JP2000247780A - 単結晶引き上げ装置 - Google Patents
単結晶引き上げ装置Info
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 石英ルツボの上端近傍部が高温により内側に
倒れ込むことを防止する。 【解決手段】 石英ルツボ１は上端１ａがＣ／Ｃルツボ
２の上端２ａより高くなるように構成され、また、石英
ルツボ１の上端近傍の外周部が露出しないようにＣ／Ｃ
ルツボ２の上端には上部リング３が配置されている。上
部リング３の材料は、熱伝導率がＣ／Ｃルツボ２のそれ
以下になるように同じ材料で構成されている。
倒れ込むことを防止する。 【解決手段】 石英ルツボ１は上端１ａがＣ／Ｃルツボ
２の上端２ａより高くなるように構成され、また、石英
ルツボ１の上端近傍の外周部が露出しないようにＣ／Ｃ
ルツボ２の上端には上部リング３が配置されている。上
部リング３の材料は、熱伝導率がＣ／Ｃルツボ２のそれ
以下になるように同じ材料で構成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、引上げＣＺ（Czoc
hralski）法によりＳｉ（シリコン）の無転位の単結晶
を製造するための単結晶引き上げ装置に関し、特に石英
ルツボとそれを保持するルツボに関する。
hralski）法によりＳｉ（シリコン）の無転位の単結晶
を製造するための単結晶引き上げ装置に関し、特に石英
ルツボとそれを保持するルツボに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、引上げＣＺ法による単結晶製造
装置では、高耐圧気密チャンバ内を１０torr程度に減圧
して新鮮なＡｒ（アルゴン）ガスを流すとともに、チャ
ンバ内の下方に設けられた石英ルツボ内の多結晶を加熱
して溶融し、この溶融液の表面に種結晶を上から浸漬
し、種結晶と石英ルツボを回転、上下移動させながら種
結晶を引き上げることにより、種結晶の下に上端が突出
した円錐形の上部コーン部と、円筒形のボディ部と下端
が突出した円錐形の下部コーン部より成る単結晶（いわ
ゆるインゴット）を成長させるように構成されている。
装置では、高耐圧気密チャンバ内を１０torr程度に減圧
して新鮮なＡｒ（アルゴン）ガスを流すとともに、チャ
ンバ内の下方に設けられた石英ルツボ内の多結晶を加熱
して溶融し、この溶融液の表面に種結晶を上から浸漬
し、種結晶と石英ルツボを回転、上下移動させながら種
結晶を引き上げることにより、種結晶の下に上端が突出
した円錐形の上部コーン部と、円筒形のボディ部と下端
が突出した円錐形の下部コーン部より成る単結晶（いわ
ゆるインゴット）を成長させるように構成されている。
【０００３】このような装置において、チャンバ内で石
英ルツボを回転、上下移動可能にするために、石英ルツ
ボが保持ルツボにより支持され、さらに保持ルツボが回
転、上下移動可能なルツボ軸により支持される。石英ル
ツボを保持するルツボの材料としては等方性黒鉛が一般
的である。この等方性黒鉛ルツボの肉厚は、その強度的
な理由により数１０ｍｍを必要とするので比較的重く、
そのため一体で形成すると運搬などの際にハンドリング
しにくく、また、シリコン融液の凝固時の熱膨張を吸収
することができないので、複数のユニットに分割して形
成することが一般的である。また、この黒鉛ルツボの上
に石英ルツボを載せる際のハンドリング性を高めるため
に、石英ルツボの上端が黒鉛ルツボの上端より高くなる
ように構成されている。
英ルツボを回転、上下移動可能にするために、石英ルツ
ボが保持ルツボにより支持され、さらに保持ルツボが回
転、上下移動可能なルツボ軸により支持される。石英ル
ツボを保持するルツボの材料としては等方性黒鉛が一般
的である。この等方性黒鉛ルツボの肉厚は、その強度的
な理由により数１０ｍｍを必要とするので比較的重く、
そのため一体で形成すると運搬などの際にハンドリング
しにくく、また、シリコン融液の凝固時の熱膨張を吸収
することができないので、複数のユニットに分割して形
成することが一般的である。また、この黒鉛ルツボの上
に石英ルツボを載せる際のハンドリング性を高めるため
に、石英ルツボの上端が黒鉛ルツボの上端より高くなる
ように構成されている。
【０００４】しかしながら、近年の単結晶の大口径化に
より、その分石英ルツボとそれを保持するルツボも大口
径化し、重くなっているので、石英ルツボを保持するル
ツボの他の材料として、カーボン繊維複合強化材（Ｃ／
Ｃ）が注目されている。この材料は等方性黒鉛と比べ
て、密度は大差がないものの各種強度が優れているの
で、肉厚を等方性黒鉛ルツボの１／２〜１／４にしても
同じ強度を実現することができる。また、Ｃ／Ｃが弾力
