(57)【要約】【課題】中空柱状シリコンインゴットを容易に製造する。【解決手段】るつぼ３０の底部３２に、柱状部材３３を立設する。柱状部材３３を中空とするとともに、周方向に配列された複数の部材をＳｉＯ２からなる接合材によって接合することで柱状部材３３を構成する。柱状部材３３の比重をシリコンよりも大きくする。柱状部材３３の中空部の内周面に黒鉛層３６を形成する。るつぼ３０を断熱材からなる支持台４２に載置する。るつぼ３０の上下にヒータ４７，４７を配置する。【選択図】　　　図３
2004043250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンインゴットを製造するために用いられるるつぼであって、
その底部には、一または複数の柱状部材が立設されており、
さらに、前記柱状部材には、弱化部が形成されていることを特徴とする中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼ。
【請求項２】
請求項１に記載の中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼであって、
前記柱状部材が中空であるとともに、周方向に配列された複数の柱状部材構成体が接合されてなり、前記弱化部は、前記複数の柱状部材構成体を接合する接合材であることを特徴とする中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼ。
【請求項３】
請求項１に記載の中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼであって、
前記柱状部材が中空であるとともに、その外壁に厚みの薄い部分が形成されており、前記弱化部は、前記厚みの薄い部分であることを特徴とする中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼ。
【請求項４】
シリコンインゴットを製造するために用いられるるつぼであって、
その底部には、一または複数の柱状部材が立設されており、
さらに、前記柱状部材が、シリコンと同等の熱膨張係数を有する材料から構成されていることを特徴とする中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼ。
【請求項５】
請求項４に記載の中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼであって、
前記柱状部材を構成する材料が、少なくとも黒鉛を含んでいることを特徴とする中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼ。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼであって、
前記柱状部材の比重が、シリコンよりも大きく設定されていることを特徴とする中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼ。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼであって、
前記柱状部材が中空であるとともに、その少なくとも内周面に黒鉛層が形成されていることを特徴とする中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼ。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼを用いた中空柱状シリコンインゴットの製造方法であって、
前記るつぼ内に、単結晶または多結晶シリコンを添加して、溶融させた後、凝固させることを特徴とする中空柱状シリコンインゴットの製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の中空柱状シリコンインゴットの製造方法において、
前記るつぼ内で溶融した単結晶または多結晶シリコンを、一方向に凝固させていくことを特徴とする中空柱状シリコンインゴットの製造方法。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載の中空柱状シリコンインゴットの製造方法によって製造される中空柱状シリコンインゴットを、その横方向に切断することにより、中空部を有するプラズマエッチング装置用部材を製造することを特徴とするプラズマエッチング装置用部材の製造方法。
【請求項１１】
請求項８または請求項９に記載の中空柱状シリコンインゴットの製造方法によって製造される中空柱状シリコンインゴットを、その横方向に切断することにより、中空部を有する半導体製造装置用部材を製造することを特徴とする半導体製造装置用部材の製造方法。
