JP3181443B2 - 半導体単結晶育成装置の黒鉛るつぼ - Google Patents
半導体単結晶育成装置の黒鉛るつぼInfo
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Description
の黒鉛るつぼに関する。
ン単結晶の製造方法の一つとして、るつぼ内の原料融液
から円柱状の単結晶を引き上げるチョクラルスキー法
(以下CZ法という)が用いられている。CZ法におい
ては、黒鉛るつぼ内に収容した石英るつぼに高純度の多
結晶シリコンを充填し、この多結晶シリコンを前記黒鉛
るつぼの外周を取り巻くように設けた黒鉛ヒータによっ
て加熱溶解した上、シードチャックに取り付けた種子結
晶を前記融液に浸漬し、シードチャックと黒鉛るつぼと
を同方向または逆方向に回転しつつシードチャックを引
き上げて、シリコン単結晶を成長させる。
単結晶の育成を行う場合、石英るつぼは加熱されて軟化
し、一般に融液面から下の部分は黒鉛るつぼに密着し、
黒鉛るつぼと石英るつぼとの間に次に示すような化学反
応を起こす。 C+SiO2 →SiO+CO 2C+SiO→SiC+CO 上記化学反応の結果、黒鉛るつぼの減肉が進行するとと
もにSiOガスが黒鉛るつぼに浸透して黒鉛るつぼをS
iC化する。また、SiOガスは黒鉛るつぼ下部の石英
るつぼとの密着部から黒鉛るつぼ上部に向かって流れ、
C,K,Ca,Na等の不純物を融液に運ぶとともに、
上記反応を促進する。一般に黒鉛るつぼは2分割ないし
3分割されているが、SiC化して体積膨張するため分
割方向に変形し、これに伴って石英るつぼが変形するの
で融液面位置が変化する。従って、融液の温度分布が変
化して引き上げ中の単結晶の成長が阻害され、単結晶の
熱履歴も変化する。黒鉛るつぼの変形はSiOガスの流
れを促進し、上記反応が更に促進される。このような不
具合の発生を未然に防止するため、単結晶の引き上げ完
了のつど黒鉛るつぼの変形量を測定し、変形量が所定の
値を超える場合は黒鉛るつぼを新品と交換している。
るつぼの使用回数の増加に伴って増大し、これに伴って
単結晶の熱履歴の変動、不純物による単結晶化阻害も大
きくなるため、結果として黒鉛るつぼの使用回数が制限
され、コスト高を招く。本発明は上記従来の問題点に着
目してなされたもので、黒鉛るつぼの変形を抑えてSi
Oガスの発生を減らし、黒鉛の減肉およびSiC化の進
行を抑制することができるような半導体単結晶育成装置
の黒鉛るつぼを提供することを目的としている。
め、本発明に係る半導体単結晶育成装置の黒鉛るつぼ
は、垂直方向に少なくとも1本のスリットを有する円筒
状のるつぼ上部とるつぼ底部とに黒鉛るつぼを分割し、
前記るつぼ上部の外周の少なくともメルトレベルから下
の部分に炭素繊維強化炭素材からなる円筒部材を嵌装す
る構成とし、このような構成において、円筒部材の軸方
向長さを、るつぼ底部の上端からメルトレベルまでの高
さ以上としたことを特徴とする。また、垂直方向に少な
くとも1本のスリットを有する黒鉛るつぼをるつぼ受け
に載置し、前記るつぼ受けの上端に、前記黒鉛るつぼの
外周の少なくともメルトレベルから下の部分を取り巻く
炭素繊維強化炭素材からなる円筒部材を載置する構成と
してもよく、炭素繊維強化炭素材からなる円筒状のるつ
ぼ上部、または炭素繊維強化炭素材からなる円筒部材の
上端に黒鉛からなる円筒部材を継合して構成したるつぼ
上部を、黒鉛からなるるつぼ底部に嵌装してもよい。
少なくともメルトレベルから下の部分に炭素繊維強化炭
素材からなる円筒部材を嵌装し、あるいは少なくともメ
ルトレベルから下の部分を炭素繊維強化炭素材で構成し
たので、単結晶原料の溶解時および単結晶育成時に発生
する黒鉛るつぼの変形が前記円筒部材によって抑止さ
れ、SiOガスの発生を減らして黒鉛るつぼの減肉、S
iC化を低減することができるし冷却時の石英ルツボの
相対的膨張による破損を防止出来る。また、黒鉛るつぼ
の上部にスリットを設けてSiC化による体積膨張によ
る周方向の変形を吸収することにしたので、前記体積膨
