CN101849043A - 单晶制造装置及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种单晶制造装置,至少具备腔室、腔室内的坩埚、配置在坩埚周围的加热器、拉起晶种的拉起机构、晶种和培育而成的单晶的导通路,并通过加热器来熔融已容置在坩埚内的多晶原料,且使晶种接触熔融状态的多晶而拉起,其特征在于,具备底部为曲面状的圆筒状石英管和圆顶状石英板;石英管配置成从腔室的上部通过导通路且其曲面状的底部面临坩埚上面,并且石英板配置成包围石英管,石英管是至少底部为反射热线的反射结构,而该石英板是朝向坩埚而反射热线的反射结构。由此,能够缩短多晶的熔融时间而缩短周期,能够提供一种单晶制造装置,可降低生产成本,同时能够降低电力成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种通过切克劳斯基单晶生长法(Czochralski method;以下称为“CZ法”),来制造半导体、电介体及磁性体等各种结晶材料的单晶制造装置及制造方法。
背景技术
通过CZ法来制造半导体、电介体、磁性体等单晶时所使用的单晶制造装置,是在腔室内收存坩埚及加热器而构成,该坩埚绕着其中心而被旋转驱动;而该加热器配置在该坩埚的周围;通过加热器加热投入至坩埚内的多晶原料而得到多晶熔液,并在该多晶熔液中浸渍已安装于金属线等的上轴的下端的晶种,且一边旋转该上轴一边将其以规定速度拉起,来使规定的单晶在晶种的下面成长。
图4是表示通过CZ法的以往的单晶制造装置13的概略剖面图的一个例子。在图4中,附图标记1是容置多晶原料2的坩埚,在其外周配置有例如由石墨所构成的圆筒状加热器3,且按照需要在该坩埚1下方配置有底部绝热材料4。另外,在加热器3的外侧按照需要配置有圆筒状绝热材料5,这些构件被容置在下部腔室6或上部腔室7内。
另外,在上部腔室7设置有拉起单晶时的导通路8。
在通过如上述的单晶制造装置13来制造单晶时,多晶原料2的熔融是通过配置在坩埚1的周围的例如石墨制的电阻加热器3来进行,随着近年来结晶的大口径化,会有与装料量(熔融量)的增加成比例的熔融时间变长的问题。
另外,因为在加热器3所产生的热通过上部腔室7或单晶的导通路8而往上部散失,同时热量也会从熔融原料表面或坩埚,通过上部腔室7或单晶的导通路8而往上部散失,所以使熔融所需要的时间增长。
例如,在大口径化的单晶硅制造装置中,多晶原料的熔融需要200~300kW时的电力,因为其大致全部热量从水冷式的腔室壁往外部排掉,所以在热区域内必须一边维持适当的温度,一边抑制被壁面消耗的热量。
对此,公开有一种单晶制造装置(例如参照日本特开平10-81595号公报),除了在坩埚周围配置的加热器以外,另外具备使用灯或激光的辅助加热装置,由此,能够缩短多晶原料的熔融时间。
此外,为了防止热量往腔室上部放出,公开有一种单晶制造装置(例如参照日本特开平10-158091号公报),其在使多晶原料熔融时在坩埚上配置遮热板,还公开有一种单晶制造装置(例如参照日本特开2001-213691号公报),其在使多晶原料熔融时在坩埚上部配置由Mo或W、Si等高熔点材料所构成的圆板状反射构件。
发明内容
如此,随着近年来半导体结晶的大口径化,因为多晶原料熔融量增加,所需要的熔融时间与熔融量的增加成比例而变为长时间,会有电力消耗量增加且结晶制造时间的损耗也增大的问题。
