るつぼ用保護シート
【課題】内側るつぼの損傷および傾きを防いで作業性を向上することができ、また、圧縮率が高くても、ガス遮蔽性が保たれることにより、外側るつぼのＳｉＣ化や減肉等の発生を防ぐことができるるつぼ用保護シートを提供する。
【解決手段】内側るつぼ２と外側るつぼ３を有するるつぼ１において、両るつぼの間に配設される膨張黒鉛からなるシート４であって、ガス透過率が、１．０×１０−４ｃｍ２／ｓより小さく、厚さ方向から34.3ＭＰａの加圧力で加圧圧縮したときにおいて、圧縮率が２０％以上である。
【解決手段】内側るつぼ２と外側るつぼ３を有するるつぼ１において、両るつぼの間に配設される膨張黒鉛からなるシート４であって、ガス透過率が、１．０×１０−４ｃｍ２／ｓより小さく、厚さ方向から34.3ＭＰａの加圧力で加圧圧縮したときにおいて、圧縮率が２０％以上である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、るつぼ用保護シートに関する。ＣＺ法によるシリコン単結晶等の製造には、るつぼが使用される。かかるるつぼとして、ヒータ等によって加熱される外側るつぼと、シリコン単結晶等の原材料が収容される内側るつぼとを備えたものがある。通常、内側るつぼには、シリコンとの反応性、純度の問題から石英製のるつぼが採用され、外側るつぼには、純度、耐熱性および強度の問題から黒鉛製のるつぼが採用されており、内側るつぼを外側るつぼに内挿した状態でシリコン単結晶などの製造に使用される。
しかるに、石英製の内側るつぼは非常にもろく破損しやすいので外側るつぼに内挿する際には非常に慎重に作業を行わなければならない。また、シリコン単結晶などの製造終了後るつぼを冷却するときに、内側るつぼと外側るつぼの熱膨張係数の違いにより両るつぼに割れ等の損傷が生じるという問題がある。さらに、石英ルツボから発生するＳｉＯガス等が外側るつぼと反応して外側るつぼのＳｉＣや減肉等が発生するという問題も生じている。
かかる問題を解決するために、外側るつぼと内側るつぼとの間に、両るつぼを保護するための部材を設けることが行われている。
本発明は、かかる外側るつぼと内側るつぼの間に配置され、両るつぼを保護するために使用されるるつぼ用保護シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、外側るつぼと内側るつぼの間に配置され、両者の損傷を保護するために種々のシートが開発されている（例えば、特許文献１〜５）。
特許文献１，２には、炭素繊維からなる織物等の炭素繊維部材の表面に、熱分解炭素がコーティングされたシートやファブリックが開示されており、これらのシート等を外側るつぼと内側るつぼとの間に配置する技術が開示されている。そして、これらのシート等は、ある程度柔軟性を有しているので緩衝材として機能する旨、また、表面にコーティングされた熱分解炭素が内側るつぼから発生するＳｉＯガス等と反応するのでＳｉＯガス等と外側るつぼの反応を防ぐことができる旨の記載がある。
【０００３】
特許文献１，２の炭素繊維部材は、炭素繊維から構成されておりある程度の柔軟性は有しているので、内側るつぼの外面や外側るつぼの内面に沿って変形させることができる。しかし、特許文献１，２の炭素繊維部材はその圧縮性がそれほど高くないから、内側るつぼを外側るつぼに内挿する際の衝撃を十分に吸収できないし、るつぼ冷却時における両るつぼ間に発生する膨張収縮応力の緩和にもそれほど有効ではない。
また、表面にコーティングされた熱分解炭素をＳｉＯガス等と反応させるにしても、すべてのＳｉＯガス等を反応させることはできないので、炭素繊維部材を通過するＳｉＯガス等は存在する。そして、繊維間に多くの隙間が存在しているため、ガス遮蔽性はそれほど期待できない。たしかに、熱分解炭素をコーティングすることによってある程度のガス遮蔽性を持たせることができる。しかし、ガス遮蔽性を高めるためにコーティングを多くすると柔軟性が失われてしまう。すると、内挿作業中に破損してしまう可能性が高くなる。逆に、柔軟性を維持するためにコーティングを少なくすると、繊維間に多数の隙間が残ってしまうので、ガス遮蔽性を十分に高めることができない。
【０００４】
炭素繊維部材よりも柔軟性や圧縮性に優れた材料として、膨張黒鉛をシート状にした膨張黒鉛シートがあり、かかる膨張黒鉛シートをるつぼ用保護シートとして使用する技術も特許文献３〜５に開示されている。
そして、膨張黒鉛シートは、柔軟性を有し圧縮率並びに復元率の高い材料であるから、熱衝撃や熱膨張度の膨張収縮応力の緩和にも役立つとの記載が特許文献３にはある。また、膨張黒鉛シートはガス透過性も非常に低い異方性の強い材料であるから、ガス透過性に抵抗があるとの記載も特許文献３にはある。
【０００５】
しかるに、特許文献３〜５では、膨張黒鉛シートの性質を特定する上でそのシートの厚さと不純物濃度程度しか考慮されておらず、圧縮率とガス透過性の両方を考慮することは行われていない。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２６１４８１号
【特許文献２】特開２００２−２２６２９２号
【特許文献３】特許第２５２８２８５号
【特許文献４】特開２００３−２６７７８１号
【特許文献５】特開２００４−７５５２１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記事情に鑑み、内側るつぼの損傷を防ぐことができ、外側るつぼのＳｉＣ化を抑制することができるるつぼ用保護シートを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１発明のるつぼ用保護シートは、内側るつぼと外側るつぼを有するるつぼにおける両るつぼの間に配設される膨張黒鉛からなるシートであって、ガス透過率が、１．０×１０−４ｃｍ２／ｓより小さく、厚さ方向から34.3ＭＰａの加圧力で加圧圧縮したときにおいて、圧縮率が２０％以上であることを特徴とする。
第２発明のるつぼ用保護シートは、第１発明において、前記シートは、厚さが、0.2ｍｍ以上0.6ｍｍ以下であることを特徴とする。
第３発明のるつぼ用保護シートは、第１発明において、厚さ方向から34.3ＭＰａの加圧力で加圧圧縮したときにおいて、復元率が５％以上であることを特徴とする。
第４発明のるつぼ用保護シートは、第１発明において、灰分が、１０massppm以下である
ことを特徴とする。
第５発明のるつぼ用保護シートは、請求項１、２、３または４記載のシートが、複数枚積層されたものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
