JPH09263482A - シリコン単結晶引上げ用炭素繊維強化炭素ルツボ - Google Patents
シリコン単結晶引上げ用炭素繊維強化炭素ルツボInfo
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Abstract
き、全体が炭素繊維強化炭素で構成され生産性、強度、
化学反応に対する耐消耗性等において優れたルツボを提
供する。 【解決手段】 シリコン単結晶引上げ用の炭素繊維強化
炭素(以下C/C)製ルツボにつき、ルツボ内側をフェ
ルト又はクロス製のC/Cで構成し、外側をフィラメン
トワインディング成形によるC/Cで構成したもの。ま
た同様のC/Cルツボにおいて直胴部のC/CとR部と
底が一体となった底部C/Cとから構成してなるシリコ
ン単結晶引上げ用ルツボ。
Description
下C/Cという)のシリコン単結晶引上用ルツボに関す
る。
法)による半導体のシリコン単結晶製造用のルツボとし
て黒鉛製ルツボが主に使用されていた。この黒鉛ルツボ
は内部に石英ルツボを収容して使用するが、黒鉛材と黒
鉛材の表面部に生成したSiCとの熱膨張率の差により
黒鉛ルツボが変形、破損するなどの問題があった。近
年、ウエハーの大型化に伴い使用されるルツボも大型に
なり、黒鉛材の製造条件の制約があり、直径8″ウエハ
ーまでは現状で対応できても、12″ウエハーさらに直
径16″ウエハ−の時代には、直径36″、48″の黒
鉛ルツボ材が必要となり、ブロック材からの切削加工の
為、コスト面でデメリットが増える。この場合、高品位
な等方性黒鉛材の製造は困難となる。
た高温強度によりすぐれた材料である炭素繊維強化炭素
(以下C/C)を用いたルツボが最近、黒鉛ルツボに替
えて大型化を指向して使用されてきている。
材料だが次のように種々の問題もある。
いるので、製法、素材の形態により、製品の生産性、特
性に一長一短が生じる。すなわち大きく分けてC/Cの
ルツボはフィラメントワインディング成形法(以下FW
法)によるものとクロス系またはフェルト系の炭素繊維
を用い積層成形したものとがあるが、それぞれ次のよう
な問題がある。
による成形のため、生産性は良好で品質も安定してお
り、強度特性にも優れている。
ら、化学反応による消耗に対しては、脆い面がある。つ
まり、反応の進行に伴い,C/Cのマトリックスの炭素
材の方が速く損耗しやすいため、スケルトン化し、ルツ
ボが崩れやすくなる。
たC/Cルツボは、繊維同志が絡み合っているので、化
学反応による消耗性に対しては強いが、生産性や強度面
でやや難がある。つまり、クロス系のものは、積層成形
に手間を要するので、生産性の面で劣りフェルト系のも
のは強度面でやや不足する。
態の選択によって生産性、特性に一長一短が生じる。
層断面が露出しており、この断面から化学反応による消
耗が進行しやすい問題がある。つまりクロス系の素材を
用いたり、FW法により成形したC/Cは積層面の直角
方向(厚さ方向)と面内方向では異方性があり特性の差
が生じる。
方向の差は、大きいため、特にルツボの断面端部からの
反応、劣化が進みやすい。
満足できる製品を得るのが難しく、生産性、成形性が良
好でなく、品質面、コスト面で問題があった。
度合いに差異があり、反応消耗のより多い底部の損耗に
より、使用継続ができなくなり、あらためて一体成形し
たルツボを製造することはコスト高にならざるを得な
い。
ボが考えられ、例えば実公平3−43250号や実用新
案登録第3012299号に記載のように胴部をC/C
材、底部を黒鉛材で構成したルツボが提案されている。
しかし、異種素材を組合わせて構成したルツボは物理特
性、熱膨張率、熱伝導率、強度の面から設計上困難が生
じる。
て、黒鉛材よりすぐれた素材だが、全体をC/C材で構
成したシリコン単結晶製造用ルツボは生産性、コスト
面、品質面等で十分満足なものを得ることは困難であっ
