JP4118557B2 - Crucible for producing hollow columnar silicon ingot, method for producing hollow columnar silicon ingot, method for producing member for plasma etching apparatus, device for producing hollow columnar silicon ingot, and hollow columnar silicon ingot - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウェハーのプラズマエッチング装置を構成するシリコンからなる各種の部材を製造するための材料となる中空柱状シリコンインゴットの製造方法及びそれを製造するためのるつぼ、中空柱状シリコンインゴットの製造装置、中空柱状シリコンインゴット、並びに、プラズマエッチング装置用部材の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
シリコンウェハーのプラズマエッチング装置は、例えば、図6に示すように、外部からの元素のコンタミネーションを防止するための円筒状シールド部材1と、台座に載置されたシリコンウェハーWを保持するリング状部材2と、エッチング電極Eなどを主として構成されるものである。
このプラズマエッチング装置を構成するプラズマエッチング装置用部材1,2は、シリコンウェハーWに不純物が混入してしまうのを防止する等の理由により、シリコンウェハーWと同一の材料、すなわち、純度の高いシリコンによって形成されるものであり、これらに共通して、中空部を有する略リング状あるいは略円筒状をなしているものである。
【0003】
そして、これら各種のプラズマエッチング装置用部材1,2を製造するには、まず、図7に示すように、円筒状の外壁11と、これを閉塞する円板状の底部12とからなる石英のるつぼ10に、単結晶または多結晶シリコン20を添加し、このシリコン20をヒータで加熱して溶融した後、凝固させることによって図8に示すような円柱状シリコンインゴット21を製造する。
次に、この円柱状シリコンインゴット21を、例えば、図8における2点鎖線で示される切断線に沿って切断することにより、略円板状あるいは略円柱状をなす部材を形成した後、その中心を貫通するようにくり抜く切削加工を施すことで、図9(a),(b)に示されるような中空部22を有する略リング状あるいは略円筒状をなすプラズマエッチング装置用部材が形成されることになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような製造方法では、最初から中空部が形成された中空柱状シリコンインゴットを製造することはできないので、製造工程に手間がかかり、加えて、中空部22を形成するための切削加工に起因して、図10に示すように、この中空部22から外方側へ向けてクラックが生じやすくなっており、製品の歩留まりを低下させる大きな問題となっていた。
【0005】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、中空柱状シリコンインゴットを容易に製造することができるるつぼ及びこれを用いて製造される中空柱状シリコンインゴットを提供することを目的とする。
また、本発明は、中空柱状シリコンインゴットを容易に製造することができる中空柱状シリコンインゴットの製造方法及びその製造装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、歩留まりを高く保つことができるプラズマエッチング装置用部材の製造方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明による中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼは、シリコンインゴットを製造するために用いられるるつぼであって、その底部には、一または複数の柱状部材が立設されており、前記柱状部材の比重が、シリコンよりも大きく設定されていることを特徴とする。
このような構成とすると、るつぼ内に単結晶または多結晶シリコンを添加・溶融して、凝固させるだけで、容易に中空柱状のシリコンインゴットを製造することが可能となり、また、この中空柱状シリコンインゴットを切断加工すれば、中空部を有するプラズマエッチング装置用部材を容易に製造することが可能となるので、従来のように中空部を形成するためのくり抜き切削加工が必要とならず、この切削加工に起因するクラックの発生をなくすことができる。
しかも、シリコンインゴットの中空部を形づくる柱状部材は、単にるつぼの底部に立設されているだけであるので、その自由度が高くなっており、これにより、凝固したシリコンが冷却される際の熱収縮を吸収することができて、るつぼに割れなどの不具合が生じるのを防止できる。
【0007】
また、前記柱状部材の比重が、シリコンよりも大きく設定されているので、るつぼの底部に載置された柱状部材が、るつぼ内で溶融したシリコン中で浮き上がってしまうことがなく、中空柱状シリコンインゴットの製造を安定して行うことができる。
【0008】
また、前記柱状部材が中空であるとともに、その少なくとも内周面に黒鉛層が形成されていることが好ましい。
