晶引き上げ装置１００内の真空度
チェックのために、シリコン単結晶引き上げ装置１００
内の気体を真空ポンプによって外部に排出する際に、当
該黒鉛基材２１の気孔中に浸透していた気体は、密閉本
体５０内の圧力低下に略同時的に追随して密閉本体５０
外に排出されるのである。従って、真空度チェックの最
終段階において真空ポンプを停止しても、この炭素製受
皿２０の黒鉛基材２１から気体が密閉本体５０内に出る
ことはないのであり、当該シリコン単結晶引き上げ装置
１００内の気密性は十分維持されるのである。

【００４１】従って、この請求項３に係る炭素製受皿２
０は、まず、その全体の薄肉化及び軽量化を図ることが
できて、大型のシリコン単結晶引き上げ装置１００のた
めのものとして、その設置や交換作業を安全に行なうこ
とができるだけでなく、シリコン単結晶引き上げ装置１
００内の真空度チェックを行う場合の気密性を十分維持
することができるのである。

【００４２】勿論、この請求項３の炭素製受皿２０にお
いても、少なくともその内面に熱分解炭素からなる被膜
２２が形成してあるから、請求項１の炭素製受皿２０と
同様の作用を発揮するものである。

【００４３】そして、上記課題を解決するために、請求
項４に係る発明の採った手段は、請求項２に係る炭素製
受皿２０について、「炭素製受皿２０となるべき黒鉛製
パ−ツ２１ａ〜２１ｄを、Ｃ／Ｃコンポジットにて構成
したこと」である。

【００４４】すなわち、この請求項４に係る炭素製受皿
２０では、シリコン単結晶の大口径化に伴った大きなも
のとするために、これを側枠パーツ２１ａや底板パーツ
２１ｂ等の黒鉛製パーツに分けて形成したものである。
つまり、この種の炭素製受皿２０は、黒鉛材の塊りを削
り出して、例えば図３に示したような一体物として形成
することも可能ではあるが、図４の（ロ）や図５の
（イ）に示したように、それぞれ必要な黒鉛製パーツ
を、前述したＣ／Ｃコンポジットによって形成しておい
て、これらの各接合部分を樹脂によって接着して一体物
とすることにより、この種の炭素製受皿２０の製造を容
易にし、歩留まりの高いものとしているのである。

【００４５】各黒鉛製パーツを接着している樹脂は、炭
素製受皿２０全体を焼成することにより完全に炭素化ま
たは黒鉛化されるものであって、各黒鉛製パーツと同質
のものとなるものであり、結果的には、図５の（ロ）に
示すように、炭素化または黒鉛化された接着層２３とな
るのである。従って、図４や図５に示した炭素製受皿２
０では、各黒鉛製パーツ及び接着層２３がそれぞれ独立
して存在しているように現してあるが、事実上は、黒鉛
製の炭素製受皿２０として完全に一体化されたものとな
っているのである。

【００４６】従って、この請求項４の炭素製受皿２０に
よれば、請求項２に係る発明の目的を達成できる他、大
型化してもその製造を容易に行なうことができるものと
なっているのである。

【００４７】

【発明の実施の形態】次に、以上のように構成した各発
明を、図面に示した実施の形態について説明するが、図
３には、請求項１に係る炭素製受皿２０が、また図４及
び図５には請求項２〜４に係る炭素製受皿２０が示して
ある。そして、図１及び図２には、各発明に係る炭素製
受皿２０を適用したシリコン単結晶引き上げ装置１００
の縦断面図及び一部切欠斜視図が示してあって、各炭素
製受皿２０を説明する前に、このシリコン単結晶引き上
げ装置１００の概略構成を説明すると、次の通りであ
る。

【００４８】すなわち、このシリコン単結晶引き上げ装
置１００は、３００ｍｍ程度以上の大口径のシリコンウ
エハを製造するために、このシリコンウエハに対応した
シリコン単結晶を製造するためのものであるが、その密
閉本体５０の底部に収納、配置した本発明に係る炭素製
受皿２０を直径が１０００〜１３００ｍｍ程度で高さが
１００〜２００ｍｍ程度のものとする必要があるもので
ある。

