JPH08104593A - 黒鉛ヒータおよび電極継ぎ手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＣＺ法による半導体単結晶製造装置に用いる
黒鉛ヒータの耐用寿命を、従来よりも長いものとする。 【構成】 円筒状の黒鉛ヒータの上下両端に断面形状が
台形の凸部または凹部を設け、前記黒鉛ヒータに電力を
供給する電極継ぎ手に前記黒鉛ヒータの上下両端の形状
に適合する凹部または凸部を設ける。黒鉛ヒータの端部
を電極継ぎ手の凹部または凸部に挿嵌することによって
両者を係合させる。一例として、黒鉛ヒータ１の両端内
周面に黒鉛ヒータの端部が大径となるテーパ、両端外周
面に黒鉛ヒータの端部が小径となるテーパを形成し、黒
鉛ヒータ１を上下対称の形状とする。この黒鉛ヒータ１
の端部を電極継ぎ手に設けた凹部に挿嵌して固定する。
単結晶引き上げ時の化学反応により、黒鉛ヒータ１の被
浸食部１ｂの浸食が進行したとき黒鉛ヒータ１を反転す
ると、被浸食部１ｃの浸食が進行するまで使用すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、チョクラルスキー法に
よる半導体単結晶製造装置に用いる黒鉛ヒータおよび電
極継ぎ手に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子の基板には主として高純度の
単結晶シリコンが用いられているが、この単結晶シリコ
ンの製造方法の一つにチョクラルスキー法（以下ＣＺ法
という）がある。ＣＺ法においては、半導体単結晶製造
装置のチャンバ内に設置したるつぼ軸の上端にるつぼ受
けを介して黒鉛るつぼを載置し、前記黒鉛るつぼ内に収
容した石英るつぼに多結晶シリコンを充填した上、前記
黒鉛るつぼの周囲を取り巻くように設けた黒鉛ヒータに
よって多結晶シリコンを加熱溶解して融液とする。そし
て、シードチャックに取り付けた種結晶を前記融液に浸
漬し、シードチャックおよび黒鉛るつぼを同方向または
逆方向に回転しつつシードチャックを引き上げて単結晶
シリコンを成長させる。

【０００３】図８は従来から用いられている黒鉛ヒータ
の一例を示す斜視図である。黒鉛ヒータ１は上下非対称
の円筒形で、上端および下端から交互に軸心と平行なス
リット１ａが設けられている。前記黒鉛ヒータ１の下端
２箇所には、電極継ぎ手２がネジによって取り付けられ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記黒鉛ヒータは、炉
内を流れるＳｉ，ＳｉＯなどのガスの接触によって化学
反応を生じ、浸食される。通常、黒鉛ヒータを２０〜３
０回程度使用すると、上端から全高の１／３くらいの部
分１ｂが内外周とも著しく浸食される。前記被浸食部１
ｂによって黒鉛ヒータの抵抗値が変動すると、るつぼ内
の融液を所定の温度に維持することができなくなる。そ
のため、前記浸食がある程度まで進行すると、黒鉛ヒー
タを新品と交換している。しかし、黒鉛ヒータはホット
ゾーンパーツの中でも高価な部品であるので、できるだ
け長期間使用できることが望ましい。本発明は上記従来
の問題点に着目してなされたもので、従来よりも耐用寿
命の長い黒鉛ヒータと、この黒鉛ヒータを支持する電極
継ぎ手とを提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る黒鉛ヒータは、チョクラルスキー法に
よる半導体単結晶製造装置に用いる上下対称の形状の黒
鉛ヒータであって、上下両端に断面形状が台形の凸部ま
たは凹部をそれぞれ備える構成とし、本発明に係る電極
継ぎ手は、黒鉛ヒータに電力を供給する電極継ぎ手であ
って、前記黒鉛ヒータの上下両端の形状に適合する凹部
または凸部を有し、黒鉛ヒータの端部を前記凹部または
凸部に挿嵌することによって黒鉛ヒータを電極継ぎ手に
係合させる構成とした。前記黒鉛ヒータは、上下反転し
て電極継ぎ手に挿嵌可能であり、かつ、黒鉛ヒータを円
周方向に回転させて所望の位置で電極継ぎ手に係合させ
ることが可能であることを特徴としている。更に、黒鉛
ヒータの上端を保護カバーで被覆し、前記黒鉛ヒータを
上下反転後に電極継ぎ手に係合させる部分への異物付着
を防止することを特徴としている。