このような構成とすると、るつぼ内で溶融したシリコンを凝固させるときに、中空の柱状部材の少なくとも内周面に形成された黒鉛層によって、中空柱状シリコンインゴットの中空部付近を十分に冷却することが可能となり、この中空部付近に、結晶の格子欠陥が生じて割れやすくなったり、柱状部材が溶け出して純度が低下してしまうことを防止できる。
【0009】
本発明による中空柱状シリコンインゴットの製造方法は、本発明のるつぼ内に、単結晶または多結晶シリコンを添加して、溶融させた後、凝固させることを特徴とする。
とくに、このとき、前記るつぼ内で溶融した単結晶または多結晶シリコンを、一方向に凝固させていくようにすると、製造される中空柱状シリコンインゴットの結晶成分が一方向に並べられ、良好な性質を有する中空柱状シリコンインゴットを得ることができる。
【0010】
本発明によるプラズマエッチング装置用部材の製造方法は、本発明の中空柱状シリコンインゴットの製造方法によって製造される中空柱状シリコンインゴットを、その横方向に切断することにより、中空部を有するプラズマエッチング装置用部材を製造することを特徴とする。
このように、中空柱状シリコンインゴットを、その中空部を交差するようにして、横方向に切断すると、中空部にクラックの生じないプラズマエッチング装置用部材を容易に形成できることとなる。
【0011】
本発明による中空柱状シリコンインゴットの製造装置は、断熱材からなる支持台に、本発明の中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼが載置されていることを特徴とする。
ここで、前記るつぼの上下に加熱部を配置すると、るつぼ内で溶融したシリコンを凝固させる際には、上下の加熱部による加熱のいずれか一方を停止させることで、この加熱を停止した加熱部の配置されている方から、一方向に凝固させていくことができる。
また、前記るつぼの横に加熱部を配置するとともに、この加熱部が前記るつぼの上下方向で温度勾配を設定可能にすると、るつぼ内で溶融したシリコンを凝固させる際には、加熱部における温度が低くなっている方から、一方向に凝固させていくことができる。
【0012】
本発明による中空柱状シリコンインゴットは、本発明の中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼを用い、このるつぼ内に、単結晶または多結晶シリコンを添加して、溶融させた後、凝固させてなることを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付した図面を参照しながら説明する。
図1は本発明の実施形態による中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼの断面図、図2は同るつぼを備えた中空柱状シリコンインゴットの製造装置の断面図である。
【0014】
本実施形態による中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼ30は、石英からなり、図1に示すように、略円筒状の外壁31と略円板状の底部32とを備えているとともに、この底部32の略中央部に、底部32の面積よりも小さい断面積を有する柱状部材33が、底部32から上方に突出するようにして載置されて立設されている。
【0015】
柱状部材33は、略円筒状の外壁34と略円板状の底部35とからなる中空状となっており、この中空部の上方側が開口しているような形状、すなわち、るつぼ状とされている。
それゆえ、本実施形態の中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼ30は、外るつぼの底部に対し、この外るつぼよりも小さい径を有する内るつぼが載置されたような構成をなしている。
【0016】
また、柱状部材33の中空部の内周面には、その外壁34と底部35との全面に亘って、シリコンと同等の熱膨張係数をする黒鉛層36が形成されている。
さらに、柱状部材33の上方側には、中空部の開口部を閉塞するようにして、石英からなる略円板状の蓋体37が取り付けられている。
【0017】
上記のような構成のるつぼ30は、図2に示すような、中空柱状シリコンインゴットの製造装置40にて用いられる。
この中空柱状シリコンインゴットの製造装置40は、不活性ガス雰囲気に保たれることになるケース41内に、上記のるつぼ30を支持する支持台42と、支持台42の下部に取り付けられてこの支持台42ごとるつぼ30を回転させる軸部45と、るつぼ30の上下にそれぞれ配置されて、るつぼ30内に添加されたシリコン20を溶融させるためのヒータ46,46(加熱部)とが収容されたものである。
【0018】
この支持台42は、断熱材によって構成されており、るつぼ30の外壁31を取り囲むような形状に形成された外壁43と、るつぼ30の底部32が載置される載置面44とからなる。
そして、支持台42にるつぼ30が載置されると、支持台42によってるつぼ30の外周が取り囲まれた状態となる。
【0019】
このような製造装置40を用いて中空柱状シリコンインゴットを製造するには、例えばアルゴンなどの不活性ガス雰囲気中に保たれたケース41内で、軸部45によりるつぼ30を回転させつつ、このるつぼ30内に単結晶または多結晶シリコン20を添加していくとともに、るつぼ30の上下に配置されたヒータ46,46によって加熱することにより、シリコン20を溶融させていく。
