(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素繊維とマトリックスである炭素材が充填された成形体が、黒鉛化されてなる炭素繊維強化炭素複合材料であって、
予め１８００〜２２００℃で第一高純度化処理された前記炭素繊維に、前記マトリックスである炭素材を充填後、更に１８００〜２２００℃で第二高純度化処理、前記黒鉛化処理をしたものであり、
前記黒鉛化処理の後、機械加工をして得た所定の成形体を更に高純度化処理して得られた、
金属不純物含有量が灰化法による灰分量で３０ｐｐｍ以下であり、前記金属不純物のうち、
（１）  ＶがＩＣＰ発光分析法で０．１２ｐｐｍ以下、
（２）  ＦｅがＩＣＰ発光分析法で０．１０ｐｐｍ以下、のいずれか一方又は両方を満たす高純度炭素繊維強化炭素複合材料。
【請求項２】
予め高純度化処理された炭素繊維は、灰化法による灰分が８０ｐｐｍ以下である請求項１記載の高純度炭素繊維強化炭素複合材料。
【請求項３】
前記機械加工した後の高純度化処理後に、熱分解炭素が含浸、被覆されてなる請求項１記載の高純度炭素繊維強化複合炭素材料。
【請求項４】
前記黒鉛化後の嵩密度が、１．３５〜１．８０ｇ／ｃｍ３  で、前記炭素繊維が、繊維、織布、ヤーンであり、前記マトリックスである炭素材が、ピッチ、フェノール、熱分解炭素のいずれかから形成されてなる請求項１記載の高純度炭素繊維強化炭素複合材料。
【請求項５】
半導体引き上げ装置用の部品である請求項１記載の高純度炭素繊維強化炭素複合材料。
【請求項６】
予め１８００〜２２００℃で第一高純度化処理された前記炭素繊維に、前記マトリックスである炭素材を充填後、更に１８００〜２２００℃で第二高純度化処理、黒鉛化処理する工程と、前記黒鉛化処理の後、機械加工をして得た所定の成形体を更に高純度化処理する工程とを有している、
ＩＣＰ発光分析法で測定される不純物としてのＶが０．１２ｐｐｍ以下、ＩＣＰ発光分析法で測定される不純物としてのＦｅが０．１０ｐｐｍ以下、のいずれか一方又は両方を満たし、金属不純物含有量が灰化法による灰分量で３０ｐｐｍ以下である高純度炭素繊維強化炭素複合材料の製造方法。
【請求項７】
前記機械加工した後の高純度化処理の後に、熱分解炭素を含浸、被覆処理する請求項６記載の高純度炭素繊維強化炭素複合材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高純度化処理により金属不純物が極めて低減された高純度炭素繊維強化炭素複合材料（以下高純度Ｃ／Ｃコンポジットと呼ぶ）に関し、特にチョクラルスキー法（以下ＣＺ法と呼ぶ）による半導体用単結晶引き上げ装置に使用される高純度Ｃ／Ｃコンポジットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体用ウエハ等の材料となるバルク結晶を製造するＣＺ装置は、図２に示すように、石英るつぼ１の周囲に配置されたヒーター２で石英るつぼ１内の原料を高温に加熱して原料融液３とし、この原料融液３を高真空下で引き上げながらバルク結晶４とするものである。
【０００３】
従って、石英るつぼ１を支持するルツボ５やヒーター２の輻射熱を受けるアッパーリング６、インナーシールド７等の構造部材は、バルク結晶４の作成時に高温になるため、高温になっても所定の機械的強度を維持する材料で形成する必要がある。さらに、上記の構造部材は、部材中に含まれた金属等の不純物が製造時に漏洩すると、バルク結晶４の単結晶形成時に結晶欠陥の発生の原因になるとともに、純度を低下させる要因になるため、不純物の少ない材料で形成する必要もある。そこで、ＣＺ装置の構造部材には、通常、高温時の機械的特性が優れ、且つ不純物の少ない高純度黒鉛材が使用されている（特公平６−３５３２５号公報）。最近では、製造する単結晶が大口径化しつつあることに伴い、前記のＣＺ法に用いられる引き上げ装置も大型化されている。これによって、従来の黒鉛製ルツボでは重量が増加することによるハンドリング上の問題や、装置内の有効処理寸法が小さくなるという問題がでてきた。
