(57)【要約】【課題】シリコン融液の固化時における分割黒鉛部材上端の開きを抑制可能な坩堝支持台座を提供すること。【解決手段】坩堝支持台座１２は、分割黒鉛部材１１が嵌合可能な嵌合凹部１２２を備え、嵌合凹部１２２の開口縁１２３は、分割黒鉛部材１１との接触部Ｐ１が、シリコン単結晶の育成後に石英坩堝２２１に残っているシリコン融液の固化物Ｍ１の表面よりも高くなる位置に設けられ、シリコン融液の固化時の膨張に伴い分割黒鉛部材１１に作用する力が、接触部Ｐ１よりも低い位置に作用するように構成されている。【選択図】図２
2019064864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チョクラルスキー法を用いる単結晶引き上げ装置に取り付け可能に構成され、石英坩堝を支持する黒鉛坩堝を縦割りにして得られる複数の分割黒鉛部材を支持する坩堝支持台座であって、
前記複数の分割黒鉛部材が嵌合可能な嵌合凹部を備え、
前記嵌合凹部の開口縁は、前記複数の分割黒鉛部材との接触部が、シリコン単結晶の育成後に前記石英坩堝に残っているシリコン融液の固化物の表面よりも高くなる位置に設けられ、前記シリコン融液の固化時の膨張に伴い前記複数の分割黒鉛部材に作用する力が、前記接触部よりも低い位置に作用するように構成されていることを特徴とする坩堝支持台座。
【請求項２】
チョクラルスキー法を用いる単結晶引き上げ装置に取り付け可能に構成され、石英坩堝を支持する黒鉛坩堝を縦割りにして得られる複数の分割黒鉛部材を支持する坩堝支持台座であって、
前記複数の分割黒鉛部材が嵌合可能な嵌合凹部を備え、
前記嵌合凹部は、
当該嵌合凹部の深さをＡ（ｍｍ）、
前記複数の分割黒鉛部材における前記黒鉛坩堝の底部中央に対応する位置の肉厚をＢ（ｍｍ）、
前記石英坩堝における底部中央の肉厚をＣ（ｍｍ）、
シリコン単結晶の育成後に前記石英坩堝に残っているシリコン融液の固化物の高さをＤ（ｍｍ）として、以下の式（１）を満たすように構成されていることを特徴とする坩堝支持台座。
Ａ＞Ｂ＋Ｃ＋Ｄ  …  （１）
【請求項３】
チョクラルスキー法を用いる単結晶引き上げ装置に取り付け可能に構成され、石英坩堝を支持する黒鉛坩堝を縦割りにして得られる複数の分割黒鉛部材を支持する坩堝支持台座であって、
前記複数の分割黒鉛部材が嵌合可能な嵌合凹部を備え、
前記嵌合凹部は、
当該嵌合凹部の深さをＡ（ｍｍ）、
前記複数の分割黒鉛部材における前記黒鉛坩堝の底部中央に対応する位置の肉厚をＢ（ｍｍ）として、以下の式（２）を満たすように構成されていることを特徴とする坩堝支持台座。
Ａ＞Ｂ＋４５ｍｍ  …  （２）
【請求項４】
チョクラルスキー法を用いる単結晶引き上げ装置に取り付け可能に構成され、石英坩堝を支持する黒鉛坩堝を縦割りにして得られる複数の分割黒鉛部材を支持する坩堝支持台座であって、
前記複数の分割黒鉛部材が嵌合可能な嵌合凹部を備え、
前記嵌合凹部は、
当該嵌合凹部の深さをＡ（ｍｍ）、
前記複数の分割黒鉛部材における前記黒鉛坩堝の底部中央に対応する位置の肉厚をＢ（ｍｍ）として、以下の式（３）を満たすように構成されていることを特徴とする坩堝支持台座。
Ａ＞Ｂ＋６２ｍｍ  …  （３）
【請求項５】
チョクラルスキー法を用いる単結晶引き上げ装置に取り付け可能に構成され、石英坩堝を支持する黒鉛坩堝を縦割りにして得られる複数の分割黒鉛部材を支持する坩堝支持台座であって、
前記複数の分割黒鉛部材が嵌合可能な嵌合凹部を備え、
前記嵌合凹部は、
当該嵌合凹部の深さをＡ（ｍｍ）、
前記複数の分割黒鉛部材における前記黒鉛坩堝の底部中央に対応する位置の肉厚をＢ（ｍｍ）として、以下の式（４）を満たすように構成されていることを特徴とする坩堝支持台座。
Ａ＞Ｂ＋６５ｍｍ  …  （４）
【請求項６】
チョクラルスキー法を用いる単結晶引き上げ装置に取り付け可能に構成され、石英坩堝を支持する黒鉛坩堝を縦割りにして得られる複数の分割黒鉛部材を支持する坩堝支持台座であって、
前記複数の分割黒鉛部材が嵌合可能な嵌合凹部を備え、
前記嵌合凹部は、
当該嵌合凹部の深さをＡ（ｍｍ）、