そして、例えば、るつぼ30の下側に配置されているヒータ46による加熱を停止することにより、るつぼ30内で溶融した状態となっているシリコン20が、その下方側、すなわち、底部32側から上方側に向かって一方向に凝固していく。
【0020】
また、このような中空柱状シリコンインゴットの製造装置40の変形例としては、図3に示すように、ヒータ46を、るつぼ30の横を周回するように配置するとともに、るつぼ30の上下方向で温度勾配を設定可能にしたものでもよい。このような製造装置40では、まず、るつぼ30内にシリコン20を添加して、ヒータ46により加熱して溶融し、そして、このヒータ46に、るつぼ30の下方側から上方側に向かって温度が高くなるように温度勾配を設定することにより、溶融したシリコン20が、底部32側から上方側に向かって一方向に凝固していく。
【0021】
るつぼ30内で溶融したシリコン20が完全に凝固したら、この凝固したシリコン20をるつぼ30から取り出すことで、図4に示すような、断面円形の中空部51を有する中空円柱状シリコンインゴット50を得ることができる。
【0022】
上記のようにして製造された中空柱状シリコンインゴット50を、図4における2点鎖線で示される切断線に沿って、その横方向、すなわち、中空部51の延びる方向と直交する方向に切断し、必要に応じて、種々の加工を施すことにより、上述したような略リング状あるいは略円筒状をなすプラズマエッチング装置用部材が製造される。
なお、このとき、製造するプラズマエッチング装置用部材の大きさや形状を事前に測っておき、これに基づいて、るつぼ30の外壁31及び柱状部材33の大きさや形状を設定しておくとよい。
【0023】
本実施形態によれば、るつぼ30の底部32に、上方に突出するようにして柱状部材33が載置されて立設されていることから、このるつぼ30を用いて、シリコンインゴットを製造すれば、自然と中空部51を有する中空柱状シリコンインゴット50を製造することが可能となり、さらに、この中空柱状シリコンインゴット50を切断すれば、上述したような中空部を有するプラズマエッチング装置用部材を容易に得ることができる。
これにより、プラズマエッチング装置用部材を形成するために、従来のように、中空部が形成されていない円柱状シリコンインゴットを切断してから、中空部を形成するためのくり抜き切削加工を施す必要がなくなるので、この切削加工に起因するクラックをなくすことができ、製造されるプラズマエッチング装置用部材の歩留まりを格段に向上させることが可能となる。
【0024】
また、中空柱状シリコンインゴット50の中空部51を形づくる柱状部材33は、単にるつぼ30の底部32に載置されて立設されているだけであるので、その自由度が高くなっており(場合によっては、柱状部材33とるつぼ30の底部32との間に、溶融したシリコン20がわずかに入り込み、柱状部材33とるつぼ30の底部32とが非接触状態となる)、これにより、凝固したシリコン20が冷却される際の熱収縮を吸収することができて、この凝固の際に、るつぼ30に割れが発生してしまうのを防止することができる。
【0025】
さらに、柱状部材33が石英から構成されていて、その比重がシリコンよりも大きくなっていることから、底部32に載置された柱状部材33が、るつぼ30内で溶融したシリコン20によって浮き上がってしまうことがなく、中空柱状シリコンインゴット50の製造を安定して行うことができる。
なお、このような浮き上がり防止のためには、柱状部材33をるつぼ30の底部32に載置するとともに、接合してもよい。
【0026】
また、柱状部材33が中空であるとともに、その内周面に、シリコンと同等の熱膨張係数を有する黒鉛層36が形成されていることから、るつぼ30内で溶融したシリコン20を凝固させる際には、柱状部材33によって形づくられるシリコンインゴット50の中空部51付近に、黒鉛層36による十分な冷却効果を与えることが可能となる。これにより、中空部51付近における結晶の格子欠陥を少なくして、強度を向上させ、しかも、熱によって柱状部材33の酸素がシリコン20に溶け出すことがなく、酸素濃度が低く、純度の高い中空柱状シリコンインゴット50を得ることができる。
このとき、柱状部材33の中空部における上方側の開口部に対して、蓋体37を取り付けることにより、この中空部の開口部を閉塞していることから、熱拡散を防止して、より高い冷却効果を得ることができる。
なお、黒鉛層36は、柱状部材33の中空部の内周面だけに形成されているのではなく、中空部すべてを充填するように形成してもよい。
【0027】
また、製造された中空柱状シリコンインゴット50は、下方側から上方側に向けて一方向に凝固しているため、その結晶成分が一方向に並ぶようになり、得られる中空柱状シリコンインゴット50に対して、とくに優れた性質を付与することができる。
【0028】
また、柱状部材33の形状については、図1に示したものに限定されることなく、例えば、図5に示すように、図1における柱状部材33の上下を逆にしたような形状、すなわち、柱状部材33の中空部の開口部を下方側に向けて、この開口部をるつぼ30の底部32に載置したものでもよい。この場合には、中空部の上方側が底部35によって閉塞されている状態となる。また、柱状部材33が、中空であるとともに、この中空部の上方側及び下方側がともに開口しているような略円筒状のものであってもよい。
これらのように、柱状部材33の中空部の開口部を、底部32に載置させるようにしたとしても、るつぼ30内で溶融したシリコン20は、柱状部材33の中空部に入り込むということはなく、上述したような効果を何の遜色もなく奏することができる。
