JP3190207B2 - シリコン単結晶引き上げ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、シリコン単結晶引き
上げ装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの基板として用いられる
シリコン単結晶は、主にチョクラルスキー法（ＣＺ法）
により製造されている。

【０００３】このＣＺ法は、チャンバー内に引き上げ用
容器即ちルツボを回転自在に支持し、このルツボ内でシ
リコン原料を溶融し、その上方から回転自在に吊下げら
れた種結晶を、シリコン融液に浸してこれを引き上げる
ことによりシリコン単結晶インゴットを製造するもので
ある。

【０００４】この場合、ルツボ内のシリコン原料は、ル
ツボの保護体である黒鉛容器の外周に設けられた円筒状
のカーボンヒータによって加熱され、さらにカーボンヒ
ータの外周の設けられた保温筒によって保温された状態
で溶融される。

【０００５】ところで、ここに用いられる保温筒は、従
来、カーボン繊維を円筒状に多層に巻き付けたものが使
用されてきた。しかしながら、カーボン繊維の織布を円
筒状に巻き付けたこれまでの保温筒は、その表面からカ
ーボン繊維の小片が脱落しやすく、これがチャンバー内
を浮遊してシリコン融液内に落下することがあった。そ
のため、引き上げられたシリコン単結晶中の炭素濃度が
高くなり、結晶欠陥を増大させるという問題があった。

【０００６】シリコン単結晶引き上げ装置に於ける他の
問題点は、このシリコン単結晶引き上げ装置の主要部材
を構成する引き上げ用容器である。シリコン単結晶は、
上記の如く高純度多結晶シリコンを石英ガラスの容器で
溶融して引き上げられるが、処理温度が１４００℃以上
にも達するところから、石英ガラス容器が軟化して変形
する。このため石英ガラス容器はその保護体である黒鉛
容器に収容され保持されて使用される。

【０００７】こうして使用される黒鉛容器は、その中に
嵌めこまれる石英ガラス容器と熱膨張が違うため使用時
に破損を生じることがあり、この問題を解決する手段と
して黒鉛容器を割れ型とすることが知られ（実公昭５２
−２７８８０号）、現在この方法が広く採用されてい
る。

【０００８】しかしながら、黒鉛容器を割れ型とする
と、使用中に黒鉛容器に内装された石英ガラスと黒鉛容
器が反応して黒鉛容器の内面にＳｉＣが形成され、その
ために黒鉛容器の分割部分が次第に外方に向かってそっ
て来る現象が生じていた。図５はこの状態を示してい
る。

【０００９】図５において、５０は黒鉛容器でありこの
中に図示しない石英ガラス容器が実質的に密接して挿入
されてシリコン単結晶引き上げ用容器が構成される。こ
のシリコン単結晶引き上げ用容器を繰り返し使用してい
ると、図5に示すように黒鉛容器５０の縁部５１が外側
にそりを生じる。

【００１０】こうした状態となった黒鉛容器５０を使用
していると、これに内装している石英ガラス容器も外側
にそって黒鉛容器と密接する形に変形され、結晶成長に
悪影響を与える液面レベルの変化を招き単結晶化率（歩
留）が低下するなどの問題があった。

【００１１】さらに上述したように割れ型の黒鉛容器５
０を用いると、黒鉛容器５０の前述の図示しない割れ目
を通して石英ガラスがヒータの輻射熱を直接受けて軟化
し黒鉛との反応を一層促進させて黒鉛容器のライフを短
縮させ、また溶融シリコンを部分的に加熱して湯融シリ
コンの温度分布の不均一を生じさせ、シリコン単結晶の
品質を劣化させる恐れが生じていた。このため、これま
での黒鉛容器の変形を少なくする方法が種々提案されて
いるが、生産性やコストなどの点でいまなお満足すべき
解決策は見出されていない。