【００４９】このシリコン単結晶引き上げ装置１００
は、図１に示したように、その密閉本体５０内に、シリ
コンを溶融させるためのルツボ１０を回転軸５５にて回
転可能に収納支持したものであり、このルツボ１０の周
囲にはこれを加熱するためのヒータ１２が配置してあ
る。このヒータ１２の外側には、例えば黒鉛によって形
成した保温筒３０が配置してあり、この保温筒３０と密
閉本体５０との間には断熱材４０が収納してある。

【００５０】ルツボ１０は、図１に示したように、シリ
コン融液と直接接触する部分を石英ルツボ１１とし、こ
の石英ルツボ１１の外側を例えば黒鉛製のルツボ１１ａ
によって包み込んだ二重構造のものとしたものである。
勿論、これらの石英ルツボ１１や黒鉛製ルツボ１１ａ
は、３００ｍｍシリコン単結晶対応のものであるから、
３００キログラム以上の多結晶金属シリコンを収納でき
る程度の容積を有したものである。

【００５１】勿論、このルツボ１０は、図示しない装置
によって上下動し得るようにしてある。何故なら、この
ルツボ１０内のシリコン融液は、その引き上げによって
液面が下がっていくことになるものであり、一方、ヒー
タ１２の位置は不変であるため、このヒータ１２の発熱
中心と、十分な溶融状態を維持しなければならないシリ
コン融液の液面とを、常に略一定に保持しなければなら
ないからである。

【００５２】以上のような石英ルツボ１１の外側に配置
されるヒータ１２は、図２にも示したように、導電性を
有する黒鉛からなる筒に、上下交互に切れ込みを入れる
ことにより、ジグザグとなった導電路を形成したもので
ある。このヒータ１２の外側には、前述した通り、黒鉛
やＣ／Ｃコンポジット等の耐熱性材料によって形成した
保温筒３０が配置されるのである。本実施形態において
は、図１に示したように、この保温筒３０の直下に、本
発明に係る炭素製受皿２０の側板が位置するようにして
ある。

【００５３】この保温筒３０や前述したヒータ１２は、
回転することになるルツボ１０に対して一定の位置に配
置しなければならないし、ルツボ１０の周囲にはアルゴ
ンガス等の不活性ガスを流さなければならないから、図
１に示したような各種部材が採用される。

【００５４】すなわち、まず、ヒータ１２は、密閉本体
５０の底面に設けた電極５４上に固定した電導軸５８、
及びその上の端子５７によって、外部からの電力提供を
可能にしながら支持されている。そして、このヒータ１
２の上端と保温筒３０との間に、図１の矢印にて示した
ような不活性ガス通路を形成しなければならないため、
保温筒３０の上端に上部リング５１が取付けてある。勿
論、密閉本体５０内の熱は外部へ逃がしてしまうと、効
率の悪いシリコン単結晶引き上げ装置１００となってし
まうから、保温筒３０と密閉本体５０との間は当然のこ
ととして、他の部分の密閉本体５０の内側にもできるだ
け多くの断熱材４０が配置してある。この密閉本体５０
は、内部を気密に保つとともに、図２にも示すように、
内部に水等による冷却層を有したものである。

【００５５】また、この密閉本体５０の底部上には、断
熱材４０を介して本発明に係る炭素製受皿２０が載置し
てあり、これらの炭素製受皿２０及び断熱材４０に形成
した排気口を介して、当該シリコン単結晶引き上げ装置
１００の作動中において、その内部のガスの排出がなさ
れているのである。この密閉本体５０内への不活性ガス
の供給は、密閉本体５０の上部に取付けたガス整流部材
５６を介して行われている。なお、保温筒３０そのもの
は、ヒータ２０の周囲を覆えば十分であるから、図１に
示したように、下部リング５２によって区画してあり、
このこの下部リング５２の下方は別部材としてある。

【００５６】以上のシリコン単結晶引き上げ装置１００
を構成している各部材の内、Ｓｉ蒸気やＳｉＯガスに直
接さらされるものについては、本発明に係る炭素製受皿
２０のように構成して実施するとよい。例えば、上部リ
ング５１について言えば、これもヒータ１２の近傍に配
置されて加熱されるものでもあるし、高温のＳｉＯガス
にもさらされるものであるから、この上部リング５１の
基材を、炭素製受皿２０の基材と同様な黒鉛あるいはＣ
／Ｃコンポジットによって形成するとともに、この基材
の、例えば内側下面に熱分解炭素被膜を形成するとよい
のである。以上のことは、下部リング５２、あるいは端
子５７や電導軸５８についても同様である。

