(57)【要約】      （修正有）【課題】接合強度および、耐久性が高い、大型化に有利なシリコン単結晶引き上げ用黒鉛ヒータに適したターミナル部と支持部との接合構造を提供する。【解決手段】黒鉛ヒータ１００は、筒状の本体部１０と、該筒状の本体部１０の中心軸ａに沿って外側に延びる複数のターミナル部４と、該ターミナル部４と接合する支持部１１を有してなり、前記筒状の本体部１０には、その中心軸の反対側を向いた第１平面が形成されてなり、かつ前記支持部１１には第２平面がそれぞれ形成されてなるとともに、前記第１平面と第２平面は、炭素系の接着層を介して接合されてなる。ターミナル部４を延長することにより自由に接着層の面積を大きくとることができ、さらには接着層にかかる応力を減らすことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の本体部と、該筒状の本体部の中心軸に沿って外側に延びる複数のターミナル部と、該ターミナル部と接合する支持部を有してなり、
前記筒状の本体部には、その中心軸中心軸の反対側を向いた第１平面が形成されてなり、かつ前記支持部には第２平面がそれぞれ形成されてなるとともに、
前記第１平面と第２平面は、炭素系の接着層を介して接合されてなることを特徴とする黒鉛ヒータ
【請求項２】
前記支持部は、前記中心軸に対して回転対称軸となるように複数有していることを特徴とする請求項１に記載の黒鉛ヒータ
【請求項３】
前記第１平面は、前記中心軸側を向き、該第１平面と該中心軸側との距離は、該第１平面の中央で最小となることを特徴とする請求項１または２に記載の黒鉛ヒータ
【請求項４】
前記筒状の本体部には、スリットが形成された発熱部を有し、前記第１平面と前記中心軸との距離の最小値は、該発熱部内面の半径よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の黒鉛ヒータ
【請求項５】
前記記載の黒鉛ヒータは、さらに接着層を貫通する炭素からなるボルトにより前記支持部と本体部とが接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の黒鉛ヒータ
【請求項６】
前記記載の黒鉛ヒータはシリコン単結晶引き上げ装置用に用いられることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の黒鉛ヒータ
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、黒鉛ヒータの接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
黒鉛ヒータの固定構造として、「基台に対して回転されるるつぼの周囲に配置されて、ルツボを加熱する黒鉛ヒータにおいて、この黒鉛ヒータの下端を、前記基台上側に固定される固定部材上に、炭素化または黒鉛化した接着層を介して固定したことを特徴とする黒鉛ヒータの固定構造」が開示されている。（特許文献１）
また、特許文献１では、産業上の利用分野として、チョクラルスキー法によるシリコン単結晶引き上げ装置に使用され、ルツボ内のシリコン原料を溶融するために使用される黒鉛ヒータの固定構造が例示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平３−５３７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、シリコンウエハの大型化に伴い、シリコン単結晶引き上げ装置も大型化が進行している。また、シリコンインゴットが大型化し長くなったために、単結晶の引き上げ開始から終了までの時間も長くなっている。
【０００５】
これらは、以下の問題を引き起こす原因となる。
