特許 5776586 シリコン単結晶の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5776586

(24)【登録日】2015年7月17日

(45)【発行日】2015年9月9日

(54)【発明の名称】シリコン単結晶の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C30B 29/06 20060101AFI20150820BHJP

   C30B 15/12 20060101ALI20150820BHJP

【ＦＩ】

   C30B29/06 502B

   C30B15/12

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2012-37808(P2012-37808)

(22)【出願日】2012年2月23日

(65)【公開番号】特開2013-173631(P2013-173631A)

(43)【公開日】2013年9月5日

【審査請求日】2014年2月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000190149

【氏名又は名称】信越半導体株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100102532

【弁理士】

【氏名又は名称】好宮 幹夫

(72)【発明者】

【氏名】竹安 志信

(72)【発明者】

【氏名】岩崎 淳

【審査官】 村岡 一磨

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−２５４９７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２８１０２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２６１４８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０２６８８１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ３０Ｂ １／００−３５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

分割式の黒鉛ルツボに石英ルツボを内挿し、該石英ルツボ内に多結晶シリコンを充填し、ヒーターで前記多結晶シリコンを加熱溶融して、シリコン融液とし、該シリコン融液に種結晶を浸漬し、該種結晶を上方に引上げてシリコン単結晶を成長させ、該シリコン単結晶の成長終了後、前記黒鉛ルツボから前記石英ルツボを取り除くことをバッチ式に繰返し行うシリコン単結晶の製造方法であって、
前記黒鉛ルツボに前記石英ルツボを内挿する前に、前記黒鉛ルツボの分割面の隙間を覆うように前記分割面に沿って、帯状の保護シートを配置する工程と、前記シリコン単結晶の成長終了後、前記黒鉛ルツボから前記石英ルツボと共に前記保護シートを取り除く工程とを有し、
２バッチ目以降の前記保護シートを配置する工程において、前バッチのシリコン単結晶成長の際の前記保護シートの端部の位置とは異なる位置に、端部の位置がなるようにずらして前記保護シートを配置し、
前記保護シートとして、前記黒鉛ルツボの内径の１０％以上、２５％以下の幅を有する保護シートを用い、
前記保護シートを配置する工程において、幅の違う２種類の前記保護シートを交互に、または３種類以上の前記保護シートを順番に使用することを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。

【請求項2】

前記２バッチ目以降の前記保護シートを配置する工程において、前バッチのシリコン単結晶成長の際の前記保護シートの端部の位置より幅方向に２０ｍｍ以上４０ｍｍ以下の範囲で端部の位置をずらして前記保護シートを配置することを特徴とする請求項１に記載のシリコン単結晶の製造方法。

【請求項3】

前記保護シートを配置する工程において、前記分割面から２０ｍｍ以上１００ｍｍ以下の範囲が前記保護シートによってカバーされるように前記保護シートを配置することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシリコン単結晶の製造方法。

【請求項4】

前記保護シートを配置する工程において、前記シリコン単結晶成長の際に前記黒鉛ルツボ内表面の前記保護シートの端部近傍に生じる窪みの深さが、２ｍｍを超えないように、前記端部の位置をずらして前記保護シートを配置することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のシリコン単結晶の製造方法。

【請求項5】

前記シリコン単結晶成長の際に前記黒鉛ルツボ内表面の前記保護シートの端部近傍に生じる窪みの深さが２ｍｍを超えたときに、前記黒鉛ルツボを廃棄することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の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、シリコン単結晶の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＣＺ法によるシリコン単結晶の製造方法では、黒鉛ルツボに内挿した石英ルツボ内に多結晶シリコンを充填し、黒鉛ルツボの外周より黒鉛ヒーターで加熱溶融して、シリコン融液とし、該融液に引上げワイヤーで吊下げられた種結晶を浸漬し、該種結晶を上方に引上げてシリコン単結晶を成長させる。

