JPH11217290A - 石英ガラスルツボ - Google Patents

石英ガラスルツボ

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JPH11217290A
JPH11217290A JP1691198A JP1691198A JPH11217290A JP H11217290 A JPH11217290 A JP H11217290A JP 1691198 A JP1691198 A JP 1691198A JP 1691198 A JP1691198 A JP 1691198A JP H11217290 A JPH11217290 A JP H11217290A
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JP
Japan
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quartz glass
crucible
glass crucible
polysilicon
single crystal
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Pending
Application number
JP1691198A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Honma
浩幸 本間
Naoyuki Obata
直之 小畑
Tomohiro Somekawa
智広 染川
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Coorstek KK
Original Assignee
Toshiba Ceramics Co Ltd
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Application filed by Toshiba Ceramics Co Ltd filed Critical Toshiba Ceramics Co Ltd
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Publication of JPH11217290A publication Critical patent/JPH11217290A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ポリシリコンの装填が容易で装填に何ら経験も
要せず、かつシリコン単結晶引上げ収率が高く、さらに
生産性に優れた石英ガラスルツボを提供する。 【解決手段】ルツボ1の上部の内径がメルトラインより
も上側を起点とし、ルツボ1の頂部5aに向かって逐次
減少するようにルツボ1の内表面7に3〜30°の勾配
を持たせたことを特徴とする石英ガラスルツボ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン単結晶引
上げに用いられる石英ガラスルツボに係わり、特にシリ
コン単結晶引上げの生産性を改善した石英ガラスルツボ
に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体デバイスの基板に用いられるシリ
コン単結晶は、一般にチョクラルスキー法(CZ法)で
製造されており、このCZ法は石英ガラスルツボ内に原
料のポリシリコンを装填し、これを周囲から加熱して溶
融し、上方から吊り下げたシードをシリコン融液に接触
してから引き上げるものである。
【0003】このCZ法に使用される従来の石英ガラス
ルツボ30は、図4に示すように、平面状の底部31と
この底部31に連なる円弧状の隅部32とこの隅部32
から立ち上がる円筒状の直胴部33で構成されていた。
【0004】図4に示すように、この石英ガラスルツボ
30を用いてシリコン単結晶を引き上げるには、石英ガ
ラスルツボ30に原料としてナゲット状のポリシリコン
34を装填し、石英ガラスルツボ30を囲繞するように
設けられたヒータ35により加熱してシリコン融液36
とし、引き上げ用ワイヤー37の先端に取り付けられた
シード38の先端をシリコン融液36に接触させ、なじ
ませた後引き上げを行う。
