JPH10297992A - Crucible for pulling crystal and part for pulling crystal - Google Patents

Crucible for pulling crystal and part for pulling crystal

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JPH10297992A
JPH10297992A JP10924697A JP10924697A JPH10297992A JP H10297992 A JPH10297992 A JP H10297992A JP 10924697 A JP10924697 A JP 10924697A JP 10924697 A JP10924697 A JP 10924697A JP H10297992 A JPH10297992 A JP H10297992A
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JP
Japan
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crucible
quartz
graphite
hole
container
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Application number
JP10924697A
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Japanese (ja)
Inventor
Masato Kano
正人 鹿野
Kaoru Takemura
薫 竹村
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Sitix Corp
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a structure of a quartz crucible that causes no buckling deformation in a crucible for pulling a single crystal having a structure that the quartz crucible is fitted in the graphite crucible. SOLUTION: This crucible 10 for pulling a single crystal is composed of a graphite crucible 12 and a quartz crucible 14 fitted in the graphite crucible 12. The graphite crucible 12 has a plurality of through-holes 16 bored. These through-holes 16 are bored only at higher position than the liquid level of the initial silicon melt to be pulled up. These through-holes dissipate gases emitting by the reaction of the quartz crucible 14 and the graphite crucible 12 to prevent the quartz crucible from being deformed by the gas pressure.

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、結晶引上げに際し
て原料融液を保持するためのるつぼおよびその部品に関
し、特に、チョクラルスキー法によりシリコン等の半導
体単結晶を引上げるに際して使用される石英部材と黒鉛
部材とからなるるつぼおよびそれを構成するための部品
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a crucible for holding a raw material melt at the time of pulling a crystal and a part thereof, and more particularly to a quartz member used for pulling a semiconductor single crystal such as silicon by the Czochralski method. The present invention relates to a crucible made of graphite and a graphite member and a component for constituting the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】結晶成長法には種々の方法があるが、そ
の1つとして例えばチョクラルスキー法(CZ法)に代
表される引上げ法が挙げられ、例えば図7に示すような
装置において行なわれる。
2. Description of the Related Art There are various crystal growth methods, one of which is a pulling method typified by the Czochralski method (CZ method). It is.

【0003】図7に示す結晶引上げ装置において、チャ
ンバ78内には、その中心部に原料融液を保持するため
の結晶引上げ用るつぼ70が配置される。結晶引上げ用
るつぼ70は、側壁が円筒状の石英るつぼ70aと、そ
れを取囲む側壁が円筒状の黒鉛るつぼ70bから構成さ
れる。石英るつぼ70aは、黒鉛るつぼ70b内に嵌合
されている。結晶引上げ用るつぼ70の外側には、抵抗
加熱式のヒータ72、および黒鉛製の保温筒74が同心
円上に配置されている。結晶引上げ用るつぼ70内には
原料の溶解液73が収容される。溶解液73は、所定重
量の原料をヒータ72により溶融することによって調製
される。結晶引上げ用るつぼ70の中心軸上には、図中
矢印で示す方向に所定速度で回転することのできる引上
げ棒またはワイヤ76が設けられ、その先端には種結晶
75が取付けられる。結晶引上げ用るつぼ70は、引上
げ棒76と同一の軸について同方向または逆方向に回転
することのできるるつぼ支持軸17により支持されてい
る。調製された溶解液73の表面に種結晶75を接触さ
せ、その成長に合わせて結晶を回転させかつ上方に引上
げていくことにより、単結晶71を成長させていくこと
ができる。
[0003] In the crystal pulling apparatus shown in FIG. 7, a crystal pulling crucible 70 for holding a raw material melt is disposed in the center of a chamber 78. The crystal pulling crucible 70 includes a quartz crucible 70a having a cylindrical side wall and a graphite crucible 70b having a cylindrical side wall surrounding the quartz crucible 70a. The quartz crucible 70a is fitted in the graphite crucible 70b. Outside the crystal pulling crucible 70, a resistance heating type heater 72 and a graphite heat retaining cylinder 74 are arranged concentrically. The crystal pulling crucible 70 accommodates a solution 73 of a raw material. The solution 73 is prepared by melting a predetermined weight of the raw material by the heater 72. On the central axis of the crystal pulling crucible 70, a pulling rod or wire 76 that can rotate at a predetermined speed in the direction indicated by the arrow in the figure is provided, and a seed crystal 75 is attached to the tip thereof. The crystal pulling crucible 70 is supported by a crucible support shaft 17 that can rotate in the same or opposite direction about the same axis as the pulling rod 76. The single crystal 71 can be grown by bringing the seed crystal 75 into contact with the surface of the prepared solution 73, rotating the crystal in accordance with the growth, and pulling the crystal upward.

【0004】引上げ法において例えば半導体シリコンの
単結晶を製造する場合、シリコンの融点が約1420℃
であるので、まず融点に達するようにシリコン原料を加
熱溶解する必要がある。その場合、抵抗加熱式ヒータの
温度を2000℃付近まで上昇させる必要がある。この
加熱により石英るつぼもシリコンの融点以上に加熱され
る。石英は約1200℃を超えると軟化変形し始めるよ
うになり、温度の上昇とともに時間当りの変形速度は指
数関数的に増大する。
When a single crystal of semiconductor silicon is manufactured by the pulling method, for example, the melting point of silicon is about 1420 ° C.
Therefore, it is necessary to first heat and dissolve the silicon raw material to reach the melting point. In that case, it is necessary to raise the temperature of the resistance heater to around 2000 ° C. This heating also heats the quartz crucible above the melting point of silicon. Quartz begins to soften and deform above about 1200 ° C., and the rate of deformation per hour increases exponentially with increasing temperature.

【0005】図7に示す結晶引上げ用るつぼにおいて、
石英るつぼ70aは、上述した高温条件下で、るつぼ自
身の自重のため、あるいは、半導体原料の一部が石英る
つぼ70aの内壁に付着した場合は付着した半導体原料
の重量による垂直荷重のため、図8および図9に示すよ
うな座屈変形を生じ、その結果、単結晶引上げに不具合
が生じるようになる。
In the crystal pulling crucible shown in FIG.
The quartz crucible 70a is under the high temperature conditions described above, due to its own weight, or when a part of the semiconductor raw material adheres to the inner wall of the quartz crucible 70a, due to the vertical load due to the weight of the attached semiconductor raw material. Buckling deformation occurs as shown in FIG. 8 and FIG. 9, and as a result, a problem occurs in pulling a single crystal.

【0006】具体的には、座屈変形が生じた場合、溶解
液73の表面の流れや温度分布に局部的な変化が生じ
る。この変化は、引上げる結晶の途中で結晶欠陥を生じ
させたり、結晶引上げ用るつぼ70の上昇速度に限界を
生じさせたりし、結晶成長に障害を及ぼすようになる。
また、座屈部分から石英るつぼが破損し、溶解液73が
装置内に溢れ出す等の重大な事故が引き起こされる可能
性もある。
More specifically, when buckling deformation occurs, local changes occur in the flow and temperature distribution on the surface of the solution 73. This change causes crystal defects in the course of the crystal being pulled or limits the speed at which the crystal pulling crucible 70 can be lifted, thereby impairing crystal growth.
Further, the quartz crucible may be damaged from the buckled portion, and a serious accident such as overflow of the solution 73 into the apparatus may be caused.

【0007】特に近年、引上げる単結晶径の大口径化に
伴い、るつぼの大きさも増加し、その重量も増えてきて
いる。そして、結晶引上げ用るつぼ内に充填される原料
の重量も増加し、溶解温度、溶解時間が増加するにつ
れ、座屈による破損は起こりやすくなってきている。
In particular, in recent years, as the diameter of a single crystal to be pulled increases, the size of the crucible also increases, and the weight of the crucible also increases. And the weight of the raw material filled in the crystal pulling crucible also increases, and as the melting temperature and the melting time increase, breakage due to buckling tends to occur.

【0008】このような座屈変形を防止するために、例
えば特開昭64−76992号公報は、石英るつぼの上
端に補強リングを設けることを提案している。また、実
願平4−73196号は、石英製の内層保持容器と内層
保持容器に嵌合された外層保持容器とからなる単結晶引
上げ用るつぼにおいて、石英製の内層保持容器の上端部
を屈曲させて、これを外層保持容器によって支える構造
を提案している。
In order to prevent such buckling deformation, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-69699 proposes providing a reinforcing ring at the upper end of a quartz crucible. Japanese Utility Model Application No. 4-73196 discloses a single crystal pulling crucible comprising an inner layer holding container made of quartz and an outer layer holding container fitted to the inner layer holding container, wherein the upper end of the inner layer holding container made of quartz is bent. Then, the structure which supports this by the outer layer holding container is proposed.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかし、石英るつぼの
上端に補強リングを設けることは、上端が内側へ変形す
ることの抑制には効果があるが、上端の重量が増すた
め、自重による図8に示すような座屈変形はかえって起
きやすくなってしまう。
However, providing a reinforcing ring at the upper end of the quartz crucible is effective in suppressing the inward deformation of the upper end, but the weight of the upper end increases, so that the weight of the crucible increases due to its own weight. The buckling deformation shown in FIG.