【0003】

黒鉛ルツボは、ルツボ受け皿上に載置され、このルツボ受け皿を支持するペディスタルがルツボ軸と連結していることで、昇降及び回転することができる。

【0004】

シリコン単結晶の成長時には、石英ルツボ（ＳｉＯ_２）がシリコン融液中に溶出して、酸素（Ｏ）が単結晶中に取り込まれ、融液表面よりガス状の酸化ケイ素（ＳｉＯ）が蒸発している。このＳｉＯが高温の黒鉛ルツボの内面に触れると、ＳｉＯと炭素が反応し、炭化ケイ素（ＳｉＣ）と一酸化炭素（ＣＯ）が生成され、この反応が進行することで、黒鉛ルツボ内面の炭素が徐々に減耗し、ＳｉＣ層ができる。特に黒鉛ルツボの分割面付近はＳｉＯガスの出入りが激しいため、減耗が激しくなり、他の部分よりも分割面付近の減耗が大きい。

【0005】

そして、減耗が大きくなると、この減耗した窪みに高温で軟化した石英ルツボが沈み込む。図２に分割片１ａ，１ｂからなる分割式の黒鉛ルツボ１を示し、図３に石英ルツボ３を設置したときの黒鉛ルツボ１の断面の矢視図を示す。黒鉛ルツボ１の分割面２が減耗し、石英ルツボ３の窪みが深く大きい場合、図３に示すように石英ルツボ３が局部的に大きく変形し、石英ルツボ３に割れ目が生じ、シリコン融液が石英ルツボ３の外に漏れ出すこともある。

【0006】

この為、この減耗の激しい分割面に膨張黒鉛製の保護シートを配置して、分割面でのＳｉＯガスの出入りを抑止することで、分割面付近での減耗を防止することが重要であり、数々の方法が提案されている。ここで、図５は保護シートを使用しない場合の黒鉛ルツボ１の分割面２での減耗の状態を示す。斜線部はＳｉＣ化したＳｉＣ層５を示す。ここでは、黒鉛ルツボ１の厚さは２５ｍｍで、分割面２での減耗は７ｍｍで、ＳｉＣ層５は２．５〜３ｍｍとして示されている。

【0007】

このような減耗を防止する観点から、例えば、図１０のように黒鉛ルツボ１の内面全面に全面型の保護シート７を敷くことで、内面全体のＳｉＣ化を防止する方法が提案されている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0008】

【特許文献1】特許第２，５２８，２８５号

【特許文献2】特開２００４−７５５２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかし、薄い保護シートは、シリコン単結晶の成長中に減耗し、ＳｉＣ化して脆くなり、シリコン単結晶の成長を終える頃には、細かく砕けて再使用が困難となる。そこで、石英ルツボに原料を充填して、多結晶原料を溶融してシリコン単結晶を成長し、シリコン単結晶の製造を終え、石英ルツボを廃棄するまでの１バッチごとに保護シートを交換する必要がある。一方で、黒鉛ルツボの内面全体を覆う大型の保護シートは単価が高い。

【0010】

従って、保護シートを使用しないで、黒鉛ルツボが減耗によりライフエンドとなるまでのコストと、保護シートを交換しながら使用して、黒鉛ルツボが減耗によりライフエンドとなるまでのコストを考えると、保護シートを使用しないで、黒鉛ルツボを短いライフで交換した方が保護シートを用いて黒鉛ルツボのライフを延ばすよりもコストパフォーマンスが良い。

【0011】

以上のことから、単価の安い帯状の保護シートを使用し、黒鉛ルツボの分割面付近だけを覆い、減耗の激しい分割面付近の減耗を防止することが考えられる（特許文献２）。そして、この場合は、保護シートでカバーしない黒鉛ルツボ内面のＳｉＣ化が進行すると、黒鉛ルツボ内面のＳｉＣ化層と黒鉛ルツボ基材との間の熱膨張率の違いで熱応力が生じ、ＳｉＣ化層の厚みが増すほど熱応力が増加するため、その熱応力が黒鉛ルツボ基材の引張強度を超えない範囲に黒鉛ルツボのライフを設定して使用することになる。

【0012】

しかしながら、帯状の保護シートを使用し、黒鉛ルツボの分割面付近だけを覆い、減耗の激しい分割面付近の減耗を防止すると、保護シートを用いない場合に比べて分割面付近の減耗が著しく減少できるが、保護シートの端部（側端部）での減耗が増えてくる。特に原料仕込みから石英ルツボ廃棄までの１バッチごとに同じ位置に保護シートを配置していると、保護シートの端部での減耗が徐々に累積され、２分割の黒鉛ルツボの場合、２つの分割片の端面から内側に入った領域に深さ３ｍｍ程の窪みが生じ、シリコン単結晶の成長中に軟化した石英ルツボがそれぞれの窪みに沈み込む。