【００１２】この発明は、シリコン単結晶引き上げ装置
に於けるこれらの問題点を解決せんとするもので、装置
の保温筒の表面からカーボン繊維の小片が脱落するのを
防止するとともに、さらに引き上げ用容器を構成する黒
鉛容器と石英ガラス容器の間隙に炭素繊維強化炭素材シ
ートを挿入して黒鉛容器の外方へのそり返りをなくした
黒鉛容器を使用して、良好なシリコン単結晶引き上げが
長期にわたって安定して行えるようにしたシリコン単結
晶引き上げ装置を得ようとするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明は、チャンバー
内にシリコン単結晶引き上げ用容器を回転自在に支持し
て該容器内にシリコン原料を装填し、該容器外周に設け
られたヒータで加熱しかつ該ヒータ外周に設けられた保
温筒で保温しながら該容器内のシリコン原料を溶融し、
このシリコン融液に上方から回転自在に吊下られた種結
晶を浸してこれを引き上げる装置において、シリコン単
結晶引き上げ用容器が黒鉛容器の内側に炭素繊維強化炭
素材シートをわん曲して形成した筒状体を介して石英ガ
ラス容器を嵌め込んだ容器であることを特徴とするシリ
コン単結晶引き上げ装置（請求項１）、前記シリコン単
結晶引き上げ用容器として、黒鉛容器の内側に石英ガラ
ス容器を嵌め込んで、しかも黒鉛容器と石英ガラス容器
の間に縦方向に２以上に分割した炭素繊維強化炭素材シ
ートをわん曲して合成された筒状体を挿入した容器を用
いることを特徴とする請求項１記載のシリコン単結晶引
き上げ装置（請求項２）、前記シリコン単結晶引き上げ
用容器として、黒鉛容器の内側に石英ガラス容器を嵌め
込んでしかも黒鉛容器が軸方向に間隔をおいてスリット
を設けたものとし、かつ黒鉛容器と石英ガラス容器の間
でしかも黒鉛容器のスリットを含む領域に短冊状の炭素
繊維強化炭素材シートを挿入した容器を用いることを特
徴とする請求項１または２に記載のシリコン単結晶引き
上げ装置（請求項３）、前記炭素繊維強化炭素材シート
が、軸方向に配列されたカーボン繊維とこれと交差する
カーボン繊維とから構成されたもので、軸方向に配列さ
れたカーボン繊維とこれと交差する方向に配列されたカ
ーボン繊維の比が体積比で１：１．５〜５であることを
特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のシリコ
ン単結晶引き上げ装置（請求項４）、前記炭素繊維強化
炭素材シートの厚さが、０．１〜２．０mmである請求項
１ないし４のいずれかに記載のシリコン単結晶引き上げ
装置（請求項５）、炭素繊維強化炭素材シートの軸方向
と横方向の弾性率の比が１：０．５〜０．０１である請
求項１ないし５のいずれかに記載のシリコン単結晶引き
上げ装置（請求項６）、前記炭素繊維強化炭素材シート
が、その軸方向と横方向の弾性率の比が１：０．５〜
０．０１で、かつ横方向における曲率半径が１００〜５
００mmにわん曲することができるものである請求項１な
いし６のいずれかに記載のシリコン単結晶引き上げ装置
（請求項７）およびチャンバー内にシリコン単結晶引き
上げ用容器を回転自在に支持して該容器内にシリコン原
料を装填し、これを該容器外周に設けられたヒータで加
熱しかつ該ヒータ外周に設けられた保温筒で保温しなが
ら該容器内のシリコン原料を溶融し、このシリコン融液
に上方から回転自在に吊下られた種結晶を浸してこれを
引き上げる装置において、シリコン単結晶引き上げ用容
器として黒鉛容器の内側に炭素繊維強化炭素材シートを
わん曲して形成した筒状体を介して石英ガラス容器を嵌
め込んだ容器を用い、さらに保温筒の少なくとも内周面
に炭素繊維強化炭素材シートをわん曲して形成した円筒
体を挿入して密着したことを特徴とするシリコン単結晶
引き上げ装置（請求項８）である。以下にこれらの発明
をさらに説明する。

