JPH10182278A - Crucible for pulling single crystal - Google Patents

Crucible for pulling single crystal

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JPH10182278A
JPH10182278A JP34682496A JP34682496A JPH10182278A JP H10182278 A JPH10182278 A JP H10182278A JP 34682496 A JP34682496 A JP 34682496A JP 34682496 A JP34682496 A JP 34682496A JP H10182278 A JPH10182278 A JP H10182278A
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JP
Japan
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crucible
single crystal
glassy carbon
graphite
pulling
Prior art date
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Application number
JP34682496A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Nogami
暁 野上
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Toyo Tanso Co Ltd
Original Assignee
Toyo Tanso Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH10182278A publication Critical patent/JPH10182278A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a crucible which prevents earlier run-out of the service life of a crucible made of graphite, etc., to support the crucible on the inner side and obviates the occurrence of the intrusion of impurities into the single crystal to be pulled up, etc., by accumulating the raw materials for the single crystal including a melt in contact with the inner side and including glassy carbon into at least part thereof. SOLUTION: The crucible 1 consisting of the glassy carbon consists of a straight cylindrical part 2 and a bottom 3 inclusive of a round part in the section shape of the crucible 1 and is formed to a specified thickness. A recess 5 is formed on the inner side of the crucible 1 and the silicon melt as a raw material melt or polycrystalline silicon before melting is accumulated into the recess 5 in the state of maintaining contact with the inner sides 2a, 3a. The crucible 1 contains the glassy carbon in at least part thereof. The glassy carbon forming the parts along at least the inside surfaces 2a, 3a has open porosity of <=1% and the content of the metal impurities is <=10ppm. The crucible 1 is obtd. by holding a molding of thermosetting phenol powder in high-purity graphite plates and firing the molding by heating.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はシリコン、ガリウム
砒素、インジウムリン等の単結晶(以下、単に「単結
晶」という)を、チョクラルスキー法による単結晶の引
き上げにより製造する際に使用される単結晶引き上げ用
ルツボに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is used for producing a single crystal of silicon, gallium arsenide, indium phosphide or the like (hereinafter simply referred to as "single crystal") by pulling the single crystal by the Czochralski method. The present invention relates to a single crystal pulling crucible.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体用の単結晶、例えば半導体用シリ
コン単結晶(以下、単に「シリコン単結晶」という)の
製造法の最も代表的なものに、チョクラルスキー法によ
るシリコン単結晶の引き上げがある。この方法は、多結
晶シリコンを内側に蓄える第一のルツボと、第一のルツ
ボを内側に嵌めて支持する第二のルツボとを用いて行わ
れる。そして、第二のルツボの外周に配置される発熱体
によって多結晶シリコンを融解させ、このシリコン融液
にシリコン種結晶を浸した状態で、第一ルツボを支持す
る第二ルツボごと回転させつつ上方に引き上げることに
より、単結晶シリコンを種結晶の下端に成長させるよう
になっている。
2. Description of the Related Art One of the most typical methods for producing single crystals for semiconductors, for example, silicon single crystals for semiconductors (hereinafter simply referred to as "silicon single crystals"), is pulling of silicon single crystals by the Czochralski method. is there. This method is performed using a first crucible that stores polycrystalline silicon inside and a second crucible that fits and supports the first crucible inside. Then, the polycrystalline silicon is melted by a heating element arranged on the outer periphery of the second crucible, and while the silicon seed crystal is immersed in the silicon melt, the second crucible supporting the first crucible is rotated while rotating upward. The single crystal silicon is grown at the lower end of the seed crystal.

【0003】ところで、前記の第二のルツボには、材料
的に高温度の雰囲気に耐えることができ一定の機械的強
度を備えること、また、それ自体の使用寿命が長いとい
うことから、炭素材からなる例えば黒鉛ルツボが使用さ
れている。そして、前記の第一のルツボには、シリコン
(Si)の単結晶を製造する上で不純物の混入を避ける
必要があること、また、コストを抑ええるという理由か
ら、従来においては石英(SiO2 )からなるルツボが
用いられてきた。
The second crucible is made of a carbon material because it can withstand a high-temperature atmosphere and has a certain mechanical strength, and has a long service life. For example, a graphite crucible made of is used. Conventionally, the first crucible is made of quartz (SiO 2) because it is necessary to avoid mixing of impurities in manufacturing a single crystal of silicon (Si) and to reduce costs. ) Has been used.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記の第一の
ルツボに石英からなるルツボを用いると、前記の黒鉛か
らなる第二のルツボの寿命を短くすることが判った。即
ち、石英からなるルツボと黒鉛からなるルツボとの間で
以下のような現象が生じ、黒鉛からなるルツボの減耗や
強度の低下を招いていることが判った。
However, it has been found that the use of a quartz crucible for the first crucible shortens the life of the second crucible made of graphite. That is, it was found that the following phenomena occurred between the crucible made of quartz and the crucible made of graphite, causing the crucible made of graphite to be worn out and to have a reduced strength.

