JPH0769777A - るつぼ、特に支持るつぼ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】使用寿命を延長すると共に炭化ケイ素の形成を
防止した、シリコン単結晶引上げ用石英るつぼの支持る
つぼ 【構成】少なくとも２つの取り外し可能な部材１８，２
０を備え、かつ、一部がグラファイトから形成された、
シリコン単結晶引上げ用の特に石英るつぼ１０をサポー
トする支持るつぼ１２であって、各るつぼ１２は、互い
に異なる材料で形成された底部１８とジャケット部２０
とを備え、このジャケット部の大部分の材料は、炭化ケ
イ素の形成を排除する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、るつぼ、特に、少なく
とも２つの取り外し可能な部材を備え、かつ、一部がグ
ラファイトから形成されているシリコン単結晶引上げ用
の石英るつぼのための支持るつぼに関し、このるつぼは
少なくとも２つの取り外し可能部を有し、かつ、一部が
グラファイトから形成される。

【０００２】シリコン単結晶を引上げるために、シリコ
ンが石英るつぼ内に溶融するために配置され、この石英
るつぼはグラファイト製支持用るつぼで保持される。こ
の支持用るつぼは、外側を保護部材でシ−ルドされたヒ
−タにより囲まれている。

【０００３】

【従来の技術及びその課題】従来の支持用るつぼは１も
しくはそれ以上の部材から形成することができる。それ
ぞれがるつぼの周部の１２０°を占めるセグメントから
なる３分割型が一般に用いられている。これらのセグメ
ントはグラファイト、特に電気グラファイトから形成さ
れ、はねかけられたシリコン、または、一酸化シリコン
（SiO）及び二酸化シリコン（SiO2）が石英るつぼから
蒸発すると、好ましくは、石英るつぼとグラファイト製
支持用るつぼとの接触面におよび各セグメント間に大き
な面積領域を形成する間隙に炭化ケイ素を形成する。

【０００４】炭化ケイ素の形成と共に、支持用るつぼの
体積が増加し、これにより支持用るつぼは脆くなり、割
れてしまう。従って、この形式の支持用るつぼは制限さ
れた範囲でのみ再使用可能である。

【０００５】したがって、通常の３分割型るつぼは約４
０回しか使用できない。挿入された石英るつぼは、軟質
となり、かつ支持用るつぼの内壁に対して弛みを生じる
ために、１回しか使用されない。石英るつぼは分割構造
のために、この後に、支持用るつぼから分離することが
できる。

【０００６】グラファイト製のるつぼが、ドイツ特許公
報第４０ ０７ ０５３ 号に記載されており、このる
つぼは、複数のセグメントを備え、その内面とその上縁
部とセグメントの接触面との上で、カーボンの結合フレ
−ムに配置された展開無端炭素繊維の保護層を有する。
体積増加を生じる不都合な炭化ケイ素の形成はこれらの
方法によりほとんど防止可能であるが、極めて薄い炭素
繊維層が支持用るつぼ内に保持される石英るつぼとの連
結のために剥離する傾向を有する。これにもかかわら
ず、保護層をグラファイト要素に結合するための固着技
術はかなりの問題を生じる。

【０００７】本発明は、使用寿命を延長することができ
ると共に、体積増加、および、石英るつぼのシリコン跳
ねかけあるいは一酸化ケイ素および二酸化ケイ素から生
じる炭化ケイ素の形成を、ほとんど防止することのでき
る上述の型式のるつぼを開発することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】この目的
は本発明により達成され、本発明においては、るつぼ
は、互いに異なる材料で形成された底部とジャケット部
とを備え、このジャケット部の材料は、炭化ケイ素の形
成をほとんど排除する。

【０００９】本発明によれば、２分割型のるつぼが提供
され、ポット状が好ましい底部と、中空シリンダ状の形
状を有するジャケット部とを備える。この構造により、
従来技術における多数の部材からなるグラファイトるつ
ぼの部材間に生じる間隙が排除される。ジャケット部が
炭化ケイ素でのみを形成しようとする傾向は極めて小さ
な範囲であり、これは体積増加を生じないことを意味す
る。これにより、クラックの発生がほとんど防止され
る。