【0005】しかし、ナゲット状のポリシリコン34の
石英ガラスルツボ30への装填の仕方、すなわちナゲッ
ト状のポリシリコン34の石英ガラスルツボ30内での
積み方によっては、ヒータ35の石英ガラスルツボ30
への加熱にも拘わらず未溶融のナゲット状のポリシリコ
ン34が連続して連なって形成するブリッジ39が発生
することがある。
【0006】このブリッジ39が発生すると、このブリ
ッジ39を溶かし込むために過大な電力を負荷するた
め、電力費用がかさみ不経済であり、また極端な場合に
はブリッジ39により石英ガラスルツボ30が割れ、融
液漏れが発生し、非常に危険な状態になり、かつその被
害も甚大である。
【0007】また、ブリッジ39はポリシリコン34が
石英ガラスルツボ30の内表面40に食い込み、その後
ポリシリコン34が石英ガラスルツボ30の内表面40
を削ぎ取り、シリコン融液36中に落下する。落下した
石英ガラス片がシリコン融液36に浮き、単結晶の転位
を誘発し、シリコン単結晶の収率を大きく低下させてい
た。
【0008】このようなブリッジ39の発生を回避する
ため、従来は石英ガラスルツボ30にポリシリコン34
を装填するに際しては、経験的にブリッジ39の発生し
にくい積み方で行う必要があり、ポリシリコン34の装
填に時間がかかり、またポリシリコン34の形状は不均
一でありブリッジ39の発生しにくい積み方を標準化す
ることは困難であり、ブリッジ39の発生を皆無にする
に至っていない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】このため、ブリッジ3
9の発生がなく、シリコン単結晶引上げ収率が高く生産
性に優れたシリコン単結晶引上げ用石英ガラスルツボが
要望されていた。
【0010】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、ポリシリコンの装填が容易で装填に何ら経験も
要せず、かつシリコン単結晶引上げ収率が高く、さらに
生産性に優れた石英ガラスルツボを提供することを目的
とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた本願請求項1の発明は、ルツボの上部の内径
がメルトラインよりも上側を起点とし、ルツボの頂部に
向かって上方に向かって逐次減少するようにルツボの内
表面に3〜30°の勾配を持たせたことを特徴とする石
英ガラスルツボであることを要旨としている。
【0012】本願請求項2の発明は、勾配の起点をメル
トラインから頂部側0〜50mmのところに設けたこと
を特徴とする請求項1に記載の石英ガラスルツボである
ことを要旨としている。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる石英ガラス
ルツボの実施の形態およびこの石英ガラスルツボの実施
状況について添付図面に基づき説明する。
【0014】図1に示されるような本発明に係わる石英
ガラスルツボ1は、石英ガラス製で、かつ平面状の底部
2と、この底部2に連なる円弧状の隅部3と、この隅部
3から立ち上がる円筒状の直胴部4と、この直胴部4に
連なり石英ガラスルツボ1の上部5の内径が上方になる
に従い逐次減少するように内方に3〜30°の勾配、例
えば10°の勾配を持たせた傾斜部6で構成されてい
る。
【0015】石英ガラスルツボ1の上部に形成される勾
配は3°未満では勾配が小さいため、従来の石英ガラス
ルツボのように直胴部のみで形成された石英ガラスルツ
ボと同様にルツボ1の内表面7をベースとしてブリッジ
が発生し、単結晶引上げ収率を低下させる。また、勾配
が30°を超えると勾配が大きくので、ブリッジは発生
しないが、ルツボに変形が発生し単結晶引上げ収率を著
しく低下させる。
【0016】この傾斜部6は、装填したナゲット状のポ
リシリコンがほぼすべて溶融状態となった際のメルトラ
イン10から石英ガラスルツボ1の頂部側への高さ(離
間距離)Lが0〜50mmの位置を勾配の起点(線)1
1として、石英ガラスルツボ1の内表面と外表面8が平
行し、この内径が逐次減少するように勾配を持たせてあ
る。
【0017】上述のとおり、勾配の起点11の位置は、
原則としてメルトライン10からの高さLに基づき設定
されるが、例えば8インチのシリコン単結晶引上げ用の
22インチ石英ガラスルツボの場合には、石英ガラスル