前記複数の分割黒鉛部材における前記黒鉛坩堝の底部中央に対応する位置の肉厚をＢ（ｍｍ）として、以下の式（５）を満たすように構成されていることを特徴とする坩堝支持台座。
Ａ＞Ｂ＋１１０ｍｍ  …  （５）
【請求項７】
石英坩堝を支持する黒鉛坩堝を縦割りにして得られる複数の分割黒鉛部材と、
前記複数の分割黒鉛部材を支持する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の坩堝支持台座とを備えていることを特徴とする石英坩堝支持装置。
【請求項８】
石英坩堝を支持する黒鉛坩堝を縦割りにして得られる複数の分割黒鉛部材と、
前記複数の分割黒鉛部材を支持する請求項２に記載の坩堝支持台座とを備え、
縦割り前の前記黒鉛坩堝の内径が４５２ｍｍ以上４６２ｍｍ以下であり、
前記Ｂが１２ｍｍ以上２０ｍｍ以下、前記Ｃが６ｍｍ以上１５ｍｍ以下、前記Ｄが１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることを特徴とする石英坩堝支持装置。
【請求項９】
石英坩堝を支持する黒鉛坩堝を縦割りにして得られる複数の分割黒鉛部材と、
前記複数の分割黒鉛部材を支持する請求項２に記載の坩堝支持台座とを備え、
縦割り前の前記黒鉛坩堝の内径が５５３ｍｍ以上６１５ｍｍ以下であり、
前記Ｂが１５ｍｍ以上３５ｍｍ以下、前記Ｃが８ｍｍ以上２２ｍｍ以下、前記Ｄが１５ｍｍ以上４０ｍｍ以下であることを特徴とする石英坩堝支持装置。
【請求項１０】
石英坩堝を支持する黒鉛坩堝を縦割りにして得られる複数の分割黒鉛部材と、
前記複数の分割黒鉛部材を支持する請求項２に記載の坩堝支持台座とを備え、
縦割り前の前記黒鉛坩堝の内径が８０３ｍｍ以上８２３ｍｍ以下であり、
前記Ｂが２０ｍｍ以上４５ｍｍ以下、前記Ｃが１０ｍｍ以上２５ｍｍ以下、前記Ｄが１５ｍｍ以上４０ｍｍ以下であることを特徴とする石英坩堝支持装置。
【請求項１１】
石英坩堝を支持する黒鉛坩堝を縦割りにして得られる複数の分割黒鉛部材と、
前記複数の分割黒鉛部材を支持する請求項２に記載の坩堝支持台座とを備え、
縦割り前の前記黒鉛坩堝の内径が１００１ｍｍ以上１０３１ｍｍ以下であり、
前記Ｂが２５ｍｍ以上５５ｍｍ以下、前記Ｃが１５ｍｍ以上３０ｍｍ以下、前記Ｄが２０ｍｍ以上８０ｍｍ以下であることを特徴とする石英坩堝支持装置。
【請求項１２】
石英坩堝を支持する黒鉛坩堝を縦割りにして得られる複数の分割黒鉛部材と、
前記複数の分割黒鉛部材を支持する請求項３に記載の坩堝支持台座とを備え、
縦割り前の前記黒鉛坩堝の内径が４５２ｍｍ以上４６２ｍｍ以下であり、
前記Ｂが１２ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることを特徴とする石英坩堝支持装置。
【請求項１３】
石英坩堝を支持する黒鉛坩堝を縦割りにして得られる複数の分割黒鉛部材と、
前記複数の分割黒鉛部材を支持する請求項４に記載の坩堝支持台座とを備え、
縦割り前の前記黒鉛坩堝の内径が５５３ｍｍ以上６１５ｍｍ以下であり、
前記Ｂが１５ｍｍ以上３５ｍｍ以下であることを特徴とする石英坩堝支持装置。
【請求項１４】
石英坩堝を支持する黒鉛坩堝を縦割りにして得られる複数の分割黒鉛部材と、
前記複数の分割黒鉛部材を支持する請求項５に記載の坩堝支持台座とを備え、
縦割り前の前記黒鉛坩堝の内径が８０３ｍｍ以上８２３ｍｍ以下であり、
前記Ｂが２０ｍｍ以上４５ｍｍ以下であることを特徴とする石英坩堝支持装置。
【請求項１５】
石英坩堝を支持する黒鉛坩堝を縦割りにして得られる複数の分割黒鉛部材と、
前記複数の分割黒鉛部材を支持する請求項６に記載の坩堝支持台座とを備え、
縦割り前の前記黒鉛坩堝の内径が１００１ｍｍ以上１０３１ｍｍ以下であり、
前記Ｂが２５ｍｍ以上５５ｍｍ以下であることを特徴とする石英坩堝支持装置。
【請求項１６】
石英坩堝と、
前記石英坩堝を支持する請求項７から請求項１５のいずれか一項に記載の石英坩堝支持装置とを用いたシリコン単結晶の製造方法であって、
