JPH08333124A - 石英製二重ルツボの製造方法 - Google Patents

石英製二重ルツボの製造方法

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JPH08333124A JP7155616A JP15561695A JPH08333124A JP H08333124 A JPH08333124 A JP H08333124A JP 7155616 A JP7155616 A JP 7155616A JP 15561695 A JP15561695 A JP 15561695A JP H08333124 A JPH08333124 A JP H08333124A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】回転する型内に石英粉を投入し、遠心力でルツ
ボ状の石英粉層を形成し、その内表面をアーク放電で加
熱溶融して外ルツボ部材を製造したのち、該外ルツボ部
材の内表面が１４００℃以上の余熱を維持している間
に、内ルツボ部材を接合することを特徴とする石英製二
重ルツボの製造方法。 【効果】本発明の製造方法では、接合性に優れ、かつ低
コストで石英製二重ルツボを収率よく製造できる。前記
製造方法で得られた石英製二重ルツボを使用することに
より大型のシリコン単結晶の引上げが連続的にしかも良
好に行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、石英製二重ルツボの製
造方法、特にシリコン単結晶を連続的に引き上げるため
の石英製二重ルツボの製造方法に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】従来、シリコン単結晶
の成長には、ルツボ内の融液に種結晶を浸し、これを回
転させつつ上方に引き上げ、前記種結晶の下端に単結晶
を成長させる所謂チョクラルスキー法が採用されてき
た。前記方法を用いて、大口径で、且つ長寸の単結晶を
引上げチップ当たりのコストダウンを図るには、ルツボ
自体の容量に限界があるところから、単結晶を引上げな
がら、ルツボ内の融液に原料を供給する必要がある。か
かる要求を満たすルツボとして単結晶を引上げる内ルツ
ボと原料供給用外ルツボからなり、かつ外ルツボの融液
を内ルツボ内に供給する融液流通口を設けた二重ルツボ
が開発された。
【０００３】上記二重ルツボの製造方法としては、従
来、酸水素炎バーナー等を用いて、外ルツボに内ルツボ
を一つ一つ溶接固定する方法が採られてきた。この製造
方法では溶接に手間と時間がかかり生産性が劣るところ
からコスト高の二重ルツボが得られるにとどまった。そ
のため、例えばサセプタの内部で外ルツボ部材と内ルツ
ボ部材とを軟化接合する製造方法（特開昭６３ー２３３
０９２号公報）等が提案され、ルツボの製造コストは低
減した。しかし前記製造方法はルツボが高温で軟化変形
する性質を利用するところからルツボ部材の接合性が十
分でなく、また内ルツボに底がある部材を使用するため
外ルツボの中心に適切な穴を空けるなどの複雑な機械加
工が必要となりコスト低減の妨げとなっている上に、加
工精度によっては接合部にピンホールが残り融液が漏れ
る事態も起り得るといった問題点があった。
【０００４】
【発明が解決しょうとする課題】そこで、本発明者等は
上記欠点を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、外ルツボ
部材を成形した余熱が維持されている間に、円筒状の内
ルツボ部材を密着することでルツボ部材の接合性が向上
するとともに二重ルツボの製造コストも低くできること
を見出し、本発明を完成したものである。すなわち
【０００５】本発明は、ルツボ部材間の接合性に優れた
石英製二重ルツボの製造方法を提供することを目的とす
る。
【０００６】また、本発明は、製造コストが低く、かつ
ルツボ収率の高い石英製二重ルツボの製造方法を提供す
ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、回転する型内に石英粉を投入し、遠心力でルツボ
