(57)【要約】【課題】一般的な石英ルツボの製造工程により製造可能で、大口径の単結晶を引上げても変形が少ないシリコン単結晶引上用大型石英ルツボを提供する。【解決手段】本シリコン単結晶引上用大型石英ルツボは、直胴部とコーナー部と底部とからなるシリコン単結晶引上用大型石英ルツボにおいて、前記直胴部の肉厚は１０〜１５ｍｍであり、かつ、前記コーナー部の肉厚の７０〜８０％である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直胴部とコーナー部と底部とからなるシリコン単結晶引上用大型石英ルツボにおいて、前記直胴部の肉厚は１０〜１５ｍｍであり、かつ、前記コーナー部の肉厚の７０〜８０％とコーナー部よりも肉薄の構造であることを特徴とするシリコン単結晶引上用大型石英ルツボ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシリコン単結晶引上用大型石英ルツボに係わり、特に各部位の肉厚を変えたシリコン単結晶引上用大型石英ルツボに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの基板に用いられるシリコン単結晶は、一般にチョクラルスキー法（ＣＺ法）で製造されており、このＣＺ法は石英ガラスルツボ内に多結晶シリコン原料が装填され、このシリコン原料が周囲から加熱されて溶融され、上方から吊下げられた種結晶をシリコン融液に接触させて引上げられるものである。
【０００３】
引上げられるシリコン単結晶の大口径化に伴い、石英ガラスルツボは年々大型化しており、このルツボの大型化により、多結晶シリコンの装填量を増大させることができ、スループットの向上をもたらす反面、溶融の長時間化、加熱用カーボンヒータの大出力化といった厳しい環境下で使用されている。その結果、単結晶製造中の石英ルツボの変形問題が顕著になり、このため、石英ルツボの粘性を高める工夫や、石英の粘性を補うために直胴部の厚さを２０ｍｍ以上と厚くする方法が採られている。
【０００４】
特許文献１には、石英ルツボの直胴部を構成する石英の粘性率と、その直胴部の厚さとに一定の関係を持たせて規定し石英ルツボの変形を防ぐ単結晶成長方法が提案されている。しかしながら、特許文献１における石英ルツボは、ルツボ形状を従来の形状に保ったまま、石英の粘性率あるいは直胴部の厚さを増加させるものであり、粘性の増加は石英の物質的な限界があり、無理に高めようとすると石英ルツボ自身の製造工程が複雑になり、また、直胴部の肉厚を厚くする方法は、厚い直胴部を支えるために、コーナー部を極端に厚くする必要があり、石英ルツボ自身が大重量になり、製造工程やハンドリングが複雑になり、石英ルツボの原料増大につながり、コスト上、また、資源上問題である。
【０００５】
なお、特許文献２には、結晶中の酸素濃度（Ｏｉ値）を低減させるためにコーナー部の肉厚を１２ｍｍ、直胴部及び底部の肉厚を８ｍｍとするように、前者を後者の１．３倍にする石英ルツボが提案されている。しかしながら、特許文献２の石英ルツボは、単結晶が３０ｋｇの小口径用の石英ルツボであり、また、単にコーナー部を直胴部よりも１．３倍にするものであり、直胴部の具体的肉厚は８ｍｍと薄く、これを大容量の原料を溶融し、１５０ｋｇ以上の大口径の単結晶の引上げに適用すると直胴部の沈み込みや直胴部が内側へ垂れ込む変形が生じるおそれがあり、大口径の単結晶の引上げには適さない。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−４７０９２号公報（段落［００１３］、［００２５］、［００２８］）
【０００７】
【特許文献２】
特開平３−２３２７９０号公報（第２頁上段左欄第８〜１４行、同頁下段右欄第８〜１５行、第３ページ上段右欄第５〜１１行、第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、一般的な石英ルツボの製造工程により製造可能で、３００ｍｍ以上の大口径の単結晶を引上げても変形が少ないシリコン単結晶引上用大型石英ルツボを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の１つの態様によれば、直胴部とコーナー部と底部とからなるシリコン単結晶引上用大型石英ルツボにおいて、前記直胴部の肉厚は１０〜１５ｍｍであり、かつ、前記コーナー部の肉厚の７０〜８０％とコーナー部よりも肉薄の構造であることを特徴とするシリコン単結晶引上用大型石英ルツボが提供される。これにより、大口径の単結晶を引上げても変形が少ないシリコン単結晶引上用大型石英ルツボが実現される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わるシリコン単結晶引上用大型石英ルツボの一実施形態を添付図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は本発明に係わるシリコン単結晶引上用大型石英ルツボの縦断面図である。