（１）  装置が大型化したために、装置の外殻であるチャンバとホットゾーンとの熱膨張差が大きくなる。このような熱膨張差は、もっとも温度が高くなる発熱領域である黒鉛ヒータの本体部と、碍子などの絶縁部材を介して冷却されたチャンバに接続される電極端子と、をつなぐ支持部の周辺には、熱膨張差によって応力が発生する。このような作用によって発生する応力は、装置の大型化に伴って、その値も大きくなる。
（２）  装置が大型化すると、黒鉛ヒータなどの部材の質量は装置の大きさの３乗に比例して増加する。これに対し、部材を受ける支持部分の面積は、装置の大きさの２乗に比例して大きくなる。このため、特許文献１に記載された固定構造（接着構造）をとる黒鉛ヒータの接着層にかかる応力は装置の大型化に伴って加速度的に大きくなる。
（３）  単結晶の引き上げ開始から終了までの時間が長くなったことにより、１回の引き上げ開始から引き上げ終了までの間に、黒鉛ヒータの本体部と支持部との接続部分に、折損、スパークなどのトラブルが発生する確率が高くなる。また、単結晶の引き上げ開始から終了までの時間が長くなったことにより、引き上げ開始前に黒鉛ヒータのトラブル発生を予測することが困難になり、ヒータの交換周期を長く設定しにくくなる。
【０００６】
このような課題を解決するために、本発明は、接合強度および、耐久性が高い、大型化に有利なターミナル部と支持部との接合構造を有する黒鉛ヒータを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための本発明の黒鉛ヒータの構成は
（１）筒状の本体部と、該筒状の本体部の中心軸に沿って外側に延びる複数のターミナル部と、該ターミナル部と接合する支持部を有してなり、
前記筒状の本体部には、その中心軸中心軸の反対側を向いた第１平面が形成されてなり、かつ前記支持部には第２平面がそれぞれ形成されてなるとともに、
前記第１平面と第２平面は、炭素系の接着層を介して接合されてなること
（２）前記支持部は、前記中心軸に対して回転対称軸となるように複数有していること
（３）前記第１平面は、前記中心軸側を向き、該第１平面と該中心軸側との距離は、該第１平面の中央で最小となること
（４）前記筒状の本体部には、スリットが形成された発熱部を有し、前記第１平面と前記中心軸との距離の最小値は、該発熱部内面の半径よりも小さいこと
（５）前記記載の黒鉛ヒータは、さらに接着層を貫通する炭素からなるボルトにより前記支持部と本体部とが接続されていること
（６）前記記載の黒鉛ヒータはシリコン単結晶引き上げ装置用に用いられること
を特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、中心軸に沿って外側に延びる複数のターミナル部に該中心軸に平行な第１平面と、支持部の第２平面を接続している。このため、端部を延長することにより自由に接着層の面積を大きくとることができ、接着層にかかる応力を減らすことができる。
【０００９】
また、黒鉛または炭素の接着層は、有機物を含む接着剤を焼成あるいは黒鉛化して形成するので、焼成時あるいは黒鉛化時に寸法収縮を伴う。このため、有機物を含む接着剤を塗布した段階で接着層に厚みのばらつきがあると、焼成時あるいは黒鉛化時に厚い部分に空隙が形成され、強度低下の原因となる。本発明によれば、接着層で接合する面は共に平面であるので、加工誤差によって発生する接着層の厚みのばらつきを小さくすることができる。このため、接着層全体が均等に収縮することができ、空隙を形成しにくくすることができる。このため、接着強度を高めることができる。
さらに本発明は、第１平面と第２平面との間に接着層を有しているので、炉内の雰囲気ガスが第１平面と第２平面の接する部分に侵入しにくいので、第１平面または第２平面の酸化あるいは珪化などの反応により、減肉し折れやすくなったり、接触抵抗が高くなり、異常発熱したり、スパークすることを防止することができる。
以上の理由により、接合強度および、耐久性が高い、大型化に有利なシリコン単結晶引き上げ用黒鉛ヒータの本体部と支持部との接合構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の黒鉛ヒータの一例を示す斜視図