前記シリコン単結晶の育成後に前記石英坩堝に残っているシリコン融液の固化物の表面が、前記嵌合凹部の開口縁と前記複数の分割黒鉛部材との接触部よりも低い位置となるように、前記シリコン融液を固化することを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、坩堝支持台座、石英坩堝支持装置およびシリコン単結晶の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、チョクラルスキー法によるシリコン単結晶の製造に用いられ、石英坩堝を支持する石英坩堝支持装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１の石英坩堝支持装置は、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、石英坩堝２２１を支持する黒鉛坩堝９１と、黒鉛坩堝９１を支持する黒鉛製の坩堝支持台座９２とを備えている。
黒鉛坩堝９１は、円板状の底部９１Ａと、それ以外の側部９１Ｂとから構成されている。側部９１Ｂは、縦割りに３等分して得られる第１，第２，第３の分割黒鉛部材９１Ｃ，９１Ｄ，９１Ｅから構成されている。
黒鉛坩堝９１の底面には、坩堝支持台座９２が嵌め込まれる凹部９１Ｆが設けられている。
各分割黒鉛部材９１Ｃ，９１Ｄ，９１Ｅの上面には、これらが互いに離間することを抑制する離間抑制部材９３が設けられている。離間抑制部材９３は、図４（Ｃ）に示すように、棒状の連結部９３Ａと、この連結部９３Ａの両端に設けられ、各分割黒鉛部材９１Ｃ，９１Ｄ，９１Ｅの円形のピン支持穴９１１に収容される円柱状のピン部９３Ｂとを備えている。ピン支持穴９１１の内径は、ピン部９３Ｂの外径よりも大きく形成されており、ピン部９３Ｂが当該ピン支持穴９１１内で相対移動可能に構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２６４７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すような坩堝を用いてチョクラルスキー法によってシリコン単結晶を製造する場合、まず、石英坩堝２２１にシリコン原料をチャージし、ヒータで石英坩堝２２１および石英坩堝支持装置を加熱することでシリコン融液を生成する。このシリコン融液の生成段階において、石英坩堝２２１、黒鉛坩堝９１および坩堝支持台座９２は、加熱によって膨張する。石英坩堝２２１が膨張すると、石英坩堝２２１によって各分割黒鉛部材９１Ｃ，９１Ｄ，９１Ｅが外側に押される。このとき、離間抑制部材９３のピン部９３Ｂがピン支持穴９１１内で相対移動し、これらが接触するまで、各分割黒鉛部材９１Ｃ，９１Ｄ，９１Ｅは互いに離間する。
【０００５】
そして、シリコン融液の生成後、シリコン単結晶の育成を行い、この育成後、石英坩堝２２１を交換するために、チャンバ内を冷却してシリコン融液の残液を固化させる。
この固化段階において、シリコン融液は、膨張した状態で固化する。
【０００６】
一方、石英坩堝２２１は、冷却によって膨張前の形状に戻ろうと収縮する。しかし、図５（Ｄ）に示すように、石英坩堝２２１には溶融時よりも膨張した状態で固化物Ｍ１が収容されているため、少なくとも固化物Ｍ１の収容部分が膨張前の状態に戻ることができない。
【０００７】
また、各分割黒鉛部材９１Ｃ，９１Ｄ，９１Ｅおよび坩堝支持台座９２も、冷却によって膨張前の形状に戻ろうと収縮する。
坩堝支持台座９２は、収縮に際し障害がないため、膨張前の形状に戻ることができる。
一方、各分割黒鉛部材９１Ｃ，９１Ｄ，９１Ｅは、石英坩堝２２１における固化物Ｍ１の収容部分が膨張前の状態に戻ることができないため、収縮しようとすると、当該収容部分と接触している部分に外側への力Ｆ１が作用する。そして、この力Ｆ１によって、黒鉛坩堝９１の凹部９１Ｆの開口縁と坩堝支持台座９２の下端縁との接触部Ｐ９を回動中心にして、各分割黒鉛部材９１Ｃ，９１Ｄ，９１Ｅの上端を互いに離間する方向へ回転させるモーメントＥ９が発生する。このモーメントＥ９によって、図５（Ｅ）に示すように、各分割黒鉛部材９１Ｃ，９１Ｄ，９１Ｅの上端側が開いた状態となってしまい、黒鉛坩堝９１の外側に設けられた図示しないヒータに接触して、当該ヒータを破損してしまうおそれがある。
【０００８】