【0013】

図８に、保護シートを使用しない黒鉛ルツボ１を上から見た図で内側の石英ルツボ３が分割面２に沈み込み黒鉛ルツボ１の分割面２が冷却時に広がる状態（矢印Ｂ：分割面２の広がり方向）の上面図を示す。一方で、図９に、保護シート４を使用し、保護シート４の端部４’周辺に窪みが生じ、石英ルツボ３がこの窪みに食い込んで分割面２が拡がるのを拘束する状態（矢印Ｃ：分割面の広がりの拘束方向）の上面図を示す。

【0014】

そして、シリコン単結晶成長終了後のシリコン融液が残存した状態で冷却すると、残存融液（残湯）が固化して膨張した際、通常なら分割面２が開き、図８のように残湯の膨張で生じる応力を解放できるが、図９のように２つの分割片１ａ，１ｂの保護シート４の端部４’に石英ルツボ３が食い込んだ場合、分割面２が十分に開くことができなくなり（矢印Ｂ）、黒鉛ルツボ１に引張応力が働き、冷却時に黒鉛ルツボ１が分割面２近傍より破損することが頻発することが分かった。

【0015】

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、黒鉛ルツボ内面の減耗を抑止して黒鉛ルツボのライフを向上することができ、かつ、黒鉛ルツボが冷却時に破損することを抑止できるシリコン単結晶の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0016】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、分割式の黒鉛ルツボに石英ルツボを内挿し、該石英ルツボ内に多結晶シリコンを充填し、ヒーターで前記多結晶シリコンを加熱溶融して、シリコン融液とし、該シリコン融液に種結晶を浸漬し、該種結晶を上方に引上げてシリコン単結晶を成長させ、該シリコン単結晶の成長終了後、前記黒鉛ルツボから前記石英ルツボを取り除くことをバッチ式に繰返し行うシリコン単結晶の製造方法であって、
前記黒鉛ルツボに前記石英ルツボを内挿する前に、前記黒鉛ルツボの分割面の隙間を覆うように前記分割面に沿って、帯状の保護シートを配置する工程と、前記シリコン単結晶の成長終了後、前記黒鉛ルツボから前記石英ルツボと共に前記保護シートを取り除く工程とを有し、
２バッチ目以降の前記保護シートを配置する工程において、前バッチのシリコン単結晶成長の際の前記保護シートの端部の位置とは異なる位置に、端部の位置がなるようにずらして前記保護シートを配置することを特徴とするシリコン単結晶の製造方法を提供する。

【0017】

このようなシリコン単結晶の製造方法であれば、毎バッチごとに黒鉛ルツボの減耗箇所を変えることが可能となるため、黒鉛ルツボ内面の減耗を抑止して黒鉛ルツボのライフを２倍以上に向上することができ、かつ、黒鉛ルツボが冷却時に破損することを抑止できる。

【0018】

また、前記２バッチ目以降の保護シートを配置する工程において、前バッチのシリコン単結晶成長の際の保護シートの端部の位置より幅方向に２０ｍｍ以上４０ｍｍ以下の範囲で端部の位置をずらして保護シートを配置することが好ましい。

【0019】

これにより、保護シートの端部付近での黒鉛ルツボの減耗箇所の重なりをより確実に回避できる方法となり、一層黒鉛ルツボのライフを向上することができるシリコン単結晶の製造方法となる。

【0020】

さらに、前記保護シートを配置する工程において、前記分割面から２０ｍｍ以上１００ｍｍ以下の範囲が前記保護シートによってカバーされるように前記保護シートを配置することが好ましい。

【0021】

これにより、分割面での黒鉛ルツボの減耗をより確実に回避でき、一層黒鉛ルツボのライフを向上することができるシリコン単結晶の製造方法となる。

【0022】

また、前記保護シートを配置する工程において、シリコン単結晶成長の際に黒鉛ルツボ内表面の保護シートの端部近傍に生じる窪みの深さが、２ｍｍを超えないように、端部の位置をずらして保護シートを配置することが好ましい。さらに、前記シリコン単結晶成長の際に黒鉛ルツボ内表面の保護シートの端部近傍に生じる窪みの深さが２ｍｍを超えたときに、黒鉛ルツボを廃棄することが好ましい。

