JPH05208890A - 半導体単結晶引上装置のルツボ - Google Patents

半導体単結晶引上装置のルツボ

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JPH05208890A
JPH05208890A JP3872892A JP3872892A JPH05208890A JP H05208890 A JPH05208890 A JP H05208890A JP 3872892 A JP3872892 A JP 3872892A JP 3872892 A JP3872892 A JP 3872892A JP H05208890 A JPH05208890 A JP H05208890A
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crucible
graphite crucible
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quartz crucible
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Masafumi Imayoshi
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Komatsu Electronic Metals Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】黒鉛ルツボ4をより多数回にわたって使用する
ことができる半導体単結晶引上装置のルツボを提供す
る。 【構成】石英ルツボ5を保持する半導体単結晶引上装置
の黒鉛ルツボ4において、黒鉛ルツボ4の側壁に、該側
壁の内外面を貫通する貫通孔4aを形成したことを特徴
とし、また石英ルツボ5と、該石英ルツボ5を保持した
黒鉛ルツボ4とを有する半導体単結晶引上装置のルツボ
において、前記石英ルツボ5の上端面に小径側下面が当
接するリング状の蓋9を更に設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は半導体単結晶引上装置
のルツボの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体単結晶、例えば高純度シリコン単
結晶を製造する方法としては、従来より黒鉛製のルツボ
によって保持された石英製のルツボに多結晶シリコンを
投入し、該多結晶シリコンをヒーターによって溶解し、
該シリコン融液を種結晶に基づいて徐々に引き上げつつ
凝固させて製造する方法が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の方法によっ
て高純度シリコン単結晶を製造すると、当初は高純度の
シリコン単結晶を製造できるものの、複数回のシリコン
引上げを行なううちに徐々に結晶欠陥の発生率が上昇
し、黒鉛ルツボが強度的に何ら問題がないにも拘らず、
ついには黒鉛ルツボを新品のものと交換せざるをえなか
った。したがって本発明は、複数回のシリコン引上げを
行なっても結晶欠陥の発生率の上昇を抑制することがで
き、したがって黒鉛ルツボをより多数回にわたって使用
することができる半導体単結晶引上装置のルツボを提供
することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を達
成するために研究を重ね、当初高純度であった黒鉛ルツ
ボが複数回のシリコン引上げを行なううちに、石英ルツ
ボ及び雰囲気からの金属類による汚染を受けて黒鉛ルツ
ボの表面及び内部に金属類の汚染を蓄積し、特に黒鉛ル
ツボの側壁から底壁への移行部である湾曲部のうち、石
英ルツボと接触する内面側に金属汚染が蓄積しているこ
とを発見した。すなわち複数回のシリコン引上げを行な
ううちに、何らかの原因によって黒鉛ルツボの湾曲部内
面側に金属汚染が蓄積し、この金属類がシリコンの引上
げ中に何らかの原因によって(おそらくは分子拡散か又
は対流によると思われる)黒鉛ルツボ内面と石英ルツボ
外面との間隙を通って上昇し、雰囲気中を拡散してシリ
コン融液に混入し、あるいは凝固直後のシリコン単結晶
に付着して結晶欠陥を発生させることを見出した。本発
明は上記知見に基づいてなされたものであり、すなわ
ち、石英ルツボを保持する半導体単結晶引上装置の黒鉛
ルツボにおいて、黒鉛ルツボの側壁に、該側壁の内外面
を貫通する貫通孔を形成したことを特徴とする半導体単
結晶引上装置の黒鉛ルツボであり、更には、石英ルツボ
と、該石英ルツボを保持した黒鉛ルツボとを有する半導