【0005】前記のように、シリコン単結晶を製造する
過程において、第一のルツボに蓄えられる多結晶シリコ
ンやシリコン融液を、黒鉛からなる第二のルツボの外側
から加熱することが行われる。これによって、石英から
なる第一のルツボ、および第二のルツボともに高温に晒
されるのであり、該高温の環境の下で、第一のルツボと
第二のルツボとの間に以下のような反応を生ずる。 SiO2 + C → SiO + CO 2C + SiO → SiC + CO
As described above, in the process of manufacturing a silicon single crystal, the polycrystalline silicon or silicon melt stored in the first crucible is heated from outside the second crucible made of graphite. As a result, both the first crucible and the second crucible made of quartz are exposed to a high temperature. Under the high-temperature environment, the following reaction occurs between the first crucible and the second crucible. Is generated. SiO 2 + C → SiO + CO 2C + SiO → SiC + CO

【0006】即ち、上記の反応を担う炭素Cを供給する
ように黒鉛ルツボの減耗を生じ、また、石英ルツボに接
する黒鉛ルツボの内側に対するSiOガスの作用によ
り、黒鉛ルツボの内面側からSiC化を招く。また、前
記SiOガスは石英ルツボと黒鉛ルツボの間の隙間より
上方へと伝わり外部へと漏れるので、黒鉛ルツボの内面
側以外の外側等の部分にもSiC化を生ずる。そして、
シリコン結晶の製造を繰り返す度に、黒鉛ルツボの減
耗、およびSiC化が進行することになる。
That is, the graphite crucible is depleted so as to supply the carbon C responsible for the above reaction, and the SiC is formed from the inner surface of the graphite crucible by the action of SiO gas on the inside of the graphite crucible in contact with the quartz crucible. Invite. Further, since the SiO gas is transmitted upward from a gap between the quartz crucible and the graphite crucible and leaks to the outside, SiC is also formed in a portion other than the inner surface side of the graphite crucible, such as the outside. And
Every time the production of silicon crystals is repeated, the depletion of the graphite crucible and the conversion to SiC progress.

【0007】このSiCは脆いので、SiC化が進む
と、黒鉛ルツボにクラックを生じ易く、黒鉛ルツボの機
械的な強度の低下を招き、黒鉛ルツボの減耗とも相まっ
てルツボとしての寿命を早めることになる。一方、引き
上げられる単結晶を純度の高いものとするためには、単
結晶の原料融液を内側に蓄える前記第一のルツボより融
液へと不純物が混入しないようにすることも必要であ
る。
[0007] Since this SiC is brittle, as the formation of SiC progresses, cracks are apt to occur in the graphite crucible, leading to a decrease in the mechanical strength of the graphite crucible and, together with the depletion of the graphite crucible, to shorten the life of the crucible. . On the other hand, in order to increase the purity of the single crystal to be pulled, it is necessary to prevent impurities from being mixed into the melt from the first crucible storing the single crystal raw material melt inside.

【0008】さらに、前記外部へと漏れ出たSiOガス
は、黒鉛ルツボ以外の周辺の部材にも作用し、炭素を含
んで形成される単結晶製造装置を構成する周辺の部材に
もSiC化を招くので、これを防ぐことも望まれる。ま
た、前記第一のルツボに石英ルツボを用いる場合には、
単結晶の引き上げを一回終了する度に該石英ルツボが破
砕してしまい、複数回の単結晶の引き上げに使用するこ
とはできない。しかし、単結晶製造装置の構成上、前記
第一のルツボを複数回に渡る単結晶の引き上げに使用で
きることも望まれる。
Further, the SiO gas leaked to the outside also acts on peripheral members other than the graphite crucible, so that the peripheral members constituting a single crystal manufacturing apparatus containing carbon are converted into SiC. It is also desirable to prevent this. When a quartz crucible is used for the first crucible,
Each time single crystal pulling is completed, the quartz crucible is crushed and cannot be used for multiple single crystal pulling. However, due to the configuration of the single crystal manufacturing apparatus, it is also desired that the first crucible can be used for pulling the single crystal a plurality of times.