【0023】

これにより、単結晶の成長中に軟化した石英ルツボがそれぞれの窪みに食い込んだとしても、窪みの深さが浅いため、冷却中に残湯が固化した際、分割面の開きが妨げられることがなく、冷却中に分割面近傍で黒鉛ルツボが破損することを一層防止できる。さらに、黒鉛ルツボが破損する前に黒鉛ルツボを破棄して新しいものと交換することが可能となる。

【0024】

また、前記分割式の黒鉛ルツボとして、分割片Ａ及び分割片Ｂからなる２分割の黒鉛ルツボを用いた場合に、
保護シートを配置する工程において、保護シートの中心線が分割面に沿うように配置した中央位置、該中央位置に対し保護シートの中心線が分割片Ａ側に２０ｍｍ以上、４０ｍｍ以下の範囲でずれたＡ側位置、及び中央位置に対し保護シートの中心線が分割片Ｂ側に２０ｍｍ以上、４０ｍｍ以下の範囲でずれたＢ側位置の３つの位置に順に、バッチ毎に保護シートを配置することが好ましい。

【0025】

これにより、同じ位置に保護シートの配置を続けた場合に比べ、保護シートの端部での減耗を大幅に低減でき、黒鉛ルツボのライフを確実に２倍以上にすることができるシリコン単結晶の製造方法となる。

【0026】

さらに、前記保護シートとして、黒鉛ルツボの内径の１０％以上、２５％以下の幅を有する保護シートを用い、
保護シートを配置する工程において、幅の違う２種類の保護シートを交互に、または３種類以上の保護シートを順番に使用することも好ましい。

【0027】

これにより、保護シートの端部位置をずらした際に分割片Ａ、分割片Ｂの両分割片の分割面付近を十分にカバーでき、かつ、必要以上に幅が広いことがないため無駄なコストを抑止できるシリコン単結晶の製造方法となる。

【発明の効果】

【0028】

以上説明したように、本発明のシリコン単結晶の製造方法であれば、保護シートの端部位置をバッチ毎に変えることにより、保護シートの端部付近での黒鉛ルツボの減耗箇所が前バッチと重ならず、毎バッチごとに減耗箇所を変えることが可能となる。これにより、黒鉛ルツボ内面の減耗を抑止して黒鉛ルツボのライフを２倍以上に向上することができる。また、減耗箇所を変えることにより、シリコン単結晶成長の際に黒鉛ルツボ内表面の保護シートの端部近傍に生じる窪みの深さが深くなりすぎず、黒鉛ルツボが冷却時に破損してしまうことを抑止できる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本発明のシリコン単結晶の製造方法のフロー図である。

【図2】分割式の黒鉛ルツボを示す斜視図である。

【図3】図２で示した黒鉛ルツボの減耗前後の断面の矢視図である。

【図4】黒鉛ルツボに帯状の保護シートを配置した状態を示す斜視図である。

【図5】保護シートを使用しない場合における、黒鉛ルツボの分割面での減耗の状態を示す断面図である。

【図6】保護シートを使用した場合における、保護シートの端部で減耗による窪みが生じた状態を示す断面図である。

【図7】図４において、帯状の保護シートの端部をずらして配置した状態と、それにより保護シートの端部の窪みが分散される状態を示す断面図である。

【図8】保護シートを使用しない場合に、石英ルツボが分割面に沈み込み黒鉛ルツボの分割面が冷却時に広がる状態を示す上面図である。

【図9】保護シートを使用した場合に、保護シートの端部に窪みが生じ、石英ルツボが窪みに食い込んで分割面が拡がることを拘束する状態を示す上面図である。

【図10】黒鉛ルツボの内面全面に全面型の保護シートを配置した状態を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。上述のように、黒鉛ルツボ内面の減耗を抑止して黒鉛ルツボのライフを例えば２倍以上に向上することができ、かつ、黒鉛ルツボが冷却時に破損することを抑止できるシリコン単結晶の製造方法が望まれていた。

