JPH08208372A - 単結晶引上げ用黒鉛部品 - Google Patents
単結晶引上げ用黒鉛部品Info
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- JPH08208372A JPH08208372A JP1791695A JP1791695A JPH08208372A JP H08208372 A JPH08208372 A JP H08208372A JP 1791695 A JP1791695 A JP 1791695A JP 1791695 A JP1791695 A JP 1791695A JP H08208372 A JPH08208372 A JP H08208372A
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【構成】縦に分割された黒鉛ルツボ11とこの黒鉛ルツ
ボの底部に嵌合された黒鉛受け台13とで構成される単
結晶引上げ用黒鉛部品10であって、黒鉛ルツボの少な
くとも分割面12を含む底部側面16と黒鉛受け台との
嵌合部15に空隙部18が形成されている単結晶引上げ
用黒鉛部品。空隙部に黒鉛片または黒鉛シ−トが収納さ
れていれば、一層効果的である。 【効果】黒鉛表面のSiC化に起因する黒鉛ルツボと黒
鉛受け台との摩擦の増大が生じにくく、単結晶引上げ後
の冷却の際に黒鉛ルツボに発生する引張り応力が緩和さ
れ、黒鉛ルツボの変形または破損を防止し、繰返し使用
寿命を大幅に向上できる。
ボの底部に嵌合された黒鉛受け台13とで構成される単
結晶引上げ用黒鉛部品10であって、黒鉛ルツボの少な
くとも分割面12を含む底部側面16と黒鉛受け台との
嵌合部15に空隙部18が形成されている単結晶引上げ
用黒鉛部品。空隙部に黒鉛片または黒鉛シ−トが収納さ
れていれば、一層効果的である。 【効果】黒鉛表面のSiC化に起因する黒鉛ルツボと黒
鉛受け台との摩擦の増大が生じにくく、単結晶引上げ後
の冷却の際に黒鉛ルツボに発生する引張り応力が緩和さ
れ、黒鉛ルツボの変形または破損を防止し、繰返し使用
寿命を大幅に向上できる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は単結晶引上げ用黒鉛部品
に関し、より詳細には、チョクラルスキ−法(以下、
「CZ法」と記す)等によりシリコン等の半導体物質の
単結晶を製造する際に用いられる単結晶引上げ用黒鉛部
品に関する。
に関し、より詳細には、チョクラルスキ−法(以下、
「CZ法」と記す)等によりシリコン等の半導体物質の
単結晶を製造する際に用いられる単結晶引上げ用黒鉛部
品に関する。
【0002】
【従来の技術】結晶成長法には種々の方法があるが、そ
の一つとして、例えばCZ法に代表される単結晶引上げ
法が挙げられる。
の一つとして、例えばCZ法に代表される単結晶引上げ
法が挙げられる。
【0003】図5はCZ法で用いられる結晶製造装置の
要部を模式的に示した断面図で、図中の51が単結晶引
上げ用黒鉛部品である。この黒鉛部品51は有底円筒状
をなし、その内側には同じく有底円筒状の石英ルツボ5
2が嵌合されており、この石英ルツボ52と黒鉛部品5
1とで単結晶引上げ用ルツボ50(以下、単に「引上げ
用ルツボ」と記す)が構成されている。単結晶引上げ用
黒鉛部品51は矢印AまたはB方向に所定の速度で回転
する支持軸57で支持されており、黒鉛部品51の外側
には抵抗加熱式のヒ−タ−54が、さらにその外側には
保温筒55が同心円状に配置されている。また、石英ル
ツボ52の中心軸上には、矢印方向に所定の速度で回転
する引上げ棒58が配設されている。そして、これら全
体がチャンバ53内に収容されている。
要部を模式的に示した断面図で、図中の51が単結晶引
上げ用黒鉛部品である。この黒鉛部品51は有底円筒状
をなし、その内側には同じく有底円筒状の石英ルツボ5
2が嵌合されており、この石英ルツボ52と黒鉛部品5
1とで単結晶引上げ用ルツボ50(以下、単に「引上げ
用ルツボ」と記す)が構成されている。単結晶引上げ用
黒鉛部品51は矢印AまたはB方向に所定の速度で回転
する支持軸57で支持されており、黒鉛部品51の外側
には抵抗加熱式のヒ−タ−54が、さらにその外側には
保温筒55が同心円状に配置されている。また、石英ル
ツボ52の中心軸上には、矢印方向に所定の速度で回転
する引上げ棒58が配設されている。そして、これら全
体がチャンバ53内に収容されている。
【0004】この装置を用い、引上げ用ルツボ50内に
所定量の原料を入れてヒ−タ−54により加熱、溶融
し、シ−ドチャック58aを介して引上げ棒58の下端
部に取り付けられた種結晶59aを溶融液56の表面に
接触させ、結晶の成長に合せて回転させつつ上方に引上
げていくことにより、単結晶59を成長させる。
所定量の原料を入れてヒ−タ−54により加熱、溶融
し、シ−ドチャック58aを介して引上げ棒58の下端
部に取り付けられた種結晶59aを溶融液56の表面に
接触させ、結晶の成長に合せて回転させつつ上方に引上
