JP2850153B2 - 単結晶引上げ用石英ガラスルツボ及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、シリコン単結晶引上げに使用される石英
ガラスルツボ及びその製造方法に関する。

従来の技術 従来は第４図に示す方法のものが一般的であった。

すなわち、石英ガラスルツボ６は、中空の円筒体6aに
わん曲した底部材6bを溶接したものである。この形状は
カーボンルツボ５の形状と対応している。

発明が解決しようとする問題点 そのために、実際のSi単結晶引上げ時に、わん曲した
底部材6bにおける石英ルツボとカーボンルツボのフィッ
ト性（寸法公差等）が石英ルツボとカーボンルツボの反
応によるカーボンルツボの侵食（溶損）のため悪く、熱
変形があった。さらに、14インチや16インチの石英ルツ
ボで所定のPoly−Siを注入して引上げた場合、ルツボの
内径が縮小するのに伴ない、引上げ条件の設定が難しく
必ず15〜20％の残留メタルが発生し、引上げ効率が良く
ない。

発明の目的 この発明は、石英ルツボとカーボンルツボのフィット
性を向上させ、引上げ後の残留メタルを削減し、引上げ
条件の安定化が図れる単結晶引上げ用石英ガラスルツボ
及びその製造方法を提供することを目的とする。

発明の要旨 この発明は、特許請求の範囲の請求項１に記載の単結
晶引上げ用石英ガラスルツボ及び、請求項２に記載の単
結晶引上げ用石英ガラスルツボの製造方法を要旨として
いる 問題点を解決する手段 第１図に示すように、二酸化珪素を含有する側体とし
ての円筒状の側体16と、二酸化珪素を含有する平板状の
底体７とにより石英ガラスルツボ10を構成している。こ
の側体16は軸方向に沿って直径が一定になっている。

まず円筒状の側体16を形成し、このあと底体７を形成
する。この両者を熱で溶融して一体化して石英ガラスル
ツボ10を作る。

逆に、底体７を形成し、このあと円筒状の側体16を形
成してこの両者を熱で溶融し一体化して石英ガラスルツ
ボ10を作ってもよい。

実 施 例 第１図を参照する。第１図はカーボンルツボ内で単結
晶引上げ用の石英ガラスルツボを、アーク溶融法で形成
する場合を示している。

まず石英ガラスルツボ10を形成する装置を説明する。
支持台11の軸２は回転機構１により矢印方向３に回転可
能になっている。支持台11の上にある容器４の内部には
カーボンルツボ15が収容されている。カーボンルツボ15
は平板状の底部17と円筒状の側壁部18から成る。この側
壁部18は軸方向に沿って一定の直径を有している。

容器４とカーボンルツボ15の空間19はポンプ９につな
がれている。符号８はバルブである。

第１図と第２図に示すように、カーボンルツボ15の内
部には石英ガラスルツボ10が形成される。上方にあるの
はアーク放電素子22である。形成された石英ガラスルツ
ボ10は、二酸化珪素含有の円筒状の側体16と、二酸化珪
素含有の円形平板状の底体７から成る。円筒状の側体16
はカーボンルツボの側壁部18に対応し、底体７はカーボ
ンルツボ15の底部17に対応した形成である。側体16は軸
方向に沿って直径が一定である。

第３図に示すように、石英ガラスルツボ10の底体７と
円筒状の側体16の間の部分には、好ましくは底体７に対
して45゜の角度となった小さなコーナ部20を有してい
る。このコーナ部20を設けることにより、石英ガラスル
ツボ10の強度を大きくでき、ハンドリング時の亀裂発生
の危険性を小さくできる。もしコーナー部が角ばってい
ると強度的に弱く、ハンドリング時の亀裂の発生の危険
性が高くなる。

第２図に示すように円筒状の側体16と底体７は直角で
あることが必要である。これは石英ガラスルツボの変形
の原因となる熱応力を発生させないためである。また底
体７の外径Ｄと円筒状の側体16の高さＨとの比D/Hが1.6
以上であるような石英ガラスルツボに本発明を実施すれ
ば、連続チャージ用の石英ガラスルツボとして好適であ
り、液融Siの液面高さが常にSi単結晶として引き上げら
れた量に比例するので、Poly−Siのチャージ量、Si単結
晶の引上げ速度、液融Siの温度制御等が非常に容易にな
る。