体単結晶引上装置のルツボにおいて、前記石英ルツボの
上端面に小径側下面が当接するリング状の蓋を更に設け
たことを特徴とする半導体単結晶引上装置のルツボであ
る。
【0005】
【作用】黒鉛ルツボの側壁に貫通孔を形成したときに
は、黒鉛ルツボの湾曲部内面側に蓄積した金属類は、黒
鉛ルツボ内面と石英ルツボ外面との間隙を通って上昇す
る途中において貫通孔より黒鉛ルツボ側壁外面側に移行
し、したがって黒鉛ルツボ内面と石英ルツボ外面との間
隙の上端にまで至る確率が著しく減少するから、シリコ
ン融液及び凝固直後のシリコン単結晶への金属類の混入
を著しく低減することができ、黒鉛ルツボをより多数回
にわたって使用することができる。また石英ルツボの上
端面に小径側下面が当接するリング状の蓋を設けたとき
には、黒鉛ルツボの湾曲部内面側に蓄積した金属類は、
黒鉛ルツボ内面と石英ルツボ外面との間隙の上端にまで
至った後に、蓋によって大径側に移動せざるをえず、し
たがって上記と同様にシリコン融液とシリコン単結晶へ
の金属類の混入を著しく低減することができる。また雰
囲気中に浮遊する金属類が黒鉛ルツボ内面と石英ルツボ
外面との間隙を下って黒鉛ルツボの湾曲部内面側に蓄積
することも減少するから、一層シリコン融液とシリコン
単結晶への金属類の混入が防止され、したがって黒鉛ル
ツボをより多数回にわたって使用することができる。
【0006】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図1は本発明によるルツボの第1実施例を用いた半導体
単結晶引上装置の一例の縦断面図を示し、減圧容器1の
内部には該減圧容器1と同軸に保温筒2が配置されてお
り、該保温筒2の内部には保温筒2と同軸にヒーター3
が配置されており、該ヒーター3の内部にはヒーター3
と同軸に且つ回転自在に黒鉛ルツボ4が配置されてお
り、該黒鉛ルツボ4内に石英ルツボ5が保持されてい
る。石英ルツボ5内には多結晶シリコンが投入され、該
多結晶シリコンはヒーター3による加熱を受けてシリコ
ン融液6となり、該シリコン融液6を種結晶7に基づい
て徐々に引き上げることにより、シリコン単結晶8を得
るものである。図2は本実施例の黒鉛ルツボ4を示し、
この黒鉛ルツボ4の側壁には、該側壁の内外面を貫通す
る複数の貫通孔4aが形成されている。
【0007】本実施例は以上のように形成されており、
複数回のシリコン引上げを行なうと、主として黒鉛ルツ
ボ4の湾曲部内面側4cに金属類が蓄積するが、この金
属類は、黒鉛ルツボ4内面と石英ルツボ5外面との間隙
を上昇する途中において貫通孔4aに遭遇し、該貫通孔
4aの断面積は黒鉛ルツボ4と石英ルツボ5との間隙よ
りもはるかに大きいから、金属類は図示矢印のごとく貫
通孔4aを通って黒鉛ルツボ4側壁外面側に移行する。
したがって黒鉛ルツボ4と石英ルツボ5との間隙の上端
にまで至る確率は著しく減少するから、シリコン融液6
中への金属類の混入は著しく低減し、また凝固直後のシ
リコン単結晶8への金属類の付着も低減し、この結果発
明者による実験では、黒鉛ルツボ4の使用寿命を従来の
場合の約3倍程度とすることができた。なお本実施例で
は貫通孔4aとして円形の孔を設けたが、貫通孔4aの
形状としては例えば断面長方形とすることもできるし、
円形の貫通孔と長方形の貫通孔とを交互に設けることも
できる。また貫通孔4aを設ける高さは、黒鉛ルツボ4
による保温性能を損なわないように、シリコン融液6の
充填域よりも若干高い位置に設けることが好ましい。更
に貫通孔4aの穿設方向としては、本実施例では図2に
示すように黒鉛ルツボ4と石英ルツボ5との軸芯に対し
て直交する方向に穿設しているが、その他に例えば小径
側に向って下向きに穿設することもできる。
【0008】次に図3は本発明の第2実施例を示し、こ
の実施例では黒鉛ルツボ4の側壁の内周面に環状溝4b
を形成し、この環状溝4bに貫通孔4aの内面側を開口
している。すなわち前記第1実施例では貫通孔4aを黒
鉛ルツボ4の全周に隙間なく形成することはできないか
ら、隣接する貫通孔4a,4a同士の間を金属類が上昇
するおそれがある。しかるにこの第2実施例では黒鉛ル
ツボ4の内周全域に環状溝4bが形成されているから、
黒鉛ルツボ4と石英ルツボ5との間隙の上端にまで金属
類が上昇する確率を一層低減することができる。
【0009】次に図4は本発明の第3実施例を示し、こ
の実施例では蓋9が設けられており、蓋9はリング状の
円板部9aと、この円板部9aの小径側下面に石英ルツ
ボ5の厚さ分だけ残して突設した小径側鍔9bと、円板
部9aの大径側下面に突設した大径側鍔9cとからな
り、石英ルツボ5の上端面に小径側下面が当接するよう