【0031】

本発明者らは、上記問題点について鋭意検討を重ねた結果、バッチ毎の保護シートの配置方法によって、黒鉛ルツボ内面の減耗を分散して黒鉛ルツボのライフを２倍以上に向上することができ、かつ、黒鉛ルツボが冷却時に破損することを抑止できることを見出して、本発明を完成させた。以下、本発明をより詳細に説明する。

【0032】

本発明のシリコン単結晶の製造方法のフロー図を図１に示す。図１に示すように、本発明は、分割式の黒鉛ルツボに石英ルツボを内挿し、該石英ルツボ内に多結晶シリコンを充填し、ヒーターで多結晶シリコンを加熱溶融して、シリコン融液とし、該シリコン融液に種結晶を浸漬し、該種結晶を上方に引上げてシリコン単結晶を成長させ、該シリコン単結晶の成長終了後、黒鉛ルツボから石英ルツボを取り除くことをバッチ式に繰返し行うシリコン単結晶の製造方法であって、黒鉛ルツボに石英ルツボを内挿する前に、黒鉛ルツボの分割面の隙間を覆うように分割面に沿って、帯状の保護シートを配置する工程と、シリコン単結晶の成長終了後、黒鉛ルツボから石英ルツボと共に保護シートを取り除く工程とを有し、２バッチ目以降の保護シートを配置する工程において、前バッチのシリコン単結晶成長の際の保護シートの端部の位置とは異なる位置に、端部の位置がなるようにずらして保護シートを配置する。

【0033】

前記保護シートを配置する工程では、図４のように、黒鉛ルツボに石英ルツボを内挿する前に、黒鉛ルツボ１の分割面２の隙間を覆うように分割面２に沿って、帯状の保護シート４を配置する。なお、図４の矢印Ａは、保護シート４の端部４’をずらす方向（矢印Ａ）を示している。

【0034】

シリコン単結晶の成長時には、黒鉛ルツボの分割面付近はＳｉＯガスの出入りが激しいため炭素が徐々に減耗していくが、このように保護シートを配置することで分割面でのＳｉＯガスの出入りを抑止して、黒鉛ルツボの分割面の減耗を抑止することができる。これにより、図３に示すように石英ルツボ３が局部的に大きく変形し、石英ルツボ３に割れ目が生じ、シリコン融液が石英ルツボ３の外に漏れ出すことも抑止することができる。

【0035】

更に、本発明で用いる保護シートは、帯状の保護シートであるので、従来の様に黒鉛ルツボ内全面に大型の保護シートを敷く場合と比べ低コストとすることができる。また、保護シートとしては、膨張黒鉛製の保護シートを用いることが好ましい。膨張黒鉛製シートは膨張黒鉛を例えば圧縮又はロール成形によってシート状としたものを用いることができる。保護シートの厚みは、０．３〜０．８ｍｍの範囲が黒鉛ルツボの内面にフィットするのにちょうど良い可撓性があるため好ましく、使用中の耐久性は厚いほど良く、これらの観点から特に０．４〜０．６ｍｍが好適である。

【0036】

さらに、保護シートは、黒鉛ルツボの内径の１０％以上、２５％以下の幅を有するものを用いることが好ましく、この場合には、保護シートを配置する工程において、幅の違う２種類の保護シートを交互に、または３種類以上の保護シートを順番に使用することが好ましい。帯状の保護シートの幅を黒鉛ルツボ内径の１０％以上、２５％以下とすることで、保護シートをずらした際にも黒鉛ルツボの分割片の分割面付近を十分にカバーでき、かつ、必要以上に幅が広いことがなく、無駄なコストを抑止できる。

【0037】

図４において保護シート４の端部をずらして配置した状態の断面図を図７に示す。本発明では、２バッチ目以降の保護シートを配置する工程において、図７のように前バッチのシリコン単結晶成長の際の保護シートの端部の位置とは異なる位置に、端部４’の位置がなるようにずらして保護シートを配置する。特に、前バッチのシリコン単結晶成長の際の保護シート４の端部４’の位置より幅方向（矢印Ａ方向）に２０ｍｍ以上４０ｍｍ以下の範囲で端部４’の位置をずらして保護シート４を配置することが好ましい。なお、本発明で１バッチとは、分割式の黒鉛ルツボに石英ルツボを内挿してから、シリコン単結晶の成長終了後、黒鉛ルツボから石英ルツボを取り除くまでの１サイクルを言う（図１参照）。

