JP4360664B2 - 石英るつぼの製造装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、シリコン単結晶の製造に使用される石英るつぼの製造装置に関する。
【発明の属する技術分野】
【０００２】
【従来の技術】
石英るつぼは、一般に、垂直な軸線回りに回転するモールドに石英粉を供給し、遠心力でモールドに押し付けられた石英粉の表面を作業者が成形棒を用いて手動で成形して石英成形体とした後、石英成形体をアーク電極等の加熱源で加熱溶融して製造されている。
この石英るつぼの製造では、手動成形によるため、石英成形体、ひいては石英るつぼの内面形状にばらつきを生じる、換言すると、石英るつぼの肉厚に周方向でばらつきを生じる不具合がある。
かかる不具合は、作業者の熟練度が低い程顕著となる。
石英るつぼの肉厚に周方向でばらつきがあると、シリコン単結晶の引上げ時の熱環境が周方向で異なることとなり、又、局所的な応力集中を生じ、周壁と底壁との接合部分であるるつぼ湾曲部等の異常変形を招来し、シリコン単結晶の歩留りに悪影響を与える。
【０００３】
従来、上述した不具合に対処するため、垂直な軸線回りに回転可能なモールドと、モールドの内表面に倣った外表面を有し、軸線をモールドの軸線に一致させてモールドに挿入可能な中子とを備えた石英るつぼの製造装置が知られている（特開平６−２７９１６７号公報参照）。
この石英るつぼの製造装置においては、回転するモールドと、それに挿入した中子との間に石英粉を充填すると、石英粉が遠心力を受けてモールドに押し付けられた状態で堆積し、石英成形体となるというものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の中子を有する石英るつぼの製造装置では、モールドの軸線とその回転軸の軸線とが一致しておれば何ら支障はないものの、モールドの軸線がその回転軸の軸線に対して偏倚していると、モールドと中子の軸線にずれを生じることとなり、結果として石英るつぼの肉厚に周方向でばらつきを生じる不具合がある。
【０００５】
そこで、本発明は、モールドとその回転軸の軸線間にずれがあったとしても、周方向で肉厚が均一な石英るつぼを得ることが可能な石英るつぼの製造装置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】
前記課題を解決するため、本発明の石英るつぼの製造装置は、垂直な軸線回りに回転可能なモールドと、モールドの内表面に倣った外表面を有するカップ状の本体部及び本体部の開口縁に設けたフランジからなり、石英粉を供給、排出する複数の貫通孔を本体部に設け、かつ、石英粉を供給する供給口をフランジに設けた中子と、回転及び上下方向の移動を阻止しかつ水平方向の移動を許容して中子を保持する中子ホルダーと、本体部がモールドに挿入された状態の中子のフランジとモールドの上端との間に介装され、中子の本体部の軸線をモールドの軸線に一致させてモールドに対する中子の相対的な回転を円滑に案内するガイド部材とを備えることを特徴とする。
【０００７】
上記石英るつぼの製造装置においては、モールドとその回転軸の軸線間にずれ（心振れ）があったとしても、モールドと中子の軸線が常に一致する。
【０００８】
ガイド部材としては、断面円形等のリングや複数のボール等が用いられる。
ガイド部材は、中子のフランジに装着され、モールドと中子の本体部の軸線を一致させた状態で、モールドの開口端における内外縁に転動又は摺接するように設けることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１、図２は本発明に係る石英るつぼの製造装置の実施の形態の一例を示す概略縦断面図、要部の概略縦断斜視図である。
図中１は垂直な軸線回りに回転可能な椀形のモールドで、このモールド１は、垂直な回転軸２を介して回転されるモールドホルダー３と、モールドホルダー３に保持されたカーボンモールド４とによって構成されている。
【００１０】
５はモールド１に着脱可能に装着される中子で、この中子５は、モールド１におけるカーボンモールド４の内表面に倣った外表面を有するカップ状（椀形）の本体部６と、本体部６の開口縁に設けたフランジ７とによって構成されている。中子５の本体部６には、後述するようにカーボンモールド４と中子５との間に石英粉を供給し、又はカーボンモールド４と中子５との間から石英粉を排出する複数の貫通孔８が設けられている。