に配置されている。この実施例の場合には、黒鉛ルツボ
4と石英ルツボ5との間隙の上端にまで至った金属類は
蓋9によって図示矢印のごとく大径側に移動し、更に大
径側鍔9cによって下方に移動するから、上記第1,第
2実施例と同様にシリコン融液6及びシリコン単結晶8
への金属類の混入は著しく低減し、この結果黒鉛ルツボ
4をより多数回にわたって使用することができる。また
雰囲気中に浮遊する金属類が黒鉛ルツボ4と石英ルツボ
5との間隙を下って黒鉛ルツボの湾曲部内面側4cに蓄
積することも減少するから、一層シリコン融液6の純度
を高く保つことができ、また結晶欠陥の発生率を低減す
ることができる。なお小径側鍔9bは専ら蓋9を石英ル
ツボ5に被せるときの芯出しの機能を果たすものである
から、小径側鍔9bに代えて、例えば120°間隔に3
個の突起を設けることもできる。また大径側鍔9cは必
ずしも設ける必要はないが、シリコン融液6中への金属
類の混入を確実に防止するために本実施例のように大径
側鍔9cを設けることが好ましい。
【0010】次に図5は本発明の第4実施例を示し、上
記第3実施例では小径側鍔9bが石英ルツボ5の外面側
に当接するように設けられていたが、この第4実施例は
小径側鍔9bを石英ルツボ5の内面側に当接するように
設けたものである。小径側鍔9bに代えて上記第3実施
例と同様に例えば120°間隔に3個の突起を設けるこ
ともできる。次に図6は本発明の第5実施例を示し、こ
の実施例では小径側鍔9bの下面を石英ルツボ5の上端
面に当接するように構成したものである。このように構
成したときには、図6に示すように石英ルツボ5が軟化
して黒鉛ルツボ4内に沈み込んだときでも、蓋9が浮き
上がる事態が防止される。
【0011】
【発明の効果】本発明により、黒鉛ルツボの湾曲部内面
側に蓄積した金属類がシリコン融液及び凝固直後のシリ
コン単結晶に混入する事態は抑制され、また蓋を設けた
構成では黒鉛ルツボの湾曲部内面側への金属類の蓄積が
抑制され、したがって黒鉛ルツボをより多数回にわたっ
て使用することができると同時に、無欠陥比率の高い半
導体単結晶を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を用いた半導体単結晶引上
装置の一例の縦断面図
【図2】該実施例の縦断面斜視図
【図3】第2実施例の縦断面斜視図
【図4】第3実施例の縦断面斜視図
【図5】第4実施例の要部縦断面斜視図
【図6】第5実施例の要部縦断面斜視図
【符号の説明】
1…減圧容器 2…保温筒 3
…ヒーター 4…黒鉛ルツボ 4a…貫通孔 4
b…環状溝 4c…湾曲部内面側 5…石英ルツボ 6
…シリコン融液 7…種結晶 8…シリコン単結晶 9
…蓋 9aリング状円板部 9b…小径側鍔 9
c…大径側鍔

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】石英ルツボを保持する半導体単結晶引上装
    置の黒鉛ルツボにおいて、 黒鉛ルツボの側壁に、該側壁の内外面を貫通する貫通孔
    を形成したことを特徴とする半導体単結晶引上装置の黒
    鉛ルツボ。
  2. 【請求項2】黒鉛ルツボの側壁の内周面に環状溝を形成
    し、該環状溝に前記貫通孔の内面側を開口した請求項1
    記載の半導体単結晶引上装置の黒鉛ルツボ。
  3. 【請求項3】石英ルツボと、該石英ルツボを保持した黒
    鉛ルツボとを有する半導体単結晶引上装置のルツボにお
    いて、 前記石英ルツボの上端面に小径側下面が当接するリング
    状の蓋を更に設けたことを特徴とする半導体単結晶引上
    装置のルツボ。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008201619A (ja) * 2007-02-20 2008-09-04 Shin Etsu Handotai Co Ltd 黒鉛ルツボおよびこれを備えたシリコン単結晶製造装置
JP2008273788A (ja) * 2007-04-27 2008-11-13 Shinetsu Quartz Prod Co Ltd シリコン単結晶引上用石英ガラスルツボおよびそれを使用したシリコン単結晶の製造方法
CN104990409A (zh) * 2015-06-30 2015-10-21 重庆科技学院 一种坩埚及用其制备具有织构特征的铁酸铋靶材的方法
CN105174296A (zh) * 2015-05-22 2015-12-23 鸿福晶体科技(安徽)有限公司 一种氢氧化铝焙烧专用组合坩埚盖

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