性が高いので、Ｃ／Ｃルツボを一体で形成してもシリコ
ン融液の凝固時の熱膨張を吸収することができる。
より、その分石英ルツボとそれを保持するルツボも大口
径化し、重くなっているので、石英ルツボを保持するル
ツボの他の材料として、カーボン繊維複合強化材（Ｃ／
Ｃ）が注目されている。この材料は等方性黒鉛と比べ
て、密度は大差がないものの各種強度が優れているの
で、肉厚を等方性黒鉛ルツボの１／２〜１／４にしても
同じ強度を実現することができる。また、Ｃ／Ｃが弾力
性が高いので、Ｃ／Ｃルツボを一体で形成してもシリコ
ン融液の凝固時の熱膨張を吸収することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、大型炉
内で上記のＣ／Ｃルツボの上に石英ルツボを配置し、石
英ルツボ内の原料を加熱して溶融させた場合、Ｃ／Ｃル
ツボの熱伝導率が極めて低いので、原料の溶融状態を維
持するために黒鉛ルツボの場合より大きなヒータパワー
を必要とする。このためＣ／Ｃルツボの上端より高い石
英ルツボの上端近傍部分が高温により粘性が低下して、
内外の温度差に起因する熱膨張により内側に倒れ込み、
その結果、製造中止となるという問題点があった。
内で上記のＣ／Ｃルツボの上に石英ルツボを配置し、石
英ルツボ内の原料を加熱して溶融させた場合、Ｃ／Ｃル
ツボの熱伝導率が極めて低いので、原料の溶融状態を維
持するために黒鉛ルツボの場合より大きなヒータパワー
を必要とする。このためＣ／Ｃルツボの上端より高い石
英ルツボの上端近傍部分が高温により粘性が低下して、
内外の温度差に起因する熱膨張により内側に倒れ込み、
その結果、製造中止となるという問題点があった。
【０００６】本発明は上記従来例の問題点に鑑み、石英
ルツボの上端近傍部分が高温により内側に倒れ込むこと
を防止することができる単結晶引き上げ装置を提供する
ことを目的とする。
ルツボの上端近傍部分が高温により内側に倒れ込むこと
を防止することができる単結晶引き上げ装置を提供する
ことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、石英ルツボの上端近傍の外周が露出しない
ように保持ルツボの上端の上であって石英ルツボの回り
に上部リングを配置したものである。すなわち本発明に
よれば、単結晶の原料を溶融するための石英ルツボと、
カーボン繊維複合強化材で形成され、上端が前記石英ル
ツボの上端より低く形成されて内部に前記石英ルツボを
保持するための保持ルツボと、前記石英ルツボの上端近
傍の外周が露出しないように前記保持ルツボの上端の上
であって前記石英ルツボの回りに配置される上部リング
とを、有する単結晶引き上げ装置が提供される。
するために、石英ルツボの上端近傍の外周が露出しない
ように保持ルツボの上端の上であって石英ルツボの回り
に上部リングを配置したものである。すなわち本発明に
よれば、単結晶の原料を溶融するための石英ルツボと、
カーボン繊維複合強化材で形成され、上端が前記石英ル
ツボの上端より低く形成されて内部に前記石英ルツボを
保持するための保持ルツボと、前記石英ルツボの上端近
傍の外周が露出しないように前記保持ルツボの上端の上
であって前記石英ルツボの回りに配置される上部リング
とを、有する単結晶引き上げ装置が提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は本発明に係る単結晶引き上
げ装置の一実施形態の要部と従来例を比較した説明図、
図２は図１を拡大した説明図である。
施の形態を説明する。図１は本発明に係る単結晶引き上
げ装置の一実施形態の要部と従来例を比較した説明図、
図２は図１を拡大した説明図である。
【０００９】上記問題点の原因を追求するために、チャ
ンバ内の輻射伝熱、熱伝導を考慮した総合的な伝熱を解
析した結果、石英ルツボの外側に位置する保持ルツボと
してのＣ／Ｃルツボの熱伝導率が黒鉛ルツボの１／１０
程度と低いので、黒鉛ルツボの場合より原料の溶融（メ
ルト）状態を維持するためのヒータパワーが増大し、そ
の結果、Ｃ／Ｃルツボの上端より上に露出している石英
ルツボの上端近傍部に対する輻射伝熱量が増大して石英
ルツボの上端部が他より高温になることが判明した。
ンバ内の輻射伝熱、熱伝導を考慮した総合的な伝熱を解
析した結果、石英ルツボの外側に位置する保持ルツボと
してのＣ／Ｃルツボの熱伝導率が黒鉛ルツボの１／１０
程度と低いので、黒鉛ルツボの場合より原料の溶融（メ
ルト）状態を維持するためのヒータパワーが増大し、そ
の結果、Ｃ／Ｃルツボの上端より上に露出している石英
ルツボの上端近傍部に対する輻射伝熱量が増大して石英
ルツボの上端部が他より高温になることが判明した。
【００１０】図１（ａ）、図２（ａ）は第１の従来例と
