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公開番号2025088609
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-11
出願番号2023203418
出願日2023-11-30
発明の名称電極装置及びその製造方法
出願人信越石英株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類C23C 4/11 20160101AFI20250604BHJP(金属質材料への被覆;金属質材料による材料への被覆;化学的表面処理;金属質材料の拡散処理;真空蒸着,スパッタリング,イオン注入法,または化学蒸着による被覆一般;金属質材料の防食または鉱皮の抑制一般)
要約【課題】支持体からの汚染を抑制し、使用する黒鉛電極を短くして製造コストを下げることができる電極装置を提供する。
【解決手段】石英るつぼを製造するためのアーク放電に用いられる黒鉛電極を接合して保持する支持体を有する電極装置であって、前記支持体の表面のうち、前記支持体を前記黒鉛電極と接合した際に前記黒鉛電極と隣接する部位の最表面層に防汚性薄膜を有するものであることを特徴とする電極装置。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
石英るつぼを製造するためのアーク放電に用いられる黒鉛電極を接合して保持する支持体を有する電極装置であって、
前記支持体の表面のうち、前記支持体を前記黒鉛電極と接合した際に前記黒鉛電極と隣接する部位の最表面層に防汚性薄膜を有するものであることを特徴とする電極装置。
続きを表示（約 860 文字）【請求項２】
前記防汚性薄膜は、溶射膜であることを特徴とする請求項１に記載の電極装置。
【請求項３】
前記防汚性薄膜は、前記支持体の表面のうち、少なくとも、前記石英るつぼを製造する際に用いられる型枠の内部に挿入される部位を被覆しているものであることを特徴とする請求項１に記載の電極装置。
【請求項４】
前記防汚性薄膜は、セラミック溶射膜又は合金溶射膜であることを特徴とする請求項１に記載の電極装置。
【請求項５】
前記防汚性薄膜の材質は、アルミナ、ジルコニア、ムライト、クロミア、イットリア、チタニア、セリア、及び、これらを含む合金、並びに、ニッケルを含む合金、の少なくともいずれか１種であることを特徴とする請求項１に記載の電極装置。
【請求項６】
前記支持体の材質として、金、銀、銅及びアルミニウムの少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１に記載の電極装置。
【請求項７】
前記防汚性薄膜は、前記支持体の表面に１層又は複数層の下地薄膜を介して形成されているものであることを特徴とする請求項１に記載の電極装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電極装置と、前記黒鉛電極を接合したものであることを特徴とする電極。
【請求項９】
前記黒鉛電極の棒状部分の長さが５０ｍｍ以上５００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項８に記載の電極。
【請求項１０】
石英るつぼを製造するためのアーク放電に用いられる黒鉛電極を接合して保持する支持体を有する電極装置を製造する方法であって、
前記電極装置を準備するステップと、
前記準備した電極装置の支持体の表面のうち、前記支持体を前記黒鉛電極と接合した際に前記黒鉛電極と隣接する部位の最表面層に、防汚性薄膜を形成するステップと
を有することを特徴とする電極装置の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極装置及びその製造方法に関し、特に、石英るつぼの製造に用いる電極装置及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
単結晶半導体材料の基板として用いられるシリコン単結晶の多くは、シリコン多結晶を石英るつぼ中で溶融し、それを種結晶に接触させた後に結晶成長させて製造するといういわゆるチョクラルスキー法によって製造されている。このシリコン単結晶の製造方法に用いられる石英るつぼは、その製造方法によって幾通りかの種類がある。実用的には、回転可能な中空の型の内周面に沿って二酸化ケイ素粉末（原料石英粉）を充填し、該型を回転させながら二酸化ケイ素粉末を、黒鉛電極を用いたアーク放電により加熱溶融して製造した石英るつぼが用いられている。石英るつぼを製造するためのアーク放電に用いられる黒鉛電極については、多くの態様が開示されている（例えば、特許文献１～特許文献３）。この黒鉛電極は、通電するための電極装置（例えば銅製の支持体を有するもの）と接続されて用いられている（例えば、特許文献４）。
【０００３】
従来、石英るつぼの製法であるアーク回転溶融法では金属製の支持体が熱源に近くなると汚染が生じるという問題があった。そのため、例えば、上記の特許文献４には、アーク回転溶融法による石英ガラスルツボの製造方法において、型内に挿入する炭素電極（黒鉛電極）を炭素からなる棒状部分とその支持体で構成する例が記載されており、炭素からなる棒状部分の少なくとも一部を型内の高温雰囲気の上方に延長すること、及び、その先端に接合した支持体を前記高温雰囲気から隔離することが記載されている。このように、黒鉛電極を長くすることで接合する支持体を高温雰囲気から隔離することが開示されている。また、特許文献４には、支持体の隔離には炭素棒状部分の長さを２０ｃｍ～２．５ｍとするのがよいと開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１６－０１１２３８号公報
特開２０１７－０６５９６２号公報
特開２００９－１６１３６２号公報
特開平８－３４６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、特許文献４には、黒鉛電極を長くすることで接合する支持体を高温雰囲気から隔離することが開示されている。しかしながら黒鉛電極が長くなることで黒鉛による製造コストが高くなっているという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記した事情に鑑みなされたもので、支持体からの汚染を抑制し、使用する黒鉛電極を短くして製造コストを下げることができる電極装置を提供することを目的とする。また、そのような電極装置を製造することができる電極装置の製造方法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】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、石英るつぼを製造するためのアーク放電に用いられる黒鉛電極を接合して保持する支持体を有する電極装置であって、前記支持体の表面のうち、前記支持体を前記黒鉛電極と接合した際に前記黒鉛電極と隣接する部位の最表面層に防汚性薄膜を有するものであることを特徴とする電極装置を提供する。
【０００８】
本発明の電極装置は、支持体の表面のうち、黒鉛電極と隣接する部位の最表面層に防汚性薄膜を有するものであることにより、アーク溶融においても支持体からの汚染を抑制することができる。
【０００９】
このとき、前記防汚性薄膜は、溶射膜であることが好ましい。また、前記溶射膜は、セラミック溶射膜又は合金溶射膜であることが好ましい。
【００１０】
このようなセラミック溶射膜又は合金溶射膜は、簡便に、防汚性、耐熱性、耐衝撃性、絶縁性を有する薄膜とすることができる。そのため、このような薄膜を有する電極装置は、より効果的に、アーク溶融における支持体からの汚染を抑制することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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