【請求項１２】
断熱材からなる支持台に、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼが載置されていることを特徴とする中空柱状シリコンインゴットの製造装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の中空柱状シリコンインゴットの製造装置において、
前記るつぼの上下に加熱部を配置したことを特徴とする中空柱状シリコンインゴットの製造装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載のシリコンインゴットの製造装置において、
前記るつぼの横に加熱部を配置するとともに、この加熱部が前記るつぼの上下方向で温度勾配を設定可能にしたことを特徴とする中空柱状シリコンインゴットの製造装置。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼを用い、
このるつぼ内に、単結晶または多結晶シリコンを添加して、溶融させた後、凝固させてなることを特徴とする中空柱状シリコンインゴット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウェハーのプラズマエッチング装置や半導体製造装置を構成するシリコンからなる各種の部材を製造するための材料となる中空柱状シリコンインゴットの製造方法及びそれを製造するためのるつぼに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シリコンウェハーのプラズマエッチング装置は、例えば、図８に示すように、外部からの元素のコンタミネーションを防止するための円筒状シールド部材１と、台座に載置されたシリコンウェハーＷを保持するリング状部材２と、エッチング電極Ｅなどを主として構成されるものである。
このプラズマエッチング装置を構成するプラズマエッチング装置用部材１，２は、シリコンウェハーＷに不純物が混入してしまうのを防止する等の理由により、シリコンウェハーＷと同一の材料、すなわち、純度の高いシリコンによって形成されるものであり、これらに共通して、中空部を有する略リング状あるいは略円筒状をなしているものである。
【０００３】
そして、これら各種のプラズマエッチング装置用部材１，２を製造するには、まず、図９に示すように、円筒状の外壁１１と、これを閉塞する円板状の底部１２とからなる石英のるつぼ１０に、単結晶または多結晶シリコン２０を添加し、このシリコン２０をヒータで加熱して溶融した後、凝固させることによって図１０に示すような円柱状シリコンインゴット２１を製造する。
次に、この円柱状シリコンインゴット２１を、例えば、図１０における２点鎖線で示される切断線に沿って切断することにより、略円板状あるいは略円柱状をなす部材を形成した後、その中心を貫通するようにくり抜く切削加工を施すことで、図１１（ａ），（ｂ）に示されるような中空部２２を有する略リング状あるいは略円筒状をなすプラズマエッチング装置用部材が形成されることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような製造方法では、最初から中空部が形成された中空柱状シリコンインゴットを製造することはできないので、製造工程に手間がかかり、加えて、中空部２２を形成するための切削加工に起因して、図１２に示すように、この中空部２２から外方側へ向けてクラックが生じやすくなっており、製品の歩留まりを低下させる大きな問題となっていた。
また、半導体製造装置用部材の製造方法においても、上記のような製造方法が採用されており、同様の問題が生じていた。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、中空柱状シリコンインゴットを容易に製造することができるるつぼ及びこれを用いて製造される中空柱状シリコンインゴットを提供することを目的とする。
また、本発明は、中空柱状シリコンインゴットを容易に製造することができる中空柱状シリコンインゴットの製造方法及びその製造装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、歩留まりを高く保つことができるプラズマエッチング装置用部材の製造方法及び半導体製造装置用部材の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明による中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼは、シリコンインゴットを製造するために用いられるるつぼであって、その底部には、一または複数の柱状部材が立設されており、さらに、前記柱状部材には、弱化部が形成されていることを特徴とする。