【0010】石英製の内層るつぼ上端を屈曲させて外層
るつぼの上端で支える構造は、座屈変形を防止する効果
を有するが、ヒータ温度を上げた場合には、これでも完
全に変形を防止できないことがわかった。
The structure in which the upper end of the inner crucible made of quartz is bent and supported by the upper end of the outer crucible has an effect of preventing buckling deformation. However, when the heater temperature is increased, the deformation cannot be completely prevented. I understand.

【0011】本発明の目的は、このような従来技術の問
題を解決することであり、座屈変形が生じない構造の結
晶引上げ用るつぼを提供することにある。
An object of the present invention is to solve such a problem of the prior art, and to provide a crystal pulling crucible having a structure in which buckling deformation does not occur.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明者は、黒鉛るつぼ
内に石英るつぼが嵌合された構造を有する結晶引上げ用
るつぼについて、座屈変形が生じる原因をより詳しく追
及した結果、座屈変形は、荷重によって発生しているだ
けではなく、石英と黒鉛との反応により発生したガスの
圧力によっても生じていることを見出した。すなわち、
石英るつぼ外面と黒鉛るつぼ内面との間では、次の反応
によりCOガスが発生するようになる。
SUMMARY OF THE INVENTION The present inventor has investigated the causes of buckling deformation in a crystal pulling crucible having a structure in which a quartz crucible is fitted in a graphite crucible, and as a result, has found that the buckling deformation has occurred. Was found to be caused not only by the load but also by the pressure of the gas generated by the reaction between the quartz and the graphite. That is,
Between the outer surface of the quartz crucible and the inner surface of the graphite crucible, CO gas is generated by the following reaction.

【0013】[0013]

【化1】 Embedded image

【0014】したがって、石英るつぼ上端を外側に屈曲
させた構造では、黒鉛るつぼと石英るつぼとの反応によ
り発生したガスが逃げられず、そのため図9に示すよう
に内側に突出した花びら状の変形が発生することがわか
った。また、上端を屈曲させていない通常のるつぼにお
いても、高温での使用により石英るつぼが軟化変形して
黒鉛るつぼに密着するので、発生するガス圧の影響を受
けて変形が生じ、さらに自重により引上げ中に変形が増
加するものと考えられた。
Therefore, in the structure in which the upper end of the quartz crucible is bent outward, gas generated by the reaction between the graphite crucible and the quartz crucible cannot escape, so that the petal-like deformation protruding inward as shown in FIG. It was found to happen. In addition, even in a normal crucible whose upper end is not bent, the quartz crucible softens and deforms due to use at high temperature and adheres closely to the graphite crucible, so it is deformed under the influence of the generated gas pressure and further pulled up by its own weight. It was thought that the deformation increased during.

【0015】そこで、本発明者は、ガスによる変形を効
果的に防止することのできる構造について検討を行な
い、本発明を完成させるに至った。すなわち本発明は、
黒鉛からなる外容器内に石英からなる内容器が嵌合され
てなる結晶引上げ用るつぼであって、該外容器の側壁に
は、該外容器の外側から該内容器に通じる貫通孔が複数
形成されており、しかも該貫通孔は、使用時の初期に結
晶引上げのための融液面がくるべき位置よりも上方にの
み形成されていることを特徴とするものである。
The present inventor has studied a structure capable of effectively preventing deformation due to gas, and has completed the present invention. That is, the present invention
A crystal pulling crucible in which an inner container made of quartz is fitted in an outer container made of graphite, and a plurality of through-holes are formed in the side wall of the outer container so as to communicate with the inner container from outside the outer container. In addition, the through hole is formed only above a position where a melt surface for pulling a crystal should be formed at an early stage of use.

【0016】したがって、本発明は、結晶引上げにおい
て融液を保持するための石英からなる容器を外側から有
効に支持することのできるこれまでにない黒鉛からなる
結晶引上げ用部品を提供するものである。本発明による
黒鉛からなる結晶引上げ用部品は、石英からなるるつぼ
を中に嵌合することのできるような内面を有する容器を
構成するものであり、該容器の側壁には、複数の貫通孔
が形成されるものである。そして該貫通孔は、石英から
なるるつぼを中に嵌合して結晶引上げのための融液を保
持する際に融液面より高い位置にのみあるように、該容
器の高さ方向において所定の高さ以上の位置にのみ設け
られている。このような黒鉛からなる結晶引上げ用部品
を任意の石英からなるるつぼと組合せれば、上述したよ
うな本発明による黒鉛からなる外容器に石英からなる内
容器が嵌合されてなる結晶引上げ用るつぼを提供するこ
とができる。
Accordingly, the present invention provides an unprecedented graphite crystal pulling component which can effectively support a quartz container for holding a melt during crystal pulling from the outside. . The crystal pulling component made of graphite according to the present invention constitutes a container having an inner surface in which a crucible made of quartz can be fitted, and a plurality of through holes are formed in a side wall of the container. Is formed. Then, the through-hole is a predetermined height in the height direction of the container so that the crucible made of quartz fits inside and holds the melt for crystal pulling only at a position higher than the melt surface. It is provided only at a position higher than the height. If such a crystal pulling component made of graphite is combined with a crucible made of arbitrary quartz, a crystal pulling crucible in which an inner container made of quartz is fitted in the outer container made of graphite according to the present invention as described above. Can be provided.

【0017】上述したように、黒鉛容器内に嵌合された
石英容器の座屈変形には、石英容器の自重の他に、黒鉛
容器と石英容器との接触面における反応ガスが影響して
いる。本発明では、黒鉛容器に貫通孔を形成することに
より、このガスを外に放散させ、ガス圧が上昇すること
を防ぎ、ガスによって石英容器が変形するのを防止して
いる。
As described above, the buckling deformation of the quartz container fitted in the graphite container is affected not only by the weight of the quartz container itself but also by the reaction gas at the contact surface between the graphite container and the quartz container. . In the present invention, by forming a through-hole in the graphite container, this gas is radiated to the outside, preventing the gas pressure from rising and preventing the quartz container from being deformed by the gas.

【0018】結晶引上げ用るつぼにおいて原料融液を直
接保持する石英容器の座屈は、使用時に原料物質を溶解
して調製される融液の液面以上において顕著である。一
方、融液面より下の部分では、融液の圧力によって、石
英容器が内側に突出変形するのが抑制される。また、原
料物質を溶解しているとき、最も石英容器の温度が高く
なり、座屈変形が起こりやすい。原料物質の溶解中に、
融液面以上の部分で変形が発生すると、その後、単結晶
引上げを行なう際に高温での保持が続くため、変形部分
に石英容器の自重がかかり、変形が増大することにな
る。したがって、原料物質の溶解時に石英容器の変形を
起こさないことが最も重要である。このような観点か
ら、反応ガスを逃がすための貫通孔は、るつぼ使用時の
初期に融液面がくるべき位置、すなわち通常、結晶引上
げのために原料物質を溶解して調製される最大量の融液
がるつぼに保持される際の融液面の位置、よりも上方に
形成されることが変形を防止する上で特に重要なことで
ある。さらに以下に詳述するように、本発明者は、融液
面より下の部分に貫通孔を設けないこと、すなわち融液
面がくるべき位置よりも上方の部分にのみ貫通孔を形成
することが重要であることを見出した。
The buckling of the quartz container which directly holds the raw material melt in the crystal pulling crucible is remarkable above the liquid level of the melt prepared by dissolving the raw material during use. On the other hand, in a portion below the melt surface, the pressure of the melt suppresses the quartz container from being protruded and deformed inward. Further, when the raw material is dissolved, the temperature of the quartz container becomes the highest and buckling deformation is likely to occur. During the dissolution of the raw material,
When deformation occurs at a portion higher than the melt surface, since the holding at a high temperature continues when pulling a single crystal, the weight of the quartz container is applied to the deformed portion and the deformation increases. Therefore, it is most important that the quartz container is not deformed when the raw material is dissolved. From this point of view, the through-hole for letting out the reaction gas is located at the position where the melt surface should come at the beginning when using the crucible, that is, the maximum amount of the raw material that is usually prepared by dissolving the raw material for crystal pulling. It is particularly important that the melt is formed above the position of the melt surface when it is held in the crucible, in order to prevent deformation. As will be described in more detail below, the present inventor does not provide a through hole in a portion below the melt surface, that is, forms a through hole only in a portion above a position where the melt surface is to be formed. Is important.