【０００６】

【作用】上記構成によれば、黒鉛ヒータを上下対称の形
状とし、上下両端に設けた凸部または凹部を電極継ぎ手
の凹部または凸部に挿嵌することによって前記両者を係
合させることにしたので、必要に応じて黒鉛ヒータを上
下反転して使用することができる。従って、使用時間の
経過に伴って黒鉛ヒータの特定部位に発生する化学反応
による浸食が許容限度に達したとき、黒鉛ヒータを反転
させて電極継ぎ手に装着すれば、黒鉛ヒータの使用時間
を更に延長することができ、耐用寿命は従来構造のもの
に対してほぼ２倍となる。また、黒鉛ヒータを円周方向
に回転させ、所望の位置で電極継ぎ手に係合させること
も可能としたので、黒鉛ヒータと電極継ぎ手との接触が
十分でない場合などにこれを調整することができる。更
に、黒鉛ヒータの上端を保護カバーで被覆すれば、黒鉛
ヒータ反転使用の際に電極継ぎ手に係合する部位をアモ
ルファスシリコンの付着などから保護することができ
る。

【０００７】

【実施例】以下に本発明に係る黒鉛ヒータおよび電極継
ぎ手の実施例について、図面を参照して説明する。図１
は、本発明の第１実施例による黒鉛ヒータの斜視図であ
る。円筒形の黒鉛ヒータ１の上端および下端の内周面に
は黒鉛ヒータの端部が大径となるテーパ、上端および下
端の外周面には黒鉛ヒータの端部が小径となるテーパが
それぞれ形成され、黒鉛ヒータ１は上下対称の形状であ
る。また、黒鉛ヒータ１の電気抵抗を所定の値に合わせ
るため、円筒の上端および下端から交互に軸心と平行な
スリット１ａが設けられている。

【０００８】図２は、上記黒鉛ヒータ１に電力を供給す
る電極継ぎ手の斜視図である。この電極継ぎ手２には、
黒鉛ヒータ１の端部を挿嵌するための凹部２ａが設けら
れ、前記凹部２ａは黒鉛ヒータ１上下端のテーパ部と密
接する形状を有している。黒鉛ヒータ１の内外面の傾斜
角を電極継ぎ手２の凹部２ａの傾斜角より僅かに大きく
することにより、前記黒鉛ヒータ１と電極継ぎ手２との
間に良好な接触が得られる。黒鉛ヒータ１は、電力供給
用の２個の電極継ぎ手２と、前記電極継ぎ手２と同一形
状のダミー電極継ぎ手２個とによって下端４箇所を支持
される。また、黒鉛ヒータ１と電極継ぎ手２およびダミ
ー電極継ぎ手との接続に従来のようなネジを使用せず、
面と面との接触のみに依存しているので、必要に応じて
黒鉛ヒータ１を周方向に回転させて電極継ぎ手２との接
触位置を変えることも可能である。

【０００９】黒鉛ヒータは、単結晶シリコンの引き上げ
のつど上端から全高の１／３くらいの部分が内外周とも
化学反応によって浸食されるが、本実施例のように上下
対称の形状をもつ黒鉛ヒータであれば、被浸食部１ｂの
浸食程度が黒鉛ヒータの使用限界に到達したとき、上下
を反転して継続使用することができる。そして上下反転
後に生じた被浸食部１ｃの浸食程度が黒鉛ヒータの使用
限界に到達したとき、新品の黒鉛ヒータと交換すること
になる。これにより、黒鉛ヒータの耐用寿命を約２倍に
延ばすことが可能となる。

【００１０】図３は、上記黒鉛ヒータの上端に形成され
たテーパ部を被覆する保護カバーの断面図である。保護
カバー３は黒鉛製で、黒鉛ヒータ１を反転して使用する
際に電極継ぎ手およびダミー電極継ぎ手に挿嵌する部位
を保護する目的で取り付けるものである。単結晶シリコ
ンの引き上げ時に黒鉛ヒータ１の内外周や上端面にはア
モルファスシリコンが付着するため、黒鉛ヒータ１を反
転使用するに当たり、前記アモルファスシリコンを除去
する必要がある。しかし、前記保護カバー３を黒鉛ヒー
タ１上端の所定の位置に装着しておけば、アモルファス
シリコンの付着が阻止されるので、そのままの状態で反
転使用することができる。保護カバー３は、個々の電極
継ぎ手およびダミー電極継ぎ手の接触位置ごとに独立に
装着する個別型のものである。電流経路が短絡されヒー
タ抵抗が小さくなってしまう。

【００１１】図４は本発明の第２実施例による黒鉛ヒー
タの部分断面図、図５はこの黒鉛ヒータに電力を供給す
る電極継ぎ手の断面図である。第２実施例の場合は、黒
鉛ヒータ１の上下両端の内外周にテーパ部を設けず、上
下両端面にそれぞれ断面が台形の環状の凹部１ｄが設け
られ、電極継ぎ手２は前記凹部１ｄに対応する形状の凸
部２ｂを備えている。また、第１実施例の場合と同様
に、黒鉛ヒータ１は２個の電極継ぎ手２と、電極継ぎ手
２と同一形状をもつ２個のダミー電極継ぎ手とによって
支持され、黒鉛ヒータ１は上下反転と周方向への回転と
ができる。