第１発明によれば、圧縮率が高いので内側るつぼを内挿するときに破損防止効果が高くなり、作業性を向上することができる。しかも、内側るつぼの底面に凹凸があってもシートが緩衝材となるので、外側るつぼ内における内側るつぼの傾きを防ぐことができる。また、圧縮率が高くても、内側るつぼを加熱したときに発生するＳｉＯガスの透過を防ぐことができる程度にガス透過率が保たれているので、外側るつぼのＳｉＣ化や減肉等の発生を防ぐことができる。
第２発明によれば、柔軟性を失わずかつ内側るつぼの内挿時に圧縮されてもクッション性を維持できる厚さに形成されている。よって、内側るつぼを内挿するときにシートが割れたりすることを防ぐことができ、しかも、るつぼ冷却時に両るつぼ間に発生する膨張収縮応力も緩和することができる。
第３発明によれば、復元性が高いので、両るつぼ間に発生する膨張収縮量の差に起因して両るつぼ間の隙間が変動しても、シートにより両者の隙間を埋めておくことができるし、シートのクッション性も維持しておくことができる。
第４発明によれば、シート中の灰分が少ないので、シリコンが汚染されることを防ぐことができる。よって、引き上げたシリコン単結晶をより高品質にすることができる。
第５発明によれば、シートが複数枚重ねて形成されているので、シートの厚さが薄くても強度を向上させることができ、緩衝シロが大きくなる。よって、シートの割れを防ぐことができ、クッション性も向上させることができる。そして、ガス遮蔽性も向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本発明のるつぼ用保護シートを説明する前に、このシートが使用される装置について簡単に説明する。
図１（Ａ）は、シリコン単結晶等を製造する設備の概略説明図であり、（Ｂ）はるつぼの拡大説明図である。
図１において、符号１は、シリコン単結晶等の原材料となる多結晶シリコンを収容するるつぼである。このるつぼの周囲にはヒータ５が配設されており、このヒータ５からの輻射熱によりるつぼ１を加熱する構成となっている。このため、ヒータ５によりるつぼ１が加熱されると、るつぼ１からの熱伝導により多結晶シリコンが加熱されて溶融するので、この溶融したシリコンに種結晶を接触させて引き上げることにより、シリコン単結晶を製造することができる。
上記のるつぼ１は、通常、石英製の内側るつぼ２と黒鉛製の外側るつぼ３から構成されているのであるが、外側るつぼのＳｉＣ化の抑制内側るつぼ２を外側るつぼ３に内挿する際の破損防止や、シリコン単結晶などの製造終了後、るつぼ１を冷却するときにおける両るつぼ２，３を形成する材料の熱膨張係数の違いに起因する損傷を防ぐために、両るつぼ２，３の間に、シート４が配設される。このシート４に、本発明のるつぼ用保護シートは使用されるのである（図１（Ｂ））。
【００１１】
ここで、上記のごとき状態で使用される本発明のるつぼ用保護シートには、以下のごとき性質が求められる。
（１）内側るつぼを外側るつぼに内挿する際の衝撃吸収性を有すること（衝撃吸収性）。
（２）内側るつぼ等から発生するＳｉＯガスによる外側るつぼの減肉やＳｉＣ化を防ぐこと（ガス遮蔽性）。
（３）るつぼを冷却するときにおいて、外側るつぼの材料（黒鉛）と内側るつぼの材料（石英）の熱膨張係数の違いに起因する両るつぼの変形量の差を吸収できること（変形量吸収能）。
【００１２】
本発明のるつぼ用保護シートは、膨張黒鉛から形成され、ガス透過率が１．０×１０−４ｃｍ２／ｓより小さく、しかも、その厚さ方向から34.3ＭＰａの加圧力で加圧圧縮したときにおいて、圧縮率が２０％以上となるものであるから、以上のごとき性質（１）〜（３）を全て満たすことができるのである。
以下に、本発明のるつぼ用保護シートの各パラメータと、性質（１）〜（３）との関係を説明する。
【００１３】
まず、本発明のるつぼ用保護シートは、天然黒鉛やキッシュ黒鉛等を硫酸や硝酸等の液体に浸漬させた後、400℃以上で熱処理を行うことによって形成された膨張黒鉛をシート状に形成したものである。
膨張黒鉛は、綿状または繊維状をしたもの、つまり、その軸方向の長さが半径方向の長さよりも長いものであり、例えば、その軸方向の長さが１〜３ｍｍ程度、かつ、半径方向の長さが300〜600μｍ程度のものである。そして、本発明のるつぼ用保護シート内部では、上記のごとき膨張黒鉛同士が絡みあっているのである。
なお、本発明のるつぼ用保護シートは、上記のごとき膨張黒鉛のみで形成してもよいが、フェノール樹脂やゴム成分等のバインダーが若干（例えば５％程度）混合されていてもよい。
【００１４】
（衝撃吸収性および変形量吸収能）
上記のごとき膨張黒鉛から形成された本発明のるつぼ用保護シートは、その厚さ方向から34.3ＭＰａの加圧力で加圧圧縮したときにおいて、圧縮率が２０％以上となるものである。圧縮率とは、上記の加圧力で加圧圧縮しているときにおけるシートの厚さを、加圧力が加わっていない状態におけるシートの厚さにより除した値である。
そして、本発明のるつぼ用保護シートが上記のごとき圧縮率を有していれば、内側るつぼを外側るつぼに内挿するときに内側るつぼを外側るつぼに押し付ける方向に力が加わっても、シートが圧縮変形してその力を吸収することができる。つまり、内側るつぼを内挿したときに発生する衝撃をるつぼ用保護シートが吸収できるから、内側るつぼの破損を防ぐことができ、内挿作業の作業性を向上することができるのである。
しかも、るつぼ用保護シートが十分な圧縮率を有しておれば、内側るつぼの底面に凹凸があっても、その凹凸はシートにくい込んだ状態となる。すると、シートにより内側るつぼの外面と外側るつぼの内面との間をシートにより埋めることができる。よって、内側るつぼを外側るつぼに内挿したときに、内側るつぼの底面に凹凸があっても、内側るつぼが傾くことを防ぐことができるから、外側るつぼ内で内側るつぼが傾いたことに起因する溶融シリコンの液もれを防ぐことができる。
【００１５】
なお、るつぼ用保護シートが上記のごとき圧縮率を有していても、その厚さが薄すぎれば、十分な緩衝シロを取ることができない。言い換えれば、シートが内側るつぼ内挿時の衝撃を吸収できなかったり、内側るつぼの外面および外側るつぼの内面に密着できなかったりする可能性がある。
また、るつぼ用保護シートは、内側るつぼと外側るつぼとの間に挟まれると、内側るつぼの底面および外側るつぼの内面に密着するように屈曲変形される。このとき、シート自体の強度が弱かったり柔軟性が小さかったりすれば、るつぼ用保護シートが上記のごとき圧縮率を有していても、内側るつぼと外側るつぼとの間に挟まれたときに、シート自体が割れたり欠けたり破れたりする可能性がある。