【0009】そこで、本発明は、単結晶の引き上げに使
用される該単結晶の原料融液を内側に蓄えるルツボに関
して、該ルツボを内側に支持する黒鉛等のルツボの使用
寿命の早まることを防ぐことができ、また、引き上げら
れる単結晶へ不純物が混入すること等のない単結晶引き
上げ用ルツボを提供することを目的とする。
Accordingly, the present invention relates to a crucible used for pulling a single crystal, which stores therein a raw material melt of the single crystal, and prevents a use life of a crucible such as graphite supporting the crucible inside from being shortened. It is another object of the present invention to provide a single crystal pulling crucible that can be used and does not mix impurities into the single crystal to be pulled.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明にかかる請求項1記載の発明は、単結晶の原
料融液を内側に接して蓄える単結晶引き上げ用ルツボで
あって、少なくともその一部にガラス状炭素を含んでな
る単結晶引き上げ用ルツボである。単結晶の製造を行う
場合には、前記のように、単結晶の原料融液を内側に蓄
える第一のルツボと、第一のルツボを内側に嵌めて支持
する第二のルツボとを用いて行われる。そして、前記第
二のルツボには黒鉛ルツボのように炭素材を含むルツボ
が用いられるので、第一のルツボに石英ルツボを用いる
と、前記のように、第二のルツボの減耗、およびSiO
ガスの発生による第二のルツボのSiC化を招き、その
寿命を早めることになる。ここで、第一のルツボにガラ
ス状炭素を含んで形成されるルツボを用いると、第二の
ルツボの減耗やSiC化を招くことがないので、第二の
ルツボの寿命を早めることを防ぐことができる。また、
単結晶を製造するための製造装置の構成部材は、上記の
ルツボ以外の周辺部材についても炭素を含んで形成され
る部材が多く、前記SiOガスの発生を防ぐことができ
ると、これら周辺部材についてのSiC化を防ぐことも
できる。また、製造される単結晶の品質からも、以下の
ような利点がある。従来より第一のルツボとして用いら
れる石英ルツボは、その組成がSiO2 であるので、酸
素(O)が単結晶中に入り込むことにより、製造された
単結晶に酸化誘起積層欠陥(OSF)による不良を発生
させていた。第一のルツボとして、ガラス状炭素を含ん
で形成されるルツボを用いると、かかるOSFの発生を
防ぐことができる。また、ガラス状炭素は高純度化する
ことができるので、製造される単結晶への不純物の混入
の問題を回避することもできる。さらに、ガラス状炭素
を含んでルツボの成形体を形成すると、その化学的組成
が炭素Cであるので、軟化することがなく、また、引き
上げられた単結晶の残渣であるSiとの熱膨張係数が近
い。そのため、SiO2 を組成とする石英ルツボと異な
り、Si残渣により破砕されることがない。従って、単
結晶の引き上げを一回終了する度に破砕してしまうこと
がなく、第一のルツボを複数回に渡る単結晶の引き上げ
に繰り返し使用することができる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a single crystal pulling crucible in which a single crystal raw material melt is stored in contact with the inside thereof. This is a single crystal pulling crucible partially including glassy carbon. When performing the production of a single crystal, as described above, using a first crucible that stores the raw material melt of the single crystal inside, and a second crucible that fits and supports the first crucible inside Done. And since a crucible containing a carbon material is used for the second crucible like a graphite crucible, when a quartz crucible is used for the first crucible, as described above, the second crucible is consumed and SiO
The generation of gas causes the second crucible to become SiC, thereby shortening its life. Here, if a crucible formed by containing glassy carbon is used for the first crucible, the second crucible is prevented from being worn out or becoming SiC, so that the life of the second crucible is prevented from being shortened. Can be. Also,
The constituent members of the manufacturing apparatus for manufacturing a single crystal, many of the peripheral members other than the above crucible also include members formed containing carbon, and if the generation of the SiO gas can be prevented, these peripheral members Of SiC can be prevented. The following advantages are also obtained from the quality of the manufactured single crystal. Since the quartz crucible conventionally used as the first crucible has a composition of SiO 2 , oxygen (O) penetrates into the single crystal, and the produced single crystal has defects due to oxidation-induced stacking faults (OSF). Was occurring. When a crucible formed including glassy carbon is used as the first crucible, generation of such OSF can be prevented. In addition, since glassy carbon can be highly purified, the problem of contamination of the manufactured single crystal with impurities can be avoided. Furthermore, when a crucible molded body containing glassy carbon is formed, its chemical composition is carbon C, so that it does not soften and has a coefficient of thermal expansion with Si, which is a residue of a single crystal pulled up. Is near. Therefore, unlike a quartz crucible having a composition of SiO 2 , it is not crushed by a Si residue. Therefore, the first crucible can be repeatedly used for pulling the single crystal a plurality of times without being crushed every time the single crystal is pulled up once.

【0011】請求項2記載の発明は、前記単結晶引き上
げ用ルツボの少なくとも内側に沿う部分を形成するガラ
ス状炭素は、1%以下の開気孔率であることを特徴とす
る請求項1記載の単結晶引き上げ用ルツボである。単結
晶引き上げ用ルツボを形成するガラス状炭素の少なくと
も内側に沿う部分を1%以下の開気孔率に形成すると、
内側に蓄えられている単結晶の原料融液との化学反応を
抑えることができ、単結晶の引き上げ時におけるガラス
状炭素の変成を防ぐことができる。これにより、ガラス
状炭素を含んで形成されるルツボの繰り返し使用できる
回数の減少を抑えることができる。
The invention according to claim 2 is characterized in that the glassy carbon forming at least a portion along the inside of the single crystal pulling crucible has an open porosity of 1% or less. This is a crucible for pulling a single crystal. When at least a portion along the inside of the vitreous carbon forming the single crystal pulling crucible is formed to have an open porosity of 1% or less,
The chemical reaction of the single crystal stored inside with the raw material melt can be suppressed, and the transformation of glassy carbon during pulling of the single crystal can be prevented. Thereby, it is possible to suppress a decrease in the number of times that the crucible formed containing glassy carbon can be used repeatedly.