また、柱状部材33は、中空ではなく中実であったとしても構わない。
【0029】
さらに、本実施形態では、柱状部材33の横断面形状が、その上下方向で一定となっているが、上下方向で横断面形状が変化するような柱状部材33を形成することも可能である。
例えば、柱状部材33の横断面形状の大きさが、下方側から上方側に向かうにしたがい、漸次小さくなるようにしてもよいし、逆に、上端側から下端側に向かうにしたがい、漸次大きくなるようにしてもよい。
このような構成とすると、製造される中空柱状シリコンインゴット50における中空部51の横断面形状が、上下方向で連続的に変化することになり、一つの中空柱状シリコンインゴット50を切断することによって形成される複数のプラズマエッチング装置用部材に、異なる径の中空部を有する略リング状あるいは略円板状をなす部材を混在させることができる。
【0030】
さらに、例えば、柱状部材33に対して、局所的に、その横方向に突出する突出部を形成して段差状としたならば、この突出部が形成された部分の柱状部材33によって形づくられる中空柱状シリコンインゴット50が、その中空部51に、内径が局所的に大きくなるような部分を形成することができ、同じく、一つの中空柱状シリコンインゴット50から、形状の異なる略リング状あるいは略円筒状をなす複数のプラズマエッチング装置用部材を得ることができる。
とくに、この柱状部材33における突出部の形状を適宜設計したるつぼ30によって得られる中空柱状シリコンインゴット50を切断した後、必要に応じて、加工を施すことで、複雑な形状のプラズマエッチング装置用部材を得ることも可能である。
【0031】
また、るつぼ30の柱状部材33の形状を、上下方向で変化させることにより、得られる中空柱状シリコンインゴット50の中空部51の横断面形状を変化させるだけではなく、るつぼ30の外壁31の形状を、上下方向で変化させるようにして、得られる中空柱状シリコンインゴット50の横断面形状を変化させてもよい。
【0032】
また、本実施形態においては、るつぼ30の底部32に載置された柱状部材33は一つであるが、これに限定されることなく、複数の柱状部材33を載置33を載置して、複数の中空部51を有する中空柱状シリコンインゴット50を製造してもよく、このような中空柱状シリコンインゴット50を横方向に切断すれば、例えば、複数の中空部を有するプラズマエッチング装置のエッチング電極(プラズマエッチング装置用部材)を製造することも可能である。
さらに、本実施形態においては、断面円形状の中空部51を有する略円柱状(略円筒状)の中空柱状シリコンインゴット50を製造しているが、これに限定されることなく、例えば、断面角形状の中空部51を有する略角柱状の中空柱状シリコンインゴット50を製造できるように、るつぼ30の外壁31及び柱状部材33の形状を設定してもよい。
【0033】
【実施例】
以下、本発明の一例を用いて、中空柱状シリコンインゴットを製造して切断することにより、プラズマエッチング装置用部材を形成したものを実施例とし、また、従来の通常のるつぼ(一重るつぼ)を用いて、柱状シリコンインゴットを製造して切断した後、中空部を切削加工することにより、プラズマエッチング装置用部材を形成したものを比較例として、評価試験を行った。
ここで、材質が石英からなるるつぼを、実施例1〜4及び比較例1,2として用いた評価試験の結果を表1に示し、また、材質が黒鉛からなるるつぼを、実施例11,12及び比較例11として用いた評価試験の結果を表2に示す。
また、柱状部材の厚みとは、中空とされる柱状部材の外壁の厚みを示し、柱状部材の形状とは、上記の実施形態で説明した図1,図5のうちのいずれの形状であるかを示し、クラック発生率とは、プラズマエッチング装置用部材の製造中にクラックが生じて不良品となった割合である。
【0034】
【表1】
【0035】
【表2】
【0036】
表1及び表2に示されるように、実施例1〜4,11,12においては、中空部を形成するための切削加工を施すことがないので、クラック発生率が低く、製造されるプラズマエッチング装置用部材の歩留まりを大きく向上させることができたことが分かる。
しかも、溶融したシリコンを凝固させる際に、中空の柱状部材の内周面に形成された黒鉛層によって、十分な冷却効果をシリコンインゴットの中空部付近に与えることができたので、製造されたプラズマエッチング装置用部材の酸素濃度を非常に低く抑制することができた。
【0037】
これに対して、従来例1,2,3では、柱状シリコンインゴットを製造した後に、中空部を形成する切削加工において、この切削加工に起因するクラックが多く発生したことにより、非常に多くの不良品が出て、歩留まりを低下させてしまった。
さらには、冷却効果が十分に与えられていなかったために、プラズマエッチング装置用部材の酸素濃度が上昇してしまった。
【0038】
【発明の効果】
本発明による中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼによれば、底部に中空の柱状部材が載置されていることから、るつぼ内に単結晶または多結晶シリコンを添加・溶融して、凝固させるだけで、容易に中空柱状のシリコンインゴットを製造することが可能となり、また、この中空柱状シリコンインゴットを切断加工すれば、中空部を有するプラズマエッチング装置用部材を容易に製造することが可能となるので、従来のように中空部を形成するためのくり抜き切削加工が必要とならず、この切削加工に起因するクラックの発生をなくすことができ、製品の歩留まりを高く保つことができる。