【0019】特開昭58−140392号公報は、石英
るつぼとそれを支持するグラファイトるつぼとを有する
シリコン単結晶引上げ装置において、外周に沿って複数
条の溝または貫通孔を有することにより、シリコン溶融
面より上部においては放熱し、下部においては吸熱する
構成の該グラファイトるつぼを備えるシリコン単結晶引
上げ装置を開示する。この装置において、貫通孔の直径
は例えばグラファイトるつぼの側壁最大肉厚の1/2以
下であり、かつ周方向に沿う貫通孔の孔数密度は軸方向
に沿う孔数密度の1.5倍以上である。このように、同
公報は、石英るつぼをグラファイトるつぼで支持する構
造のるつぼにおいて、グラファイトるつぼに貫通孔を形
成する構成を開示するが、その必須の構成は、以下に示
すとおり本発明と明らかに異なるものである。同公報に
開示される結晶引上げ用るつぼにおいて、貫通孔は、シ
リコン溶融面より上部においては放熱し、下部において
は吸熱する目的で形成されている。同公報において、貫
通孔はるつぼの表面積を大きくする目的で形成されてお
り、融液面より上の部分では貫通孔による放熱面積の増
加によって冷却の強化を図り、下の部分では伝熱面積の
増加によって熱効率の増加を図っている。このように融
液面より上部において放熱し、下部において吸熱する効
果を得るには、融液面の上方および下方の両方において
貫通孔を形成しなければならない。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-140392 discloses a silicon single crystal pulling apparatus having a quartz crucible and a graphite crucible supporting the quartz crucible, by providing a plurality of grooves or through-holes along the outer periphery. Disclosed is a silicon single crystal pulling apparatus provided with the graphite crucible configured to radiate heat above the surface and absorb heat below the surface. In this apparatus, the diameter of the through hole is, for example, not more than 1/2 of the maximum thickness of the side wall of the graphite crucible, and the number density of the through holes along the circumferential direction is at least 1.5 times the number density of the holes along the axial direction. It is. As described above, the same publication discloses a configuration in which a through hole is formed in a graphite crucible in a crucible having a structure in which a quartz crucible is supported by a graphite crucible. Are different. In the crystal pulling crucible disclosed in the publication, the through-hole is formed for the purpose of radiating heat above the silicon melting surface and absorbing heat below the silicon melting surface. In the same publication, the through-hole is formed for the purpose of increasing the surface area of the crucible, and in the portion above the melt surface, the cooling is enhanced by increasing the heat radiation area by the through-hole, and in the lower portion, the heat transfer area is increased. The increase is intended to increase thermal efficiency. In order to obtain the effect of radiating heat above the melt surface and absorbing heat below the melt surface, it is necessary to form through holes both above and below the melt surface.

【0020】しかしながら、座屈変形の防止という観点
からみれば、伝熱面積を増加させるためにるつぼの壁全
体に貫通孔を設けることは大きな問題があった。特に、
るつぼ全体に貫通孔を設けた場合、融液面より下の部分
で温度の上昇が著しく、かえって石英るつぼの変形がよ
り顕著になることがわかった。この場合、熱による石英
るつぼの軟化とともに、融液の液圧によって貫通孔が形
成された部分すなわち黒鉛るつぼに支持されていない部
分での石英るつぼの変形が起きやすくなることがわかっ
た。極端な場合、原料物質の溶解中、結晶の引上げ中あ
るいは冷却中に石英るつぼの変形した部分から割れが発
生し、融液の漏れが起きる恐れがあった。本発明者は、
石英るつぼの変形防止という観点からは、石英るつぼを
支持する黒鉛るつぼにおいて、融液面より下に位置する
部分に貫通孔を設けてはならないことを明らかにし、そ
の一方で、融液面より上方に位置する部分での貫通孔
は、石英るつぼの変形を効果的に防止し得ることを見出
した。使用時の初期に融液面がくるべき位置よりも上方
にのみ貫通孔を設けるという本発明の特徴は、このよう
な知見に基づいて確立されたものであり、熱伝導面積を
大きくするために貫通孔を設けた従来の技術からは予測
し得なかったことであった。
However, from the viewpoint of preventing buckling deformation, providing a through-hole in the entire wall of the crucible to increase the heat transfer area has a serious problem. Especially,
When the through-hole was provided in the entire crucible, it was found that the temperature was significantly increased in a portion below the melt surface, and the deformation of the quartz crucible became more conspicuous. In this case, along with the softening of the quartz crucible by heat, it was found that the quartz crucible was likely to be deformed by the liquid pressure of the melt in the portion where the through-hole was formed, that is, the portion not supported by the graphite crucible. In an extreme case, a crack may be generated from a deformed portion of the quartz crucible during melting of the raw material, pulling of the crystal, or cooling, and leakage of the melt may occur. The inventor has
From the viewpoint of preventing deformation of the quartz crucible, it was clarified that the graphite crucible supporting the quartz crucible should not be provided with through holes in the portion located below the melt surface. It has been found that the through hole in the portion located at can effectively prevent deformation of the quartz crucible. The feature of the present invention that the through-hole is provided only above the position where the melt surface should come at the beginning of use is established based on such knowledge, and in order to increase the heat conduction area This could not have been predicted from the conventional technology having the through holes.

【0021】本発明において、石英からなる内容器の上
端部は、黒鉛からなる外容器の上端に支持されるよう外
側に突出した形状を有することができる。このような構
造において、内容器は外容器によって支えられ、内容器
の自重による座屈変形は防止される。このような構造
は、石英容器と黒鉛容器との嵌合面から発生するガスを
抜けにくくするものであるが、本発明に従って貫通孔を
設けることにより、ガスを十分に放散させることができ
るため、自重による変形とガス圧による変形を同時に抑
制することができ、より効果的に座屈変形を防止するこ
とができる。
In the present invention, the upper end of the inner container made of quartz may have a shape protruding outward so as to be supported by the upper end of the outer container made of graphite. In such a structure, the inner container is supported by the outer container, and buckling deformation due to the weight of the inner container is prevented. Such a structure makes it difficult for gas generated from the fitting surface between the quartz container and the graphite container to escape, but by providing a through hole according to the present invention, the gas can be sufficiently diffused, Deformation due to its own weight and deformation due to gas pressure can be suppressed at the same time, and buckling deformation can be more effectively prevented.

【0022】貫通孔は、融液面がくるべき位置よりも上
方50mmを越えない範囲に形成することがより好まし
い。また貫通孔は、外容器の外周に沿って1周当り5個
以上の密度で形成されることが好ましい。
More preferably, the through hole is formed in a range not exceeding 50 mm above the position where the melt surface is to be formed. The through holes are preferably formed at a density of 5 or more per circumference along the outer periphery of the outer container.