【図２】図１の黒鉛ヒータのターミナル部を模式的に示す正面図
【図３】図１の黒鉛ヒータの本体部を模式的に示す平面図
【図４】図１の黒鉛ヒータのターミナル部と支持部の接合方法を示す説明図
【図５】図１の黒鉛ヒータのターミナル部と支持部の接合状態を示す説明図
【図６】本発明の実施形態１の黒鉛ヒータの平面図
【図７】本発明の実施形態１の黒鉛ヒータの正面図
【図８】本発明の実施形態１の黒鉛ヒータの断面図
【図９】本発明の実施形態１の黒鉛ヒータの本体部の平面図
【図１０】本発明の実施形態１の黒鉛ヒータの本体部の正面図
【図１１】本発明の実施形態１の黒鉛ヒータの本体部の寸法を示す説明図
【図１２】本発明の実施形態１の黒鉛ヒータの第１変形例を示す平面図
【図１３】本発明の実施形態１の黒鉛ヒータの第２変形例を示す底面図
【図１４】本発明の実施形態１の黒鉛ヒータの第２変形例を示す正面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
まず、説明のため、黒鉛ヒータの方向性の定義について説明する。図１に示すように、筒状の本体部は、筒の中心軸ａが、ｚ１−ｚ２方向（ｚ軸）、ｚ１を上となるように定義する。中心軸ａから特定のターミナル部の方向をｘ１方向（ｘ軸）となるよう定義する。ｙ軸は、ｘ軸とｚ軸の両方に直交する。
例えば、対称にターミナル部を２個有する黒鉛ヒータの場合にはターミナル部はそれぞれ中心軸ａからｘ１、ｘ２方向に位置し、対称にターミナル部４を４個有する場合にはターミナル部はそれぞれ中心軸ａからｘ１、ｘ２、ｙ１、ｙ２方向に位置する。
【００１２】
本発明において、黒鉛は、等方性黒鉛、押出成形黒鉛、型押成形黒鉛などどのようなものでも利用することができる。
等方性黒鉛はコークスとバインダからなる原料粉を冷間等方性加圧（ＣＩＰ：Ｃｏｌｄ  Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ  Ｐｒｅｓｓ）成形した後、焼成、黒鉛化することによって得られる。等方性黒鉛は、ＣＩＰ黒鉛材、特殊炭素などとも呼ばれる。等方性黒鉛材は、冷間等方性加圧によって成形されるので、素材の特性に方向性がつきにくいのが特徴であり、例えば固有抵抗又は熱膨張係数の異方比は１．３以下の素材を容易に得ることができる。等方性黒鉛材としては例えば、イビデン株式会社製ＥＴ−１０、Ｔ−４、Ｔ−５など利用することができる。
【００１３】
押出成形黒鉛は、コークスとバインダとからなる原料粉を押出成形し、同様に焼成、黒鉛化することによって得られる。押出成形の際に、黒鉛結晶の六角網面が押出方向に揃いやすく、押出方向の固有抵抗、熱膨張係数が、最も低くなる特徴がある。押出成形電極は、黒鉛電極とも呼ばれ、製鋼用電極として広く使われている。押出成形黒鉛としては、例えばＳＧＬ社製ＨＬＭ、ＳＥＣカーボン社製ＰＳＧ３３２などが利用できる。
【００１４】
型押成形黒鉛は、コークスとバインダからなる原料粉を型押成形した後、焼成、黒鉛化することによって得られる。１軸方向に加圧されるので、黒鉛結晶の六角網面が加圧方向に直交する面に揃いやすく、加圧方向の固有抵抗、熱膨張係数が、最も高くなる特徴がある。
【００１５】
一般に、等方性黒鉛及び型押成形黒鉛は押出成形黒鉛に比べ、細かな原料粉を使用できるので、組織の細かく高強度の素材が得られやすい。さらに等方性黒鉛は、固有抵抗のブロック内ばらつき及び方向性が小さいので、ヒータとして使用すると高強度が得られる上に、ヒータ製作時の全抵抗の誤差を小さくすることができる。
また、黒鉛の原料であるコークスはどのようなものでも利用することができる。ニードルコークス、アモルファスコークスのいずれであってもよく、石油系コークス、石炭系コークスのいずれでもよい。
【００１６】
黒鉛ヒータに供給する電源は特に限定されない。直流電源でも交流電源でもよい。交流電源の場合、単相でも三相でもよい。