しかも、シリコンインゴットの中空部を形づくる柱状部材は、単にるつぼの底部に載置されているだけであるので、その自由度が高くなっており、これにより、凝固したシリコンが冷却される際の熱収縮を吸収することができて、るつぼに割れなどが発生してしまうことがない。
【0039】
また、本発明による中空柱状シリコンインゴットの製造方法によれば、本発明のるつぼを用いたので、中空柱状シリコンインゴットを容易に製造することができる。
また、本発明によるプラズマエッチング装置用部材の製造方法によれば、本発明によって製造される中空柱状シリコンインゴットを、その横方向に切断することにより、中空部を有するプラズマエッチング装置用部材を容易に製造することができ、従来のように、中空部を形成するための切削加工に起因するクラックが生じることがない。
また、本発明による中空柱状シリコンインゴットの製造装置によれば、中空柱状シリコンインゴットを容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態による中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼを示す断面図である。
【図2】 本発明の実施形態による中空柱状シリコンインゴットの製造装置を示す断面図である。
【図3】 本発明の実施形態による中空柱状シリコンインゴットの製造装置の変形例を示す断面図である。
【図4】 本発明の実施形態によって得られる中空柱状シリコンインゴットを示す斜視図である。
【図5】 本発明の実施形態による中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼの変形例を示す断面図である。
【図6】 プラズマエッチング装置を示す断面図である。
【図7】 従来のシリコンインゴット製造用るつぼを示す断面図である。
【図8】 従来のシリコンインゴット製造用るつぼを用いて製造されるシリコンインゴットを示す斜視図である。
【図9】 従来のプラズマエッチング装置用部材を製造する工程を示す説明図である。
【図10】 従来のプラズマエッチング装置用部材を製造する工程で生じる問題点を示す説明図である。
【符号の説明】
1 円筒状シールド部材(プラズマエッチング装置用部材)
2 リング状部材(プラズマエッチング装置用部材)
20 シリコン
30 中空柱状シリコンインゴット製造用るつぼ
32 底部
33 柱状部材
36 黒鉛層
40 中空柱状シリコンインゴットの製造装置
42 支持台
46 ヒータ(加熱部)
50 中空柱状シリコンインゴット
51 中空部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a hollow columnar silicon ingot as a material for producing various members made of silicon constituting a plasma etching apparatus for a silicon wafer, a crucible for producing the same, and a device for producing a hollow columnar silicon ingot , hollow pillar-shaped silicon ingot, as well as those concerning the manufacturing method for a plasma etching apparatus member.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 6, for example, a silicon wafer plasma etching apparatus has a
The plasma
[0003]
In order to manufacture these various plasma
Next, the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a manufacturing method, a hollow columnar silicon ingot in which a hollow portion is formed from the beginning cannot be manufactured. Therefore, the manufacturing process takes time, and in addition, a cutting process for forming the
[0005]
This invention is made | formed in view of the said subject, and it aims at providing the crucible which can manufacture a hollow columnar silicon ingot easily, and the hollow columnar silicon ingot manufactured using this.
