JPH1072276A - 半導体原料溶融用ルツボ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大型であっても、内面を汚すことなく簡単に
取り扱えるルツボを提供する。 【解決手段】 外側面に操作用ツールを着脱可能に装着
する係合成形部を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、チョクラルスキー
法により半導体単結晶を成長させる際に用いられる半導
体原料溶融用ルツボに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体単結晶を成長させる方
法として、チョクラルスキー法（以後、ＣＺ法と記
す。）が一般に用いられている。ＣＺ法は、多結晶半導
体からなる直径１５０〜２００ｍｍのロッドを破砕して
得られる５ｃｍ程度の大きさの塊状原料や、流動床反応
炉を用いて得られる直径１００〜１５００μｍ程度の粒
状原料を、引上炉内のルツボに装填した後、ルツボ内で
融解させ、種結晶を用いて半導体単結晶を成長させなが
ら引き上げる方法である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に、デバイスチッ
プはバッチプロセスで製造されるため、製造歩留等の観
点からシリコンウェハの大口径化が常に求められてい
る。そのため、１２インチ（約３０ｃｍ）以上のいわゆ
る大口径ＣＺシリコンの実現の可能性が模索されてい
る。

【０００４】例えば、１６インチ（約４０ｃｍ）の大口
径ＣＺシリコンを製造する場合、従来の最大口径と言わ
れる１２インチ（約３０ｃｍ）のＣＺシリコンを製造す
る時と比べて原料の重量が倍以上にもなるため、従来の
石英ルツボでは容積が小さ過ぎ、不適当である。そのた
め、１６インチ結晶用の大型の石英ルツボおよび引上炉
を新たに設計・製造して、ＣＺ法によりシリコン単結晶
を成長させることが検討されている。

【０００５】しかしながら、１６インチ結晶用の大型の
石英ルツボ及び引上炉等の従来よりも大型なルツボ及び
引上炉を用いる場合、様々な難点が生じる。その中の１
つとして、以下のような難点が挙げられる。

【０００６】即ち、多結晶半導体からなる原料を溶融す
るためのルツボが大きくなると、当然のことながらルツ
ボの重量が重くなるため、ルツボを洗浄機等にセットす
る際や、洗浄機から取り出して乾燥機に搬送する際や、
乾燥機から取り出した後に内面が下を向くように転回さ
せる際において人手による取り扱いが難しくなる。

【０００７】そのため、ルツボをハンドリングするため
の操作用ツールを備えた台車や転回装置等を用い、これ
らの装置に設けられた操作用ツールにより、ルツボの取
り出しや搬送および転回等のハンドリングを操作できる
ようにすることが挙げられる。

【０００８】しかし、ルツボは、その表面にとっかかり
となるような凹凸がなく、機械によりしっかりと保持し
にくい形であるため、ルツボをハンドリングするための
操作用ツールからルツボが滑り落ち易いという難点があ
る。特に、洗浄後のルツボについては、その内面を汚染
しないように十分気を付けねばならないが、ルツボが大
きく重くなり保持しにくくなると、十分気を付けていて
も、ルツボが滑って落ちてしまう確率が高くなる。

【０００９】半導体原料溶融用ルツボは、石英等の多結
晶半導体原料を溶融するのに適した材質よりなる溶融ル
ツボをカーボン等の前記溶融ルツボの保護及びヒーティ
ングに適した材質よりなる保護ルツボに嵌め込んだ構成
のものが一般的であるが、特に、石英製の溶融ルツボは
脆く、ハンドリングなどの時に滑り落ちるとその衝撃で
割れてしまう恐れがある。

【００１０】特に、石英等のようなルツボを形成する物
質は高価であるため、ルツボ一個の値段は、ルツボが大
きくなればなるほど高くなる。従って、１６インチ結晶
用等の大型の石英ルツボを用いる場合にルツボが割れて
しまうと多大な損失を被ることになってしまう。

【００１１】また、ルツボをハンドリングするための操
作用ツールを、ルツボ全体を挟持するように工夫するこ
とも挙げられるが、この場合、操作用ツールが大型にな
ったり、複雑になってしまうという難点がある。さら
に、大型ルツボ専用の特殊な操作用ツールを新しく用意
せねばならないという難点もある。

【００１２】本発明は、その様な難点を解決するために
なされたものであり、従来からあるような簡単な構成の
ルツボ操作用ツールであっても簡単に取り扱えるルツボ
を提供することをその目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決すべく請
求項１にかかる発明では、ルツボをハンドリングするた
めの操作用ツールを着脱可能に装着する係合成形部を外
側面に備えたことを特徴とする半導体原料溶融用ルツボ
を提案している。

