JPH0218318B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0218318B2 JPH0218318B2 JP57036823A JP3682382A JPH0218318B2 JP H0218318 B2 JPH0218318 B2 JP H0218318B2 JP 57036823 A JP57036823 A JP 57036823A JP 3682382 A JP3682382 A JP 3682382A JP H0218318 B2 JPH0218318 B2 JP H0218318B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- graphite
- graphite crucible
- silicon
- crucible
- silicon carbide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 37
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 37
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 37
- 239000007770 graphite material Substances 0.000 claims description 15
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 11
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 8
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 claims description 2
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000012084 conversion product Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/10—Crucibles or containers for supporting the melt
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
本発明はチヨクラルスキー法と呼ばれる回転引
上げ法によるシリコン単結晶引上げ装置において
使用される黒鉛ルツボの改良に関する。 一般に、シリコン多結晶を単結晶化精製するた
めに使用されるシリコン単結晶引上げ装置は、主
としてシリコン多結晶を溶融するための石英ルツ
ボを内装するための黒鉛ルツボからなつている。
ところがシリコン単結晶引上げ中の黒鉛ルツボは
約1500℃の高温に加熱される。またシリコン多結
晶の溶解時には約1600℃にまで加熱されることに
なる。その結果、石英ルツボと黒鉛は反応して一
酸化珪素と一酸化炭素が生成し、このように生成
した一酸化珪素は黒鉛ルツボと反応する結果、黒
鉛ルツボの表層部分が炭化珪素に転化される。そ
して黒鉛ルツボは何度も使用されていくうちに、
更に内部まで炭化珪素に転化することになり遂に
は内部ひずみを起こして極端な反りにより耐久寿
命を短くしている欠点がある。通常、黒鉛ルツボ
の耐久寿命は使用する黒鉛素材によつても異なる
が５〜15日程度である。一方、黒鉛ルツボと一酸
化珪素ガスとの反応は1500〜1600℃という低温の
反応であるため、黒鉛ルツボを構成している１つ
１つの黒鉛粒子を完全に炭化珪素に転化すること
はできず、実際には黒鉛粒子間に存在する気孔の
表面および黒鉛粒子と粒子とを継いでいる境界部
分が選択的に炭化珪素に転化している。この転化
反応過程を更に詳しく説明すると、一酸化珪素と
反応した２原子の炭素原子の１つは一酸化炭素と
して逸散することになり、その代わりに炭素原子
より原子半径の大きい珪素原子が割り込む反応が
繰返されることによつて黒鉛ルツボ自身使用回数
が増加すると共に物理的な不均一さによりミクロ
ラツクが発生する。その結果、黒鉛ルツボは反り
が発生し、実際使用上、黒鉛ルツボの耐久寿命が
短かくなるものと考えられる。 本発明者らは上記の点に鑑み黒鉛ルツボに反り
が発生する原因について研究した結果、黒鉛素材
の有する熱膨脹係数（常温から1000℃）を炭化珪
素の有する熱膨脹係数（常温から1000℃）より若
干高くし、更に黒鉛素材に含まれている細孔の平
均径（水銀圧入法により求められる）を小さくす
ることにより、従来法において発生した反りによ
る寿命劣化を防止することができることを新規に
知見した。以下、本発明の実施例について説明す
る。本発明の黒鉛ルツボは外径が330mm、内径が
305mmであり、この黒鉛ルツボを２分割し、これ
をシリコン単結晶を引上げるために使用した実施
例について比較例と対比してその結果を第１表に
示した。
上げ法によるシリコン単結晶引上げ装置において
