JP2000143393A - ルツボ受け皿 - Google Patents

ルツボ受け皿

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JP2000143393A
JP2000143393A JP10347725A JP34772598A JP2000143393A JP 2000143393 A JP2000143393 A JP 2000143393A JP 10347725 A JP10347725 A JP 10347725A JP 34772598 A JP34772598 A JP 34772598A JP 2000143393 A JP2000143393 A JP 2000143393A
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JP
Japan
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crucible
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receptacle
composite
single crystal
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JP10347725A
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Inventor
Takashi Takagi
俊 高木
Koji Kato
浩二 加藤
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Ibiden Co Ltd
Original Assignee
Ibiden Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリコン単結晶引き上げ装置に用いられる、
高強度なルツボ受け皿を得る。 【解決手段】ルツボ受け皿の基材をC/Cコンポジット
により形成し、さらには基材の一部もしくは全面に熱分
解炭素を含浸するとともに被膜を形成したこと。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン単結晶引
き上げ装置を構成するための部材に関し、特に、シリコ
ン単結晶引き上げ装置を構成するヒーターの内側に配置
されて、ヒーターからの熱を受けてシリコン材料を溶融
するルツボを保持するためのルツボ受け皿に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】シリコン単結晶引き上げ装置は所謂チョ
クラルスキー法と称される方法により、雰囲気ガスの存
在下で、ルツボ内のシリコン融液からシリコン単結晶を
引き上げるもので、例えば、特公昭57−15079号
公報にて示されているような「単結晶引上装置」として
知られている。この公報に示された装置は、図2に示す
ように、「炉体容器1内にその下方より回転軸2が導入
され、その回転軸2の端面上に受け皿3を介してルツボ
4が配される。又該ルツボ4の周りに発熱体5と保温筒
6が配され、ルツボ4内でシリコンが溶融され融液7を
得る。一方炉体容器1の上方には上下に滑動する回転軸
9が設けられている。該回転軸9の遊端にシリコンの種
結晶8を取付け、回転軸9を種結晶8がルツボ4内の融
液7に触れている状態より上方に移動させて、種結晶8
の下に続くシリコン単結晶10を得る。単結晶を育成す
る際、不必要な反応生成ガスが、単結晶10及び融液7
の液面で反応しないように、これを排除する必要があ
る。このためにアルゴン等の不活性ガスを雰囲気ガスと
して、炉体容器1の上方より単結晶及び液面に供給し、
炉体容器下部より排出する」というものである(上記公
報の第2欄)。
【0003】ところで、以上述べた単結晶製造装置にお
いて、受け皿3は単にルツボを載せるだけでなく、シリ
コン融液を収容する石英ルツボを外側より包囲する黒鉛
ルツボは、前記石英ルツボと熱膨張係数が異なるため、
引き上げ後の冷却時に破損する恐れがある。そのため、
実公昭52−27880号公報に記載されているよう
に、前記黒鉛ルツボは2分割および3分割された形態を
とっており、単結晶引上げ装置においては、受け皿3は
単にルツボを載せるだけでなく、分割された黒鉛ルツボ
を一体に保つ必要がある。また、万が一受け皿が破損し
た場合にはルツボが落下することにより、最悪の場合、
溶融したSiが冷却層の隔壁を破壊し水蒸気爆発を起こ
すという危険性がある。以上のようなルツボ受け皿を構
成するための材料としては、黒鉛が通常用いられてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最近の
シリコン単結晶の大口径化に伴い、石英ルツボ及び黒鉛
ルツボが大型化し、前記石英ルツボに収容するシリコン
原料の重量は16インチφウェハの場合、500kgに
もおよぶ。したがって、ルツボ受け皿に対する応力も増
大し、強度的に問題があった。
【0005】そこで、本発明者等はこの種のシリコン単
結晶引上げ装置用のルツボ受け皿について、前述した問
題を解決するにはどうしたらよいかについて種々検討を
重ねてきた結果、本発明を完成したのである。
【0006】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、まず、請求項1に係る発明の採った手段は、以下
の実施形態の説明中において使用する符号を付して説明
すると、「シリコン単結晶引き上げ装置100を構成す
るヒーター20の内側に配置されてこのヒーター20か
らの熱を受けてシリコン材料を溶融するために、前記シ
リコン材料を直接収容する石英ルツボと、前記石英ルツ
ボを外側から包み込む保護容器とにより構成したルツボ
10を保持するためのルツボ受け皿60であって、前記
ルツボ受け皿60の基材をC/Cコンポジットにより形
成したことを特徴とするルツボ受け皿60」である。
【0007】すなわち、請求項1の発明に係るルツボ受
け皿60は、図1に示すように、密閉本体50内のルツ
ボ10を保持するものであり、その基材をC/Cコンポ
ジットによって形成したものである。
【0008】このルツボ受け皿60の基材を構成するC
/Cコンポジットは、高強度であり、次のようにして形
成される。まず、炭素繊維を、1軸配向あるいは複数軸
