JPS6126593A - シリコン単結晶引上用カ−ボンルツボ - Google Patents
シリコン単結晶引上用カ−ボンルツボInfo
- Publication number
- JPS6126593A JPS6126593A JP14585084A JP14585084A JPS6126593A JP S6126593 A JPS6126593 A JP S6126593A JP 14585084 A JP14585084 A JP 14585084A JP 14585084 A JP14585084 A JP 14585084A JP S6126593 A JPS6126593 A JP S6126593A
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- Japan
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- carbon crucible
- pulling
- silicon single
- crucible
- carbon
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/10—Crucibles or containers for supporting the melt
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の技術分野］
本発明はシリコン単結晶引上用カーボンルツボの改良に
関する。
関する。
［発明の技術的背景］
シリコン単結晶は主として第４図に示す引上装置を用い
て製造されている。第４図において、チャンバー１内に
は、その下部開口から支持棒２が回転自在に挿入されて
いる。この支持棒２の上端にはカーボンルツボ３が支持
されており、内部の石英ガラスルツボ４を保護している
。また、カーボンルツボ３の外周にはカーボンヒータ５
及び保温筒６が順次配設されている。また、チャンバー
１の上部からは前記石英ガラスルツボ４の上方に引上軸
７が回転自在に吊下されており、その下端には種結晶８
が保持される。更に、チャンバ−１の底部には排気管９
が接続されている。
て製造されている。第４図において、チャンバー１内に
は、その下部開口から支持棒２が回転自在に挿入されて
いる。この支持棒２の上端にはカーボンルツボ３が支持
されており、内部の石英ガラスルツボ４を保護している
。また、カーボンルツボ３の外周にはカーボンヒータ５
及び保温筒６が順次配設されている。また、チャンバー
１の上部からは前記石英ガラスルツボ４の上方に引上軸
７が回転自在に吊下されており、その下端には種結晶８
が保持される。更に、チャンバ−１の底部には排気管９
が接続されている。
上記引上装置を用いたシリコン単結晶の製造は以下のよ
うにして行なわれる。すなわち、まず石英ガラスルツボ
４内に多結晶シリコン原料を入れ、カーボンヒータ５に
より加熱してシリコシ融液１０とする。次に、チャンバ
ー１の上部から吊下された引上軸７の下端に保持された
種結晶８をシリコン融液１０に浸し、引上軸７を引上げ
ることによりシリコン単結晶１１を得る。
うにして行なわれる。すなわち、まず石英ガラスルツボ
４内に多結晶シリコン原料を入れ、カーボンヒータ５に
より加熱してシリコシ融液１０とする。次に、チャンバ
ー１の上部から吊下された引上軸７の下端に保持された
種結晶８をシリコン融液１０に浸し、引上軸７を引上げ
ることによりシリコン単結晶１１を得る。
上記引上装置において、石英ガラスルツボ４は耐熱性、
成形性がよく、シリコン単結晶の品質に悪影響を及ぼす
不純物がほとんど認めら、れないことから広く使用され
ている。しかし、引上げ時の処理温度は１４５０℃にも
達し、石英ガラヌルツボ４が軟化変形するおそれがある
ため、通常石英ガラスルツボ４はカーボンルツボ３内に
装填されて使用される。なお、従来この方−ポシルツポ
３としては側壁の内面、外面ともにほぼ円筒面で、開口
部側から底部側にかけて側壁の肉厚がほぼ同じものが用
いられている。
成形性がよく、シリコン単結晶の品質に悪影響を及ぼす
不純物がほとんど認めら、れないことから広く使用され
ている。しかし、引上げ時の処理温度は１４５０℃にも
達し、石英ガラヌルツボ４が軟化変形するおそれがある
ため、通常石英ガラスルツボ４はカーボンルツボ３内に
装填されて使用される。なお、従来この方−ポシルツポ