本発明の支持部１１は、黒鉛ヒータの本体部１０からかかる荷重を支持する。本発明の支持部１１は、本体部１０の荷重を支持するのみではなく、黒鉛ヒータ１００に電流を供給する機能を有していてもよい。また、荷重を支持するのみの支持部１１、電流の供給と荷重の支持をする支持部１１と混在していてもよい。
【００１７】
直流又は単相の電源の場合、支持部１１及びターミナル部４は２組あれば黒鉛ヒータを構成することができる。尚、支持部１１及びターミナル部４は２組に限定されず、それ以上用いてもよい。支持部１１が４個使用され、９０°毎に配置されている場合、それぞれ交互に極性の異なる電源をつないでもよく、互いに向かい合う支持部１１に電源を接続し、その他の支持部１１は単に黒鉛ヒータ１００の荷重を支持するのみでもよい。
【００１８】
三相交流の電源を接続する場合には、支持部１１を３個使用することが望ましい。電源を３個の支持部１１に接続することにより、黒鉛ヒータ１００をデルタ接続することができ、円筒形状の黒鉛ヒータ１００に均等に電力を供給することができ、均等に発熱させることができる。
本発明の黒鉛ヒータ１００は、中心軸ａに沿って外側に延びる複数のターミナル部４を有している。中心軸ａに沿って外側に延びるとは、円筒を延長する方向（ｚ１方向またはｚ２方向）であり、例えば円筒が部分的に延長されて形成されている。本発明の黒鉛ヒータ１００は複数のターミナル部４を有している。複数のターミナル部４はそれぞれ同一方向（ｚ１方向又はｚ２方向）に延びていても、互いに異なる方向に延びていてもよいが、同一方向に延びていることが好ましい。同一方向に延びていると、黒鉛ヒータ１００が加熱され熱膨張しても、複数のターミナル部４のｚ方向の位置は互いにずれないので、装置の黒鉛ヒータ取り付け部にｚ方向の熱膨張を打ち消す機構が不要となる。このため黒鉛ヒータのターミナル部４を容易に支持することができる。
【００１９】
図２は、本発明の黒鉛ヒータの一例の中心軸ａと第１平面１との位置関係を模式的に示すターミナル部４の側面図である。図２（ａ）は、中心軸ａと第１平面１が平行な場合を示し、一点鎖線は、筒状の黒鉛ヒータ１００の中心線ａである。図２（ｂ）は、中心軸ａと第１平面１とのなす角（第１の角度）αで交わる場合を示し、図中ａ’は中心軸に平行な説明のための補助線である。
本発明の黒鉛ヒータは、中心軸ａに沿って外側に延びる複数のターミナル部４に、該中心軸ａ側または該中心軸ａの反対側を向いた第１平面１を有している。第１平面１には炭素系の接着層３を介して、支持部１１の第２平面１と接合される。第１平面１は、該中心軸側または該中心軸の反対側を向いているので、ターミナル部４を中心軸（ｚ方向）に延長することにより、面積を自由に大きくすることができる。
第１平面１が中心軸側または中心軸の反対側を向いているとは、第１の角度αが小さいことを示す。好ましい第１の角度αは１０°以下、より好ましい第１の角度αは０°すなわち平行であることが好ましい。第１の角度αが１０°以下であると、薄いターミナル部４に十分に大きな面積の接着層３を確保することができる。さらに第１の角度αが０°（平行）であると、ターミナル部４の肉厚に無関係に大きな面積の接着層３を得ることができる。接着層３は、第１平面１のみではなく、ターミナル部４の下面に形成されていてもよい。本体部１０と支持部１１の接合面積をさらに大きくすることができる。
【００２０】
図３は、本発明の黒鉛ヒータ１００の一例の中心軸ａと第１平面１との位置関係を模式的に示す平面図である。中央の点は、筒状の黒鉛ヒータ１００の中心線ａを示す。図３（ａ）は、第１平面１と中心軸ａとの距離は第１平面１の中央で最小となる場合、すなわち、第１平面１の中心と中心軸ａとを結ぶ線と、第１平面１の法線とのなす角（第２の角度）βが０°である場合を示す。図３（ｂ）は、第２の角度βが０°でない場合を示す。