【００５７】さて、本発明に係る炭素製受皿２０である
が、この炭素製受皿２０は、加熱空間である密閉本体５
０内に収納配置され、前述したようにヒータ１２に近接
して加熱されることにもなるものであるから、その基材
２１を、後述する各実施例で例示するような炭素材料、
すなわち、黒鉛やＣ／Ｃコンポジット等によって形成し
たものである。また、この炭素製受皿２０は、大口径化
されたシリコン単結晶に対応するものであるから、前述
したように、直径が１０００〜１３００ｍｍ程度で、高
さが１００〜２００ｍｍ程度のタライ状のものである。
なお、肉厚については、その基材２１の材質に応じた寸
法のものが採用される。

【００５８】また、この炭素製受皿２０については、ル
ツボ１０を支持している回転軸５５を通さなければなら
ないから、各図に示したように、その中心に軸挿通孔２
４が形成されるものである。そして、この炭素製受皿２
０が収納される密閉本体５０内の不活性ガスは、密閉本
体５０の座部側から外部へ排出されるものであるが、こ
のガス排出は、図２及び図３に示した炭素製受皿２０の
場合は、その外周からなされるものであり、図１、図４
及び図５に示した炭素製受皿２０の場合は、当該炭素製
受皿２０に設けた排気口２５を通してなされる。

【００５９】図３に示した炭素製受皿２０は、大きな塊
りにした黒鉛を削り出したり、あるいはＣ／Ｃコンポジ
ットによって作成したりして、最初から一体のものとし
て形成したものである。この炭素製受皿２０の少なくと
も内面全体は、その基材２１と、当該炭素製受皿２０内
に流下してきたシリコン融液との直接接触を防止するた
めの被膜２２が形成してあり、この被膜２２は熱分解炭
素によって形成したものである。勿論、この被膜２２
は、基材２１の外側表面にも形成して実施してもよく、
場合によっては、基材２１の全表面に形成して実施して
もよい。

【００６０】この熱分解炭素からなる被膜２２は、一般
的には次のようにして形成される。すなわち、所定形状
にした基材２１をＣＶＤ炉に入れて、例えば１４００℃
程度に加熱するとともに、水素ガスをキャリアとしてメ
タンガスを炉内に連続的に供給するのである。これによ
り、メタンガスが熱分解されて、その中にあった炭素が
基材２１表面に層となって付着していき、熱分解炭素か
らなる被膜２２となるのである。

【００６１】図４及び図５に示した炭素製受皿２０は、
請求項２〜４に係るものであるが、この炭素製受皿２０
の基材２１は、図３に示した炭素製受皿２０のように、
最初から一体物として構成したものではなく、所定形状
の各炭素製パーツを接着層２３によって一体化したもの
である。各炭素製パーツは、炭素製受皿２０の基材２１
を構成する炭素材の性質や、炭素製受皿２０全体の形状
・構成によって種々な形状のものが採用されるものであ
る。

【００６２】図４に示した炭素製受皿２０の場合には、
軸挿通孔２４を形成するための１個の軸挿通パーツ２１
ｃと、排気口２５を形成するための２個の脱気パーツ２
１ｄを採用し、その他を１個の側枠パーツ２１ａとした
ものである。この側枠パーツ２１ａは、図４の（ロ）に
示したように、各軸挿通パーツ２１ｃ及び脱気パーツ２
１ｄを載置・収納するのに適した穴を形成したものであ
り、これら各穴の周縁に、図４の（ロ）及び（ハ）に示
したような受け段部２７を形成したものである。一方、
軸挿通パーツ２１ｃ及び脱気パーツ２１ｄの下部外周に
は、図４の（ハ）に示したように、側枠パーツ２１ａ側
の受け段部２７上に載置して抜け止めするのに適した係
合フランジ２８が形成してある。

【００６３】以上のように構成した各炭素製パーツは、
その互いに係合する部分に樹脂を塗布しておいて、この
樹脂による接着がなされるものである。そして、接着樹
脂は、一体化された炭素製パーツの全体を焼成すること
により炭素化されて接着層２３とされるのである。以上
の結果、各炭素製パーツが接着層２３によって一体化さ
れた炭素製受皿２０のための基材２１となるのである。