本発明の目的は、シリコン融液の固化時における分割黒鉛部材上端の開きを抑制可能な坩堝支持台座、当該支持坩堝を備えた石英坩堝支持装置、および、当該石英坩堝支持装置を用いたシリコン単結晶の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の坩堝支持台座は、チョクラルスキー法を用いる単結晶引き上げ装置に取り付け可能に構成され、石英坩堝を支持する黒鉛坩堝を縦割りにして得られる複数の分割黒鉛部材を支持する坩堝支持台座であって、前記複数の分割黒鉛部材が嵌合可能な嵌合凹部を備え、前記嵌合凹部の開口縁は、前記複数の分割黒鉛部材との接触部が、シリコン単結晶の育成後に前記石英坩堝に残っているシリコン融液の固化物の表面よりも高くなる位置に設けられ、前記シリコン融液の固化時の膨張に伴い前記複数の分割黒鉛部材に作用する力が、前記接触部よりも低い位置に作用するように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、図５（Ｄ）に示すような融液時よりも膨張した固化物の影響によって分割黒鉛部材に作用する力Ｆ１を、坩堝支持台座の嵌合凹部の開口縁と複数の分割黒鉛部材との接触部よりも下側に発生させることができる。したがって、上記接触部を回動中心にして、複数の分割黒鉛部材を互いに離間する方向へ回転させるモーメントが発生することを抑制でき、黒鉛分割部材の上端が開くことを抑制できる。
【００１１】
本発明の坩堝支持台座は、チョクラルスキー法を用いる単結晶引き上げ装置に取り付け可能に構成され、石英坩堝を支持する黒鉛坩堝を縦割りにして得られる複数の分割黒鉛部材を支持する坩堝支持台座であって、前記複数の分割黒鉛部材が嵌合可能な嵌合凹部を備え、前記嵌合凹部は、当該嵌合凹部の深さをＡ（ｍｍ）、前記複数の分割黒鉛部材における前記黒鉛坩堝の底部中央に対応する位置の肉厚をＢ（ｍｍ）、前記石英坩堝における底部中央の肉厚をＣ（ｍｍ）、シリコン単結晶の育成後に前記石英坩堝に残っているシリコン融液の固化物の高さをＤ（ｍｍ）として、以下の式（１）を満たすように構成されていることを特徴とする。
Ａ＞Ｂ＋Ｃ＋Ｄ  …  （１）
【００１２】
本発明の坩堝支持台座は、チョクラルスキー法を用いる単結晶引き上げ装置に取り付け可能に構成され、石英坩堝を支持する黒鉛坩堝を縦割りにして得られる複数の分割黒鉛部材を支持する坩堝支持台座であって、前記複数の分割黒鉛部材が嵌合可能な嵌合凹部を備え、前記嵌合凹部は、当該嵌合凹部の深さをＡ（ｍｍ）、前記複数の分割黒鉛部材における前記黒鉛坩堝の底部中央に対応する位置の肉厚をＢ（ｍｍ）として、以下の式（２）を満たすように構成されていることを特徴とする。
Ａ＞Ｂ＋４５ｍｍ  …  （２）
【００１３】
本発明の坩堝支持台座は、チョクラルスキー法を用いる単結晶引き上げ装置に取り付け可能に構成され、石英坩堝を支持する黒鉛坩堝を縦割りにして得られる複数の分割黒鉛部材を支持する坩堝支持台座であって、前記複数の分割黒鉛部材が嵌合可能な嵌合凹部を備え、前記嵌合凹部は、当該嵌合凹部の深さをＡ（ｍｍ）、前記複数の分割黒鉛部材における前記黒鉛坩堝の底部中央に対応する位置の肉厚をＢ（ｍｍ）として、以下の式（３）を満たすように構成されていることを特徴とする。
Ａ＞Ｂ＋６２ｍｍ  …  （３）
【００１４】
本発明の坩堝支持台座は、チョクラルスキー法を用いる単結晶引き上げ装置に取り付け可能に構成され、石英坩堝を支持する黒鉛坩堝を縦割りにして得られる複数の分割黒鉛部材を支持する坩堝支持台座であって、前記複数の分割黒鉛部材が嵌合可能な嵌合凹部を備え、前記嵌合凹部は、当該嵌合凹部の深さをＡ（ｍｍ）、前記複数の分割黒鉛部材における前記黒鉛坩堝の底部中央に対応する位置の肉厚をＢ（ｍｍ）として、以下の式（４）を満たすように構成されていることを特徴とする。
Ａ＞Ｂ＋６５ｍｍ  …  （４）
【００１５】
本発明の坩堝支持台座は、チョクラルスキー法を用いる単結晶引き上げ装置に取り付け可能に構成され、石英坩堝を支持する黒鉛坩堝を縦割りにして得られる複数の分割黒鉛部材を支持する坩堝支持台座であって、前記複数の分割黒鉛部材が嵌合可能な嵌合凹部を備え、前記嵌合凹部は、当該嵌合凹部の深さをＡ（ｍｍ）、前記複数の分割黒鉛部材における前記黒鉛坩堝の底部中央に対応する位置の肉厚をＢ（ｍｍ）として、以下の式（５）を満たすように構成されていることを特徴とする。