使用される黒鉛ルツボの改良に関する。 一般に、シリコン多結晶を単結晶化精製するた
めに使用されるシリコン単結晶引上げ装置は、主
としてシリコン多結晶を溶融するための石英ルツ
ボを内装するための黒鉛ルツボからなつている。
ところがシリコン単結晶引上げ中の黒鉛ルツボは
約1500℃の高温に加熱される。またシリコン多結
晶の溶解時には約1600℃にまで加熱されることに
なる。その結果、石英ルツボと黒鉛は反応して一
酸化珪素と一酸化炭素が生成し、このように生成
した一酸化珪素は黒鉛ルツボと反応する結果、黒
鉛ルツボの表層部分が炭化珪素に転化される。そ
して黒鉛ルツボは何度も使用されていくうちに、
更に内部まで炭化珪素に転化することになり遂に
は内部ひずみを起こして極端な反りにより耐久寿
命を短くしている欠点がある。通常、黒鉛ルツボ
の耐久寿命は使用する黒鉛素材によつても異なる
が５〜15日程度である。一方、黒鉛ルツボと一酸
化珪素ガスとの反応は1500〜1600℃という低温の
反応であるため、黒鉛ルツボを構成している１つ
１つの黒鉛粒子を完全に炭化珪素に転化すること
はできず、実際には黒鉛粒子間に存在する気孔の
表面および黒鉛粒子と粒子とを継いでいる境界部
分が選択的に炭化珪素に転化している。この転化
反応過程を更に詳しく説明すると、一酸化珪素と
反応した２原子の炭素原子の１つは一酸化炭素と
して逸散することになり、その代わりに炭素原子
より原子半径の大きい珪素原子が割り込む反応が
繰返されることによつて黒鉛ルツボ自身使用回数
が増加すると共に物理的な不均一さによりミクロ
ラツクが発生する。その結果、黒鉛ルツボは反り
が発生し、実際使用上、黒鉛ルツボの耐久寿命が
短かくなるものと考えられる。 本発明者らは上記の点に鑑み黒鉛ルツボに反り
が発生する原因について研究した結果、黒鉛素材
の有する熱膨脹係数（常温から1000℃）を炭化珪
素の有する熱膨脹係数（常温から1000℃）より若
干高くし、更に黒鉛素材に含まれている細孔の平
均径（水銀圧入法により求められる）を小さくす
ることにより、従来法において発生した反りによ
る寿命劣化を防止することができることを新規に
知見した。以下、本発明の実施例について説明す
る。本発明の黒鉛ルツボは外径が330mm、内径が
305mmであり、この黒鉛ルツボを２分割し、これ
をシリコン単結晶を引上げるために使用した実施
例について比較例と対比してその結果を第１表に
示した。
【表】
炭化珪素の熱膨脹率は常温から1000℃の範囲に
おいて4.6×10-6／℃であり、黒鉛ルツボに使用
する黒鉛素材の熱膨脹率を炭化珪素のそれよりも
高くすることにより黒鉛ルツボを使用中に起こる
反りを防止することができることが判つた。この
場合、黒鉛素材内のいずれの方向においても熱膨
脹率は炭化珪素のそれよりも高いことが必要であ
る。 それと同時に黒鉛ルツボと一酸化珪素との反応
は黒鉛素材内に含まれる細孔の平均径が大きくな
ればなるほど黒鉛素材内部へ深く浸透し、使用可
能な耐久寿命に悪影響を与えることから、本発明
においては黒鉛素材の平均細孔径15000Å以下に
する必要がある。上記理由は、熱膨張係数が炭化
珪素の有する値より高い黒鉛素材を使用した黒鉛
ルツボにおいては約1500〜1600℃の使用温度にお
いて黒鉛表面に転化した炭化珪素は繰り返し使用
する冷却サイクルにおいて、常に圧縮の内部応力
を保持しているために、反りの発生が少なくなる
ものと推察される。しかしながら、黒鉛素材の熱
膨張率が高過ぎると、繰り返し使用するうちに冷
却時の圧縮内部応力も大きくなり、黒鉛表面に転
化した炭化珪素層の盛り上がり亀裂も大きくな
り、その亀裂に内部応力が集中する結果黒鉛ルツ
ボの耐久寿命は低下してくる。本発明において、
使用する黒鉛素材の熱膨張率は4.8〜6.0×10-6／
℃の範囲内が最適である。本発明における黒鉛ル
ツボの耐久寿命は反りの発生に起因するのではな
く、繰返して使用するうちに一酸化珪素と黒鉛ル
ツボとの転化生成物である炭化珪素が黒鉛表面か
ら次第に深く侵入し黒鉛ルツボ自体の強度が徐々
に劣化する。そしてその強度が転化した炭化珪素
により生じた黒鉛ルツボの内部応力より弱くなつ
た時に黒鉛ルツボは破断し耐久寿命に至るもので
ある。一酸化珪素の侵入は黒鉛素材の平均細孔径
により大きく異なる。このことは本発明の実施例
の結果からも明らかなように平均細孔径が大きく
なるにつれ一酸化珪素の侵入が深くなるため耐久
寿命は短かくなつてくることが判る。それゆえ本
発明の黒鉛ルツボにおいては15000Å以下の平均
細孔径を有する黒鉛素材を使用することが最適で
ある。 以上の説明より明らかなように本発明によりシ
リコン単結晶引上げに使用する黒鉛ルツボは従来
の約２倍以上となることからシリコン単結晶のコ
ストを引下げ効果はきわめて大きい。
おいて4.6×10-6／℃であり、黒鉛ルツボに使用
する黒鉛素材の熱膨脹率を炭化珪素のそれよりも
高くすることにより黒鉛ルツボを使用中に起こる
反りを防止することができることが判つた。この