【００１６】
しかし、るつぼ用保護シートの厚さが0.2〜0.6ｍｍであれば、十分な緩衝シロを取ることができるし、両るつぼ間をシートにより埋めることができる。しかも、かさ密度0.5〜1.6Ｍｇ／ｍ３としておけば、ある程度の強度をシートが有するので、シートが変形してもその割れ等などを防ぐことができる。
よって、上記のごとき圧縮率のるつぼ用保護シートにおいて、厚さ0.2〜0.6ｍｍかつかさ密度0.5〜1.6Ｍｇ／ｍ３とすれば、衝撃吸収性および変形量吸収能を維持しつつ、シートの割れ等などを防ぐことができるので、好適である。
とくに、るつぼ用保護シートを、厚さ0.4〜0.6ｍｍ、しかも、0.5〜1.5Ｍｇ／ｍ３としておけば、シートの割れ等をより確実に防ぐことができるし、衝撃吸収性および変形量吸収能をより高くできるので、好適である。
【００１７】
しかも、るつぼ用保護シートが厚さ0.2〜0.6ｍｍ、とくに、0.4〜0.6ｍｍであれば、内側るつぼを外側るつぼ内に配置した後であっても、シートはさらに圧縮変形が可能な状態に維持される。すると、単結晶シリコン製造後、るつぼ全体を冷却するときにおいて、材料の熱膨張係数の違いに起因して、内側るつぼの収縮量よりも外側るつぼの収縮量が大きくなっても、収縮量の差をるつぼ用保護シートが吸収できる。つまり、るつぼ冷却時に両るつぼ間に発生する膨張収縮応力も緩和することができるから、るつぼ冷却時において、るつぼの破損を防ぐことができる。
なお、シートを複数枚重ねて使用すれば、一枚のシートの厚さが薄くても強度を向上させることができ、緩衝シロが大きくなる。よって、シートの割れを防ぐことができ、クッション性も向上させることができる。
さらになお、一枚のシートを重ねて使用してもよいし、事前に複数枚のシートを重ねて形成された多層シートを使用してもよい。
【００１８】
さらに、るつぼ用保護シートを厚さ方向から34.3ＭＰａの加圧力で加圧圧縮したときにおいて、復元率が５％以上であれば、圧縮後荷重が除去された後でも、シートがクッション性を維持しておくことができる。すると、シリコン単結晶の製造作業中において、両るつぼの膨張収縮量の差に起因して両るつぼ間の隙間が変動しても、隙間の変動がるつぼ用保護シートがその厚さを復元できる範囲であれば、内側るつぼと外側るつぼとの間を常にシートによって埋めておくことができるので好適である。
なお、復元率とは、上記の加圧力で加圧圧縮しているときにおけるるシートの厚さを、加圧力を除去したときにおけるシートの厚さにより除した値である。
【００１９】
（ガス遮蔽性）
本発明のるつぼ用保護シートは、ガス透過率が、１．０×１０−４ｃｍ２／ｓより小さくなるように調整されている。
圧縮率が高くなるとガス透過率が大きくなる傾向にあるが（図５（Ｂ）参照）、ガス透過率を１．０×１０−４ｃｍ２／ｓより小さくなるようにしておけば、るつぼ用保護シートの圧縮率が上述したような範囲であっても、内側るつぼを加熱したときに発生するＳｉＯガスのシートを透過を抑えることができる。すると、シートを透過したＳｉＯガスが外側るつぼと反応し、外側るつぼがＳｉＣ化することを防ぐことができるから、外側るつぼの寿命を長くすることができ、シリコン単結晶の製造コストを削減することができる。
【００２０】
また、ＳｉＯガスがるつぼ用保護シートを透過した場合、シートと外側るつぼとの間に流入しこのＳｉＯガスは加熱される。すると、シートと外側るつぼとの間において、ＳｉＯガスの対流が発生し、この対流によって外側るつぼが削られ、外側るつぼの減肉が発生する可能性がある。特に、この現象はるつぼのＲ部（湾曲部、図１（Ｂ）のＡ部参照）において多く見られ、減肉が進むとるつぼが割れる。
しかし、ガス透過率が１．０×１０−４ｃｍ２／ｓより小さければ、るつぼ用保護シートと外側るつぼとの間に流入するガス自体が少なくなるので、上記のごとき対流の発生や対流による外側るつぼの減肉を防ぐことができる。
【００２１】
なお、るつぼ用保護シートが上記のごときガス透過率がであっても完全にガスの透過を防ぐことは難しい。しかし、るつぼ用保護シートが上述したような圧縮率および復元率を有していれば、内側るつぼと外側るつぼとの間を常にるつぼ用保護シートによって埋めておくことができる。すると、両るつぼ間にＳｉＯガスが対流する隙間が存在しないから、外側るつぼの減肉の抑制効果を高くすることができる。
さらになお、ＳｉＯガスの対流が発生する部分は、るつぼの側面と底面との接続する部分（図１（Ｂ）のＡ部）であるから、かかる対流を防ぐだけであれば、本発明のるつぼ用保護シートはその部分近傍だけに設けてもよい。また、シートを複数枚重ねたり、複数枚のシートからなる多層シート使用すれば、一枚のシートのガス遮蔽性がそれほど高くなくても、ガス遮蔽性を高めることができる。
【実施例１】
【００２２】
本発明のるつぼ用保護シートを、厚さ方向から34.3ＭＰａの加圧力で加圧圧縮したときにおける圧縮率および復元率を調べた。
測定は、厚さ0.5ｍｍのるつぼ用保護シートにおいて、かさ密度を0.1，0.5，0.8，1.0，1.2，1.5，1.8Ｍｇ/ｍ３としたときにおける、かさ密度と圧縮率、復元率の関係を確認した。圧縮率は、加圧圧縮前のシート厚さに対する加圧圧縮中におけるシート厚さの割合で評価し、復元率は、加圧圧縮前のシート厚さに対する、加圧圧縮後加圧力が除去されたときにおけるシート厚さの割合で評価した。
なお、シートはハロゲンガスで灰分が１０ppm以下となるように調整している。
【００２３】
図２（Ａ）に示すように、かさ密度が大きくなるにつれ、圧縮率が低下し、復元率が高くなることが確認できる。また、圧縮率と復元率との関係を確認すると、図２（Ｂ）に示すように、全体として、圧縮率が大きくなるほど復元率が低下していることが確認できる。つまり、圧縮率と復元率はトレードオフの関係にあることが確認できる。
【実施例２】
【００２４】
本発明のるつぼ用保護シートにおける、シートの厚さと、屈曲性および緩衝性との関係を確認した。屈曲性および緩衝性は、外側るつぼの内面にるつぼ用保護シートを配置した状態において、内側るつぼを外側るつぼに内挿し、シートを損傷を確認した。
シートは、かさ密度を0.1，0.3，0.5，0.7，1.0，1.5，1.7Ｍｇ/ｍ３とし、厚さを0.1，0.2，0.4，0.6，1.0ｍとした。