ツボ1の頂部5aと起点11の垂直高さL1は、60〜
110mmに設定される。
【0018】なお、この起点11から石英ガラスルツボ
1の頂部5aまでの垂直距離が前記傾斜部6の垂直高さ
L1に相当する。
【0019】上記離間距離Lが50mmより大きい場合
には、従来の石英ガラスルツボと同様にブリッジが直胴
部4に形成されることが多く単結晶引上げ収率が低下す
る傾向にある。
【0020】また上記離間距離Lが0よりも小さい(マ
イナス長さ)、すなわち起点11がメルトライン10よ
りも下方側にくる場合には、融液減少率が変化するた
め、単結晶引上げ収率が減少する。
【0021】なお、内表面7および外表面8の勾配はよ
り均一な熱伝導性の観点から同一であることが望まし
い。内表面7の勾配が小さい場合、例えば3°〜6°程
度の際には、外表面8に勾配を設けず直胴部4の延長上
の垂直面であっても良く、この場合、傾斜部6はそれほ
ど肉厚になることはなく、問題は生じない。
【0022】本発明に係わる石英ガラスルツボは以上の
ような構造になっているから、この石英ガラスルツボ1
を用いてシリコン単結晶を引き上げるには、図2に示さ
れるようなCZ法の単結晶引上装置12を用いる。
【0023】単結晶引上装置12は、炉本体13と、こ
の炉本体13の炉底部14から炉本体13を貫通しモー
タ(図示せず)により駆動されるルツボ回転軸15と、
この回転軸15に取付けられた炭素製支持体16と、こ
の炭素製支持体16に収納された石英ガラスルツボ1を
有する。
【0024】さらに、炉本体13には石英ガラスルツボ
1を加熱し、石英ガラスルツボ1に装填されたナゲット
状のポリシリコン17を溶融しシリコン融液9にするた
めのヒータ18が設けられている。
【0025】一方、石英ガラスルツボ1の上方には、引
き上げ用ワイヤー19の先端に取り付けられたシード2
0が設けられている。
【0026】本発明に係わる石英ガラスルツボ1が組み
込まれた単結晶引上装置12を用いて単結晶を引上げる
には、図3(a)に示すように、ナゲット状のポリシリ
コン17を不規則に起点11より上方まで積み込む。
【0027】しかる後、ヒータ18に通電を行いナゲッ
ト状のポリシリコン17の溶融を行う。ヒータ18が通
電されると石英ガラスルツボ1内のポリシリコン17
は、図3(b)に示されるように石英ガラスルツボ1の
底部2近傍から溶融し始め、順次ポリシリコン17の上
方が溶融する。
【0028】ポリシリコン17の下部からの溶融により
未溶融のポリシリコン17の上部の重力は石英ガラスル
ツボ1の内表面7に作用する。しかし、この内表面7に
は勾配が設けられているので、この内表面7と接触する
未溶融のポリシリコン17は内表面7をスムーズに滑
り、ポリシリコン17の下側から順調に溶融し、図3
(c)に示されるように完全なシリコン融液9となる。
このとき、シリコン融液9のメルトラインである融液面
10は起点11より下方になっている。
【0029】従って、図4に示されるような従来の石英
ガラスルツボを用いた単結晶引上げのように、未溶融の
ナゲット状のポリシリコンが連なって形成するブリッジ
が発生することがない。
【0030】それ故、本発明に係わる石英ガラスルツボ
1を用いて単結晶の引上げを行えば、ブリッジが石英ガ
ラスルツボ1の内表面7に食い込み、その後ポリシリコ
ン17が石英ガラスルツボ1内表面7を削ぎ取って、シ
リコン融液9中に落下するのを防止でき、石英ガラス片
が融液9に浮き、単結晶の転位を誘発し、引上げ歩留ま
りを大きく低下させるようなこともない。
【0031】また、ブリッジの発生を回避するため、石
英ガラスルツボ1にポリシリコン17を装填するに際し
ては、経験的にブリッジが発生しにくい積み方で行う必
要もなく、不規則に未溶融のナゲット状のポリシリコン
17を装填することが可能であり、ポリシリコン17の
装填に時間がかからず、シリコン単結晶引上げ収率が高
く、かつ単結晶引上げの生産性も向上する。
【0032】
【実施例】石英ガラスルツボの内表面の断面形状と同一
の形状を有する成形用棒状体を用いて、回転するモール
ドに供給される石英原料粉を成形し石英ガラスルツボ状
の成形体を製作し、しかる後モールド内に位置するアー
クを点火して石英ガラスルツボを製造する。なお、傾斜
部の内表面に対向する外表面には未溶融の垂直外表面が
