JPS5848368Y2 - 半導体物質溶融用ルツボ装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は半導体物質溶融用ルツボ装置の改良に関する
ものである。

シリコンなどの半導体物質を単結晶化精製のために溶融
するに際しては第１図に示すような石英ルツボ１及び黒
鉛ルツボ３が使用される。

石英ルツボ１は半導体物質２を収容して溶融するための
ものである。

黒鉛ルツボ３は石英ルツボ１の外形とほぼ相似の凹陥部
を有する。

通常、石英ルツボ１は横断面が円形で、縦断面がほぼＵ
字形に構成されている。

そのような石英ルツボ１の中に前述のように半導体物質
２を入れる。

かかる石英ルツボ１を黒鉛ルツボ３の凹陥部に内装する
のである。

その際、黒鉛ルツボ３の凹陥部の側壁面と石英ルツボ１
の外壁面との間にわずかに空隙を設ける。

溶融炉内においてこのような石英ルツボ１及び黒鉛ルツ
ボ３を高周波誘導装置や抵抗加熱などによって加熱し、
半導体物質２を溶融させ、引き上げ操作によって、単結
晶化精製を行うのである。

半導体物質２の溶融前に石英ルツボ１の外壁面と黒鉛ル
ツボ３の凹陥部の内壁面との間に存在した空隙は、半導
体物質２の溶融熱により石英ルツボ１が変形し、また黒
鉛ルツボ３が熱による体積膨張をするため、消失してし
まう。

すなわち石英ルツボ１と黒鉛ルツボ３とが互いに密着し
た状態になるのである。

熱による黒鉛の体積膨張が石英のそれに比較して著しく
大きいため、このような現象が生じるのである。

また石英ルツボが軟化して溶融物の自重により外向きに
変形されることも大きな理由である。

さらに、黒鉛と石英ガラスの熱膨張係数の差から冷却時
に石英ルツボ１と黒鉛ルツボ３が更に密着して嵌合した
状態になる。

このため、石英ルツボ１と黒鉛ルツボ３との間に大きな
応力が発生し、冷却段階でそれらの一方が破損する危険
がある。

仮りに破損しなかったとしても、石英ルツボ１と黒鉛ル
ツボ３から抜き去るのがきわめて困難となる。

そこで、従来、このような困難を解決するためにいろい
ろな工夫がなされてきた。

例えば、黒鉛ルツボ３を縦方向又は横方向に２個以上分
割して、石英ルツボ１を抜去りやすいようにする提案が
なされた。

しかし、従来は縦方向に黒鉛ルツボを単純に分割したに
すぎなかったため、使用時に分割が互いに離れやすい欠
点がある。

たとえば、半導体物質２の単結晶の引き上げの際に、黒
鉛ルツボ３及び石英ルツボ１が半導体物質２の融点付近
に加熱された場合、石英ルツボ１が軟化して、その結果
、半導体物質の溶融液の自重により石英ルツボ１及び黒
鉛ルツボ３が外側に向って押し拡げられる。

このため黒鉛ルツボ３の各分割面が互いに離れる傾向に
あり、その結果分割面の間に空隙が生じる。

このような空隙は加熱物体から石英ルツボ１に直接輻射
熱が伝達される原因となり、それにより伝熱条件が変化
し、結晶の品質に悪影響を及ぼす結果となる。

また、回転引き上げ中のルツボ装置の安定度が得られな
い欠点もある。

この考案の目的は、前述のような従来技術に見られる欠
点を除去して、使用時に分割面が離れに＜＜、更に良好
な処理状況を維持しやすく半導体物質溶融用ルツボ装置
を提供することにある。

本考案にあっては、半導体物質を収容して溶融するため
の石英又はＳｉ３Ｎ４質のルツボを内装する黒鉛ルツボ
であって、黒鉛ルツボが石英又はＳｉ３Ｎ４質のルツボ
と外形とほぼ相似の凹陥部を有するとともに第１及び第
２分割面により縦方向に２個以上に分割されている。