評価は、屈曲性が良好でシートの割れや破れ、欠けが発生せず、しかも、緩衝性に優れている場合には◎とし、屈曲性および緩衝性が許容できる程度である場合には○、屈曲性、緩衝性のいずれかか悪い場合には△とし、いずれも悪い場合には×として表示している。
なお、外側るつぼには東洋炭素（株）製ＩＧ−110（内径φ500，高さ490ｍｍ）を、内側るつぼには石英るつぼ（外径φ480，高さ500ｍｍ）を使用した。
また、シートはハロゲンガスで灰分が１０ppm以下となるように調整している。
【００２５】
膨張黒鉛からなるシートでは、一般的にかさ密度が大きくなるほどシートの強度が強くなるのであるが、図３に示すように、シートの厚さが薄すぎる場合（０．１ｍｍ）には、かさ密度を大きくしても十分な強度が得られない。このため、るつぼ取付時において、シートに曲げる力が加わると、破れや割れ、欠けなどが生じる。また、十分な緩衝シロがない。
一方、シートの厚さが厚すぎる場合（１ｍｍ）には、十分な緩衝シロがあり、その強度も十分に有しているのであるが作業性は悪くならないが、屈曲性が悪くなるので、るつぼ取付時において、シートに曲げる力が加わると、割れや欠けなどが生じる。
【００２６】
また、かさ密度が小さい場合、強度不足から屈曲性が低く、シート厚さが１ｍｍの場合以外では、シートに曲げる力が加わると、割れや欠けなどが生じる。逆に、かさ密度が1.7Ｍｇ/ｍ３の場合には、圧縮性が低くなり、厚さが厚くなっていたとしても十分な緩衝シロがない。
【００２７】
シート厚さが０．２〜０．６ｍｍ、かさ密度が0.5〜1.5Ｍｇ/ｍ３であれば、十分な緩衝シロを有し、屈曲性を維持しつつもシートの強度を強くできる。とくに、０．４〜０．６ｍｍの場合には、緩衝シロが大きくなりシート強度が強くなるので、好適である。また、このようなシートを複数枚重ねると、シート自体は薄いので割れや欠けも生じず、クッション性、ガス遮蔽性を更に向上できる。
【実施例３】
【００２８】
本発明のるつぼ用保護シートにおける、圧縮率およびガス透過性を調べた。
測定は、厚さ0.5ｍｍのるつぼ用保護シートにおいて、かさ密度を0.1，0.3，0.5，0.7，1.0，1.5，1.7Ｍｇ/ｍ３としたときにおける、圧縮率およびガス透過性を確認した。
圧縮率は、実施例１と同様に、厚さ方向から34.3ＭＰａの加圧力で加圧圧縮したときにおける、加圧圧縮前のシート厚さに対する加圧圧縮中におけるシート厚さの割合で評価した。
また、ガス透過率は以下の方法で測定した。
（１）互いに連通された一対の密閉されたチャンバーＣＡ，ＣＢにおいて、両チャンバーＣＡ，ＣＢを連通する通路（直径１０ｍｍ）を本発明のるつぼ用保護シート（直径３０ｍｍ）で塞ぐように配置する。言い換えれば、るつぼ用保護シートを通過しなければ一対の密閉されたチャンバーＣＡ，ＣＢ間を空気が流れられない状態とする。
（２）この状態から、両チャンバーＣＡ，ＣＢ内の気圧が1.0×１０-４Ｐａとなるまで両チャンバーＣＡ，ＣＢを真空引きする。そして、一方のチャンバーＣＡ内の真空引きを継続しながら、他方のチャンバーＣＢ内が所定の圧力（1.0×１０5Ｐａ）となるまでＮ２ガスを供給する。
（３）他方のチャンバーＣＢ内が所定の圧力（1.0×１０5Ｐａ）となると、一方のチャンバーＣＡ内の真空引きを停止する。すると、両チャンバーＣＡ，ＣＢ間の圧力差とるつぼ用保護シートのガス透過性に応じて、徐々に他方のチャンバーＣＢから一方のチャンバーＣＡにＮ２ガスが流れるので、一方のチャンバーＣＡ内の圧力が上昇する。
（４）そして、一方のチャンバーＣＡ内の真空引きを停止してから約100秒間における一方のチャンバーＣＡ内の圧力上昇速度を測定し、以下の式に基づいて、ガス透過率Ｋ（ｃｍ２／ｓ）を算出した。
Ｋ＝Ｑ・Ｌ／（Ｐ・Ａ）
なお、Ｑはガス流量（Ｐａ・ｃｍ２／ｓ）、Ｐは両チャンバーＣＡ，ＣＢ間の圧力差（Ｐａ）、Ａはるつぼ用保護シートのガス透過率面積、つまり、両チャンバーＣＡ，ＣＢを連通する通路の面積（ｃｍ２）である。
また、ガス流量Ｑは、一方のチャンバーＣＡ内の真空引きを停止してから約100秒間における一方のチャンバーＣＡ内の圧力上昇速度と、一方のチャンバーＣＡの容積から算出される。
【００２９】
図４に示すように、かさ密度が大きくなるにつれ、ガス透過性は低くなる、言い換えれば、かさ密度が大きくなるとガス遮蔽性が高くなることが確認できる。
また、図５に示すように、圧縮率とガス透過性との関係を確認すると、圧縮率が大きくなるほどガス透過性は小さく（ガス遮蔽性が高くなる）なることが確認できる。つまり、圧縮率がガス遮蔽性はトレードオフの関係にあることが確認できる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明のるつぼ用保護シートは、ＣＺ法によるシリコン単結晶等の製造に外側るつぼと内側るつぼの保護に使用されるシートに適している。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】（Ａ）は、シリコン単結晶等を製造する設備の概略説明図であり、（Ｂ）はるつぼの拡大説明図である。
【図２】るつぼ用保護シートにおける圧縮率と復元率との関係を示した図である。
【図３】るつぼ用保護シートにおけるシートの厚さと、屈曲性および緩衝性の関係を示した図である。
【図４】るつぼ用保護シートにおけるかさ密度と、圧縮率およびガス透過性との関係を示した図である。
【図５】るつぼ用保護シートにおける圧縮率とガス透過性との関係を示した図である。
【符号の説明】
【００３２】
１ るつぼ
２ 内側るつぼ
３ 外側るつぼ
４ るつぼ用保護シート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、るつぼ用保護シートに関する。ＣＺ法によるシリコン単結晶等の製造には、るつぼが使用される。かかるるつぼとして、ヒータ等によって加熱される外側るつぼと、シリコン単結晶等の原材料が収容される内側るつぼとを備えたものがある。通常、内側るつぼには、シリコンとの反応性、純度の問題から石英製のるつぼが採用され、外側るつぼには、純度、耐熱性および強度の問題から黒鉛製のるつぼが採用されており、内側るつぼを外側るつぼに内挿した状態でシリコン単結晶などの製造に使用される。
しかるに、石英製の内側るつぼは非常にもろく破損しやすいので外側るつぼに内挿する際には非常に慎重に作業を行わなければならない。また、シリコン単結晶などの製造終了後るつぼを冷却するときに、内側るつぼと外側るつぼの熱膨張係数の違いにより両るつぼに割れ等の損傷が生じるという問題がある。さらに、石英ルツボから発生するＳｉＯガス等が外側るつぼと反応して外側るつぼのＳｉＣや減肉等が発生するという問題も生じている。