因此,本发明是鉴于上述问题而进行的,本发明的目的是提供一种单晶制造装置及制造方法,通过缩短多晶的熔融时间而缩短周期,可实现降低生产成本,同时能够降低电力成本。
为了解决上述问题,本发明提供一种单晶制造装置,具备腔室、该腔室内的坩埚、配置在该坩埚的周围的加热器、拉起晶种的拉起机构、上述晶种和培育后的单晶的导通路,并通过上述加热器熔融已容置在上述坩埚内的多晶原料,且使上述晶种接触该熔融状态的多晶而拉起,由此制造单晶,其特征在于,
具备底部为曲面状的圆筒状石英管和圆顶状石英板;上述石英管配置成由上述腔室的上部通过上述导通路,且上述曲面状的底部面临上述坩埚上面,并且上述石英板配置成包围石英管,上述石英管的至少上述底部为反射热线的反射结构,而上述石英板是朝向上述坩埚且反射热线的反射结构。
如此,本发明作成如下结构,即,在熔融多晶原料时,将底部为曲面状且作成将热线反射至坩埚的反射结构的圆筒状石英管配置在上述坩埚上方,并且在石英管的周围配置具有将热线反射至坩埚的反射结构的圆顶状石英板。
由此,将从加热器或坩埚往导通路散失的热线,通过圆筒状石英管,且将往腔室方向散失的热线,通过石英板加以聚光而使其朝向多晶原料反射,能够有效地利用以往舍弃的热量。因此能够使施加于多晶原料的总热量比以往增加而促进熔融,能够缩短熔融所需要的时间。由此,因为能够缩短制造单晶所需要的时间,能够达成生产性的提升及生产成本的降低。
另外,优选上述石英管及上述石英板的反射结构是经施行镀金、蒸镀金或涂覆金而成的。
如此,石英管及上述石英板的反射结构是对热线反射率优异的金进行电镀、蒸镀或涂覆而成的,由此能够提高来自加热器的热线的反射效率,能够实现更缩短多晶原料的熔融时间。
另外,优选作为上述石英板的反射结构,在经施行镀金、蒸镀金或涂覆金而成时,利用石英覆盖该镀金、蒸镀金或涂覆金而成的夹层结构。
如此,通过成为利用石英覆盖该镀金、蒸镀金或涂覆金而成的夹层结构,能够防止在熔融多晶原料或制造单晶时金薄膜剥落,能够防止混入不纯物。另外,也能够防止在洗净石英板时金薄膜剥落。
另外,上述石英管在内部具备卤素灯,为了加热上述多晶原料,优选该卤素灯配置有聚光反射结构。
如此,通过在石英管内,配置采用聚光反射结构的卤素灯来作为辅助加热器,能够增加施加至多晶原料的热量,因此能够进一步缩短熔融所需要的时间。
另外,上述卤素灯的聚光反射结构可以具备透镜。
如此,通过具备透镜,能够容易地将从卤素灯放射出来的热线的焦点对准多晶原料,由此,能够进一步促进多晶原料的熔融。
而且,上述石英管及/或上述石英板,可以具备用以除热的水冷机构及/或气冷机构。
如此,通过具备石英管及石英板的冷却机构,能够提升该石英管及该石英板的耐热性。由此,能够长期间使用,能够实现降低石英管及石英板所需要的成本。
另外,上述石英管能够作成可以上下移动。
若能够使石英管上下移动,则能够容易地将从石英管的反射结构所反射的热线的焦点对准多晶原料。
而且,在本发明是提供一种单晶的制造方法,依照切克劳斯基单晶生长法,通过加热器加热容置在坩埚内的多晶原料而使其熔融,并使晶种接触该熔融液后而拉起,来使单晶成长,其特征在于,
