JPH0643276B2 - 単結晶引上装置における湯漏れ防止構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、多結晶原料から単結晶を引き上げるための単
結晶引上装置における湯漏れ防止構造に関する。

（従来の技術） シリコン等の単結晶は、単結晶引上装置においてＣＺ法
（Czochralski法）によって得られるが、単結晶引上装
置は、チャンバー内に、多結晶原料を収容するルツボ、
該ルツボの周囲に配されるヒータ、該ヒータの周囲に配
される断熱材等を収納して構成される。

而して、上記単結晶引上装置においては、ルツボ内に投
入されたシリコン等の多結晶原料がヒータで加熱されて
溶融せしめられ、ルツボ内の多結晶融液（湯）に上方か
ら吊下する種結晶を浸漬してこれを回転させながら引き
上げることによって所望の単結晶が得られる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、単結晶引上装置のルツボは耐熱性の高い石英
や黒鉛で構成されるが、石英や黒鉛は脆くて耐衝撃性に
乏しいため、例えば、リチャージ、に際して多結晶原料
を当該ルツボに投入すると衝撃でこれに亀裂が生じ、こ
の亀裂から高温の多結晶融液がルツボ外へ流れ出すこと
がある。

又、リチャージ時に多結晶原料を投入すると、ルツボ内
の多結晶融液が周囲に飛散することもある。

上記のように高温の多結晶融液がルツボ外へ流出した
り、飛散すると、該融液はルツボの外周壁からチャンバ
ー下部に落下したり、ルツボの外周から該ルツボを支持
する支持軸に沿って流下し、金属部に達して該金属部を
浸食する。尚、高温のシリコンは金属に対する浸食作用
が特に激しい。

そして、金属部が一旦浸食を受けると、該金属部を冷却
する冷却水がチャンバー内に流出して蒸気化し、チャン
バー内は高圧の蒸気で満たされて水蒸気爆発を起こす虞
れがある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的と
する処は、不慮の事故によって多結晶融液がルツボ外へ
流出しても、これが金属部に達するのを防いで、チャン
バーの水蒸気爆発等の危険を未然に回避することができ
る単結晶引上装置における湯漏れ防止構造を提供するこ
とにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成すべく本発明は、チャンバー内に、多結
晶原料を収容するルツボ、該ルツボの周囲に配されるヒ
ータ、該ヒータの周囲に配される断熱材等を収納して構
成される単結晶引上装置の前記ルツボより下方の部位
に、湯切り溝、フィン、フランジ等の湯切り手段を設け
るとともに、前記チャンバーの底部に黒鉛板及び湯受け
用黒鉛皿を設けたことをその特徴とする。

（作用） 本発明によれば、ルツボに亀裂が生じてこの亀裂から多
結晶融液（湯）が流出しても、これは金属部に達する以
前に湯切り溝等の湯切り手段によってチャンバー底部の
黒鉛板に落下せしめられ、チャンバー底部に設けられた
湯受け用黒鉛皿に収容されるため、金属部が高温の多結
晶融液によって浸食を受けることがなく、従って、該金
属部を冷却する冷却水がチャンバー内に流出することも
なく、チャンバーの水蒸気爆発等の事故の発生が未然に
防がれる。

（実施例） 以下に本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明す
る。

図面は本発明に係る湯漏れ防止構造を示す単結晶引上装
置要部の縦断面図であり、図中、１は密閉タンク状のチ
ャンバーであって、該チャンバー１の周壁に形成された
冷却水通路（図示せず）には冷却水が流されている。

而して、上記チャンバー１内の中心には、中空状の支持
軸２が下方から垂直に臨んでおり、該支持軸２の上端部
には上下２段の支持台３，４が取り付けられている。そ
して、支持台３上には、石英ルツボ５と該石英ルツボ５
の周囲を被ってこれを保護する黒鉛ルツボ６が載置され
ている。

ところで、上記一方の支持台３の下面の外周部近傍に
は、図示のようにリング状の湯切り溝３ａが形成されて
おり、他方の支持台４の下面の外周部近傍には、リング
状のフィン４ａが一体に突設され、同支持台４の内周部
（前記支持軸２の上端外周部に嵌合する部位）には、下
方に向かって円錐状に広がるテーパフィン４ｂが一体に
突設されている。

一方、前記チャンバー１内において、前記ルツボ５，６
の周囲には円筒状のヒータ７が配され、該ヒータ７の周
囲には同じく円筒状の断熱材８が配されている。

上記ヒータ７及び断熱材８は支持部材９によって支持さ
れているが、該支持部材９の下面には、リング状のフィ
ン９ａが一体に突設されている。

又、チャンバー１内の下部には、ガス管１０がチャンバ
ー１の底壁を貫通して臨んでおり、該ガス管１０の上端
は円板状のフランジ１０ａにて被われている。そして、
このガス管１０の上部周壁には４つの円孔１１…が穿設
されている。