【0023】本発明において、外容器の内壁には、融液
面がくるべき位置よりも上方の部分に深さ0.5mm以
上の溝をさらに形成することが好ましい。この溝は、溝
が形成されている領域において、単位表面積当り20%
以上の割合で形成することができる。溝は、石英容器と
黒鉛容器とが密着する部分の面積を減らし、ガスの発生
を効果的に抑制する。貫通孔の形成と溝の形成を組合せ
れば、より効果的に座屈変形を防止することができる。
In the present invention, it is preferable that a groove having a depth of 0.5 mm or more is further formed on the inner wall of the outer container above a position where the melt surface is to be formed. This groove has an area of 20% per unit surface area in the area where the groove is formed.
It can be formed at the above ratio. The groove reduces the area of the portion where the quartz container and the graphite container are in close contact, and effectively suppresses gas generation. By combining the formation of the through hole and the formation of the groove, buckling deformation can be more effectively prevented.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明の結晶引上げ用るつ
ぼおよびそれを構成する部品についてより具体的に説明
する。図1に、本発明による結晶引上げ用るつぼおよび
構成部品の一具体例を示す。結晶引上げ用るつぼ10
は、側壁が円筒状でかつ丸底である黒鉛るつぼ12と、
その中に嵌合された側壁が円筒状でかつ丸底である石英
るつぼ14とからなる。石英るつぼ14の外面は、黒鉛
るつぼ12の内面に接している。黒鉛るつぼ12は、例
えば図に示すように、2つの部材12aおよび12bを
受け台12cによって一体化した構造とすることができ
る。このように、黒鉛るつぼを2またはそれ以上の分割
された部材で構成することにより、結晶引上げ完了後の
冷却時において石英るつぼが黒鉛るつぼによって拘束さ
れ割れが発生するのを効果的に防止することができる。
図に示すように、黒鉛るつぼ12には貫通孔16が形成
されている。貫通孔16は、使用時の初期において融液
面がくるべき位置(図において矢印で示す)よりも上方
に設けられる。貫通孔16は、石英るつぼ14と黒鉛る
つぼ12との嵌合面で発生するガスを外に放散させるこ
とができる。貫通孔16は、上述したように、石英るつ
ぼ12の変形を防止するため、初期の融液面がくるべき
位置よりも上方に形成する必要がある。一方、融液面よ
り下の部分では、融液の静圧により石英るつぼの変形が
防止されるため、ガス抜き用の貫通孔を設ける必要はな
い。むしろ、上述したように、融液面より下の部分に貫
通孔を設けると、貫通孔を設けた部分において石英るつ
ぼが変形し、極端な場合、石英るつぼに割れが生じ、融
液の漏れが起きることになる。図に示す黒鉛るつぼ12
において、融液面がくるべき位置よりも下方の側壁は、
貫通孔を有さず、ほぼ一定の厚みを有している。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the crystal pulling crucible of the present invention and components constituting the same will be described more specifically. FIG. 1 shows a specific example of a crystal pulling crucible and components according to the present invention. Crystal pulling crucible 10
Is a graphite crucible 12 having a cylindrical side wall and a round bottom,
A quartz crucible 14 having a cylindrical and round bottom has a side wall fitted therein. The outer surface of the quartz crucible 14 is in contact with the inner surface of the graphite crucible 12. The graphite crucible 12 may have a structure in which two members 12a and 12b are integrated by a receiving base 12c, for example, as shown in the drawing. As described above, by constituting the graphite crucible with two or more divided members, it is possible to effectively prevent the quartz crucible from being restrained by the graphite crucible and causing cracks during cooling after completion of crystal pulling. Can be.
As shown in the figure, a through hole 16 is formed in the graphite crucible 12. The through-hole 16 is provided above a position (indicated by an arrow in the drawing) where the melt surface should come at the beginning of use. The through-hole 16 allows gas generated at the fitting surface between the quartz crucible 14 and the graphite crucible 12 to be diffused to the outside. As described above, in order to prevent the quartz crucible 12 from being deformed, the through-hole 16 needs to be formed above a position where an initial melt surface is to be formed. On the other hand, in the portion below the melt surface, deformation of the quartz crucible is prevented by the static pressure of the melt, so that it is not necessary to provide a through hole for venting gas. Rather, as described above, if a through hole is provided in a portion below the melt surface, the quartz crucible is deformed in the portion where the through hole is provided, and in an extreme case, the quartz crucible is cracked and leakage of the melt occurs. Will get up. Graphite crucible 12 shown in the figure
In the side wall below the position where the melt surface should come,
It does not have a through hole and has a substantially constant thickness.

【0025】図2に示すように、貫通孔16′の形成さ
れる位置は、初期の融液面の位置(矢印で示す)から上
方50mmの範囲内であることが好ましい。この範囲内
に貫通孔を形成することによって、石英るつぼの変形は
より効果的に防止できる。石英るつぼにおいてこの範囲
より上の部分では、石英るつぼと黒鉛るつぼとの反応に
より発生するガスは上端から比較的抜けやすく、ガス圧
による変形は相対的に小さくなってくる。また、上端に
近い部分ではるつぼの自重があまりかからないため、自
重による変形も相対的に小さくなる。したがって、上端
により近い部分よりも融液面に近い上方50mmの範囲
に貫通孔を形成した方が、より効果的に変形を防止する
ことができる。
As shown in FIG. 2, the position where the through hole 16 'is formed is preferably within a range of 50 mm above the initial melt surface position (indicated by an arrow). By forming the through hole in this range, the deformation of the quartz crucible can be more effectively prevented. Above this range in the quartz crucible, the gas generated by the reaction between the quartz crucible and the graphite crucible is relatively easy to escape from the upper end, and the deformation due to the gas pressure becomes relatively small. Further, since the crucible does not receive much weight at the portion near the upper end, deformation due to its own weight is relatively small. Therefore, it is possible to prevent deformation more effectively if the through hole is formed in a range of 50 mm above and closer to the melt surface than a portion closer to the upper end.

【0026】貫通孔の個数は、ガスを効果的に放散させ
るために任意とすることができるが、例えば、黒鉛るつ
ぼの外周において1周当り5個以上の密度であることが
好ましい。図9に示すように、石英るつぼの内側への突
出変形は、例えば円周方向についてだいたい5〜10箇
所発生するようである。したがって、このような突出個
数に対応して、貫通孔を1周当り5個以上設けることが
望ましい。貫通孔の個数は、突出変形の数の1〜2倍で
十分であると考えられ、したがって、貫通孔は1周当り
5〜20個設けることが好ましい。なお、孔の個数を必
要以上に増やすことは、黒鉛るつぼの強度低下につなが
ると同時に、るつぼ温度が不均一となり融液の対流に悪
影響を及ぼす可能性があるので、孔の個数は適当な範囲
にとどめておくことが望ましい。貫通孔は、例えば図3
(a)に示すように、黒鉛るつぼにおいて同じ高さの位
置に複数個ほぼ均等な間隔で設けることができる。また
図3(b)に示すように、高さの異なる位置に、黒鉛る
つぼの外周に沿ってそれぞれ複数個設けてもよい。高さ
の異なる位置に貫通孔を設ける場合、例えば図3(b)
に示すように周方向においてほぼ同じ位置にほぼ均等な
間隔で貫通孔を設けてもよいし、図3(c)に示すよう
に、周方向において異なる位置に、貫通孔を設けてもよ
い。貫通孔の周方向における間隔は、高さに応じて変え
てもよいし同じであってもよい。
The number of the through holes can be arbitrarily set in order to effectively diffuse the gas. For example, it is preferable that the number of the through holes is 5 or more per circumference on the outer periphery of the graphite crucible. As shown in FIG. 9, it is likely that about 5 to 10 places of protrusion deformation inward in the quartz crucible, for example, in the circumferential direction. Therefore, it is desirable to provide five or more through holes per circumference corresponding to the number of protrusions. It is considered that the number of through holes is 1-2 times the number of projecting deformations is sufficient, and therefore, it is preferable to provide 5 to 20 through holes per circumference. If the number of holes is increased more than necessary, the strength of the graphite crucible may be reduced, and at the same time, the temperature of the crucible may become non-uniform, which may adversely affect the convection of the melt. It is desirable to keep it. The through hole is, for example, as shown in FIG.
As shown in (a), a plurality of graphite crucibles can be provided at substantially equal intervals at the same height. Further, as shown in FIG. 3B, a plurality of graphite crucibles may be provided at different positions along the outer periphery of the graphite crucible. In the case where the through holes are provided at positions having different heights, for example, FIG.
As shown in FIG. 3, through holes may be provided at substantially the same position in the circumferential direction at substantially equal intervals, or as shown in FIG. 3C, through holes may be provided at different positions in the circumferential direction. The intervals in the circumferential direction of the through holes may be changed or the same depending on the height.

【0027】貫通孔の直径は、ガスを放散するという目
的において比較的小さいものでよい。しかし、その直径
が過度に小さいと、黒鉛るつぼと石英るつぼの繰返し使
用により黒鉛表面にSiCが生成し、孔の直径が小さく
なっていくので、このことを考慮して孔の直径を1〜5
mmとすることができ、好ましくは2〜5mmとするこ
とができる。孔の直径を1mm以上にすることによっ
て、繰返し使用するにつれて孔表面にSiCが生成し、
その体積膨張によって孔が塞がるのを防止することがで
きる。一方、孔が過度に大きいと、強度の低下、温度分
布の不均一等をもたらすので、孔の直径は例えば5mm
以下がより望ましい。
The diameter of the through holes may be relatively small for the purpose of dissipating gas. However, if the diameter is excessively small, SiC is generated on the graphite surface due to repeated use of the graphite crucible and the quartz crucible, and the diameter of the hole becomes smaller.
mm, and preferably 2-5 mm. By making the diameter of the hole 1 mm or more, SiC is generated on the hole surface with repeated use,
The hole can be prevented from being closed by the volume expansion. On the other hand, if the holes are excessively large, the strength is reduced, the temperature distribution is not uniform, and the like.
The following is more desirable.