【００１０】特に、ポット状の底部はグラファイトから
形成され、中空シリンダ状のジャケット部は炭素繊維強
化炭素（ＣＦＣ）から形成される。

【００１１】ＣＦＣを用いることにより、強度が高まる
と共に、壁厚を薄くすることができる。グラファイト製
に比して重さも減少し、軽量構造とすることができる。

【００１２】ジャケット部は一様にＣＦＣであるため、
従来技術では必要であった接着技術は必要でなくなり、
したがって、製造上の観点から有益である。

【００１３】ジャケット部は半径方向に巻かれたＣＦＣ
部材であるのが好ましく、これは製造が容易で、寸法に
対する制限はほとんどない。

【００１４】ＣＦＣ材料は、外側のヒータから、溶融シ
リコンを保持する石英るつぼに良好に熱を伝達する利点
を有する。

【００１５】電気グラファイトから形成された底部が、
特に一酸化ケイ素および二酸化ケイ素蒸気あるいは石英
るつぼから跳ねかけられるシリコンと接触することがほ
とんど排除されるものであっても、ジャケット部と底部
とは間隙なしに組み立てられる。

【００１６】底部は、その内面により、ジャケット部と
同一面に結合することが特に有益である。ジャケット部
の材料特性により、ジャケット部の壁厚は、結合領域に
おける底部の壁厚よりも薄くすることができる。

【００１７】底部とジャケット部との固着および間隙な
しの組立てを確保し、自己芯だしを可能とするため、ジ
ャケット部と底部との間の結合面を形成するための種々
の手段を採用することができる。例えば、底部にはその
リム部に全周にわたる溝を設け、この溝内にジャケット
部を挿入することができる。さらに、底部の縁部に全周
にわたる段部を設け、この段部の形状を、ジャケット部
の対向縁部と少なくともその領域で対応させることがで
きる。さらに、ジャケット部の縁部に、全周にわたる突
起を設け、底部の全周にわたる溝に係合させることも可
能である。

【００１８】ジャケット部と底部との間の結合面を突合
せることに加え、傾斜した結合面を設けることもでき、
この場合には、底部に対するジャケット部の自己芯だし
を特に可能とする。

【００１９】さらに他の実施例では、ジャケット部と底
部との少なくとも一方が、好ましくはＣＶＤ法を用いて
ＳｉＣあるいはピログラファイト（pyrographite）で被
覆される。

【００２０】本発明のその他の細部、利点および特徴
は、請求の範囲およびこれに記載の特徴の単独及び／又
は組合せによるだけでなく、図示の好ましい実施例に関
する以下の説明からも明らかとなる。

【００２１】

【実施例】シリコン単結晶を引上げるために、シリコン
が石英るつぼ内で溶融され、この石英るつぼは支持るつ
ぼ１２内に配置され、この支持るつぼにより保持され
る。この支持るつぼ１２は、ヒータ１４で囲まれてお
り、このヒータの外側は放熱シールド１６で遮閉されて
いる。これらの石英るつぼ１０と、支持るつぼ１２と、
ヒータ１４と、シールド１６とは、同軸状に組立てら
れ、シリコン単結晶を引上げるために必要なアレイを形
成する。

【００２２】支持るつぼ１２は、本発明によれば、電気
グラファイトからなる底部１８と、炭素繊維強化カーボ
ン（ＣＦＣ）からなるジャケット部２０と、面一な結合
部を形成するこれらの部材の内面２２および２４とを備
える。

【００２３】底部１８はポット状形状である。ジャケッ
ト部は、半径方向に巻かれたＣＦＣ部材の形態の中空シ
リンダ状形状である。

【００２４】ジャケット部２０と底部１８との間の結合
領域２６は、間隙を有せず、かつ、ヒータ１４への自由
通路が形成されないような構造であるのが好ましく、し
たがって、石英るつぼ１０と支持るつぼ１２との間の一
酸化ケイ素（ＳｉＯ）および二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）
蒸気等の漂遊蒸気がヒータ１４に達するのが防止され
る。

【００２５】結合領域２６の種々の構造が図３に示され
ている。例えば、底部１８は段部２８として形成された
全周にわたる縁部を有してもよく、この段部上にジャケ
ット部２０が配置される。ジャケット部２０の対向縁部
３０は、この段部２８に合わせた形状、すなわち段部３
０（図３の（ｃ））を有してもよく、あるいは、内側段
部３２に沿って延長させ、ジャケット部２０の壁厚を段
部３２（図３の（ａ））に対応させてもよい。

【００２６】さらに、ジャケット部２０と底部１８とを
互いに接触させて突合せ結合（図３のb）させ、あるい
は、傾斜させた縁部（図３の（ｆ）および（ｂ））によ
り結合部として留め継ぎを設けることもできる。この方
法は、底部１８上にジャケット部２０を自己芯だしさせ
る簡単な形態とすることができる。