【0012】請求項3記載の発明は、前記単結晶引き上
げ用ルツボの少なくとも内側に沿う部分を形成するガラ
ス状炭素は、金属不純物の含有量が10ppm以下であ
ることを特徴とする請求項1または請求項2記載の単結
晶引き上げ用ルツボである。単結晶引き上げ用ルツボを
形成するガラス状炭素の少なくとも内側に沿う部分を金
属不純物の含有量が10ppm以下となるように形成す
ると、原料融液への不純物の混入を防ぐことができる。
これにより、引き上げられる単結晶の質の劣化を防ぐこ
とができる。
According to a third aspect of the present invention, the glassy carbon forming at least a portion along the inside of the single crystal pulling crucible has a metal impurity content of 10 ppm or less. A single crystal pulling crucible according to claim 2. By forming at least a portion along the inside of the glassy carbon forming the single crystal pulling crucible so that the content of metal impurities is 10 ppm or less, it is possible to prevent impurities from being mixed into the raw material melt.
This can prevent the quality of the single crystal to be pulled from deteriorating.

【0013】請求項4記載の発明は、請求項1乃至請求
項3記載の単結晶引き上げルツボを第一ルツボとし、該
第一ルツボを内側に嵌めて支持する第二ルツボとを備え
て構成される単結晶製造装置であって、前記第二ルツボ
が黒鉛からなるルツボであることを特徴とする単結晶製
造装置である。前記ガラス状炭素からなるルツボを第一
ルツボとして単結晶製造装置を構成すると、第二ルツボ
に黒鉛からなるルツボを用いたとしても、黒鉛の減耗や
SiC化を抑えることができるので、第二ルツボの寿命
の早まることを防ぐことができる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a single crystal pulling crucible according to any one of the first to third aspects as a first crucible, and a second crucible for fitting the first crucible inside to support it. An apparatus for producing a single crystal, wherein the second crucible is a crucible made of graphite. When a single crystal manufacturing apparatus is configured by using the crucible made of glassy carbon as the first crucible, even if a crucible made of graphite is used for the second crucible, it is possible to suppress the depletion of the graphite and the formation of SiC. Can prevent the life of the device from being shortened.

【0014】請求項5記載の発明は、前記単結晶がシリ
コン単結晶であることを特徴とする請求項1乃至請求項
3記載の単結晶引き上げ用ルツボである。前記ガラス状
炭素からなるルツボを用いてシリコン単結晶の製造を行
うと、ルツボの内側に蓄えられるシリコンの原料融液へ
の不純物の混入がなく、単結晶の品質の劣化のないシリ
コンの単結晶を製造することができる。
The invention according to claim 5 is the crucible for pulling a single crystal according to any one of claims 1 to 3, wherein the single crystal is a silicon single crystal. When a silicon single crystal is manufactured by using the crucible made of the glassy carbon, no impurity is mixed into the raw material melt of silicon stored inside the crucible, and the single crystal of silicon does not deteriorate in the quality of the single crystal. Can be manufactured.

【0015】請求項6記載の発明は、前記単結晶がシリ
コン単結晶であることを特徴とする請求項4記載の単結
晶製造装置である。前記ガラス状炭素からなるルツボを
用いて構成される単結晶の製造装置によりシリコン単結
晶の製造を行うと、ルツボの内側に蓄えられるシリコン
の原料融液への不純物の混入がなく、結晶の品質の劣化
のないシリコンの単結晶を製造することができる。
The invention according to claim 6 is the apparatus for producing a single crystal according to claim 4, wherein the single crystal is a silicon single crystal. When a silicon single crystal is manufactured by a single crystal manufacturing apparatus configured using a crucible made of the glassy carbon, impurities are not mixed into a silicon raw material melt stored inside the crucible, and crystal quality is reduced. A single crystal of silicon without deterioration can be manufactured.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図1ないし図
4に沿って説明する。図1は、本発明にかかる単結晶引
き上げ用ルツボ1の一例についての断面形状を示してい
る。ルツボ1は、図1に示すように、直胴部2とR部を
含む底部3とによって構成されており、また、これらの
構成部分は一定の肉厚に形成されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a cross-sectional shape of an example of a single crystal pulling crucible 1 according to the present invention. As shown in FIG. 1, the crucible 1 includes a straight body portion 2 and a bottom portion 3 including an R portion, and these components are formed to have a certain thickness.