Ａ＞Ｂ＋１１０ｍｍ  …  （５）
【００１６】
式（２）を満たす坩堝支持台座を、例えば、直径が１５０ｍｍのシリコン単結晶の製造に用いる場合、石英坩堝における底部中央の肉厚（以下「石英坩堝底部の肉厚」という場合がある）は６ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることが好ましい。また、１５０ｍｍのシリコン単結晶の製造時におけるシリコン融液の固化物の高さは、１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下となるのが一般的である。式（２）の右辺の「４５ｍｍ」は、石英坩堝底部の肉厚の最大値である１５ｍｍと、固化物の高さの最大値である３０ｍｍとの和である。
【００１７】
式（３）を満たす坩堝支持台座を、例えば、直径が２００ｍｍのシリコン単結晶の製造に用いる場合、石英坩堝底部の肉厚は８ｍｍ以上２２ｍｍ以下であることが好ましい。また、２００ｍｍのシリコン単結晶の製造時におけるシリコン融液の固化物の高さは、１５ｍｍ以上４０ｍｍ以下となるのが一般的である。式（３）の右辺の「６２ｍｍ」は、石英坩堝底部の肉厚の最大値である２２ｍｍと、固化物の高さの最大値である４０ｍｍとの和である。
【００１８】
式（４）を満たす坩堝支持台座を、例えば、直径が３００ｍｍのシリコン単結晶の製造に用いる場合、石英坩堝底部の肉厚は１０ｍｍ以上２５ｍｍ以下であることが好ましい。また、３００ｍｍのシリコン単結晶の製造時におけるシリコン融液の固化物の高さは、１５ｍｍ以上４０ｍｍ以下となるのが一般的である。式（４）の右辺の「６５ｍｍ」は、石英坩堝底部の肉厚の最大値である２５ｍｍと、固化物の高さの最大値である４０ｍｍとの和である。
【００１９】
式（５）を満たす坩堝支持台座を、例えば、直径が４５０ｍｍのシリコン単結晶の製造に用いる場合、石英坩堝底部の肉厚は１５ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることが好ましい。また、４５０ｍｍのシリコン単結晶の製造時におけるシリコン融液の固化物の高さは、２０ｍｍ以上８０ｍｍ以下となるのが一般的である。式（５）の右辺の「１１０ｍｍ」は、石英坩堝底部の肉厚の最大値である３０ｍｍと、固化物の高さの最大値である８０ｍｍとの和である。
【００２０】
本発明の式（１），（２），（３），（４），（５）を満たす坩堝支持台座によれば、嵌合凹部の開口縁は、複数の分割黒鉛部材との接触部が、シリコン単結晶の育成後に石英坩堝に残っているシリコン融液の固化物の表面よりも高くなる位置に設けられることになる。したがって、図５（Ｄ）に示すような固化物の影響によって分割黒鉛部材に作用する力Ｆ１を、坩堝支持台座の嵌合凹部の開口縁と複数の分割黒鉛部材との接触部よりも下側に発生させることができ、黒鉛分割部材の上端が開くことを抑制できる。
【００２１】
本発明の石英坩堝支持装置は、石英坩堝を支持する黒鉛坩堝を縦割りにして得られる複数の分割黒鉛部材と、前記複数の分割黒鉛部材を支持する上述の坩堝支持台座とを備えていることを特徴とする。
【００２２】
本発明の石英坩堝支持装置は、石英坩堝を支持する黒鉛坩堝を縦割りにして得られる複数の分割黒鉛部材と、前記複数の分割黒鉛部材を支持する上述の坩堝支持台座とを備え、縦割り前の前記黒鉛坩堝の内径が４５２ｍｍ以上４６２ｍｍ以下であり、前記Ｂが１２ｍｍ以上２０ｍｍ以下、前記Ｃが６ｍｍ以上１５ｍｍ以下、前記Ｄが１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００２３】
本発明の石英坩堝支持装置は、石英坩堝を支持する黒鉛坩堝を縦割りにして得られる複数の分割黒鉛部材と、前記複数の分割黒鉛部材を支持する上述の坩堝支持台座とを備え、縦割り前の前記黒鉛坩堝の内径が５５３ｍｍ以上６１５ｍｍ以下であり、前記Ｂが１５ｍｍ以上３５ｍｍ以下、前記Ｃが８ｍｍ以上２２ｍｍ以下、前記Ｄが１５ｍｍ以上４０ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００２４】