形成されるので、切除し内表面と平行な面を持つ外表面
を形成する。このようにして製造された内径が24イン
チの石英ガラスルツボを用い、ブリッジの発生の有無、
シリコン単結晶引上げ収率の確認試験を行った。
【0033】実施例1:ルツボ傾斜部の内表面の勾配が
3°、Lが+10の本発明の実施品、 実施例2:ルツボ傾斜部の内表面の勾配が10°、Lが
+10の本発明の実施品、 実施例3:ルツボ傾斜部の内表面の勾配が30°、Lが
+10の本発明の実施品、 比較例1:ルツボ傾斜部の内表面の勾配が35°、Lが
+10の石英ガラスルツボ、 比較例2:ルツボ傾斜部の内表面の勾配が10°、Lが
−10の石英ガラスルツボ、 実施例4:ルツボ傾斜部の内表面の勾配が10°、Lが
0の本発明の実施品、 実施例5:ルツボ傾斜部の内表面の勾配が10°、Lが
+50の本発明の実施品、比較例3:ルツボ傾斜部の内
表面の勾配が10°、Lが+70の石英ガラスルツボ、 従来例:従来形状の石英ガラスルツボにつき試験を行っ
たところ、下表のような結果を得た。
【0034】
【表1】
【0035】実施例1はブリッジが発生せず、かつDF
率(単結晶引上げ収率)も96%とよい値を記録した。
実施例2はブリッジが発生せず、かつDF率も98%と
最高値を記録した。実施例3はブリッジが発生せず、か
つDF率も97%と実施例2に次ぐ値を記録した。比較
例1はルツボに変形を生じ、かつDF率も極めて低い。
比較例2は融液減少率が変化生じるため、DF率が70
%に低下した。実施例4はブリッジが発生せず、かつD
F率も96%と実施例1と同様でよい値を記録した。実
施例5はブリッジが発生せず、かつDF率も95%とよ
い値を記録した。比較例3はブリッジの発生が2%あ
り、またDF率が90%と低い。比較例4はブリッジの
発生が10%あり、またDF率が90%と低い。
【0036】
【発明の効果】以上に述べたように本発明に係わる石英
ガラスルツボは、ルツボの上部の内径がメルトラインよ
りも上側を起点とし、ルツボの頂部に向かって逐次減少
するようにルツボの内表面に勾配を持たせたことによ
り、ポリシリコンの装填が容易で装填に何ら経験も要せ
ず、かつシリコン単結晶引上げ収率が高く、さらに生産
性に優れた石英ガラスルツボを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる石英ガラスルツボの断面図。
【図2】本発明に係わる石英ガラスルツボを用いたシリ
コン単結晶引上装置の概念図。
【図3】図2の単結晶引上装置によるポリシリコンの溶
融状況を示す説明図。
【図4】従来の石英ガラスルツボを用いた単結晶引上装
置の概念図。
【符号の説明】
1 石英ガラスルツボ 2 底部 3 隅部 4 直胴部 5 上部 5a 頂部 6 傾斜部 7 内表面 8 外表面 9 シリコン融液 10 融液面(メルトライン) 11 起点(線) 12 単結晶引上装置 13 炉本体 14 炉底部 15 回転軸 16 炭素製支持体 17 ポリシリコン 18 ヒータ 19 引上用ワイヤー 20 シード 30 石英ガラスルツボ 31 底部 32 隅部 33 直胴部 34 ポリシリコン 35 ヒータ 36 シリコン融液 37 引き上げ用ワイヤー 38 シード 39 ブリッジ 40 内表面

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ルツボの上部の内径がメルトラインより
    も上側を起点とし、ルツボの頂部に向かって逐次減少す
    るようにルツボの内表面に3〜30°の勾配を持たせた
    ことを特徴とする石英ガラスルツボ。
  2. 【請求項2】 勾配の起点をメルトラインから頂部側0
    〜50mmのところに設けたことを特徴とする請求項1
    に記載の石英ガラスルツボ。
JP1691198A 1998-01-29 1998-01-29 石英ガラスルツボ Pending JPH11217290A (ja)

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JP1691198A JPH11217290A (ja) 1998-01-29 1998-01-29 石英ガラスルツボ

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