場合、黒鉛素材内のいずれの方向においても熱膨
脹率は炭化珪素のそれよりも高いことが必要であ
る。 それと同時に黒鉛ルツボと一酸化珪素との反応
は黒鉛素材内に含まれる細孔の平均径が大きくな
ればなるほど黒鉛素材内部へ深く浸透し、使用可
能な耐久寿命に悪影響を与えることから、本発明
においては黒鉛素材の平均細孔径15000Å以下に
する必要がある。上記理由は、熱膨張係数が炭化
珪素の有する値より高い黒鉛素材を使用した黒鉛
ルツボにおいては約1500〜1600℃の使用温度にお
いて黒鉛表面に転化した炭化珪素は繰り返し使用
する冷却サイクルにおいて、常に圧縮の内部応力
を保持しているために、反りの発生が少なくなる
ものと推察される。しかしながら、黒鉛素材の熱
膨張率が高過ぎると、繰り返し使用するうちに冷
却時の圧縮内部応力も大きくなり、黒鉛表面に転
化した炭化珪素層の盛り上がり亀裂も大きくな
り、その亀裂に内部応力が集中する結果黒鉛ルツ
ボの耐久寿命は低下してくる。本発明において、
使用する黒鉛素材の熱膨張率は4.8〜6.0×10-6／
℃の範囲内が最適である。本発明における黒鉛ル
ツボの耐久寿命は反りの発生に起因するのではな
く、繰返して使用するうちに一酸化珪素と黒鉛ル
ツボとの転化生成物である炭化珪素が黒鉛表面か
ら次第に深く侵入し黒鉛ルツボ自体の強度が徐々
に劣化する。そしてその強度が転化した炭化珪素
により生じた黒鉛ルツボの内部応力より弱くなつ
た時に黒鉛ルツボは破断し耐久寿命に至るもので
ある。一酸化珪素の侵入は黒鉛素材の平均細孔径
により大きく異なる。このことは本発明の実施例
の結果からも明らかなように平均細孔径が大きく
なるにつれ一酸化珪素の侵入が深くなるため耐久
寿命は短かくなつてくることが判る。それゆえ本
発明の黒鉛ルツボにおいては15000Å以下の平均
細孔径を有する黒鉛素材を使用することが最適で
ある。 以上の説明より明らかなように本発明によりシ
リコン単結晶引上げに使用する黒鉛ルツボは従来
の約２倍以上となることからシリコン単結晶のコ
ストを引下げ効果はきわめて大きい。
Claims (1)
- １ 室温から1000℃における平均熱膨張係数が
4.8〜6.0×10-6／℃である黒鉛素材を使用して成
るシリコン単結晶引上げ装置用黒鉛ルツボにおい
て、水銀圧入法により測定した平均細孔半径が
15000Å以下である黒鉛素材を用いたことを特徴
とするシリコン単結晶引上げ装置用黒鉛ルツボ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57036823A JPS58156595A (ja) | 1982-03-08 | 1982-03-08 | シリコン単結晶引上げ装置用黒鉛ルツボ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57036823A JPS58156595A (ja) | 1982-03-08 | 1982-03-08 | シリコン単結晶引上げ装置用黒鉛ルツボ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58156595A JPS58156595A (ja) | 1983-09-17 |
| JPH0218318B2 true JPH0218318B2 (ja) | 1990-04-25 |
Family
ID=12480470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57036823A Granted JPS58156595A (ja) | 1982-03-08 | 1982-03-08 | シリコン単結晶引上げ装置用黒鉛ルツボ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58156595A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001031473A (ja) * | 1999-07-21 | 2001-02-06 | Toyo Tanso Kk | 黒鉛ヒーター |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5626781A (en) * | 1979-08-04 | 1981-03-14 | Hitachi Chemical Co Ltd | Manufacture of siccclad graphite material |
| JPS5632396A (en) * | 1979-08-17 | 1981-04-01 | Toshiba Ceramics Co Ltd | Silicon single crystal pulling apparatus |
| JPS5684381A (en) * | 1979-12-04 | 1981-07-09 | Toshiba Ceramics Co | Carbon silicate material |