げていくことにより、単結晶59を成長させる。
【0005】ところで、上記の単結晶製造装置で高温に
加熱されている溶融液56から単結晶の引上げを行う
際、石英ルツボ52が軟化して単結晶引上げ用黒鉛部品
51に密着する。単結晶引上げ後、引上げ用ルツボ50
は冷却されるが、黒鉛の熱膨張係数は石英の10倍程度
であるため、石英ルツボ52が黒鉛部品51に密着した
状態で冷却されると、単結晶引上げ用黒鉛部品51の収
縮が石英ルツボ52により妨げられるので、黒鉛部品5
1は石英ルツボ52により内側から押し広げる方向の圧
力を受け、その結果、黒鉛部品51に円周方向の引張り
応力が発生する。
加熱されている溶融液56から単結晶の引上げを行う
際、石英ルツボ52が軟化して単結晶引上げ用黒鉛部品
51に密着する。単結晶引上げ後、引上げ用ルツボ50
は冷却されるが、黒鉛の熱膨張係数は石英の10倍程度
であるため、石英ルツボ52が黒鉛部品51に密着した
状態で冷却されると、単結晶引上げ用黒鉛部品51の収
縮が石英ルツボ52により妨げられるので、黒鉛部品5
1は石英ルツボ52により内側から押し広げる方向の圧
力を受け、その結果、黒鉛部品51に円周方向の引張り
応力が発生する。
【0006】近年、単結晶ウエハーの大形化にともなっ
て引上げられる単結晶の直径が大きくなってきており、
それとともに引上げ用ルツボ50の大形化が進んでいる
が、これに伴い、単結晶引上げ後の冷却時に黒鉛と石英
の熱膨張係数の差に起因して単結晶引上げ用黒鉛部品5
1に発生する前記の引張り応力が増大し、黒鉛部品51
に変形、割れ、欠損等(以下、割れおよび欠損を「破
損」と記す)が生じやすくなり、単結晶引上げ用黒鉛部
品51の耐用回数が減少しているという問題がクローズ
アップされてきた。
て引上げられる単結晶の直径が大きくなってきており、
それとともに引上げ用ルツボ50の大形化が進んでいる
が、これに伴い、単結晶引上げ後の冷却時に黒鉛と石英
の熱膨張係数の差に起因して単結晶引上げ用黒鉛部品5
1に発生する前記の引張り応力が増大し、黒鉛部品51
に変形、割れ、欠損等(以下、割れおよび欠損を「破
損」と記す)が生じやすくなり、単結晶引上げ用黒鉛部
品51の耐用回数が減少しているという問題がクローズ
アップされてきた。
【0007】この問題に対処するため、縦に2分割また
は3分割された黒鉛ルツボを黒鉛受け台で保持した単結
晶引上げ用黒鉛部品が用いられている。図6は縦に2分
割された単結晶引上げ用黒鉛部品60を有する引上げ用
ルツボを模式的に示す図で、(a)は縦断面図、(b)
はD5 −D5 ′線横断面図である。単結晶引上げ用黒鉛
部品60は分割面62で2分割された黒鉛ルツボ61と
支持軸57により支持された黒鉛受け台63とで構成さ
れている。石英ルツボ52は黒鉛ルツボ61内に嵌合さ
れている。黒鉛受け台63の上面には凹状の嵌合部65
が形成されており、この嵌合部65に黒鉛ルツボの底部
に設けられた凸部の側面(これを「底部側面」という)
66が嵌合されることにより黒鉛ルツボ61の分割面6
2が密接し、石英ルツボ52が保持されるようになって
いる。
は3分割された黒鉛ルツボを黒鉛受け台で保持した単結
晶引上げ用黒鉛部品が用いられている。図6は縦に2分
割された単結晶引上げ用黒鉛部品60を有する引上げ用
ルツボを模式的に示す図で、(a)は縦断面図、(b)
はD5 −D5 ′線横断面図である。単結晶引上げ用黒鉛
部品60は分割面62で2分割された黒鉛ルツボ61と
支持軸57により支持された黒鉛受け台63とで構成さ
れている。石英ルツボ52は黒鉛ルツボ61内に嵌合さ
れている。黒鉛受け台63の上面には凹状の嵌合部65
が形成されており、この嵌合部65に黒鉛ルツボの底部
に設けられた凸部の側面(これを「底部側面」という)
66が嵌合されることにより黒鉛ルツボ61の分割面6
2が密接し、石英ルツボ52が保持されるようになって
いる。
【0008】図7は、前記図6に示した単結晶引上げ用
黒鉛部品60の単結晶引き上げ後の冷却の際の状態を模
式的に示した図で、(a)は平面図、(b)は縦断面図
である。この場合も、図5に示した引上げ用ルツボ50
の場合と同様に、黒鉛ルツボ61は石英ルツボ52によ
り内側から押し広げる方向の圧力を受け、黒鉛ルツボ6
1には引張り応力が生じるが、黒鉛ルツボ61が分割さ
れているため前記圧力により黒鉛ルツボ61の底部外周
64を支点とする矢印C方向への回転運動が生じ、分割
面62が開口して圧力は開放される。これにより、黒鉛
ルツボ61に発生していた前記引張り応力も開放され
る。
黒鉛部品60の単結晶引き上げ後の冷却の際の状態を模
式的に示した図で、(a)は平面図、(b)は縦断面図
である。この場合も、図5に示した引上げ用ルツボ50
の場合と同様に、黒鉛ルツボ61は石英ルツボ52によ
り内側から押し広げる方向の圧力を受け、黒鉛ルツボ6
1には引張り応力が生じるが、黒鉛ルツボ61が分割さ
れているため前記圧力により黒鉛ルツボ61の底部外周
64を支点とする矢印C方向への回転運動が生じ、分割