このような構成とすると、るつぼ内に単結晶または多結晶シリコンを添加・溶融して、凝固させるだけで、容易に中空柱状のシリコンインゴットを製造することが可能となり、また、この中空柱状シリコンインゴットを切断加工すれば、中空部を有するプラズマエッチング装置用部材を容易に製造することが可能となるので、従来のように中空部を形成するためのくり抜き切削加工が必要とならず、この切削加工に起因するクラックの発生をなくすことができる。
しかも、柱状部材には、強度の小さくなった弱化部が形成されていて、力が加わったときに割れやすく、あるいは、変形しやすくなっているので、るつぼ内で凝固したシリコンが冷却されるときの収縮によって、シリコンインゴットに無理な力が加わったとしても、この柱状部材自体が割れる、あるいは、変形することで、中空柱状シリコンインゴットの割れが生じてしまうのを防止することができる。
ここで、前記柱状部材が中空であるとともに、周方向に配列された複数の柱状部材構成体が接合されてなり、前記弱化部は、前記複数の柱状部材構成体を接合する接合材であってもよいし、または、前記柱状部材が中空であるとともに、その外壁に厚みの薄い部分が形成されており、前記弱化部は、前記厚みの薄い部分であってもよい。
【０００７】
また、本発明による中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼは、シリコンインゴットを製造するために用いられるるつぼであって、その底部には、一または複数の柱状部材が立設されており、さらに、前記柱状部材が、シリコンと同等の熱膨張係数を有する材料から構成されていることを特徴とする。また、前記柱状部材を構成する材料が、少なくとも黒鉛を含んでいることが好ましい。
このような構成とすると、るつぼ内に単結晶または多結晶シリコンを添加・溶融して、凝固させるだけで、容易に中空柱状のシリコンインゴットを製造することが可能となり、また、この中空柱状シリコンインゴットを切断加工すれば、中空部を有するプラズマエッチング装置用部材を容易に製造することが可能となるので、従来のように中空部を形成するためのくり抜き切削加工が必要とならず、この切削加工に起因するクラックの発生をなくすことができる。
しかも、柱状部材が、シリコンと同等の熱膨張係数を有する材料から構成されていることにより、るつぼ内で凝固したシリコンが冷却されるときの収縮と同時に、この柱状部材もシリコンと同等の割合で収縮するので、これにより、シリコンインゴットに無理な力が加わることなく、中空柱状シリコンインゴットの割れが生じてしまうのを防止することができる。
【０００８】
また、前記柱状部材の比重が、シリコンよりも大きく設定されていると、るつぼの底部に載置された柱状部材が、るつぼ内で溶融したシリコン中で浮き上がってしまうことがなく、中空柱状シリコンインゴットの製造を安定して行うことができる。
【０００９】
また、前記柱状部材が中空であるとともに、その少なくとも内周面に黒鉛層が形成されていることが好ましい。
このような構成とすると、るつぼ内で溶融したシリコンを凝固させるときに、中空の柱状部材の少なくとも内周面に形成された黒鉛層によって、中空柱状シリコンインゴットの中空部付近を十分に冷却することが可能となり、この中空部付近に、結晶の格子欠陥が生じて割れやすくなったり、柱状部材が溶け出して純度が低下してしまうことを防止できる。
【００１０】
本発明による中空柱状シリコンインゴットの製造方法は、本発明のるつぼ内に、単結晶または多結晶シリコンを添加して、溶融させた後、凝固させることを特徴とする。
とくに、このとき、前記るつぼ内で溶融した単結晶または多結晶シリコンを、一方向に凝固させていくようにすると、製造される中空柱状シリコンインゴットの結晶成分が一方向に並べられ、良好な性質を有する中空柱状シリコンインゴットを得ることができる。
【００１１】
本発明によるプラズマエッチング装置用部材の製造方法は、本発明の中空柱状シリコンインゴットの製造方法によって製造される中空柱状シリコンインゴットを、その横方向に切断することにより、中空部を有するプラズマエッチング装置用部材を製造することを特徴とする。
本発明による半導体製造装置用部材の製造方法は、本発明の中空柱状シリコンインゴットの製造方法によって製造される中空柱状シリコンインゴットを、その横方向に切断することにより、中空部を有する半導体製造装置用部材を製造することを特徴とする。