本発明の第１平面１と中心軸ａとの距離は第１平面１の中央で最小となることが好ましい。第１平面１と中心軸ａとの距離は第１平面１の中央で最小となるとは、第１平面１の正面または背面に中心軸ａがある位置関係にあることを示す。いいかえると、第１平面１の中心と中心軸ａとを結ぶ線と、第１平面１の法線とのなす角（第２の角度）βがほぼ０°であることを示す。図２では、第１平面１と中心軸ａとの距離は第１平面１の中央で最小となっている状態を示している。第２の角度βが大きな値をとり、第１平面１が横を向いた状態であると、接着層３を大きくとることが難しくなる。
【００２１】
図４は、ターミナル部４と支持部１１との接合方法の一例を示す。図４は、ターミナル部４と、支持部１１を接合する前を示し、第１平面１または第２平面１には炭素系接着剤が塗布されている。
図５は、ターミナル部４と支持部１１との接合した状態を示す。図４に示す接合前の状態において、炭素系接着剤は、第１平面１及び第２表面の両方に塗布されていてもよい。炭素系接着剤は後述するように硬化・焼成することにより炭素質の接着層３を形成する。図４では、さらに支持部１１とターミナル部４を接続するためのボルト穴９が支持部１１とターミナル部４の双方に形成されている。これらのボルト穴９には、炭素からなるボルト８がねじ込まれる。ボルト８は、支持部側からでも、ターミナル部側からでもどちらから挿入されてもよい。ターミナル部４と支持部１１のいずれかに雌ねじを有するか、ナットをさらに有し、雌ねじとボルトあるいはボルトとナットで支持部１１とターミナル部４が締め付けられる。
【００２２】
炭素系の接着層３は、黒鉛または炭素からなる。炭素系の接着層３は、炭素系接着剤を焼成して得ることができ、焼成後にも、強度と導電性を有しているので好適に利用することができる。炭素系の接着剤は例えば、熱硬化性樹脂ではＣＯＰＮＡ樹脂、フェノール樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂が挙げられ、熱可塑性樹脂では、ピッチ、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコールなどを利用することができる。ＣＯＰＮＡ樹脂とは多環芳香族と、２基以上の水酸基からなる架橋剤及び酸触媒からなる。中でもＣＯＰＮＡ樹脂は、高い強度と導電性を有しているので好適に利用することができる。
炭素系接着剤は、有機物の前駆体を焼成することにより、黒鉛または炭素の接着層３を形成する。焼成の際に有機物の体積が減り、接着層３の体積は炭素系接着剤よりも小さくなる。接着層３の体積が減少すると、接着層３の厚い部分が収縮しやすく厚い部分に空隙ができやすくなる。接着層３に空隙ができると接着力が小さくなり、抵抗も高くなる。このような場合、黒鉛ヒータとして使用した際に、接着層３が剥離したり、接着層３で異常発熱する原因となる。
接着層３に空隙ができることを防ぐため、これらの炭素系の接着剤に、骨材として黒鉛粉あるいは炭素粉を加えてもよい。接着剤の中に骨材を加えることによって体積の減少を小さくし、接着層３に空隙ができることを防ぐことができる。
【００２３】
本発明のターミナル部４には第１平面１を有し、支持部１１には第２平面１を有していることを特徴とする。すなわち被接着面は共に平面で構成される。
ターミナル部４と支持部１１の接合部分が曲面で形成される場合には、切削物、加工機の温度などの原因により加工誤差が生じやすい上、刃物で少しずつ切削するので凹凸ができやすい。また、被接着面が曲面である場合には２つの接着面の形状を同一に加工しても、貼り付ける際に両者の凹凸を一致させ、隙間無く接着することは難しい。
このような理由から、曲面の被接着面は、加工誤差、表面の凹凸、貼り付け時のずれによって接着剤の厚さにばらつきが生じ、焼成時に厚い部分が大きく収縮し接着層３に空隙ができやすくなる。
【００２４】
これに対し、第１平面１は、例えば黒鉛の材料を旋盤などで筒状に加工した後、マシニングセンタで平面となるように加工することにより得ることができる。第１平面１の加工は細かな加工をする必要がないので、Ｒの大きな刃物あるいは線状の刃先を有する刃物を使用して加工することができる。このため、精度が高く凹凸の小さな面を容易に得ることができる。