【０００４】
Ｃ／Ｃコンポジットは、黒鉛材に比較して、軽く、そして、各種機械的強度が高いため、有効に装置の処理室を使用することができ、軽量のため、装置への設置等のハンドリング性にも優れている。これらのことから、現在、大口径のＣＺ法による単結晶引き上げ装置に用いられる炉構成品はルツボを始めとして、黒鉛製のものからＣ／Ｃコンポジット製の物へと移りつつある。
【０００５】
最近になり、ＣＺ法による単結晶引き上げ装置用の構成品向けに高純度Ｃ／Ｃコンポジット製の物が提案されている。例えば、USP5,683,281やUSP5,800,924には、Ag, Al, Ba, Be, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, K, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, P, Pb, Sr, Znの金属不純物がICP 法により検出限界以下であり、２４００から３０００℃の高温域で高純度化処理された高純度Ｃ／Ｃコンポジットについて開示されている。また、USP5,616,175では、不純物量が10ｐpm以下である単結晶引き上げ装置用3-D Ｃ／Ｃコンポジットについて開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＣＺ法によるシリコン単結晶引き上げにおいて、単結晶の形成過程において、金属不純物V 及びFeが結晶欠陥の発生に大きく寄与していることが知られており、全体の金属不純物量を低く抑えても、このV 及びFeを抑制しなくては、結晶欠陥の発生を防止することは困難であると言われているが、前記USP5,683,281とUSP5,800,924では、この金属不純物V 及びFeがICP で検出されており、その含有量は単結晶の形成段階において、結晶欠陥の発生を抑制するに十分な純度まで純化されていないという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題点を鑑みなされてものであり、その目的とするところは、製品全体の金属不純物量が極めて低減され、かつV 、Feという特定の金属不純物量が抑制された高純度Ｃ／Ｃコンポジットを提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の高純度Ｃ／Ｃコンポジットは、炭素繊維の成形体にマトリックスを充填して黒鉛化することにより形成されたものであって、前記黒鉛化前に少なくとも前記炭素繊維が高純度化処理され、前記黒鉛化が前記マトリックスの充填された後に、単独もしくはハロゲンガス常圧雰囲気下の高純度化処理と同時になされ、その後に、ハロゲンガス減圧雰囲気下で高純度化処理されていることを特徴としている。これによって、半導体単結晶引き上げ時の単結晶形成時の結晶欠陥の発生の原因と考えられる金属不純物量を極めて低減でき、特にV 、Feという特定元素が、ICP 発光分析法で、それぞれ、0.12、0.10ppm 以下と抑制できることを発見し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
上記の構成において、炭素繊維の成形体にマトリックスを充填して黒鉛化すると、炭素繊維が繊維状の黒鉛になり、この繊維状の黒鉛からなる繊維部分の周囲には、マトリックスの炭素が膜状の黒鉛として付着した状態となる。即ち、高純度Ｃ／Ｃコンポジットは、黒鉛からなる繊維部分とこの繊維部分を覆いマトリックスを形成する黒鉛部分とを備えた構成となる。そして、このような構造のため、黒鉛からなる繊維部分がマトリックスで覆われて外部と遮断された状態になるため、外側の膜部分側から中心側の繊維部分側にかけて不純物を放出し難い状態となる。
