[发明专利]单晶提拉用晶种保持器及使用该装置的硅单晶的制造方法

说明书

本发明提供一种能够防止晶种内的应力集中的单晶提拉用晶种保持器以及使用该晶种保持器的安全且可靠性高的硅单晶的制造方法。晶种保持器（1）由碳纤维强化碳复合材料构成，且为具有与大致棒状的晶种（9）的外形相符的形状的空心部（10h）的大致圆筒状部件，至少与晶种（9）的外周面接触的部分的碳纤维（10f）的方向具有周向成分，从空心部（10h）的中心轴（Z）观察时具有各向同性。

技术领域

本发明涉及一种单晶提拉用晶种保持器，更详细而言涉及一种通过切克劳斯基法（以下称为CZ法）制造硅单晶时所使用的单晶提拉用晶种保持器。并且，本发明涉及一种使用这种晶种保持器的硅单晶的制造方法。

背景技术

作为硅晶片的材料的硅单晶较多通过CZ法来制造。CZ法是如下方法：将晶种浸渍于石英坩埚内所容纳的硅熔液内，使晶种及石英坩埚旋转的同时缓慢地提拉晶种，由此育成在晶种的下端具有与该晶种相同的结晶方位的硅单晶。

近年来，随着提拉的硅单晶的大型化，保持晶种的石墨制的晶种保持器（晶种卡盘）的强度成为问题。当晶种保持器的强度不足时，有可能保持器本身无法承受硅单晶的大重量而产生断裂，导致硅单晶掉落。

为了提高晶种保持器的强度，例如在专利文献1中提出了碳纤维布强化石墨制的晶种保持器。该晶种保持器具有如下结构：制造至少在下部外周部沿周向卷装碳纤维，在其他部分沿垂直方向排列有碳纤维。并且，在专利文献2、3中，提出了如下方法：通过在晶种的锥部与晶种保持器的表面之间夹杂缓冲材料，不会使晶种断裂而进行保持。进而，在专利文献4中，公开了如下技术：通过在由碳纤维强化复合材料所形成的晶种保持器的表面形成热分解碳的被膜来抑制SiC反应并提高耐久性。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平9-315883号公报

专利文献2：日本特开平11-116378号公报

专利文献3：日本特开平11-292689号公报

专利文献4：日本特开平9-295889号公报。

发明内容

发明要解决的问题

然而，关于专利文献1中记载的以往的晶种保持器，由于水平截面上的碳纤维的方向在一个方向上是笔直的，因此如图9所示，在晶种保持器8的内周面S₁与碳纤维8f的方向平行的A部及C部容易产生内周面S₁的变形，施加于晶种的外周面的压缩应力虽小，但在晶种保持器8的内周面S₁与碳纤维8f的方向大致正交的B部及D部中不易产生内周面S₁的变形，施加于晶种的外周面的压缩应力较大。如此一来，晶种的外周面从晶种保持器的内周面所承受的应力在与纤维方向（X方向）平行的部分和与纤维方向（X方向）正交的部分不同时，应力集中于晶种的特定部分而有可能导致晶种断裂。并且，专利文献2、3中记载的方法必须另行准备缓冲材料，安装工作不仅是必须的而且效果也不充分。

由应力集中引起的晶种断裂的问题是在直径450mm的硅单晶的提拉中显现的新问题。在结晶重量并不是很大的直径300mm的硅单晶的提拉中，在与晶种保持器接触的部分几乎不会引起晶种断裂。但是，在450mm单晶的提拉中，结晶重量有时也超过1000kg，由于单晶的大重量化而上述问题变得越来越明显，期望早期解決。

因此，本发明的目的在于提供一种能够防止晶种的特定部位中的应力集中且提高垂直方向的强度的单晶提拉用晶种保持器。并且，本发明的另一目的在于提供一种使用这种晶种保持器的安全且可靠性高的硅单晶的制造方法。

用于解决技术问题的方案