JPH0859387A - 単結晶引き上げ用黒鉛部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 黒鉛ルツボ１１底部中央部に突起部１３が形
成され、突起部１３の周囲には空間部１５が形成され、
黒鉛ルツボ１１底面と黒鉛受け台上面１４ｂとが突起部
１３において接触している単結晶引き上げ用黒鉛部品。 【効果】 突起部１３により黒鉛ルツボ１１底部中央を
支持することができ、黒鉛ルツボ１１底部に膨張力が掛
かるのを防止することができるため、黒鉛ルツボ１１底
部に破損が生じるのを防止することができる。また突起
部１３の周囲に空間部１５が確保されているため、空間
部１５の断熱効果により溶融液の温度を均一に保つこと
ができ、引き上げられる単結晶の品質を維持することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は単結晶引き上げ用黒鉛部
品に関し、より詳細にはチョクラルスキー法（ＣＺ法）
等によりシリコン等の半導体単結晶を引き上げる際に用
いられる単結晶引き上げ用黒鉛部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】結晶成長方法のひとつとして、例えばＣ
Ｚ法に代表される引き上げ方法がある。図６はこのＣＺ
法に用いられる結晶成長装置を示した模式的断面図であ
り、図中６３はチャンバを示している。チャンバ６３内
には単結晶引き上げ用ルツボ（以下、単に引き上げ用ル
ツボと記す）６０が配設されており、これは有底円筒形
状の石英ルツボ６２と、石英ルツボ６２を支持すべく嵌
合された同じく有底円筒形状の黒鉛ルツボ６１とで構成
されている。引き上げ用ルツボ６０は支持軸６４で支持
され、矢印ＡまたはＢ方向に回転するようになってい
る。引き上げ用ルツボ６０の外側には抵抗加熱式のヒー
タ６５が配設され、ヒータ６５の外側には保温筒６６が
配設されており、これらはそれぞれ引き上げ用ルツボ６
０と同心円状に配設されている。石英ルツボ６２内には
ヒータ６５により溶融させた単結晶用原料の溶融液６７
が充填されており、また引き上げ用ルツボ６０の中心軸
上にはワイヤ等で形成された引き上げ軸６８が配設さ
れ、引き上げ軸６８の下端部にはシードチャック６８ａ
を介して種結晶６９ａが取り付けられている。そして種
結晶６９ａを溶融液６７表面に接触させ、結晶の成長に
合わせつつ引き上げ軸６８を上方に引き上げることによ
り、溶融液６７を凝固させ、単結晶６９を成長させてゆ
くようになっている。

【０００３】ところで上記した結晶成長装置では、単結
晶６９を引き上げる際に引き上げ用ルツボ６０がヒータ
６５で高温に加熱されるため、石英ルツボ６２が軟化し
て黒鉛ルツボ６１に密着する。他方、黒鉛の熱膨張係数
は石英のそれの約１０倍であるため、単結晶６９引き上
げ後に冷却されると、黒鉛ルツボ６１の収縮が石英ルツ
ボ６２により妨げられ、黒鉛ルツボ６１に円周方向の引
っ張り応力が発生する。近年、単結晶の直径が大きくな
り、引き上げ用ルツボ６０の大形化が進んできたため、
黒鉛ルツボ６１に作用する前記引っ張り応力が増大して
黒鉛ルツボ６１が破損し易くなり、耐用回数が減少して
きている。

【０００４】また、単結晶６９の高品質化に伴い、単結
晶６９中に含有される酸素原子濃度を低下させることが
望まれている。

【０００５】これらの問題や要求に対処するため、縦に
２分割または３分割された黒鉛ルツボと、この黒鉛ルツ
ボを保持する黒鉛受け台とを含んで構成された単結晶引
き上げ用黒鉛部品が用いられている。図７は従来のこの
種単結晶引き上げ用黒鉛部品に石英ルツボがセットされ
た状態を示した模式的断面図であり、（ａ）は縦断面
図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図を示してい
る。石英ルツボ６２は図６に示したものと同様に形成さ
れ、石英ルツボ６２の周囲には黒鉛ルツボ７１が配設さ
れており、黒鉛ルツボ７１は分割面７２で縦に２分割さ
れている。黒鉛ルツボ７１下部には黒鉛受け台７３が配
設され、黒鉛ルツボ７１下部と黒鉛受け台７３上部との
間には空間部７５が形成され、黒鉛受け台７３は支持軸
６４により支持されており、これら黒鉛ルツボ７１、黒
鉛受け台７３等を含んで単結晶引き上げ用黒鉛部品７４
が構成されている。黒鉛受け台７３上部には嵌合部７３
ａが形成されており、嵌合部７３ａに黒鉛ルツボ７１下
部が嵌合されることにより、黒鉛ルツボ７１の分割面７
２が密接し、石英ルツボ６２が保持されるようになって
いる。このように構成された単結晶引き上げ用黒鉛部品
７４を用いて単結晶を引き上げると、石英ルツボ６２か
ら黒鉛ルツボ７１、黒鉛受け台７３、支持軸６４を伝わ
り外部に放散される熱が空間部７５により遮断される。
すると石英ルツボ４２下部近傍における溶融液６７ｇの
温度低下が抑制され、溶融液６７全体の温度が均一化さ
れ易くなる。このため支持軸６４、黒鉛受け台７３、黒
鉛ルツボ７１を介して石英ルツボ６２を回転し、溶融液
６７を撹拌して温度の均一化を図る必要が少なくなり、
撹拌に伴う溶融液６７と石英ルツボ６２内面との接触反
応が抑制される。この結果、石英ルツボ６２から溶融液
６７中に酸素原子が溶出するのが抑制され、溶融液６７
中の含有酸素原子濃度が低下し、引き上げられる単結晶
（図示せず）中の含有酸素原子濃度が減少する。