本発明の石英坩堝支持装置は、石英坩堝を支持する黒鉛坩堝を縦割りにして得られる複数の分割黒鉛部材と、前記複数の分割黒鉛部材を支持する上述の坩堝支持台座とを備え、縦割り前の前記黒鉛坩堝の内径が８０３ｍｍ以上８２３ｍｍ以下であり、前記Ｂが２０ｍｍ以上４５ｍｍ以下、前記Ｃが１０ｍｍ以上２５ｍｍ以下、前記Ｄが１５ｍｍ以上４０ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００２５】
本発明の石英坩堝支持装置は、石英坩堝を支持する黒鉛坩堝を縦割りにして得られる複数の分割黒鉛部材と、前記複数の分割黒鉛部材を支持する上述の坩堝支持台座とを備え、縦割り前の前記黒鉛坩堝の内径が１００１ｍｍ以上１０３１ｍｍ以下であり、前記Ｂが２５ｍｍ以上５５ｍｍ以下、前記Ｃが１５ｍｍ以上３０ｍｍ以下、前記Ｄが２０ｍｍ以上８０ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００２６】
本発明の石英坩堝支持装置は、石英坩堝を支持する黒鉛坩堝を縦割りにして得られる複数の分割黒鉛部材と、前記複数の分割黒鉛部材を支持する上述の坩堝支持台座とを備え、縦割り前の前記黒鉛坩堝の内径が４５２ｍｍ以上４６２ｍｍ以下であり、前記Ｂが１２ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００２７】
本発明の石英坩堝支持装置は、石英坩堝を支持する黒鉛坩堝を縦割りにして得られる複数の分割黒鉛部材と、前記複数の分割黒鉛部材を支持する上述の坩堝支持台座とを備え、縦割り前の前記黒鉛坩堝の内径が５５３ｍｍ以上６１５ｍｍ以下であり、前記Ｂが１５ｍｍ以上３５ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００２８】
本発明の石英坩堝支持装置は、石英坩堝を支持する黒鉛坩堝を縦割りにして得られる複数の分割黒鉛部材と、前記複数の分割黒鉛部材を支持する上述の坩堝支持台座とを備え、縦割り前の前記黒鉛坩堝の内径が８０３ｍｍ以上８２３ｍｍ以下であり、前記Ｂが２０ｍｍ以上４５ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００２９】
本発明の石英坩堝支持装置は、石英坩堝を支持する黒鉛坩堝を縦割りにして得られる複数の分割黒鉛部材と、前記複数の分割黒鉛部材を支持する上述の坩堝支持台座とを備え、縦割り前の前記黒鉛坩堝の内径が１００１ｍｍ以上１０３１ｍｍ以下であり、前記Ｂが２５ｍｍ以上５５ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００３０】
本発明のシリコン単結晶の製造方法は、石英坩堝と、前記石英坩堝を支持する上述の石英坩堝支持装置とを用いたシリコン単結晶の製造方法であって、前記シリコン単結晶の育成後に前記石英坩堝に残っているシリコン融液の固化物の表面が、前記嵌合凹部の開口縁と前記複数の分割黒鉛部材との接触部よりも低い位置となるように、前記シリコン融液を固化することを特徴とする。
【００３１】
本発明によれば、シリコン融液の固化時における分割黒鉛部材上端の開きが抑制されるため、ヒータの破損を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態における石英坩堝支持装置を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、（Ｃ）は部分断面図。
【図２】前記一実施形態における石英坩堝支持装置の作用説明図。
【図３】前記一実施形態における単結晶引き上げ装置の構成を示す模式図。
【図４】従来の石英坩堝支持装置を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、（Ｃ）は部分断面図。
【図５】従来の石英坩堝支持装置の作用説明図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