石英ガラスルツボ10の製造方法をのべる。

まず、円筒状の側体16を形成する。

カーボンルツボ15の中に石英ガラス21を入れアーク放
電素子22により石英ガラス21を溶融するとともに支持台
11を回転する。これにより溶融石英ガラス21はカーボン
ルツボ15の側壁部18に沿って上方へ移動して円筒状の側
体16を形成する。

次に、ポンプ９を作動して減圧し、底体７を形成す
る。つまり溶融石英ガラス21が側壁部18に沿って上方へ
移動するのを防ぐのである。

次に後掲の表−１を説明する。

表−１では、14インチ×10インチの石英ガラスルツボ
の実施例と比較例、および16インチ×12インチの石英ガ
ラスルツボの実施例と比較例を示している。

比較例のSiのチャージ量が30kgと40kgであるのに対
し、この発明の実施例のSiのチャージ量は35kgと47kgと
いずれも多くしている。にもかかわらず、実施例は比較
例に比べてたとえば残留メタル量が4kgから0.5kgに、6k
gから1.0kgにそれぞれ大幅に減少している。多くの実験
の結果、残留メタル量を1/5〜1/10に減少することが判
明した。

この発明の石英ガラスルツボの形状にすることによ
り、残留メタルが少なくなっても常にSi融液が外向き
（水平方向）に力を加えるので、石英ガラスルツボが内
側へへたることがない。つまり底体７は平板状であり、
この底低７が側体16と接続されていることからSi融液が
外向きに力を加えることになる。

またこの発明では残留メタル量を減らせるので、10％
以上のSiチャージ量を増加させて石英ガラスルツボを作
ることができる。つまり丈夫な石英ガラスルツボを作る
ことができる。

ところで、減圧下で底体７を先に形成したあと圧力を
上げてそのあと円筒体状の側体16を形成してもよい。

またTPLにより円筒体16を形成し、これに平たい円板
状の底体７をアークまたはレーザ等で溶接してもよい。
このTPLとは長尺の円筒状型に回転を利用して二酸化珪
素を張りつかせ、中心部にカーボン等の熱源を配し、抵
抗加熱により溶融する方法のことである。

底体７は透明の平板にし、TPLにより形成した円筒状
の側体16を不透明にすることもできる。つまり底部が透
明で側部が不透明の石英ガラスルツボが作れるのであ
る。

また、石英ガラスルツボの内部を無泡の透明層にし外
部を不透明層にしてもよい。

発明の効果 この発明によれば、側体を軸方向に沿って一定の直径
を有する円筒状にし、底体を平板状にしているので、底
体と側体の接続部分における石英ガラスルツボとカーボ
ンルツボのフィット性が大幅に向上する。そして引上げ
時の石英ガラスルツボの変形に伴なうSi溶融液面変動が
なく安定して引上げができるとともに、残留メタル（Po
ly−Si）を極力少なくすることができ、石英ガラスルツ
ボを冷却しても割れずコスト低減につながるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の石英ガラスルツボとその製造装置を
示す図、第２図は石英ガラスルツボの断面図、第３図は
底体と側体の接続されたコーナ部分を拡大して示す図、
第４図は従来の石英ガラスルツボを示す図である。 １……回転機構 ２……軸 ４……容器 ５……カーボンルツボ ６……石英ガラスルツボ ７……底体 ９……ポンプ 11……支持台 15……カーボンルツボ 16……円筒状の側体 19……空間 20……コーナ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−59486（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−265593（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−167295（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−148718（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−56329（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C30B 15/10 - 15/12 C30B 28/00 - 35/00 C03B 20/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】二酸化珪素を含有する軸方向に沿って直径
   が一定となった円筒の側体と、二酸化珪素を含有する平
   板状の底体から成ることを特徴とする単結晶引上げ用石
   英ガラスルツボ。
2. 【請求項２】二酸化珪素を含有する軸方向に沿って直径
   が一定となった円筒の側体または二酸化珪素含有の平板
   状の底体のいずれか一方を形成する工程と、 二酸化珪素含有の円筒状の上記側体または二酸化珪素含
   有の平板状の上記底体のうちの残りの他方を形成する工
   程と、 この一方と他方を熱で溶融して一体化する工程と、を具
   備することを特徴とする単結晶引上げ用石英ガラスルツ
   ボの製造方法。