在加热熔融上述多晶原料时,配置石英管和包围上述石英管的圆顶状石英板,来加热、熔融上述多晶原料;该石英管的至少底部为用以反射热线的反射结构,且使该底部为曲面状的圆筒状石英管底部,从腔室上部通过导通路,且配置成面临上述坩埚上面,并且该石英板作成朝向上述坩埚而反射热线的反射结构;熔融后,将上述石英管取出至腔室外,随后,使上述晶种接触上述多晶原料熔融液而将上述单晶拉起。
如此,将底部为曲面状而将热线反射至坩埚的反射结构的圆筒状石英管底部,以通过导通路而面临坩埚上部的方式,来配置石英管,并且将热线反射至坩埚的反射结构的圆顶状石英板,配置在石英管的周围而使多晶原料熔融,随后,将配置在导通路的石英管拆卸至腔室外,此后来进行单晶的制造。
由此,将从加热器或坩埚朝向导通路散失的热线,通过石英管,且将朝向腔室方向散失的热线,通过石英板加以聚光而使其朝向多晶原料反射,能够使施加于多晶原料的总热量比以往增加。由此,能够缩短熔融所需要的时间。由此,能够缩短制造单晶所需要的时间,能够达成生产性的提升及生产成本的降低。
另外,优选上述石英管及上述石英板的反射结构是经施行镀金、蒸镀金或涂覆金而成。
如此,石英管及石英板是通过使用已施加电镀、蒸镀或涂覆热线反射率优良的金而成的,由此能够提高来自坩埚等的热线的反射效率,能够实现更缩短多晶原料的熔融时间。
另外,优选对于上述石英板的反射结构,在使用施行镀金、蒸镀金或涂覆金而成的结构时,使用以石英覆盖该镀金、蒸镀金或涂覆金而成的夹层结构者。
如此,通过使用以石英覆盖镀金、蒸镀金或涂覆金而成的夹层结构,能够防止在熔融多晶原料或制造单晶时金薄膜剥落,由此能够防止不纯物的混入。另外,能够防止在石英板的洗净时金薄膜剥落。
另外,优选上述石英管使用具备卤素灯的结构,该卤素灯配置有聚光反射结构,用以加热上述多晶原料。
如此,在石英管内,配置采用聚光反射结构的卤素灯,用以加热上述多晶原料,来作为辅助加热器;由此,在使多晶原料熔融时,能够增加施加至多晶原料上的热量,因此能够实现更缩短熔融所需要的时间。
另外,上述卤素灯的聚光结构使用具备透镜的结构。
如此,通过使用具备透镜的结构,能够容易地将从卤素灯放出的热线的焦点对准多晶原料,由此,能够更促进多晶原料的熔融。
另外,加热上述多晶原料而使其熔融时,能够一边使上述石英管及/或上述石英板水冷及/或气冷,一边使其熔融。
如此,通过具备石英管及石英板的冷却机构,能够提升该石英管及该石英板的耐热性。由此,能够更长期间使用,能够降低石英管及石英板所需要的成本。
另外,上述石英管,能够使用通过上下移动来将热线的焦点对准上述多晶原料的结构。
在能够使石英管上下移动时,能够将通过石英管的反射结构所反射的热线的焦点,容易地对准多晶原料。
如上述说明,依照本发明的单晶制造装置,因为能够有效地利用从导通路或腔室散失而舍弃的热量,与以往比较,能够缩短多晶原料的熔融时间,由此,能够达成缩短单晶的制造时间,所以能够提升生产性及降低生产成本。
附图说明
图1是表示本发明的单晶制造装置的一个例子的概略剖面图。
图2是表示本发明的单晶制造装置的另外一个例子的概略剖面图。
图3是表示在第二实施例所使用的圆筒状石英管内所具备的卤素灯的概略图。
图4是表示以往的单晶制造装置的一个例子的概略剖面图。
具体实施方式
以下,更具体地说明本发明。
如上所述,期待开发一种单晶制造装置及制造方法,能够通过缩短多晶的熔融时间而缩短周期,而实现提升生产性及降低生产成本。
因此,本发明人着眼于从单晶的导通路或反应器所散失的热量,并重复地专心研讨是否能够有效地利用这些热量。