３としては側壁の内面、外面ともにほぼ円筒面で、開口
部側から底部側にかけて側壁の肉厚がほぼ同じものが用
いられている。
また、引上げ操作中石英ガラスルツボ４はシリコン融液
ｌＯと、 ｓｉ＋５ｉｏｚ ＋ ２ＳｉＯ の如く反応し、多量のＳｉＯが融液面から蒸発放出され
る。このＳｉＯ成分はシリコン単結晶中に取り込まれる
と酸素析出による欠陥生成の原因となるため、チャンバ
ー１内に蓄積されないようにチャンバー１の上部からア
ルゴン等の不活性ガスを導入し、チャンバ−１底部の排
気管９から排気している。
ｌＯと、 ｓｉ＋５ｉｏｚ ＋ ２ＳｉＯ の如く反応し、多量のＳｉＯが融液面から蒸発放出され
る。このＳｉＯ成分はシリコン単結晶中に取り込まれる
と酸素析出による欠陥生成の原因となるため、チャンバ
ー１内に蓄積されないようにチャンバー１の上部からア
ルゴン等の不活性ガスを導入し、チャンバ−１底部の排
気管９から排気している。
［背景技術の問題点］
上述したように生成したＳｉＯはチャンバー１内から排
気されるが、その途中でカーボンルツボ３の外周面で反
応してＳｉＣを生成し易い。このＳｉＣは特にシリコン
融液面に対応する高温部で多く発生する。このようにＳ
ｉＣが生成した場合、連続的な引上げ操作を行ない昇温
、降温を繰り返すと、ＳｉＣとＣとの熱膨張率の違いか
らカーボンルツボ３が破損し易くなり、寿命が短くなる
。また、引上げ後に残留したシリコン融液が多い場合、
シリコンの固化時の体積膨張による応力のためにやはり
カーボンルツボ３が破損し易くなり、これも寿命を短く
する原因と表っている。
気されるが、その途中でカーボンルツボ３の外周面で反
応してＳｉＣを生成し易い。このＳｉＣは特にシリコン
融液面に対応する高温部で多く発生する。このようにＳ
ｉＣが生成した場合、連続的な引上げ操作を行ない昇温
、降温を繰り返すと、ＳｉＣとＣとの熱膨張率の違いか
らカーボンルツボ３が破損し易くなり、寿命が短くなる
。また、引上げ後に残留したシリコン融液が多い場合、
シリコンの固化時の体積膨張による応力のためにやはり
カーボンルツボ３が破損し易くなり、これも寿命を短く
する原因と表っている。
［発明の目的］
本発明は上記欠点を解消するためになされたものであり
、寿命の長いシリコン単結晶引上用カーボンルツボを提
供しようとするものである。
、寿命の長いシリコン単結晶引上用カーボンルツボを提
供しようとするものである。
［発明の概要］
本発明者らは従来のカーボンルツボの寿命が短い原因に
ついて種々検討した結果、従来のカーボンルツボはＳｉ
Ｃの付着が多い部分でも少ない部分でも肉厚がほぼ同じ
であるため、場所によってＳｉＣの膨張、収縮の影響の
程度が異なり、応力のために破損し易いことを見出した
。このＳｉＣのｍ張、収縮の影響を小さくするためには
側壁の肉厚を全体的に厚くすることが考えられるが、こ
うするとカーボンルツボの熱容量が大きくなり、シリコ
ン融液の温度制御が困難となる。また、従来のカーボン
ルツボは側壁内面がほぼ円筒面、であるため、残留した
シリコン融液の固化時に水平方向の応力をまともに受け
て破損し易しことも見出した。
ついて種々検討した結果、従来のカーボンルツボはＳｉ
Ｃの付着が多い部分でも少ない部分でも肉厚がほぼ同じ
であるため、場所によってＳｉＣの膨張、収縮の影響の
程度が異なり、応力のために破損し易いことを見出した
。このＳｉＣのｍ張、収縮の影響を小さくするためには
側壁の肉厚を全体的に厚くすることが考えられるが、こ
うするとカーボンルツボの熱容量が大きくなり、シリコ
ン融液の温度制御が困難となる。また、従来のカーボン
ルツボは側壁内面がほぼ円筒面、であるため、残留した
シリコン融液の固化時に水平方向の応力をまともに受け
て破損し易しことも見出した。
本発明は上記の知見に基づいてなされたものである。
すなわち本発明のシリコン単結晶引上用カーボンルツボ
は、側壁内面の少なくとも一部をテーパー面とし、側壁
の開口部側より底部側（特にＳｉＣの発生が多い箇所の
近傍）を肉厚にしたことを特徴とするものである。
は、側壁内面の少なくとも一部をテーパー面とし、側壁
の開口部側より底部側（特にＳｉＣの発生が多い箇所の
近傍）を肉厚にしたことを特徴とするものである。
このようなカーボンルツボによれば、ＳｉＣの発生が多
い箇所では肉厚が厚いので、昇温、降温によるＳｉＣの
膨張、収縮の影響を受けることが少なくなり、寿命を長
くすることができる。しかも、内面の少なくとも一部が