かかる問題を解決するために、外側るつぼと内側るつぼとの間に、両るつぼを保護するための部材を設けることが行われている。
本発明は、かかる外側るつぼと内側るつぼの間に配置され、両るつぼを保護するために使用されるるつぼ用保護シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、外側るつぼと内側るつぼの間に配置され、両者の損傷を保護するために種々のシートが開発されている（例えば、特許文献１〜５）。
特許文献１，２には、炭素繊維からなる織物等の炭素繊維部材の表面に、熱分解炭素がコーティングされたシートやファブリックが開示されており、これらのシート等を外側るつぼと内側るつぼとの間に配置する技術が開示されている。そして、これらのシート等は、ある程度柔軟性を有しているので緩衝材として機能する旨、また、表面にコーティングされた熱分解炭素が内側るつぼから発生するＳｉＯガス等と反応するのでＳｉＯガス等と外側るつぼの反応を防ぐことができる旨の記載がある。
【０００３】
特許文献１，２の炭素繊維部材は、炭素繊維から構成されておりある程度の柔軟性は有しているので、内側るつぼの外面や外側るつぼの内面に沿って変形させることができる。しかし、特許文献１，２の炭素繊維部材はその圧縮性がそれほど高くないから、内側るつぼを外側るつぼに内挿する際の衝撃を十分に吸収できないし、るつぼ冷却時における両るつぼ間に発生する膨張収縮応力の緩和にもそれほど有効ではない。
また、表面にコーティングされた熱分解炭素をＳｉＯガス等と反応させるにしても、すべてのＳｉＯガス等を反応させることはできないので、炭素繊維部材を通過するＳｉＯガス等は存在する。そして、繊維間に多くの隙間が存在しているため、ガス遮蔽性はそれほど期待できない。たしかに、熱分解炭素をコーティングすることによってある程度のガス遮蔽性を持たせることができる。しかし、ガス遮蔽性を高めるためにコーティングを多くすると柔軟性が失われてしまう。すると、内挿作業中に破損してしまう可能性が高くなる。逆に、柔軟性を維持するためにコーティングを少なくすると、繊維間に多数の隙間が残ってしまうので、ガス遮蔽性を十分に高めることができない。
【０００４】
炭素繊維部材よりも柔軟性や圧縮性に優れた材料として、膨張黒鉛をシート状にした膨張黒鉛シートがあり、かかる膨張黒鉛シートをるつぼ用保護シートとして使用する技術も特許文献３〜５に開示されている。
そして、膨張黒鉛シートは、柔軟性を有し圧縮率並びに復元率の高い材料であるから、熱衝撃や熱膨張度の膨張収縮応力の緩和にも役立つとの記載が特許文献３にはある。また、膨張黒鉛シートはガス透過性も非常に低い異方性の強い材料であるから、ガス透過性に抵抗があるとの記載も特許文献３にはある。
【０００５】
しかるに、特許文献３〜５では、膨張黒鉛シートの性質を特定する上でそのシートの厚さと不純物濃度程度しか考慮されておらず、圧縮率とガス透過性の両方を考慮することは行われていない。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２６１４８１号
【特許文献２】特開２００２−２２６２９２号
【特許文献３】特許第２５２８２８５号
【特許文献４】特開２００３−２６７７８１号
【特許文献５】特開２００４−７５５２１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記事情に鑑み、内側るつぼの損傷を防ぐことができ、外側るつぼのＳｉＣ化を抑制することができるるつぼ用保護シートを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１発明のるつぼ用保護シートは、内側るつぼと外側るつぼを有するるつぼにおける両るつぼの間に配設される膨張黒鉛からなるシートであって、ガス透過率が、１．０×１０−４ｃｍ２／ｓより小さく、厚さ方向から34.3ＭＰａの加圧力で加圧圧縮したときにおいて、圧縮率が２０％以上であることを特徴とする。
第２発明のるつぼ用保護シートは、第１発明において、前記シートは、厚さが、0.2ｍｍ以上0.6ｍｍ以下であることを特徴とする。
第３発明のるつぼ用保護シートは、第１発明において、厚さ方向から34.3ＭＰａの加圧力で加圧圧縮したときにおいて、復元率が５％以上であることを特徴とする。
第４発明のるつぼ用保護シートは、第１発明において、灰分が、１０massppm以下である
ことを特徴とする。
第５発明のるつぼ用保護シートは、請求項１、２、３または４記載のシートが、複数枚積層されたものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
第１発明によれば、圧縮率が高いので内側るつぼを内挿するときに破損防止効果が高くなり、作業性を向上することができる。しかも、内側るつぼの底面に凹凸があってもシートが緩衝材となるので、外側るつぼ内における内側るつぼの傾きを防ぐことができる。また、圧縮率が高くても、内側るつぼを加熱したときに発生するＳｉＯガスの透過を防ぐことができる程度にガス透過率が保たれているので、外側るつぼのＳｉＣ化や減肉等の発生を防ぐことができる。
第２発明によれば、柔軟性を失わずかつ内側るつぼの内挿時に圧縮されてもクッション性を維持できる厚さに形成されている。よって、内側るつぼを内挿するときにシートが割れたりすることを防ぐことができ、しかも、るつぼ冷却時に両るつぼ間に発生する膨張収縮応力も緩和することができる。
第３発明によれば、復元性が高いので、両るつぼ間に発生する膨張収縮量の差に起因して両るつぼ間の隙間が変動しても、シートにより両者の隙間を埋めておくことができるし、シートのクッション性も維持しておくことができる。
第４発明によれば、シート中の灰分が少ないので、シリコンが汚染されることを防ぐことができる。よって、引き上げたシリコン単結晶をより高品質にすることができる。
第５発明によれば、シートが複数枚重ねて形成されているので、シートの厚さが薄くても強度を向上させることができ、緩衝シロが大きくなる。よって、シートの割れを防ぐことができ、クッション性も向上させることができる。そして、ガス遮蔽性も向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本発明のるつぼ用保護シートを説明する前に、このシートが使用される装置について簡単に説明する。
図１（Ａ）は、シリコン単結晶等を製造する設備の概略説明図であり、（Ｂ）はるつぼの拡大説明図である。
