JPH11147199A - 単結晶引上げ用坩堝の成形方法 - Google Patents

単結晶引上げ用坩堝の成形方法

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JPH11147199A
JPH11147199A JP31201797A JP31201797A JPH11147199A JP H11147199 A JPH11147199 A JP H11147199A JP 31201797 A JP31201797 A JP 31201797A JP 31201797 A JP31201797 A JP 31201797A JP H11147199 A JPH11147199 A JP H11147199A
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JP
Japan
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crucible
rubber
single crystal
forming
mold core
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Application number
JP31201797A
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English (en)
Inventor
Tomohiro Tanaka
知洋 田中
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30PRESSES
    • B30BPRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/02Dies; Inserts therefor; Mounting thereof; Moulds
    • B30B15/022Moulds for compacting material in powder, granular of pasta form
    • B30B15/024Moulds for compacting material in powder, granular of pasta form using elastic mould parts

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Moulds, Cores, Or Mandrels (AREA)
  • Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単結晶引上げ用の大径坩堝を容易に成形する
方法を提供すること。 【解決手段】 単結晶引上げ用坩堝をラバープレス成形
法によって成形する方法である。円周方向に、一つが1
80°未満の4分割したラバーケース1に金型中子2を
内装し、これらラバーケース1と金型中子2の間に原料
粉末を充填する。このラバーケース1に静水圧を作用さ
せる。坩堝内面側の角部形成箇所に、面取り用の平面2
aを形成した金型中子2を使用する。 【効果】 分割したラバーケースを使用するので、比較
的小型のラバープレスを用いて成形でき、かつ、焼成時
や黒鉛化処理時における割れの発生も防止できる。そし
て、角部への原料粉末の充填不足の問題が解消し、成形
体を取り出す際の、角部の崩落の心配もなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばシリコン等
の単結晶引上げ用の黒鉛坩堝を成形するための成形方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体素材に用いられるシリコン等の単
結晶素材の溶融物を装填した石英坩堝の外側には、石英
坩堝を保持するために黒鉛坩堝が配置される。この単結
晶引上げ用の黒鉛坩堝は、通常、ラバープレス成形法に
より圧粉成形された後、焼成及び黒鉛化工程を得て製品
となる。
【0003】ラバープレス成形法は、CIP(Cold Is
ostastic Pressing)ともいわれ、原料粉末である例え
ば炭素質成形粉をラバーケースに充填し、液媒体を介し
てラバーケースに静水圧を作用させて成形するもので、
成形体に等方性と緻密組織が付与される利点がある。
【0004】しかしながら、上記したラバープレス成形
法で単結晶引上げ用黒鉛坩堝を成形した場合には、単結
晶の引上げ作業が完了した後の冷却時、石英と黒鉛の熱
膨張係数の差により、石英坩堝によって黒鉛坩堝に応力
が作用し、黒鉛坩堝が変形したり、破損したりする原因
になる。
【0005】そして、近年のシリコン単結晶の大径化に
伴って黒鉛坩堝も大径化する結果、上記した傾向は著し
くなり、黒鉛坩堝の短寿命化を招き、シリコン単結晶製
造におけるコストアップの要因となっている。そこで、
この対策として、一旦、一体型の黒鉛坩堝を製造した
後、円周方向に複数に切断して分割して、シリコン単結
晶引き上げ時には、この分割した黒鉛坩堝を使用するこ
とで、冷却時に石英坩堝により黒鉛坩堝に作用する応力
を緩和する方法が採られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た方法で黒鉛坩堝を製造したのでは、坩堝が大径化する