［実施形態］
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
〔石英坩堝支持装置の構成〕
図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、石英坩堝支持装置１０は、石英坩堝２２１を支持する。石英坩堝支持装置１０は、黒鉛坩堝を縦割りに３等分して得られる第１，第２，第３の分割黒鉛部材１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ（以下、まとめて「分割黒鉛部材１１」という場合がある）と、分割黒鉛部材１１を支持する坩堝支持台座１２と、各分割黒鉛部材１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃが石英坩堝２２１の中心ＣＡから離れかつ互いに離間する方向に移動することを抑制する離間抑制部材９３とを備えている。
【００３４】
分割黒鉛部材１１の上面には、離間抑制部材９３のピン部９３Ｂが挿入されるピン支持穴１１１が設けられている。ピン支持穴１１１は、ピン部９３Ｂが挿入されたときに、当該ピン部９３Ｂとの間に隙間が設けられるように形成されている。
【００３５】
坩堝支持台座１２は、黒鉛によって平面視円形に形成されている。坩堝支持台座１２の一方の面には、支持軸２５が嵌め込まれる支持軸嵌合溝１２１が設けられている。
坩堝支持台座１２の他方の面には、分割黒鉛部材１１の下部が嵌合可能な嵌合凹部１２２が設けられている。この嵌合凹部１２２の開口縁１２３は、図２に示すように、当該嵌合凹部１２２の深さ（嵌合凹部１２２の開口面１２４から底部中央までの距離）をＡ（ｍｍ）、分割黒鉛部材１１における分割前の黒鉛坩堝の底部中央に対応する位置の肉厚をＢ（ｍｍ）、石英坩堝２２１における底部中央の肉厚をＣ（ｍｍ）、シリコン単結晶の育成後に石英坩堝２２１に残っているシリコン融液Ｍの固化物Ｍ１の高さ（固化物Ｍ１の表面から石英坩堝２２１の底部中央までの距離）をＤ（以下、「固化物高さＤ」という）（ｍｍ）として、以下の式（１）を満たすように構成されている。
なお、嵌合凹部１２２の深さＡの上限値は、開口縁１２３が分割黒鉛部材１１の上端と同じ位置あるいは当該上端よりも低い位置となるような値であることが好ましい。
Ａ＞Ｂ＋Ｃ＋Ｄ  …  （１）
【００３６】
この式（１）を満たす構成にすることによって、嵌合凹部１２２の開口縁１２３と各分割黒鉛部材１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃとの接触部Ｐ１は、シリコン単結晶の育成後におけるシリコン融液Ｍの固化物Ｍ１の表面よりも高い位置になる。
【００３７】
外周研削後の直径が所定値のシリコン単結晶を育成する場合において、分割前の黒鉛坩堝の内径、黒鉛坩堝の底部中央の肉厚Ｂ、石英坩堝２２１の底部中央の肉厚Ｃ、シリコン融液の固化物高さＤは、以下の表１に示す範囲であることが好ましい。
坩堝支持台座１２は、シリコン単結晶の直径が１５０ｍｍの場合、以下の式（２）を満たすように構成されていてもよいし、直径が２００ｍｍの場合、以下の式（３）を満たすように構成されていてもよいし、直径が３００ｍｍの場合、以下の式（４）を満たすように構成されていてもよいし、直径が４５０ｍｍの場合、以下の式（５）を満たすように構成されていてもよい。
Ａ＞Ｂ＋４５ｍｍ  …  （２）
Ａ＞Ｂ＋６２ｍｍ  …  （３）
Ａ＞Ｂ＋６５ｍｍ  …  （４）
Ａ＞Ｂ＋１１０ｍｍ  …  （５）
【００３８】
表１における黒鉛坩堝の内径は、黒鉛坩堝の最大内径であり、黒鉛坩堝が直胴部（高さ方向の全ての位置で内径が同じ円筒部）を有する場合、直胴部の内径を意味する。
また、シリコン単結晶の育成後におけるシリコン融液Ｍの残液量は、シリコン原料の初期チャージ量の１％から１０％である。表１における固化物高さＤは、上記初期チャージ量の１％から１０％に相当するシリコン融液Ｍが固化したときの値である。
【００３９】
【表１】
2019064864.tif 000003
【００４０】