テーパー面となっており、一部は薄いので全体の熱容量
は従来とそれほど変らず、シリコン融液への熱伝達には
あまり影響を与えない。
い箇所では肉厚が厚いので、昇温、降温によるＳｉＣの
膨張、収縮の影響を受けることが少なくなり、寿命を長
くすることができる。しかも、内面の少なくとも一部が
テーパー面となっており、一部は薄いので全体の熱容量
は従来とそれほど変らず、シリコン融液への熱伝達には
あまり影響を与えない。
また、内面の少なくとも一部がテーパー面となっている
ので、引上げ後に残留したシリコン融液が多い場合でも
、石英ガラスルツボがカーボンルツボに沿って上方へ移
動することによりシリコンの固化時の体積膨張による応
力が減少し、この結果寿命が長くなる。
ので、引上げ後に残留したシリコン融液が多い場合でも
、石英ガラスルツボがカーボンルツボに沿って上方へ移
動することによりシリコンの固化時の体積膨張による応
力が減少し、この結果寿命が長くなる。
更に、カーボンルツボは通常円周方向に例えば３分割し
たものを組み合わせて用いるが、側壁の底部側を肉厚に
したことにより従来より重心が下へ移動するため、取付
けが安定する。
たものを組み合わせて用いるが、側壁の底部側を肉厚に
したことにより従来より重心が下へ移動するため、取付
けが安定する。
本発明のシリコン単結晶引上用カーボンルツボにおいて
、外面の鉛直方向とのなす角は内面（テーパー面）の鉛
直方向とのなす角より小さければよく、円筒面（鉛直方
向とのなす角がＯ）でもよい。ただし、外面についても
テーパー面とした方がＳｉＯを含む排気ガスの流れがス
ムーズでＳｉＣが生成しに（いので、鉛直方向とのなす
角はＯより大の方が好ましい。
、外面の鉛直方向とのなす角は内面（テーパー面）の鉛
直方向とのなす角より小さければよく、円筒面（鉛直方
向とのなす角がＯ）でもよい。ただし、外面についても
テーパー面とした方がＳｉＯを含む排気ガスの流れがス
ムーズでＳｉＣが生成しに（いので、鉛直方向とのなす
角はＯより大の方が好ましい。
なお、本発明のシリコン単結晶引上用カーボンルツボに
おいて、テーパー面の鉛直方向とのなす角は５〜４０″
の範囲であることが望ましい。これは以下のような理由
による。すなわち、前記角度が５°未満であると、カー
ボンルツボの肉厚をほとんど変化させることができず、
シリコン融液への熱伝達を妨げることなくＳｉＣの熱膨
張の影響を小さくすることができなくなる。一方、前記
角度が４０°を超えると、引上げ操作に伴ってシリコン
融液面の面積が大幅に変化するので、シリコン融液の温
度制御が困難となり、所定の温度分布が得られなくなる
。
おいて、テーパー面の鉛直方向とのなす角は５〜４０″
の範囲であることが望ましい。これは以下のような理由
による。すなわち、前記角度が５°未満であると、カー
ボンルツボの肉厚をほとんど変化させることができず、
シリコン融液への熱伝達を妨げることなくＳｉＣの熱膨
張の影響を小さくすることができなくなる。一方、前記
角度が４０°を超えると、引上げ操作に伴ってシリコン
融液面の面積が大幅に変化するので、シリコン融液の温
度制御が困難となり、所定の温度分布が得られなくなる
。
し発明の実施例］
以ド、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図に本発明に係るカーボンルツボ１２を示す。この
カーボンルツボ１２の開口部の内径は１４インチである
。また、このカーボンルツボ１２の側壁は内面、外面と
もにテーパー面で鉛直方向とのなす角は内面が１７＠、
外面が１５°であり、その側壁は開口部側から底部側に
向かって徐々に肉厚が厚くなっている。
カーボンルツボ１２の開口部の内径は１４インチである
。また、このカーボンルツボ１２の側壁は内面、外面と
もにテーパー面で鉛直方向とのなす角は内面が１７＠、
外面が１５°であり、その側壁は開口部側から底部側に
向かって徐々に肉厚が厚くなっている。
このカーボンルツボ１２を、第４図に示す引上装置にお
いて従来のカーボンルツボの代りに用い、このカーボン
ルツボ１２の内面と同形状の外面を有する石英ガラスル
ツボをセットし、約３０ｋｇのシリコン単結晶を繰り返
し引上げて寿命を調べた。
いて従来のカーボンルツボの代りに用い、このカーボン
ルツボ１２の内面と同形状の外面を有する石英ガラスル
ツボをセットし、約３０ｋｇのシリコン単結晶を繰り返
し引上げて寿命を調べた。
この結果、従来のカーボンルツボは通常８〜１２回の引