尚、チャンバー１内の底部には円板状の黒鉛板１２が敷
設されており、該黒鉛板１２の周囲は湯受け用黒鉛皿１
４で囲撓されている。

而して、当該単結晶引上装置はＣＺ法によって単結晶を
引き上げるものであって、この引上装置においては、石
英ルツボ５内に投入されたシリコン等の多結晶原料はヒ
ータ７によって加熱されて溶融せしめられ、ルツボ５，
６内には多結晶の融液（湯）１３が収容される。そし
て、この融液１３に、上方から吊下する不図示の種結晶
を浸漬し、該種結晶を回転させながらこれを所定の速度
で引き上げれば、種結晶の先に所望の単結晶が成長す
る。

ところで、例えばリチャージに際して石英ルツボ５内に
多結晶原料を投入した場合、原料投入の衝撃によってル
ツボ５，６に亀裂が生じ、この亀裂から融液１３がルツ
ボ５，６外へ流出し、或いは原料投入時に石英ルツボ５
内の融液１３が周囲に飛散しても、黒鉛ルツボ６の外周
面に沿って下方へ流れる融液１３の一部は、支持台３の
外周面で切られて矢印ａにて示すようにヒータ７の底部
及びフランジ１０ａ上に落下する。

そして、ヒータ７の底部７ａ上に落下した融液１３は、
支持部材９の周囲に沿って流れ、その流れは該支持部材
９の下面に突設されたフィン９ａにて切られて矢印ｂに
て示すようにそこから黒鉛板１２上に落下し、湯受け用
黒鉛皿１４に収容される。

又、フランジ１０ａ上に落下した溶融液１３は、矢印ｃ
にて示すようにフランジ１０ａの外周から黒鉛板１２に
向けて落下するため、これが、円孔１１…からガス管１
０内に流入することがない。

そして、上記支持台３の外周面で切られ得なかった残り
の融液１３は、支持台３の下面に沿って該支持台３の中
心に向かって流れるが、その一部は矢印ｄにて示すよう
に湯切り溝３ａによって切られて黒鉛板１２上及びヒー
タ７上に落下する。

尚、ヒータ７上に落下した融液１３は、前述と同様に、
支持部材９の下面に突設されたフィン９ａによって切ら
れて最終的には黒鉛板１２上に落下して湯受け用黒鉛皿
１４に収容される。

又、上記湯切り溝３ａで切られ得なかった融液１３は、
支持台３から他方の支持台４の外周部に沿って流れ、矢
印ｅにて示すように支持台４の下面に突設されたフィン
４ａによって切られて黒鉛板１２に向けて落下し、フィ
ン４ａによっても切られないで最終的に残った融液１３
の全ては、矢印ｆにて示すようにテーパフィン４ｂによ
って確実に切られて黒鉛板１２上に落下して湯受け用黒
鉛皿１４に収容される。従って、高温の融液１３が支持
軸２の外周面に沿って落下することがない。

以上説明したように、不慮の事故によって高温の融液１
３がルツボ５，６外へ流出しても、この流出した融液１
３は、湯切り溝３ａ、フィン４ａ，４ｂ，９ａ及びフラ
ンジ１０ａから成る湯切り手段によって切られ、その全
てが黒鉛板１２上に安全に落下せしめられて湯受け用黒
鉛皿１４に収容されるため、不図示の金属部が融液１３
によって浸食を受けることがない。

従って、本実施例によれば、金属部を冷却する冷却水が
チャンバー１内に流出して蒸気化することがなく、チャ
ンバー１の水蒸気爆発等の事故の発生が未然に防がれ
る。

（発明の効果） 以上の説明で明らかな如く、本発明によれば、チャンバ
ー内に、多結晶原料を収容するルツボ、該ルツボの周囲
に配されるヒータ、該ヒータの周囲に配される断熱材等
を収納して構成される単結晶引上装置の前記ルツボより
下方の部位に、湯切り溝、フィン、フランジ等の湯切り
手段を設けるとともに、前記チャンバーの底部に黒鉛板
及び湯受け用黒鉛皿を設けたため、不慮の事故によって
多結晶融液がルツボ外へ流出しても、これが金属部に達
するのを防いで、チャンバーの水蒸気爆発等の危険を未
然に回避することができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る湯漏れ防止構造を示す単結晶引上装
置要部の縦断面図である。 １……チャンバー、３ａ……湯切り溝（湯切り手段）、
４ａ，４ｂ……フィン（湯切り手段）、５，６……ルツ
ボ、７……ヒータ、８……断熱材、９ａ……フィン（湯
切り手段）、１０ａ……フランジ（湯切り手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】チャンバー内に、多結晶原料を収容するル
   ツボ、該ルツボの周囲に配されるヒータ、該ヒータの周
   囲に配される断熱材等を収納して構成される単結晶引上
   装置の前記ルツボより下方の部位に、湯切り溝、フィ
   ン、フランジ等の湯切り手段を設けるとともに、前記チ
   ャンバーの底部に黒鉛板及び湯受け用黒鉛皿を設けて成
   る単結晶引上装置における湯漏れ防止構造。