面62が開口して圧力は開放される。これにより、黒鉛
ルツボ61に発生していた前記引張り応力も開放され
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記の単結晶引上げ用
黒鉛部品60を用いることによって黒鉛ルツボ61の変
形・破損率は減少したが、単に黒鉛部品60を分割した
だけでは依然として下記の課題が残されていた。
黒鉛部品60を用いることによって黒鉛ルツボ61の変
形・破損率は減少したが、単に黒鉛部品60を分割した
だけでは依然として下記の課題が残されていた。
【0010】すなわち、単結晶を引上げる際、単結晶引
上げ用黒鉛部品60および石英ルツボ52は高温に加熱
されているため、黒鉛ルツボ61と石英ルツボ52とが
その接触面で反応してSiO、CO等を発生し、このS
iOが黒鉛ルツボ61と反応して黒鉛ルツボ61の表面
部分をSiCに変質させる。このような黒鉛のSiC化
は、図6に示すように、比較的高温となる黒鉛ルツボ6
1の内側底部61a、分割面底部62aで顕著であり、
さらに、SiOが通りやすい分割面に近い黒鉛ルツボの
底部側面66aおよび底部側面66aと黒鉛受け台との
嵌合部65aでも生じ易い。また、黒鉛ルツボ61の使
用回数が増えるにしたがってSiC形成領域が拡大し、
多量のSiCが形成される。
上げ用黒鉛部品60および石英ルツボ52は高温に加熱
されているため、黒鉛ルツボ61と石英ルツボ52とが
その接触面で反応してSiO、CO等を発生し、このS
iOが黒鉛ルツボ61と反応して黒鉛ルツボ61の表面
部分をSiCに変質させる。このような黒鉛のSiC化
は、図6に示すように、比較的高温となる黒鉛ルツボ6
1の内側底部61a、分割面底部62aで顕著であり、
さらに、SiOが通りやすい分割面に近い黒鉛ルツボの
底部側面66aおよび底部側面66aと黒鉛受け台との
嵌合部65aでも生じ易い。また、黒鉛ルツボ61の使
用回数が増えるにしたがってSiC形成領域が拡大し、
多量のSiCが形成される。
【0011】前記のようなSiC化によってルツボを構
成する黒鉛の体積が膨張し、黒鉛ルツボ61と黒鉛受け
台63の嵌合度がしだいに強くなり、黒鉛ルツボ61は
受け台63によって一層強く拘束される。さらに、前記
の黒鉛ルツボの底部側面66aと、黒鉛受け台63との
嵌合部65aのSiC化により黒鉛ルツボ61と受け台
63との摩擦係数が増大し、前記の黒鉛ルツボ61の底
部外周64を支点とする矢印C方向への回転運動が阻害
され、分割面の開口による応力の開放が抑制される結
果、黒鉛ルツボ61が破損するという問題があった。
成する黒鉛の体積が膨張し、黒鉛ルツボ61と黒鉛受け
台63の嵌合度がしだいに強くなり、黒鉛ルツボ61は
受け台63によって一層強く拘束される。さらに、前記
の黒鉛ルツボの底部側面66aと、黒鉛受け台63との
嵌合部65aのSiC化により黒鉛ルツボ61と受け台
63との摩擦係数が増大し、前記の黒鉛ルツボ61の底
部外周64を支点とする矢印C方向への回転運動が阻害
され、分割面の開口による応力の開放が抑制される結
果、黒鉛ルツボ61が破損するという問題があった。
【0012】また、前記の黒鉛ルツボ61の回転運動が
阻害され、黒鉛ルツボ61の底部と受け台63が密着し
た状態になると、黒鉛ルツボ61と受け台63とを嵌合
させるために設けられている黒鉛ルツボ61のくびれ部
67に応力集中が発生しやすく、黒鉛ルツボ61の破損
が一層助長される。
阻害され、黒鉛ルツボ61の底部と受け台63が密着し
た状態になると、黒鉛ルツボ61と受け台63とを嵌合
させるために設けられている黒鉛ルツボ61のくびれ部
67に応力集中が発生しやすく、黒鉛ルツボ61の破損
が一層助長される。
【0013】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、単結晶引上げの際に黒鉛ルツボや受け
台の表面部にSiCが形成された場合でも、冷却時にお
ける黒鉛ルツボの破損を防止することができる単結晶引
上げ用黒鉛部品を提供することを目的とする。
なされたもので、単結晶引上げの際に黒鉛ルツボや受け
台の表面部にSiCが形成された場合でも、冷却時にお
ける黒鉛ルツボの破損を防止することができる単結晶引
上げ用黒鉛部品を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記
(1)および(2)の単結晶引上げ用黒鉛部品にある。
(1)および(2)の単結晶引上げ用黒鉛部品にある。
【0015】(1)縦に分割された黒鉛ルツボとこの黒
鉛ルツボの底部に嵌合された黒鉛受け台とで構成される
単結晶引上げ用黒鉛部品であって、黒鉛ルツボの少なく
とも分割面を含む底部側面と黒鉛受け台との嵌合部に空
隙部が形成されていることを特徴とする単結晶引上げ用
黒鉛部品。
鉛ルツボの底部に嵌合された黒鉛受け台とで構成される
単結晶引上げ用黒鉛部品であって、黒鉛ルツボの少なく
とも分割面を含む底部側面と黒鉛受け台との嵌合部に空