Moreover, an object of this invention is to provide the manufacturing method and manufacturing apparatus of a hollow columnar silicon ingot which can manufacture a hollow columnar silicon ingot easily.
It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing a member for a plasma etching apparatus that can maintain a high yield.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems and achieve such an object, a crucible for producing a hollow columnar silicon ingot according to the present invention is a crucible used for producing a silicon ingot. Alternatively, a plurality of columnar members are erected, and the specific gravity of the columnar members is set larger than that of silicon .
With such a configuration, it is possible to easily produce a hollow columnar silicon ingot simply by adding and melting single crystal or polycrystalline silicon in a crucible and solidifying it. Can be easily manufactured, the plasma etching apparatus member having a hollow portion can be easily manufactured. Therefore, the conventional cutting process for forming the hollow portion is not required. It is possible to eliminate the occurrence of cracks due to the above.
Moreover, since the columnar member that forms the hollow portion of the silicon ingot is merely erected at the bottom of the crucible, the degree of freedom is high, and this causes the heat when the solidified silicon is cooled. The shrinkage can be absorbed and the occurrence of defects such as cracks in the crucible can be prevented.
[0007]
Further, the specific gravity of the columnar member, because it is larger than silicon pillars placed on the bottom of the crucible, without thereby lifted in the molten silicon in a crucible, a hollow pillar-shaped silicon ingot Can be stably produced.
[0008]
Moreover, it is preferable that the columnar member is hollow and a graphite layer is formed at least on the inner peripheral surface thereof.
With such a configuration, when the silicon melted in the crucible is solidified, the vicinity of the hollow portion of the hollow columnar silicon ingot is sufficiently cooled by the graphite layer formed on at least the inner peripheral surface of the hollow columnar member. Thus, it is possible to prevent crystal defects from being generated near the hollow portion and easily cracking, or the columnar member from melting and lowering the purity.