〔シリコン単結晶の製造方法〕
次に、上記石英坩堝支持装置１０を用いたチョクラルスキー法によるシリコン単結晶の製造方法について説明する。
【００４１】
まず、図３に示すように、単結晶引き上げ装置１のチャンバ２１内において石英坩堝２２１を石英坩堝支持装置１０で支持させ（以下、石英坩堝２２１および石英坩堝支持装置１０をまとめて「坩堝２２」という場合がある）、石英坩堝２２１内に固体のシリコン原料をチャージする。そして、ヒータ２３で坩堝２２を加熱することで、当該坩堝２２内のシリコン原料を融解させ、シリコン融液Ｍを生成する。
【００４２】
シリコン融液Ｍが生成されると、石英坩堝２２１、分割黒鉛部材１１および坩堝支持台座１２が加熱によって膨張する。そして、膨張した石英坩堝２２１によって各分割黒鉛部材１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃが外側に押され、離間抑制部材９３のピン部９３Ｂがピン支持穴１１１内で相対移動し、これらが接触するまで、各分割黒鉛部材１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃは互いに離間する。
【００４３】
シリコン融液Ｍの生成後、チャンバ２１にアルゴンガスを導入して減圧下の不活性雰囲気に維持し、支持軸２５の駆動によって坩堝２２を回転させつ、シリコン融液Ｍに種結晶ＳＣを接触させた後に、引き上げケーブル２４によって引き上げることで、シリコン単結晶ＳＭを育成する。
【００４４】
シリコン単結晶ＳＭの育成後、石英坩堝２２１を交換するために、チャンバ２１内を冷却してシリコン融液Ｍの残液を固化させる。
この際、上述したように、シリコン融液Ｍは、溶融時よりも膨張した状態で固化する。
一方、石英坩堝２２１は、膨張前の形状に戻ろうと収縮するが、溶融時よりも膨張した状態で固化物Ｍ１が収容されているため、少なくとも固化物Ｍ１の収容部分が膨張前の状態に戻ることができない。
【００４５】
また、坩堝支持台座１２は、収縮に際し障害がないため、膨張前の形状に戻ることができる。
しかし、各分割黒鉛部材１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃは、石英坩堝２２１における固化物Ｍ１の収容部分が膨張前の状態に戻ることができないため、図２に示すように、収縮しようとすると、当該収容部分と接触している部分に外側への力Ｆ１が作用する。このとき、接触部Ｐ１がシリコン融液Ｍの固化物Ｍ１の表面よりも高い位置にあるため、力Ｆ１によって、当該接触部Ｐ１を回動中心にして、各分割黒鉛部材１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの上端が互いに接近する方向へ回転させるモーメントＥ１が発生する。このモーメントＥ１によって、各分割黒鉛部材１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの上端側が開いた状態となることが抑制され、各分割黒鉛部材１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃがヒータ２３を破損することを抑制できる。
【００４６】
［変形例］
なお、本発明は上記実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の改良ならびに設計の変更などが可能である。
【００４７】
例えば、分割支持部材は、黒鉛坩堝を縦割りに２等分あるいは４等分して得られる形状であってもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１…単結晶引き上げ装置、１０…石英坩堝支持装置、１１…分割黒鉛部材、１２…坩堝支持台座、１２２…嵌合凹部、１２３…開口縁、２２１…石英坩堝、Ｍ…シリコン融液、Ｍ１…固化物、Ｐ１…接触部、ＳＭ…シリコン単結晶。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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