隙部が形成されていることを特徴とする単結晶引上げ用
黒鉛部品。
【0016】(2)縦に分割された黒鉛ルツボとこの黒
鉛ルツボの底部に嵌合された黒鉛受け台とで構成される
単結晶引上げ用黒鉛部品であって、黒鉛ルツボの少なく
とも分割面を含む底部側面と黒鉛受け台との嵌合部に空
隙部が形成され、この空隙部に黒鉛片または黒鉛シ−ト
が収納されていることを特徴とする単結晶引上げ用黒鉛
部品。
鉛ルツボの底部に嵌合された黒鉛受け台とで構成される
単結晶引上げ用黒鉛部品であって、黒鉛ルツボの少なく
とも分割面を含む底部側面と黒鉛受け台との嵌合部に空
隙部が形成され、この空隙部に黒鉛片または黒鉛シ−ト
が収納されていることを特徴とする単結晶引上げ用黒鉛
部品。
【0017】
【作用】以下、本発明に係る単結晶引上げ用黒鉛部品
を、図面に基づいて詳細に説明する。
を、図面に基づいて詳細に説明する。
【0018】図1は本発明に係る単結晶引上げ用黒鉛部
品の一例を模式的に示す図で、(a)は縦断面図、
(b)は(a)のD1 −D1 ′線横断面図である。
品の一例を模式的に示す図で、(a)は縦断面図、
(b)は(a)のD1 −D1 ′線横断面図である。
【0019】図1に示すように、本発明の単結晶引上げ
用黒鉛部品10は、分割面12で縦に分割された黒鉛ル
ツボ11とその下方に配置された黒鉛受け台13とで構
成されており、黒鉛ルツボ11と黒鉛受け台13とは、
黒鉛ルツボ11の底部に設けられた底部側面16を黒鉛
受け台13の上面に設けられた嵌合部15に嵌合させる
ことにより結合されている。そして、空隙部18がSi
OによりSiC化されやすい分割面12を含む黒鉛ルツ
ボの底部側面16aとこの底部側面16aに対応する黒
鉛受け台13の嵌合部15aの黒鉛ルツボ側に形成され
ている。なお、図示していないが、黒鉛ルツボ11内に
は石英ルツボが嵌合される。
用黒鉛部品10は、分割面12で縦に分割された黒鉛ル
ツボ11とその下方に配置された黒鉛受け台13とで構
成されており、黒鉛ルツボ11と黒鉛受け台13とは、
黒鉛ルツボ11の底部に設けられた底部側面16を黒鉛
受け台13の上面に設けられた嵌合部15に嵌合させる
ことにより結合されている。そして、空隙部18がSi
OによりSiC化されやすい分割面12を含む黒鉛ルツ
ボの底部側面16aとこの底部側面16aに対応する黒
鉛受け台13の嵌合部15aの黒鉛ルツボ側に形成され
ている。なお、図示していないが、黒鉛ルツボ11内に
は石英ルツボが嵌合される。
【0020】空隙部18が上記の位置に設けられている
ので、黒鉛ルツボの底部側面16aと黒鉛受け台13の
嵌合部15aとは互いに接触せず、黒鉛ルツボの底部側
面16aおよび嵌合部15aがSiC化しても黒鉛ルツ
ボ11と黒鉛受け台13とが密着して摩擦が増大すると
いうことは起こらない。そのため、単結晶引上げ後の冷
却時における前記の黒鉛ルツボ11の回転運動は阻害さ
れず、分割面12が開口して前記の石英ルツボ(図示せ
ず)が黒鉛ルツボ11を押し広げる圧力により黒鉛ルツ
ボ11内に発生する引張り応力が開放されるので、黒鉛
ルツボ11の破損を防止することができる。また、黒鉛
ルツボ11の底部に設けられた凸部のくびれ部17にお
ける応力集中も起こりにくい。なお、空隙部18は、前
記のようにSiOが通過しやすい黒鉛ルツボ11の分割
面12を含む嵌合部に設けられていることが必要で、こ
れは、後述する他の例においても同様である。
ので、黒鉛ルツボの底部側面16aと黒鉛受け台13の
嵌合部15aとは互いに接触せず、黒鉛ルツボの底部側
面16aおよび嵌合部15aがSiC化しても黒鉛ルツ
ボ11と黒鉛受け台13とが密着して摩擦が増大すると
いうことは起こらない。そのため、単結晶引上げ後の冷
却時における前記の黒鉛ルツボ11の回転運動は阻害さ
れず、分割面12が開口して前記の石英ルツボ(図示せ
ず)が黒鉛ルツボ11を押し広げる圧力により黒鉛ルツ
ボ11内に発生する引張り応力が開放されるので、黒鉛
ルツボ11の破損を防止することができる。また、黒鉛
ルツボ11の底部に設けられた凸部のくびれ部17にお
ける応力集中も起こりにくい。なお、空隙部18は、前
記のようにSiOが通過しやすい黒鉛ルツボ11の分割
面12を含む嵌合部に設けられていることが必要で、こ
れは、後述する他の例においても同様である。
【0021】空隙部18の厚さ(嵌合部15aから黒鉛
ルツボ11の直径方向への幅)tは、分割面12に近い
黒鉛ルツボの底部側面16aと黒鉛受け台13の嵌合部
15aとの接触が防止できる厚さであればよく、厚さt
が約2mm以上で十分に効果がある。空隙部18の幅w
は大きい方が望ましいが、黒鉛ルツボの底部側面16a
でのSiC化は分割面12から近いほど顕著で、特に分
割面12から10mm以内の部分で顕著なので、空隙部
18の幅wは20mm以上あることが好ましい。空隙部
18の高さhは、図に示すように、黒鉛受け台13の嵌
合部15の深さ以上であることが好ましい。
ルツボ11の直径方向への幅)tは、分割面12に近い
黒鉛ルツボの底部側面16aと黒鉛受け台13の嵌合部