【００６４】接着層２３を構成するための樹脂として
は、種々なものが考えられるが、本実施形態では、（イ）分子内に酸素もしくは硫黄もしくはハロゲンのい
ずれか少なくとも一種の元素を有する二環以上の縮合多
環芳香族化合物。（ロ）ヒドロキシメチル基あるいはハロメチル基のいず
れか少なくとも一種の基を二個以上有する一環または二
環以上の芳香環から成る芳香族架橋剤。（ハ）酸触媒。前記（イ）（ロ）（ハ）の混合物、もしくは前記（イ）
（ロ）（ハ）の混合物を加熱反応させてなる実質的に熱
可塑性を有する熱硬化性中間反応生成物の中から選ばれ
る少なくとも一種の熱硬化性組成物（以下、単にコプナ
樹脂組成物という）と、骨材とからなるものを採用して
いる。このコプナ樹脂組成物中の骨材としては、炭素、
黒鉛、もしくはこれらの前駆体、あるいは天然高分子、
合成高分子の硬化物等の炭素前駆体等を採用することが
できるものである。

【００６５】以上のコプナ樹脂組成物は、芳香族骨格か
ら成り、分子内の酸素もしくは硫黄もしくはハロゲンが
架橋密度を上げる働きをするため、炭素化により所謂ガ
ラス状炭素と呼ばれる不浸透性の優れた接着層２３が得
られる。

【００６６】また、このコプナ樹脂組成物は、炭素化収
率が高く、特に重質油系あるいはピッチ系の縮合多環芳
香族化合物を用いると飛躍的に炭素化収率は高くなり、
このため炭素化時の収縮は小さく、図４の（ハ）等に示
した複雑形状の接着層２３としても、その接着あるいは
一体化機能が損なわれることはなく、面積が大きくなっ
ても十分対応できるものである。

【００６７】また、このコプナ樹脂組成物は、無溶媒系
で反応するものでありながら、反応条件を変えることに
より粘度を自由に調整し得るため含浸が行いやすく、粘
度を変えても炭素化収率にはほとんど影響を与えない特
徴を有する。従って、このコプナ樹脂組成物を使用する
ことにより特殊な成形方法に限定されることなく、サイ
ズ、形状を自由に制御し得る接着層２３を得ることがで
きる。

【００６８】以上のコプナ樹脂組成物と骨材とを使用し
て各炭素製パーツのための接着を行い、前述した通り、
これらのコプナ樹脂組成物及び骨材を焼成することによ
り、炭素化または黒鉛化された接着層２３とするのであ
る。この接着層２３とするのは、常法に従って非酸化性
雰囲気中で行われる。

【００６９】図５に示した炭素製受皿２０の場合は、炭
素製パーツとして、軸挿通パーツ２１ｃ及び脱気パーツ
２１ｄを使用することは図４に示した炭素製受皿２０と
同様であるが、その他の炭素製パーツが、円筒状の側枠
パーツ２１ａと、座面を形成する座板パーツ２１ｂとに
分けてある。すなわち、この炭素製受皿２０において
は、図５の（イ）に示したように、例えば黒鉛材によっ
て少し厚めの円板状に形成した座板パーツ２１ｂと、こ
の座板パーツ２１ｂの周囲に側壁を形成すべく、例えば
Ｃ／Ｃコンポジットによって肉厚を少し薄く形成した側
枠パーツ２１ａとによって概略形状を形成するようにし
たものであり、これらの座板パーツ２１ｂ及び側枠パー
ツ２１ａは、図５の（ロ）に示したように、前述したコ
プナ樹脂組成物等から形成される接着層２３によって一
体化されるものである。

【００７０】勿論、図４及び図５に示した炭素製受皿２
０においては、上述したように各炭素製パーツを一体化
して基材２１としてから、図４の（ロ）及び図５の
（イ）に示したように、少なくともその内面側に熱分解
炭素からなる被膜２２が形成されるものである。

【００７１】以上のように構成することにより、各炭素
製パーツによって構成した請求項４に係る炭素製受皿２
０は、これが大口径化したシリコン単結晶対応のものと
する場合に、その製造を各炭素製パーツ毎に行えばよい
から、非常に容易に行えるのである。

【００７２】以下に実施例及び比較例について説明す
る。

【００７３】（実施例１）平均粒径２０μｍに粉砕した
骨材コークス７０重量部と、結合材となるコールタール
ピッチ３０重量部とを加熱混練した後、この混練物を３
０〜２００μｍに粉砕し、炭素材原料を形成した。