【００１４】図１に示すシリコン単結晶引き上げ装置
は、この発明のシリコン単結晶引き上げ装置の1実施態
様を示すものである。図１において、１はチャンバーで
その上部にはプルチャンバー２が設けられている。チャ
ンバー１の下部開口からは回転軸３が挿入され、この回
転軸３上部には黒鉛容器４が固着され、これでもってそ
の内部の石英ガラス容器５を保護している。この黒鉛容
器４と石英ガラス容器5との間には炭素繊維強化炭素材
シートをわん曲して形成した筒状体17が嵌めこまれてい
る。

【００１５】上記黒鉛容器４の外周には円筒状のカーボ
ンヒータ６が設けられ、チャンバー１の下部から挿入さ
れた電極７，７に接続されている。カーボンヒータ６の
外周には保温筒８が設けられ、その内周面には炭素繊維
強化炭素材シートをわん曲して形成した円筒体９が挿入
されて固定されている。

【００１６】この装置を用いてのシリコン単結晶の引き
上げは、石英ガラス容器5内に多結晶シリコン原料が装
填されて行われる。即ち、カーボンヒータ６に通電する
ことにより石英ガラス容器５内の原料を溶融しこのシリ
コン融液１０に、プルチャンバー２上方から吊り下げら
れた引き上げ軸１１の下端のシードチャック１２に取り
付けられた種結晶１３を浸し、これを引き上げることに
よりシリコン単結晶インゴット１４を引き上げるもので
ある。

【００１７】請求項１の発明は、上記のシリコン単結晶
引上げ装置において、黒鉛容器の内側に石英ガラス容器
を嵌め込んだシリコン単結晶引上げ用容器で、黒鉛容器
と石英ガラス容器の間に炭素繊維強化炭素材シートをわ
ん曲して形成した筒状体を挿入したことを特徴とする。

【００１８】図２は、この発明で用いられるシリコン単
結晶引き上げ用容器の断面図である。図２において、１
５は黒鉛容器、１６は石英ガラス容器、１７は炭素繊維
強化炭素材シートである。炭素繊維強化炭素材シート１
７は、黒鉛容器１５と石英ガラス１６の間の垂直部に挿
入される。ここで用いる黒鉛容器１５と石英ガラス容器
１６は、ともに従来から広く用いられてきたものが全て
使用できるが、黒鉛容器についていえば割れ型の黒鉛容
器１５が用いられる。従来、黒鉛容器１５の内側に石英
ガラス容器１６を嵌合する方法は、正確な寸法でくりぬ
かれた凹部を有する黒鉛容器１５に対し、この凹部に余
裕をもって嵌合するようにした石英ガラス容器１６を嵌
合し、これを使用していくうちに石英ガラス容器１６が
軟化して膨張し黒鉛容器と密着するようにしているもの
である。

【００１９】本発明で用いる炭素繊維強化炭素材シート
は、上記の黒鉛容器に余裕をもって石英ガラス容器を嵌
合する際に、両者の間の前記余裕の間隙部分に嵌挿する
だけでよい。溶融シリコン容器は上部よりも下部の方で
高温となるので、炭素繊維強化炭素材シートの円筒体は
出来るだけ下部の方に押し込むようにして挿入すること
が好ましい。容器の上縁部は溶融シリコンが直接当たっ
ている底部と比較すると低温であるので、上部の方へは
炭素繊維強化炭素材シートを挿入しなくとも差支えない
場合がある。

【００２０】炭素繊維強化炭素材シートをわん曲して筒
状体とし、これを上記の間隙に挿入する場合は、炭素繊
維強化炭素材シート１７の端部の当接した箇所が割れ型
黒鉛容器１５の、図示しない割れ目の箇所と一致しない
ようにすることが好ましい。炭素繊維強化炭素材シート
１７の端部を当接した箇所が、黒鉛容器１５の図示しな
い割れ目と一致すると、ここに隙間ができ輻射熱が石英
ガラス容器１６を直接加熱する恐れが生じ好ましくな
い。