また第１分割面が第２分割面と交叉する。

好ましくは、２つの第２分割面を互いにほぼ平行にし、
これら第２分割面の両端間に１つの第１分割面を形成す
る。

また第１及び第２分割面により分割された各分割体を黒
鉛ルツボの中心軸に対して線対称に、構成することもで
第１分割面が黒鉛ルツボのほは沖心軸を通って、第１及
び第２分割面がほは゛直交するのが望ましい。

以下、図面を参照して、この考案の好適な実施例を説明
する。

第２図及び第３図はこの考案の第１実施例を示している
。

黒鉛ルツボ３は第１図に示したような石英ルツボ１をそ
の凹陥部３ａに内装するように構成されている。

凹陥部３ａの内壁面は石英ルツボの外形に相似する構成
となっている。

黒鉛ルツボ３の横断面形状は円形である。

凹陥部３ａの縦断面形状はほぼ（１字形になっている。

また黒鉛ルツボ３の外壁側面は円筒状になっている。

黒鉛ルツボ３の底面には受は皿部分を設けることができ
る。

実施態様によってはそのような受は皿部分を省略するこ
とも可能である。

さて、これらの考案によるルツボ装置にあっては、黒鉛
ルツボ３が縦方向に２個以上に分割されている。

第２図及び第３図の実施例においては、黒鉛ルツボ３が
２つに分割されている。

そして、黒鉛ルツボ３の中心Ｏから外周に向う第１分割
面Ｄ１と外周から凹陥部３ａに向う第２分割面Ｄ２とが
゛交叉している。

図示した例にあっては、第２図を見ればわかるように、
第１分割面Ｄ１と第２分割面Ｄ２が互いにほは゛直角に
交わっているとともに、これら第１及び第２分割面Ｄ１
及びＤ２がほは゛等しい長さに設定されており、全体と
して第１及び第２分割面Ｄ１及びＤ２が直角二等辺三角
形の２辺に相当している。

第２図に示されている例にあっては、１つの第１分割面
Ｄｌと２つの第２分割面Ｄ２とがＺに近い形になってい
る。

なお、黒鉛ルツボ３の内壁面は上端からポイントＰ１の
ところまで直線的に下方に伸び、ポイントＰ１から中心
まで曲面となっている。

その結果、平面で見た場合、第２図に示すように第２分
割面Ｄ２は直線的になる。

側面から見た場合には、第３図に示すようにポイントＰ
１からポイントＰ２までの部分において第２分割面Ｄ２
は曲線的に現われる。

第４図及び第５図はこの考案の他の実施例を示している
。

この実施例にあっては、黒鉛ルツボ３が石英ルツボの外
形とほぼ相似形の凹陥部３ａを有するとともに縦方向に
３個に分割されている。

そして、黒鉛ルツボ３の中心Ｏがら外周に向う第１分割
面Ｄ１と外周から凹陥部３ａに向う第２分割面Ｄ２とが
前述の第１実施例と同様にほぼ直角に交わっている。

しかも、第１及び第２分割面Ｄ１及びＤ２がほぼ等しい
長さに設定されており、両者が直角二等辺三角形の２辺
に相当する構成となっている。

そして、３つの第１分割面Ｄ１がそれぞれ同じ角度で３
方向に配分されている。

すなわち第１分割面Ｄ１同志の威す角が１２０°に設定
されている。

この考案によるルツボ装置によれば、以上のように構成
されているので、分割面の面積が著しく増大し、黒鉛ル
ツボの分割体同志が使用時に分離しにくくなる顕著な効
果が得られる。

すなわち、黒鉛ルツボの分割体の互いの接触面積が増大
し、その結果、分割体同志が安定的に所定の形状に保持
しやすくなるのである。

その結果、黒鉛ルツボの分割面に隙間が生じることが極
力抑制され、加熱体からの直熱の輻射加熱が防止でき、
従来のような好ましくない影響を最少限にとどめること
ができる。