支持部１１の第２平面１は、例えば刃物を使ったフライス加工、砥石を使った平面研削盤などで加工することができる。いずれの加工もＲの小さな刃物で加工する必要が無いので加工面に凹凸ができにくく、精度が高く凹凸の小さな面を容易に得ることができる。
本発明では、第１平面１、第２平面１は、共に平面であるので、加工誤差の影響を受けにくい、表面に凹凸ができにくい、貼り合わせ時のずれの影響を受けにくいといった特徴がある。これによって、接着剤の厚さのばらつきが生じにくくなるために、接着層３に空隙を形成させにくくすることができる。このため、接着層３の接着強度、導電性を高めることができる。
本発明の支持部１１は、中心軸ａに対して回転対称軸となるように複数有していることが好ましい。複数の支持部１１が回転対称に備えられていると支持部間の抵抗を同等にすることができるので黒鉛ヒータの発熱のばらつきを小さくすることができる。
【００２５】
本発明の黒鉛ヒータ１００の本体部１０は筒状の形状である。筒状の本体部１０には、ｚ１方向、ｚ２方向から交互にスリット７が形成された発熱部５を有している。スリット７は本体部の全周に形成されていることが好ましいが、電流はターミナル部４から右回り、左回りに分かれ電圧降下の仕方は同じであるので、ターミナル部４近傍ではスリット７を省略することができる。
本発明の黒鉛ヒータ１００は、スリット７の本数を増やせば黒鉛ヒータの全抵抗が高くなり、スリット７の本数を減らせば黒鉛ヒータの全抵抗は低くなるので、スリット７の本数を増減することで全抵抗を調整することができる。
また、黒鉛ヒータ１００の全抵抗は筒状部６の厚さでも調整することができる。筒状部６の厚さは内径側でも外形側のいずれで調整してもよい。スリット７を加工後に、黒鉛ヒータの全抵抗を調整する場合には、中芯を入れて外径側を加工すると容易に加工し、全抵抗を調整することができる。
【００２６】
本発明の第１平面１と中心軸ａとの距離の最小値は、発熱部内面５ａの半径よりも小さいことが望ましい。すなわち、第１平面１の中央は、発熱部内面５ａより内側に位置する。ここでは、第１平面１が内側を向いている。第１平面１の中央は、発熱部５内面より内側に位置するのでターミナル部４の肉厚を十分に大きくすることができる。このため、ターミナル部４は発熱しにくく、接着層３の幅を大きくしやすいので、ターミナル部４をあまり延長することなく接着層３の面積を大きくすることができる。
【００２７】
本発明の黒鉛ヒータ１００は、さらに接着層３を貫通する炭素からなるボルト８によって支持部１１と本体部とが接続されていることが望ましい。炭素からなるボルトとは、黒鉛のボルトでも、Ｃ／Ｃコンポジットからなるボルトであってもよい。炭素からなるボルト８で接続されていると、支持部１１と本体部とを接続することのみならず、炭素系接着剤を薄くするように焼成過程で強く圧力を保持することができる。圧力をかけながら焼成するよって空隙の発生を防ぐことができる。空隙ができにくいので、接着層３の接着強度及び導電性を高くすることができる。
【００２８】
本発明の黒鉛ヒータは、シリコン単結晶引き上げ装置用に用いられる黒鉛ヒータとして好適に利用することができる。シリコン単結晶引き上げ装置用黒鉛ヒータは、シリコンウエハが大口径化することによってサイズの大きなヒータが必要である上に、低電圧で使用するので発熱量を得るために大電流を流す。このため、接着層３には高い導電率が求められるからである。また、本発明の黒鉛ヒータ１００は、黒鉛化かなり、接着層３は炭素質であるので、金属材料が含まれていない。黒鉛及び炭素質材料は昇華点が３６００℃以上であり。きわめて蒸気圧が低いので、シリコン単結晶引き上げ装置用黒鉛ヒータとして好適に利用することができる。
【００２９】
本発明の実施形態１では、ターミナル部が２個ある黒鉛ヒータを説明する。
