JPH03122088A

JPH03122088A - シリコン単結晶引き上げ装置の保温筒

Info

Publication number: JPH03122088A
Application number: JP25681089A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kobayashi; 賢治小林
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1989-09-29
Filing date: 1989-09-29
Publication date: 1991-05-24
Anticipated expiration: 2013-05-06
Also published as: JP2748032B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、半導体等に用いられるシリコン単結晶を製造
するシリコン巾結晶引き上げ装置（以下、引き上げ装に
と略す）において、シリコン原料を溶融するルツボの外
側に設こされる保温筒に関する。

（従来の技術）従来、シリコン単結晶を製造する引き上げ装置としては
、例えば図面に示すようなものが知られている。この引
き上げ装置（１０）にあっては、ルツボ（２）内に多結
晶シリコン原料を装填した後、電極（３）からクランプ
（４）を介してヒータ（５）に通電することによってル
ツボ（２）内の多結晶シリコン原料を加熱溶融し、引き
上げ軸（７）に携り付けられた種結晶体をシリコン融液
（６）に浸し、これを引き−Ｆげることによってシリコ
ン単結晶を製造するようになっている。

また、このような引き上げ装２ｔ　（１０）にあっては
、 ■ルツボ（２）及びルツボ（２）内のシリコン融液（６
）の温度が低下するのを防止するため、■引き上げ装２
２（１０）の外壁（８）近傍に装填されている断熱材（
９）かシリコン蒸気等に侵されるのを防止するため ■ＩｔＩｒ％材（９）等の不純物がルツボ（２）内に侵
入するのを防止するためにルツボ（２）を覆うように保温筒（１）か設置されて
いる。そして従来、この保温筒（１）は、一般に電極等
を製造する際に用いられる粒径か１〜１６ｍｍと大きな
炭素材原料を押し出し成形法により所望の形状に成形し
た後、この成形体を焼成・黒鉛化し、加工を施してなる
ものである。このようにして得られる保温筒（１）は、
保温壁及びルツボ（２）内への不純物の侵入を防止する
防護壁として作用するのは勿論のこと、平均気孔径が２
０〜３０ルｍと犬きく、気孔率も２０〜４０％と高いこ
とから、シリコン蒸気の吸着性に優れ、ルツボ（２）か
ら発散されるシリコン蒸気を吸着して断熱材（９）かシ
リコン蒸気に侵されるのを防止するようになっている。

（発明か解決しようとする課題）しかしながら、面記従来の保温筒（１）にあっては、シ
リコン蒸気の吸着性に優れている反面、平均気孔径か大
きく、気孔率か高いため、機械的な強度に劣り、所望形
状に加工する際、或いは引き上げ装置（１０）にセット
する際等に破損する虞れかあった。

また、電極等を製造する際に用いる炭素材原料は、粒径
のバラツキか大きいため、各部においてシリコン蒸気の
吸着性にバラツキかあった。従って、シリコン蒸気の吸
着性に劣る部分においては、シリコン蒸気が保温筒（１
）の内部にまで深く浸透せず、シリコン蒸気が表面に付
着して被膜状の硅化層か形成されてしまう。その結果、
硅化層か形成された部分においては、硅化層と保温筒（
１）との熱膨）率の差によって歪か生じ、クラックが発
生するといった問題があった。

さらに、シリコン蒸気を吸着し易い部分においては１機
械的強度が低く、そのバラツキも大きいため、内部クラ
ック等の構造破壊が発生し易かった。

一方１機械的な強度に優れた保温筒（＋）として、従来
、その構成粒子か５〜２０μｍと小さな炭素材原料から
なる保温筒（１）か知られている。

しかしながら、この保ｍ　ｔ４　（１）にあっては、平
均気孔径か０．５〜２ＡＬｍと小さく、気孔率が１０％
以下と低いため、機械的強度に優れる反１ｍ、シリコン
蒸気の吸着性か全体において不十分てあり、全表面に硅
化層か形成され、硅化層と保温筒（１）との熱膨張率の
差によって歪が生じ、クラックが発生するといった問題
かあった。

本発明は、以上のような実状に鑑みてなされたちのてあ
り、その目的は、シリコン蒸気の吸着性に優れ、かつ機
械的な強度に優れた保温筒（１）を提供することにある
。

（課題を解決するための手段）以」二のような課題を解決するために本発明の採った手
段は、ｒ多結晶シリコン原料を溶融するルツボ（２）の外側に
設置される保温筒（１）であって、その構成粒子が３０
〜５００ＪＬｍの炭素材原料からなり、平均気孔径が３
〜５０μｍ、気孔率が１０〜４０％、及び機械的強度の
異方比か１．２５以下であることを特徴とするシリコン
単結晶引き上げ装２ｉ（１０）の保温筒（１）」である
。

なお、機械的強度としては、曲げ、圧縮、引張りの各強
度が挙げられる。

本発明に係る保温筒（１）にあっては、構成粒子となる
炭素材原料の粒径か３０〜５００７ｚｍの範囲である必
要かある。粒径が５００ＪＬｍより大きいと、十分な機
械的強度か得られないからであり、一方粒径か３０ｐｍ
より小さいと、十分な吸着性が得られないからである。