このように、中空柱状シリコンインゴットを、その中空部を交差するようにして、横方向に切断すると、中空部にクラックの生じないプラズマエッチング装置用部材あるいは半導体製造装置用部材を容易に形成できることとなる。
【００１２】
本発明による中空柱状シリコンインゴットの製造装置は、断熱材からなる支持台に、本発明の中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼが載置されていることを特徴とする。
ここで、前記るつぼの上下に加熱部を配置すると、るつぼ内で溶融したシリコンを凝固させる際には、上下の加熱部による加熱のいずれか一方を停止させることで、この加熱を停止した加熱部の配置されている方から、一方向に凝固させていくことができる。
また、前記るつぼの横に加熱部を配置するとともに、この加熱部が前記るつぼの上下方向で温度勾配を設定可能にすると、るつぼ内で溶融したシリコンを凝固させる際には、加熱部における温度が低くなっている方から、一方向に凝固させていくことができる。
【００１３】
本発明による中空柱状シリコンインゴットは、本発明の中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼを用い、このるつぼ内に、単結晶または多結晶シリコンを添加して、溶融させた後、凝固させてなることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付した図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の実施形態による中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼの断面図、図２（ａ）は同るつぼにおける柱状部材の形状を説明するための側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ方向矢視図、図３は、同るつぼを備えた中空柱状シリコンインゴットの製造装置の断面図である。
【００１５】
本実施形態による中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼ３０は、石英からなり、図１に示すように、略円筒状の外壁３１と略円板状の底部３２とを備えているとともに、この底部３２の略中央部に、底部３２の面積よりも小さい断面積を有する柱状部材３３が、底部３２から上方に突出するようにして載置されて立設されている。
【００１６】
柱状部材３３は、略円筒状の外壁３４と略円板状の底部３５とからなる中空状となっており、この中空部の上方側が開口しているような形状、すなわち、るつぼ状とされている。
それゆえ、本実施形態の中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼ３０は、外るつぼの底部に対し、この外るつぼよりも小さい径を有する内るつぼが載置されたような構成をなしている。
【００１７】
さらに、この柱状部材３３の形状について、より詳しく説明すると、図２の説明図で示すように、柱状部材３３を構成する外壁３４及び底面３５がともに、周方向で複数、例えば４つに等分割されるとともに、この４等分割された外壁３４及び底面３５からなる各柱状部材構成体３３Ａの端面同士が、例えば、ＳｉＯ２からなる接合材Ｘによって互いに接合されている。
すなわち、４つの柱状部材構成体３３Ａが、周方向に配列されるとともに互いに接合材Ｘによって接合されることにより、柱状部材３３が構成されているのである。
【００１８】
また、柱状部材構成体３３Ａ同士を接合する接合材Ｘは、外壁３４の周方向における幅が、図２（ｂ）に示すように、柱状部材３３の内方から外方に向けて漸次広がるようにテーパ状となっている。
すなわち、周方向で隣接する柱状部材構成体３３Ａにおいて、互いに接合される端面同士の間の距離が、柱状部材３３の内方から外方に向かうにしたがい漸次大きくなっていくのである。
【００１９】
また、柱状部材３３の中空部の内周面には、その外壁３４と底部３５との全面に亘って、シリコンと同等の熱膨張係数をする黒鉛層３６が形成されている。
さらに、柱状部材３３の上方側には、中空部の開口部を閉塞するようにして、石英からなる略円板状の蓋体３７が取り付けられている。
【００２０】
上記のような構成のるつぼ３０は、図３に示すような、中空柱状シリコンインゴットの製造装置４０にて用いられる。
この中空柱状シリコンインゴットの製造装置４０は、不活性ガス雰囲気に保たれることになるケース４１内に、上記のるつぼ３０を支持する支持台４２と、支持台４２の下部に取り付けられてこの支持台４２ごとるつぼ３０を回転させる軸部４５と、るつぼ３０の上下にそれぞれ配置されて、るつぼ３０内に添加されたシリコン２０を溶融させるためのヒータ４６，４６（加熱部）とが収容されたものである。