【００２１】石英ガラス容器と黒鉛容器の間に上記の炭
素繊維強化炭素材シートを挿入すると、石英ガラスが黒
鉛容器のカーボンと反応するのが大幅に抑制され、その
結果黒鉛容器のそり返りが大幅に回避でき、黒鉛容器を
これまで以上に繰り返し使用することが出来るようにな
る。即ち、石英ガラス容器と黒鉛容器との間に炭素繊維
強化炭素材シートを介在させると、石英ガラスのＳｉＯ
_２ と黒鉛容器のカーボンが直接接触することがないの
で、これらが反応してＳｉＣを生成させるのを大幅に抑
制することが出来る。この発明でも、炭素繊維強化炭素
材シートは石英ガラスと直接接触しているが、炭素繊維
強化炭素材シートのカーボン繊維は、黒鉛容器と比較し
て石英ガラスと反応し難い性質があるので、これによっ
て黒鉛容器の損傷が大幅に回避されるものである。

【００２２】請求項２は、前記シリコン単結晶引き上げ
用容器として黒鉛容器の内側に石英ガラス容器を嵌め込
んでしかも黒鉛容器が軸方向に間隔をおいてスリットを
設けたものとし、かつ黒鉛容器と石英ガラス容器の間で
しかも黒鉛容器のスリット含む領域に短冊状の炭素繊維
強化炭素材シートを挿入した容器を用いることを特徴と
するものである。つまり、炭素繊維強化炭素材シートと
して縦方向に２以上に分割された２枚或いはそれ以上を
用い、これらを組み合わせて円筒体を構成するようにし
たものである。その場合、各シートの端部同士は単に当
接しただけでもよい。しかし、この２枚以上のシートを
石英ガラス容器と黒鉛容器の間に挿入するときは、上記
と同様にこれら個々の炭素繊維強化炭素材シートの軸方
向の当接箇所が割れ型黒鉛容器の割れ目と一致しないよ
うにして挿入することが好ましい。

【００２３】炭素繊維強化炭素材シートを一枚ものでな
く２枚或いはそれ以上のものを当接して使用すると、長
さの短い炭素繊維強化炭素材シートを取り扱うことが出
来るので組立作業が容易であるとともに、材料の歩留ま
りも向上する利点がある。即ち、例えば外径が３０cmの
石英ガラス容器に用いる炭素繊維強化炭素材シートの円
筒体を１枚もので作成すると約９４cmの長さとなる。こ
れを２分割或いは３分割すればシートの製作、取扱いが
容易となり、作業性が著しく向上しまた歩留まりも向上
して価格も廉価となる。

【００２４】請求項３の発明は、炭素繊維強化炭素材シ
ートを短冊状として用いるものである。即ち、黒鉛容器
の内側に石英ガラス容器を嵌めこんだシリコン単結晶引
き上げ用容器であって、黒鉛容器が軸方向に間隔をおい
てスリットを設けたもので、かつ黒鉛容器と石英ガラス
容器の間でしかも黒鉛容器のスリット含む領域に、短冊
状の炭素繊維強化炭素材シートを挿入したシリコン単結
晶引き上げ用容器を用いることを特徴としている。本発
明者の実験の結果、炭素繊維強化炭素材シートは、上記
のように石英ガラス容器と黒鉛容器の底部を除く全てに
挿入する場合のほかに、黒鉛容器と石英ガラス容器の間
でしかも黒鉛容器のスリットを含む領域に短冊状に挿入
しても効果のあることが認められたものである。