張に伴う応力集中による黒鉛るつぼの破損防止が可能と
なる。
の黒鉛るつぼの実施例について、図面を参照して説明す
る。図1は第1の発明および第2の発明の第1実施例を
示す黒鉛るつぼの模式的断面図、図2は図1の上面図で
ある。これらの図において、黒鉛るつぼは上下に分割さ
れ、ほぼ円筒状のるつぼ上部1をるつぼ底部2に載置す
る構造となっている。前記るつぼ上部1の内壁下端は曲
面形状を備え、るつぼ底部2の上面になめらかに継合す
る。また、るつぼ上部1には垂直方向に1本のスリット
3が設けられ、SiC化に基づく応力集中および、冷却
時の石英ルツボの相対的膨張によるるつぼ上部1の破損
を防止することができるようになっている。るつぼ上部
1の外周面の一部とるつぼ底部2の上端外縁には切り欠
き部が設けられ、この切り欠き部に炭素繊維強化炭素材
からなる円筒部材4が嵌装されている。前記円筒部材4
の軸方向長さは、るつぼ上部1の軸方向長さの約1/2
であり、円筒部材4の上端はメルトレベルよりやや上方
に位置する。円筒部材4の肉厚はるつぼ上部1の肉厚の
1/4〜1/3である。炭素繊維強化炭素材は黒鉛に比
べて価格が高いため、黒鉛るつぼのコストが上昇する。
そのため、本実施例では円筒部材4の使用量を極力減ら
し、黒鉛るつぼの耐用寿命の延長による効果がコストの
上昇以上になるようにした。
縁部に円筒部材4を載置した後、円筒部材4内にるつぼ
上部1を挿嵌することにより容易に組み立てることがで
きる。なお、るつぼ底部2はるつぼ受けと一体に構成さ
れ、るつぼ底部2はるつぼ軸5の上端に直接載置され
る。
例を示す黒鉛るつぼの模式的断面図、図4は図3の上面
図で、炭素繊維強化炭素材からなる円筒部材4aはるつ
ぼ上部1aの軸方向長さ全部にわたって嵌装されてい
る。また、図5は第1の発明、第2の発明の第3実施例
を示す黒鉛るつぼの模式的断面図であるが、るつぼ上部
1aは図3に示したものと同一であり、円筒部材4は図
1に示したものと同一である。これらの図において、る
つぼ上部1aの肉厚は図1に示したるつぼ上部1の肉厚
の3/4〜2/3であり、外周面に切り欠き部を設けな
い。るつぼ上部1aに設けるスリット3や、るつぼ上部
1aとるつぼ底部2との継合面形状などは図1に示した
ものと同一である。
ぼの模式的断面図である。黒鉛るつぼ本体6は上記るつ
ぼ上部とるつぼ底部とを一体構成としたもので、円筒部
には垂直方向に1本のスリット3が設けられている。前
記黒鉛るつぼ本体6の底部を被包するように設けられた
黒鉛製のるつぼ受け7の上端に、炭素繊維強化炭素材か
らなる円筒部材4が載置され、黒鉛るつぼ本体6の中間
部を包囲している。この円筒部材4の軸方向長さは、黒
鉛るつぼ本体6の円筒部分の長さの約1/2である。
るつぼの模式的断面図である。この場合、るつぼ本体は
上下に分割されているが、るつぼ上部は炭素繊維強化炭
素材からなる円筒部材4aのみで構成され、るつぼ受け
の機能を兼ねる黒鉛製のるつぼ底部2aの上端外縁に載
置されている。円筒部材4aの肉厚は、図1に示したる
つぼ上部1の肉厚の1/4〜1/3であり、スリットは
設けない。
るつぼの模式的断面図で、図7に示した炭素繊維強化炭
素材のみで構成されたるつぼ上部を、黒鉛と炭素繊維強
化炭素材とで構成したものである。すなわち、るつぼ受
けの機能を兼ねるるつぼ底部2aの上端外縁に炭素繊維
強化炭素材からなる円筒部材4bが載置され、この円筒
部材4bの上端に黒鉛製の円筒部材4cが継合されてい
る。前記円筒部材4b,4cの軸方向長さはほぼ等し
い。また、円筒部材4b,4cにはスリットを設けな
い。
鉛るつぼの外周の一部、少なくともメルトレベルから下
の部分に炭素繊維強化炭素材からなる円筒部材を嵌装
し、あるいは少なくともメルトレベルから下の部分を炭
素繊維強化炭素材で構成して黒鉛るつぼを強化すること
にしたので、単結晶原料の溶解時および単結晶育成時に
発生する黒鉛るつぼの変形が抑止されるとともに、Si
Oガスの発生を減らして黒鉛るつぼの減肉、SiC化を
低減することができるし冷却時に石英ルツボの相対的膨