図１において、符号１は、シリコン単結晶等の原材料となる多結晶シリコンを収容するるつぼである。このるつぼの周囲にはヒータ５が配設されており、このヒータ５からの輻射熱によりるつぼ１を加熱する構成となっている。このため、ヒータ５によりるつぼ１が加熱されると、るつぼ１からの熱伝導により多結晶シリコンが加熱されて溶融するので、この溶融したシリコンに種結晶を接触させて引き上げることにより、シリコン単結晶を製造することができる。
上記のるつぼ１は、通常、石英製の内側るつぼ２と黒鉛製の外側るつぼ３から構成されているのであるが、外側るつぼのＳｉＣ化の抑制内側るつぼ２を外側るつぼ３に内挿する際の破損防止や、シリコン単結晶などの製造終了後、るつぼ１を冷却するときにおける両るつぼ２，３を形成する材料の熱膨張係数の違いに起因する損傷を防ぐために、両るつぼ２，３の間に、シート４が配設される。このシート４に、本発明のるつぼ用保護シートは使用されるのである（図１（Ｂ））。
【００１１】
ここで、上記のごとき状態で使用される本発明のるつぼ用保護シートには、以下のごとき性質が求められる。
（１）内側るつぼを外側るつぼに内挿する際の衝撃吸収性を有すること（衝撃吸収性）。
（２）内側るつぼ等から発生するＳｉＯガスによる外側るつぼの減肉やＳｉＣ化を防ぐこと（ガス遮蔽性）。
（３）るつぼを冷却するときにおいて、外側るつぼの材料（黒鉛）と内側るつぼの材料（石英）の熱膨張係数の違いに起因する両るつぼの変形量の差を吸収できること（変形量吸収能）。
【００１２】
本発明のるつぼ用保護シートは、膨張黒鉛から形成され、ガス透過率が１．０×１０−４ｃｍ２／ｓより小さく、しかも、その厚さ方向から34.3ＭＰａの加圧力で加圧圧縮したときにおいて、圧縮率が２０％以上となるものであるから、以上のごとき性質（１）〜（３）を全て満たすことができるのである。
以下に、本発明のるつぼ用保護シートの各パラメータと、性質（１）〜（３）との関係を説明する。
【００１３】
まず、本発明のるつぼ用保護シートは、天然黒鉛やキッシュ黒鉛等を硫酸や硝酸等の液体に浸漬させた後、400℃以上で熱処理を行うことによって形成された膨張黒鉛をシート状に形成したものである。
膨張黒鉛は、綿状または繊維状をしたもの、つまり、その軸方向の長さが半径方向の長さよりも長いものであり、例えば、その軸方向の長さが１〜３ｍｍ程度、かつ、半径方向の長さが300〜600μｍ程度のものである。そして、本発明のるつぼ用保護シート内部では、上記のごとき膨張黒鉛同士が絡みあっているのである。
なお、本発明のるつぼ用保護シートは、上記のごとき膨張黒鉛のみで形成してもよいが、フェノール樹脂やゴム成分等のバインダーが若干（例えば５％程度）混合されていてもよい。
【００１４】
（衝撃吸収性および変形量吸収能）
上記のごとき膨張黒鉛から形成された本発明のるつぼ用保護シートは、その厚さ方向から34.3ＭＰａの加圧力で加圧圧縮したときにおいて、圧縮率が２０％以上となるものである。圧縮率とは、上記の加圧力で加圧圧縮しているときにおけるシートの厚さを、加圧力が加わっていない状態におけるシートの厚さにより除した値である。
そして、本発明のるつぼ用保護シートが上記のごとき圧縮率を有していれば、内側るつぼを外側るつぼに内挿するときに内側るつぼを外側るつぼに押し付ける方向に力が加わっても、シートが圧縮変形してその力を吸収することができる。つまり、内側るつぼを内挿したときに発生する衝撃をるつぼ用保護シートが吸収できるから、内側るつぼの破損を防ぐことができ、内挿作業の作業性を向上することができるのである。
しかも、るつぼ用保護シートが十分な圧縮率を有しておれば、内側るつぼの底面に凹凸があっても、その凹凸はシートにくい込んだ状態となる。すると、シートにより内側るつぼの外面と外側るつぼの内面との間をシートにより埋めることができる。よって、内側るつぼを外側るつぼに内挿したときに、内側るつぼの底面に凹凸があっても、内側るつぼが傾くことを防ぐことができるから、外側るつぼ内で内側るつぼが傾いたことに起因する溶融シリコンの液もれを防ぐことができる。
【００１５】
なお、るつぼ用保護シートが上記のごとき圧縮率を有していても、その厚さが薄すぎれば、十分な緩衝シロを取ることができない。言い換えれば、シートが内側るつぼ内挿時の衝撃を吸収できなかったり、内側るつぼの外面および外側るつぼの内面に密着できなかったりする可能性がある。
また、るつぼ用保護シートは、内側るつぼと外側るつぼとの間に挟まれると、内側るつぼの底面および外側るつぼの内面に密着するように屈曲変形される。このとき、シート自体の強度が弱かったり柔軟性が小さかったりすれば、るつぼ用保護シートが上記のごとき圧縮率を有していても、内側るつぼと外側るつぼとの間に挟まれたときに、シート自体が割れたり欠けたり破れたりする可能性がある。
【００１６】
しかし、るつぼ用保護シートの厚さが0.2〜0.6ｍｍであれば、十分な緩衝シロを取ることができるし、両るつぼ間をシートにより埋めることができる。しかも、かさ密度0.5〜1.6Ｍｇ／ｍ３としておけば、ある程度の強度をシートが有するので、シートが変形してもその割れ等などを防ぐことができる。
よって、上記のごとき圧縮率のるつぼ用保護シートにおいて、厚さ0.2〜0.6ｍｍかつかさ密度0.5〜1.6Ｍｇ／ｍ３とすれば、衝撃吸収性および変形量吸収能を維持しつつ、シートの割れ等などを防ぐことができるので、好適である。
とくに、るつぼ用保護シートを、厚さ0.4〜0.6ｍｍ、しかも、0.5〜1.5Ｍｇ／ｍ３としておけば、シートの割れ等をより確実に防ぐことができるし、衝撃吸収性および変形量吸収能をより高くできるので、好適である。
【００１７】
しかも、るつぼ用保護シートが厚さ0.2〜0.6ｍｍ、とくに、0.4〜0.6ｍｍであれば、内側るつぼを外側るつぼ内に配置した後であっても、シートはさらに圧縮変形が可能な状態に維持される。すると、単結晶シリコン製造後、るつぼ全体を冷却するときにおいて、材料の熱膨張係数の違いに起因して、内側るつぼの収縮量よりも外側るつぼの収縮量が大きくなっても、収縮量の差をるつぼ用保護シートが吸収できる。つまり、るつぼ冷却時に両るつぼ間に発生する膨張収縮応力も緩和することができるから、るつぼ冷却時において、るつぼの破損を防ぐことができる。
なお、シートを複数枚重ねて使用すれば、一枚のシートの厚さが薄くても強度を向上させることができ、緩衝シロが大きくなる。よって、シートの割れを防ぐことができ、クッション性も向上させることができる。