15aとの接触が防止できる厚さであればよく、厚さt
が約2mm以上で十分に効果がある。空隙部18の幅w
は大きい方が望ましいが、黒鉛ルツボの底部側面16a
でのSiC化は分割面12から近いほど顕著で、特に分
割面12から10mm以内の部分で顕著なので、空隙部
18の幅wは20mm以上あることが好ましい。空隙部
18の高さhは、図に示すように、黒鉛受け台13の嵌
合部15の深さ以上であることが好ましい。
【0022】空隙部の形状は図1(b)に示す長方形状
に限定されるものではなく、例えば、断面形状が図1
(c)に示すように円の一部が直線的に切りとられた形
状、図1(d)に示すように三か月形等であっても同様
の効果が認められる。
に限定されるものではなく、例えば、断面形状が図1
(c)に示すように円の一部が直線的に切りとられた形
状、図1(d)に示すように三か月形等であっても同様
の効果が認められる。
【0023】図2は、同じく本発明に係る単結晶引上げ
用黒鉛部品の他の例を模式的に示す図で、図1に示した
ものとは逆に、黒鉛受け台23側に空隙部28が設けら
れた例である。(a)は断面図であり、(b)は(a)
のD2 −D2 ′線横断面図である。この場合も前記した
図1の引上げ用黒鉛部品の場合と同様に、分割面22を
含む黒鉛ルツボの底部側面26aとこの底部側面26a
と対応する黒鉛受け台23の嵌合部25aに空隙部28
が設けられることにより両者は互いに接触せず、黒鉛ル
ツボの底部側面26aおよび嵌合部25aがSiC化し
ても黒鉛ルツボ21と黒鉛受け台23とが密着して摩擦
が増大するということはなく、黒鉛ルツボ21の破損は
起こらない。
用黒鉛部品の他の例を模式的に示す図で、図1に示した
ものとは逆に、黒鉛受け台23側に空隙部28が設けら
れた例である。(a)は断面図であり、(b)は(a)
のD2 −D2 ′線横断面図である。この場合も前記した
図1の引上げ用黒鉛部品の場合と同様に、分割面22を
含む黒鉛ルツボの底部側面26aとこの底部側面26a
と対応する黒鉛受け台23の嵌合部25aに空隙部28
が設けられることにより両者は互いに接触せず、黒鉛ル
ツボの底部側面26aおよび嵌合部25aがSiC化し
ても黒鉛ルツボ21と黒鉛受け台23とが密着して摩擦
が増大するということはなく、黒鉛ルツボ21の破損は
起こらない。
【0024】空隙部28の寸法についても、前記図1に
示した黒鉛部品の場合と同様である。また、空隙部28
の形状も、図2(b)に示す長方形状に限定されるもの
ではなく、例えば、図2(c)に示す三か月形等であっ
ても同様の効果がある。
示した黒鉛部品の場合と同様である。また、空隙部28
の形状も、図2(b)に示す長方形状に限定されるもの
ではなく、例えば、図2(c)に示す三か月形等であっ
ても同様の効果がある。
【0025】また、図3に示すように、黒鉛ルツボ31
と黒鉛受け台33の両方に加工が施されて空隙部38が
設けられたものにあっても、前記図1および図2に示し
た引上げ用黒鉛部品におけると同様に黒鉛ルツボ31の
破損が防止される。
と黒鉛受け台33の両方に加工が施されて空隙部38が
設けられたものにあっても、前記図1および図2に示し
た引上げ用黒鉛部品におけると同様に黒鉛ルツボ31の
破損が防止される。
【0026】図4は、本発明に係る単結晶引上げ用黒鉛
部品のさらに他の例を模式的に示す図で、(a)は縦断
面図であり、(b)は(a)のD4 −D4 ′線横断面図
である。図4に示した単結晶引上げ用黒鉛部品40は、
図1に示したものと同形状の黒鉛ルツボ41と黒鉛受け
台43を有し、さらに空隙部48に黒鉛片あるいは黒鉛
シ−ト(以下、「空隙部収納黒鉛片」という)49が収
納されたものである。
部品のさらに他の例を模式的に示す図で、(a)は縦断
面図であり、(b)は(a)のD4 −D4 ′線横断面図
である。図4に示した単結晶引上げ用黒鉛部品40は、
図1に示したものと同形状の黒鉛ルツボ41と黒鉛受け
台43を有し、さらに空隙部48に黒鉛片あるいは黒鉛
シ−ト(以下、「空隙部収納黒鉛片」という)49が収
納されたものである。
【0027】空隙部48に空隙部収納黒鉛片49が収納
されることにより、分割面42を通って流れるSiOが
黒鉛ルツボの底部側面46aおよびこの底部側面46a
に対応する黒鉛受け台43の嵌合部45aと接触しにく
く、その部分のSiC化が生じにくくなる。従って、前
記の黒鉛ルツボ41の底部外周44を支点とする回転運
動が阻害されず、黒鉛ルツボ41の破損を防止する上か
ら一層効果的である。
されることにより、分割面42を通って流れるSiOが
黒鉛ルツボの底部側面46aおよびこの底部側面46a
に対応する黒鉛受け台43の嵌合部45aと接触しにく
く、その部分のSiC化が生じにくくなる。従って、前
記の黒鉛ルツボ41の底部外周44を支点とする回転運
動が阻害されず、黒鉛ルツボ41の破損を防止する上か
ら一層効果的である。
【0028】また、黒鉛ルツボ41と黒鉛受け台43を
嵌合させるために底部に設けられた凸部のくびれ部47