【００２１】
この支持台４２は、断熱材によって構成されており、るつぼ３０の外壁３１を取り囲むような形状に形成された外壁４３と、るつぼ３０の底部３２が載置される載置面４４とからなる。
そして、支持台４２にるつぼ３０が載置されると、支持台４２によってるつぼ３０の外周が取り囲まれた状態となる。
【００２２】
このような製造装置４０を用いて中空柱状シリコンインゴットを製造するには、例えばアルゴンなどの不活性ガス雰囲気中に保たれたケース４１内で、軸部４５によりるつぼ３０を回転させつつ、このるつぼ３０内に単結晶または多結晶シリコン２０を添加していくとともに、るつぼ３０の上下に配置されたヒータ４６，４６によって例えば１５００゜Ｃ以上に加熱することにより、シリコン２０を溶融させていく。ここで、柱状部材３３において、これを構成する４つの柱状部材構成体３３Ａを接合しているＳｉＯ２からなる接合材Ｘが、高温態クリストバライト化する。
そして、例えば、るつぼ３０の下側に配置されているヒータ４６による加熱を停止することにより、るつぼ３０内で溶融した状態となっているシリコン２０が、その下方側、すなわち、底部３２側から上方側に向かって一方向に凝固していく。ここで、上記のように高温態クリストバライト化した接合材Ｘは、その温度が下がっていくにつれ、自然に、低温態クリストバライト化する。
【００２３】
また、このような中空柱状シリコンインゴットの製造装置４０の変形例としては、図４に示すように、ヒータ４６を、るつぼ３０の横を周回するように配置するとともに、るつぼ３０の上下方向で温度勾配を設定可能にしたものでもよい。このような製造装置４０では、まず、るつぼ３０内にシリコン２０を添加して、ヒータ４６により例えば１５００゜Ｃ以上に加熱して溶融し、これと同時に柱状部材３３における接合材Ｘを高温態クリストバライト化させ、そして、このヒータ４６に、るつぼ３０の下方側から上方側に向かって温度が高くなるように温度勾配を設定することにより、溶融したシリコン２０が、底部３２側から上方側に向かって一方向に凝固していくとともに、柱状部材３３における接合材Ｘが低温態クリストバライト化する。
【００２４】
るつぼ３０内で溶融したシリコン２０が完全に凝固したら、この凝固したシリコン２０をるつぼ３０から取り出すことで、図５に示すような、断面円形の中空部５１を有する中空円柱状シリコンインゴット５０を得ることができる。
【００２５】
上記のようにして製造された中空柱状シリコンインゴット５０を、図５における２点鎖線で示される切断線に沿って、その横方向、すなわち、中空部５１の延びる方向と直交する方向に切断し、必要に応じて、種々の加工を施すことにより、上述したような略リング状あるいは略円筒状をなすプラズマエッチング装置用部材あるいは半導体製造装置用部材が製造される。
なお、このとき、製造するプラズマエッチング装置用部材あるいは半導体製造装置用部材の大きさや形状を事前に測っておき、これに基づいて、るつぼ３０の外壁３１及び柱状部材３３の大きさや形状を設定しておくとよい。
【００２６】
本実施形態によれば、るつぼ３０の底部３２に、上方に突出するようにして柱状部材３３が載置されて立設されていることから、このるつぼ３０を用いて、シリコンインゴットを製造すれば、自然と中空部５１を有する中空柱状シリコンインゴット５０を製造することが可能となり、さらに、この中空柱状シリコンインゴット５０を切断すれば、上述したような中空部を有するプラズマエッチング装置用部材あるいは半導体製造装置用部材を容易に得ることができる。
これにより、プラズマエッチング装置用部材あるいは半導体製造装置用部材を形成するために、従来のように、中空部が形成されていない円柱状シリコンインゴットを切断してから、中空部を形成するためのくり抜き切削加工を施す必要がなくなるので、この切削加工に起因するクラックをなくすことができ、製造されるプラズマエッチング装置用部材あるいは半導体製造装置用部材の歩留まりを格段に向上させることが可能となる。
【００２７】
しかも、柱状部材３３は、４つの柱状部材構成体３３Ａが周方向に配列されるとともに、ＳｉＯ２からなる接合材Ｘによって互いに接合されて構成されていることから、この接合材Ｘが、シリコン２０を溶融させるときの熱により、高温態クリストバライト化し、その後、温度を下げてシリコン２０を凝固させていくにつれて、自然と低温態クリストバライト化する。
この低温態クリストバライト化した接合材Ｘは、熱膨張係数が高く、非常に割れやすくなっていて、柱状部材３３において局所的に強度の小さい弱化部をなしている。
【００２８】