【0038】

図７に示すように、図４の帯状の保護シート４の端部４’をずらした状態では保護シート４の端部４’の窪み６が分散される。このように毎バッチごとに減耗箇所を変えることで、保護シートの端部での黒鉛ルツボの減耗箇所が分散される。従って、減耗した黒鉛ルツボの窪みはそれぞれ浅いものとなる。減耗した黒鉛ルツボの窪みが浅いものとなれば、この窪みに高温で軟化した石英ルツボが沈み込み、石英ルツボ内にシリコン融液が残存した状態で冷却されたとしても、黒鉛ルツボの分割面は開くことができ、残存融液（残湯）が固化して膨張した際の応力を解放することができる。そのため、冷却時に黒鉛ルツボが分割面近傍より破損することを抑止することが可能となる。

【0039】

また、保護シートを配置する工程において、分割面から２０ｍｍ以下１００ｍｍ以下の範囲が保護シートによってカバーされるように保護シートを配置することが好ましい。分割面から２０ｍｍ以上の範囲が保護シートによってカバーされれば、十分に分割面を保護することが可能となり、黒鉛ルツボのライフを伸ばすことができる。また、分割面から１００ｍｍ以下の範囲が保護シートによってカバーされれば、分割面の保護には十分であり、保護シートにかかるコスト面から見ても有利である。

【0040】

さらに、保護シートを配置する工程において、シリコン単結晶成長の際に黒鉛ルツボ内表面の保護シートの端部近傍に生じる窪みの深さが、２ｍｍを超えないように、端部の位置をずらして保護シートを配置することが好ましい。また、シリコン単結晶成長の際に黒鉛ルツボ内表面の保護シートの端部近傍に生じる窪みの深さが２ｍｍを超えたときに、黒鉛ルツボを廃棄することが好ましい。

【0041】

このように保護シートの端部での減耗箇所を毎バッチごとに変え、減耗を分散し、減耗による窪みの深さが２ｍｍ以下となるようにすることで、シリコン単結晶の成長中に軟化した石英ルツボがそれぞれの窪みに食い込んだとしても、窪みの深さが浅い為、冷却中に残湯が固化した際、黒鉛ルツボの分割面の開きが妨げられることがなく、冷却中に分割面近傍で黒鉛ルツボが破損することを一層抑止できる。更に、窪みの深さが２ｍｍを超えたときに、黒鉛ルツボを廃棄することで、破損前に新たな黒鉛ルツボに交換することが可能となる。

【0042】

さらに、分割式の黒鉛ルツボとして、分割片Ａ及び分割片Ｂからなる２分割の黒鉛ルツボを用いた場合に、保護シートを配置する工程において、保護シートの中心線が分割面に沿うように配置した中央位置、該中央位置に対し保護シートの中心線が分割片Ａ側に２０ｍｍ以上、４０ｍｍ以下の範囲でずれたＡ側位置、及び中央位置に対し保護シートの中心線が分割片Ｂ側に２０ｍｍ以上、４０ｍｍ以下の範囲でずれたＢ側位置の３つの位置に順に、バッチ毎に保護シートを配置することが好ましい。このように保護シートを配置することで、同じ位置に保護シートの配置を続けた場合に比べ、保護シートの端部での減耗を大幅に低減でき、黒鉛ルツボのライフを２倍以上にすることができる。

【0043】

また、保護シートを取り除く工程では、シリコン単結晶の成長終了後、黒鉛ルツボから石英ルツボと共に保護シートを取り除く。このように、バッチ毎に保護シートを取り除いたとしても、本発明では保護シートのコストが低く抑えられており、かつ黒鉛ルツボのライフタイムを２倍以上に向上することが可能であるため、総合してコストパフォーマンスに優れるシリコン単結晶の製造方法となる。

【実施例】

【0044】

以下、本発明の実施例および比較例を挙げてさらに詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

【0045】

〔実施例１〕
内径２６インチ（約６６ｃｍ）の２分割の黒鉛ルツボにおいて、分割面全体を覆う長さを有し、かつ幅１００ｍｍ、厚さ０．４ｍｍの帯状の膨張黒鉛製保護シートを、各バッチで使用してシリコン単結晶を製造した。その際、２分割の黒鉛ルツボの分割片を分割片Ａ、及び分割片Ｂとして、保護シートの配置位置が、保護シート中央が分割面に沿う中央位置、中央位置に対し、分割片Ａ側に２５ｍｍ±５ｍｍずらしたＡ側位置、及び分割片Ｂ側に２５ｍｍ±５ｍｍずらしたＢ側位置の３通りの位置をバッチ毎に順に繰り返して使用した。