における応力集中も起こりにくく、黒鉛ルツボ41の破
損は生じない。
嵌合させるために底部に設けられた凸部のくびれ部47
における応力集中も起こりにくく、黒鉛ルツボ41の破
損は生じない。
【0029】空隙部48に収納される空隙部収納黒鉛片
49は、SiOによるSiC化を防止するという観点か
ら、空隙部48と同一形状のものが最も好ましいが、空
隙部48の寸法より小さくても、黒鉛ルツボ41の破損
防止効果は大きい。これは、空隙部収納黒鉛片49の寸
法が小さくてもSiOによるSiC化をある程度防止で
きるとともに、たとえ片面がSiC化してもそれに対応
する面がSiC化しなければ黒鉛ルツボの底部側面46
aと嵌合部45aとが密着するのを抑制し、黒鉛ルツボ
41と黒鉛受け台43との摩擦の増大を防止する効果が
期待できるからである。
49は、SiOによるSiC化を防止するという観点か
ら、空隙部48と同一形状のものが最も好ましいが、空
隙部48の寸法より小さくても、黒鉛ルツボ41の破損
防止効果は大きい。これは、空隙部収納黒鉛片49の寸
法が小さくてもSiOによるSiC化をある程度防止で
きるとともに、たとえ片面がSiC化してもそれに対応
する面がSiC化しなければ黒鉛ルツボの底部側面46
aと嵌合部45aとが密着するのを抑制し、黒鉛ルツボ
41と黒鉛受け台43との摩擦の増大を防止する効果が
期待できるからである。
【0030】図4に示した単結晶引上げ用黒鉛部品40
は、黒鉛ルツボ41側に加工が施されて空隙部48が設
けられ、その空隙部48に黒鉛片49が収納された黒鉛
部品であるが、図2に示したように、黒鉛受け台に加工
が加えられて空隙部が設けられ、あるいは図3のように
黒鉛ルツボと黒鉛受け台の両方に加工が施されて空隙部
が設けられ、その空隙部に空隙部収納黒鉛片が収納され
た黒鉛部品であっても、同様の効果が得られる。
は、黒鉛ルツボ41側に加工が施されて空隙部48が設
けられ、その空隙部48に黒鉛片49が収納された黒鉛
部品であるが、図2に示したように、黒鉛受け台に加工
が加えられて空隙部が設けられ、あるいは図3のように
黒鉛ルツボと黒鉛受け台の両方に加工が施されて空隙部
が設けられ、その空隙部に空隙部収納黒鉛片が収納され
た黒鉛部品であっても、同様の効果が得られる。
【0031】上記の単結晶引上げ用黒鉛部品はいずれも
2分割された黒鉛ルツボと黒鉛受け台により構成された
黒鉛部品の例であるが、黒鉛ルツボは3分割以上に分割
されたものであっても良い。
2分割された黒鉛ルツボと黒鉛受け台により構成された
黒鉛部品の例であるが、黒鉛ルツボは3分割以上に分割
されたものであっても良い。
【0032】
【実施例】以下、本発明に係る単結晶引上げ用黒鉛部品
の実施例および比較例を図面に基づいて説明する。
の実施例および比較例を図面に基づいて説明する。
【0033】前記図1〜図4に示した形状の単結晶引上
げ用黒鉛部品を用い、図5に示した結晶成長装置により
加熱冷却操作を繰り返し行った後の黒鉛ルツボの状態を
調査した。また、比較例として、前記図6に示した空隙
部が設けられていない単結晶引上げ用黒鉛部品を用いて
同様の調査を行った。
げ用黒鉛部品を用い、図5に示した結晶成長装置により
加熱冷却操作を繰り返し行った後の黒鉛ルツボの状態を
調査した。また、比較例として、前記図6に示した空隙
部が設けられていない単結晶引上げ用黒鉛部品を用いて
同様の調査を行った。
【0034】表1に用いた単結晶引上げ用黒鉛部品の形
状および空隙部の寸法(厚さおよび幅)、ならびに空隙
部に空隙部収納黒鉛片を収納した場合はその形状を示
す。なお、空隙部の高さhは黒鉛受け台の上面に形成さ
れた嵌合部の深さと同じ15mmとした。また、黒鉛ル
ツボの内径は約310mmである。
状および空隙部の寸法(厚さおよび幅)、ならびに空隙
部に空隙部収納黒鉛片を収納した場合はその形状を示
す。なお、空隙部の高さhは黒鉛受け台の上面に形成さ
れた嵌合部の深さと同じ15mmとした。また、黒鉛ル
ツボの内径は約310mmである。
【0035】実施例1〜3は、空隙部が黒鉛ルツボ側に
形成されている場合、実施例4および5は空隙部が黒鉛
受け台側に設けられている場合、実施例6は空隙部が黒
鉛ルツボおよび黒鉛受け台の両側にわたって設けられて
いる場合、実施例7〜9は空隙部に空隙部収納黒鉛片が
収納されている場合である。また、比較例は空隙部が設
けられていない場合である。なお、実施例7〜9で用い
た空隙部収納黒鉛片は、実施例7にあっては黒鉛ルツボ
および黒鉛受け台と同じ材質で、空隙部の大きさとまっ
たく同じ寸法の黒鉛片であり、実施例8では黒鉛ルツボ
および黒鉛受け台と同じ材質で、寸法は空隙部の厚さよ
り2mm薄い長方形の黒鉛片である。実施例9では天然
黒鉛を主成分とする柔軟な黒鉛フェルトで、空隙部の厚
さより2mm薄い長方形の黒鉛シートを用いた。
形成されている場合、実施例4および5は空隙部が黒鉛
受け台側に設けられている場合、実施例6は空隙部が黒
鉛ルツボおよび黒鉛受け台の両側にわたって設けられて