【0028】図4は、本発明による結晶引上げ用るつぼ
の他の具体例を示している。結晶引上げ用るつぼ20
は、円筒状の側壁を有し丸底である黒鉛るつぼ22と、
円筒状の側壁を有し丸底である石英るつぼ24とからな
る。石英るつぼ24は、黒鉛るつぼ22内に嵌合されて
おり、石英るつぼ24の外面は黒鉛るつぼ22の内面に
接している。上述と同様に、黒鉛るつぼ22は、2つの
部材22aおよび22bを受け台22cで一体化した構
造を有している。石英るつぼ24の上端部は、外側に向
かって屈曲した形状を有し、この屈曲により突出した部
分24aは、黒鉛るつぼ22の上端に接している。この
構造では、石英るつぼ24は、その突出部24aを介し
て黒鉛るつぼ22により支持される。したがって、石英
るつぼ24の側壁にかかる自重は低減される。黒鉛るつ
ぼ22の側壁には、融液面がくるべき位置(矢印で示
す)よりも上方に貫通孔26が形成されている。このよ
うに、石英るつぼ24の上端部を、黒鉛るつぼ22の上
端で支持するよう外側に向かって屈曲させ、さらに融液
面より上方の位置に貫通孔を設けることで、石英るつぼ
の座屈変形防止についてより大きな効果を得ることがで
きる。これは、石英るつぼの上端を黒鉛るつぼで支持す
ることによって自重に起因する変形を防止するととも
に、貫通孔からガスを逃がすことによってガス圧に起因
する変形を同時に防止することができるからである。
FIG. 4 shows another embodiment of the crystal pulling crucible according to the present invention. Crystal pulling crucible 20
A graphite crucible 22 having a cylindrical side wall and a round bottom;
The quartz crucible 24 has a cylindrical side wall and a round bottom. The quartz crucible 24 is fitted in the graphite crucible 22, and the outer surface of the quartz crucible 24 is in contact with the inner surface of the graphite crucible 22. As described above, the graphite crucible 22 has a structure in which the two members 22a and 22b are integrated by the pedestal 22c. The upper end portion of the quartz crucible 24 has a shape bent outward, and a portion 24 a protruding by this bending is in contact with the upper end of the graphite crucible 22. In this structure, the quartz crucible 24 is supported by the graphite crucible 22 via the protrusion 24a. Therefore, the weight of the side wall of the quartz crucible 24 is reduced. A through hole 26 is formed in the side wall of the graphite crucible 22 above a position (indicated by an arrow) where a melt surface is to be formed. As described above, the upper end of the quartz crucible 24 is bent outward to be supported by the upper end of the graphite crucible 22, and the through-hole is provided at a position above the melt surface, whereby the buckling deformation of the quartz crucible is performed. A greater effect on prevention can be obtained. This is because, by supporting the upper end of the quartz crucible with the graphite crucible, deformation due to its own weight can be prevented, and deformation due to gas pressure can be simultaneously prevented by releasing gas from the through holes.

【0029】貫通孔の形成に加えて、黒鉛るつぼの内面
に溝を形成することにより、石英るつぼと黒鉛るつぼの
密着を防ぎ、より効率的にガスを放散し、座屈変形を防
止することができる。この溝も、貫通孔の場合と同様の
理由により、初期の融液面より上部に形成される。図5
は、外容器である黒鉛るつぼに溝が形成された結晶引上
げ用るつぼを示している。結晶引上げ用るつぼ30にお
いて、石英るつぼ34の外側に設けられた黒鉛るつぼ3
2には、貫通孔36とともにその断面が三角形であるV
字溝38が形成されている。V字溝38は、黒鉛るつぼ
32の内周に沿って形成されている。貫通孔36および
V字溝38は、初期の融液面がくるべき位置(矢印で示
す)よりも上方に設けられる。溝の深さ、幅、形状等は
特に限定されるものではないが、例えばガスの放散を促
進するという観点からは、溝の深さを0.5mm以上と
することが好ましい。溝の幅は、例えば0.5mm程度
の非常に細いものでも十分に効果がある。黒鉛るつぼの
強度を維持するという意味からは、溝の深さは黒鉛るつ
ぼ肉厚の1/5以下であることが好ましい。また、溝の
密度は、黒鉛るつぼと石英るつぼとの密着を効果的に抑
制するという観点から、例えば溝が形成された領域の単
位面積当り20%以上とすることができる。すなわち、
当該領域において20%以上の部分が溝で占められ、残
りの部分が溝が形成されていない領域で占められること
になる。黒鉛るつぼと石英るつぼとの密着をある程度緩
和できるものであれば、溝の形状、配置、数などは任意
とすることができる。例えば図6(a)に示すように、
黒鉛るつぼの内周に沿う溝を、高さ方向に複数形成して
もよいし、図6(b)に示すように、黒鉛るつぼの内壁
において高さ方向に延びる溝を複数形成してもよい。ま
た図6(c)に示すように、内周方向の溝と高さ方向の
溝とを組合せて形成してもよい。
By forming grooves in the inner surface of the graphite crucible in addition to forming the through holes, it is possible to prevent the quartz crucible from being in close contact with the graphite crucible, to dissipate gas more efficiently, and to prevent buckling deformation. it can. This groove is also formed above the initial melt surface for the same reason as the through hole. FIG.
Shows a crystal pulling crucible in which a groove is formed in a graphite crucible as an outer container. In the crystal pulling crucible 30, the graphite crucible 3 provided outside the quartz crucible 34.
2 has a through-hole 36 and a V-shaped cross section thereof.
A groove 38 is formed. The V-shaped groove 38 is formed along the inner circumference of the graphite crucible 32. The through hole 36 and the V-shaped groove 38 are provided above a position (indicated by an arrow) where an initial melt surface is to be formed. The depth, width, shape, and the like of the groove are not particularly limited, but for example, from the viewpoint of promoting gas emission, the depth of the groove is preferably 0.5 mm or more. Even a very narrow groove having a width of, for example, about 0.5 mm is sufficiently effective. In order to maintain the strength of the graphite crucible, the depth of the groove is preferably 1/5 or less of the thickness of the graphite crucible. Further, the density of the grooves can be set to, for example, 20% or more per unit area of the region where the grooves are formed, from the viewpoint of effectively suppressing the adhesion between the graphite crucible and the quartz crucible. That is,
20% or more of the region is occupied by the groove, and the remaining portion is occupied by the region where the groove is not formed. The shape, arrangement, number and the like of the grooves can be arbitrarily set as long as the adhesion between the graphite crucible and the quartz crucible can be reduced to some extent. For example, as shown in FIG.
A plurality of grooves along the inner periphery of the graphite crucible may be formed in the height direction, or as shown in FIG. 6B, a plurality of grooves extending in the height direction may be formed on the inner wall of the graphite crucible. . Further, as shown in FIG. 6C, the groove in the inner circumferential direction and the groove in the height direction may be combined.

【0030】[0030]

【実施例】以下に、本発明に係る単結晶引上げ用るつぼ
の実施例および比較例を説明する。
EXAMPLES Examples and comparative examples of a crucible for pulling a single crystal according to the present invention will be described below.

【0031】[単結晶引上げ用るつぼの作製]図1に示
すような側壁が円筒形の石英るつぼと側壁が円筒形の黒
鉛るつぼとを組合せた構造の単結晶引上げ用るつぼを作
製した。石英るつぼの外径および黒鉛るつぼの内径は約
400mmとした。石英るつぼの厚みは約8mmであ
り、底部は、図1に示すように曲面で構成した。石英る
つぼの深さは約300mmであった。黒鉛るつぼの厚み
は約15mmであり、その内面は石英るつぼとほぼ同一
形状であった。黒鉛るつぼの上端は石英るつぼの上端よ
り約20mm低くした。また、黒鉛るつぼは、側壁が円
筒状で丸底の部分を、2分割した部材を受け台で一体化
する構造とした。作製するるつぼは、原料物質として多
結晶シリコンを用い、これを溶解して融液を保持するた
めのものであった。シリコンが溶解した状態で液面が石
英るつぼの上端から150mm下方となるように、本る
つぼは使用されるものであった。
[Preparation of Single Crystal Pulling Crucible] A single crystal pulling crucible having a structure combining a quartz crucible having a cylindrical side wall and a graphite crucible having a cylindrical side wall as shown in FIG. 1 was prepared. The outer diameter of the quartz crucible and the inner diameter of the graphite crucible were about 400 mm. The thickness of the quartz crucible was about 8 mm, and the bottom was constituted by a curved surface as shown in FIG. The depth of the quartz crucible was about 300 mm. The thickness of the graphite crucible was about 15 mm, and the inner surface was almost the same shape as the quartz crucible. The upper end of the graphite crucible was about 20 mm lower than the upper end of the quartz crucible. In addition, the graphite crucible has a structure in which a side wall is cylindrical and a round bottom portion is integrated with a receiving base by dividing a member into two. The crucible to be manufactured was to use polycrystalline silicon as a raw material, dissolve it, and hold a melt. This crucible was used such that the liquid level was 150 mm below the upper end of the quartz crucible in a state where the silicon was dissolved.