[0009]
The method for producing a hollow columnar silicon ingot according to the present invention is characterized in that single crystal or polycrystalline silicon is added to the crucible of the present invention, and is melted and then solidified.
In particular, at this time, if the single crystal or polycrystalline silicon melted in the crucible is solidified in one direction, the crystal components of the hollow columnar silicon ingot to be produced are arranged in one direction, and the good properties A hollow columnar silicon ingot having the following can be obtained.
[0010]
The method for manufacturing a member for a plasma etching apparatus according to the present invention is for a plasma etching apparatus having a hollow portion by cutting the hollow columnar silicon ingot manufactured by the method for manufacturing a hollow columnar silicon ingot of the present invention in the lateral direction. A member is manufactured.
As described above, when the hollow columnar silicon ingot is cut in the lateral direction so as to intersect the hollow portion, a member for a plasma etching apparatus in which no crack is generated in the hollow portion can be easily formed.
[0011]
The hollow columnar silicon ingot producing apparatus according to the present invention is characterized in that the crucible for producing the hollow columnar silicon ingot of the present invention is placed on a support base made of a heat insulating material.
Here, when the heating units are arranged above and below the crucible, when the silicon melted in the crucible is solidified, the heating unit is stopped by stopping any one of the heating by the upper and lower heating units. It is possible to solidify in one direction from the direction of the arrangement.
In addition, when a heating unit is arranged beside the crucible and the heating unit can set a temperature gradient in the vertical direction of the crucible, when the silicon melted in the crucible is solidified, the temperature in the heating unit is increased. It can be solidified in one direction from the lower one.
[0012]
The hollow columnar silicon ingot according to the present invention is characterized by using the crucible for producing the hollow columnar silicon ingot according to the present invention, adding single crystal or polycrystalline silicon into the crucible, melting and then solidifying. And
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a crucible for producing a hollow columnar silicon ingot according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of an apparatus for producing a hollow columnar silicon ingot having the crucible.
[0014]
The crucible 30 for producing a hollow columnar silicon ingot according to the present embodiment is made of quartz, and includes a substantially cylindrical
[0015]
The
Therefore, the hollow columnar silicon ingot producing crucible 30 of the present embodiment is configured such that an inner crucible having a smaller diameter than the outer crucible is placed on the bottom of the outer crucible.
[0016]
Further, a
Further, a substantially disc-shaped
[0017]
The
The hollow columnar silicon
[0018]
The
When the
[0019]
In order to manufacture a hollow columnar silicon ingot using such a
For example, by stopping the heating by the
[0020]
As a modification of the hollow columnar silicon
[0021]
When the
[0022]
The hollow
At this time, the size and shape of the plasma etching apparatus member to be manufactured may be measured in advance, and the size and shape of the
[0023]
According to the present embodiment, since the
Thus, in order to form a member for a plasma etching apparatus, it is necessary to cut a cylindrical silicon ingot that is not formed with a hollow portion and then perform a hollow cutting process for forming the hollow portion as in the prior art. Therefore, it is possible to eliminate cracks resulting from this cutting process, and it is possible to significantly improve the yield of the manufactured plasma etching apparatus member.
[0024]
Further, the
[0025]
Furthermore, since the
In order to prevent such lifting, the
[0026]
Further, since the
At this time, the
Note that the
[0027]
Further, since the produced hollow
[0028]
Further, the shape of the
As described above, even if the opening of the hollow portion of the
Further, the
[0029]
Furthermore, in this embodiment, the cross-sectional shape of the
For example, the size of the cross-sectional shape of the
With such a configuration, the cross-sectional shape of the
[0030]
Further, for example, if a projecting portion projecting in the lateral direction is locally formed on the
In particular, after cutting the hollow
[0031]
Further, by changing the shape of the
[0032]
In the present embodiment, the number of the
Furthermore, in the present embodiment, the substantially columnar (substantially cylindrical) hollow
[0033]
【Example】
Hereinafter, an example in which a member for a plasma etching apparatus is formed by manufacturing and cutting a hollow columnar silicon ingot using an example of the present invention is used as an example, and a conventional ordinary crucible (single crucible) is used. Then, after the columnar silicon ingot was manufactured and cut, an evaluation test was conducted using a member for a plasma etching apparatus formed by cutting the hollow portion as a comparative example.