いる場合、実施例7〜9は空隙部に空隙部収納黒鉛片が
収納されている場合である。また、比較例は空隙部が設
けられていない場合である。なお、実施例7〜9で用い
た空隙部収納黒鉛片は、実施例7にあっては黒鉛ルツボ
および黒鉛受け台と同じ材質で、空隙部の大きさとまっ
たく同じ寸法の黒鉛片であり、実施例8では黒鉛ルツボ
および黒鉛受け台と同じ材質で、寸法は空隙部の厚さよ
り2mm薄い長方形の黒鉛片である。実施例9では天然
黒鉛を主成分とする柔軟な黒鉛フェルトで、空隙部の厚
さより2mm薄い長方形の黒鉛シートを用いた。
【0036】これらの単結晶引上げ用黒鉛部品の黒鉛ル
ツボに嵌合させた石英ルツボ内に、多結晶シリコンを、
融液面が石英ルツボの深さの略1/3の高さになるよう
に装入し、加熱、溶融し、単結晶の引上げは行わずにそ
のまま保持した後、冷却・凝固させた。単結晶の引上げ
を行わない他は通常の単結晶引上げの場合と同様の条件
とし、この工程を繰返し行った後の黒鉛ルツボにおける
破損の発生状態を調査した。
ツボに嵌合させた石英ルツボ内に、多結晶シリコンを、
融液面が石英ルツボの深さの略1/3の高さになるよう
に装入し、加熱、溶融し、単結晶の引上げは行わずにそ
のまま保持した後、冷却・凝固させた。単結晶の引上げ
を行わない他は通常の単結晶引上げの場合と同様の条件
とし、この工程を繰返し行った後の黒鉛ルツボにおける
破損の発生状態を調査した。
【0037】調査結果を表1にまとめて示す。この結果
から明らかなように、比較例の空隙部が形成されていな
い黒鉛部品を用いた場合は、繰返し回数5回で黒鉛ルツ
ボに割れが発生し、破損したため、使用不能となった
が、実施例1〜6の黒鉛部品の場合は、繰返し数15回
以上で黒鉛ルツボのくびれ部に小規模な欠けが発生した
ものの、さらに継続使用が可能であった。また、実施例
7〜9の空隙部に黒鉛片または黒鉛フェルトを収納した
単結晶引上げ用黒鉛部品を用いた場合は、繰返し数20
回でも破損は発生せず、さらに継続使用が可能であっ
た。
から明らかなように、比較例の空隙部が形成されていな
い黒鉛部品を用いた場合は、繰返し回数5回で黒鉛ルツ
ボに割れが発生し、破損したため、使用不能となった
が、実施例1〜6の黒鉛部品の場合は、繰返し数15回
以上で黒鉛ルツボのくびれ部に小規模な欠けが発生した
ものの、さらに継続使用が可能であった。また、実施例
7〜9の空隙部に黒鉛片または黒鉛フェルトを収納した
単結晶引上げ用黒鉛部品を用いた場合は、繰返し数20
回でも破損は発生せず、さらに継続使用が可能であっ
た。
【0038】
【表1】
【0039】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係る単結
晶引上げ用黒鉛部品にあっては、黒鉛ルツボの分割面を
含む底部側面と黒鉛受け台との嵌合部に空隙部が形成さ
れ、あるいは更に空隙部に黒鉛片あるいは黒鉛シ−トが
収納されているので、黒鉛表面のSiC化に起因する黒
鉛ルツボと黒鉛受け台のとの摩擦の増大が生じにくく、
単結晶引上げ後の冷却の際に黒鉛ルツボに発生する引張
り応力が緩和される。その結果、黒鉛ルツボの変形また
は破損を防止し、繰返し使用寿命を大幅に向上させるこ
とができる。
晶引上げ用黒鉛部品にあっては、黒鉛ルツボの分割面を
含む底部側面と黒鉛受け台との嵌合部に空隙部が形成さ
れ、あるいは更に空隙部に黒鉛片あるいは黒鉛シ−トが
収納されているので、黒鉛表面のSiC化に起因する黒
鉛ルツボと黒鉛受け台のとの摩擦の増大が生じにくく、
単結晶引上げ後の冷却の際に黒鉛ルツボに発生する引張
り応力が緩和される。その結果、黒鉛ルツボの変形また
は破損を防止し、繰返し使用寿命を大幅に向上させるこ
とができる。
【図1】実施例1〜3で用いた本発明に係る単結晶引上
げ用黒鉛部品の例を模式的に示す図で、(a)は縦断面
図、(b)は(a)のD1 −D1 ′線横断面図、(c)
及び(d)は、前記黒鉛部品に形成された空隙部の形状
がそれぞれ(b)に示した黒鉛部品に形成された空隙部
の形状とは異なる場合の横断面図である。
げ用黒鉛部品の例を模式的に示す図で、(a)は縦断面
図、(b)は(a)のD1 −D1 ′線横断面図、(c)
及び(d)は、前記黒鉛部品に形成された空隙部の形状
がそれぞれ(b)に示した黒鉛部品に形成された空隙部
の形状とは異なる場合の横断面図である。
【図2】実施例4及び5で用いた本発明に係る単結晶引
上げ用黒鉛部品の他の例を模式的に示す図で、(a)は
縦断面図、(b)は(a)のD2 −D2 ′線横断面図、
(c)は、前記黒鉛部品に形成された空隙部の形状が
(b)に示した黒鉛部品に形成された空隙部の形状とは
異なる場合の横断面図である。
上げ用黒鉛部品の他の例を模式的に示す図で、(a)は
縦断面図、(b)は(a)のD2 −D2 ′線横断面図、
(c)は、前記黒鉛部品に形成された空隙部の形状が
(b)に示した黒鉛部品に形成された空隙部の形状とは
異なる場合の横断面図である。
【図3】実施例6で用いた本発明に係る単結晶引上げ用
黒鉛部品のさらに他の例を模式的に示す図で、(a)は