【００２７】図３の（ｄ）および（ｅ）はさらに他の好
ましい実施例を示す。ジャケット部１８は、全周にわた
る溝３４を有し、この溝内に、ジャケット部から全周に
わたって突出するのが好ましい突起３６が係合し（図３
の（ｅ））、あるいは、この溝３４の幅に対応する壁厚
を有するジャケット部２０自身がこの溝内に挿入され
る。

【００２８】本発明にしたがって形成された支持るつぼ
１２は、長期間にわたって再使用可能であるという利点
を有する。炭化ケイ素が形成されることはほとんどな
く、したがって、体積増加を虞る必要はない。底部１８
とジャケット部２０との間の結合構造は間隙を確実に排
除し、したがって、壁部上における炭化ケイ素の形成が
ほとんど排除される。

【００２９】なお、ＣＦＣ製のジャケット部２０は石英
るつぼと共に除去され、そして石英るつぼが押出され
る。これにより、石英るつぼ１０はジャケット部２０を
損傷することなく破壊される。

【図面の簡単な説明】

【図１】シリコン単結晶引上げ用アレイの展開図であ
る。

【図２】支持るつぼの拡大図である。

【図３】図２の部分IIIの種々の実施例の図である。

【符号の説明】

１０…石英るつぼ、１２…支持るつぼ、１４…ヒータ、
１６…シールド、１８…底部、２０…ジャケット部、２
２，２４…内面、２６…結合領域、２８，３０，３２…
段部、３４…溝、３６…突起。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも２つの取り外し可能な部材
   （１８，２０）を備え、かつ、一部がグラファイトから
   形成された、シリコン単結晶引上げ用の特に石英るつぼ
   （１０）のための支持るつぼ（１２）であって、 前記るつぼ（１２）は、互いに異なる材料で形成された
   底部（１８）とジャケット部（２０）とを備え、このジ
   ャケット部の材料は、炭化ケイ素の形成をほとんど排除
   することを特徴とするるつぼ。
2. 【請求項２】 前記底部（１８）はポット状構造を有
   し、表面上にグラファイトを少なくとも有し、及び／又
   は、前記ジャケット部（２０）は中空シリンダ形状を有
   し、表面上に炭素繊維強化炭素（ＣＦＣ）を少なくとも
   有する請求項１に記載のるつぼ。
3. 【請求項３】 前記ジャケット部（２０）は、半径方向
   に巻かれたＣＦＣ部材である請求項２に記載のるつぼ。
4. 【請求項４】 前記底部（１８）は、その内面（２２）
   により、ジャケット部（２０）と同一面で結合される請
   求項１から３のいずれか１に記載のるつぼ。
5. 【請求項５】 前記底部（１８）は、ジャケット部（２
   ０）に対する結合領域（２６）内で、ジャケット部に等
   しいかあるいはこれよりも大きい壁厚を有する請求項１
   から４のいずれか１に記載のるつぼ。
6. 【請求項６】 前記ジャケット部（２０）と底部（１
   ８）とは、間隙なしに組み立てられる請求項１から５の
   いずれか１に記載のるつぼ。
7. 【請求項７】 前記底部（１８）は、その面上に全周に
   わたる溝（３４）を有し、この溝内に前記ジャケット部
   （２０）が挿入される請求項１から６のいずれか１に記
   載のるつぼ。
8. 【請求項８】 前記ジャケット部（２０）は、その底部
   に全周にわたるのが好ましい突起（３６）を有し、この
   突起は前記底部（１８）の全周にわたる溝（３４）に係
   合する請求項１から７のいずれか１に記載のるつぼ。
9. 【請求項９】 前記底部（１８）は、その縁部領域に全
   周にわたる段部（２８）を有し、この段部内に前記ジャ
   ケット部（２０）が挿入される請求項１から８のいずれ
   か１に記載のるつぼ。
10. 【請求項１０】 前記底部（１８）と対向する前記ジャ
    ケット部の縁部（３０）は、底部（１８）の前記段部
    （２８）と対応する形状を有する請求項１から９のいず
    れか１に記載のるつぼ。
11. 【請求項１１】 前記ジャケット部（２０）は、前記底
    部（１８）に留め継ぎにより装着される請求項１から１
    ０のいずれか１に記載のるつぼ。
12. 【請求項１２】 前記ジャケット部（２０）は、前記底
    部（１８）に突合せ結合により装着される請求項１から
    １１のいずれか１に記載のるつぼ。
13. 【請求項１３】 前記ジャケット部（２０）及び／又は
    前記底部（１８）は、ＳｉＣあるいはピログラファイト
    で被覆される請求項１から１２のいずれか１に記載のる
    つぼ。