【００７４】この炭素材原料を用いてラバープレス法に
より所望成形体を形成し、この成形体を焼成・黒鉛化し
て黒鉛材を形成した。得られた黒鉛材は、その室温から
１０００℃における平均熱膨張係数が、４．８×１０^-6
／℃であり、ＪＩＳＲ７２１２の試験方法による気孔率
が１２％であった。

【００７５】この黒鉛に加工を施し、内径１０１０ｍ
ｍ、外径１０５０ｍｍ、高さ２００ｍｍ、底厚２０ｍ
ｍ、中央部に軸挿通孔を有した黒鉛基材２１を得た。

【００７６】得られた黒鉛基材２１をＣＶＤ炉に入れて
１４００℃に加熱するとともに、水素ガスをキャリアと
してメタンガスを炉内に連続的に供給した。これによ
り、黒鉛基材２１の表面全体に厚さ５０μｍの熱分解炭
素被膜２２を形成した。なお、黒鉛基材２１の熱分解炭
素被膜２２を形成しなくてよい表面に、熱分解炭素被膜
２２の生成を阻止する遮蔽物を配置しておいて、黒鉛基
材２１の所定箇所にのみ熱分解炭素被膜２２を形成する
ように実施してもよい。

【００７７】（実施例２）平均粒径２０μｍに粉砕した
骨材コークス７０重量部と、結合材となるコールタール
ピッチ３０重量部とを加熱混練した後、この混練物を３
００〜５００μｍに粉砕し、炭素材原料を形成した。

【００７８】この炭素材原料を用いて黒鉛化温度以外は
実施例１と同様の方法で黒鉛材を形成した。得られた黒
鉛材は、その平均熱膨張係数が４．１×１０^-6／℃であ
り、ＪＩＳＲ７２１２の試験方法による気孔率が２７％
であった。

【００７９】この黒鉛材に加工を施し、実施例１と同形
状の黒鉛基材２１を得て、これに実施例１と同様な方法
によって熱分解炭素被膜２２を形成した。

【００８０】（実施例３）炭素繊維フィラメントを用い
てタライ状体を作成し、これにフェノール樹脂含浸、硬
化、焼成を２回繰り返して全体を炭素化し、Ｃ／Ｃコン
ポジットからなる図４に示したような、外径１３００ｍ
ｍ、厚さ１０ｍｍ、高さ２００ｍｍで、タライ形状の基
材２１を得た。

【００８１】これに、実施例１と同様な方法によって熱
分解炭素被膜２２を形成した。

【００８２】（実施例４）実施例１の黒鉛材を用いて、
実施例１と同形状の黒鉛基材２１を分割した形状として
加工を施し、コプナ樹脂により接着した後焼成すること
で一体化した黒鉛基材２１を得た。

【００８３】これに実施例１と同様な方法によって熱分
解炭素被膜２２を形成した。

【００８４】（比較例１）実施例１の黒鉛材に加工を施
し、実施例１と同形状の黒鉛基材を得て、炭素製受皿と
した。

【００８５】（比較例２）平均粒径１０μｍに粉砕した
骨材コークス７０重量部と、結合材となるコールタール
ピッチ３０重量部とを加熱し混練した後、この混練物を
３０〜１５０μｍに粉砕し炭素材原料を形成した。

【００８６】この炭素材原料を用いてラバープレス法に
て所望成形体を形成し、この成形体を焼成、黒鉛化して
黒鉛材を形成した。得られた黒鉛材の平均熱膨張係数
は、６．５×１０^-G／℃であり、ＪＩＳＲ７２１２の試
験方法による気孔率が８％であった。

【００８７】この黒鉛材に加工を施し、実施例１と同形
状の黒鉛基材を得て、その全体に熱分解炭素被膜を形成
した。

【００８８】（比較例３）平均粒径２０μｍに粉砕した
骨材コークス７０重量部と、結合材となるコールタール
ピッチ３０重量部とを加熱し混練した後、この混練物を
１００〜３００μｍに粉砕し炭素材原料を形成した。

【００８９】この炭素材原料を用いて型押しプレス法に
て所望成形体を形成し、この成形体を焼成・黒鉛化して
黒鉛材を形成した。得られた黒鉛材の熱膨張係数３．２
×^-6／℃であり、ＪＩＳＲ７２１２の試験方法による気
孔率は３２％であった。