図６に実施形態１の黒鉛ヒータの平面図、図７に実施形態１の黒鉛ヒータの正面図、図８に実施形態１の黒鉛ヒータの断面図を示す。
図９に本発明の実施形態１の黒鉛ヒータの本体部の平面図、図１０に本発明の実施形態１の黒鉛ヒータの本体部の正面図、図１１に本発明の実施形態１の黒鉛ヒータの本体部の寸法を示す説明図を示す。
黒鉛ヒータの筒状部６の外径２Ｒは、１０００ｍｍ、内径２ｒは９５０ｍｍであり、共に発熱部５の外径及び内径と同じである。本体部高さｈは、８００ｍｍ、筒状部高さｃは７００ｍｍである。発熱長ｂは本体部の高さのうち上下からのスリット７が共に到達している領域の長さを示し、５００ｍｍである。
【００３０】
黒鉛ヒータの材質は、イビデン株式会社製ＥＴ−１０である。スリット７は、下側から４５°毎に等間隔で８本形成され、上側は４５°間隔で６本形成されている。ターミナル部４の位置に上から形成されるスリット７は、省略できるので上からは６本でよい。
ターミナル部４には、内側に向かって第１平面１が形成されている。２つのターミナル部４の第１平面間の距離２Ｌは８００ｍｍである。ターミナル部４は、互いに向かい合う位置関係（中心軸ａに対して１８０°）にある。
【００３１】
第１平面１は、中心軸ａと平行であり、第１平面１は、中央部で中心軸ａとの距離が最小となっている。すなわち第１平面１の正面に中心軸ａが位置している。
２つのターミナル部４の第１平面１には、炭素系の接着層３を介してＬ字形状の支持部１１が接続されている。ターミナル部４には、ねじ穴を有し、支持部側から黒鉛のボルト８で締め付けられている。Ｌ字形状の支持部下端には、電源がつながっている。
炭素系の接着層３は、ＣＯＰＮＡ樹脂が炭化することによって形成されている。
【００３２】
本実施形態の黒鉛ヒータ１００は、例えば以下の手順によって製作される。
本体部１０は、まず黒鉛を旋盤により加工し、底が内側に折れ曲がった円筒形状に加工する。次にマシニングセンタを用い、ターミナル部４が形成されるように下側を加工したのちスリット７を加工する。次にＬ字形状をした支持部の第２平面１を第１平面１に炭素系接着剤（ＣＯＰＮＡ樹脂）で接着する。
【００３３】
ＣＯＰＮＡ樹脂の接着は、ＣＯＰＮＡ樹脂を加熱しての粘度を下げて行う。粘度が低いので接着剤に圧力を加えることにより薄くすることができる。圧力はどのようにして加えてもよいが、接着層３を貫通する黒鉛のボルト８で加えることができる。本実施形態では、さらにボルト８で圧力を加えながら硬化、焼成するので、ＣＯＰＮＡ樹脂の炭化収縮に合わせて接着層３を圧縮することができ、空隙がなく強度、導電率の高い接着層３を得ることができる。
【００３４】
具体的なＣＯＰＮＡ樹脂の接着方法は、本体部１０と支持部１１をあらかじめ加熱しておく。加熱温度は、４０〜１００℃が望ましい。次にＣＯＰＮＡ樹脂を、第１平面１または第２平面１に塗布し、貼り合わせる。ＣＯＰＮＡ樹脂は高粘度であるので、５０℃程度に加熱すると容易に塗布することができる。第１平面１と第２平面１を貼り合わせた後、圧力を加え、接着剤を薄く引き延ばす。このとき余分な樹脂と共に気泡が外部に流出する。次に圧力を加えたまま、硬化、焼成する。圧力は、クランプなど治具を使って加えてもよいが、本体部１０、支持部１１に形成された穴をボルト８によって締め付けて加えてもよい。ボルト８を用いて締め付けると位置決め精度が高くなる上に、硬化、焼成時に本体部１０、支持部１１と同様に熱膨張するので、締め付け力が熱をかけても変化しにくく、圧縮力を維持できる。また、ボルト８はヒータと同様に炭素からなるので、加熱によって、軟化、溶融、変質することがないので、好適に利用することができる。
【００３５】
貼り合わせた後の硬化は、１００〜２００℃３０分間以上の条件で実施することが望ましい。１００〜２００℃３０分間以上の条件で硬化すると、緩やかな条件で十分に硬化できるので、硬化過程で発泡による空隙を形成しにくい。このため強度、導電率の高い接着層３を得ることができる。さらに、黒鉛ヒータを２０００℃に還元雰囲気下あるいは不活性ガス雰囲気下で加熱し、接着層３を炭化あるいは黒鉛化する。炭化あるいは黒鉛化することによって接着層３に高い導電率が付与される。