して、黒鉛ルツボ４内に石英ルツボ１を配置し、石英ル
ツボ１内に原料を供給して黒鉛ルツボ４の回りを加熱し
た場合の温度分布を示し、石英ルツボ１の上端近傍部の
最高温度は１７７３°Ｃであった。図１（ｂ）、図２
（ｂ）は第２の従来例として、Ｃ／Ｃルツボ２内に石英
ルツボ１を配置し、同様に石英ルツボ１内に原料を供給
して同じ溶融（メルト）状態を維持するために、黒鉛ル
ツボ４の場合を１００％として１１３％のヒータパワー
でＣ／Ｃルツボ２の回りを加熱した場合の温度分布を示
している。これらを比較すると、Ｃ／Ｃルツボ２の場合
に石英ルツボ１の上端部１ａが高温（２０７３°Ｃ）に
なった。
して、黒鉛ルツボ４内に石英ルツボ１を配置し、石英ル
ツボ１内に原料を供給して黒鉛ルツボ４の回りを加熱し
た場合の温度分布を示し、石英ルツボ１の上端近傍部の
最高温度は１７７３°Ｃであった。図１（ｂ）、図２
（ｂ）は第２の従来例として、Ｃ／Ｃルツボ２内に石英
ルツボ１を配置し、同様に石英ルツボ１内に原料を供給
して同じ溶融（メルト）状態を維持するために、黒鉛ル
ツボ４の場合を１００％として１１３％のヒータパワー
でＣ／Ｃルツボ２の回りを加熱した場合の温度分布を示
している。これらを比較すると、Ｃ／Ｃルツボ２の場合
に石英ルツボ１の上端部１ａが高温（２０７３°Ｃ）に
なった。
【００１１】この問題を解決するために更に解析を行っ
た結果、Ｃ／Ｃルツボ２の上端を石英ルツボ１の上端と
同じか、またはそれより上になるようにすることによ
り、石英ルツボ１の上端近傍部の温度上昇を低減可能な
ことが判明した。しかしながら、このように構成する
と、Ｃ／Ｃルツボ２に対して石英ルツボ１を着脱する際
に、石英ルツボ１の上端近傍部を把持することができな
いので、ハンドリング性が悪化する。
た結果、Ｃ／Ｃルツボ２の上端を石英ルツボ１の上端と
同じか、またはそれより上になるようにすることによ
り、石英ルツボ１の上端近傍部の温度上昇を低減可能な
ことが判明した。しかしながら、このように構成する
と、Ｃ／Ｃルツボ２に対して石英ルツボ１を着脱する際
に、石英ルツボ１の上端近傍部を把持することができな
いので、ハンドリング性が悪化する。
【００１２】そこで、図１（ｃ）、図２（ｃ）に示す本
発明では、石英ルツボ１は上端１ａがＣ／Ｃルツボ２の
上端２ａより高くなるように構成され、また、石英ルツ
ボ１の上端近傍の外周部が露出しないようにＣ／Ｃルツ
ボ２の上端２ａには上部リング３が配置されている。な
お、上部リング３は保持ルツボ２に対して着脱可能であ
る。上部リング３の材料は、熱伝導率がＣ／Ｃルツボ２
のそれ以下になるように同じ材料で構成されている。図
１（ｃ）、図２（ｃ）はまた、同じ溶融（メルト）状態
を維持するために黒鉛ルツボ４の場合を１００％として
１１１％のヒータパワーでＣ／Ｃルツボ２の回りを加熱
した場合の温度分布を示し、石英ルツボ１の上端近傍部
の温度は図１（ｂ）、図２（ｂ）に示す場合より高くな
らず、また、黒鉛ルツボ４の場合とほぼ同じ（１７７３
°Ｃ）であった。
発明では、石英ルツボ１は上端１ａがＣ／Ｃルツボ２の
上端２ａより高くなるように構成され、また、石英ルツ
ボ１の上端近傍の外周部が露出しないようにＣ／Ｃルツ
ボ２の上端２ａには上部リング３が配置されている。な
お、上部リング３は保持ルツボ２に対して着脱可能であ
る。上部リング３の材料は、熱伝導率がＣ／Ｃルツボ２
のそれ以下になるように同じ材料で構成されている。図
１（ｃ）、図２（ｃ）はまた、同じ溶融（メルト）状態
を維持するために黒鉛ルツボ４の場合を１００％として
１１１％のヒータパワーでＣ／Ｃルツボ２の回りを加熱
した場合の温度分布を示し、石英ルツボ１の上端近傍部
の温度は図１（ｂ）、図２（ｂ）に示す場合より高くな
らず、また、黒鉛ルツボ４の場合とほぼ同じ（１７７３
°Ｃ）であった。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、石
英ルツボの上端近傍の外周部が上方に露出しないように
保持ルツボの上端の上であって石英ルツボの回りに上部
リングを配置したので、石英ルツボの上端近傍部が高温
により内側に倒れ込むことを防止することができる。
英ルツボの上端近傍の外周部が上方に露出しないように
保持ルツボの上端の上であって石英ルツボの回りに上部
リングを配置したので、石英ルツボの上端近傍部が高温
により内側に倒れ込むことを防止することができる。
【図１】本発明に係る単結晶引き上げ装置の一実施形態
の要部と従来例を比較した説明図である。
の要部と従来例を比較した説明図である。
【図２】図１を拡大した説明図である。
１ 石英ルツボ １ａ 石英ルツボの上端 ２ Ｃ／Ｃ（カーボン繊維複合強化材）ルツボ ２ａ Ｃ／Ｃルツボの上端 ３ 上部リング