【００１０】
従って、例えば、USP5,683,281、USP5,800,924やUSP5,616,175に開示さているＣ／Ｃコンポジットでは、黒鉛化後にハロゲンガスで高純度化処理しただけであるため、黒鉛からなるマトリックス部分の表層部に存在する不純物が主に除去され、中心側に位置するマトリックス部分の深部から繊維部分にかけての不純物の除去が困難であったと考えられる。一方、本発明は、黒鉛化前に炭素繊維の状態で、ハロゲンガスによって高純度化処理するため、黒鉛化処理後の繊維部分も極めて高純度化した状態とすることができる。これにより、黒鉛化後の高純度化処理によりマトリックス部分を主に高純度化処理することによって、これら繊維部分およびマトリックス部分からなる高純度Ｃ／Ｃコンポジットを全体として極めて高純度化（不純物が３０ｐｐｍ以下）した状態で得ることができる。
【００１１】
さらに、前記黒鉛化及び高純度化後に、ハロゲンガス減圧雰囲気下において再度高純度化処理を行う。これによって、マトリックス部分の深部及び繊維部分に残存している不純物がハロゲン化されたガスとなり、放出されやすくなると考えられ、純度がさらに向上する。
【００１２】
また、前記黒鉛化及び高純度化後に、熱分解炭素をＣＶＤ法によって含浸、被覆する。これにより、マトリックスに残存する気孔を高純度の熱分解炭素で埋め、かつ表面全体が被覆されるため、内部からのガスの放出を防げる。これに加えて、本発明では、炭素繊維を予めハロゲンガスで高純度化しているため、ガスの内部からの発生がほとんどないと考えられ、金属不純物の発生を極めて低減させることができる。
【００１３】
ここで、上記の炭素繊維には、ＰＡＮ系、ピッチ系およびレーヨン系の炭素繊維を使用することができる。これら炭素繊維の黒鉛化前に高純度化処理された炭素繊維は、最終的なＣ／Ｃコンポジット製品全体として極めて高純度化され、金属不純物が３０ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｍ以下、さらに好ましくは５ｐｐｍ以下の状態を確実に得ることができるように、不純物が８０ｐｐｍ以下であることが望ましい。
【００１４】
この明細書における製品全体の金属不純物量は、灰化法で求めたものである。灰化法は、試料を２０ｇ正確に測定し、白金製のルツボ（容積５０ｃｃ）に装填し、酸素気流中（２〜３ｌ／ｍｉｎ）で、９５０℃の温度で、恒量になるまで行い、デシケータ中で自然冷却後、残った灰分量を測定した。
【００１５】
また、各金属不純物元素の定量分析は、ＩＣＰ発光分析法で行ったものである。ＩＣＰには、大きく分けて発光分析法と、質量分析法とがあるが、本発明では、前者の発光分析法により、金属不純物元素の定量分析を行った。ＩＣＰ発光分析とは、誘導結合プラズマをイオン源として、試料を溶液化して、噴霧器によって、アルゴンプラズマ中に導入し、各元素をイオン化させる。そして、イオン化した各金属元素から発光する光の波長および強度の違いから、含有不純物の同定を行うとともに、定量を行う。ここで、試料中に存在する各金属元素はそれぞれが溶解しやすい酸が異なるため、溶液化する際に使用する酸としては、炭酸ナトリウム、塩酸、ピロ硫酸カリ、フッ酸、ほう酸等があり、これらを単独もしくは組み合わせて使用し、試料を溶液化し、各溶液によって検出できる元素ごとに分析する。さらに、バッググランドノイズレベルの標準偏差の３倍を各金属元素の検出限界としている。
【００１６】