结果,本发明人构想通过使向该反应器或导通路散失的热量聚光(聚集)而使其反射至在坩埚所容置的多晶原料来促进熔融,而完成了本发明。
以下,一边参照图示一边详细地说明本发明,但是本发明不限定于这些实施例。
图1是表示本发明的单晶制造装置的一个例子的概略剖面图。
在图1的单晶制造装置12中,附图标记1是容置多晶原料2的坩埚,在其外周配置有例如由石墨所构成的圆筒状加热器3,且按照需要而在该坩埚1的下方配置有底部绝热材料4。另外,在加热器3的外侧,按照需要而配置有圆筒状绝热材料5,这些构件被容置在下部腔室6或上部腔室7内。另外,在上部腔室7设有在拉起单晶时的导通路8。
在此,在本发明中,配置有圆筒状石英管9a及圆顶状石英板10;该石英管9a从上部腔室7通过导通路8,而该石英板10配置成可包围石英管9a。
该圆筒状石英管9a,其底部为曲面状;另外,成为朝向坩埚1内的多晶原料2而反射热线的反射结构。而且,石英板10成为朝向坩埚1内的多晶原料2而反射热线的反射结构。
在此,石英管9a或石英板10的反射结构,是石英成为面临高温的热区域的面,在石英管9a中圆筒状的管内侧成为反射结构,在石英板10中上部腔室7侧成为反射结构。但是,为了使反射结构不会外露在腔室内,优选反射结构的部分作成利用石英进行覆盖而成的双层结构。
如此,在坩埚上部配置圆筒状石英管及圆顶状石英板,以此结构来熔融多晶原料;该石英管的底部为曲面状且至少底部作成将热线反射至坩埚的反射结构;而该石英板配置在石英管的周围且作成将热线反射至坩埚的反射结构。
通过采用此种结构,能够将从加热器朝向导通路或腔室方向散失的热线聚光而使其朝向多晶原料反射,能够有效地利用热量。因此能够使施加于多晶原料上的热量比以往增加,能够缩短熔融所需要的时间,进而能够达成生产性的提升及生产成本的降低。
在此,石英管及石英板的反射结构,可以是施加镀金、蒸镀金或涂覆金而成的。
如此,石英管及石英板的反射结构是经施加镀金、蒸镀金或涂覆金而成的,由此能够提高来自加热器的热线的反射效率,因而能够进一步缩短多晶原料的熔融时间。具体地说,只要在石英管的内侧底面或侧面施加镀金等即可。另外,若是石英板,则只要在腔室侧的面施加镀金等即可。
该反射效率,在镀金时为0.85,与石墨材料或石英材料比较,能够得到充分高的反射效率,能够缩短熔融所需要的时间。
另外,作为石英板的反射结构,在经施加镀金、蒸镀金或涂覆金而成时,可以作成利用石英覆盖镀金、蒸镀金、涂覆金的夹层结构。
如此,通过利用石英将镀金、蒸镀金、涂覆金夹层而成的结构,在熔融多晶原料或制造单晶时,能够防止金薄膜剥落,能够防止不纯物的混入。另外,在洗净石英板时也能够防止金薄膜剥落。
另外,为了散热,也可在石英管及/或石英板设置气冷机构及/或水冷机构。
如此,通过具有石英管及石英板的冷却机构,能够提升该石英管及该石英板的耐热性。由此,例如即便施加镀金,因为能够长期间使用,也能够降低石英管及石英板所需要的成本。
优选石英管进行水冷而石英板进行气冷。对于石英板的气冷优选使用从腔室导入的氩气。
进而,能够将石英管作成可上下移动。
如此,若能够使石英管上下移动,则通过石英管的反射结构,能够容易地将反射的热线的焦点对准多晶原料。
图2是表示本发明的单晶制造装置的另外一个例子的概略剖面图。