【００２５】これまでのシリコン単結晶の引き上げで
は、黒鉛容器のスリットを設けた部分の割れ目を通して
ヒータの輻射熱を直接受けて石英ガラスが軟化し黒鉛と
の反応を促進させたり、溶融シリコンを部分的に加熱し
て溶融シリコンの温度分布の不均一を生じさせていた
が、この割れ目部分に炭素繊維強化炭素材シートを挿入
してヒータの輻射熱が直接石英ガラス容器に当たらない
ようにするだけで、石英ガラスと黒鉛との反応が大幅に
回避されることが新たに確認されたものである。この短
冊状シートを用いればシート代のコストを大幅に低下さ
せることが出来る。

【００２６】この短冊状の炭素繊維強化炭素材シートを
黒鉛容器と石英ガラス容器の間に挿入する場合は、短冊
状シートが黒鉛容器と石英ガラス容器の底部の底部にま
で達するように底部でわん曲させて挿入することが好ま
しい。ここで使用する短冊状の炭素繊維強化炭素材シー
トの大きさは、黒鉛容器の大きさにもよるが、例えば幅
が２５〜３０mm、長さが３００〜４００mm、厚さが０．
５〜１．５mmである。短冊状の炭素繊維強化炭素材シー
トを黒鉛容器に挿入した状態の１例は第３図に示されて
いる。図において、１８が炭素繊維強化炭素材シートで
ある。この発明で使用する炭素繊維強化炭素材シート
は、例えば特願平６−３２２２６号で開示されている炭
素繊維強化炭素複合材製シートが好適に使用される。

【００２７】このシートは、複数のプリフォームドシー
トが積層され、これらプリフォームドシートのうち少な
くとも一枚が他のプリフォームドシートと積層方向が異
なり、他のプリフォームドシートの枚数が、前記積層方
向が異なるプリフォームドシートの枚数より多く、しか
も積層方法が異なるプリフォームドシートが他のプリフ
ォームドシートの間に配置されているものである。この
シートの特徴は可撓性を有することであり、そのためこ
のシートを上記のように筒状体とすることが可能であ
る。炭素繊維炭素複合材製シートについての詳細は前記
の特願平６−３２２２６号で明らかにされている。

【００２８】この発明で用いられる炭素繊維強化炭素材
シートの他の例は図４に示されている。これは、プリフ
ォームドシートが２枚からなり、一方のプリフォームド
シートの繊維を密にし他方のプリフォームドシートの繊
維を粗にし、これによってシートに可撓性を有するよう
にしたものである。

【００２９】請求項４の発明は、前記炭素繊維強化炭素
材シートが、軸方向に配列されたカーボン繊維とこれと
交差するカーボン繊維とから構成されたもので、軸方向
に配列されたカーボン繊維とこれと交差する方向に配列
されたカーボン繊維の比が体積比で１：１．５〜５であ
ることを特徴とするものである。つまり、互いに交差す
る経糸と緯糸とから構成されてその体積比が１：１．５
〜５である炭素繊維強化炭素材シートを黒鉛容器と石英
ガラス容器の間に挿入するものである。こうした可撓性
の十分にあるシートを用いることによって、これを黒鉛
容器と石英ガラス容器の間にスムースに挿入することが
出来るとともに、黒鉛容器、石英ガラス容器、この間に
挿入される炭素繊維強化炭素材シートの三者をさらに密
着一体化することが出来る。経糸と緯糸の交差方法には
平織交差、朱子織交差などがあり、経糸の体積が上記の
ように緯糸の体積より小さいので、経糸の延在方向に可
撓性を有することになる。経糸と緯糸の体積比が１：
１．５より小さいと経糸と緯糸量の差が小さくて曲がり
にくい。また、その比が１：５を超えると曲げ方向の機
械的強度が小さくなりすぎる。

【００３０】請求項５の発明は、前記炭素繊維強化炭素
材シートの厚さが、０．１〜２．０mmであることを特徴
とするものである。炭素繊維強化炭素材シートの厚さが
０．１mm未満ではシートの取扱いが困難になるととも
に、石英ガラスと黒鉛との反応を抑制する効果が十分で
ない。また炭素繊維強化炭素材シートの厚さが２．０mm
を超えるとシートの可撓性が不足する。