【０００６】また単結晶引き上げ後、石英ルツボ６２、
単結晶引き上げ用黒鉛部品７４の温度を低下させると、
図６に示した黒鉛ルツボ６１の場合と同様、黒鉛ルツボ
７１に円周方向の引っ張り応力が発生する。しかし黒鉛
ルツボ７１が分割されているため、黒鉛ルツボ７１の外
周下部７１ａを支点とする矢印Ｂ方向への回転運動が生
じ、分割面７２が開口して前記引っ張り応力が開放さ
れ、黒鉛ルツボ７１の破損防止が図られる（実開昭５８
−１２１３７７号公報）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】単結晶６９を引き上げ
る際、溶融液６７の全部を引き上げることが難しいた
め、単結晶６９を引き上げた後には石英ルツボ６２内下
部に溶融液６７が残留している場合が多い。

【０００８】上記した単結晶引き上げ用黒鉛部品７４に
おいては、石英ルツボ６２内に溶融液６７が残留した状
態で凝固すると、黒鉛ルツボ７１下部の内側から下方へ
向けて欠けが発生し易く、また黒鉛ルツボ７１下部の略
中央から半径方向へ向けて割れが発生し易いという課題
があった。

【０００９】本発明はこのような課題に鑑みなされたも
のであり、石英ルツボ内に溶融液が残留している場合に
おいても、冷却中黒鉛ルツボに欠けや割れが発生するの
を防止することができるとともに、単結晶中に含有され
る酸素原子濃度を減少させることができる単結晶引き上
げ用黒鉛部品を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る単結晶引き上げ用黒鉛部品は、黒鉛ルツ
ボと黒鉛受け台とを含んで構成された単結晶引き上げ用
黒鉛部品であって、前記黒鉛ルツボ底部及び／または前
記黒鉛受け台中央部に突起部が形成され、該突起部の周
囲には空間部が形成され、前記黒鉛ルツボ底面と前記黒
鉛受け台上面とが前記突起部において接触していること
を特徴としている（１）。

【００１１】また本発明に係る単結晶引き上げ用黒鉛部
品は、黒鉛ルツボと黒鉛受け台とを含んで構成された単
結晶引き上げ用黒鉛部品であって、前記黒鉛ルツボ底部
及び／または前記黒鉛受け台中央部に突起部が形成さ
れ、該突起部の周囲には空間部が形成され、前記黒鉛ル
ツボ底面又は前記黒鉛受け台上面と前記突起部とが非接
触であることを特徴としている（２）。

【００１２】また本発明に係る単結晶引き上げ用黒鉛部
品は、上記（１）又は上記（２）記載の単結晶引き上げ
用黒鉛部品であって、突起部の形状が、黒鉛ルツボ底部
側での直径が黒鉛受け台側での直径より大きい逆円錐台
形状であることを特徴としている（３）。

【００１３】また本発明に係る単結晶引き上げ用黒鉛部
品は、上記（１）又は上記（２）記載の単結晶引き上げ
用黒鉛部品であって、突起部の黒鉛ルツボ底部側にＲ面
取り加工が施されていることを特徴としている。（４） また本発明に係る単結晶引き上げ用黒鉛部品は、黒鉛ル
ツボと黒鉛受け台とを含んで構成された単結晶引き上げ
用黒鉛部品であって、前記黒鉛ルツボ底面を支持する支
持部材が前記黒鉛ルツボ底部と前記黒鉛受け台中央部と
の間に介装されていることを特徴としている（５）。