【0046】

４０バッチ使用したところ、黒鉛ルツボ内面のＳｉＣ化層の厚みが規定量を超えたため、黒鉛ルツボをライフエンドとした。使用後の黒鉛ルツボ内面を観察したところ、保護シートの端部での窪みの深さはいずれも２ｍｍ以下であった。

【0047】

〔実施例２〕
内径２６インチ（約６６ｃｍ）の２分割の黒鉛ルツボにおいて、分割面全体を覆う長さを有し、かつ幅８０ｍｍと幅１２０ｍｍの２種類、厚さ０．４ｍｍの帯状の膨張黒鉛製保護シートを各バッチで使用してシリコン単結晶を製造した。その際、バッチ毎に、保護シートの中央が同じ位置で保護シートを配置し、保護シートの端部が前バッチの端部位置とは異なるようにした。

【0048】

３５バッチ使用して、使用後の黒鉛ルツボ内面を観察したところ、保護シートの端部に深さ２ｍｍ以上の窪みが発生していたため、それまで使用した黒鉛ルツボをライフエンドとした。

【0049】

〔実施例３〕
内径２６インチ（約６６ｃｍ）の２分割の黒鉛ルツボにおいて、分割面全体を覆う長さを有し、かつ幅１００ｍｍ、厚さ０．４ｍｍの帯状の膨張黒鉛製保護シートを、バッチ毎に使用してシリコン単結晶を製造した。この際、２分割の黒鉛ルツボの分割片を分割片Ａ、及び分割片Ｂとして、保護シートの配置位置が、保護シート中央が分割面に沿う中央位置、中央位置に対し、分割片Ａ側に１０ｍｍ±５ｍｍずらしたＡ側位置、及び分割片Ｂ側に１０ｍｍ±５ｍｍずらしたＢ側位置の３通りの位置を順に繰り返して使用した。

【0050】

３０バッチ使用後の黒鉛ルツボ内面を観察したところ、保護シートの端部での窪みは最大２．２ｍｍとなっていたため、それまで使用した黒鉛ルツボをライフエンドとした。

【0051】

実施例３の場合は保護シートの端部での窪みは、深さ１．５ｍｍ以上の窪みの深い部分の幅が１０ｍｍ以下であり、深さ０．５ｍｍ以下の窪みが浅い部分を含めると、幅が２０ｍｍ程あった。実施例１と実施例３の比較により、保護シートの端部をずらす量が２０ｍｍ以上であれば、より窪みを分散する効果が高くなることが分かった。

【0052】

〔比較例１〕
内径２６インチ（約６６ｃｍ）の２分割の黒鉛ルツボにおいて、分割面全体を覆う長さを有し、かつ幅１００ｍｍの帯状の膨張黒鉛製の保護シートを、保護シートの中央が分割面に沿う中央位置とし、毎バッチ、保護シートの端部が前バッチの端部位置と同じ位置となるように使用した。保護シートの厚みは、０．４ｍｍとした（特許文献２）。図６に帯状の保護シートを同じ位置に使用し、保護シートの端部で減耗による窪みが黒鉛ルツボ１に生じた状態を示す。斜線部はＳｉＣ化したＳｉＣ層５である。

【0053】

２０バッチ使用したところ、シリコン単結晶の成長終了後の冷却中に分割面付近より石英ルツボに割れが発生した。使用後の黒鉛ルツボ内面を観察したところ、保護シートの端部に最大３ｍｍ程度の深さの窪みが発生していた。

【0054】

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

【符号の説明】

【0055】

１…黒鉛ルツボ、 １ａ，１ｂ…分割片、 ２…分割面、 ３…石英ルツボ、 ４…保護シート、 ４’…保護シートの端部、 ５…ＳｉＣ層、 ６…窪み、 ７…全面型の保護シート、 Ａ…保護シートの端部をずらす方向、 Ｂ…分割面の広がり方向、 Ｃ…分割面の広がりの拘束方向。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】