JPH0154319B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は単結晶の半導体物質の引上げ等に用い
られる石英ルツボを支持する支持部材に関する。 半導体装置の製造に用いられる結晶質半導体物
質、例えば単結晶シリコンを製造する方法として
はチヨコラルスキー法（CZ法）が知られている。
この方法はチヤンバー内に石英ルツボ回転自在に
支持し、この石英ルツボ内のシリコン原料をカー
ボンヒータ等により溶融し、この溶融シリコンに
浸した種結晶を引上げることにより単結晶シリコ
ンを製造するものである。上述したCZ法に用い
られる単結晶シリコン引上装置において、前記石
英ルツボは黒鉛製の枠体によつて保護されてお
り、この黒鉛枠体は回転軸上に支持された黒鉛製
受台に係合されている。 ところで、黒鉛枠体と石英ルツボとは熱膨張係
数が異なるので、単結晶シリコンの引上げ操作が
終了した後、冷却している間に黒鉛枠体と石英ル
ツボとが密着して石英ルツボの抜去が困難となつ
たり、黒鉛枠体にクラツクが発生して再度使用す
ることが不可能になるという問題点があつた。 そこで、上述したような問題点を解消するため
に、従来、黒鉛枠体は２つ以上に分割できる構造
のものが用いられており、これらの分割体を組立
てて構成された黒鉛枠体を凹凸あるいは傾斜面が
形成された黒鉛製受台に係合することにより支持
していた。 上述したような分割型の黒鉛枠体を用いれば、
黒鉛枠体の繰返し使用回数は増加する。しかし、
繰返して使用しているうちに黒鉛枠体は石英ルツ
ボ内の溶融シリコンから発生する珪素化合物ガス
と反応し、炭化珪素に変化してその表面が粗くな
る。こうした炭化珪素への変化が黒鉛枠体と黒鉛
製受台との係合面で起きると、黒鉛枠体と受台と
のすべりが悪くなるため応力の集中する箇所が生
じ、温度変化に伴つて黒鉛枠体が膨張・収縮しに
くくなる。このため、石英ルツボと黒鉛枠体との
熱膨張係数の差により黒鉛枠体が破損して多数回
繰返して使用できないという欠点があつた。 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、分割型の黒鉛枠体及び黒鉛製受台の表
面が炭化珪素に変化しても黒鉛枠体と受台とのす
べりをよくし、温度変化に伴つて黒鉛枠体が膨
張・収縮しやすくなるようにして黒鉛枠体を破損
しにくくし、多数繰返して使用し得る石英ルツボ
支持部材を提供しようとするものである。 以下、本発明の実施例を第１図〜第３図を参照
して説明する。 図中１は３分割型の黒鉛枠体であり、３つの分
割体１ａ，１ｂ，１ｃは内面がルツボ形状をなす
ように組立てられている。この黒鉛枠体１内部に
は図示しない石英ルツボが嵌合される。また、こ
の黒鉛枠体１の底面周辺部には中央部から上に向
かう傾斜面が形成されている。一方、図中２は黒
鉛製受台であり、その上面周辺部には前記黒鉛枠
体１の底面周辺部の傾斜面に対応する傾斜面が形
成されているとともに、上面中央部には凹陥部が
形成されている。また、この受台２の上面中央部
の凹陥部にはこの凹陥部の深さとほぼ同一の径を
有する多数の高純度カーボンボール３，……が充
填されている。そして、前記黒鉛枠体１と受台２
とは両者の傾斜面において接触するとともに中央
部で前記カーボンボール３，……を介して係合さ
れている。 上述した石英ルツボ支持部材を用いた単結晶シ
リコンの引上げは以下のようにして行われる。ま
ず、前記黒鉛枠体１内に図示しない石英ルツボを
嵌合し、前記受台２底面の凹陥部に図示しない回
転軸を嵌装して、チヤンバー内に石英ルツボ支持
部材及び石英ルツボを回転自在に支持する。次
に、石英ルツボ内にシリコン原料を入れ、黒鉛枠
体１外周に配設された簡状のカーボンヒータによ