【0017】そして、ルツボ1の内側は窪み5を形成し
ており、単結晶引き上げ用の原料融液としてのシリコン
融液や、融解される前の多結晶シリコンを、内側2a、
3aに接した状態で窪み5に蓄え得るようになってい
る。このルツボ1は、少なくともその一部にガラス状炭
素を含んでなっているが、少なくとも内面2a、3aに
沿う部分を形成するガラス状炭素は、1%以下の開気孔
率となるように形成されている。また、少なくとも内面
2a、3aに沿う部分を形成するガラス状炭素は、金属
不純物の含有量が10ppm以下に形成されている。
A depression 5 is formed inside the crucible 1, and a silicon melt as a raw material melt for pulling a single crystal or polycrystalline silicon before being melted is deposited on the inside 2 a,
It can be stored in the depression 5 in contact with 3a. The crucible 1 contains glassy carbon at least in part, but the glassy carbon forming at least a portion along the inner surfaces 2a and 3a is formed so as to have an open porosity of 1% or less. ing. In addition, the glassy carbon forming at least portions along the inner surfaces 2a and 3a has a metal impurity content of 10 ppm or less.

【0018】次に、ルツボ1を製造するための工程の具
体例について以下に説明する。図2は、ルツボ1のルツ
ボ形状の成形体を得るために用いる金型11を示してい
る。金型11は、成形用押さえ部材12と外部筐体13
とを備えてなっている。金型11の内部には、外部筐体
13に成形用押さえ部材12をセットした状態におい
て、成形しようとするルツボ1の形状に対応する空洞1
4が形成されるようになっており、該空洞14にガラス
状炭素の原料を充填できるようになっている。
Next, a specific example of a process for manufacturing the crucible 1 will be described below. FIG. 2 shows a mold 11 used for obtaining a crucible-shaped molded body of the crucible 1. The mold 11 includes a pressing member 12 for molding and an outer casing 13.
And is provided. Inside the mold 11, a cavity 1 corresponding to the shape of the crucible 1 to be molded is formed in a state in which the pressing member 12 for molding is set on the outer casing 13.
4 so that the cavity 14 can be filled with a raw material of glassy carbon.

【0019】この金型11の各部を構成する寸法や形状
は、主に成形後のルツボ1の寸法や形状との関係によっ
て規定されることになる。例えば、ルツボ1の内径r1
に対応して押さえ部材12の対応部分の寸法が規定さ
れ、ルツボ1の外径r2に対応して外部筐体13の空洞
部分の内径が規定され、また、ルツボ1の高さhに対応
して外部筐体13の空洞部分の深さが規定される。
The size and shape of each part of the mold 11 are mainly determined by the relationship with the size and shape of the crucible 1 after molding. For example, the inner diameter r1 of the crucible 1
The size of the corresponding part of the holding member 12 is defined corresponding to the above, the inner diameter of the hollow part of the outer housing 13 is defined corresponding to the outer diameter r2 of the crucible 1, and the height h of the crucible 1 is defined. Thus, the depth of the hollow portion of the outer housing 13 is defined.

【0020】また、ルツボ形状物を形成している際中に
おいて、形成材料に溜まるガスを抜くことができるよう
に、外部筐体13から押さえ部材12を離脱できるよう
になっている。
Further, during the formation of the crucible-shaped material, the holding member 12 can be detached from the external housing 13 so that gas accumulated in the forming material can be released.

【0021】まず、図3に示されるように金型11の
温度Tmを180℃とし、15に示されるように熱硬化
性フェノール樹脂の粉末を金型11の空洞14に充填す
る。そして、ガス抜きを数回行う。次に、図3に示さ
れるように、150kg/cm2 の圧力で30分間加圧する
と、フェノール樹脂の形成体17を得ることができる。
そして、この形成体17を最終的な製品の目的との関係
に応じて粗加工した後に、図3に示すように、5℃/
hの昇温速度により200℃まで加熱することにより形
成体17を硬化させる。
First, as shown in FIG. 3, the temperature Tm of the mold 11 is set at 180 ° C., and as shown at 15, the cavity 14 of the mold 11 is filled with thermosetting phenol resin powder. Then, degassing is performed several times. Next, as shown in FIG. 3, when a pressure of 150 kg / cm 2 is applied for 30 minutes, a phenol resin formed body 17 can be obtained.
Then, after the formed body 17 is roughly processed in accordance with the relation with the purpose of the final product, as shown in FIG.
The formed body 17 is cured by heating to 200 ° C. at a heating rate of h.

【0022】次に、図3に示すように、焼成工程1と
して高純度の黒鉛板20に挟み込んで1℃/hの昇温速
度により300℃〜400℃まで加熱することを行い、
焼成体18を得る。次に、焼成工程2により、焼成体1
8をさらに焼成する。図3に示すように、不活性雰囲
気下で4〜5℃/hの昇温速度により1000℃まで加
熱することを行う。
Next, as shown in FIG. 3, as a sintering step 1, a high purity graphite plate 20 is sandwiched and heated to 300 ° C. to 400 ° C. at a rate of 1 ° C./h.
A fired body 18 is obtained. Next, in the firing step 2, the fired body 1
8 is further fired. As shown in FIG. 3, heating is performed up to 1000 ° C. at a rate of 4 to 5 ° C./h in an inert atmosphere.