【００１４】本発明では、原料となる多結晶シリコン等
の半導体を溶融する為のルツボが操作用ツールに係合す
るのに適した係合成形部をその外側面に備え、ハンドリ
ング操作時に係合成形部が操作用ツールと係合する構成
としたため、ルツボが操作用ツールから滑り落ちないよ
うになっている。即ち、ルツボが操作用ツールから落ち
ないため、ルツボが滑り落ちて割れる恐れもない。

【００１５】更に、操作用ツールとの係合状態を強固に
すれば、多少作業ペースを上げてもルツボが操作用ツー
ルから落ちる確率は更に低くなるので、ルツボのハンド
リング操作が迅速にでき、作業効率が向上する。また、
短い時間でルツボの移送ができるため、ルツボの内面が
移送の際に汚染される可能性も低くなる。

【００１６】そのような前記係合成形部としては、ルツ
ボの開口端に沿ってルツボ外側面に設けられた溝部や、
ルツボの開口部近傍で径方向に対向してルツボ外側面に
配置された二つの開口部や凸部、ルツボの開口部近傍で
対向してルツボ外側面に配置された二つの突状部などが
挙げられるが、本発明では、操作用ツールを着脱可能に
装着するものをすべて含んでいる。

【００１７】即ち、操作用ツールがルツボを保持する際
にはこれらの開口部や凸部に引っ掛かるため、操作用ツ
ールからルツボが滑り落ちるのを防ぐことができる。
尚、石英ルツボの外側には黒鉛ルツボが配されるのが普
通であるため、凸部を形成させる場合は、黒鉛ルツボが
配された時に黒鉛ルツボと干渉しない高さ位置に形成さ
せると良い。

【００１８】また、凸部を形成させる場合は、操作用ツ
ールとの係合状態を確実にできるように、凸部の操作用
ツールとの接触面に鈎状の引っ掛け部を設けると良い。
この場合、更に操作用ツールにもこの鈎状の引っ掛け部
と係合する鈎状の係合部を設ければ、更に、強固に凸部
と操作用ツールとが係合するので、ルツボが操作用ツー
ルから滑り落ちる可能性をより一層低くでき好ましい。

【００１９】また、請求項２の発明は、請求項１に記載
の半導体原料溶融用ルツボにおいて、前記係合成形部
は、ルツボの開口端近傍のルツボ外側面に設けられた凹
部を含むものとしている。

【００２０】即ち、請求項２の発明の半導体原料溶融用
ルツボを操作用ツールで保持する際には、ツール先端が
この凹部に係合するため、操作用ツールからルツボが滑
り落ちるのを防ぐことができる。尚、請求項２の発明で
は、係合成形部が凹部であるため、石英ルツボの外側に
黒鉛ルツボを配する時にも係合成形部が邪魔にならない
という利点がある。

【００２１】尚、ここで述べる凹部とは、操作用ツール
と係合可能な形状でルツボの外側面から凹んだものすべ
てを含み、具体的には、ルツボの外側面から予め定めら
れた深さで形成された周方向溝や、ルツボの外側面に穿
たれた複数の有底穴や貫通穴等が挙げられる。

【００２２】また、請求項３の発明は、請求項１又は２
に記載の半導体原料溶融用ルツボにおいて、前記係合成
形部は、ルツボの外側面の全周に亙って形成されている
ものとしている。

【００２３】これにより、ルツボがどのような向きであ
っても簡単に操作用ツールがルツボを引っ掛けることが
できる。特に、係合成形部が凸部である場合は、そのよ
うな凸部をルツボの口縁部に設ければ、脆弱な口縁部を
補強することとなるため好ましい。

【００２４】更に、請求項４の発明は、請求項１又は２
に記載の半導体原料溶融用ルツボにおいて、前記係合成
形部は、ルツボの外側面の周方向に間隔を隔てて複数形
成されているものとしている。

【００２５】また、請求項５の発明は、請求項４に記載
の半導体原料溶融用ルツボにおいて、前記係合成形部
は、ルツボの開口端近傍で径方向に対向して配されてい
るものとしている。

【００２６】以上説明したすべての発明は、装填する塊
状原料の量が多くなる１６インチ結晶用の石英ルツボ等
のような従来よりも大型なルツボに対して特に有効であ
る。勿論、それよりも小型の大きさのルツボに対しても
有効であることは言うまでもない。

【００２７】尚、半導体原料溶融用ルツボは、石英等の
多結晶半導体原料を溶融するのに適した材質よりなる溶
融ルツボをカーボンなどの前記溶融ルツボの保護及びヒ
ーティングに適した材質よりなる保護ルツボに嵌め込ん
だ構成のものが一般的であり、本願発明は、特に、石英
等からなる溶融ルツボに関してなされたものではある
が、勿論、溶融ルツボを保護する保護ルツボに適用させ
ても良い。この場合、溶融ルツボを保護ルツボに嵌め込
んだ状態においても良好にルツボを保持できるため、ル
ツボが操作用ツールから滑り落ちることがなく好まし
い。