【００９０】この黒鉛材に加工を施し、実施例１と同形
状の黒鉛基材を得て、これに実施例１と同様な方法によ
って熱分解炭素被膜を形成した。

【００９１】（比較例４）実施例３と同形状の基材を得
て、炭素製受皿とした。

【００９２】（実施例５）実施例４と同形状の基材を得
て、炭素製受皿とした。

【００９３】（比較例６）実施例１の黒鉛材を用いて実
施例１と同形状の黒鉛基材２１を分割した形状として加
工を施し、嵌合により一体化した黒鉛基材２１を得た。

【００９４】これにより実施例１と同様な方法によって
熱分解炭素被膜２２を形成した。

【００９５】この様にして得られた炭素製受皿２０を、
シリコン単結晶引き上げ装置１００に設置して、同じ容
積の密閉本体５０内の気体を真空ポンプにより排出し
た。この時の、密閉本体５０内の真空度が所定値以上に
した後、、真空ポンプを停止してから、密閉本体５０内
の真空度が所定値以下となるまでの時間を測定した。ま
た、ライフ比較を実施した。得られた結果について表１
に示す。

【表１】

【００９６】実施例１及び比較例１の炭素製受皿を用い
て試験的にシリコン融液を流化させた結果について表２
に示す。

【表２】

【００９７】

【発明の効果】以上詳述した通り、まず請求項１に係る
発明においては、上記実施形態において例示した如く、
「シリコン単結晶引き上げ装置１００内の底面上に配置
されて、上方から流下してきた溶融シリコンを受け取る
ための炭素製受皿２０であって、その少なくとも内側表
面に熱分解炭素からなる被膜２２を形成するとともに、
炭素製受皿２０となるべき基材２１を、Ｃ／Ｃコンポジ
ットにて構成したこと」にその構成上の特徴があり、こ
れにより、受け取ったシリコン融液が基材内に浸み込ま
ないようにすることができ、亀裂や破損の発生を防止す
ることができることは勿論、シリコン融液による装置全
体の破損や破壊をも防止することができて、シリコン単
結晶引き上げ装置全体の安全化を図ることができ、さら
には、全体の薄肉化及び軽量化を図ることができて、大
型のシリコン単結晶引き上げ装置のためのものとして、
その設置や交換作業を安全に行なうことができ、結果と
して大口径のシリコン単結晶を製造するためのシリコン
単結晶引き上げ装置に適用するのに適したものとするこ
とのできる炭素製受皿を提供することができるのであ
る。

【００９８】また、請求項２に係る発明においては、
「シリコン単結晶引き上げ装置１００内の底面上に配置
されて、上方から流下してきた溶融シリコンを受け取る
ための炭素製受皿２０であって、その少なくとも内側表
面に熱分解炭素からなる被膜２２を形成するとともに、
炭素製受皿２０となるべき基材２１を、黒鉛製パ−ツ２
１ａ〜２１ｄによって構成するとともに、これら各黒鉛
製パーツ２１ａ〜２１ｄを、焼成されて炭素化される樹
脂によって接着して一体化したものとしたこと」にその
特徴があり、これにより、受け取ったシリコン融液が基
材内に浸み込まないようにすることができ、亀裂や破損
の発生を防止することができることは勿論、シリコン融
液による装置全体の破損や破壊をも防止することができ
て、シリコン単結晶引き上げ装置全体の安全化を図るこ
とができ、さらには、大型化してもその製造を容易に行
なうことのできる炭素製受皿を提供することができるの
である。

【００９９】さらに、請求項３に係る発明によれば、上
記請求項２に係る炭素製受皿２０について、その炭素基
材２１を、「室温から１０００℃における平均熱膨張係
数が、３．５〜６．０×１０ ^-6 ／℃であり、かつＪＩＳ
Ｒ７２１２の試験方法による気孔率が、１０％〜３０％
である黒鉛材によって構成したこと」にその構成上の特
徴があり、これにより、上記請求項２の発明の目的を達
成することができる他、比較的安価で加工が容易な焼成
黒鉛を積極的に利用でき、しかもシリコン単結晶引き上
げ装置内の真空度をチェックの際に悪影響を及ぼさない
ようにすることができて、結果として、大型のシリコン
単結晶引き上げ装置のためのものとして、その設置や交
換作業を安全に行なうことのできる炭素製受皿を提供す
ることができるのである。