【0023】次に、焼成工程3により、焼成体18をさ
らに焼成する。図3に示すように、真空雰囲気下で1
0〜15℃/hの昇温速度により2000℃まで加熱す
ることを行う。次に、図3に示される高純度化工程に
より焼成体18を高純度化する工程を経ることにより、
高純度のガラス状炭素からなるルツボ1の成形体を得る
ことができる。かかる工程によると、ルツボ1として、
かさ密度1.5g/cm2 、開気孔率1%以下、曲げ強度
120MPa程度、外気に触れる表層部の純度10pp
m以下のものを製造することができる。
Next, in a firing step 3, the fired body 18 is further fired. As shown in FIG.
Heating is performed up to 2000 ° C. at a heating rate of 0 to 15 ° C./h. Next, by passing through the step of purifying the fired body 18 by the purifying step shown in FIG.
A molded article of the crucible 1 made of high-purity glassy carbon can be obtained. According to such a process, as the crucible 1
Bulk density 1.5 g / cm 2 , open porosity 1% or less, bending strength about 120 MPa, purity of surface layer exposed to outside air 10 pp
m or less can be manufactured.

【0024】次に、チョクラルスキー法による単結晶の
製造に用いられる単結晶製造装置について、前記ルツボ
1が組み込まれる主要部分について説明する。図4は、
単結晶製造装置の構成例についての主要部分の断面図を
示している。ガラス状炭素からなる前記ルツボ1を第一
ルツボとし、ルツボ1が第二ルツボ7の内側に嵌められ
て支持される。
Next, a main part of the single crystal manufacturing apparatus used for manufacturing a single crystal by the Czochralski method, in which the crucible 1 is incorporated, will be described. FIG.
FIG. 2 shows a cross-sectional view of a main part of a configuration example of a single crystal manufacturing apparatus. The crucible 1 made of glassy carbon is used as a first crucible, and the crucible 1 is fitted and supported inside a second crucible 7.

【0025】第二ルツボ7は、黒鉛により形成されてい
る。第二ルツボ7は、黒鉛以外のC/C材等により形成
するのであっても構わない。第二ルツボ7の外周には、
図示しない発熱体が配置されており、この発熱体による
加熱によって、第一ルツボ1の内側に当初に蓄えられる
多結晶シリコンが融解されてシリコン融液6となる。
The second crucible 7 is made of graphite. The second crucible 7 may be formed of a C / C material or the like other than graphite. On the outer periphery of the second crucible 7,
A heating element (not shown) is arranged, and the polycrystalline silicon initially stored inside the first crucible 1 is melted by heating by the heating element to form a silicon melt 6.

【0026】そして、このシリコン融液6にシリコン種
結晶8を浸した状態で、第一ルツボを支持する第二ルツ
ボ7ごと図示しない回転機構によって回転させつつ、引
き上げ装置9により矢印10に示すように上方に引き上
げると、種結晶8の下端に単結晶シリコン21が次第に
成長して行く。図4に示される単結晶製造装置にあって
は、第一ルツボをガラス状炭素により形成するので、石
英により第一ルツボを形成する場合のように、黒鉛等の
ごとく炭素を含む材料により形成される第二ルツボとの
間で化学反応を生ずることがない。従って、黒鉛等から
なる第二ルツボ7について、その減耗を招いたり、Si
Oガスの発生によるSiC化を招くということがない。
これにより、第二ルツボ7の寿命を早めることを防止す
ることができる。
Then, while the silicon seed crystal 8 is immersed in the silicon melt 6, the second crucible 7 supporting the first crucible is rotated by a rotating mechanism (not shown) while being lifted by the pulling device 9 as shown by an arrow 10 in FIG. Then, the single crystal silicon 21 gradually grows at the lower end of the seed crystal 8. In the single crystal manufacturing apparatus shown in FIG. 4, since the first crucible is formed of glassy carbon, it is formed of a material containing carbon such as graphite as in the case of forming the first crucible with quartz. No chemical reaction occurs with the second crucible. Therefore, the second crucible 7 made of graphite or the like may be worn out,
There is no possibility that SiC is caused by generation of O gas.
This can prevent the life of the second crucible 7 from being shortened.

【0027】[0027]