【００３１】また、請求項６の発明は、前記炭素繊維強
化炭素材シートの軸方向と横方向の弾性率の比は１：
０．５〜０．０１とすることを特徴とするものである。
軸方向と横方向の弾性率の比が１：１より小さければ可
撓性が得られる筈であるが、１：０．５以下が曲げ易さ
から好ましい。また、これが１：０．０１未満では当該
方向にこわれやすくなって好ましくない。

【００３２】また、請求項７の発明は、前記炭素繊維強
化炭素材シートが、その軸方向と横方向の弾性率の比が
１：０．５〜０．０１で、かつ横方向における曲率半径
が１００〜５００mmにわん曲することができるものであ
ることを特徴とするものである。弾性率の比を特定した
のは上記に説明したところと同じであるが、曲率半径に
ついては黒鉛の大きさを考えると上記の範囲が好適であ
る。

【００３３】請求項８の発明は、上記シリコン単結晶引
上げ装置において、シリコン単結晶引き上げ用容器とし
て黒鉛容器の内側に炭素繊維強化炭素材シートをわん曲
して形成した筒状体を介して石英ガラス容器を嵌め込ん
だ容器を用い、さらに保温筒の少なくとも内周面に炭素
繊維強化炭素材シートをわん曲して形成した円筒体を挿
入して密着したことを特徴とする。

【００３４】上記の本発明によれば、黒鉛容器の内側に
炭素繊維強化炭素材シートをわん曲して形成した筒状体
１７を介して石英ガラス容器を嵌めん込んだ容器を用い
るので、石英ガラス容器５が黒鉛容器と反応することが
大幅に抑制されるとともに、保温筒８の内面に固着され
ている円筒体９が炭素繊維強化炭素材シートで構成され
ているので、円筒体の機械的強度が大きくなって、その
表面から炭素繊維が脱落するようなことはなくなった。
そのために、黒鉛容器の長期使用が可能となると同時
に、円筒体からカーボン繊維の小片がシリコン融液に落
下し、シリコン単結晶の中の炭素濃度が高くなって結晶
欠陥を増大させるといったことが回避できるようになっ
た。

【００３５】

【作用】本願発明は、可撓性を有する炭素繊維強化炭素
材シートを、シリコン単結晶引き上げ用容器の黒鉛容器
と石英ガラス容器の間隙に挿入するので、これによれば
石英ガラス容器の中の多結晶シリコンが１４００℃を超
える高温に加熱されても、黒鉛容器と石英ガラスが反応
してＳｉＣが生成されることが大幅に抑制されるように
なった。このために黒鉛容器縁部のそりを従来よりも大
幅に回避できるようになった。これらによって、本願の
発明によれば結晶欠陥の少ないシリコン単結晶を歩留ま
りよく生産することが出来る装置を提供することが出来
るようになった。

【００３６】また、本発明は、可撓性を有する炭素繊維
強化炭素材シートを用いて円筒体として、これをシリコ
ン単結晶引上げ装置の保温筒の内面に挿入したので、保
温筒が激しい温度から保護されるとともに、炭素繊維強
化炭素材シートの強度が高くてその表面からカーボン繊
維が脱落することがなく、シリコン単結晶の中の炭素濃
度を高くすることが回避できるようになった。

【００３７】

【実施例】（実施例１） 以下のようにして炭素繊維強化炭素材シートを作成し
た。

【００３８】プリフォームドヤーン法によりプリフォー
ムドヤーンを製造した。これを用いて互いに炭素繊維の
比率が異なるリフォームドシート（特願昭６０−２７６
４４０号）を製造した。このプリフォームドヤーンを相
互に直交するようにして２層積層した。これを２５００
℃で焼成して炭素繊維強化炭素材シートを得た。この炭
素繊維強化炭素材シートの特性は次の通りであった。

【００３９】 上記炭素繊維強化炭素材シートを円筒状にわん曲し、そ
の端部を当接して円筒体とした。この円筒体を黒鉛容器
と石英ガラス容器の間に挿入して図２に示すようなシリ
コン単結晶引き上げ用容器を作成した。