Here, the results of evaluation tests using the crucible made of quartz as Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 are shown in Table 1, and the crucible made of graphite is used in Examples 11 and 12. Table 2 shows the results of the evaluation test used as Comparative Example 11.
Further, the thickness of the columnar member indicates the thickness of the outer wall of the columnar member that is hollow, and the shape of the columnar member is any one of FIGS. 1 and 5 described in the above embodiment. The crack generation rate is the ratio at which cracks occurred during the manufacture of the plasma etching apparatus member, resulting in defective products.
[0034]
[Table 1]
[0035]
[Table 2]
[0036]
As shown in Table 1 and Table 2, in Examples 1 to 4, 11, and 12, since the cutting process for forming the hollow portion is not performed, the rate of occurrence of cracks is low, and plasma etching is manufactured. It can be seen that the yield of the device member can be greatly improved.
Moreover, when the molten silicon is solidified, the graphite layer formed on the inner peripheral surface of the hollow columnar member can provide a sufficient cooling effect near the hollow portion of the silicon ingot. The oxygen concentration of the etching apparatus member could be suppressed to a very low level.
[0037]
On the other hand, in the conventional examples 1, 2, and 3, after manufacturing the columnar silicon ingot, in the cutting process for forming the hollow portion, a large number of cracks resulting from this cutting process occurred, so that a large number of defects occurred. A good product came out and lowered the yield.
Furthermore, since the cooling effect has not been sufficiently provided, the oxygen concentration of the member for the plasma etching apparatus has increased.
[0038]
【The invention's effect】
According to the crucible for producing a hollow columnar silicon ingot according to the present invention, since a hollow columnar member is placed at the bottom, simply adding and melting single crystal or polycrystalline silicon in the crucible, solidifying, A hollow columnar silicon ingot can be easily manufactured, and if this hollow columnar silicon ingot is cut and processed, a member for a plasma etching apparatus having a hollow portion can be easily manufactured. Thus, it is not necessary to perform a hollow cutting process for forming the hollow portion, and it is possible to eliminate the occurrence of cracks due to the cutting process, and to maintain a high product yield.
Moreover, since the columnar member that forms the hollow portion of the silicon ingot is merely placed on the bottom of the crucible, the degree of freedom is high, and this causes the heat when the solidified silicon is cooled. The shrinkage can be absorbed, and the crucible is not cracked.
[0039]
Moreover, according to the method for producing a hollow columnar silicon ingot according to the present invention, since the crucible of the present invention is used, the hollow columnar silicon ingot can be easily produced.
In addition, according to the method for manufacturing a member for a plasma etching apparatus according to the present invention, a member for a plasma etching apparatus having a hollow portion can be easily obtained by cutting the hollow columnar silicon ingot manufactured according to the present invention in the lateral direction. It can be manufactured, and there is no occurrence of cracks due to the cutting process for forming the hollow portion as in the prior art.
Moreover, according to the manufacturing apparatus of the hollow columnar silicon ingot by this invention, a hollow columnar silicon ingot can be manufactured easily.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a crucible for producing a hollow columnar silicon ingot according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a hollow columnar silicon ingot manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a modification of the hollow columnar silicon ingot manufacturing apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view showing a hollow columnar silicon ingot obtained by an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a modified example of a crucible for producing a hollow columnar silicon ingot according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a plasma etching apparatus.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a conventional crucible for producing a silicon ingot.
FIG. 8 is a perspective view showing a silicon ingot manufactured using a conventional crucible for manufacturing a silicon ingot.
FIG. 9 is an explanatory view showing a process for manufacturing a conventional member for a plasma etching apparatus.
FIG. 10 is an explanatory view showing a problem that occurs in a process of manufacturing a conventional member for a plasma etching apparatus.
[Explanation of symbols]
1 Cylindrical shield member (Plasma etching equipment member)
2 Ring-shaped member (member for plasma etching equipment)
20
50 Hollow
Claims (9)
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