た。
生産性が良好で、化学反応による耐消耗性や強度にすぐ
れ、コスト面でもメリットの多い、全体がC/Cより構
成されたシリコン単結晶引上用ルツボを提供する。
本発明者は次のような手段を提案する。まず炭素繊維強
化炭素材(以下C/C)のシリコン単結晶引上用ルツボ
であって、ルツボ内側を炭素繊維クロス積層体または炭
素繊維フェルト積層体を用いたC/C材とし、ルツボ外
側をフィラメントワインデイング法により成形したC/
Cで構成した二層よりなるシリコン単結晶引上げ用炭素
繊維強化炭素ルツボである。
において、ルツボ表面を全て積層平面とする積層断面露
出のないC/C材で構成したことを特徴とするシリコン
単結晶引上用炭素繊維強化炭素ルツボである。
結晶引上用ルツボであって、ルツボの直胴部分とR部と
底が一体となった底部分の2分割にしたことを特徴とす
るシリコン単結晶引上用炭素繊維強化炭素ルツボであ
る。
晶引上げ用ルツボであってルツボ直胴部分とR部と底が
一体となった底部分を別個に成形して、接合した後更に
焼成、必要に応じて含浸緻密化、黒鉛化して一体化した
ことを特徴とする炭素繊維強化炭素ルツボである。
結晶引上げ用ルツボであって、ルツボの内側を縦割り3
分割のC/C材ユニットとし、外側に一体のC/C製直
胴部を挿入し4部品で構成したことを特徴とする炭素繊
維強化炭素ルツボである。
結晶引上げ用二重型ルツボであって、ルツボの内側を縦
割3分割のC/C材ユニットとし、外側を直胴部分とR
部と底が一体となった底部分とからなり、5部品で構成
したことを特徴とする炭素繊維強化炭素ルツボである。
とともに詳細に説明する。図1は本発明において、請求
項1に記載のC/Cルツボで内側にクロス系またはフェ
ルト系C/C材1を用い、外側にFW成形によるC/C
材2を用いた二層C/Cルツボである。
行しやすいので、繊維が絡みあっている炭素繊維クロス
積層体または炭素繊維フェルト積層体を用いることによ
り、化学反応に対する耐消耗性を高めることができる。
を受けにくいが、高い強度を要するので、強度にすぐれ
たFW法によるC/C材を用いて構成する。このように
全体を均質なC/C材で構成せず、ルツボを内外側の二
層にし、それぞれを別種のC/Cで構成することによ
り、生産性、強度、耐消耗性等を総合的に考慮してすぐ
れたC/Cルツボを得ることができる。
で、ルツボ表面を全て積層平面とする積層断面露出のな
いC/C材で構成したものである。かかるC/Cルツボ
は、ルツボの端部をさらにC/C材3で覆うようにラッ
プして積層断面の露出をなくすことにより得られる。
による消耗が進行しやすいが、上記のように積層断面の
露出をなくし、表面を全て積層平面とすることにより、
ルツボ端部からの消耗、劣化を軽減し、ルツボ寿命の延
長に寄与することができる。
ボの直胴部分4とR部と底が一体となった底部分5とか
ら構成されたものである。直胴部と底部は単純突き合わ
せ、テーパー面の突き合せ等により嵌合される。
て、嵌合することにより、一体成形の場合よりも生産性
を向上させ、コスト的にもメリットが多いC/Cルツボ
を得ることができる。
た化学反応による消耗率の高い底部を取り替え、消耗の
少ない直胴部を継続して使用することにより、ルツボの
寿命延長を可能にできる。
りルツボの直胴部6とR部を含んだ底部7とを分割して
成形し、これを接合した後、焼成、必要に応じて含浸、
緻密化し黒鉛化してなるルツボである。接合にあたって
は、接合部が嵌合するように適宜な形状に加工すること
が好ましい。
産性、コスト、寿命の面でメリットがあるが、加えて接
合部の気密性を十分ならしめ、接合部の化学反応による
消耗を防止し、ライフ延長に一層寄与することができ
る。
内側を縦割り3分割ユニット8とし、外側に一体のC/
C製直胴部9を挿入して、4部品で構成したルツボであ
る。
内側の3分割ユニットを拘束し、ルツボの開きを防止す