本実施形態の黒鉛ヒータ１００は、単相交流、直流の電源に接続することができる。
【００３６】
図１２は、実施形態１の第１変形例であるターミナル部４が３個ある黒鉛ヒータについて説明する。本変形例の黒鉛ヒータは、三相交流の電源に接続して使用することができる。本変形例の黒鉛ヒータには３個のターミナル部４にはそれぞれの支持部１１を通してＲ，Ｓ，Ｔ相に接続され、デルタ接続となる。
【００３７】
図１３は、実施形態１の第２変形例の本体部の底面図を示す。図１４は実施形態１の第２変形例の本体部の正面図を示す。実施形態１の第２変形例はターミナル部４が２個であってターミナル部４の第１平面１が中心軸ａの反対側を向いた黒鉛ヒータを示す。本変形例では、第１平面１が外側に向き、接着層３を介して支持部１１は黒鉛ヒータの周囲に構成されている。
【符号の説明】
【００３８】
ａ  中心軸
１  第１平面
２  第２平面
３  接着層
４  ターミナル部
５  発熱部
５ａ  発熱部内面
５ｂ  発熱部外面
６  筒状部
７  スリット
８  ボルト
９  ボルト穴
１０  本体部
１１  支持部
１００  黒鉛ヒータ
α  第１の角度
β  第２の角度
【図１】
2013220954.tif 000003
【図２】
2013220954.tif 000004
【図３】
2013220954.tif 000005
【図４】
2013220954.tif 000006
【図５】
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【図６】
2013220954.tif 000008
【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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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年4月26日(2013.4.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
筒状の本体部と、該筒状の本体部の中心軸に沿って外側に延びる複数のターミナル部と、該ターミナル部と接合する支持部を有してなり、
前記筒状の本体部には、該中心軸または該中心軸の反対側を向いた第１平面が形成されてなり、かつ前記支持部には第２平面がそれぞれ形成されてなるとともに、
前記第１平面と第２平面は、炭素系の接着層を介して接合されてなることを特徴とする黒鉛ヒータ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
前記課題を解決するための本発明の黒鉛ヒータの構成は
（１）筒状の本体部と、該筒状の本体部の中心軸に沿って外側に延びる複数のターミナル部と、該ターミナル部と接合する支持部を有してなり、
前記筒状の本体部には、該中心軸または該中心軸の反対側を向いた第１平面が形成されてなり、かつ前記支持部には第２平面がそれぞれ形成されてなるとともに、
前記第１平面と第２平面は、炭素系の接着層を介して接合されてなること
（２）前記支持部は、前記中心軸に対して回転対称軸となるように複数有していること
（３）前記第１平面は、前記中心軸側を向き、該第１平面と該中心軸側との距離は、該第１平面の中央で最小となること
（４）前記筒状の本体部には、スリットが形成された発熱部を有し、前記第１平面と前記中心軸との距離の最小値は、該発熱部内面の半径よりも小さいこと
（５）前記記載の黒鉛ヒータは、さらに接着層を貫通する炭素からなるボルトにより前記支持部と本体部とが接続されていること
（６）前記記載の黒鉛ヒータはシリコン単結晶引き上げ装置用に用いられること
を特徴とする。