このように、柱状部材３３が中空であることに加えて、強度の小さい弱化部としての接合材Ｘを有していることから、この柱状部材３３の内方に向けて力が加わったときには、非常に割れやすくなっているのである。
すると、凝固したシリコン２０が冷却されていくときの収縮によって、中空柱状シリコンインゴット５０に無理な力が加わったとしても、柱状部材３３自体が割れることで、中空柱状シリコンインゴット５０の割れを防止することができる。
【００２９】
さらに、柱状部材３３が石英から構成されていて、その比重がシリコンよりも大きくなっていることから、底部３２に載置された柱状部材３３が、るつぼ３０内で溶融したシリコン２０によって浮き上がってしまうことがなく、中空柱状シリコンインゴット５０の製造を安定して行うことができる。
なお、このような浮き上がり防止のためには、柱状部材３３をるつぼ３０の底部３２に載置するとともに、接合してもよい。
【００３０】
また、柱状部材３３が中空であるとともに、その内周面に、シリコンと同等の熱膨張係数を有する黒鉛層３６が形成されていることから、るつぼ３０内で溶融したシリコン２０を凝固させる際には、柱状部材３３によって形づくられるシリコンインゴット５０の中空部５１付近に、黒鉛層３６による十分な冷却効果を与えることが可能となる。これにより、中空部５１付近における結晶の格子欠陥を少なくして、強度を向上させ、しかも、熱によって柱状部材３３の酸素がシリコン２０に溶け出すことがなく、酸素濃度が低く、純度の高い中空柱状シリコンインゴット５０を得ることができる。
このとき、柱状部材３３の中空部における上方側の開口部に対して、蓋体３７を取り付けることにより、この中空部の開口部を閉塞していることから、熱拡散を防止して、より高い冷却効果を得ることができる。
なお、黒鉛層３６は、柱状部材３３の中空部の内周面だけに形成されているのではなく、中空部すべてを充填するように形成してもよい。
【００３１】
また、製造された中空柱状シリコンインゴット５０は、下方側から上方側に向けて一方向に凝固しているため、その結晶成分が一方向に並ぶようになり、得られる中空柱状シリコンインゴット５０に対して、とくに優れた性質を付与することができる。
【００３２】
なお、上記の実施形態においては、複数の柱状部材構成体３３Ａを互いに接合するための粒状またはその他の形状のＳｉＯ２からなる接合材Ｘを低温態クリストバライト化させることにより、この接合材Ｘを柱状部材３３における局所的に強度の小さくなった弱化部としているが、これに限定されることなく、柱状部材３３を構成する材料よりも強度の小さいＡｌ２Ｏ３などのセメントを接合材Ｘとして用いることも可能である。
【００３３】
また、図６（ａ），（ｂ）に示すように、中空とされた柱状部材３３における外壁３４の内周面に対して、外方側に凹むとともに上下方向に延びる凹溝を、周方向で略等間隔に複数、例えば４条設けることにより、外壁３４の厚みが薄くなった薄肉部分Ｙを上下方向に延びるように形成したり、さらに、外壁３４の外周面における底面３５との交差部分に対して、内方側に凹むとともに周方向に延びる凹溝を１条設けることにより、外壁３４の厚みが薄くなった薄肉部分Ｙを周方向に延びるように形成したりすることにより、これら薄肉部分Ｙを柱状部材３３における局所的に強度が小さくなった弱化部とすることも可能である。
【００３４】
また、このように、柱状部材３３における弱化部が薄肉部分Ｙとして形成されている場合には、必ずしも柱状部材３３が割れる必要性はなく、例えば図６（ｂ）に示すような柱状部材３３が、凝固したシリコン２０が冷却されるときの収縮によって力を受けたときに、図６（ｃ）に示すように、薄肉部分Ｙを構成する凹溝が狭まるように変形することで、中空柱状シリコンインゴット５０の割れを防止することも可能である。
なお、図６における柱状部材３３においては、その外壁３４の内周面に、上下方向に延びる凹溝を形成しているが、これを外壁３４の外周面に形成してもよいし、また、外壁３４の外周面における底面３５との交差部分に形成された周方向に延びる凹溝についても、これを外壁３４の内周面に形成してもよい。
【００３５】
また、柱状部材３３の全体形状については、図１に示したものに限定されることなく、例えば、図７に示すように、図１における柱状部材３３の上下を逆にしたような形状、すなわち、柱状部材３３の中空部の開口部を下方側に向けて、この開口部をるつぼ３０の底部３２に載置したものでもよい。この場合には、中空部の上方側が底部３５によって閉塞されている状態となる。また、柱状部材３３が、中空であるとともに、この中空部の上方側及び下方側がともに開口しているような略円筒状のものであってもよい。
これらのように、柱状部材３３の中空部の開口部を、底部３２に載置させるようにしたとしても、るつぼ３０内で溶融したシリコン２０は、柱状部材３３の中空部に入り込むということはなく、上述したような効果を何の遜色もなく奏することができる。
