JP2000169295A - ルツボ受け皿 - Google Patents
ルツボ受け皿Info
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- JP2000169295A JP2000169295A JP37607898A JP37607898A JP2000169295A JP 2000169295 A JP2000169295 A JP 2000169295A JP 37607898 A JP37607898 A JP 37607898A JP 37607898 A JP37607898 A JP 37607898A JP 2000169295 A JP2000169295 A JP 2000169295A
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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】黒鉛材からなるルツボ受け皿にＣ／Ｃコン
ポジットを環状に嵌着した部分を形成し、さらにはその
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。
高強度なルツボ受け皿を得る。 【解決手段】黒鉛材からなるルツボ受け皿にＣ／Ｃコン
ポジットを環状に嵌着した部分を形成し、さらにはその
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
【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。
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）。
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、
溶融したシリコン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、黒鉛材が通常用いられ
ている。
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、
溶融したシリコン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、黒鉛材が通常用いられ
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。
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。
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、ルツ
ボを包囲する様に嵌着してなる環状のＣ／Ｃコンポジッ
トを有することを特徴とするルツボ受け皿６０」であ
る。
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、ルツ
ボを包囲する様に嵌着してなる環状のＣ／Ｃコンポジッ
トを有する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、図３に示すようにルツボ
を包囲する様に環状のＣ／Ｃコンポジット６１を嵌着し
て形成したものである。
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、図３に示すようにルツボ
を包囲する様に環状のＣ／Ｃコンポジット６１を嵌着し
て形成したものである。
【０００８】このルツボ受け皿６０に嵌着したＣ／Ｃコ
ンポジット６１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
させて筒状素材としておいて、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。
ンポジット６１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
させて筒状素材としておいて、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、２又は３に記載のルツボ受け皿
は、ルツボを包囲する様に嵌着してなる環状のＣ／Ｃコ
ンポジットを有することを内容とする。前記構成によ
り、環状のＣ／Ｃコンポジットがルツボに対し円周方向
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。
は、ルツボを包囲する様に嵌着してなる環状のＣ／Ｃコ
ンポジットを有することを内容とする。前記構成によ
り、環状のＣ／Ｃコンポジットがルツボに対し円周方向
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２に記載のルツボ受け皿は、嵌着さ
れた環状のＣ／Ｃコンポジット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Ｓ
ｉＯガスやシリコン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
及びシリコン浸透による強度の低下を防止できる。
れた環状のＣ／Ｃコンポジット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Ｓ
ｉＯガスやシリコン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
及びシリコン浸透による強度の低下を防止できる。
【００１１】請求項３に記載のルツボ受け皿は、少なく
ともルツボの接触面及びその周囲に熱分解炭素から成る
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、シリコン蒸気が
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、珪化及びシリコン浸透による
強度の低下を防止出来ることをはじめとして、ルツボの
接触面及びその周囲に蒸着したシリコン蒸気が基材表面
を浸透し、冷却時に固化してルツボとルツボ受け皿の取
りはずしを困難にすることを防止出来る。
ともルツボの接触面及びその周囲に熱分解炭素から成る
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、シリコン蒸気が
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、珪化及びシリコン浸透による
強度の低下を防止出来ることをはじめとして、ルツボの
接触面及びその周囲に蒸着したシリコン蒸気が基材表面
を浸透し、冷却時に固化してルツボとルツボ受け皿の取
りはずしを困難にすることを防止出来る。
【００１２】
【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。
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。
【００１３】ルツボ受け皿６０はその基材を黒鉛を材料
として形成し、ルツボを包囲する様に環状のＣ／Ｃコン
ポジットを嵌着したものである。その環状のＣ／Ｃコン
ポジット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。またルツボ受け皿６０の少
なくともルツボの接触面及びその周囲に熱分解炭素から
成る被膜が形成してある。これらのＣ／Ｃコンポジット
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。
として形成し、ルツボを包囲する様に環状のＣ／Ｃコン
ポジットを嵌着したものである。その環状のＣ／Ｃコン
ポジット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。またルツボ受け皿６０の少
なくともルツボの接触面及びその周囲に熱分解炭素から
成る被膜が形成してある。これらのＣ／Ｃコンポジット
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。
【００１４】
【実施例１】まず、炭素繊維で編んだ布を用いてワイン