に従って、焼成時や黒鉛化処理時に坩堝が割れる事故が
多発する等の問題があった、加えて、坩堝が大径化する
に従って、圧粉するラバープレスも大型のものが必要に
なり、多額の設備費用とランニングコストが必要になっ
て、黒鉛坩堝のコストを引上げ、結果的に、シリコン単
結晶のコストを割高にするという問題もあった。
【0007】本発明は、上記した従来の問題点に鑑みて
なされたものであり、単結晶引上げ用の大径坩堝を容易
に成形する方法を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明の単結晶引上げ用坩堝の成形方法は、円
周方向に、一つが180°未満の3分割以上に分割した
ラバーケースを使用することとしている。そして、この
ようにすることで、比較的小型のラバープレスを用いて
成形でき、かつ、焼成時や黒鉛化処理時における割れの
発生も防止できる。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の単結晶引上げ用坩堝の成
形方法は、単結晶引上げ用坩堝をラバープレス成形法に
よって成形する方法において、円周方向に、一つが18
0°未満の3分割以上に分割したラバーケースに金型中
子を内装し、これらラバーケースと金型中子の間に原料
粉末を充填した後、このラバーケースに液媒体を介して
静水圧を作用させるものであり、好ましくは、ラバーケ
ースに内装する金型中子における坩堝内面側の角部形成
箇所に、面取り用の面を形成したものを使用する。
【0010】本発明の単結晶引上げ用坩堝の成形方法に
よれば、円周方向に、一つが180°未満の3分割以上
に分割したラバーケースを使用するので、比較的小型の
ラバープレスを用いて成形でき、かつ、焼成時や黒鉛化
処理時における割れの発生も防止できる。
【0011】ところで、円周方向に3分割以上に分割し
たラバーケースを使用した場合、分割することにより発
生する角部に原料粉末が充填しにくくなり、その結果、
ラバープレスを用いて成形処理した後でも圧密化せず、
成形処理した後に、成形体を取り出す作業中に該角部が
崩落して、次工程の焼成工程に進めなくなると言う事態
が起こる場合がある。
【0012】従って、このような懸念がある場合には、
ラバーケースに内装する金型中子における坩堝内面側の
角部形成箇所に、面取り用の面を形成したものを使用す
れば、角部への原料粉末の充填不足の問題が解消し、前
記した崩落の心配もなくなる。この面取り用の面は、平
面であっても、曲面であってもかまわない。
【0013】本発明において、円周方向に、一つが18
0°未満の3分割以上に分割したラバーケースを使用す
るのは、小型のラバープレスで成形するためであり、1
80°以上では使用するラバープレスの小型化が達成で
きないからである。また、分割するラバーケースは等分
に分割することが望ましい。等分に分割した場合には、
一種類のラバーケースで足りるからである。
【0014】また、本発明において、ラバーケースに内
装する金型中子における坩堝内面側の角部形成箇所に形
成する面取り用の面の大きさは特に限定されないが、一
辺が1.5mm以上となすことが望ましい。一辺が1.5
mm未満であれば、前記角部形成箇所への原料粉末の充填
が不十分になり易いからである。また、大きくなると黒
鉛化処理後の機械加工代が大きくなるので、コストの面
からは好ましくない。通常は5mm以下が望ましい。
【0015】
【実施例】以下、本発明の単結晶引上げ用坩堝の成形方
法を図1〜図6に示す実施例に基づいて説明する。図1
は請求項1の本発明に係る単結晶引上げ用坩堝の成形方
法に使用するラバーケースの斜視図、図2(a)は請求
項1の本発明に係る単結晶引上げ用坩堝の成形方法によ
って成形した黒鉛坩堝の斜視図、(b)は(a)の正面
図、図3は図2の黒鉛坩堝を焼成及び黒鉛化処理後、機
械加工した後の正面図、図4は本発明に係る単結晶引上
げ用坩堝の成形方法の効果を説明する図、図5は請求項
2の本発明に係る単結晶引上げ用坩堝の成形方法に使用
するラバーケースの斜視図、図6は請求項2の本発明に
係る単結晶引上げ用坩堝の成形方法によって成形した黒
鉛坩堝の斜視図である。
【0016】図1〜図4において、1はラバープレス成
形法に使用するラバーケースであり、例えば円周方向に
4等分した形状と成されている。2は前記ラバーケース
1に内装される金型中子である。そして、これらラバー
ケース1と金型中子2の間の空間3に原料粉末を充填
し、このラバーケース1に液媒体を介して静水圧を作用
させて、図2に示すような、例えば黒鉛坩堝4を成形す
る。なお、成形後は、焼成及び黒鉛化処理を行なった
後、図3に示すような形状に機械加工する。
【0017】このように4等分に分割したラバーケース
1と金型中子2を使用した場合には、図4に示すよう
に、例えば4つを合わせた外径が1000mmのラバーケ
ース1の場合には、ラバーケース1外側の保形用金物を
含めた外接円の直径は約750mmであり、一体型のラバ
ーケースの外接円の直径約1000mmと比較して大変小
さくなる。
【0018】ところで、前記したように分割したラバー
ケース1と金型中子2を使用した場合には、成形する黒
鉛坩堝4の、特に坩堝内面側の角部形成箇所には、原料
粉末を充填しにくくなる場合が起こり得る。このような