また、柱状部材３３は、中空ではなく中実であったとしても構わない。
【００３６】
さらに、本実施形態では、柱状部材３３の横断面形状が、その上下方向で一定となっているが、上下方向で横断面形状が変化するような柱状部材３３を形成することも可能である。
例えば、柱状部材３３の横断面形状の大きさが、下方側から上方側に向かうにしたがい、漸次小さくなるようにしてもよいし、逆に、上端側から下端側に向かうにしたがい、漸次大きくなるようにしてもよい。
このような構成とすると、製造される中空柱状シリコンインゴット５０における中空部５１の横断面形状が、上下方向で連続的に変化することになり、一つの中空柱状シリコンインゴット５０を切断することによって形成される複数のプラズマエッチング装置用部材に、異なる径の中空部を有する略リング状あるいは略円板状をなす部材を混在させることができる。
【００３７】
さらに、例えば、柱状部材３３に対して、局所的に、その横方向に突出する突出部を形成して段差状としたならば、この突出部が形成された部分の柱状部材３３によって形づくられる中空柱状シリコンインゴット５０が、その中空部５１に、内径が局所的に大きくなるような部分を形成することができ、同じく、一つの中空柱状シリコンインゴット５０から、形状の異なる略リング状あるいは略円筒状をなす複数のプラズマエッチング装置用部材を得ることができる。
とくに、この柱状部材３３における突出部の形状を適宜設計したるつぼ３０によって得られる中空柱状シリコンインゴット５０を切断した後、必要に応じて、加工を施すことで、複雑な形状のプラズマエッチング装置用部材を得ることも可能である。
【００３８】
また、るつぼ３０の柱状部材３３の形状を、上下方向で変化させることにより、得られる中空柱状シリコンインゴット５０の中空部５１の横断面形状を変化させるだけではなく、るつぼ３０の外壁３１の形状を、上下方向で変化させるようにして、得られる中空柱状シリコンインゴット５０の横断面形状を変化させてもよい。
【００３９】
また、本実施形態においては、るつぼ３０の底部３２に載置された柱状部材３３は一つであるが、これに限定されることなく、複数の柱状部材３３を載置３３を載置して、複数の中空部５１を有する中空柱状シリコンインゴット５０を製造してもよく、このような中空柱状シリコンインゴット５０を横方向に切断すれば、例えば、複数の中空部を有するプラズマエッチング装置のエッチング電極（プラズマエッチング装置用部材）を製造することも可能である。
さらに、本実施形態においては、断面円形状の中空部５１を有する略円柱状（略円筒状）の中空柱状シリコンインゴット５０を製造しているが、これに限定されることなく、例えば、断面角形状の中空部５１を有する略角柱状の中空柱状シリコンインゴット５０を製造できるように、るつぼ３０の外壁３１及び柱状部材３３の形状を設定してもよい。
【００４０】
さらにまた、上記の実施形態では、石英からなる中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼ３０で説明しているが、これに限定されることなく、シリコンと同等の熱膨張係数を有する材料からなる中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼ３０であってもよい。このシリコンと同等の熱膨張係数を有する材料としては、例えば、黒鉛、あるいは、黒鉛を含む材料などが挙げられる。
このような中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼ３０によれば、上述した実施形態と同様に中空柱状シリコンインゴット５０を容易に製造することができるのはもちろんのこと、柱状部材３３がシリコン２０と同等の熱膨張係数を有する材料から構成されていることにより、凝固したシリコン２０が冷却されるときの収縮と同時に、この柱状部材３３もシリコンと同等の割合で収縮するので、中空柱状シリコンインゴット５０に無理な力が加わることなく、この中空柱状シリコンインゴット５０の割れが生じてしまうのを防止することができる。なお、このように、シリコン２０と同等の熱膨張係数を有する材料で柱状部材３３を構成する場合には、必ずしも弱化部は形成されている必要はない。
【００４１】
【発明の効果】