状の石英粉層を形成し、その内表面をアーク放電で加熱
溶融して外ルツボ部材を製造したのち、該外ルツボ部材
の内表面が１４００℃以上の余熱を維持している間に、
内ルツボ部材を接合することを特徴とする石英製二重ル
ツボの製造方法に係る。
【０００８】上記外ルツボ部材の製造方法としては、
（ｉ）回転する型内に石英粉を投入し、遠心力でルツボ
状石英粉層を形成し、その内表面からアーク放電で加熱
溶融する方法、（ｉｉ）（ｉ）の方法において型の側部
及び底部をガス透過性とし外側に設けた真空装置により
前記ガス透過性型から石英粉層中のガスを吸引しつつ加
熱溶融する方法（特開昭５６ー１４９３３３号公報）、
及び（ｉｉｉ）前記（ｉ）又は（ｉｉ）の方法で製造し
た石英ガラス基体を回転させながら基体内部に結晶質石
英又は非晶質石英ガラス粉末を供給し、該結晶質石英又
は非晶質石英ガラス粉末を溶融して内表面に透明な石英
ガラス層を形成する方法（特開平４ー２２８６１号公
報）等を挙げることができる。
【０００９】一方、内ルツボ部材は石英ガラスの円筒体
の下部に融液流通口を少なくとも１ケ、好ましくは２〜
４ケ設け、その外径を外ルツボ部材の内径の７０〜９０
％に機械加工した部材である。前記融液流通口を設ける
ことにより外ルツボに供給された原料の融液が内ルツボ
に導入されシリコン単結晶を連続的に引き上げることが
できる。特に融液流通口を２〜４ケ設けると内ルツボの
融液面の波立ち、温度変化等を低減でき好都合である。
さらに、内ルツボ部材の下端部を約３０〜６０度の角
度、好ましくは内表面から外表面に向け約３０〜６０度
の角度に傾斜させるとともに、先端部分を水平面に対し
隙間が１ｍｍ以下に研磨すると、外ルツボ部材との接合
部に気泡が発生せず、接着精度の向上が図られる。
【００１０】内ルツボ部材は上述のとおり石英ガラス円
筒体を機械加工して製造されるが、該機械加工後焼き入
れ焼きなましを行い歪みを除去したり、ファイアポリシ
ュし表面を平滑にするのがよい。
【００１１】本発明の製造方法は、上記製造方法で得た
外ルツボ部材と内ルツボ部材とを、外ルツボ部材の製造
後内表面温度が１４００℃以上の余熱を維持する間に接
合して石英ガラス製二重ルツボを製造するが、特に余熱
温度が１８００℃以上が好ましい。この余熱温度が１８
００℃以上の間に接合することでルツボ部材は良好に接
合し、ルツボ収率が向上する。接合温度が１４００℃未
満では部材間の接合性が悪く、融液の液漏が起こり易
い。本発明の製造方法を前記（ｉｉ）の製造方法で得ら
れた外ルツボ部材を例にして説明すると、図１に示すよ
うに、ガス透過性の貫通孔５を有する上方開口の中空型
４を回転駆動軸２により回転しつつ、結晶質石英粉を投
入し上方開口のルツボ状結晶質石英末層３を形成し、次
いで、アーク放電源６を降下させ石英粉層３の内表面か
ら加熱するとともに外部に設けた真空ポンプ７と囲い１
内で接続している貫通孔からガスを引き抜きつつ溶融す
る。得られた半透明の外ルツボ部材を製造装置ごと内ル
ツボ部材接着装置８のある場所に移動し、余熱温度が少
なくとも１４００℃、好ましくは１８００℃以上に保持
され、停止した外ルツボ部材１２の中に、支持具昇降機
９の部材支持具１０に懸下した内ルツボ部材１１を同心
円状に降下し接触する。次いで前記部材支持具１０で内
ルツボ部材を押圧し接合を完成する。内ルツボ部材１１
はその外径が外ルツボ部材の内径の７０〜９０％であ
る。内ルツボ部材の外径が外ルツボ部材の７０％未満で
はチップ当たりのコストが高くなり、また９０％を越え
ると内ルツボへの融液の供給が十分でなく、融液面や融
液温度に変化が生じ良質の単結晶を引き上げることがで
きない。図１の製造方法において、内ルツボ部材１１の
下部に融液を導通するための融液流通口１３が設けてあ
るのはいうまでもなく、さらに下端部分に内表面から外
表面に向け約３０〜６０度の傾斜を設けるとともに先端
部分を水平面に対して隙間を１ｍｍ以下とすることによ
り接合部に気泡が発生せず良好な石英製二重ルツボが製
造できる。
【００１２】上記製造方法において内ルツボ部材を予め
支持具昇降機に設けた部材加熱装置で外ルツボ部材の余