場合には、成形時に十分な圧密化が行なえず、成形後、
成形体を取り出す時に崩落し易くなる。
【0019】従って、このような虞がある場合には、図
5に示すように、ラバーケース1に内装する金型中子2
における坩堝内面側の角部形成箇所に、例えば一辺が2
mmの面取り用の例えば平面2aを形成したものを使用す
れば、前記角部形成箇所に原料粉末が充填し易くなっ
て、成形時に十分な圧密化が可能となる。この図5に示
した金型中子2をラバーケース1に内装して成形した黒
鉛坩堝4を図6に示す。
【0020】ちなみに、図1と図5に示すラバーケース
(厚さ:10mm、保形用金物を含めた外接円の直径:約
750mm)、金型中子を用いて、以下に説明するように
して、外径が850mm、内径が760mm、高さが500
mm、内部の深さが450mmの黒鉛坩堝を成形した。使用
した原料粉末は、メソフェーズ粉末を粉砕し、分級して
50μm以下の粒径(平均粒径は15μm)に調整し、
これを0.6g/ccの密度まで充填したものである。
なお、充填密度は、φ190mm×100mmのラバーケー
スに、原料粉末を充填した密度測定用試験材を、前記黒
鉛坩堝と同様の処理を行なって測定した。
【0021】上記した原料粉末を充填したラバーケース
に、1500気圧の静水圧をかけてラバープレス成形を
行なって黒鉛坩堝を成形した。このラバープレス成形後
の粉末の見掛け密度は1.3g/ccであった。
【0022】黒鉛坩堝を成形後は、成形体を取り出し、
坩堝内面側の角部の崩落の有無を確認した。その結果、
図5に示すラバーケース及び金型中子を使用したもの
は、十分な圧密化が行なえて、全く角部の崩落は認めら
れなかった。一方、図1に示すラバーケース及び金型中
子を使用したものは、角部に若干の崩落は認められたも
のの、使用に差し支えるほどではなかった。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の単結晶引
上げ用坩堝の成形方法によれば、円周方向に、一つが1
80°未満の3分割以上に分割したラバーケースを使用
するので、比較的小型のラバープレスを用いて成形で
き、かつ、焼成時や黒鉛化処理時における割れの発生も
防止できる。そして、この時、ラバーケースに内装する
金型中子における坩堝内面側の角部形成箇所に、面取り
用の面を形成したものを使用すれば、角部への原料粉末
の充填不足の問題が解消し、成形体を取り出す際の、角
部の崩落の心配もなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1の本発明に係る単結晶引上げ用坩堝の
成形方法に使用するラバーケースの斜視図である。
【図2】(a)は請求項1の本発明に係る単結晶引上げ
用坩堝の成形方法によって成形した黒鉛坩堝の斜視図、
(b)は(a)の正面図である。
【図3】図2の黒鉛坩堝を焼成及び黒鉛化処理後、機械
加工した後の正面図である。
【図4】本発明に係る単結晶引上げ用坩堝の成形方法の
効果を説明する図である。
【図5】請求項2の本発明に係る単結晶引上げ用坩堝の
成形方法に使用するラバーケースの斜視図である。
【図6】請求項2の本発明に係る単結晶引上げ用坩堝の
成形方法によって成形した黒鉛坩堝の斜視図である。
【符号の説明】
1 ラバーケース 2 金型中子 2a 平面 4 黒鉛坩堝

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 単結晶引上げ用坩堝をラバープレス成形
    法によって成形する方法において、円周方向に、一つが
    180°未満の3分割以上に分割したラバーケースに金
    型中子を内装し、これらラバーケースと金型中子の間に
    原料粉末を充填した後、このラバーケースに液媒体を介
    して静水圧を作用させることを特徴とする単結晶引上げ
    用坩堝の成形方法。
  2. 【請求項2】 ラバーケースに内装する金型中子におけ
    る坩堝内面側の角部形成箇所に、面取り用の面を形成し
    たものを使用することを特徴とする請求項1記載の単結
    晶引上げ用坩堝の成形方法。
JP31201797A 1997-11-13 1997-11-13 単結晶引上げ用坩堝の成形方法 Pending JPH11147199A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2206810A2 (en) 2008-05-01 2010-07-14 Ibiden Co., Ltd. Crucible holding member and method for producing the same
CN102586863A (zh) * 2012-03-08 2012-07-18 宁夏隆基硅材料有限公司 一种石墨坩埚单瓣块体再生利用的切割模具及其切割方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP2206810A2 (en) 2008-05-01 2010-07-14 Ibiden Co., Ltd. Crucible holding member and method for producing the same
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