【実施例】本発明にかかるガラス状炭素からなるルツボ
1を用いてチョクラルスキー法による単結晶の製造を行
い、前記の第二ルツボ7を繰り返し使用しうる回数につ
いての使用寿命の試験を行った。この試験により、石英
ルツボとの比較を行ったところ、以下のような結果を得
た。 1.実施例1 前記の第一ルツボとしてガラス状炭素からなるルツボを
用い、前記第二ルツボとして黒鉛ルツボを用い、シリコ
ン単結晶の製造を行った。その結果、黒鉛ルツボを45
回使用することができた。 2.実施例2 前記の第一ルツボとしてガラス状炭素からなるルツボを
用い、前記第二ルツボとして炭素繊維強化炭素複合材料
からなるルツボを用い、シリコン単結晶の製造を行っ
た。その結果、炭素繊維強化炭素複合材料からなるルツ
ボを50回使用することができた。 3.比較例1 前記の第一ルツボとして石英からなるルツボを用い、前
記第二ルツボとして黒鉛ルツボを用い、シリコン単結晶
の製造を行った。その結果、黒鉛ルツボを使用できた回
数は20回であった。 4.比較例2 前記の第一ルツボとして石英からなるルツボを用い、前
記第二ルツボとして炭素繊維強化炭素複合材料からなる
ルツボを用い、シリコン単結晶の製造を行った。その結
果、炭素繊維強化炭素複合材料からなるルツボを使用で
きた回数は30回であった。
EXAMPLE A single crystal was produced by the Czochralski method using the crucible 1 made of glassy carbon according to the present invention, and a service life test was conducted for the number of times the second crucible 7 could be used repeatedly. Was. As a result of comparison with a quartz crucible by this test, the following results were obtained. 1. Example 1 A silicon single crystal was manufactured using a crucible made of glassy carbon as the first crucible and a graphite crucible as the second crucible. As a result, the graphite crucible was set to 45
Could be used times. 2. Example 2 A silicon single crystal was manufactured using a crucible made of glassy carbon as the first crucible and a crucible made of a carbon fiber reinforced carbon composite material as the second crucible. As a result, the crucible made of the carbon fiber reinforced carbon composite material could be used 50 times. 3. Comparative Example 1 A silicon single crystal was manufactured using a crucible made of quartz as the first crucible and a graphite crucible as the second crucible. As a result, the number of times the graphite crucible could be used was 20 times. 4. Comparative Example 2 A silicon single crystal was manufactured using a crucible made of quartz as the first crucible and a crucible made of a carbon fiber reinforced carbon composite material as the second crucible. As a result, the number of times that the crucible made of the carbon fiber reinforced carbon composite material could be used was 30 times.

【0028】以上のことから、単結晶の原料融液を蓄え
るルツボとしてガラス状炭素からなるルツボを使用する
と、このルツボを支持する黒鉛ルツボ等の寿命の早まる
ことを防げることが確認できる。また、実施例1、実施
例2ともに、製造されたSi単結晶の質には劣化がない
ことが確認された。
From the above, it can be confirmed that when a crucible made of glassy carbon is used as a crucible for storing a single crystal raw material melt, it is possible to prevent the life of graphite crucibles supporting the crucible from being shortened. Further, in both Example 1 and Example 2, it was confirmed that the quality of the manufactured Si single crystal did not deteriorate.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上のように、本発明にかかる請求項1
記載の発明は、単結晶の引き上げに用いるルツボをガラ
ス状炭素を含んで形成するので、単結晶の製造を行うに
あたり、該ルツボを内側に嵌めて支持する炭素材からな
る黒鉛等のルツボの減耗やSiC化を防ぐことができ、
黒鉛等のルツボの寿命を早めることを防ぐことができる
という効果を奏する。また、単結晶製造装置のルツボ以
外の周辺部材についてのSiC化を防ぐこともでき、該
周辺部材についての寿命を早めることを防ぐこともでき
るという効果を奏する。また、製造される単結晶につい
ての所謂OSF不良を無くせるという効果を奏する他、
単結晶中への不純物の混入を避けて単結晶の品質の劣化
を防ぐことができるという効果を奏する。さらに、ガラ
ス状炭素を含んでルツボの成形体を形成すると、かかる
ルツボを複数回に渡る単結晶の引き上げに繰り返し使用
することができるという効果を奏する。
As described above, the first aspect of the present invention is as follows.
In the described invention, a crucible used for pulling a single crystal is formed including glassy carbon. Therefore, in manufacturing a single crystal, the crucible such as graphite made of a carbon material that is fitted and supported inside the crucible is used. And SiC conversion can be prevented,
This has the effect that the life of a crucible such as graphite can be prevented from being shortened. Further, it is possible to prevent the peripheral members other than the crucible of the single crystal manufacturing apparatus from being converted into SiC, and to prevent the life of the peripheral members from being shortened. In addition to the effect of eliminating so-called OSF defects in the manufactured single crystal,
There is an effect that the deterioration of the quality of the single crystal can be prevented by preventing impurities from being mixed into the single crystal. Further, when a crucible compact is formed containing glassy carbon, there is an effect that such a crucible can be repeatedly used for pulling a single crystal a plurality of times.

【0030】請求項2記載の発明は、単結晶の引き上げ
時におけるガラス状炭素の変成を防ぐことができ、ガラ
ス状炭素を含んで形成されるルツボの繰り返し使用でき
る回数の減少を抑えることができるという効果を奏す
る。
According to the second aspect of the present invention, the transformation of glassy carbon during pulling of a single crystal can be prevented, and the number of times that the crucible formed containing glassy carbon can be used repeatedly can be reduced. This has the effect.

【0031】請求項3記載の発明は、単結晶の原料融液
への金属不純物の混入を確実に防ぐことができ、製造さ
れる単結晶の品質の劣化を確実に防ぐことができるとい
う効果を奏する。
According to the third aspect of the present invention, it is possible to reliably prevent metal impurities from being mixed in the single crystal raw material melt and to prevent the quality of the produced single crystal from being degraded. Play.