上げで破損し、使用不能となっていたのに対し、上記カ
ーボンルツボ１２は３０回引上げ操作を繰り返しても何
ら異常は認められず、寿命が著しく長くなっていること
が確かめられた。
上げで破損し、使用不能となっていたのに対し、上記カ
ーボンルツボ１２は３０回引上げ操作を繰り返しても何
ら異常は認められず、寿命が著しく長くなっていること
が確かめられた。
なお、本発明のカーボンルツボは第１図に示すものに限
らず、第２図に示すように側壁の外面が円筒面のカーボ
ンルツボ１３でも、また第３図に示すように側壁の内面
の一部だけにテーパー面を形成したカーボンルツボ１４
でも上記実施例と同様の効果を得ることができる。
らず、第２図に示すように側壁の外面が円筒面のカーボ
ンルツボ１３でも、また第３図に示すように側壁の内面
の一部だけにテーパー面を形成したカーボンルツボ１４
でも上記実施例と同様の効果を得ることができる。
［発明の効果コ
以に詳述した如く本発明によれば、著しく寿命の長いシ
リコン単結晶用」二相カーボンルツボを提供できるもの
である。
リコン単結晶用」二相カーボンルツボを提供できるもの
である。
第１図は本発明の実施例におけるシリコン単結晶引上用
カーボンルツボの断面図、第２図及び第３図はそれぞれ
本発明の他の実施例におけるシリコン単結晶引上用カー
ボンルツボの断面図、第４図は従来のシリコン単結晶引
上用カーボンルツボを用いた引−ヒ装置の断面図である
。 １・・・チャンバー、？・・・支持棒、３．１２．１３
．１４・・・カーボンルツボ、４・・・石英ガラスルツ
ボ、５・・・カーボンヒータ、６・・・保温筒、７・・
・引−ト軸、８・・・種結晶、９・・・排気管、１０・
・・シリコン融液、１１・・・シリコン単結晶。 第１図 第２図 第３図
カーボンルツボの断面図、第２図及び第３図はそれぞれ
本発明の他の実施例におけるシリコン単結晶引上用カー
ボンルツボの断面図、第４図は従来のシリコン単結晶引
上用カーボンルツボを用いた引−ヒ装置の断面図である
。 １・・・チャンバー、？・・・支持棒、３．１２．１３
．１４・・・カーボンルツボ、４・・・石英ガラスルツ
ボ、５・・・カーボンヒータ、６・・・保温筒、７・・
・引−ト軸、８・・・種結晶、９・・・排気管、１０・
・・シリコン融液、１１・・・シリコン単結晶。 第１図 第２図 第３図
Claims (2)
- （１）シリコン融液を収容する石英ガラスルツボの外周
を保護するシリコン単結晶引上用カーボンルツボにおい
て、内面の少なくとも一部をテーパー面とし、開口部側
より底部側を肉厚にしたことを特徴とするシリコン単結
晶引上用カーボンルツボ。 - （２）テーパー面の鉛直方向とのなす角を５〜４０°と
したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のシリ
コン単結晶引上用カーボンルツボ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14585084A JPS6126593A (ja) | 1984-07-13 | 1984-07-13 | シリコン単結晶引上用カ−ボンルツボ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14585084A JPS6126593A (ja) | 1984-07-13 | 1984-07-13 | シリコン単結晶引上用カ−ボンルツボ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6126593A true JPS6126593A (ja) | 1986-02-05 |
| JPH0364478B2 JPH0364478B2 (ja) | 1991-10-07 |
Family
ID=15394534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14585084A Granted JPS6126593A (ja) | 1984-07-13 | 1984-07-13 | シリコン単結晶引上用カ−ボンルツボ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6126593A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007076974A (ja) * | 2005-09-15 | 2007-03-29 | Toshiba Ceramics Co Ltd | シリコン単結晶引上用ルツボ |