本発明による中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼによれば、底部に中空の柱状部材が載置されていることから、るつぼ内に単結晶または多結晶シリコンを添加・溶融して、凝固させるだけで、容易に中空柱状のシリコンインゴットを製造することが可能となり、また、この中空柱状シリコンインゴットを切断加工すれば、中空部を有するプラズマエッチング装置用部材を容易に製造することが可能となるので、従来のように中空部を形成するためのくり抜き切削加工が必要とならず、この切削加工に起因するクラックの発生をなくすことができ、製品の歩留まりを高く保つことができる。
そして、柱状部材に弱化部が形成されている場合には、るつぼ内で凝固したシリコンが冷却されていくときの収縮によって、シリコンインゴットに無理な力が加わったとしても、この柱状部材自体が割れる、あるいは、変形することで、中空柱状シリコンインゴットの割れが生じてしまうのを防止することができ、また、柱状部材がシリコンと同等の熱膨張係数を有する黒鉛から構成されている場合には、るつぼ内で凝固したシリコンが冷却されていくときの収縮と同時に、この柱状部材もシリコンと同等の割合で収縮するので、シリコンインゴットに無理な力が加わることなく、中空柱状シリコンインゴットの割れが生じてしまうのを防止することができる。
【００４２】
また、本発明による中空柱状シリコンインゴットの製造方法によれば、本発明のるつぼを用いたので、中空柱状シリコンインゴットを容易に製造することができる。
また、本発明によるプラズマエッチング装置用部材あるいは半導体製造装置用部材の製造方法によれば、本発明によって製造される中空柱状シリコンインゴットを、その横方向に切断することにより、中空部を有するプラズマエッチング装置用部材あるいは半導体製造装置用部材を容易に製造することができ、従来のように、中空部を形成するための切削加工に起因するクラックが生じることがない。
また、本発明による中空柱状シリコンインゴットの製造装置によれば、中空柱状シリコンインゴットを容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼを示す断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の実施形態による中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼにおける柱状部材の形状を説明するための側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ方向矢視図である。
【図３】本発明の実施形態による中空柱状シリコンインゴットの製造装置を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態による中空柱状シリコンインゴットの製造装置の変形例を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態によって得られる中空柱状シリコンインゴットを示す斜視図である。
【図６】（ａ）は本発明の実施形態による中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼにおける柱状部材の変形例の形状を説明するための側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ方向矢視図、（ｃ）は（ｂ）の柱状部材が変形したときの様子を示す説明図である。
【図７】本発明の実施形態による中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼの変形例を示す断面図である。
【図８】プラズマエッチング装置を示す断面図である。
【図９】従来のシリコンインゴット製造用るつぼを示す断面図である。
【図１０】従来のシリコンインゴット製造用るつぼを用いて製造されるシリコンインゴットを示す斜視図である。
【図１１】従来のプラズマエッチング装置用部材を製造する工程を示す説明図である。
【図１２】従来のプラズマエッチング装置用部材を製造する工程で生じる問題点を示す説明図である。
【符号の説明】
１　円筒状シールド部材（プラズマエッチング装置用部材）
２　リング状部材（プラズマエッチング装置用部材）
２０　シリコン
３０　中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼ
３２　底部
３３　柱状部材
３３Ａ　柱状部材構成体
３６　黒鉛層
４０　中空柱状シリコンインゴットの製造装置
４２　支持台
４６　ヒータ（加熱部）
５０　中空柱状シリコンインゴット
５１　中空部
Ｘ　接合材（弱化部）
Ｙ　薄肉部分（弱化部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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