熱温度にまで加熱して接合すると内ルツボ部材にクラッ
クが発生せず、ルツボの損傷が少なくてすむ。
【００１３】本発明の製造方法で使用するアーク放電
は、３０００℃程度の高温に加熱でき、このアーク放電
で溶融したルツボ内表面は２０００℃近い温度となる。
そのためアーク放電による溶融に基づく余熱を利用すれ
ば外ルツボの内表面温度を１４００℃以上、好ましくは
１８００℃以上にすることが容易でエネルギーの有効利
用が可能となる。
【００１４】
【実施例】以下に実施例に基づいて本発明を具体的に説
明するが、これにより本発明が何ら限定されるものでは
ない。
【００１５】実施例１ 円筒型の内ルツボ部材をその外径が外ルツボ部材の内径
の８０％、高さが外ルツボ部材の深さの７０％、その下
部に融液流通口２ケを機械加工により形成し、それを図
１に示す製造方法で得られた外ルツボ部材と該外ルツボ
部材が１８００℃の余熱を有する間に接合し、石英製二
重ルツボを製造した。その結果を表１に示す。
【００１６】実施例２ 内ルツボ部材の下部を内ルツボ部材接着装置に備えた部
材加熱装置で１８００℃に加熱したのち接合した以外、
実施例１と同様な方法で石英製二重ルツボを製造した。
その結果を表１に示す。
【００１７】実施例３ 内ルツボ部材として図３に示すように部材の下端部を４
５度に機械加工した以外、実施例２と同様な方法で石英
製二重ルツボを製造した。その結果を表１に示す。
【００１８】比較例１ 実施例１において、内ルツボ部材の接合を外ルツボ部材
の余熱温度が１２００℃の時に行った以外、実施例１と
同様な方法で石英製二重ルツボを製造した。その結果を
表１に示す。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【発明の効果】本発明の製造方法では、接合性に優れ、
かつ低コストで石英製二重ルツボを収率よく製造でき
る。前記製造方法で得られた石英製二重ルツボを使用す
ることにより大型のシリコン単結晶の引上げが連続的に
しかも良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】外ルツボ部材を製造する１概略図を示す。
【図２】外ルツボ部材に内ルツボ部材を接合する概略図
を示す。
【図３】傾斜を設けた内ルツボ部材の下端部を示す。
【符号の説明】
１ 囲い ２ 回転駆動装置 ３ 石英粉末層 ４ 中空型 ５ 貫通孔 ６ アーク放電源 ７ 真空ポンプ ８ 内ルツボ部材接着装置 ９ 支持具昇降機 １０ 部材支持具 １１ 内ルツボ部材 １２ 外ルツボ部材 １３ 融液流通口 １４ 部材加熱装置 １５ 上部開放黒鉛型

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】回転する型内に石英粉を投入し、遠心力で
    ルツボ状の石英粉層を形成し、その内表面をアーク放電
    で加熱溶融して外ルツボ部材を製造したのち、該外ルツ
    ボ部材の内表面が１４００℃以上の余熱を維持している
    間に、内ルツボ部材を接合することを特徴とする石英製
    二重ルツボの製造方法。
  2. 【請求項２】内ルツボ部材を少なくとも１４００℃に予
    熱したのち外ルツボ部材と接合することを特徴とする請
    求項１記載の石英製二重ルツボの製造方法。
  3. 【請求項３】内ルツボ部材の下端部が３０〜６０度の角
    度に傾斜していることを特徴とする請求項１記載の石英
    製二重ルツボの製造方法。
  4. 【請求項４】内ルツボ部材の下端先端部が水平面に対し
    て１ｍｍ以下の隙間であることを特徴とする請求項１記
    載の石英製二重ルツボの製造方法。
  5. 【請求項５】内ルツボ部材の外径が外ルツボ部材の内径
    の７０〜９０％であることを特徴とする請求項１記載の
    石英製二重ルツボの製造方法。
  6. 【請求項６】内ルツボ部材の下部に少なくとも１ケの融
    液流通口が設けられていることを特徴とする請求項１記
    載の石英製二重ルツボの製造方法。
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