【００１２】図６は本発明の第３実施例による黒鉛ヒー
タの側面図、図７はこの黒鉛ヒータに電力を供給する電
極継ぎ手の側面図である。第３実施例の場合は、黒鉛ヒ
ータ１の上下両端の内外周にテーパ部を設けず、円周上
に等ピッチで台形の凸部１ｅが設けられている。また、
電極継ぎ手２には前記黒鉛ヒータの凸部１ｅを挿嵌する
台形の凹部２ｃが設けられている。その他の構造、機能
は前記第１実施例と同一である。また上記実施例では、
ダミー電極継ぎ手が電極継ぎ手と同一形状であるが同一
形状でなくてもヒータを支えられればよい。

【００１３】上記の各実施例の他に、黒鉛ヒータの上下
端面を平面とし、この黒鉛ヒータを突起部上面を平面と
した電極継ぎ手の上に載置する構造としてもよい。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、黒
鉛ヒータの上下両端に凸部または凹部を設けて上下対称
の形状とし、前記黒鉛ヒータに係合する電極継ぎ手の凹
部または凸部に黒鉛ヒータの端部を挿嵌して固定する構
造としたので、第１次の使用で黒鉛ヒータの特定部位の
浸食が著しくなったとき、前記黒鉛ヒータを上下反転す
れば第２次の使用に供することができる。従って、黒鉛
ヒータの耐用寿命が従来構造のものに対してほぼ２倍と
なり、半導体単結晶の製造コスト低減に寄与することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による黒鉛ヒータの斜視図
である。

【図２】図１の黒鉛ヒータに電力を供給する電極継ぎ手
の斜視図である。

【図３】図１の黒鉛ヒータの上端に装着する保護カバー
の断面図である。

【図４】本発明の第２実施例による黒鉛ヒータの部分断
面図である。

【図５】図３の黒鉛ヒータに電力を供給する電極継ぎ手
の断面図である。

【図６】本発明の第３実施例による黒鉛ヒータの側面図
である。

【図７】図５の黒鉛ヒータに電力を供給する電極継ぎ手
の側面図である。

【図８】従来から用いられている黒鉛ヒータの一例を示
す斜視図である。

【符号の説明】

１ 黒鉛ヒータ １ｄ，２ａ，２ｃ 凹部 １ｅ，２ｂ 凸部 ２ 電極継ぎ手 ３ 保護カバー

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成７年１月１０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】図３は、上記黒鉛ヒータの上端に形成され
たテーパ部を被覆する保護カバーの断面図である。保護
カバー３は黒鉛製で、黒鉛ヒータ１を反転して使用する
際に電極継ぎ手およびダミー電極継ぎ手に挿嵌する部位
を保護する目的で取り付けるものである。単結晶シリコ
ンの引き上げ時に黒鉛ヒータ１の内外周や上端面にはア
モルファスシリコンが付着するため、黒鉛ヒータ１を反
転使用するに当たり、前記アモルファスシリコンを除去
する必要がある。しかし、前記保護カバー３を黒鉛ヒー
タ１上端の所定の位置に装着しておけば、アモルファス
シリコンの付着が阻止されるので、そのままの状態で反
転使用することができる。保護カバー３は、個々の電極
継ぎ手およびダミー電極継ぎ手の接触位置ごとに独立に
装着する個別型のものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平石 吉信 長崎県大村市雄ケ原町1324−２ コマツ電 子金属株式会社長崎工場内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チョクラルスキー法による半導体単結晶
   製造装置に用いる上下対称の形状の黒鉛ヒータであっ
   て、上下両端に断面形状が台形の凸部または凹部をそれ
   ぞれ備えていることを特徴とする黒鉛ヒータ。
2. 【請求項２】 黒鉛ヒータに電力を供給する電極継ぎ手
   であって、前記黒鉛ヒータの上下両端の形状に適合する
   凹部または凸部を有し、黒鉛ヒータの端部を前記凹部ま
   たは凸部に挿嵌することによって黒鉛ヒータを電極継ぎ
   手に係合させることを特徴とする請求項１の黒鉛ヒータ
   の電極継ぎ手。
3. 【請求項３】 黒鉛ヒータは、上下反転して電極継ぎ手
   に挿嵌可能であり、かつ、黒鉛ヒータを円周方向に回転
   させて所望の位置で電極継ぎ手に係合させることが可能
   であることを特徴とする請求項１の黒鉛ヒータ。
4. 【請求項４】 黒鉛ヒータの上端を保護カバーで被覆
   し、前記黒鉛ヒータを上下反転後に電極継ぎ手に係合さ
   せる部分への異物付着を防止することを特徴とする請求
   項１の黒鉛ヒータ。