【００４０】この黒鉛容器のサイズは直径４９６mm、高
さ３５９mmで、スリットは容器の軸方向に３本等しい間
隔をあけて設けた。また、石英ガラスの容器のサイズは
これと通常の間隔を設けて挿入出来るような少し小さい
ものとした。

【００４１】炭素繊維強化炭素材シートの円筒体を引上
げ５回毎に新しいシートと交換しながら、この容器を用
いてシリコン単結晶の引上げを行ったところ、黒鉛容器
は６０回の使用が可能となった。比較例として炭素繊維
強化炭素材シートを用いない従来のシリコン単結晶引き
上げ用容器でシリコン単結晶の引き上げを行ったとこ
ろ、２０回で黒鉛容器はそりを生じて使用できなくなっ
た。

【００４２】（実施例２） 実施例１と同様な炭素繊維強化炭素材シートで、幅が２
８mm、長さが３５０mm、厚さが０．８mm、密度が１．６
kgf／mm^３ 、曲げ強さ３５kgf／mm^２ 、曲げ弾性８０
００kgf／mm^２ の短冊状にしたシートを、上記と同じ
黒鉛容器と石英ガラス容器の間で、しかも黒鉛容器のス
リット部分を含む箇所に、毎回新しいシートと交換しな
がら挿入しシリコン単結晶引き上げ用容器を作成した。
この容器を用いてシリコン単結晶の引き上げを行ったと
ころ、黒鉛容器は５０回の使用が可能であった。

【００４３】

【発明の効果】以上説明した通り、この発明によればシ
リコン単結晶引き上げ用容器において、炭素繊維強化炭
素材シートを黒鉛容器と石英ガラス容器の間に挿入した
ので黒鉛容器が石英ガラスと反応するのを回避できるよ
うになった。即ち炭素繊維強化炭素材シートは、通常の
カーボンに比較して石英ガラスと反応し難いので、炭素
繊維強化炭素材シートをここに挿入することで黒鉛容器
の寿命を大幅に延ばすことが出来るようになったもので
ある。

【００４４】また、この発明によれば可撓性を有する炭
素繊維強化炭素材シートを用いて円筒体とし、これをシ
リコン単結晶引上げ装置の保温筒の内面に挿入して密着
させたので、保温筒表面からカーボン繊維の小片の脱落
が防止出来て、得られるシリコン単結晶の炭素濃度の増
加が回避されて結晶欠陥の少ないシリコン単結晶を引き
上げることが出来る装置を提供することが出来るように
なった。

【００４５】これらの改善によってシリコン単結晶引き
上げ装置の性能は一段と向上し、品質良好なシリコン単
結晶が歩留まりよく生産することが出来るようになっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例になるシリコン単結晶引き上
げ装置の断面図。

【図２】本発明の１実施例になる半導体単結晶引き上げ
用容器の断面図。

【図３】本発明の他の実施例になる半導体単結晶引き上
げ用容器の断面図。

【図４】本発明で用いる１例の炭素繊維強化炭素材シー
トの平面図。

【図５】従来の黒鉛容器が外側にそった状態を示す該容
器の断面図。

【符号の説明】

１…チャンバー、３…回転軸、４…黒鉛容器、５…石英
ガラス容器、８…保温筒、９…円筒体、１０…シリコン
融液、１１…引き上げ軸、１３…種晶、１５…黒鉛容
器、１６…石英ガラス容器、１７…炭素繊維強化炭素材
シート、１８…短冊状炭素繊維強化炭素材シート。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田口 祐二 千葉県千葉市花見川区西小中台２−32− 201 (72)発明者 中川 隆夫 埼玉県川口市末広１−17−３ 株式会社 アクロス内 (72)発明者 橘 正晴 埼玉県川口市末広１−17−３ 株式会社 アクロス内 (72)発明者 山下 美穂子 埼玉県川口市末広１−17−３ 株式会社 アクロス内 (56)参考文献 特開 昭63−166792（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−293588（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−345587（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−7174（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C30B 1/00 - 35/00