【００２８】

【実施の形態】以下、図１、図２及び図３を示して本発
明の一実施形態を説明する。勿論、本発明はこれらの実
施形態のみに限定されるものではない。

【００２９】図１は、本発明の第１の形態を簡単に示し
た概略説明図である。図１（ａ）はこの石英ルツボ１の
側面図であり、図１（ｂ）は石英ルツボ１の直径上にお
ける縦断面図である。

【００３０】図１（ａ）及び（ｂ）からもわかるよう
に、この石英ルツボ１の外側面には、全周に亙って係合
成形部である環状溝２が石英ルツボ１の口縁からある距
離だけ離れた位置に形成されている。この環状溝２は、
ルツボのハンドリングのための操作用ツールである２つ
のバー部材３ａ，３ｂが嵌り込むのに適した深さに形成
されている。

【００３１】これら２つのバー部材３ａ，３ｂは、矢印
方向に移動すると、石英ルツボ１を挟持し、矢印とは逆
の方向に移動すると、石英ルツボ１を開放するものであ
り、ここでは、特にその構成を図示しないが、例えば、
２つの真っ直ぐなバー部材を平行に配置した構造のもの
や、２つの真っ直ぐなバー部材を鋏のように交差させた
構造のものや、ルツボの側面に合致する弧状のバー部材
を鋏のように交差させた構造のもの等が挙げられる。

【００３２】従って、石英ルツボ１の保持のためにその
様な２つのバー部材３ａ，３ｂが矢印方向に移動して環
状溝２に入り込んでから、図１における上方向に互いに
平行に移動すると、石英ルツボ１が持ち上がることとな
る。

【００３３】その際、これら２つのバー部材３ａ，３ｂ
は、環状溝２内に留まるため、図１における下方向に石
英ルツボ１の重量がかかっても、石英ルツボ１の外表面
を滑ることがないので、石英ルツボ１は、２つのバー部
材３ａ，３ｂの間で保持されることとなる。勿論、石英
ルツボ１の開口を下にした場合であっても同様である。

【００３４】図２は、本発明の第２の形態を簡単に示し
た概略説明図である。図２（ａ）はこの石英ルツボ２１
の側面図であり、図２（ｂ）は石英ルツボ２１の直径上
における縦断面図である。

【００３５】図２（ａ）及び（ｂ）からもわかるよう
に、この石英ルツボ２１の外側面には、全周に亙って係
合成形部である環状突起２２が石英ルツボ２１の口縁か
らある距離だけ離れた位置に形成されている。そして、
この環状突起２２のルツボの外側面からの高さは、ルツ
ボのハンドリングのための操作用ツールである２つのバ
ー部材３ａ，３ｂがその下側に入り込んでルツボを保持
した時に適した高さに形成されている。

【００３６】これら２つのバー部材３ａ，３ｂは、図１
で説明したものと同様のもので矢印方向に移動すると、
石英ルツボ２１を挟持し、矢印とは逆の方向に移動する
と、石英ルツボ２１を開放するものである。

【００３７】従って、石英ルツボ２１の保持のためにそ
の様な２つのバー部材３ａ，３ｂが矢印方向に移動して
環状突起２２の紙面内における下側に入り込んでから、
図２における上方向に互いに平行に移動すると、石英ル
ツボ２１が持ち上がることとなる。

【００３８】その際、これら２つのバー部材３ａ，３ｂ
は、図２に示したように環状突起２２の紙面内での下側
に入り込んで環状突起２２を受けているため、図２にお
ける下方向に石英ルツボ２１の重量がかかっても、石英
ルツボ２１の外表面を滑ることがないので、石英ルツボ
２１は、２つのバー部材３ａ，３ｂの間で保持されるこ
ととなる。勿論、石英ルツボ２１の開口を下にした場合
も同様であり、その場合は、２つのバー部材３ａ，３ｂ
は、環状突起２２の紙面内での上側に入り込んで環状突
起２２を受けることとなる。

【００３９】図３は、本発明の第３の形態を簡単に示し
た概略説明図である。図３（ａ）はこの石英ルツボ３１
の側面図であり、図３（ｂ）は石英ルツボ３１の直径上
における縦断面図である。

【００４０】図３（ａ）及び（ｂ）からもわかるよう
に、この石英ルツボ３１の外側面には、全周に亙って係
合成形部である環状突起３２が形成されているが、この
環状突起３２は、石英ルツボ３１の口縁部に設けられて
おり、石英ルツボ３１の口縁部を補強している。