縦断面図、(b)は(a)のD3 −D3 ′線横断面図で
ある。
黒鉛部品のさらに他の例を模式的に示す図で、(a)は
縦断面図、(b)は(a)のD3 −D3 ′線横断面図で
ある。
【図4】実施例7〜9で用いた本発明に係る単結晶引上
げ用黒鉛部品のさらに他の例を模式的に示す図で、
(a)は縦断面図であり、(b)は(a)のD4 −
D4 ′線横断面図である。
げ用黒鉛部品のさらに他の例を模式的に示す図で、
(a)は縦断面図であり、(b)は(a)のD4 −
D4 ′線横断面図である。
【図5】CZ法に用いられる従来の結晶成長装置の要部
を模式的に示す断面図である。
を模式的に示す断面図である。
【図6】縦に2分割される従来の単結晶引上げ用黒鉛部
品に石英ルツボがセットされた状態を模式的に示す図
で、(a)は縦断面図、(b)は(a)のD5 −D5 ′
線横断面図である。
品に石英ルツボがセットされた状態を模式的に示す図
で、(a)は縦断面図、(b)は(a)のD5 −D5 ′
線横断面図である。
【図7】従来の単結晶引上げ用黒鉛部品の単結晶引上げ
後の冷却の際の状態を模式的に示す図で、(a)は平面
図、(b)は縦断面図である。
後の冷却の際の状態を模式的に示す図で、(a)は平面
図、(b)は縦断面図である。
10、20、30、40、51、60:単結晶引上げ用
黒鉛部品 11、21、31、41、61:単結晶引上げ用黒鉛ル
ツボ 12、22、32、42、62:分割面 13、23、33、43、63:黒鉛受け台 15、15a、25、25a、45、45a、65、6
5a:嵌合部 16、16a、26、26a、46、46a、66、6
6a:黒鉛ルツボの底部側面 17、47、67:くびれ部 18、28、38、48:空隙部 49:空隙部収納黒鉛片 50:単結晶引上げ用ルツボ 52:石英ルツボ 53:チャンバ 54:ヒーター 55:保温筒 56:溶融液 57:支持軸 58:引上げ棒 58a:シードチャック 59:単結晶 59a:種結晶 61a:黒鉛ルツボの内側底部 62a:分割面底部 64:底部外周
黒鉛部品 11、21、31、41、61:単結晶引上げ用黒鉛ル
ツボ 12、22、32、42、62:分割面 13、23、33、43、63:黒鉛受け台 15、15a、25、25a、45、45a、65、6
5a:嵌合部 16、16a、26、26a、46、46a、66、6
6a:黒鉛ルツボの底部側面 17、47、67:くびれ部 18、28、38、48:空隙部 49:空隙部収納黒鉛片 50:単結晶引上げ用ルツボ 52:石英ルツボ 53:チャンバ 54:ヒーター 55:保温筒 56:溶融液 57:支持軸 58:引上げ棒 58a:シードチャック 59:単結晶 59a:種結晶 61a:黒鉛ルツボの内側底部 62a:分割面底部 64:底部外周
Claims (2)
- 【請求項1】縦に分割された黒鉛ルツボとこの黒鉛ルツ
ボの底部に嵌合された黒鉛受け台とで構成される単結晶
引上げ用黒鉛部品であって、黒鉛ルツボの少なくとも分
割面を含む底部側面と黒鉛受け台との嵌合部に空隙部が
形成されていることを特徴とする単結晶引上げ用黒鉛部
品。 - 【請求項2】縦に分割された黒鉛ルツボとこの黒鉛ルツ
ボの底部に嵌合された黒鉛受け台とで構成される単結晶
引上げ用黒鉛部品であって、黒鉛ルツボの少なくとも分
割面を含む底部側面と黒鉛受け台との嵌合部に空隙部が
形成され、この空隙部に黒鉛片または黒鉛シ−トが収納
されていることを特徴とする単結晶引上げ用黒鉛部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1791695A JPH08208372A (ja) | 1995-02-06 | 1995-02-06 | 単結晶引上げ用黒鉛部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1791695A JPH08208372A (ja) | 1995-02-06 | 1995-02-06 | 単結晶引上げ用黒鉛部品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08208372A true JPH08208372A (ja) | 1996-08-13 |
Family
ID=11957088
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1791695A Pending JPH08208372A (ja) | 1995-02-06 | 1995-02-06 | 単結晶引上げ用黒鉛部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08208372A (ja) |
-
1995
- 1995-02-06 JP JP1791695A patent/JPH08208372A/ja active Pending
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