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チャンバー内にシリコン単結晶引き上げ
   用容器を回転自在に支持して該容器内にシリコン原料を
   装填し、該容器外周に設けられたヒータで加熱しかつ該
   ヒータ外周に設けられた保温筒で保温しながら該容器内
   のシリコン原料を溶融し、このシリコン融液に上方から
   回転自在に吊下られた種結晶を浸してこれを引き上げる
   装置において、シリコン単結晶引き上げ用容器が黒鉛容
   器の内側に炭素繊維強化炭素材シートをわん曲して形成
   した筒状体を介して石英ガラス容器を嵌め込んだ容器で
   あることを特徴とするシリコン単結晶引き上げ装置。
2. 【請求項２】 前記シリコン単結晶引き上げ用容器とし
   て、黒鉛容器の内側に石英ガラス容器を嵌め込んで、し
   かも黒鉛容器と石英ガラス容器の間に縦方向に２以上に
   分割した炭素繊維強化炭素材シートをわん曲して合成さ
   れた筒状体を挿入した容器を用いることを特徴とする請
   求項１記載のシリコン単結晶引き上げ装置。
3. 【請求項３】 前記シリコン単結晶引き上げ用容器とし
   て、黒鉛容器の内側に石英ガラス容器を嵌め込んでしか
   も黒鉛容器が軸方向に間隔をおいてスリットを設けたも
   のとし、かつ黒鉛容器と石英ガラス容器の間でしかも黒
   鉛容器のスリットを含む領域に短冊状の炭素繊維強化炭
   素材シートを挿入した容器を用いることを特徴とする請
   求項１または２に記載のシリコン単結晶引き上げ装置。
4. 【請求項４】 前記炭素繊維強化炭素材シートが、軸方
   向に配列されたカーボン繊維とこれと交差するカーボン
   繊維とから構成されたもので、軸方向に配列されたカー
   ボン繊維とこれと交差する方向に配列されたカーボン繊
   維の比が体積比で１：１．５〜５であることを特徴とす
   る請求項１ないし３のいずれかに記載のシリコン単結晶
   引き上げ装置。
5. 【請求項５】 前記炭素繊維強化炭素材シートの厚さ
   が、０．１〜２．０mmである請求項１ないし４のいずれ
   かに記載のシリコン単結晶引き上げ装置。
6. 【請求項６】 前記炭素繊維強化炭素材シートの軸方向
   と横方向の弾性率の比が１：０．５〜０．０１である請
   求項１ないし５のいずれかに記載のシリコン単結晶引き
   上げ装置。
7. 【請求項７】 前記炭素繊維強化炭素材シートが、その
   軸方向と横方向の弾性率の比が１：０．５〜０．０１
   で、かつ横方向における曲率半径が１００〜５００mmに
   わん曲することができるものである請求項１ないし６の
   いずれかに記載のシリコン単結晶引き上げ装置。
8. 【請求項８】 チャンバー内にシリコン単結晶引き上げ
   用容器を回転自在に支持して該容器内にシリコン原料を
   装填し、これを該容器外周に設けられたヒータで加熱し
   かつ該ヒータ外周に設けられた保温筒で保温しながら該
   容器内のシリコン原料を溶融し、このシリコン融液に上
   方から回転自在に吊下られた種結晶を浸してこれを引き
   上げる装置において、シリコン単結晶引き上げ用容器と
   して黒鉛容器の内側に炭素繊維強化炭素材シートをわん
   曲して形成した筒状体を介して石英ガラス容器を嵌め込
   んだ容器を用い、さらに保温筒の少なくとも内周面に炭
   素繊維強化炭素材シートをわん曲して形成した円筒体を
   挿入して密着したことを特徴とするシリコン単結晶引き
   上げ装置。