ることが可能になる。4部品で構成することにより、一
体成形の場合よりも成形が容易で、生産性が向上する。
を取り替え、外側の損耗の少ない直胴部は継続して使用
することにより、ルツボ寿命を延長することができる。
は縦割り3分割のユニット10とし、ルツボ外側は直胴
部分11とR部と底が一体となった底部分12とからな
り、5部品で構成されたルツボである。
ツボと同様、一体成形よりも生産が性が大きく、内側の
3分割ユニットの開きを防止できる。また内側のユニッ
トを交換し、外側を継続使用していくことにより、ルツ
ボ寿命を高めることができる。
は、内側の3分割ユニットの接合部を完全に覆うことが
でき、これによりガスの通気性を軽減させ、化学反応に
よる消耗を低減させるのにより効果が大きく、ルツボの
寿命延長に一層寄与できる。
したシリコン単結晶引上げ用ルツボにつき、高温強度に
すぐれ、化学反応による耐消耗にも対しても寿命延長に
効果が高いルツボが得られる。製品特性、生産性、コス
ト面を総合的に考慮してすぐれたC/Cルツボを提供で
き、工業上きわめて有用である。
ので、内側にクロス系またはフェルト系C/C材を用
い、外側にはFW成形によるC/C材を用いた二層のル
ツボである。
ので、ルツボ表面を全て積層平面とする積層断面露出の
ないC/C材で構成したルツボである。
ので、ルツボの直胴部分とR部と底が一体となった底部
分とから構成されたルツボである。
ので、ルツボの直胴部とR部を含んだ底部とを分割して
成形し、嵌合したルツボである。
ので、ルツボの内側を縦割3分割ユニットとし、ルツボ
外側はC/C製直胴部を挿入したルツボである。
ので、ルツボ内側は縦割3分割ユニットとし、外側は、
直胴部分とR部と底が一体となった底部分とからなるル
ツボである。
Claims (6)
- 【請求項1】炭素繊維強化炭素材(以下C/C)のシリ
コン単結晶引上用ルツボであって、ルツボ内側を炭素繊
維クロス積層体または炭素繊維フェルト積層体を用いた
C/C材とし、ルツボ外側をフィラメントワインデイン
グ法により成形したC/Cで構成した二層よりなるシリ
コン単結晶引上げ用炭素繊維強化炭素ルツボ。 - 【請求項2】C/C製シリコン単結晶引上用ルツボにお
いて、ルツボ表面を全て積層平面とする積層断面露出の
ないC/C材で構成したことを特徴とするシリコン単結
晶引上用炭素繊維強化炭素ルツボ。 - 【請求項3】C/C材より構成されたシリコン単結晶引
上用ルツボであって、ルツボの直胴部分とR部と底が一
体となった底部分の2分割にしたことを特徴とするシリ
コン単結晶引上用炭素繊維強化炭素ルツボ。 - 【請求項4】C/C材より構成されたシリコン単結晶引
上げ用ルツボであってルツボ直胴部分とR部と底が一体
となった底部分とを別個に成形して、接合した後更に焼
成、必要に応じて含浸緻密化、黒鉛化して一体化したこ
とを特徴とする炭素繊維強化炭素ルツボ。 - 【請求項5】C/C材より構成されたシリコン単結晶引
上げ用ルツボであって、ルツボの内側を縦割り3分割の
C/C材ユニットとし、外側に一体のC/C製直胴部を
挿入し4部品で構成したことを特徴とする炭素繊維強化
炭素ルツボ。 - 【請求項6】C/C材より構成されたシリコン単結晶引
上げ用二重型ルツボであって、ルツボの内側を縦割3分
割のC/C材ユニットとし、外側を直胴部分とR部と底
が一体となった底部分とからなり、5部品で構成したこ
とを特徴とする炭素繊維強化炭素ルツボ。
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-
1996
- 1996-03-28 JP JP09741596A patent/JP3279916B2/ja not_active Expired - Fee Related
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