りシリコン原料を溶融させる。この溶融シリコン
に種結晶を浸し、種結晶及び前記回転軸を互いに
逆方向に回転しながら種結晶を引上げる。所定長
さの単結晶シリコンインゴツトを引上げた後、チ
ヤンバー内を冷却する。以上の操作を繰返して単
結晶シリコンインゴツトを製造する。 しかして、上述した石英ルツボ支持部材によれ
ば、繰返して使用している間に黒鉛枠体１と黒鉛
製受台２との係合面が溶融シリコンからの珪素化
合物ガスとの反応により炭化珪素に変化してその
表面が粗くなつても、黒鉛枠体１と受台２とがカ
ーボンボール３……を介して係合されているの
で、両者の間のすべりがよく、黒鉛枠体１に応力
が中心するのを防止できる。したがつて、黒鉛枠
体１が温度変化に対応して膨張・収縮することが
でき、黒鉛枠体１が破損しにくくなり、多数回繰
返して使用することができる。 なお、上記実施例では耐熱性回転体として単結
晶シリコンに悪影響を及ぼさないように高純度
で、単結晶シリコン引上げ時の高温に耐えられる
カーボンボールを用いたが、これに限らず炭化珪
素、窒化珪素または高純度基材表面にカーボン、
炭化珪素あるいは窒化珪素をコーテイングした球
状体あるいは棒状体等でもよい。 また、上記実施例では黒鉛枠体は３分割型のも
のを用いたが、これに限らず分割数、分割方法及
び組立て方法等は黒鉛枠体の大きさ、形状等によ
り適宜選択できる。 事実、本発明の石英ルツボ支持部材を用いれば
多数回繰返し使用できることが以下の実験例によ
り確められた。 実験例 １〜３ ３分割型の黒鉛枠体を下記表に示す材質、形状
及び寸法の高純度耐熱性回転体を介して黒鉛製受
台と係合した３種の石英ルツボ支持部材を用いて
単結晶シリコンを引上げた時の繰返し使用回数を
下記表に併記する。なお、下記表中比較例は黒鉛
枠体と黒鉛製受台間に高純度耐熱性回転体を介さ
ずに係合した従来の石英ルツボ支持部材を用いた
場合である。

【表】

【表】 上記表から明らかなように比較例は繰返し使用
回数が13回と少ないのに対して、実験例１〜３の
場合はいづれも繰返し使用回数が35回以上と多く
なつている。これは従来の石英ルツボ支持部材で
は黒鉛枠体と受台との係合面が炭化珪素に変化し
て表面が粗くなると、黒鉛枠体が温度変化に伴つ
て膨張・収縮しにくくなるため、黒鉛枠体が破損
しやすいのに対して、実験例１〜３の石英ルツボ
支持部材は黒鉛枠体及び黒鉛枠体の表面が炭化珪
素に変化して表面が粗くなつても、黒鉛枠体と受
台とが高純度耐熱性回転体を介して係合されてい
るため、黒鉛枠体が温度変化に伴つて膨張・収縮
しやすく、黒鉛枠体が破損しにくいからである。 以上詳述した如く本発明によれば、黒鉛枠体を
破損しにくくし、多数回繰返して使用し得る石英
ルツボ支持部材を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における石英ルツボ支
持部材の断面図、第２図は黒鉛枠体の平面図、第
３図は黒鉛製受台にカーボンボールを充填した状
態を示す平面図である。 １…黒鉛枠体、１ａ，１ｂ，１ｃ…分割体、２
…黒鉛製受台、３…カーボンボール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 石英ルツボを保護するための分割された黒鉛
   枠体と、該枠体を支持する黒鉛製受台とからなる
   石英ルツボ支持部材において、前記黒鉛枠体と受
   台とを多数の耐熱性回転体を介して係合したこと
   を特徴とする石英ルツボ支持部材。 ２ 耐熱性回転体が球状あるいは棒状のカーボ
   ン、炭化珪素もしくは窒化珪素又はこれらの物質
   をコーテイングした基材のうち少なくとも一種で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の石英ルツボ支持部材。