JP2559235B2 - Quartz crucible for silicon single crystal pulling equipment - Google Patents

Quartz crucible for silicon single crystal pulling equipment

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JP2559235B2
JP2559235B2 JP62197460A JP19746087A JP2559235B2 JP 2559235 B2 JP2559235 B2 JP 2559235B2 JP 62197460 A JP62197460 A JP 62197460A JP 19746087 A JP19746087 A JP 19746087A JP 2559235 B2 JP2559235 B2 JP 2559235B2
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crucible
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silicon
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quartz crucible
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正美 中西
仁 日下
正 舟山
隆一 辻
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、シリコン単結晶引上装置用石英ルツボに関
する。
The present invention relates to a quartz crucible for a silicon single crystal pulling apparatus.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、上記石英ルツボ1は、シリコン融解時の軟化に
よる変形を防止するため、第4図に示すように有底円筒
状のカーボンルツボ2内に収容して用いられるものであ
り、カーボンルツボ2と同様有底円筒状に設けられてお
り、シリコン融解に先立つシリコン多結晶3のチャージ
は、その容積に応じて行われている。
Conventionally, the quartz crucible 1 has been used by being housed in a carbon crucible 2 having a bottomed cylindrical shape as shown in FIG. 4 in order to prevent deformation due to softening during melting of silicon. Similarly, it is provided in a bottomed cylindrical shape, and the silicon polycrystal 3 is charged prior to the melting of silicon according to its volume.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、従来の石英ルツボ1によれば、シリコ
ン多結晶のチャージ量は、その装填のしかたで異なると
共に、一定の限界があり、かつ融解量(第4図において
融解完了ラインを二点鎖線で示す。)が石英ルツボ1の
内容積の約半分と少なく、チャージ量、すなわち融解量
を増大する場合には、石英ルツボ1やカーボンルツボ2
等のホットゾーンのサイズを大きくしなければならない
問題がある。
However, according to the conventional quartz crucible 1, the charge amount of the silicon polycrystal is different depending on the charging method, and there is a certain limit, and the melting amount (the melting completion line is shown by a chain double-dashed line in FIG. 4). .) Is as small as about half the internal volume of the quartz crucible 1 and the charge amount, that is, the melting amount is increased, the quartz crucible 1 and the carbon crucible 2
There is a problem that the size of the hot zone must be increased.

そこで、本発明は、ルツボ本体の内容積の増大を図る
ことなくシリコン多結晶のチャージ量を容易に増大し得
るようにしたシリコン単結晶引上装置用石英ルツボを提
供しようとするものである。
Therefore, the present invention is to provide a quartz crucible for a silicon single crystal pulling apparatus capable of easily increasing the charge amount of silicon polycrystal without increasing the inner volume of the crucible body.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

前記問題点を解決するため、本発明は、ルツボ本体の
開口部周縁の少なくとも相対する位置にフランジを設
け、前記ルツボ本体のフランジに截頭逆円錐筒状のカバ
ーリングをその下端部に設けた嵌合フランジにより分離
可能に接続し、該嵌合フランジの上部に複数のスリット
を周方向に離隔して設けたものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a flange at least at a position opposite to the peripheral edge of the opening of the crucible body, and provides the flange of the crucible body with a truncated conical cylindrical cover ring at its lower end. The fitting flange is separably connected, and a plurality of slits are provided in the upper part of the fitting flange so as to be separated in the circumferential direction.

〔作 用〕[Work]

上記手段によれば、ルツボ本体のシリコン多結晶に対
する容積がカバーリングの内容積の分だけ増加する。ま
た、ルツボ本体内に供給される不活性ガスの排出がスリ
ットを通してスムーズに行われる。さらに、ルツボ本体
の運搬がそのフランジまたはカバーリングを介して行わ
れるため、ポリシリコンを装填する時に、あらかじめル
ツボを単結晶引上装置内へ設置しておく必要がない。
According to the above means, the volume of the crucible body with respect to the silicon polycrystal is increased by the inner volume of the cover ring. Further, the inert gas supplied into the crucible body is smoothly discharged through the slit. Further, since the crucible body is transported through the flange or the cover ring, it is not necessary to previously install the crucible in the single crystal pulling apparatus when the polysilicon is loaded.

なお、カバーリングの材質としては、炭素、炭化ケイ
素、窒化ケイ素、石英等が用いられるが、特に炭素、炭
化ケイ素が加熱時においても安定であり好ましい。
As the material of the cover ring, carbon, silicon carbide, silicon nitride, quartz and the like are used, but carbon and silicon carbide are particularly preferable because they are stable even when heated.

また、カバーリングの表面を炭化ケイ素または窒化ケ
イ素でコーティングすることにより、不純物の混入を低
減し、カバーリング自体の寿命を延ばすことが可能とな
る。
Also, by coating the surface of the cover ring with silicon carbide or silicon nitride, it becomes possible to reduce the inclusion of impurities and extend the life of the cover ring itself.

この場合、コーティング層は、CVD法等により最低5
μm以上の厚みとし、実質通気率を0とすることが好ま
しい。
In this case, the coating layer should be at least 5 by CVD method.
It is preferable that the thickness is not less than μm and the substantial air permeability is 0.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第1図〜第3図と共に説明
する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

図中10はカーボンルツボ11内に収容された石英からな
るルツボ本体で、その開口部周縁の相対する位置には、
本体同様に石英からなるフランジ12が溶接等によって設
けられている。
In the figure, 10 is a crucible main body made of quartz housed in a carbon crucible 11, and at positions opposite to each other on the periphery of the opening,
Like the main body, a flange 12 made of quartz is provided by welding or the like.

ルツボ本体10のフランジ12には、表面に炭化ケイ素を
コーティングしたグラファイトからなる截頭逆円錐筒状
のカバーリング13が、その下端部に一体に設けた断面コ
字状の嵌合フランジ14により分離可能に接続されてい
る。嵌合フランジ14は、ルツボ本体10のフランジ12と同
様に周方向の相対する位置に設けられている。そして、
嵌合フランジ14の上部のカバーリング13には、周方向の
複数のスリット15が周方向に適宜に離隔して設けられて
いる。
On the flange 12 of the crucible body 10, a cover ring 13 having a truncated conical cylindrical shape and made of graphite whose surface is coated with silicon carbide is separated by a fitting flange 14 having a U-shaped cross section integrally provided at the lower end thereof. Connected possible. The fitting flanges 14 are provided at positions facing each other in the circumferential direction, like the flange 12 of the crucible body 10. And
The cover ring 13 above the fitting flange 14 is provided with a plurality of circumferential slits 15 at appropriate intervals in the circumferential direction.

上記構成の石英ルツボにシリコン多結晶をチャージす
るには、引上装置の外に載置したルツボ本体10のフラン
ジ12に、第1図に示すように、カバーリング13をその嵌
合フランジ14により接続し、しかる後にシリコン多結晶
16をカバーリング13に及ばせて充填する。
In order to charge the polycrystalline silicon into the quartz crucible having the above structure, the cover ring 13 is attached to the flange 12 of the crucible body 10 placed outside the pulling device by the fitting flange 14 as shown in FIG. Connect and then silicon polycrystal
Cover 16 with cover ring 13 and fill.

シリコン多結晶のチャージが終った石英ルツボは、作
業員あるいは適宜の運搬装置により引上装置内のカーボ
ンルツボ11内に収容され、加熱によりシリコン多結晶が
完全に融解されると、第1図において二点鎖線で示す位
置が融液面となる。
The quartz crucible in which the silicon polycrystal has been charged is housed in the carbon crucible 11 in the pulling apparatus by an operator or an appropriate carrying device, and when the silicon polycrystal is completely melted by heating, as shown in FIG. The position indicated by the chain double-dashed line is the melt surface.

そして、ルツボ本体10内に供給されるアルゴンガス
は、融液面から発生する一酸化ケイ素ガスと共にカバー
リング13のスリット15を通ってスムーズに排出される。
Then, the argon gas supplied into the crucible body 10 is smoothly discharged through the slit 15 of the cover ring 13 together with the silicon monoxide gas generated from the melt surface.

また、カバーリング13は、ルツボ本体10と異なり、溶
損することがないので繰り返して使用する。
Further, unlike the crucible body 10, the cover ring 13 does not melt and is used repeatedly.

なお、上記実施例においては、ルツボ本体10のフラン
ジ12及びカバーリング13の嵌合フランジ14を周方向の相
対する2個所としたが、これに限定されるものではなく
周方向の3個所又は4個所等に設けるようにしてもよ
い。
In the above embodiment, the flange 12 of the crucible body 10 and the fitting flange 14 of the cover ring 13 are provided at two circumferentially opposite positions, but the present invention is not limited to this and three or four circumferential locations are provided. It may be provided at a location or the like.

また、ルツボ本体10のフランジ12を断面コ字状とし、
これと嵌り合うカバーリング13の嵌合フランジ14を板状
のものとしてもよい。
Further, the flange 12 of the crucible body 10 has a U-shaped cross section,
The fitting flange 14 of the cover ring 13 fitted with this may be plate-shaped.

さらに、カバーリング13は、グラファイトに炭化ケイ
素をコーティングしたが、炭化ケイ素の基材に炭化ケイ
素をコーティングするようにしてもよい。
Further, although the cover ring 13 is formed by coating graphite with silicon carbide, the base material of silicon carbide may be coated with silicon carbide.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のように本発明によれば、ルツボ本体のシリコン
多結晶に対する容積がカバーリングの内容積の分だけ増
加するので、ルツボ本体を内容積の大きいものに変える
ことなくシリコン多結晶のチャージ量を容易に増大(従
来の3割増)することができる。
As described above, according to the present invention, since the volume of the crucible body with respect to the silicon polycrystal is increased by the amount of the inner volume of the cover ring, the charge amount of the silicon polycrystal can be changed without changing the crucible body to the one having a large inner volume. It can be easily increased (30% increase from the conventional method).