【００４１】この形態の石英ルツボ３１は、開口が上で
ある時は図１及び図２で説明したような２つのバー部材
３ａ，３ｂからなる操作用ツールを用いても良好に保持
されるが、開口が下である時には２つのバー部材３ａ，
３ｂからなる操作用ツールでは良好に保持できなくなる
ので、好ましくは図３に示したようなアーム部材４ａ，
４ｂを用いると良い。

【００４２】これら２つのアーム部材４ａ，４ｂは、そ
れぞれ爪部５が設けられていると共に、紙面に対して垂
直な方向に平行移動できるように構成されている。そし
て、それぞれのアーム部材４ａ，４ｂに設けられた二つ
の爪部５が、最も近づいた位置に配置されると環状突起
３２を挟持する構成となっている。

【００４３】従って、石英ルツボ３１の保持のためにそ
の様な２つのアーム部材４ａ，４ｂの爪部５が環状突起
３２を挟持してから、図２における上方向に互いに平行
に移動すると、石英ルツボ３１が持ち上がることとな
る。

【００４４】その際、２つのアーム部材４ａ，４ｂは、
しっかりと環状突起３２を挟持しているため、図２にお
ける下方向に石英ルツボ３１の重量がかかっても、石英
ルツボ３１の外表面を滑ることがない。

【００４５】図４は、本発明の第４の形態を簡単に示し
た上面図である。この図４は、係合成形部として、図３
の変形例であり、石英ルツボ４１の周方向に間隔を隔て
て係合成形部である二つの把手部４２ａ，４２ｂが形成
されたものを示している。

【００４６】この場合では、これら二つの把手部４２
ａ，４２ｂは、図２に示したように、石英ルツボ４１の
口縁からある距離だけ離れた位置で径方向に対向して配
置されているため、図１及び図２で説明したような２つ
のバー部材３ａ，３ｂからなる操作用ツールを用いても
良好に保持できるし、図３で示したようなアーム部材４
ａ，４ｂを操作用ツールとして用いても良好に保持でき
る。

【００４７】

【発明の効果】以上のように、本発明のルツボは、ルツ
ボをハンドリングするための操作用ツールが着脱可能に
装着される係合成形部を外側面に備えているため、ルツ
ボが操作用ツールから滑り落ちることがないという効果
を達成する。これは、特に、人手により取扱が難しいル
ツボ、例えば、１６インチ結晶用の石英ルツボ等のよう
な従来よりも大型なルツボとした場合に著しい効果を発
揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の形態を簡単に示した概略説明図
である。

【図２】本発明の第２の形態を簡単に示した概略説明図
である。

【図３】本発明の第３の形態を簡単に示した概略説明図
である。

【図４】本発明の第４の形態を簡単に示した概略説明図
である。

【符号の説明】

１，２１，３１，４１：石英ルツボ ２ ：環状溝 ３ａ，３ｂ ：バー部材 ２２，３２ ：環状突起 ４ａ，４ｂ ：アーム部材 ４２ａ，４２ｂ ：把手部 ５ ：爪部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 蔵本 誠 東京都千代田区丸の内１−４−２ 株式会 社スーパーシリコン研究所内 (72)発明者 町田 倫久 東京都千代田区丸の内１−４−２ 株式会 社スーパーシリコン研究所内 (72)発明者 白石 裕 東京都千代田区丸の内１−４−２ 株式会 社スーパーシリコン研究所内 (72)発明者 高野 清隆 東京都千代田区丸の内１−４−２ 株式会 社スーパーシリコン研究所内 (72)発明者 飯田 哲広 東京都千代田区丸の内１−４−２ 株式会 社スーパーシリコン研究所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ルツボをハンドリングするための操作用
   ツールが着脱可能に装着される係合成形部を外側面に備
   えたことを特徴とする半導体原料溶融用ルツボ。
2. 【請求項２】 前記係合成形部は、ルツボの開口端近傍
   のルツボ外側面に設けられた凹部を含むことを特徴とす
   る請求項１に記載の半導体原料溶融用ルツボ。
3. 【請求項３】 前記係合成形部は、ルツボの外側面の全
   周に亙って形成されていることを特徴とする請求項１又
   は２に記載の半導体原料溶融用ルツボ。
4. 【請求項４】 前記係合成形部は、ルツボの外側面の周
   方向に間隔を隔てて複数形成されていることを特徴とす
   る請求項１〜３のいずれかに記載の半導体原料溶融用ル
   ツボ。
5. 【請求項５】 前記係合成形部は、ルツボの開口端近傍
   で径方向に対向して配されていることを特徴とする請求
   項４に記載の半導体原料溶融用ルツボ。