また、マトリックスは、ピッチ、フェノール、熱分解炭素からなる炭素材を、炭素繊維からなる成形体内部に含浸させてマトリックスを形成させる。ここで、熱分解炭素とは、炭化水素類、例えば、炭素数１〜８、特に炭素数３のプロパンや炭素数１のメタンガス等の炭化水素ガスもしくは炭化水素化合物を熱分解させて得られる高純度で高結晶化度の黒鉛化物である。
【００１７】
上記の高純度Ｃ／Ｃコンポジットは、嵩密度が１．３５〜１．８０ｇ／ｃｍ3 、繊維含有率が４５〜６０％、曲げ強度が５５〜２００ＭＰａ、室温での固有抵抗が１３〜４０μΩ・ｍとなる。これにより、図２に示すように、バルク結晶を製造するＣＺ装置の構造部材に用いることができる。たとえば、ルツボ５は、石英ルツボを載置し、ＣＺ装置中央に設置されるため、設置の際のハンドリング性を損なわないようにできるだけ低密度で、かつ、高強度であることが好ましい。具体的には、嵩密度１．５０〜１．６０ｇ／ｃｍ3 、曲げ強度１８０〜２００ＭＰａ、好ましくは嵩密度１．５３〜１．５７ｇ／ｃｍ3 、曲げ強度１９０〜２００ＭＰａであることが好ましい。また、ルツボ５の場合、前述したように石英ルツボが載置され、直接接触するため、溶融金属あるいは石英ルツボから発生するケイ酸ガスと反応しやすい。しかしながら、嵩密度を前述した範囲内に制御することで、このケイ酸ガスの基材内部への浸透が抑制でき、Ｃ／Ｃコンポジットの炭化ケイ素化を抑制することができる。また、アッパーリング６、インナーシールド７、ロアーリング８等は、装置内の温度分布を均一に保つことを一の目的とするため、あまり強度は必要ではない。しかしながら、前述したように、最近の単結晶の大口径化にともない、これらＣＺ装置の構成部材も大型化する。そのため、できるだけ低密度の物が好ましく、具体的には、嵩密度１．３７〜１．５３ｇ／ｃｍ3 、さらに好ましくは１．３９〜１．４９ｇ／ｃｍ3 とする。また、下部ヒーター９には発熱効率が高くなるよう固有抵抗の高いものが望まれており、固有抵抗が１７〜２２μΩ・ｍであることが好ましく、さらには、１８〜２０μΩ・ｍであることが好ましい。これら本発明における高純度Ｃ／Ｃコンポジットの諸特性は、黒鉛化や高純度化処理時の温度や、マトリックス炭素の含浸量等を制御することによって制御することが可能となる。さらに、高純度Ｃ／Ｃコンポジットは、半導体用途向け以外に、原子力用の核融合装置のプラズマ対向第１壁やダイバータタイル、宇宙航空用のアプレーション材等に用いることもできる。
【００１８】
本発明の高純度Ｃ／Ｃコンポジットは、大きく分けると炭素繊維の成形工程、炭素繊維の高純度化処理の第１高純度化工程、成形体の緻密化工程、成形体の炭素化のための焼成工程、成形体の高純度化及び黒鉛化処理を同時に行う第２高純度化工程、金属不純物量を灰化法による灰分量で３０ｐｐｍ以下の高純度にするためのハロゲンガス雰囲気の真空下での第３高純度化工程に分けられる。通常は、これらの工程を経て製品として出荷することができるが、用途に応じてはこの後にＣＶＤ法によって、熱分解炭素を含浸、被覆する場合もある。以下、各工程を図１に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００１９】
先ず、ＰＡＮ系、ピッチ系若しくはレーヨン系の炭素繊維を準備する（Ｓ１）。次に、これら炭素繊維をハロゲンガス雰囲気の大気圧下で１８００〜２２００℃で５〜３０時間処理し、高純度化処理を行う（第１高純度化処理）（Ｓ２）。ここで、ハロゲンガスとは、ハロゲンまたはその化合物のガスのことであり、例えば塩素や塩素化合物、フッ素、フッ素化合物を用いることができると共に、塩素とフッ素とを同一分子内に含む化合物（モノクロロトリフルオルメタン、トリクロロモノフルオルメタン、ジクロルフルオルエタン、トリクロロモノフルオルエタン等）を用いることができる。そして、これらハロゲン系ガスとの反応により炭素繊維に含まれる不純物、特に金属不純物がハロゲン化物として蒸発および揮散され、炭素繊維から除去される。この後、同一の処理炉で、ハロゲンガス雰囲気で所定時間経過後、水素ガスを反応容器内に供給し、硫黄分等の不純物を水素化物として析出させることにより除去する。これにより、炭素繊維の金属不純物量は、灰化法で求める灰分量で８０ｐｐｍ以下となる。