さらになお、一枚のシートを重ねて使用してもよいし、事前に複数枚のシートを重ねて形成された多層シートを使用してもよい。
【００１８】
さらに、るつぼ用保護シートを厚さ方向から34.3ＭＰａの加圧力で加圧圧縮したときにおいて、復元率が５％以上であれば、圧縮後荷重が除去された後でも、シートがクッション性を維持しておくことができる。すると、シリコン単結晶の製造作業中において、両るつぼの膨張収縮量の差に起因して両るつぼ間の隙間が変動しても、隙間の変動がるつぼ用保護シートがその厚さを復元できる範囲であれば、内側るつぼと外側るつぼとの間を常にシートによって埋めておくことができるので好適である。
なお、復元率とは、上記の加圧力で加圧圧縮しているときにおけるるシートの厚さを、加圧力を除去したときにおけるシートの厚さにより除した値である。
【００１９】
（ガス遮蔽性）
本発明のるつぼ用保護シートは、ガス透過率が、１．０×１０−４ｃｍ２／ｓより小さくなるように調整されている。
圧縮率が高くなるとガス透過率が大きくなる傾向にあるが（図５（Ｂ）参照）、ガス透過率を１．０×１０−４ｃｍ２／ｓより小さくなるようにしておけば、るつぼ用保護シートの圧縮率が上述したような範囲であっても、内側るつぼを加熱したときに発生するＳｉＯガスのシートを透過を抑えることができる。すると、シートを透過したＳｉＯガスが外側るつぼと反応し、外側るつぼがＳｉＣ化することを防ぐことができるから、外側るつぼの寿命を長くすることができ、シリコン単結晶の製造コストを削減することができる。
【００２０】
また、ＳｉＯガスがるつぼ用保護シートを透過した場合、シートと外側るつぼとの間に流入しこのＳｉＯガスは加熱される。すると、シートと外側るつぼとの間において、ＳｉＯガスの対流が発生し、この対流によって外側るつぼが削られ、外側るつぼの減肉が発生する可能性がある。特に、この現象はるつぼのＲ部（湾曲部、図１（Ｂ）のＡ部参照）において多く見られ、減肉が進むとるつぼが割れる。
しかし、ガス透過率が１．０×１０−４ｃｍ２／ｓより小さければ、るつぼ用保護シートと外側るつぼとの間に流入するガス自体が少なくなるので、上記のごとき対流の発生や対流による外側るつぼの減肉を防ぐことができる。
【００２１】
なお、るつぼ用保護シートが上記のごときガス透過率がであっても完全にガスの透過を防ぐことは難しい。しかし、るつぼ用保護シートが上述したような圧縮率および復元率を有していれば、内側るつぼと外側るつぼとの間を常にるつぼ用保護シートによって埋めておくことができる。すると、両るつぼ間にＳｉＯガスが対流する隙間が存在しないから、外側るつぼの減肉の抑制効果を高くすることができる。
さらになお、ＳｉＯガスの対流が発生する部分は、るつぼの側面と底面との接続する部分（図１（Ｂ）のＡ部）であるから、かかる対流を防ぐだけであれば、本発明のるつぼ用保護シートはその部分近傍だけに設けてもよい。また、シートを複数枚重ねたり、複数枚のシートからなる多層シート使用すれば、一枚のシートのガス遮蔽性がそれほど高くなくても、ガス遮蔽性を高めることができる。
【実施例１】
【００２２】
本発明のるつぼ用保護シートを、厚さ方向から34.3ＭＰａの加圧力で加圧圧縮したときにおける圧縮率および復元率を調べた。
測定は、厚さ0.5ｍｍのるつぼ用保護シートにおいて、かさ密度を0.1，0.5，0.8，1.0，1.2，1.5，1.8Ｍｇ/ｍ３としたときにおける、かさ密度と圧縮率、復元率の関係を確認した。圧縮率は、加圧圧縮前のシート厚さに対する加圧圧縮中におけるシート厚さの割合で評価し、復元率は、加圧圧縮前のシート厚さに対する、加圧圧縮後加圧力が除去されたときにおけるシート厚さの割合で評価した。
なお、シートはハロゲンガスで灰分が１０ppm以下となるように調整している。
【００２３】
図２（Ａ）に示すように、かさ密度が大きくなるにつれ、圧縮率が低下し、復元率が高くなることが確認できる。また、圧縮率と復元率との関係を確認すると、図２（Ｂ）に示すように、全体として、圧縮率が大きくなるほど復元率が低下していることが確認できる。つまり、圧縮率と復元率はトレードオフの関係にあることが確認できる。
【実施例２】
【００２４】
本発明のるつぼ用保護シートにおける、シートの厚さと、屈曲性および緩衝性との関係を確認した。屈曲性および緩衝性は、外側るつぼの内面にるつぼ用保護シートを配置した状態において、内側るつぼを外側るつぼに内挿し、シートを損傷を確認した。
シートは、かさ密度を0.1，0.3，0.5，0.7，1.0，1.5，1.7Ｍｇ/ｍ３とし、厚さを0.1，0.2，0.4，0.6，1.0ｍとした。
評価は、屈曲性が良好でシートの割れや破れ、欠けが発生せず、しかも、緩衝性に優れている場合には◎とし、屈曲性および緩衝性が許容できる程度である場合には○、屈曲性、緩衝性のいずれかか悪い場合には△とし、いずれも悪い場合には×として表示している。
なお、外側るつぼには東洋炭素（株）製ＩＧ−110（内径φ500，高さ490ｍｍ）を、内側るつぼには石英るつぼ（外径φ480，高さ500ｍｍ）を使用した。
また、シートはハロゲンガスで灰分が１０ppm以下となるように調整している。
【００２５】
膨張黒鉛からなるシートでは、一般的にかさ密度が大きくなるほどシートの強度が強くなるのであるが、図３に示すように、シートの厚さが薄すぎる場合（０．１ｍｍ）には、かさ密度を大きくしても十分な強度が得られない。このため、るつぼ取付時において、シートに曲げる力が加わると、破れや割れ、欠けなどが生じる。また、十分な緩衝シロがない。
一方、シートの厚さが厚すぎる場合（１ｍｍ）には、十分な緩衝シロがあり、その強度も十分に有しているのであるが作業性は悪くならないが、屈曲性が悪くなるので、るつぼ取付時において、シートに曲げる力が加わると、割れや欠けなどが生じる。
【００２６】
また、かさ密度が小さい場合、強度不足から屈曲性が低く、シート厚さが１ｍｍの場合以外では、シートに曲げる力が加わると、割れや欠けなどが生じる。逆に、かさ密度が1.7Ｍｇ/ｍ３の場合には、圧縮性が低くなり、厚さが厚くなっていたとしても十分な緩衝シロがない。
【００２７】
シート厚さが０．２〜０．６ｍｍ、かさ密度が0.5〜1.5Ｍｇ/ｍ３であれば、十分な緩衝シロを有し、屈曲性を維持しつつもシートの強度を強くできる。とくに、０．４〜０．６ｍｍの場合には、緩衝シロが大きくなりシート強度が強くなるので、好適である。また、このようなシートを複数枚重ねると、シート自体は薄いので割れや欠けも生じず、クッション性、ガス遮蔽性を更に向上できる。
【実施例３】
【００２８】