【００１２】
図１に示すように、本発明に係わる大型石英ルツボ１は、例えば口径約８１０ｍｍ（３２インチ）、１５０ｋｇ以上の単結晶を引上げるのに用いられるもので、石英ガラス製でルツボ形状をなし、上部から直線部で形成される直胴部２と、この直胴部２に連なり曲線部で形成されるコーナー部３と、このコーナー部３に連なる底部４とからなっている。
【００１３】
本発明に係わる大型石英ルツボは、従来の石英ルツボのように直胴部を厚くして変形を防ぐのとは逆の発想に基づきなされたもので、粘性が多少低くてもよく、粘性率を大きくすることに代えて、直胴部の重量を可能な限り小さくして、自重を軽減して、コーナー部にかかる負荷を小さくしたものである。
【００１４】
直胴部の肉厚は、１５ｍｍを超えると自重によりコーナー部にかかる負荷が大きくなり、１０ｍｍより薄いと、大口径ルツボの械的強度が弱く、破損しやすくなる。
【００１５】
直胴部２の肉厚が、コーナー部３の肉厚の７０〜８０％、すなわち、コーナー部３の肉厚が、直胴部２の肉厚の１．２５倍以上あれば、直胴部２を支えるに十分であり、コーナー部を厚くし過ぎると底部や長胴部との段差が大きくなり、石英ルツボの製造が難しくなる。
【００１６】
本発明に係わる大型石英ルツボは、一般的な回転モールド法などにより製造される。例えば、複数の吸引孔が穿設されたルツボ成形型を高速で回転させ、これに石英粉を供給する。供給された石英粉は、遠心力によってルツボ成形型の内面側に押圧されルツボ成形体の外層として形成される。ルツボ成形型内を減圧し、アーク電極に通電して成形体の内側から加熱し、成形体を溶融して、内層が透明層の石英ガラスルツボを製造する。また、適宜、減圧を止めることで、内層が透明、外層が不透明の大型石英ルツボを製造することができる。
【００１７】
このような大型石英ルツボの製造工程において、直胴部の肉厚をコーナー部の肉厚の７０〜８０％にするには、原料石英粉をコーナー部より薄く充填することで行われる。従って、本発明に係わる大型石英ルツボは、粘性率を大きくする工程等を加えることなく、一般的な回転モールド法などにより、容易に製造される。
【００１８】
上記のように本実施形態の大型石英ルツボは、一般的な石英ルツボの製造工程により製造可能で、直胴部の重量を可能な限り小さくして、自重を軽減して、コーナー部にかかる負荷を小さくすることにより、大口径の単結晶を引上げても直胴部の沈み込みや直胴部が内側へ垂れ込む変形が少ない。
【００１９】
【実施例】
表１に示すような直線部肉厚、コーナー部肉厚、底部肉厚を有するφ３２インチ石英ルツボを使用し、通電時間約５０時間での各石英ルツボの挫屈（下側への沈込）を調べた。
【００２０】
結果を表１及び図２に示す。
【００２１】
表１及び図２からもわかるように、実施例１は沈み込みが小さく良好、コーナー部肉厚による直胴部の支持十分であり、ルツボ製造性も良好である。また、実施例２、３は実施例１に比べて沈み込みは増加するが、内側への垂れ込みが少なく、ルツボ製造性も良好である。これに対して、比較例１及び比較例３は沈み込みは小さいが、ルツボ製造性に難があり、比較例２は沈み込みは比較的小さいが、内側への垂れ込みが生じる。比較例４は沈み込みは比較的小さいが、内側への垂れ込みが１０ｍｍ生じるようになり、比較例５は沈み込みが大きくなり、内側への垂れ込みも２０ｍｍ生じるようになる。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
【発明の効果】
本発明に係わるシリコン単結晶引上用大型石英ルツボによれば、一般的な石英ルツボの製造工程により製造可能で、大口径の単結晶を引上げても変形が少ないシリコン単結晶引上用大型石英ルツボを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるシリコン単結晶引上用大型石英ルツボの縦断面図。
【図２】使用後の石英ルツボの挫屈を示す説明図。
【符号の説明】
１  大型石英ルツボ
２  直胴部
３  コーナー部
４  底部
【図１】
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【図２】
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