【0032】以上のような構成のるつぼにおいて、ま
ず、貫通孔の位置および数が異なる5種類のるつぼを調
製した。貫通孔の直径はすべて3mmであった。複数の
貫通孔は、円周をほぼ均等に分割した位置に設けた。表
1に示すとおり、実施例No.1のるつぼでは、融液面
がくるべき位置より上方20mmの位置にほぼ等間隔で
6個の貫通孔を設けた。実施例No.2のるつぼでは、
融液面がくるべき位置より上方45mmの部分に6個の
貫通孔をほぼ等間隔に設けた。実施例No.3のるつぼ
では、融液面がくるべき位置から上方20mmの部分
に、40個の貫通孔をほぼ等間隔で設けた。実施例N
o.4のるつぼにおいては、融液面がくるべき位置より
上方20mm、60mm、90mmの位置にそれぞれ6
個ずつ等間隔で貫通孔を形成した。実施例No.5のる
つぼでは、融液面がくるべき位置から上方60mmの位
置に6個の貫通孔をほぼ等間隔に形成した。
First, five types of crucibles having different positions and numbers of through holes were prepared. The diameters of the through holes were all 3 mm. The plurality of through-holes were provided at positions where the circumference was substantially equally divided. As shown in Table 1, Example No. In one crucible, six through-holes were provided at substantially equal intervals at a position 20 mm above the position where the melt surface should come. Example No. In two crucibles,
Six through-holes were provided at substantially equal intervals at a position 45 mm above the position where the melt surface should be formed. Example No. In the crucible No. 3, forty through-holes were provided at substantially equal intervals in a portion 20 mm above the position where the melt surface should come. Example N
o. In the crucible 4, each of the crucibles was placed 20 mm, 60 mm, and 90 mm above the position where the melt surface should come.
Through holes were formed individually at equal intervals. Example No. In the crucible No. 5, six through-holes were formed at substantially equal intervals 60 mm above the position where the melt surface should come.

【0033】さらに、図4に示すような構造の単結晶引
上げ用るつぼを作製した。各部品の寸法等は図1に示す
るつぼと同様であったが、石英るつぼの上端部を、黒鉛
るつぼの上端に接するよう外側に突出させた形状にし
た。図4に示す構造のるつぼにおいて、表1に示すとお
り、実施例No.6のるつぼでは、融液面がくるべき位
置から上方20mmの位置に貫通孔を6個ほぼ等間隔で
形成した。実施例No.7のるつぼでは、融液面がくる
べき位置から上方20mm、80mm、140mmの位
置にそれぞれ6個の貫通孔をほぼ等間隔で形成した。
Further, a single crystal pulling crucible having a structure as shown in FIG. 4 was prepared. The dimensions and the like of each part were the same as those of the crucible shown in FIG. 1, but the upper end of the quartz crucible was formed to protrude outward so as to be in contact with the upper end of the graphite crucible. In the crucible having the structure shown in FIG. In the crucible No. 6, six through holes were formed at substantially equal intervals at a position 20 mm above the position where the melt surface should come. Example No. In the crucible No. 7, six through holes were formed at substantially equal intervals at positions 20 mm, 80 mm, and 140 mm above the position where the melt surface should come.

【0034】また、黒鉛るつぼの内面に溝を形成した単
結晶引上げ用るつぼも作製した。実施例No.1と同じ
結晶引上げ用るつぼにおいて、黒鉛るつぼの内面で融液
面がくるべき位置より上方の部分に、深さ1mm、幅1
mmのV字溝を内周に沿って形成した。融液面がくるべ
き位置から上方に、深さ1mm、幅1mmの円環状のV
字溝を、溝中心の間隔が3mmとなるよう複数形成して
いった。したがって、融液面がくるべき位置から上方に
おいて溝の密度は単位表面積当り50%となった。この
ような溝を有するるつぼにおいて、実施例No.8のる
つぼでは、融液面がくるべき位置から上方20mmの位
置に6個の貫通孔をほぼ等間隔で形成した。さらに、実
施例No.6と同様の図4に示するつぼの構造におい
て、実施例No.8と同様に黒鉛るつぼの内面に溝を形
成した。このようにして得られた実施例No.9のるつ
ぼでは、融液面がくるべき位置より上方20mmの位置
に6個の貫通孔がほぼ等間隔で形成され、さらに実施例
No.8と同様に黒鉛るつぼの内面に50%の密度でV
字溝が形成された。
A single crystal pulling crucible having a groove formed on the inner surface of the graphite crucible was also manufactured. Example No. In the same crystal pulling crucible as in No. 1, a depth of 1 mm and a width of 1
A V-shaped groove of mm was formed along the inner circumference. An annular V 1 mm deep and 1 mm wide from the position where the melt surface should be
A plurality of U-shaped grooves were formed such that the distance between the groove centers was 3 mm. Therefore, the density of the groove was 50% per unit surface area above the position where the melt surface should come. In the crucible having such a groove, in Example No. In the crucible No. 8, six through-holes were formed at substantially equal intervals at a position 20 mm above the position where the melt surface should come. Further, in Example No. In the structure of the crucible shown in FIG. A groove was formed on the inner surface of the graphite crucible in the same manner as in No. 8. Example No. 1 obtained in this manner was used. In the crucible No. 9, six through-holes were formed at substantially equal intervals at a position 20 mm above the position where the melt surface should come. V at a density of 50% on the inner surface of graphite crucible
A groove was formed.

【0035】一方、比較例として、黒鉛るつぼに貫通孔
を形成しない結晶引上げ用るつぼを作製した。表1に示
すとおり、比較例No.1のるつぼは、図1に示すよう
な黒鉛るつぼと石英るつぼとを組合せた構造において、
貫通孔を設けなかったものである。比較例No.2のる
つぼは、図4に示すような黒鉛るつぼと石英るつぼとを
組合せた構造において、貫通孔を設けなかったものであ
る。また、融液面がくるべき位置の下方に貫通孔を形成
した比較例も作成した。表1に示すとおり、比較例N
o.3のるつぼは、図1に示すような黒鉛るつぼと石英
るつぼとを組合せた構成において、融液面がくるべき位
置より下方20mmの位置に6個の貫通孔をほぼ等間隔
に設けたものである。
On the other hand, as a comparative example, a crystal pulling crucible in which a through hole was not formed in a graphite crucible was manufactured. As shown in Table 1, Comparative Example No. The crucible 1 has a structure in which a graphite crucible and a quartz crucible are combined as shown in FIG.
No through hole was provided. Comparative Example No. The second crucible has a structure in which a graphite crucible and a quartz crucible are combined as shown in FIG. Further, a comparative example in which a through-hole was formed below the position where the melt surface should come was also prepared. As shown in Table 1, Comparative Example N
o. The crucible No. 3 has a structure in which a graphite crucible and a quartz crucible are combined as shown in FIG. 1 and six through holes are provided at substantially equal intervals at a position 20 mm below a position where a melt surface is to be formed. is there.

【0036】[耐座屈試験]図7に示すような単結晶引
上げ装置において、上記実施例および比較例の結晶引上
げ用るつぼをそれぞれ設置し、耐座屈試験を行なった。
設置した結晶引上げ用るつぼにおいて石英るつぼ内に多
結晶シリコンの塊を入れ、加熱してシリコンを溶解さ
せ、融液を調製した。調製される融液面が石英るつぼ上
端から150mm下方となるよう、投入するシリコンの
塊の量を設定した。耐座屈試験において単結晶の引上げ
は行なわず、かわりに単結晶引上げに要する時間とほぼ
同じ時間だけ融液をるつぼに保持した。シリコン融液の
温度は、融液表面でシリコン単結晶の融点(1420
℃)よりもほぼ50℃高い約1470℃とした。このよ
うに高温で融液を保持することにより、石英るつぼの座
屈変形を加速することにした。所定の時間融液を保持し
た後、石英るつぼの状態を観察し、図8および図9に示
すような、内側への変形における最大突出寸法を測定し
た。その結果を表1にまとめて示す。
[Bucking Resistance Test] In a single crystal pulling apparatus as shown in FIG. 7, the crystal pulling crucibles of the above-mentioned Example and Comparative Example were respectively installed, and a buckling resistance test was performed.
In the placed crystal pulling crucible, a lump of polycrystalline silicon was put in the quartz crucible and heated to dissolve the silicon, thereby preparing a melt. The amount of silicon mass to be charged was set so that the surface of the prepared melt was 150 mm below the upper end of the quartz crucible. In the buckling resistance test, the single crystal was not pulled, but the melt was held in the crucible for substantially the same time as the time required for pulling the single crystal. The temperature of the silicon melt is the melting point of silicon single crystal (1420
C.), which is approximately 1470 ° C., which is approximately 50 ° C. By maintaining the melt at such a high temperature, the buckling deformation of the quartz crucible is accelerated. After holding the melt for a predetermined time, the state of the quartz crucible was observed, and the maximum protrusion dimension in the inward deformation as shown in FIGS. 8 and 9 was measured. The results are summarized in Table 1.