【００２０】
上記の高純度化処理により炭素繊維の不純物を除去すると、所定の形状に成形（Ｓ３）する。この後、繊維によっては、焼成し炭素化（Ｓ４）させる場合もある。次いで、緻密化を目的としてピッチ若しくは樹脂を含浸（Ｓ５）し、８００〜１２００℃の温度で、焼成して、マトリックスとなるこれらを炭素化させる（Ｓ６）。このＳ５、Ｓ６の工程を２〜４回繰り返し、成形体を緻密化させていく。なお、ここで、使用する樹脂は、フェノール（レゾール，ノボラック）、フラン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリカルボジイミド、ビスアリルナジイミド等の樹脂群から選ばれた１つまたは特性を損なわない範囲で組み合わせて使用することができる。尚、必要に応じて溶剤を用いて使用する。
【００２１】
前記の緻密化工程（Ｓ５，Ｓ６）により所定の密度に到達した成形体を、高純度化及び黒鉛化を目的として、ハロゲンガス雰囲気の大気圧下で、前記第１高純度化処理の時の処理温度よりも１００〜２００℃高い温度（１８００〜２２００℃）で、５〜５０時間処理し、成形体の高純度化及び黒鉛化処理（Ｓ７）を行う。この処理によって、成形体の金属不純物量は、灰化法で求める灰分量で５０ｐｐｍ以下となる。
【００２２】
次に、機械加工（Ｓ８）により、各成形体を所定の形状に加工する。次に製品仕様に基づいて、ハロゲンガス雰囲気の真空下において、第３高純度化処理（Ｓ９）を行う。その後、製品の仕様によって、ＣＶＤ法により熱分解炭素を含浸・被覆し、更に緻密化（Ｓ１０）させる。これによって、更に内部から放出されるガスが低減される。
【００２３】
第３高純度化処理は、ハロゲンガス雰囲気で、処理炉内を１００〜４００Ｔｏｒｒに圧力制御し、温度１８００〜２２００℃で、５〜３０時間処理する。圧力を大気圧よりも低い真空とすることにより、第１高純度化処理（Ｓ２）および第２高純度化処理（Ｓ７）で除去しきれなかった金属不純物が、ハロゲン化物となり、昇華しやすい状態となり、高純度化を更に進行させることができる。また、ハロゲンガス処理後は、同一炉で、引き続き、ハロゲンガスを除去し、真空雰囲気で、更に脱ガス処理を行う。これにより、金属不純物量は灰化法で求める灰分量で３０ｐｐｍ以下、好ましくは、処理時間、温度を制御することにより１０ｐｐｍ以下とすることが可能となる。
【００２４】
また、ここでいうＣＶＤ法（Ｓ１０）は、熱分解炭素を基材の開気孔より内部にまで浸透析出させる所謂ＣＶＩ法を包含する方法であって、前述した炭化水素類あるいは炭化水素化合物を用い、炭化水素濃度３〜３０％好ましくは５〜１５％とし、全圧を１００Ｔｏｒｒ好ましくは５０Ｔｏｒｒ以下の操作をする。このような操作を行った場合、炭化水素が基材表面付近で脱水素、熱分解、重合などによって巨大炭素化合物を形成し、これが基材上に沈積、析出し、更に脱水素反応が進み緻密な熱分解炭素層が形成され、あるいは浸透して含浸される。析出の温度範囲は一般に８００〜２５００℃までの広い範囲であるが、できるだけ多く含浸するためには１３００℃以下の比較的低温領域で熱分解炭素を析出させることが望ましい。また析出時間は１００時間好ましくは５０時間以上の長時間にすることが内部にまで熱分解炭素を形成させる場合には適している。さらにこれによって、各繊維間の隅々にまで熱分解炭素を形成することが可能となり、基材内部の繊維部分をも被覆することとなり、内部からのガスの発生の抑制に寄与する。また含浸の程度を高めるために、等温法、温度勾配法、圧力勾配法等が使用でき、時間の短縮及び緻密化を可能にするパルス法を使用してもよい。