【０１００】そして、請求項４に係る発明によれば、上
記請求項２に係る炭素製受皿２０について、基材２１
を、黒鉛製パ−ツ２１ａ〜２１ｄによって構成するとと
もに、これら各黒鉛製パーツ２１ａ〜２１ｄを、Ｃ／Ｃ
コンポジットにて構成したことにその構成上の特徴があ
り、これにより、請求項２に係る発明の目的を達成でき
る他、全体の薄肉化及び軽量化を図ることができて、大
型のシリコン単結晶引き上げ装置のためのものとして、
その設置や交換作業を安全に行なうことのできる炭素製
受皿を提供することができるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る炭素製受皿を採用したシリコン単
結晶引き上げ装置の概略縦断面図である。

【図２】シリコン単結晶引き上げ装置におけるヒータと
炭素製受皿との位置関係を示す部分破断斜視図である。
の熱分解炭素被膜を中心にしてみた部分拡大断面図であ
る。

【図３】図２に示したシリコン単結晶引き上げ装置にお
いて採用されている本発明に係る炭素製受皿を示すもの
で、（イ）はその平面図、（ロ）は上記（イ）中の１−
１線に沿ってみた拡大断面図、（ハ）は上記（ロ）中の
２−２線部の部分拡大断面図である。

【図４】図１に示したシリコン単結晶引き上げ装置にお
いて採用されている本発明に係る炭素製受皿を示すもの
で、（イ）はその平面図、（ロ）は上記（イ）中の３−
３線に沿ってみた拡大断面図、（ハ）は炭素製パーツ及
びその周辺の部分拡大断面図である。

【図５】図１に示したシリコン単結晶引き上げ装置にお
いて採用されている本発明に係る炭素製受皿の他の実施
例を示すもので、（イ）はその縦断面図、（ロ）は炭素
製パーツ及びその周辺の部分拡大断面図である。

【図６】従来のシリコン単結晶引き上げ装置を示す断面
図である。

【図７】シリコン単結晶引き上げ装置によって、（イ）
〜（ハ）の順に、シリコン単結晶を引き上げている状態
を示す部分斜視図である。

【符号の説明】

１００シリコン単結晶引き上げ装置１０ルツボ１１石英ルツボ１２ヒータ２０炭素製受皿２１炭素（黒鉛）基材２１ａ側枠パーツ２１ｂ底板パーツ２１ｃ軸挿通パーツ２１ｄ脱気パーツ２２熱分解炭素被膜２３接着層２４軸挿通孔２５排気口２６面取り２７受け段部２８係合フランジ３０保温筒４０断熱材５０密閉本体

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】シリコン単結晶引き上げ装置内の底面上
に配置されて、上方から流下してきた溶融シリコンを受
け取るための炭素製受皿であって、その少なくとも内側表面に熱分解炭素からなる被膜を形
成するとともに、前記炭素製受皿となるべき基材を、Ｃ／Ｃコンポジット
にて構成したことを特徴とするシリコン単結晶引き上げ
装置用の炭素製受皿。
【請求項２】シリコン単結晶引き上げ装置内の底面上
に配置されて、上方から流下してきた溶融シリコンを受
け取るための炭素製受皿であって、その少なくとも内側表面に熱分解炭素からなる被膜を形
成するとともに、前記炭素製受皿となるべき基材を、黒鉛製パ−ツによっ
て構成するとともに、これら各黒鉛製パーツを、焼成さ
れて炭素化される樹脂によって接着して一体化したもの
としたことを特徴とするシリコン単結晶引き上げ装置用
の炭素製受皿。
【請求項３】前記炭素製受皿となるべき基材を、室温
から１０００℃における平均熱膨張係数が、３．５〜
６．０×１０ ^-6 ／℃であり、かつＪＩＳＲ７２１２の試
験方法による気孔率が、１０％〜３０％である黒鉛材に
よって構成したことを特徴とする請求項２に記載のシリ
コン単結晶引き上げ装置用の炭素製受皿。
【請求項４】前記炭素製受皿となるべき黒鉛製パ−ツ
を、Ｃ／Ｃコンポジットにて構成したことを特徴とする
請求項２に記載のシリコン単結晶引き上げ装置用の炭素
製受皿。