【0037】[0037]

【表1】 [Table 1]

【0038】表に示すとおり、融液がくるべき位置から
上方50mmの範囲内に貫通孔を形成した実施例No.
1〜4のるつぼでは、貫通孔によるガス放散効果によ
り、通常より高い温度で融液を保持しても座屈変形が抑
制されていることがわかる。なお実施例No.5が示す
ように、貫通孔の位置が、融液面上方50mmを越える
と、座屈変形の抑制効果は少し落ちるようになる。この
ことから、貫通孔の位置は、融液面がくるべき位置より
上方50mm以内が座屈防止により効果的であることが
わかる。また、実施例No.1〜4を比較して明らかな
ように、貫通孔の個数をそれほど多くしても、座屈防止
の効果はそれほど向上しないことがわかった。
As shown in the table, in Example No. 1 in which the through hole was formed within a range of 50 mm above the position where the melt should come.
It can be seen that in the crucibles Nos. 1 to 4, buckling deformation was suppressed even when the melt was held at a higher temperature than usual due to the gas diffusion effect of the through holes. In addition, in Example No. As shown in FIG. 5, when the position of the through-hole exceeds 50 mm above the melt surface, the effect of suppressing the buckling deformation slightly decreases. From this, it can be seen that the position of the through hole is more effective for preventing buckling if the position is within 50 mm above the position where the melt surface should be formed. Also, in Example No. As is clear from comparison of Nos. 1 to 4, it was found that even if the number of through holes was so large, the effect of preventing buckling was not significantly improved.

【0039】また、実施例No.6および7が示すよう
に、上端を外側に突出させた石英るつぼと貫通孔を有す
る黒鉛るつぼとを組合せた単結晶引上げ用るつぼでは、
座屈変形を防止する効果がより大きくなっている。ま
た、実施例No.8に示すとおり、溝加工を施したるつ
ぼは、溝加工を施していない実施例No.1のるつぼよ
り座屈変形が少ないことがわかる。
Further, in Example No. As shown by 6 and 7, in a single crystal pulling crucible combining a quartz crucible having a top end protruding outward and a graphite crucible having a through hole,
The effect of preventing buckling deformation is greater. Also, in Example No. As shown in FIG. 8, the crucible on which the groove processing was performed was the same as that of Example No. It can be seen that there is less buckling deformation than the crucible No. 1.

【0040】これに対して、貫通孔を設けていない比較
例No.1および2のるつぼでは、座屈変形が大きくな
った。貫通孔を形成せず、石英るつぼの上端部を屈曲さ
せただけのるつぼ(比較例No.2)では、比較例N
o.1と比べて最大突出寸法の値は小さくなっている
が、座屈変形を防止する効果は不十分である。また、融
液面より下に貫通孔を設けた比較例No.3のるつぼで
は、高温において融液を保持することにより貫通孔に石
英るつぼが入り込む変形が発生し、この部分の強度が低
下した。このため、シリコンを充填したまま冷却して固
化させると、貫通孔の部分を起点とした割れが融液が固
まり切らない冷却初期に発生し、融液の漏れが起こっ
た。一方本発明による実施例のるつぼでは、このような
事態は発生せず、融液が十分に固まるまで石英るつぼの
割れは生じず、融液の漏れは起きなかった。
On the other hand, in Comparative Example No. having no through hole. In the crucibles 1 and 2, the buckling deformation was large. In a crucible (Comparative Example No. 2) in which the upper end portion of the quartz crucible was simply bent without forming a through hole, Comparative Example N
o. Although the value of the maximum protrusion dimension is smaller than that of 1, the effect of preventing buckling deformation is insufficient. Also, in Comparative Example No. in which a through hole was provided below the melt surface. In the crucible No. 3, when the melt was held at a high temperature, a deformation in which the quartz crucible entered the through-hole occurred, and the strength of this portion was reduced. For this reason, when cooling and solidifying with the silicon filled, cracks starting from the through-holes occurred at the beginning of cooling when the melt did not solidify, and the melt leaked. On the other hand, in the crucible of the example according to the present invention, such a situation did not occur, the quartz crucible did not crack until the melt was sufficiently hardened, and no leak of the melt occurred.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、初期の
融液面がくるべき位置よりも上部にのみ複数の貫通孔が
形成された黒鉛るつぼを採用し、この黒鉛るつぼ内に石
英るつぼを嵌合するため、石英るつぼと黒鉛るつぼとの
嵌合面から発生するガスを貫通孔によって放散させ、ガ
ス圧による石英るつぼの座屈変形を効果的に防止するこ
とができる。さらに、石英るつぼの上端部を、貫通孔が
形成された黒鉛るつぼの上端で支持する構造を採用すれ
ば、ガス圧による変形を防止すると同時に自重による変
形を防止することができ、石英るつぼの座屈変形をより
確実に防止することができる。本発明の単結晶引上げ用
るつぼは、融液表面の流れや温度分布に極端な変化を与
えず、原料融液調製から引上げ終了にわたって良好な状
態で融液を保持できるものであり、単結晶の生産性の向
上に顕著に寄与し得るものである。
As described above, the present invention employs a graphite crucible having a plurality of through holes formed only above a position where an initial melt surface is to be formed, and a quartz crucible in the graphite crucible. The gas generated from the fitting surface between the quartz crucible and the graphite crucible is diffused through the through-hole, and buckling deformation of the quartz crucible due to gas pressure can be effectively prevented. Furthermore, if a structure is employed in which the upper end of the quartz crucible is supported by the upper end of the graphite crucible having a through hole, it is possible to prevent deformation due to gas pressure and at the same time prevent deformation due to its own weight. Flexural deformation can be more reliably prevented. The single crystal pulling crucible of the present invention is capable of holding the melt in a good state from the preparation of the raw material melt to the end of the pulling without causing an extreme change in the flow and temperature distribution on the surface of the melt. It can significantly contribute to improvement in productivity.

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

【図1】本発明による結晶引上げ用るつぼの一具体例を
模式的に示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a specific example of a crystal pulling crucible according to the present invention.

【図2】本発明による結晶引上げ用るつぼにおいて、貫
通孔を形成すべき部分の好ましい範囲について示す模式
図である。
FIG. 2 is a schematic view showing a preferred range of a portion where a through hole is to be formed in the crystal pulling crucible according to the present invention.

【図3】本発明による黒鉛るつぼに形成される貫通孔の
配置例を模式的に示す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view schematically showing an example of arrangement of through holes formed in a graphite crucible according to the present invention.

【図4】本発明による単結晶引上げ用るつぼの他の具体
例を模式的に示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing another specific example of the single crystal pulling crucible according to the present invention.

【図5】本発明による単結晶引上げ用るつぼのさらなる
例を模式的に示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a further example of a single crystal pulling crucible according to the present invention.

【図6】本発明による黒鉛るつぼに溝が形成される様子
を示す模式図である。
FIG. 6 is a schematic view showing a state where a groove is formed in a graphite crucible according to the present invention.

【図7】チョクラルスキー法に用いられる単結晶引上げ
装置の一例を模式的に示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing an example of a single crystal pulling apparatus used for the Czochralski method.

【図8】黒鉛るつぼと石英るつぼとを組合せた単結晶引
上げ用るつぼにおいて石英るつぼの座屈変形の様子を強
調して模式的に示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view schematically illustrating a buckling deformation state of a quartz crucible in a single crystal pulling crucible in which a graphite crucible and a quartz crucible are combined.