配向させて円柱素材としておいて、これに樹脂を含浸さ
せて、これを炭化するのである。含浸に用いる樹脂とし
ては、フェノール、フラン等の樹脂の他、タール・ピッ
チ等がある。
【0009】請求項1又は2に記載のルツボ受け皿は、
その基材が中心軸に対し、円周方向に炭素繊維フィラメ
ントもしくは炭素繊維クロスが巻きつけられた層を有す
ることを内容とする。前記構成により、炭素繊維が中心
軸に対し円周方向に存在するので、ルツボからかかる応
力に対して強度が大幅にアップする。
【0010】請求項1又は3に記載のルツボ受け皿は、
その基材の一部もしくは全面に熱分解炭素を含浸すると
ともに被膜を形成したことを内容とする。このような構
成とする理由は、前記熱分解炭素被膜によって、シリコ
ン単結晶引き上げ時に発生するSiOガスやSi蒸気が
基材に接触することはなく、従って基材中のC(炭素)
と反応することを防止し、珪化及びSi浸透による強度
の低下を防止できる。
【0011】
【発明の実施の形態】次に本発明を、図面に示した実施
の形態について説明すると、図1には、本発明に係るル
ツボ受け皿60が適用されるシリコン単結晶引き上げ装
置100の縦断面図が示してある。このシリコン単結晶
引き上げ装置100は、その密閉本体50内に、シリコ
ンを溶融させるためのルツボ10を回転軸55にて回転
可能に収納したものであり、このルツボ10の下には本
発明に係るルツボ受け皿60が配置してある。
【0012】ルツボ受け皿60はその基材をC/Cコン
ポジットを材料として形成したものである。またその基
材の一部もしくは全面に熱分解炭素を含浸するとともに
被膜が形成してある。これらのC/Cコンポジット基材
および熱分解炭素被膜は、以下の実施例にて示すように
製造または形成されるものである。
【0013】
【実施例1】まず、炭素繊維で編んだ布を用いて、ワイ
ンディング法により、ルツボ受け皿60となるべき形に
形成し、この炭素繊維素材に、フェノール樹脂を含浸し
て、硬化後に900℃で焼成した。さらにフェノール樹
脂含浸、硬化、焼成を2回繰り返し、これを黒鉛化し
て、32インチφルツボ用の受け皿の基材を得た。
【0014】得られた基材をCVD炉に入れて1400
℃に加熱するとともに、水素ガスをキャリアとしてメタ
ンガスを炉内に連続的に供給した。これにより基材の表
面全体に厚さ約50μmの熱分解被膜が形成された。
【0015】
【実施例2】この実施例における基材の形成は次の2通
りの方法によって行った。第1の方法は、炭素繊維フィ
ラメントを用いてワインディング法により、ルツボ受け
皿60となるべき形に形成し、これにフェノール樹脂含
浸、硬化、焼成を2回繰り返して全体を炭素化し、これ
を黒鉛化してC/Cコンポジットからなる基材を得た。
【0016】第2の方法は、炭素繊維で編んだ布を用い
て、ワインディング法により、ルツボ受け皿60となる
べき形に形成し、これにフェノール樹脂を含浸して、硬
化後に900℃で焼成した。これを黒鉛化して、得られ
た基材をCVD炉に入れて1400℃に加熱するととも
に、水素ガスをキャリアとして、メタンガスを炉内に断
続的に供給し、基材内部に熱分解炭素を含浸したC/C
コンポジットからなる基材を得た。この基材に実施例1
と同様な方法によって熱分解炭素被膜を形成した。
【0017】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明においては、
上記実施形態において例示した如く、「シリコン単結晶
引き上げ装置100を構成するヒーター20の内側に配
置されてこのヒーター20からの熱を受けてシリコン材
料を溶融するために、前記シリコン材料を直接収容する
石英ルツボと、前記石英ルツボを外側から包み込む保護
容器とにより構成したルツボ10を保持するためのルツ
ボ受け皿60であって、前記ルツボ受け皿60の基材を
C/Cコンポジットにより形成し、さらにはその基材が
中心軸に対し、円周方向に炭素繊維フィラメントもしく
は炭素繊維クロスが巻きつけられた層を有するか、その
基材の一部もしくは全面に熱分解炭素を含浸するととも
に被膜を形成したこと」にその構成上の特徴があり、そ
れにより、高強度で、耐久性の高いルツボ受け皿を提供
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るルツボ受け皿を採用したシリコン
単結晶引き上げ装置の縦略断面図である。
【図2】従来のシリコン単結晶引き上げ装置を示す断面
図である。
【符号の説明】
100 シリコン単結晶引き上げ装置 10 ルツボ 11 石英ルツボ 20 ヒータ 30 保温筒 40 断熱材 50 密閉本体 60 ルツボ受け皿

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シリコン単結晶引き上げ装置を構成するヒ
    ーターの内側に配置されて、前記ヒーターからの熱を受
    けてシリコン材料を溶融するために、前記シリコン材料
    を直接収容する石英ルツボと、前記石英ルツボを外側か
    ら包み込む保護容器とにより構成したルツボを保持する
    ためのルツボ受け皿であって、前記ルツボ受け皿の基材
    をC/Cコンポジットにより形成したことを特徴とする
    ルツボ受け皿。
  2. 【請求項2】前記基材は、中心軸に対し円周方向に炭素
    繊維フィラメントもしくは炭素繊維クロスが巻き付けら
    れた層を有することを特徴とする請求項1に記載のルツ
    ボ受け皿。
  3. 【請求項3】前記基材の一部もしくは全面に熱分解炭素
    を含浸するとともに被膜を形成したことを特徴とする請
    求項1に記載のルツボ受け皿。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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CN110256094A (zh) * 2019-06-27 2019-09-20 内蒙古航天红岗机械有限公司 一种c/c复合材料用井式气相沉积炉装炉沉积工装
CN113968747A (zh) * 2021-11-03 2022-01-25 哈尔滨工业大学(威海) 一种预制体浸渍、裂解一体化自动化生产设备及使用方法

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