また、本発明に係る保温筒（１）にあっては、Ｆ均気孔
経か３〜５０ＪＬｍの範囲で、気孔率が１０〜４０％の
範囲である必要かある。平均気孔径か５０μｍより大き
い、或いは気孔率か４０％より高いと、十分な機械的強
度が得られないからてあり、一方平均気孔径が３ＪＬｍ
より小さい、或いは気孔率が１０％より低いと、十分な
吸着性か得られないからである。

さらに、本発明に係る保温筒（１）にあっては。

機械的強度の異方比か１．２５以下である必要がある。

機械的強度の異方比が１．２５以上であると、十分な機
械的強度が得られないからである。

なお、このような機械的強度の異方比を持つ黒鉛材は、
例えばＣＩＰ法（ラバープレス法）等を用いて成形後、
焼成・黒鉛化することにより製造することかできる。

（作用）本発明が上述のような手段を採ることにより、以下に示
すような作用かある。

その構成粒子か３０〜５００ルｍの炭素材原料からなり
、平均気孔径か３〜５０ＪＬｍ、気孔率か１０〜４０％
であるため、全体に亘ってシリコン蒸気の吸着性に優れ
、シリコン蒸気か深くまで侵透するため、表面に硅化層
か形成され難く、硅化層と保温筒（＋）との熱膨張率の
差によるクラックが発生し難くなっている。

また、機械的強度の異方比か１．２５以下であるため、
機械的強度に優れ、所望形状に加工する際、或いは引き
上げ装ｆｆｌ　（１０）にセットする際等に破損し難く
なっている。

（実施例）支纂漬」平均粒径２０ＩＬｍに粉砕した骨材コークス７０重ｉ部
と、結合材となるコールタールピッチ３０重量部とを加
熱混練した後、この混練物を３０〜３００用ｍに粉砕し
、炭素材原料を形成した。

この炭素材原料を用いてラバープレス法にて所望形状の
成形体を形成し、この成形体を焼成・黒鉛化して黒鉛材
を形成した。得られた黒鉛材は、平均気孔径が３４ｍで
、気孔率が１０％、曲げ強度の異方比か１．０５であっ
た。

この黒鉛材に加工を施し、内径６３０ｃｍ、外径６５０
ｃｍ、高さ７００ｃｍの保温筒（１）を得た。

実施例２平均粒径２０μｍに粉砕した骨材コークス７０重量部と
、結合材となるコールタールピッチ３０重量部とを加熱
混練した後、この混練物を３００〜５００ｐｍに粉砕し
、炭素材原料を形成した。

この炭素材原料を用いて実施例１と同様の方法で黒鉛材
を形成した。得られた黒鉛材は、平均気孔径か５０ルｍ
、気孔率か４０％、曲げ強度の異方比が１．２５であっ
た。

この黒鉛材に加工を施し、実施例１と同形状の保温筒（
１）を得た。

比較例１従来電極等を製造する際に使用する平均粒径８ｍｍの炭
素材原料を用いて、押し出し成形法にて所望形状の成形
体を形成し、この成形体を焼成・黒鉛化して黒鉛材を形
成した。得られた黒鉛材は、平均気孔径か６μｍ、気孔
率か２５％、曲げ強度の異方比が２，１５であった。

比較例２平均粒径１０ルｍの炭素材原料を用いて、ラバープレス
法にて所望形状の成形体を形成し、この成形体を焼成・
黒鉛化して黒鉛材を形成した。

得られた黒鉛材は、平均気孔径か１．２μｍ、気孔率か
６％、曲げ強度の異方比か１．１０てあった。

この黒鉛材に加工を施し、実施例１と同形状の保温筒（
＋）を得た。

このようにして得られた保温筒（１）を引き上げ装置（
１０）に設置し、シリコン蒸気の吸着性（浸透深さ）、
及び機械的強度（曲げ強度）等を比較した。その結果を
次表に示す。

（以下、余白）（以下、余白）この結果から１ｊらかなように、本発明に係る保温筒（
１）は、従来のちのに比し、シリコン蒸気の吸着性、及
び機械的強度に優れ、耐久使用時間か長くなっている。

（発明の効果）以−にのように本発明に係る保温筒にあっては、その構
成粒子か３０〜５００μｍの炭素材原料からなり、刊均
気孔径か３〜５０μｍ、気孔率が１０〜４０％であるた
め、全体に亘ってシリコン蒸気の吸着性に優れ、シリコ
ン蒸気か深くまで侵透するため、表面に硅化層が形成さ
れ難く、硅化層と保温筒との熱膨張率の差によるクラッ
クか発生し難くなっている。従って、従来のものに比し
、長寿命の保温筒とすることかできる。

また、機械的強度のＭ力比か１．２５以下であるため、
機械的強度に優れ、所望形状に加工する際、或いは引き
上げ装置にセラ１〜する際等に破損し難くなっている。

【図面の簡単な説明】

図面はシリコン単結病引き上げ装置を示す断面図である
。符号の説明１・・・保温筒、２・・・ルツボ、３・・・電極、ンフ
、５・・・ヒータ、６・・・シリコン融液、上げ軸、８
・・・外壁、９・・・断熱材、１０・・・装置。４・・・クラ７・・・引ききとげ装

Claims

【特許請求の範囲】多結晶シリコン原料を溶融するルツボの外側に設置され
る保温筒であって、その構成粒子が３０〜５００μｍの炭素材原料からなり
、平均気孔径が３〜５０μｍ、気孔率が１０〜４０％、
及び機械的強度の異方比が１．２５以下であることを特
徴とするシリコン単結晶引き上げ装置の保温筒。