| WO2009099084A1 (ja) * | 2008-02-05 | 2009-08-13 | Japan Super Quartz Corporation | 石英ガラスルツボ |
| JP2012012271A (ja) * | 2010-07-05 | 2012-01-19 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 黒鉛ルツボ |
| US20120288418A1 (en) * | 2011-05-12 | 2012-11-15 | Korea Institute Of Energy Research | Reusable dual crucible for silicon melting and manufacturing apparatus of silicon slim plate including the same |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5738398A (en) * | 1980-08-12 | 1982-03-03 | Toshiba Ceramics Co Ltd | Quartz glass crucible for pulling up silicon single crystal |
-
1984
- 1984-07-13 JP JP14585084A patent/JPS6126593A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5738398A (en) * | 1980-08-12 | 1982-03-03 | Toshiba Ceramics Co Ltd | Quartz glass crucible for pulling up silicon single crystal |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007076974A (ja) * | 2005-09-15 | 2007-03-29 | Toshiba Ceramics Co Ltd | シリコン単結晶引上用ルツボ |
| WO2009099084A1 (ja) * | 2008-02-05 | 2009-08-13 | Japan Super Quartz Corporation | 石英ガラスルツボ |
| TWI396780B (zh) * | 2008-02-05 | 2013-05-21 | Japan Super Quartz Corp | 石英玻璃坩堝 |
| JP5252157B2 (ja) * | 2008-02-05 | 2013-07-31 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | 石英ガラスルツボ |
| JP2012012271A (ja) * | 2010-07-05 | 2012-01-19 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 黒鉛ルツボ |
| US20120288418A1 (en) * | 2011-05-12 | 2012-11-15 | Korea Institute Of Energy Research | Reusable dual crucible for silicon melting and manufacturing apparatus of silicon slim plate including the same |
| US9096946B2 (en) * | 2011-05-12 | 2015-08-04 | Korea Institute Of Energy Research | Reusable dual crucible for silicon melting and manufacturing apparatus of silicon slim plate including the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0364478B2 (ja) | 1991-10-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |