JPH0421586A - 単結晶引上げ用石英ガラスルツボ及びその製造方法 - Google Patents

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 この発明は、シリコン単結晶引上げに使用される石英ガ
ラスルツボ及びその製造方法に関する。

従来の技術 従来は第４図に示す方法のものか一般的であった。

すなわち、石英がラスルツホ６は、中空の円筒体６ａに
わん曲した底部材６ｂを溶接したものである。この形状
はカーボンルツボ５の形状と対応している。

発明が解決しようとする問題点 そのために、実際の８１単結晶引上げ時に、わん曲した
底部材６ｂにおける石英ルツボとカーボンルツボのフィ
ツト性（寸法公差等）か石英ルツボとカーホンルツボの
反応によるカーボンルツボの侵食（溶損）のため悪く、
熱変形があった。さらに、１４インチや１６インチの石
英ルツボて所定のＰｏ１７−５ｉを注入して引上げた場
合、ルツボの内径が縮小するのに伴ない、引上げ条件の
設定が難しく必ず１５〜２０％の残留メタルが発生し、
弓上げ効率が良くない。

発明の目的 この発明は、石英ルツボとカーボンルツボのフィツト性
を向上させ、引上げ後の残留メタルを削減し、引上げ条
件の安定化が図れる単結晶引上げ用石英ガラスルツボ及
びその製造方法を提供することを目的とする。

発明の要旨 この発明は、特許請求の範囲の請求項１に記載の単結晶
引上げ用石英ガラスルツボ及び、請求項２に記載の単結
晶引上げ用石英ガラスルツボの製造方法を要旨としてい
る 問題点を解決する手段 第１図に示すように、二酸化珪素を含有する側体として
の円筒状の側体１６と、二酸化珪素を含有する平板状の
底体７とにより石英ガラスルツホ１０を構成している。

この側体１６は軸方向に沿って直径が一定になっている
。

まず円筒状の側体１６を形成し、このあと底体７を形成
する。この両者を熱で溶融して一体化して石英ガラスル
ツボ１０を作る。

逆に、底体７を形成し、このあと円筒状の側体１６を形
成してこの両者を熱で溶融し一体化して石英ガラスルツ
ボ１０を作ってもよい。

実　　施　　例 第１図を参照する。第１図はカーボンルツボ内で単結晶
引上げ用の石英ガラスルツボを、アーク溶融法で形成す
る場合を示している。

まず石英ガラスルツボ１０を形成する装置を説明する。

支持台１１の軸２は回転機構１により矢印方向３に回転
可能になっている。

支持台１１の上にある容器４の内部にはカーボンルツボ
１５か収容されている。カーボンルツボ１５は平板状の
底部１７と円筒状の側壁部１８から成る。この側壁部１
８は軸方向に沿って一定の直径を有している。

容器４とカーボンルツボ１５の空間１９はポンプ９につ
ながれている。符号８はバルブである。

第１図と第２図に示すように、カーホンルツボ１５の内
部には石英ガラスルツボ１０が形成される。上方にある
のはアーク放電素子２２である。形成された石英ガラス
ルツボ１０は、二酸化珪素含有の円筒状の側体１６と、
二酸化珪素含有の円形平板状の底体７から成る。円筒状
の側体１６はカーボンルツボの側壁部１８に対応し、底
体７はカーボンルツボ１５の底部１７に対応した形成で
ある。側体１６は軸方向に沿って直径か一定である。

第３図に示すように、石英ガラスルツボ１０の底体７と
円筒状の側体１６の間の部分には、好ましくは底体７に
対して４５°の角度となった小さなコーナ部２０を有し
ている。

このコーナ部２０を設けることにより、石英ガラスルツ
ボ１０の強度を大きくてき、ハンドリング時の亀裂発生
の危険性を小さくてきる。もしコーナ一部が角ぼってい
ると強度的に弱く、ハンドリング時の亀裂の発生の危険
性か高くなる。

第２図に示すように円筒状の側体１６と底体７は直角で
あることか必要である。これは石英ガラスルツホの変形
の原因となる熱応力を発生させないためである。また底
体７の外径りと円筒状の側体１６の高さＨとの比Ｄ／Ｈ
か１．６以上であるような石英ガラスルツボに本発明を
実施すれば、連続チャージ用の石英ガラスルツホとして
好適であり、液融Ｓｉの液面高さが常にＳｉ単結晶とし
て引き上げられた量に比例するのて、Ｐｏ１ｙ−３ｉの
チャージ量、Ｓｉ単結晶の引上げ速度、液融Ｓｉの温度
制御等が非常に容易になる。

石英ガラスルツボ１０の製造方法をのべる。

まず、円筒状の側体１６を形成する。

カーボンルツボ１５の中に石英ガラス２１を入れアーク
放電素子２２により石英ガラス２１を溶融するとともに
支持台１１を回転する。これにより溶融石英ガラス２１
はカーボンルツボ１５の側壁部１８に沿って上方へ移動
して円筒状の側体１６を形成する。

次に、ポンプ９を作動して減圧し、底体７を形成する。

つまり溶融石英ガラス２１が側壁部１８に沿って上方へ
移動するのを防ぐのである。

次に後掲の表−１を説明する。

表−１では、１４インチＸ１０インチの石英ガラスルツ
ボの実施例と比較例、および１６インチＸ１２インチの
石英ガラスルツボの実施例と比較例を示している。

比較例の８１のチャージ量が３０　ｋｇと４０ｋｇであ
るのに対し、この発明の実施例のＳのチャージ量は３５
ｋｇと４７ｋｇといずれも多くしている。にもかかわら
ず、実施例は比較例に比べてたとえは残留メタル量が４
ｋｇから０．５ｋｇに、６ｋｇから１．０ｋｇにそれぞ
れ大幅に減少している。多くの実験の結果、残留メタル
量を１１５〜１／１０に減少することが判明した。

この発明の石英ガラスルツボの形状にすることより、残
留メタルが少くなっても常にＳ融液が外向き（水平方向
）に力を加えるので、石英ガラスルツボが内側へへたる
ことがない。つまり底体７は平板状であり、この底部７
か側体１６と接続されていることからＳｌ融液か外向き
に力を加えることになる。

またこの発明では残留メタル量を減らせるので、１０％
以上の８１チヤージ量を増加させて石英ガラスルツボを
作ることができる。

つまり丈夫な石英ガラスルツボを作ることができる。

ところで、減圧下で底体７を先に形成したあと圧力を上
げてそのあと円筒体状の側体１６を形成してもよい。

またＴＰＬにより円筒体１６を形成し、これに平たい円
板状の底体７をアークまたはレーザ等で溶接してもよい
。このＴＰＬとは長尺の円筒状型に回転を利用して二酸
化珪素を張りつかせ、中心部にカーボン等の熱源を配し
、抵抗加熱により溶融する方法のことである。

底体７は透明の平板にし、ＴＰＬにより形成した円筒状
の側体１６を不透明にすることもてきる。つまり底部が
透明で側部が不透明の石英ガラスルツボか作れるのであ
る。

また、石英ガラスルツボの内部を無泡の透明層にし外部
を不透明層にしてもよい。

発明の効果 この発明によれば、側体を軸方向に沿って一定の直径を
有する円筒状にし、底体を平板状にしているので、底体
と側体の接続部分における石英ガラスルツボとカーボン
ルツボのフィツト性が大幅に向上する。そして引上げ時
の石英ガラスルツボの変形に伴なうＳｉ溶融液面変動が
なく安定して引上げかできるとともに、残留メタル（Ｐ
ｏｌｙ　−３ｉ）を極力少なくすることができ、石英ガ
ラスルツボを冷却しても割れずコスト低減につながるも
のである。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の石英ガラスルツボとその製造装置を
示す図、第２図は石英ガラスルツボの断面図、第３図は
底体と側体の接続されたコーナ部分を拡大して示す図、
第４図は従来の石英ガラスルツボを示す図である。 １・・・・・・回転機構 ２・・・・・・軸 ４・・・・・・容　器 ５・・・・・・カーボンルツボ ６・・・・・・石英ガラスルツボ ７・・・・・・底　体 ９・・・・・・ポンプ １１・・・支持台 １５・・・カーボンルツボ １６・・・円筒状の側体 ９・・・空 間 ０・・・コーナ部 Ｇ。 曹 Ｇ。 Ｇ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、二酸化珪素を含有する軸方向に沿って 直径が一定となった円筒の側体と、二酸化珪素を含有す
   る平板状の底体から成ることを特徴とする単結晶引上げ
   用石英ガラスルツボ。 ２、二酸化珪素を含有する軸方向に沿って 直径が一定となった円筒の側体または二酸化珪素含有の
   平板状の底体のいずれか一方を形成する工程と、 二酸化珪素含有の円筒状の上記側体または 二酸化珪素含有の平板状の上記底体のうちの残りの他方
   を形成する工程と、 この一方と他方を熱で溶融して一体化する 工程と、を具備することを特徴とする単結晶引上げ用石
   英ガラスルツボの製造方法。