ディング法により環状に形成し、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環状のＣ／Ｃコンポジットを得
た。
ディング法により環状に形成し、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環状のＣ／Ｃコンポジットを得
た。
【００１５】得られた環状のＣ／ＣコンポジットをＣＶ
Ｄ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表面から約３０μｍの
深さまで熱分解炭素が含浸され、さらに表面に厚さ約５
０μｍの熱分解炭素被膜が形成された。得られた環状の
Ｃ／Ｃコンポジットを黒鉛を加工して得られた３２イン
チφルツボ用の受け皿に嵌着した。
Ｄ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表面から約３０μｍの
深さまで熱分解炭素が含浸され、さらに表面に厚さ約５
０μｍの熱分解炭素被膜が形成された。得られた環状の
Ｃ／Ｃコンポジットを黒鉛を加工して得られた３２イン
チφルツボ用の受け皿に嵌着した。
【００１６】
【実施例２】炭素繊維フィラメントを用いてワインディ
ング法により環状に形成し、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コンポジットを得た。
ング法により環状に形成し、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コンポジットを得た。
【００１７】得られた環状のＣ／Ｃコンポジットを黒鉛
を加工して得られた３２インチφルツボ用の受け皿に嵌
着した。この受け皿に実施例１と同様な方法によって熱
分解炭素被膜を形成した。
を加工して得られた３２インチφルツボ用の受け皿に嵌
着した。この受け皿に実施例１と同様な方法によって熱
分解炭素被膜を形成した。
【００１８】
【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
黒鉛を材料として形成し、ルツボを包囲する様に環状の
Ｃ／Ｃコンポジットを嵌着したこと、そのＣ／Ｃコンポ
ジットの一部もしくは、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、またルツボ受け皿６０の少
なくともルツボの接触面及びその周囲に熱分解炭素から
成る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。
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
黒鉛を材料として形成し、ルツボを包囲する様に環状の
Ｃ／Ｃコンポジットを嵌着したこと、そのＣ／Ｃコンポ
ジットの一部もしくは、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、またルツボ受け皿６０の少
なくともルツボの接触面及びその周囲に熱分解炭素から
成る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。
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。
図である。
【図３】本発明に係わるルツボ受け皿の拡大断面図であ
る。
る。
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 ６１ Ｃ／Ｃコンポジット
Claims (3)
- 【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
の黒鉛からなるルツボ受け皿であって、ルツボを包囲す
る様に嵌着してなる環状のＣ／Ｃコンポジットを有する
ことを特徴とするルツボ受け皿。 - 【請求項２】前記環状のＣ／Ｃコンポジットの一部もし
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。 - 【請求項３】請求項１に記載のルツボ受け皿において少
なくともルツボの接触面及びその周囲に熱分解炭素から
なる被膜を形成したことを特徴とするルツボ受け皿。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37607898A JP2000169295A (ja) | 1998-11-30 | 1998-11-30 | ルツボ受け皿 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37607898A JP2000169295A (ja) | 1998-11-30 | 1998-11-30 | ルツボ受け皿 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000169295A true JP2000169295A (ja) | 2000-06-20 |
Family
ID=18506544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP37607898A Pending JP2000169295A (ja) | 1998-11-30 | 1998-11-30 | ルツボ受け皿 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000169295A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012111648A (ja) * | 2010-11-22 | 2012-06-14 | Toyo Tanso Kk | 単結晶引き上げ装置、及び単結晶引き上げ装置に用いられる低熱伝導性部材 |
| US8449674B2 (en) | 2008-08-27 | 2013-05-28 | Amg Idealcast Solar Corporation | System and method for liquid silicon containment |
| CN103160936A (zh) * | 2013-02-26 | 2013-06-19 | 昱成光能股份有限公司 | 坩埚护框的制造方法 |
| US9453291B2 (en) | 2010-11-22 | 2016-09-27 | Toyo Tanso Co., Ltd. | Single crystal pulling apparatus and low heat conductive member used for single crystal pulling apparatus |
-
1998
- 1998-11-30 JP JP37607898A patent/JP2000169295A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8449674B2 (en) | 2008-08-27 | 2013-05-28 | Amg Idealcast Solar Corporation | System and method for liquid silicon containment |
| JP2012111648A (ja) * | 2010-11-22 | 2012-06-14 | Toyo Tanso Kk | 単結晶引き上げ装置、及び単結晶引き上げ装置に用いられる低熱伝導性部材 |
| US9453291B2 (en) | 2010-11-22 | 2016-09-27 | Toyo Tanso Co., Ltd. | Single crystal pulling apparatus and low heat conductive member used for single crystal pulling apparatus |
| CN103160936A (zh) * | 2013-02-26 | 2013-06-19 | 昱成光能股份有限公司 | 坩埚护框的制造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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