張による破損を防止出来る。また、黒鉛るつぼの上部に
スリットを設けてSiC化による体積膨張を吸収するこ
とにしたので、前記体積膨張に伴う応力集中による黒鉛
るつぼの破損防止が可能となる。従って、引き上げ単結
晶の品質を維持するとともに黒鉛るつぼの耐用寿命を延
長させることができる。本発明では、黒鉛に比べて高価
な炭素繊維強化炭素材の使用量を必要最小限に抑えたの
で、黒鉛るつぼのコスト上昇を上回る効果が得られる。
示す黒鉛るつぼの模式的断面図である。
示す黒鉛るつぼの模式的断面図である。
示す黒鉛るつぼの模式的断面図である。
的断面図である。
模式的断面図である。
模式的断面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 黒鉛るつぼを、垂直方向に少なくとも1
本のスリットを有する円筒状のるつぼ上部とるつぼ底部
とに分割し、前記るつぼ上部の外周の少なくともメルト
レベルから下の部分に炭素繊維強化炭素材からなる円筒
部材を嵌装したことを特徴とする半導体単結晶育成装置
の黒鉛るつぼ。 - 【請求項2】 円筒部材の軸方向長さを、るつぼ底部の
上端からメルトレベルまでの高さ以上としたことを特徴
とする請求項1の半導体単結晶育成装置の黒鉛るつぼ。 - 【請求項3】 垂直方向に少なくとも1本のスリットを
有する黒鉛るつぼをるつぼ受けに載置し、前記るつぼ受
けの上端に、前記黒鉛るつぼの外周の少なくともメルト
レベルから下の部分を取り巻く炭素繊維強化炭素材から
なる円筒部材を載置したことを特徴とする半導体単結晶
育成装置の黒鉛るつぼ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19509093A JP3181443B2 (ja) | 1993-07-12 | 1993-07-12 | 半導体単結晶育成装置の黒鉛るつぼ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19509093A JP3181443B2 (ja) | 1993-07-12 | 1993-07-12 | 半導体単結晶育成装置の黒鉛るつぼ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0725694A JPH0725694A (ja) | 1995-01-27 |
JP3181443B2 true JP3181443B2 (ja) | 2001-07-03 |
Family
ID=16335373
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19509093A Expired - Fee Related JP3181443B2 (ja) | 1993-07-12 | 1993-07-12 | 半導体単結晶育成装置の黒鉛るつぼ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3181443B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5286589B2 (ja) * | 2008-05-01 | 2013-09-11 | イビデン株式会社 | ルツボ保持部材およびその製造方法 |
KR20120127405A (ko) * | 2009-12-04 | 2012-11-21 | 사인트-고바인 인두스트리에 케라믹 레덴탈 게엠베하 | 실리콘 멜트 유지 장치 |
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-
1993
- 1993-07-12 JP JP19509093A patent/JP3181443B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH0725694A (ja) | 1995-01-27 |
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