| JPS56120584A (en) * | 1980-06-26 | 1981-09-21 | Hitachi Chemical Co Ltd | Manufacture of carbonnsic composite member |
| JPS57191292A (en) * | 1981-05-19 | 1982-11-25 | Toshiba Ceramics Co Ltd | Graphite crucible for preparing single crystal of semiconductor |
-
1982
- 1982-03-08 JP JP57036823A patent/JPS58156595A/ja active Granted
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5626781A (en) * | 1979-08-04 | 1981-03-14 | Hitachi Chemical Co Ltd | Manufacture of siccclad graphite material |
| JPS5632396A (en) * | 1979-08-17 | 1981-04-01 | Toshiba Ceramics Co Ltd | Silicon single crystal pulling apparatus |
| JPS5684381A (en) * | 1979-12-04 | 1981-07-09 | Toshiba Ceramics Co | Carbon silicate material |
| JPS56120584A (en) * | 1980-06-26 | 1981-09-21 | Hitachi Chemical Co Ltd | Manufacture of carbonnsic composite member |
| JPS57191292A (en) * | 1981-05-19 | 1982-11-25 | Toshiba Ceramics Co Ltd | Graphite crucible for preparing single crystal of semiconductor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58156595A (ja) | 1983-09-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH062637B2 (ja) | 単結晶引上装置 | |
| JPH0218318B2 (ja) | ||
| JP2000351670A (ja) | 黒鉛材料、ＳｉＣ膜形成黒鉛材料及びシリコン単結晶引上装置用部品 | |
| JPH107488A (ja) | 単結晶引上装置、高純度黒鉛材料及びその製造方法 | |
| US3407090A (en) | Fibers of submicroscopic beta-silicon carbide crystals with sheath of silica | |
| JPS58172295A (ja) | シリコン単結晶引上げ方法 | |
| JPH0255399B2 (ja) | ||
| JPS6111911B2 (ja) | ||
| JP2787164B2 (ja) | 高耐酸化性炭素質断熱材 | |
| JPS63166789A (ja) | シリコン単結晶引上装置用黒鉛製ルツボとその製造方法 | |
| JPH0751473B2 (ja) | 単結晶製造用カーボンルツボ | |
| US4906324A (en) | Method for the preparation of silicon carbide platelets | |
| JP2868204B2 (ja) | 四ほう酸リチウム単結晶の製造装置 | |
| JPS6236087A (ja) | 粒状ＳｉＣを分散配置させた金属シリコン耐熱材料 | |
| JP3378608B2 (ja) | 半導体製造用治具のための炭化珪素質基材の製造方法 | |
| JPH07187878A (ja) | シリコン単結晶製造用黒鉛ルツボ | |
| JPS62189726A (ja) | 半導体気相成長用サセプタ | |
| JP2000239079A (ja) | 表面を緻密化した炭素材料 | |
| JPH0583517B2 (ja) | ||
| JP2620294B2 (ja) | 炭化珪素−黒鉛複合材料及びその製造法 | |
| KR20180117760A (ko) | 실리카 도가니 내벽에 질화규소를 코팅하는 방법 | |
| JPS58172292A (ja) | シリコン単結晶引上げ装置用黒鉛発熱体 | |
| JP2710288B2 (ja) | 単結晶製造装置用黒鉛発熱体 | |
| JP3802140B2 (ja) | シリコン単結晶製造用黒鉛ルツボ | |
| JPS59162199A (ja) | 窒化シリコンを用いる結晶成長方法及びそれに使用する部品の製造方法 |