【0032】請求項4記載の発明は、単結晶製造装置を
構成する黒鉛からなるルツボについて、黒鉛からなるル
ツボの寿命の早まることを防げるという効果を奏する。
The invention described in claim 4 has an effect of preventing a crucible made of graphite constituting a single crystal manufacturing apparatus from having a shortened life.

【0033】請求項5記載の発明は、ルツボの内側に蓄
えられるシリコンの原料融液への不純物の混入がなく、
品質の劣化のないシリコンの単結晶を製造することがで
きるという効果を奏する。
According to a fifth aspect of the present invention, no impurities are mixed into the raw material melt of silicon stored inside the crucible.
There is an effect that a single crystal of silicon without quality deterioration can be manufactured.

【0034】請求項6記載の発明は、請求項5記載の発
明と同様の効果を奏する。
The invention described in claim 6 has the same effect as the invention described in claim 5.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明にかかる単結晶引き上げ用ルツボを示す
断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a single crystal pulling crucible according to the present invention.

【図2】ルツボの製造に用いる金型を示す図である。FIG. 2 is a view showing a mold used for manufacturing a crucible.

【図3】ガラス状炭素からなるルツボの製造工程を示す
図である。
FIG. 3 is a view showing a manufacturing process of a crucible made of glassy carbon.

【図4】シリコンの単結晶の製造装置を示す図である。FIG. 4 is a view showing an apparatus for manufacturing a single crystal of silicon.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガラス状炭素からなるルツボ 2 ルツボの直胴部 3 ルツボの底部 5 ルツボの内側の窪み 6 シリコン融液 7 黒鉛ルツボ 8 シリコンの種結晶 9 結晶の引き上げ装置 10 結晶の引き上げ 11 金型 12 押さえ部材 13 外部筐体 14 空洞 15 樹脂の粉末の充填 17 ルツボ形状の形成体 18 ルツボ形状の焼成体 20 高純度の黒鉛板 21 育成単結晶 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Crucible made of glassy carbon 2 Crucible straight body 3 Crucible bottom 5 Depression inside crucible 6 Silicon melt 7 Graphite crucible 8 Silicon seed crystal 9 Crystal pulling device 10 Crystal pulling 11 Mold 12 Pressing member DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 External housing 14 Cavity 15 Filling of resin powder 17 Crucible-shaped formed body 18 Crucible-shaped fired body 20 High-purity graphite plate 21 Growing single crystal

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 融液を含む単結晶の原料を内側に接して
蓄える単結晶引き上げ用ルツボであって、少なくともそ
の一部にガラス状炭素を含んでなる単結晶引き上げ用ル
ツボ。
1. A single crystal pulling crucible for storing a single crystal raw material containing a melt in contact with the inside thereof, wherein the single crystal pulling crucible includes glassy carbon in at least a part thereof.
【請求項2】 前記単結晶引き上げ用ルツボの少なくと
も内側に沿う部分を形成するガラス状炭素は、1%以下
の開気孔率であることを特徴とする請求項1記載の単結
晶引き上げ用ルツボ。
2. The single crystal pulling crucible according to claim 1, wherein the glassy carbon forming at least a portion along the inside of the single crystal pulling crucible has an open porosity of 1% or less.
【請求項3】 前記単結晶引き上げ用ルツボの少なくと
も内側に沿う部分を形成するガラス状炭素は、金属不純
物の含有量が10ppm以下であることを特徴とする請
求項1または請求項2記載の単結晶引き上げ用ルツボ。
3. The single crystal according to claim 1, wherein the glassy carbon forming at least a portion along the inside of the single crystal pulling crucible has a metal impurity content of 10 ppm or less. Crucible for crystal pulling.
【請求項4】 請求項1乃至請求項3記載の単結晶引き
上げルツボを第一ルツボとし、該第一ルツボを内側に嵌
めて支持する第二ルツボとを備えて構成される単結晶製
造装置であって、前記第二ルツボが黒鉛からなるルツボ
であることを特徴とする単結晶製造装置。
4. A single crystal manufacturing apparatus comprising: a single crystal pulling crucible according to claim 1 as a first crucible; and a second crucible that fits and supports the first crucible inside. A single crystal manufacturing apparatus, wherein the second crucible is a crucible made of graphite.
【請求項5】 前記単結晶がシリコン単結晶であること
を特徴とする請求項1乃至請求項3記載の単結晶引き上
げ用ルツボ。
5. The crucible for pulling a single crystal according to claim 1, wherein the single crystal is a silicon single crystal.
【請求項6】 前記単結晶がシリコン単結晶であること
を特徴とする請求項4記載の単結晶製造装置。
6. The single crystal manufacturing apparatus according to claim 4, wherein said single crystal is a silicon single crystal.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012246218A (en) * 2009-09-29 2012-12-13 Shin Etsu Handotai Co Ltd Silicon single crystal wafer, and method for producing silicon single crystal

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