【００２５】
なお、前述のＣＶＤ処理（Ｓ１０）後の、金属不純物量は灰化法で求める灰分量で５〜３０ｐｐｍとなり、充分にＣＺ法による単結晶引き上げ装置の構成品として対応することが可能となるが、この処理の後、第３高純度化処理（Ｓ９）を施し、さらに、高純度化処理を行うようになっていても良い。
【００２６】
【実施例】
本発明を以下の実施例により具体的に説明するが、本発明の実施態様は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００２７】
（実施例１）
マンドレル表面にＰＡＮ系炭素繊維のハロゲンガス雰囲気の常圧下で２０００℃で、２５時間高純度化処理を行った平織りクロス（トレカＴ−３００  ６Ｋ  東レ（株）製）にフェノール樹脂を含浸したものを１層張りつけ、その上にフィラメントワインディングを施した。フィラメントワインディングは、ハロゲンガス雰囲気の常圧下で２０００℃で、２５時間高純度化処理（第１高純度化処理）を行い、灰分量が７６ｐｐｍとなったトレカＴ−３００  １２Ｋ（東レ（株）製）フィラメント６本にフェノール樹脂を含浸させながら、レベル巻き、中心軸に対する巻き付け角が８５°〜９０°のパラレル巻きを交互に４層づつ巻き付けた。胴部はパラレル巻きとレベル巻きの８層になるが、底部はレベル巻きだけになる。これにより層厚み１０ｍｍの成形体が得られた。つぎに、オーブン中にて１００℃で揮発分調整を行ったのち、真空パックを被せて真空引きをしながら、オーブンの温度を２００℃まで上げて成形体を熱硬化させた。熱硬化後、マンドレルから取り外し、成形体を得た。つぎに、胴部の真円度を保つために、黒鉛製の変形防止用治具を取付け、電気炉で窒素注入しながら１０℃／ｈｒの昇温で１０００℃まで昇温し、Ｃ／Ｃコンポジットを得た。これに、ピッチ含浸を行い、電気炉で窒素注入しながら１０℃／ｈｒの昇温で１０００℃まで昇温しと焼成を行う。これを２回繰り返して緻密化を行った。更に最終熱処理として黒鉛製の変形防止用治具を取付けたまま、ハロゲンガス雰囲気の常圧下で２０００℃で、５０時間処理し、第２高純度化処理を兼ねた黒鉛化処理を行った。灰分量は３５ｐｐｍであった。その後、機械加工を行い、所定の形状とした。機械加工後、更に、ハロゲンガス雰囲気化で４００Ｔｏｒｒ、２２００℃の条件下で、第３高純度化処理を行った。その後、熱分解炭素の含浸及び被覆のために、真空炉内にセットし、メタンガスを供給し、炉内圧力２５Ｔｏｒｒで１００時間キープし、ＣＶＤ法によって、熱分解炭素の含浸、被覆処理を行い最終製品を得た。このＣＶＤ処理によって、Ｃ／Ｃコンポジットのかさ密度は１．６０ｇ／ｃｍ3 となった。
【００２８】
（実施例２）
ＰＡＮ系炭素繊維の平織クロス（トレカＴ−３００  ６Ｋ  東レ（株）製）を２００ｍｍ×２００ｍｍに裁断し、ハロゲンガス雰囲気の常圧下で２０００℃に加熱し、２５時間保持し、第１高純度化処理を行った。灰分量は７６ｐｐｍであった。次に、これら第１高純度化処理を行った平織クロスを５０層積層して１６０℃、３ＭＰａで熱圧プレス成形を行った。さらに、ピッチ含浸を行い、電気炉で窒素注入しながら１０℃／ｈｒの昇温で１０００℃まで昇温し、焼成を行う。これを３回繰り返して緻密化を行った。その後、ハロゲンガス雰囲気の常圧下で２０００℃、５０時間処理し、第２高純度化処理を兼ねた黒鉛化を行った。灰分量は４０ｐｐｍであった。こうして得られた高純度Ｃ／Ｃコンポジットを所定の形状に加工した。機械加工後、ハロゲンガス雰囲気化で４００Ｔｏｒｒ、２２００℃の条件下で、第３高純度化処理を行い、高純度Ｃ／Ｃコンポジットが得られた。