【図9】石英るつぼの座屈変形の様子を強調して模式的
に示すものであり、図8のA−A′線に沿う断面図であ
る。
FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 8, schematically showing the state of the buckling deformation of the quartz crucible with emphasis.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、20、30 結晶引上げ用るつぼ 12、22、32 黒鉛るつぼ 14、24、34 石英るつぼ 16、26、36 貫通孔 38 V字溝 10, 20, 30 Crystal pulling crucible 12, 22, 32 Graphite crucible 14, 24, 34 Quartz crucible 16, 26, 36 Through hole 38 V-shaped groove

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 黒鉛からなる外容器内に石英からなる内
容器が嵌合されてなる結晶引上げ用るつぼにおいて、 前記外容器の側壁には、前記外容器の外側から前記内容
器に通じる貫通孔が複数形成されており、 前記貫通孔は、使用時の初期に結晶引上げのための融液
面がくるべき位置よりも上方にのみ形成されていること
を特徴とする、結晶引上げ用るつぼ。
1. A crystal pulling crucible in which an inner container made of quartz is fitted in an outer container made of graphite, wherein a side wall of the outer container has a through hole communicating with the inner container from outside the outer container. A plurality of through holes are formed, and the through-hole is formed only above a position where a melt surface for pulling a crystal should be formed in an early stage of use, a crucible for pulling a crystal.
【請求項2】 前記内容器の上端部は、前記外容器の上
端に支持されるよう外側に突出した形状を有することを
特徴とする、請求項1に記載の結晶引上げ用るつぼ。
2. The crucible according to claim 1, wherein an upper end of the inner container has a shape protruding outward so as to be supported by an upper end of the outer container.
【請求項3】 前記貫通孔は、前記融液面がくるべき位
置よりも上方50mmを越えない範囲に形成されてお
り、かつ前記貫通孔は、前記外容器の外周に沿って1周
当り5個以上の密度で形成されていることを特徴とす
る、請求項1または2に記載の結晶引上げ用るつぼ。
3. The through-hole is formed in a range not exceeding 50 mm above a position where the melt surface is to be formed, and the through-hole is formed along the outer periphery of the outer container at 5 mm per circumference. The crystal pulling crucible according to claim 1, wherein the crucible is formed at a density of not less than one.
【請求項4】 前記外容器の内壁において、前記融液面
がくるべき位置よりも上方の部分に、深さ0.5mm以
上の溝がさらに形成されていることを特徴とする、請求
項1〜3のいずれか1項に記載の結晶引上げ用るつぼ。
4. A groove having a depth of 0.5 mm or more is further formed in a portion of the inner wall of the outer container above a position where the melt surface is to be formed. 4. The crucible for pulling a crystal according to any one of items 1 to 3.
【請求項5】 結晶引上げにおいて石英からなるるつぼ
を外側から支持するための黒鉛からなる結晶引上げ用部
品であって、 前記石英からなるるつぼを中に嵌合できるような内面を
有する容器を構成するものであり、 前記容器の側壁には、複数の貫通孔が形成され、 前記貫通孔は、前記石英からなるるつぼを中に嵌合して
結晶引上げのための融液を保持する際に融液面より高い
位置にのみあるように、前記容器の高さ方向において所
定の高さ以上の位置にのみ設けられていることを特徴と
する、結晶引上げ用部品。
5. A crystal pulling part made of graphite for supporting a crucible made of quartz from outside in crystal pulling, comprising a container having an inner surface capable of fitting the crucible made of quartz therein. A plurality of through-holes are formed in a side wall of the container, and the through-holes are used to fit a crucible made of quartz into the crucible and hold the melt for crystal pulling. A crystal pulling component, which is provided only at a position higher than a predetermined height in the height direction of the container so as to be located only above a surface.
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Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030055900A (en) * 2001-12-27 2003-07-04 주식회사 실트론 Growing apparatus of a single crystal ingot
JP2008201619A (en) * 2007-02-20 2008-09-04 Shin Etsu Handotai Co Ltd Graphite crucible and apparatus for manufacturing silicon single crystal with it
JP2008273788A (en) * 2007-04-27 2008-11-13 Shinetsu Quartz Prod Co Ltd Quartz glass crucible for pull-up of silicon single crystal, and method for production of silicon single crystal using the crucible
JP2011057469A (en) * 2009-09-07 2011-03-24 Mitsubishi Materials Techno Corp Crucible opening retaining member and method and apparatus for producing single crystal silicon
CN102094235A (en) * 2009-12-11 2011-06-15 硅电子股份公司 Graphite crucible and silicon single crystal manufacturing apparatus
CN102206855A (en) * 2010-03-29 2011-10-05 上海杰姆斯电子材料有限公司 Czochralski crystal grower graphite crucible
JP2012066969A (en) * 2010-09-24 2012-04-05 Heraeus Shin-Etsu America Inc Method and apparatus for venting gas between crucible and susceptor
EP2687623A1 (en) * 2011-12-12 2014-01-22 Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd. Silica container for pulling up single crystal silicon, and method for manufacturing same
JP2014043375A (en) * 2012-08-27 2014-03-13 Shin Etsu Handotai Co Ltd Graphite crucible
CN106012000A (en) * 2016-08-11 2016-10-12 内蒙古中环光伏材料有限公司 Crucible apparatus used for silicon material production
WO2019093534A1 (en) * 2017-11-08 2019-05-16 (주)알파플러스 Effusion cell
CN110923805A (en) * 2020-01-09 2020-03-27 包头美科硅能源有限公司 Method for prolonging service life of quartz crucible for RCZ
CN110983428A (en) * 2020-01-09 2020-04-10 包头美科硅能源有限公司 Method for prolonging service life of crucible for solar-grade large-size single crystal growth
KR20210014953A (en) * 2019-07-31 2021-02-10 에스케이실트론 주식회사 Crucible for ingot grower
JP2021075421A (en) * 2019-11-11 2021-05-20 株式会社Sumco Carbon crucible
CN113529162A (en) * 2021-07-19 2021-10-22 西安奕斯伟材料科技有限公司 Graphite crucible and device for preventing deformation of quartz crucible

Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030055900A (en) * 2001-12-27 2003-07-04 주식회사 실트론 Growing apparatus of a single crystal ingot
JP2008201619A (en) * 2007-02-20 2008-09-04 Shin Etsu Handotai Co Ltd Graphite crucible and apparatus for manufacturing silicon single crystal with it
JP2008273788A (en) * 2007-04-27 2008-11-13 Shinetsu Quartz Prod Co Ltd Quartz glass crucible for pull-up of silicon single crystal, and method for production of silicon single crystal using the crucible
JP2011057469A (en) * 2009-09-07 2011-03-24 Mitsubishi Materials Techno Corp Crucible opening retaining member and method and apparatus for producing single crystal silicon
KR101297473B1 (en) * 2009-12-11 2013-08-16 실트로닉 아게 Graphite crucible and silicon single crystal manufacturing apparatus
CN102094235A (en) * 2009-12-11 2011-06-15 硅电子股份公司 Graphite crucible and silicon single crystal manufacturing apparatus
EP2336396A1 (en) 2009-12-11 2011-06-22 Siltronic AG Graphite crucible and silicon single crystal manufacturing apparatus
US8992682B2 (en) 2009-12-11 2015-03-31 Siltronic Ag Graphite crucible and silicon single crystal manufacturing apparatus
CN102206855A (en) * 2010-03-29 2011-10-05 上海杰姆斯电子材料有限公司 Czochralski crystal grower graphite crucible
JP2012066969A (en) * 2010-09-24 2012-04-05 Heraeus Shin-Etsu America Inc Method and apparatus for venting gas between crucible and susceptor
EP2687623A1 (en) * 2011-12-12 2014-01-22 Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd. Silica container for pulling up single crystal silicon, and method for manufacturing same
EP2687623A4 (en) * 2011-12-12 2015-01-07 Shinetsu Quartz Prod Silica container for pulling up single crystal silicon, and method for manufacturing same
US9382640B2 (en) 2011-12-12 2016-07-05 Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd. Single crystal silicon pulling silica container and manufacturing method thereof
JP2014043375A (en) * 2012-08-27 2014-03-13 Shin Etsu Handotai Co Ltd Graphite crucible
CN106012000A (en) * 2016-08-11 2016-10-12 内蒙古中环光伏材料有限公司 Crucible apparatus used for silicon material production
WO2019093534A1 (en) * 2017-11-08 2019-05-16 (주)알파플러스 Effusion cell
KR20210014953A (en) * 2019-07-31 2021-02-10 에스케이실트론 주식회사 Crucible for ingot grower
US11608567B2 (en) 2019-07-31 2023-03-21 Sk Siltron Co., Ltd. Crucible for ingot grower
JP2021075421A (en) * 2019-11-11 2021-05-20 株式会社Sumco Carbon crucible
CN110923805A (en) * 2020-01-09 2020-03-27 包头美科硅能源有限公司 Method for prolonging service life of quartz crucible for RCZ
CN110983428A (en) * 2020-01-09 2020-04-10 包头美科硅能源有限公司 Method for prolonging service life of crucible for solar-grade large-size single crystal growth
CN110923805B (en) * 2020-01-09 2021-12-21 包头美科硅能源有限公司 Method for prolonging service life of quartz crucible for RCZ
CN113529162A (en) * 2021-07-19 2021-10-22 西安奕斯伟材料科技有限公司 Graphite crucible and device for preventing deformation of quartz crucible

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