一方、中子５のフランジ７は、モールド１の上端部の厚みより適宜広幅に設けられており、このフランジ７には、後述するようにカーボンモールド４と中子５との間に石英粉を供給する複数の供給口９が設けられている。又、フランジ７の下面には、モールド１の上端部の厚みより適宜広幅のガイド部材収容溝１０が設けられおり、このガイド部材収容溝１０には、中子５がモールド１に装着された際に、中子５の軸線をモールド１、すなわち、カーボンモールド４の軸線に一致させ、かつ、モールド１に対する中子５の相対的な回転を円滑に案内するため、モールド１の開口端における内外縁に転動又は摺接する複数のボール又は断面円形等のリング（図の例ではボール）からなるガイド部材１１が適宜に装着されている。
【００１１】
そして、中子５は、図示は省略するが、モールド１に装着された状態で、回転及び上下方向の移動を阻止し、かつ、水平方向の全方位の移動を許容する中子ホルダーに保持されるものである。
図１において１２は石英粉を供給する石英粉供給ホッパー、１３は中子５内に落下した石英粉を回収する石英粉回収装置である。
【００１２】
上記構成の石英るつぼの製造装置によって石英るつぼを製造するには、先ず、図１に示すように、モールド１に中子５を装着し、かつ、中子５を中子ホルダーによって保持する。
次に、モールド１を回転しながら、中子５におけるフランジ７の供給口９から石英粉を中子５とカーボンモールド４との間に供給する。供給された石英粉は、遠心力の作用によりカーボンモールド４の内周面に押し付けられ、るつぼの直胴部分となる石英層１４ａが形成される。
次いで、中子５における本体部６の底部の貫通孔８から石英粉を中子５とカーボンモールド４との間に供給し、るつぼの底部部分となる石英層１４ｂを形成する。
そして、上述した供給口９と貫通孔８からの石英粉の供給を繰り返し、カーボンモールド４と中子５との間に石英粉を充填して石英成形体を作製する。
この石英成形体の作製時に、中子５内に落下した過剰の石英粉は、石英粉回収装置１３によって装置外部へ取り除く。
上記石英成形体の作製に際し、モールドホルダー３と回転軸２の軸線間にずれがあったとしても、カーボンモールド４と中子５の軸線が常に一致するので、石英成形体の肉厚が周方向で均一となる。
そして、石英成形体の作製後、回転しているモールド１から中子５を取り外し、アーク電極等の加熱源（図示せず）によって、石英成形体を内面側から溶融し、石英るつぼとする。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の石英るつぼの製造装置によれば、モールドとその回転軸の軸線間にずれがあったとしても、モールドと中子の軸線が常に一致するので、石英成形体の肉厚を周方向で均一にすることができ、ひいては周方向で肉厚が均一な石英るつぼを得ることができる。
このため、シリコン単結晶の引上げ時の熱環境が周方向で均一となり、又、局所的な応力集中が起こらず、るつぼ湾曲部等の異常変形を低減でき、シリコン単結晶の歩留りを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る石英るつぼの製造装置の実施の形態の一例を示す概略縦断面図である。
【図２】図１の石英るつぼの製造装置の要部の概略縦断斜視図である。
【符号の説明】
１ モールド
２ 回転軸
３ モールドホルダー
４ カーボンモールド
５ 中子
６ 本体部
７ フランジ
８ 貫通孔
９ 供給口
１０ ガイド部材収容溝
１１ ガイド部材
１２ 石英粉供給ホッパー
１３ 石英粉回収装置
１４ａ 石英層
１４ｂ 石英層

Claims (1)

1. 垂直な軸線回りに回転可能なモールドと、モールドの内表面に倣った外表面を有するカップ状の本体部及び本体部の開口縁に設けたフランジからなり、石英粉を供給、排出する複数の貫通孔を本体部に設け、かつ、石英粉を供給する供給口をフランジに設けた中子と、回転及び上下方向の移動を阻止しかつ水平方向の移動を許容して中子を保持する中子ホルダーと、本体部がモールドに挿入された状態の中子のフランジとモールドの上端との間に介装され、中子の本体部の軸線をモールドの軸線に一致させてモールドに対する中子の相対的な回転を円滑に案内するガイド部材とを備えることを特徴とする石英るつぼの製造装置。

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