【００２９】
（実施例３）
ＰＡＮ系炭素繊維のスパンヤーン平織クロス（パイロメックス、Ｗ−０２０２、東邦レーヨン（株）製）を、８００℃で炭素化させる。その後、実施例１及び２同様にハロゲンガス雰囲気の常圧下で２０００℃に加熱し、２５時間保持し、第１高純度化処理を行った。灰分量は７６ｐｐｍであった。次に、これら第１高純度化処理を行った平織クロスを５０層積層して１６０℃、５ＭＰａで熱圧プレス成形を行った。さらに、ピッチ含浸を行い、電気炉で窒素注入しながら１０℃／ｈｒの昇温で１０００℃まで昇温しと焼成を行う。これを４回繰り返して緻密化を行った。その後、ハロゲンガス雰囲気の常圧下で２０００℃で５０時間処理し、第２高純度化処理を兼ねた黒鉛化処理を行った。灰分量は４２ｐｐｍであった。以下実施例２同様にして、ハロゲンガス雰囲気下で４００Ｔｏｒｒ、２２００℃の条件下で、第３高純度化処理を行い、高純度Ｃ／Ｃコンポジットが得られた。
【００３０】
以上、実施例１、２、３による高純度Ｃ／Ｃコンポジットから６０×１０×３ｍｍの大きさの試料を切り出し、繊維含有率、嵩密度、曲げ強度、固有抵抗等の各物性を測定するとともに、灰化法によりその灰分量を測定した。ここで、繊維含有率は、繊維の重量と嵩密度及び製品の嵩密度から計算した。嵩密度は、寸法と重量より計算した。曲げ強度は、スパン４０ｍｍの３点曲げ試験で求めた。固有抵抗は、炭素協会規格ＪＳＡＳ−１０−１９６８に準じ、それぞれ求めた。また、灰化法は、前述したように、試料を２０ｇ正確に測定し、容積５０ｃｃの白金製ルツボに装填し、酸素気流中（２〜３ｌ／ｍｉｎ）で、９５０℃で、恒量になるまで処理し求めた。なお、試料はデシケータ中で自然冷却させ、残った灰分量を測定した。また、含有金属不純物量の定量分析を、ＩＣＰ発光分析法で行った。ＩＣＰ発光分析を行うために、試料を粉末状に粉砕し、▲１▼炭酸ナトリウムに溶融後、塩酸に溶解させ溶液化したものと、▲２▼ピロ硫酸カリに溶融後、塩酸に溶解させ溶液化したものと、▲３▼フッ酸処理後、硝酸に溶解し溶液化したものと、▲４▼塩酸に溶解させ溶液化したものの、４種類の溶液を作製し、これをＩＣＰ発光分析装置（セイコー電子（株）製、ＳＰＳ  ４０００）を使用して分析を行った。なお、検出限界は前述したように、バッググランドノイズレベルの標準偏差の３倍を算出し、各金属元素の検出限界とした。
【００３１】
各試料の物性を表１に、灰分量及びＩＣＰ発光分析による分析結果を表２にまとめて示す。
【００３２】
【表１】
0004514846.tif 000002
【００３３】
【表２】
0004514846.tif 000003
【００３４】
表２より、ほとんどの金属元素がＩＣＰ発光分析法の検出限界以下であり、また、灰化法による灰分量が５ｐｐｍ以下であることがわかる。
【００３５】
【発明の効果】
炭素繊維の段階でハロゲンガスによる高純度化処理を行うことにより、高純度Ｃ／Ｃコンポジット全体の灰分量を極めて低減でき、かつ、半導体単結晶の形成時の結晶欠陥の原因となるＶ、Ｆｅの金属不純物をＩＣＰ発光分析法の検出限界以下に抑えられたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における高純度Ｃ／Ｃコンポジットの製造手順を示すフロチャートである。
【図２】ＣＺ装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１  石英るつぼ
２  ヒーター
３  原料融液
４  バルク結晶
５  ルツボ
６  アッパーリング
７  インナーシールド
８  ロアーリング
９  下部ヒーター
１０  断熱板
【図１】
0004514846.tif 000004
【図２】
0004514846.tif 000005