また、ルツボ本体内に供給される不活性ガスの排出ガ
スがスリットを通してスムーズに行われるので、一酸化
ケイ素ガスの排出が良好となり、良品引上率を向上(従
来の5%増)することができる。
Further, since the exhaust gas of the inert gas supplied into the crucible main body is smoothly carried out through the slit, the discharge of the silicon monoxide gas becomes good and the pulling rate of non-defective products can be improved (5% increase from the conventional product). it can.

さらに、ルツボ本体の運搬がそのフランジまたはカバ
ーリングを介して行われるので、持運びが容易となり、
シリコン多結晶の装填を引上装置外で行うことができ、
特にチャージ量が大容量の場合に好都合である。
Furthermore, since the crucible body is transported through the flange or the cover ring, it is easy to carry,
The silicon polycrystal can be loaded outside the pulling device,
This is particularly convenient when the charge amount is large.

さらにまた、ルツボ本体の開口部周縁にフランジを設
けたので、加熱時における開口部のタレを防止すること
ができる。
Furthermore, since the flange is provided around the opening of the crucible body, it is possible to prevent sagging of the opening during heating.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図〜第3図は本発明の一実施例を示すもので、第1
図はシリコン多結晶を装填した石英ルツボの縦断面図、
第2図(a),(b)はそれぞれルツボ本体の縦断面
図,平面図、第3図(a),(b)はそれぞれカバーリ
ングの一例の縦断面図,平面図、第4図は従来の石英ル
ツボの縦断面図である。 10……ルツボ本体、12……フランジ 13……カバーリング、14……嵌合フランジ 15……スリット、16……シリコン多結晶
1 to 3 show an embodiment of the present invention.
The figure shows a vertical cross-section of a quartz crucible loaded with polycrystal silicon.
2 (a) and 2 (b) are a longitudinal sectional view and a plan view of the crucible body, respectively, and FIGS. 3 (a) and 3 (b) are a longitudinal sectional view, a plan view and an example of a cover ring, respectively. It is a longitudinal cross-sectional view of a conventional quartz crucible. 10 …… Crucible body, 12 …… Flange 13 …… Cover ring, 14 …… Mating flange 15 …… Slit, 16 …… Silicon poly

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 舟山 正 山形県西置賜郡小国町大字小国町378番 地 東芝セラミックス株式会社小国製造 所内 (72)発明者 辻 隆一 山形県西置賜郡小国町大字小国町378番 地 東芝セラミックス株式会社小国製造 所内 (56)参考文献 特開 昭60−141696(JP,A) 特開 昭53−46473(JP,A) 実開 昭62−108295(JP,U) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Masayoshi Funayama, 378 Oguni-machi, Oguni-machi, Nishiokitama-gun, Yamagata Prefecture Inside the Oguni Factory of Toshiba Ceramics Co., Ltd. (72) Ryuichi Tsuji 378 Oguni-machi, Oguni-cho, Nishiokitama-gun, Yamagata Prefecture Address Toshiba Ceramics Co., Ltd. Oguni Manufacturing Co., Ltd. (56) Reference JP-A-60-141696 (JP, A) JP-A-53-46473 (JP, A) Actual development: Sho-62-108295 (JP, U)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ルツボ本体の開口部周縁の少なくとも相対
する位置にフランジを設け、前記ルツボ本体のフランジ
に截頭逆円錐筒状のカバーリングをその下端部に設けた
嵌合フランジにより分離可能に接続し、該嵌合フランジ
の上部に複数のスリットを周方向に離隔して設けたこと
を特徴とするシリコン単結晶引上装置用石英ルツボ。
1. A crucible main body is provided with a flange at least at a position opposite to each other, and a frusto-conical cylindrical cover ring is attached to the flange of the crucible main body by a fitting flange provided at a lower end thereof. A quartz crucible for a silicon single crystal pulling apparatus, wherein the quartz crucible is connected and a plurality of slits are provided at an upper portion of the fitting flange so as to be separated from each other in a circumferential direction.
【請求項2】前記カバーリングは、表面に炭化ケイ素が
コーティングされている特許請求の範囲第1項記載のシ
リコン単結晶引上装置用石英ルツボ。
2. The quartz crucible for a silicon single crystal pulling apparatus according to claim 1, wherein the surface of the cover ring is coated with silicon carbide.
【請求項3】前記カバーリングは、表面に窒化ケイ素が
コーティングされている特許請求の範囲第1項記載のシ
リコン単結晶引上装置用石英ルツボ。
3. The quartz crucible for a silicon single crystal pulling apparatus according to claim 1, wherein the surface of the cover ring is coated with silicon nitride.
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