本発明のるつぼ用保護シートにおける、圧縮率およびガス透過性を調べた。
測定は、厚さ0.5ｍｍのるつぼ用保護シートにおいて、かさ密度を0.1，0.3，0.5，0.7，1.0，1.5，1.7Ｍｇ/ｍ３としたときにおける、圧縮率およびガス透過性を確認した。
圧縮率は、実施例１と同様に、厚さ方向から34.3ＭＰａの加圧力で加圧圧縮したときにおける、加圧圧縮前のシート厚さに対する加圧圧縮中におけるシート厚さの割合で評価した。
また、ガス透過率は以下の方法で測定した。
（１）互いに連通された一対の密閉されたチャンバーＣＡ，ＣＢにおいて、両チャンバーＣＡ，ＣＢを連通する通路（直径１０ｍｍ）を本発明のるつぼ用保護シート（直径３０ｍｍ）で塞ぐように配置する。言い換えれば、るつぼ用保護シートを通過しなければ一対の密閉されたチャンバーＣＡ，ＣＢ間を空気が流れられない状態とする。
（２）この状態から、両チャンバーＣＡ，ＣＢ内の気圧が1.0×１０-４Ｐａとなるまで両チャンバーＣＡ，ＣＢを真空引きする。そして、一方のチャンバーＣＡ内の真空引きを継続しながら、他方のチャンバーＣＢ内が所定の圧力（1.0×１０5Ｐａ）となるまでＮ２ガスを供給する。
（３）他方のチャンバーＣＢ内が所定の圧力（1.0×１０5Ｐａ）となると、一方のチャンバーＣＡ内の真空引きを停止する。すると、両チャンバーＣＡ，ＣＢ間の圧力差とるつぼ用保護シートのガス透過性に応じて、徐々に他方のチャンバーＣＢから一方のチャンバーＣＡにＮ２ガスが流れるので、一方のチャンバーＣＡ内の圧力が上昇する。
（４）そして、一方のチャンバーＣＡ内の真空引きを停止してから約100秒間における一方のチャンバーＣＡ内の圧力上昇速度を測定し、以下の式に基づいて、ガス透過率Ｋ（ｃｍ２／ｓ）を算出した。
Ｋ＝Ｑ・Ｌ／（Ｐ・Ａ）
なお、Ｑはガス流量（Ｐａ・ｃｍ２／ｓ）、Ｐは両チャンバーＣＡ，ＣＢ間の圧力差（Ｐａ）、Ａはるつぼ用保護シートのガス透過率面積、つまり、両チャンバーＣＡ，ＣＢを連通する通路の面積（ｃｍ２）である。
また、ガス流量Ｑは、一方のチャンバーＣＡ内の真空引きを停止してから約100秒間における一方のチャンバーＣＡ内の圧力上昇速度と、一方のチャンバーＣＡの容積から算出される。
【００２９】
図４に示すように、かさ密度が大きくなるにつれ、ガス透過性は低くなる、言い換えれば、かさ密度が大きくなるとガス遮蔽性が高くなることが確認できる。
また、図５に示すように、圧縮率とガス透過性との関係を確認すると、圧縮率が大きくなるほどガス透過性は小さく（ガス遮蔽性が高くなる）なることが確認できる。つまり、圧縮率がガス遮蔽性はトレードオフの関係にあることが確認できる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明のるつぼ用保護シートは、ＣＺ法によるシリコン単結晶等の製造に外側るつぼと内側るつぼの保護に使用されるシートに適している。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】（Ａ）は、シリコン単結晶等を製造する設備の概略説明図であり、（Ｂ）はるつぼの拡大説明図である。
【図２】るつぼ用保護シートにおける圧縮率と復元率との関係を示した図である。
【図３】るつぼ用保護シートにおけるシートの厚さと、屈曲性および緩衝性の関係を示した図である。
【図４】るつぼ用保護シートにおけるかさ密度と、圧縮率およびガス透過性との関係を示した図である。
【図５】るつぼ用保護シートにおける圧縮率とガス透過性との関係を示した図である。
【符号の説明】
【００３２】
１ るつぼ
２ 内側るつぼ
３ 外側るつぼ
４ るつぼ用保護シート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側るつぼと外側るつぼを有するるつぼにおける両るつぼの間に配設される膨張黒鉛からなるシートであって、
ガス透過率が、１．０×１０−４ｃｍ２／ｓより小さく、
厚さ方向から34.3ＭＰａの加圧力で加圧圧縮したときにおいて、圧縮率が２０％以上である
ことを特徴とするるつぼ用保護シート。
【請求項２】
前記シートは、厚さが、0.2ｍｍ以上0.6ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項１記載のるつぼ用保護シート。
【請求項３】
厚さ方向から34.3ＭＰａの加圧力で加圧圧縮したときにおいて、復元率が５％以上である
ことを特徴とする請求項１記載のるつぼ用保護シート。
【請求項４】
灰分が、１０massppm以下である
ことを特徴とする請求項１記載のるつぼ用保護シート。
【請求項５】
請求項１、２、３または４記載のシートが、複数枚積層されたものである
ことを特徴とするるつぼ用保護シート。
【請求項１】
内側るつぼと外側るつぼを有するるつぼにおける両るつぼの間に配設される膨張黒鉛からなるシートであって、
ガス透過率が、１．０×１０−４ｃｍ２／ｓより小さく、
厚さ方向から34.3ＭＰａの加圧力で加圧圧縮したときにおいて、圧縮率が２０％以上である
ことを特徴とするるつぼ用保護シート。
【請求項２】
前記シートは、厚さが、0.2ｍｍ以上0.6ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項１記載のるつぼ用保護シート。
【請求項３】
厚さ方向から34.3ＭＰａの加圧力で加圧圧縮したときにおいて、復元率が５％以上である
ことを特徴とする請求項１記載のるつぼ用保護シート。
【請求項４】
灰分が、１０massppm以下である
ことを特徴とする請求項１記載のるつぼ用保護シート。
【請求項５】
請求項１、２、３または４記載のシートが、複数枚積層されたものである
ことを特徴とするるつぼ用保護シート。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−１９１３９（Ｐ２００８−１９１３９Ａ）
【公開日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１９３６２０（Ｐ２００６−１９３６２０）
【出願日】平成１８年７月１４日（２００６．７．１４）
【出願人】（０００２２２８４２）東洋炭素株式会社 (198)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月１４日（２００６．７．１４）
【出願人】（０００２２２８４２）東洋炭素株式会社 (198)
【Ｆターム（参考）】
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