Claims (3)
- 【請求項１】 単結晶の原料を溶融するための石英ルツ
ボと、 カーボン繊維複合強化材で形成され、上端が前記石英ル
ツボの上端より低く形成されて内部に前記石英ルツボを
保持するための保持ルツボと、 前記石英ルツボの上端近傍の外周が露出しないように前
記保持ルツボの上端の上であって前記石英ルツボの回り
に配置される上部リングとを、 有する単結晶引き上げ装置。 - 【請求項２】 前記上部リングは、カーボン繊維複合強
化材で形成されていることを特徴とする請求項１記載の
単結晶引き上げ装置。 - 【請求項３】 前記上部リングは、前記保持ルツボに対
して着脱可能であることを特徴とする請求項１又は２記
載の単結晶引き上げ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11056629A JP2000247780A (ja) | 1999-03-04 | 1999-03-04 | 単結晶引き上げ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11056629A JP2000247780A (ja) | 1999-03-04 | 1999-03-04 | 単結晶引き上げ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000247780A true JP2000247780A (ja) | 2000-09-12 |
Family
ID=13032610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11056629A Withdrawn JP2000247780A (ja) | 1999-03-04 | 1999-03-04 | 単結晶引き上げ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000247780A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002055765A3 (en) * | 2001-01-09 | 2003-01-30 | Memc Electronic Materials | Crystal puller and method for growing single crystal semiconductor material |
| JP2010168246A (ja) * | 2009-01-22 | 2010-08-05 | Japan Siper Quarts Corp | 単結晶引上げ用ルツボ及び単結晶引上げ方法 |
| US8951345B2 (en) | 2008-08-27 | 2015-02-10 | Amg Idealcast Solar Corporation | High temperature support apparatus and method of use for casting materials |
| CN109097826A (zh) * | 2017-06-20 | 2018-12-28 | 常州市永达五金工具厂 | 单晶硅生长用石英坩埚外埚体及其制备方法 |
-
1999
- 1999-03-04 JP JP11056629A patent/JP2000247780A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002055765A3 (en) * | 2001-01-09 | 2003-01-30 | Memc Electronic Materials | Crystal puller and method for growing single crystal semiconductor material |
| US8951345B2 (en) | 2008-08-27 | 2015-02-10 | Amg Idealcast Solar Corporation | High temperature support apparatus and method of use for casting materials |
| JP2010168246A (ja) * | 2009-01-22 | 2010-08-05 | Japan Siper Quarts Corp | 単結晶引上げ用ルツボ及び単結晶引上げ方法 |
| CN109097826A (zh) * | 2017-06-20 | 2018-12-28 | 常州市永达五金工具厂 | 单晶硅生长用石英坩埚外埚体及其制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060509 |