【００１４】

【作用】図８は従来の単結晶引き上げ用黒鉛部品を模式
的に示した断面図であり、（ａ）は残留溶融液の凝固状
態、（ｂ）は残留溶融液の凝固が完了したときの応力発
生状況を示している。単結晶６９（図６）の引き上げが
終了し、ヒータ６５（図６）の印加電力をオフすると、
石英ルツボ６２下部に溶融液６７ａが残留している場
合、残留溶融液６７ａ上面や石英ルツボ６２との接触面
から熱が奪われ、残留溶融液６７ａは外側の溶融液６７
ｂから内側の溶融液６７ｃ、６７ｄへ向けて次第に凝固
してゆく。石英ルツボ６２の下部中央６２ａ近傍は空間
部７５による断熱作用が大きく、かつ残留溶融液６７ａ
の深さが最大で熱容量も大きいため、この箇所で溶融液
６７ｅが最終的に固化して残留溶融液６７ａ全体の凝固
が完了することとなる（ａ）。このとき、石英ルツボ６
２は黒鉛ルツボ７１により拘束されている。また溶融液
６７ｅの上方はすでに比較的厚く固化している一方、石
英ルツボ６２の下部中央６２ａは軟化状態にある。また
Ｓｉは凝固の際に体積が膨張する性質を有しており、し
たがってこの膨張力Ｆにより石英ルツボ６２の下部中央
６２ａが押し下げられ、残留溶融液６７ａが比較的多い
際には、石英ルツボ６２の底部中央６２ｂに下方へ突き
出る割れが発生する場合もある。すると黒鉛ルツボ７１
底部下方に空間部７５があるため、黒鉛ルツボ７１底部
に下方向への曲げ応力が掛かり、前記引っ張り応力との
相乗作用により、下部中央７１ｃを起点とした破壊が発
生し、下方への欠け７６や半径方向への割れ（図示せ
ず）が進行することとなる（ｂ）。

【００１５】上記構成の単結晶引き上げ用黒鉛部品
（１）によれば、黒鉛ルツボと黒鉛受け台とを含んで構
成された単結晶引き上げ用黒鉛部品であって、前記黒鉛
ルツボ底部及び／または前記黒鉛受け台中央部に突起部
が形成され、該突起部の周囲には空間部が形成され、前
記黒鉛ルツボ底面と前記黒鉛受け台上面とが前記突起部
において接触しているので、前記突起部により前記黒鉛
ルツボの底部中央が支持され、前記黒鉛ルツボの底部に
曲げ応力が掛かるのを防止して、前記黒鉛ルツボの底部
に欠けや割れ等の破損が生じるのを防止し得ることとな
る。また前記突起部の周囲に前記空間部が確保されてお
り、該空間部の断熱効果により石英ルツボ内における溶
融液の温度を均一にし得るため、前記石英ルツボの回転
速度を抑え、前記石英ルツボから前記溶融液中に酸素原
子が溶出するのを抑制し、引き上げられる単結晶中の含
有酸素原子濃度を低く維持し得ることとなる。

【００１６】また上記構成の単結晶引き上げ用黒鉛部品
（２）によれば、黒鉛ルツボと黒鉛受け台とを含んで構
成された単結晶引き上げ用黒鉛部品であって、前記黒鉛
ルツボ底部及び／または前記黒鉛受け台中央部に突起部
が形成され、該突起部の周囲には空間部が形成され、前
記黒鉛ルツボ底面又は前記黒鉛受け台上面と前記突起部
とが非接触であるため、断熱効果がより高まる他、前記
曲げ応力が掛かることにより黒鉛ルツボの底部が変形し
て突起部と接触することとなり、上記単結晶引き上げ用
黒鉛部品（１）の場合と同様の作用が得られることとな
る。

【００１７】また上記構成の単結晶引き上げ用黒鉛部品
（３）または（４）によれば、上記（１）又は上記
（２）記載の単結晶引き上げ用黒鉛部品において、突起
部の形状が逆円錐台である、または、突起部の黒鉛ルツ
ボ底部側にＲ面取り加工が施されているので、前記突起
部近傍における前記曲げ応力の集中が緩和されることと
なり、前記突起部近傍からの割れや欠けの発生を防止す
る作用が高められることから、上記単結晶引き上げ用黒
鉛部品（１）の作用がより高められる。

【００１８】また上記構成の単結晶引き上げ用黒鉛部品
（５）によれば、黒鉛ルツボと黒鉛受け台とを含んで構
成された単結晶引き上げ用黒鉛部品であって、前記黒鉛
ルツボ底面を支持する支持部材が前記黒鉛ルツボ底部と
前記黒鉛受け台中央部との間に介装されているので、前
記支持部材により前記黒鉛ルツボの底部中央を支持し得
るとともに、前記支持部材の周囲に空間部を確保し得る
こととなり、上記単結晶引き上げ用黒鉛部品（１）の場
合と同様の作用が得られることとなる。

【００１９】なお、前記突起部、前記支持部材の断面形
状は特に限定されるものではないが、前記溶融液におけ
る温度分布の均一性を確保するため、円形形状であるこ
とが望ましい。

【００２０】また、前記突起部、前記支持部材の形状が
小さ過ぎると前記曲げ応力によりこれらが破壊されるた
め、前記突起部、前記支持部材の直径は約１０ｍｍ以上
に形成されることが望ましい。

【００２１】また、前記空間部の隙間間隔については、
単結晶結晶引き上げ用黒鉛部品（２）の場合、前記黒鉛
ルツボ底面または、前記黒鉛ルツボ受け台上面と、前記
突起部との隙間が小さいほど、黒鉛ルツボの底部が変形
して突起部と接触し易いことから、少なくとも該突起部
周囲の空間部直径Ｄの１／１５０以下であることが好ま
しい。ただし、ぞれ以上であっても、突起部を形成する
ことにより、応力集中部の厚さを壊して応力集中を分散
する効果があるため、割れ欠け防止に効果がある。ま
た、単結晶結晶引き上げ用黒鉛部品（３）、（４）につ
いても同様である。

【００２２】また、引き上げられる単結晶の品質に及ぼ
す影響を少なくするため、前記突起部、前記支持部材の
断面積は前記空間部が占める断面積の２０％以下に設定
するのが望ましい。

【００２３】また、応力の集中を阻止するため、前記黒
鉛ルツボ底部、前記黒鉛受け台中央部と前記突起部との
結合部における形状は十分にＲ面取り加工が施されたも
のが望ましい。

【００２４】

【実施例及び比較例】以下、本発明に係る単結晶引き上
げ用黒鉛部品の実施例を図面に基づいて説明する。な
お、従来例と同一の機能を有する構成部品には同一の符
号を付すこととする。図１は本発明に係る単結晶引き上
げ用黒鉛部品の実施例を模式的に示した断面図であり、
（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）の平面図を示してい
る。黒鉛ルツボ１１は分割面１２で縦に２分割されてお
り、黒鉛ルツボ１１底部中央には直径ｄの突起部１３が
形成されている。一方、黒鉛受け台１４上部には嵌合部
１４ａが形成されており、嵌合部１４ａに黒鉛ルツボ１
１下部が嵌合されると、黒鉛ルツボ１１の分割面１２が
密接し、石英ルツボ（図示せず）が保持されるととも
に、突起部１３下面と黒鉛受け台１４上面とが接触する
あるいは非接触であるようになっている。突起部１３の
周囲には外径Ｄの空間部１５が形成され、黒鉛受け台１
４は支持軸６４により支持されており、これら黒鉛ルツ
ボ１１、黒鉛受け台１４等を含んで単結晶引き上げ用黒
鉛部品１０が構成されている。

【００２５】以下に、単結晶引き上げ用黒鉛部品１０を
用い、図６に示した結晶成長装置により加熱冷却操作を
繰り返し行なった結果について説明する。黒鉛ルツボ１
１の内径は約３１０ｍｍ、空間部１５の外径Ｄは約２０
０ｍｍのものを用い、空間部の隙間ｔは１０ｍｍとし
た。突起部１３の形状は円筒形状、直径ｄは約２０ｍｍ
〜約５０ｍｍのものを用い、突起部１３の黒鉛ルツボ１
１底部側のＲ面取り加工は半径にして３．０ｍｍとし
た。突起部１３下面と黒鉛受け台１４上面との距離（図
示せず）は０．０ｍｍ〜３．０ｍｍとし、所定量の多結
晶Ｓｉを石英ルツボ６２（図６）に装入・加熱し、下部
中央６２ａ（図８）から略１００ｍｍの高さになるよう
に溶融させた後、単結晶の引き上げは行なわずに冷却・
凝固させた。その他の条件は通常の単結晶引き上げの場
合と同様に行ない、この工程を数回繰り返し、黒鉛ルツ
ボ１１の外観を調査した。また比較例の１つとして、突
起部１３が形成されていない図７に示したものも用い
た。調査結果を下記の表１に示した。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】表１から明らかなように、突起部１３が形
成されていない比較例１のものでは、黒鉛ルツボ７１
（図７）底部上面から底面にいたる大きい欠けが発生
し、繰り返し回数５回で使用不能になった。一方、突起
部１３の直径ｄが約２０ｍｍのもの（実施例１）では、
繰り返し回数１５回で黒鉛ルツボ１１底部上面に比較的
小さい欠けが発生したが、さらに継続使用が可能であっ
た。また突起部１３の直径ｄが約５０ｍｍのもの（実施
例２）では、繰り返し回数１７回で黒鉛ルツボ１１底部
上面に比較的小さい欠けが発生したが、さらに継続使用
が可能であった。

【００２９】次に、突起部１３下面と黒鉛受け台１４上
面との距離が０．０ｍｍ〜３．０ｍｍである実施例２〜
４及び実施例５〜７を比較すると、前記距離が１．３ｍ
ｍである実施例４では測定回数１７回にして初めて小欠
けが発生したのに対し、前記距離が１．５ｍｍである実
施例５では測定回数１３回で小欠けが発生した。前記距
離数は大きいほど黒鉛ルツボの損傷は早かった。実施例
２〜４及び実施例５〜７により前記距離は１．３以下で
あるのがより望ましいことがわかった。つまり、本実施
例にあっては、空間部１５の外径Ｄは約２００ｍｍであ
ることから、突起部１３下面と黒鉛受け台１４上面との
距離はＤ／１５０以下であるのが望ましい。

【００３０】また確認のため、４インチの単結晶を引き
上げ、この単結晶中の含有酸素濃度を測定した結果、実
施例１〜７の場合の含有酸素濃度は比較例１の場合の含
有酸素濃度と略同じであり、単結晶の性状に異常はなか
った。

【００３１】上記測定結果及び説明から明らかなよう
に、実施例１、２に係る単結晶引き上げ用黒鉛部品１０
では、黒鉛ルツボ１１と黒鉛受け台１４とを含んで構成
された単結晶引き上げ用黒鉛部品１０であって、黒鉛ル
ツボ１１底部に突起部１３が形成され、突起部１３の周
囲には空間部１５が形成され、黒鉛ルツボ１１底面と黒
鉛受け台上面１４ｂとが突起部１３において接触してい
るので、突起部１３により黒鉛ルツボ１１底部中央を支
持することができ、黒鉛ルツボ１１底部に膨張力Ｆが掛
かるのを防止することができ、したがって黒鉛ルツボ１
１底部に欠けや割れ等の破損が生じるのを防止すること
ができる。また突起部１３の周囲に空間部１５を確保す
ることができ、空間部１５の断熱効果により石英ルツボ
内における溶融液の温度を均一にすることができるた
め、石英ルツボの回転速度を抑え、石英ルツボから溶融
液中に酸素原子が溶出するのを抑制し、引き上げられる
単結晶（図示せず）中の含有酸素原子濃度を低く維持す
ることができる。また、実施例３〜７に係る単結晶引き
上げ用黒鉛部品１０では、黒鉛ルツボ１１と黒鉛受け台
１４とを含んで構成された単結晶引き上げ用黒鉛部品１
０であって、黒鉛ルツボ１１底部に突起部１３が形成さ
れ、突起部１３の周囲には空間部１５が形成され、黒鉛
受け台上面１４ｂと突起部１３とが非接触であり、曲げ
応力が掛かることにより黒鉛ルツボ１１の底部が変形し
突起部１３が受け台上面１４ｂと接触する。および、石
英ルツボとの接触部での応力集中を緩和することから、
上記実施例１〜２と同様の効果を得ることができる。な
お、非接触距離はＤ／１５０以下であるのがより望まし
い。

【００３２】図２は別の実施例及び比較例に係る単結晶
引き上げ用黒鉛部品を模式的に示した断面図であり、図
中２１は黒鉛ルツボを示している。黒鉛ルツボ２１は分
割面２２で縦に２分割されている。一方、黒鉛受け台２
４の上面２４ｂ中央には直径ｄの突起部２３が形成さ
れ、黒鉛受け台上面２４ｂには嵌合部２４ａが形成され
ており、嵌合部２４ａに黒鉛ルツボ２１下部が嵌合され
ると、黒鉛ルツボ２１の分割面２２が密接し、石英ルツ
ボ（図示せず）が保持されるとともに、突起部２３上面
と黒鉛ルツボ底面２１ａとが接触する、または非接触で
あるようになっている。突起部２３の周囲には外径Ｄの
空間部２５が形成され、黒鉛受け台２４は支持軸６４に
より支持されており、これら黒鉛ルツボ２１、黒鉛受け
台２４等を含んで単結晶引き上げ用黒鉛部品２０が構成
されている。

【００３３】以下に、単結晶引き上げ用黒鉛部品２０を
用い、図６に示した結晶成長装置により加熱冷却操作を
繰り返し行なった結果について説明する。突起部２３の
直径ｄは約５０ｍｍのものを用い、突起部２３上面と黒
鉛ルツボ底面２１ａとの距離は０ｍｍ〜３．０ｍｍと
し、その他の実験条件は実施例２〜７の場合と同様に行
った。調査結果を表１に示した。

【００３４】表１から明らかなように、実施例８〜１１
のものでは、測定回数１７回にして初めて小欠け破損が
発生し、継続使用が可能であったのに対し、前記距離が
１・５ｍｍである実施例１２では、測定回数１３回で小
欠けが発生した。前記距離数は大きいほど黒鉛ルツボの
損傷は早かった。このことから、突起部２３上面と黒鉛
ルツボ底面２１ａとの距離に関しては、実施例２〜４及
び実施例５〜７の場合と同様のことがいえる。

【００３５】また確認のため、４インチの単結晶を引き
上げ、この単結晶中の含有酸素濃度を測定した結果、実
施例８〜１１の場合の含有酸素濃度は比較例１の場合の
含有酸素濃度と略同じであり、単結晶の性状に異常はな
かった。

【００３６】上記測定結果及び説明から明らかなよう
に、実施例８に係る単結晶引き上げ用黒鉛部品２０で
は、黒鉛ルツボ２１と黒鉛受け台２４とを含んで構成さ
れた単結晶引き上げ用黒鉛部品２０であって、黒鉛受け
台２４中央部に突起部２３が形成され、突起部２３の周
囲には空間部２５が形成され、黒鉛ルツボ底面２１ａと
黒鉛受け台上面２４ｂとが突起部２３において接触して
いるので、突起部２３により黒鉛ルツボ２１底部中央を
支持することができるとともに、突起部２３の周囲に空
間部２５を確保することができ、実施例１〜２の場合と
同様の効果を得ることができる。また、実施例８〜１１
に係る単結晶引き上げ用黒鉛部品２０では、黒鉛ルツボ
２１と黒鉛受け台２４とを含んで構成された単結晶引き
上げ用黒鉛部品２０であって、黒鉛受け台２４中央部に
突起部２３が形成され、突起部２３の周囲には空間部２
５が形成され、黒鉛ルツボ底面２１ａと突起部２３とが
非接触であり、実施例３〜７の場合と同様の効果を得る
ことができる。また、前記効果を得るには非接触距離が
Ｄ／１５０以下であるのがより望ましい。

【００３７】また、さらに別の実施例では、黒鉛ルツボ
の底部中央に突起部が形成されるとともに、黒鉛受け台
の上面中央に突起部が形成され、嵌合部に前記黒鉛ルツ
ボの下部が嵌合された際、前記各突起部の両端面が接触
する、又は非接触であるように構成されたものでもよ
い。

【００３８】図３はさらに別の実施例及び比較例に係る
単結晶引き上げ用黒鉛部品を模式的に示した断面図であ
り、図中３１は黒鉛ルツボを示している。黒鉛ルツボ３
１は分割面３２で縦に２分割されており、黒鉛ルツボ３
１底部中央には逆円錐台形状の突起部３３が形成されて
いる。突起部３３の直径は黒鉛受け台３４側において５
０ｍｍ、黒鉛ルツボ側において直径は８０ｍｍのものを
用いた。一方、黒鉛受け台３４上部には嵌合部３４ａが
形成されており、嵌合部３４ａに黒鉛ルツボ３１下部が
嵌合されると、黒鉛ルツボ３１の分割面３２が密接し、
石英ルツボ（図示せず）が保持されるとともに、突起部
３３下面と黒鉛受け台３４上面とが接触するあるいは非
接触であるようになっている。突起部３３の周囲には外
径Ｄの空間部３５が形成され、黒鉛受け台３４は支持軸
６４により支持されており、これら黒鉛ルツボ３１、黒
鉛受け台３４等を含んで単結晶引き上げ用黒鉛部品３０
が構成されている。

【００３９】以下に、単結晶引き上げ用黒鉛部品３０を
用い、図６に示した結晶成長装置により加熱冷却操作を
繰り返し行なった結果について説明する。突起部３３下
面と黒鉛受け台上面３４ｂとが接している場合とそうで
ない場合とで実験を行い、Ｒ面取り加工はせず、その他
の実験条件は実施例２〜４及び実施例５〜７の場合と同
様に行った。調査結果を表１に示した。

【００４０】表１から明らかなように、突起部が円筒形
状である実施例２では測定回数１７回にして小欠けが発
生したのに対し、突起部が逆円錐台形状である実施例１
５〜１８のものでは、測定回数２０回行った後でも欠け
は認められず、その後も継続使用が可能であった。ま
た、突起部３３と受け台上面３４ｂとの距離が１・５ｍ
ｍである実施例１９では、測定回数１５回で小欠けが発
生し、前記距離数は大きいほど黒鉛ルツボの損傷は早か
った。

【００４１】確認のため、４インチの単結晶を引き上
げ、この単結晶中の含有酸素濃度を測定した結果、実施
例１５〜２１の場合の含有酸素濃度は比較例１の場合の
含有酸素濃度と略同じであり、単結晶の性状に異常はな
かった。

【００４２】上記測定結果及び説明から明らかなよう
に、実施例１５〜２１に係る単結晶引き上げ用黒鉛部品
３０では、突起部３３が逆円錐台形形状であり、これに
より黒鉛ルツボ２１底部中央を支持することができると
ともに、曲げ応力の応力集中を緩和することができるた
め、実施例１〜７の場合の効果をより高めることができ
る。また、突起部３３と受け台上面３４ｂとの距離に関
しては、実施例２〜４及び実施例５〜７の場合と同様の
ことがいえる。

【００４３】なお、実施例１５〜２１に係る単結晶引き
上げ用黒鉛部品にあっては、突起部３３が黒鉛ルツボ３
１底部中央に形成されている場合を示したが、何らこれ
に限定されるものではなく、別の実施例では突起部３３
は黒鉛受け台３４中央に形成されていてもよい。この場
合も、突起部３３の黒鉛ルツボ３１側面積が黒鉛受け台
３４側面積より広くなるよう形成されているのが望まし
い。

【００４４】図４はさらに別の実施例に係る単結晶引き
上げ用黒鉛部品を模式的に示した断面図であり、図中４
１は黒鉛ルツボを示している。黒鉛ルツボ４１は分割面
４２で縦に２分割されており、黒鉛ルツボ４１底部中央
には突起部４３が形成されており、突起部４３の黒鉛ル
ツボ底部４１ｂ側には半径にして１０ｍｍのＲ面取り加
工がなされている。その他の単結晶引き上げ用部品４０
に関しては実施例１〜７の場合と同様に構成されてい
る。以下に、単結晶引き上げ用黒鉛部品４０を用い、図
４に示した結晶成長装置により加熱冷却操作を繰り返し
行なった結果について説明する。突起部４３下面と黒鉛
受け台上面４４ｂとが接している場合とそうでない場合
とで実験を行い、その他の実験条件は実施例２〜４及び
実施例５〜７の場合と同様に行った。調査結果を表２に
示した。

【００４５】表２から明らかなように、実施例２では測
定回数１７回にして小欠けが初めて発生したのに対し、
実施例２２〜２５では、測定回数２０回行った後にも欠
けの発生は認められず、その後も継続使用が可能であっ
た。また、突起部４３と受け台上面４４ｂとの距離が１
・５ｍｍである実施例２６では、測定回数１６回で小欠
けが発生し、前記距離数は大きいほど黒鉛ルツボの損傷
は早かった。

【００４６】確認のため、４インチの単結晶を引き上
げ、この単結晶中の含有酸素濃度を測定した結果、実施
例２２〜２８の場合の含有酸素濃度は比較例１の場合の
含有酸素濃度と略同じであり、単結晶の性状に異常はな
かった。

【００４７】上記測定結果及び説明から明らかなよう
に、実施例２２〜２８に係る単結晶引き上げ用黒鉛部品
４０では、突起部４３の黒鉛ルツボ底部４１ｂ側にＲ面
取り加工が施されており、逆円錐台形状突起部の場合と
同様に、黒鉛ルツボ４１底部中央を支持することができ
るとともに、曲げ応力の集中が緩和されるため、実施例
１〜４の場合の効果をより高めることができる。また、
突起部４３と受け台上面４４ｂとの距離に関しては、実
施例２〜４及び比較例２〜４の場合と同様のことがいえ
る。

【００４８】図５はさらに別の実施例及び比較例に係る
単結晶引き上げ用黒鉛部品を模式的に示した断面図であ
り、図中５１は黒鉛ルツボを示している。黒鉛ルツボ５
１は分割面５２で縦に２分割されている。一方、黒鉛受
け台５４の上面５４ｂ中央には穴５３ａが形成され、穴
５３ａには直径ｄの支持部材５３が挿入されている。黒
鉛受け台５４上部には嵌合部５４ａが形成されており、
嵌合部５４ａに黒鉛ルツボ５１下部が嵌合されると、黒
鉛ルツボ５１の分割面５２が密接し、石英ルツボ（図示
せず）が保持されるとともに、支持部材５３上面と黒鉛
ルツボ５１底面とが接触あるいは非接触となっている。
支持部材５３の周囲には外径Ｄの空間部５５が形成さ
れ、黒鉛受け台５４は支持軸６４により支持されてお
り、これら黒鉛ルツボ５１、黒鉛受け台５４等を含んで
単結晶引き上げ用黒鉛部品５０が構成されている。

【００４９】表１から明らかなように、実施例２９〜３
２に係る単結晶引き上げ用黒鉛部品５０では、支持部材
５３により黒鉛ルツボ５１底部中央を支持することがで
きるとともに、突起部５３の周囲に空間部５５を確保す
ることができ、実施例１〜７の場合と同様の効果を得る
ことができる。また、支持部材５３上面と黒鉛ルツボ５
１底面との距離が１・５ｍｍである実施例３３では、測
定回数１３回で小欠けが発生し、前記距離数が大きいほ
ど黒鉛ルツボの損傷は早いことから、実施例２〜４及び
実施例５〜７の場合と同様のことがいえる。

【００５０】また別の実施例では、黒鉛受け台５４の上
面５４ｂ中央に穴５３ａが形成されることなく、黒鉛受
け台５４上面中央と黒鉛ルツボ５１底面中央とに接触す
る直径ｄの支持部材が介装されていてもよい。

【００５１】なお上記実施例１〜２０ではいずれも２分
割された黒鉛ルツボを例に挙げて説明したが、黒鉛ルツ
ボは３分割されたものであってもよい。

【００５２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る単結晶
引き上げ用黒鉛部品（１）にあっては、黒鉛ルツボと黒
鉛受け台とを含んで構成された単結晶引き上げ用黒鉛部
品であって、前記黒鉛ルツボ底部及び／または前記黒鉛
受け台中央部に突起部が形成され、該突起部の周囲には
空間部が形成され、前記黒鉛ルツボ底面と前記黒鉛受け
台上面とが前記突起部において接触しているので、前記
突起部により前記黒鉛ルツボの底部中央を支持すること
ができ、前記黒鉛ルツボの底部に膨張力が掛かるのを防
止して、前記黒鉛ルツボの底部に欠けや割れ等の破損が
生じるのを防止することができる。また前記突起部の周
囲に前記空間部が確保されているので、該空間部の断熱
効果により石英ルツボ内における溶融液の温度を均一に
することができる、前記石英ルツボの回転速度を抑え、
前記石英ルツボから前記溶融液中に酸素原子が溶出する
のを抑制し、引き上げられる単結晶中の含有酸素原子濃
度を低く維持することができる。

【００５３】また本発明に係る単結晶引き上げ用黒鉛部
品（２）にあっては、黒鉛ルツボと黒鉛受け台とを含ん
で構成された単結晶引き上げ用黒鉛部品であって、前記
黒鉛ルツボ底部及び／または前記黒鉛受け台中央部に突
起部が形成され、該突起部の周囲には空間部が形成さ
れ、前記黒鉛ルツボ底面又は前記黒鉛受け台上面と前記
突起部とが非接触であるため、曲げ応力が掛かることに
より黒鉛ルツボの底部が変形し突起部と接触することと
なり、上記単結晶引き上げ用黒鉛部品（１）の場合と同
様の効果を得ることができる。

【００５４】また本発明に係る単結晶引き上げ用黒鉛部
品（３）、（４）にあっては、上記（１）、（２）記載
の単結晶引き上げ用黒鉛部品において、突起部の形状が
逆円錐台形状である。または、突起部の黒鉛ルツボ底部
側にＲ面取り加工が施されているので、前記突起部近傍
における曲げ応力の集中を緩和することができ、突起部
近傍からの割れや欠けの発生を防止する効果が高めら
れ、上記単結晶引き上げ用黒鉛部品（１）の効果をより
高めることができる。

【００５５】また、本発明に係る単結晶引き上げ用黒鉛
部品（５）にあっては、黒鉛ルツボと黒鉛受け台とを含
んで構成された単結晶引き上げ用黒鉛部品であって、前
記黒鉛ルツボ底面を支持する支持部材が前記黒鉛ルツボ
底部と前記黒鉛受け台中央部との間に介装されているの
で、前記支持部材により前記黒鉛ルツボの底部中央を支
持することができるとともに、前記支持部材の周囲に空
間部を確保することができ、上記単結晶引き上げ用黒鉛
部品（１）の場合と同様の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る単結晶引き上げ用黒鉛部品の実施
例を模式的に示した断面図であり、（ａ）は縦断面図、
（ｂ）は平面図を示している。

【図２】別の実施例に係る単結晶引き上げ用黒鉛部品を
模式的に示した断面図である。

【図３】さらに別の実施例に係る単結晶引き上げ用黒鉛
部品を模式的に示した断面図である。

【図４】さらに別の実施例に係る単結晶引き上げ用黒鉛
部品を模式的に示した断面図である。

【図５】さらに別の実施例に係る単結晶引き上げ用黒鉛
部品を模式的に示した断面図である。

【図６】ＣＺ法に用いられる従来の結晶成長装置を示し
た模式的断面図である。

【図７】従来の単結晶引き上げ用黒鉛部品に石英ルツボ
がセットされた状態を示した模式的断面図であり、
（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線断
面図を示している。

【図８】従来の単結晶引き上げ用黒鉛部品を模式的に示
した断面図であり、（ａ）は残留溶融液の凝固状態、
（ｂ）は残留溶融液の凝固が完了したときの応力発生状
態を示している。

【符号の説明】

１０、２０、３０、４０、５０単結晶引き上げ用黒鉛部
品 １１、２１、３１、４１、５１黒鉛ルツボ １３、２３、３３、４３ 突起部 １４、２４、３４、４４、５４黒鉛受け台 １４ｂ、２４ｂ、３４ｂ、４４ｂ、５４ｂ受け台上面 １５、２５、３５、４５、５５空間部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 黒鉛ルツボと黒鉛受け台とを含んで構成
   された単結晶引き上げ用黒鉛部品であって、前記黒鉛ル
   ツボ底部及び／または前記黒鉛受け台中央部に突起部が
   形成され、該突起部の周囲には空間部が形成され、前記
   黒鉛ルツボ底面と前記黒鉛受け台上面とが前記突起部に
   おいて接触していることを特徴とする単結晶引き上げ用
   黒鉛部品。
2. 【請求項２】 黒鉛ルツボと黒鉛受け台とを含んで構成
   された単結晶引き上げ用黒鉛部品であって、前記黒鉛ル
   ツボ底部及び／または前記黒鉛受け台中央部に突起部が
   形成され、該突起部の周囲には空間部が形成され、前記
   黒鉛ルツボ底面又は前記黒鉛受け台上面と前記突起部と
   が非接触であることを特徴とする単結晶引き上げ用黒鉛
   部品。
3. 【請求項３】 突起部の形状が、黒鉛ルツボ底部側での
   直径が黒鉛受け台側での直径より大きい逆円錐台形状で
   あることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の単結
   晶引き上げ用黒鉛部品。
4. 【請求項４】 突起部の黒鉛ルツボ底部側にＲ面取り加
   工が施されていることを特徴とする請求項１又は請求項
   ２記載の単結晶引き上げ用黒鉛部品。
5. 【請求項５】黒鉛ルツボと黒鉛受け台とを含んで構成さ
   れた単結晶引き上げ用黒鉛部品であって、前記黒鉛ルツ
   ボ底面を支持する支持部材が前記黒鉛ルツボ底部と前記
   黒鉛受け台中央部との間に介装されていることを特徴と
   する単結晶引き上げ用黒鉛部品。