石英ルツボを局部的に加熱する事態が回避でき、使用時
に温度分布が均一に保て、その当然の結果として良好な
引き上げ状況が確保できる。

黒鉛ルツボを分割したことにより、石英ルツボの外形の
バラツキがあっても正確に石英ルツボを然るべき状態で
黒鉛ルツボの中に収容することができる。

また、溶融に伴って生ずる石英ルツボの変形に対しても
充分に対応できる。

逆に言えば、黒鉛ルツボ３の内壁面を内装するのがきわ
めて容易となる。

つまり、石英ルツボと黒鉛ルツボとの間に融通性が増す
のである。

また、黒鉛ルツボをこのように分割したことにより、ル
ツボの破損を皆無となし、その結果、耐用回数が著しく
増大した。

また、石英ルツボの取り出しがきわめて簡単になり、作
業性の向上が計れた。

また、石英ルツボと黒鉛ルツボとの間に空隙を設ける必
要もなくなり、溶融前から両ルツボを密着して組み立て
ることができるので、黒鉛ルツボへの熱伝導もきわめて
良好となり、溶融による石英ルツボの側壁面の変形も少
ない。

特に黒鉛ルツボの第１分割面と第２分割面とがほぼ直交
している場合にはルツボ装置を回転させた際に遠心力が
たくみに分散され、黒鉛ルツボの分割体同志が常に広い
分割面でうまく接触した状態が確保できる。

第１分割面と第２分割面がほぼ直角に交わり、しかも線
対称の形に設定された時に、そのような効果が最大とな
る。

なお、この考案は前述の実施例にのみ限定されるもので
なく、他のいろいろな変形例を含むものである。

例えば石英ルツボの代わりに、Ｓｉ３Ｎ４質のルツボを
使用することもできる。

第１分割面は黒鉛ルツボの中心軸を通らなくてもよい。

第１及び第２分割面は鈍角又は鋭角でもよい。

また、第６〜９図に示されているように、第１および第
２分割面の交叉部分に丸みをつけて応力の集中を避ける
こともできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の半導体物質溶融用ルツボ装置を示す外柵
縦断面図、第２図は本考案による半導体物質溶融用ルツ
ボ装置の１例を示す平面図、第３図はその縦断面図、第
４図は本考案の他の実施例を示す平面図、第５図はその
縦断面図である。 第６および７図は別の実施例を示す平面図および断面図
、第８および９図はさらに別の実施例を示す平面図およ
び断面図である。 １・・・・・・石英ルツボ、２・・・・・・半導体物質
、３・・・・・・黒鉛ルツボ、３ａ・・・・・・凹陥部
、Ｄｌ・・・・・・黒鉛ルツボの中心から外周に向う第
１分割面、Ｄ２・・・・・・黒鉛ルツボの外周から凹陥
部に向う第２分割面、Ｏ・・・・・・黒鉛ルツボ゛の中
心。

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）半導体物質を収容して溶融するための石英又はＳ
   ｉ３Ｎ４質のルツボを内装する黒鉛ルツボにおいて、前
   記黒鉛ルツボが前記石英又はＳｉ３Ｎ４質のルツボの外
   形とほぼ相似の凹陥部を有するとともに第１及び第２分
   割面により縦方向に２個以上に分割されており、該該１
   分割面が該第２分割面と交叉する構成したことを特徴と
   する半導体物質溶融用ルツボ装置。
2. （２）２つの第２分割面が互いにほぼ平行で、これら第
   ２分割面の両端面に１つの第１分割面を形成した実用新
   案登録請求の範囲第１項に記載の半導体物質溶融用ルツ
   ボ装置。
3. （３）第１及び第２分割面により分割された各分割木が
   前記黒鉛ルツボの中心軸に対して線対称に構成されてい
   る実用新案登録請求の範囲第１項に記載の半導体物質溶
   融用ルツボ装置。
4. （４）前記第１分割面が前記黒鉛ルツボのほぼ中心軸を
   通る実用新案登録請求の範囲第１項に記載の半導体物質
   溶融用ルツボ装置。
5. （５）前記第１及び第２分割面がほぼ直交している実用
   新案登録請求の範囲第１項に記載の半導体物質溶融用ル
   ツボ装置。