在图2的单晶制造装置12’中,附图标记1是容置多晶原料2的坩埚,在其外周配置有例如由石墨所构成的圆筒状加热器3,且按照需要而在该坩埚1的下方配置有底部绝热材料4。另外,在加热器3的外侧,按照需要而配置有圆筒状绝热材料5,这些构件被容置在下部腔室6或上部腔室7内。另外,在上部腔室7设有在提拉单晶时的导通路8,且设置有圆顶状石英板10,至此为止是与图1相同。
不同之处是石英管9b的结构,圆筒状石英管9b具备卤素灯11,该卤素灯11在该圆筒内配置有聚光反射结构。
如此,通过在石英管内,以采用聚光反射结构的方式配置卤素灯来作为辅助加热器,用以加热多晶原料,能够进一步增加施加在多晶原料上的热量,由此,能够进一步缩短熔融所需要的时间。此时,也优选在石英管9b的底部,在内侧施加镀金等。
另外,如此,具备有卤素灯时,利用从该卤素灯放射出来的热线,并且通过将从坩埚散失的热线积极地反射,能够进一步促进多晶原料的熔融。
在此,聚光反射结构可以具备透镜。
如此,通过具备透镜,能够容易地使从卤素灯放射出来的热线的焦点对准多晶原料,由此,能够进一步促进多晶原料的熔融。
此时,优选在石英管的侧面施加镀金。
接着,参照图1来说明本发明的单晶制造方法,当然,本发明不限定于这些方法。
首先,将块状的多晶原料2投入单晶制造装置12的腔室内的坩埚1中。
随后,通过加热器3将多晶原料加热、熔融。
此时,将圆筒状石英管9a配置成面临坩埚1上部,该石英管9a由上部腔室7通过导通路8且至少使其底部成为曲面状而作成热线反射结构。
另外,并且将圆顶状石英板10配置成包围圆筒状石英管9a,该圆顶状石英板10作成朝向坩埚1反射热线的反射结构。
如此,通过将圆筒状石英管,以通过导通路且面临坩埚上部的方式,配置石英管9a,并且配置圆顶状石英板来熔融多晶原料;该石英管是其底部为曲面状而将热线反射至坩埚的反射结构,而该石英板是配置在石英管的周围且将热线反射至坩埚的反射结构;通过使用石英管将从加热器或坩埚朝向导通路散失的热线,且使用石英板将朝向腔室方向散失的热线,进行聚光而朝向多晶原料反射来将多晶原料熔融,能够使施加于多晶原料上的热量比以往增加,能够缩短熔融所需要的时间。
多晶原料2熔融后,将石英管9a从导通路8拉起并取出至腔室外。
而且,随后,通过使晶种(未图示)接触多晶原料的熔液,并以规定速度将晶种拉起来制造单晶。
此时,优选石英板10以残留在反应器内的状态来进行制造单晶。如此,通过将石英板10残留在反应器内,使朝向腔室方向散失的热线聚光反射,因为能够降低从加热器或熔液散失的热量,所以能够抑制(降低)结晶培育中的加热器电功率。因此,能够进一步改善电力成本。
另外,在制造单晶结束后,较佳是将石英板10取出至腔室外并加以洗净。
通过在制造单晶后洗净石英板,因为能够将石英板保持在洁净状态,能够抑制不纯物混入熔液,且能够保持高热反射效率。
在此,能够在石英管及石英板上施加镀金、蒸镀金或涂覆金,作为反射结构,来进行多晶原料的熔融。
如此,通过使用经施加镀金、蒸镀金、涂覆金的结构来作为石英管及石英板的反射结构,能够提高来自加热器的热线的反射效率,能够进一步缩短多晶原料的熔融时间。
使用施加镀金、蒸镀金或涂覆金的结构来作为石英板的反射结构时,能够使用以石英覆盖该镀金、蒸镀金、涂覆金而成的夹层结构。
如此,通过利用石英将镀金、蒸镀金、涂覆金作成夹层结构,在多晶原料的熔融或制造单晶时,能够防止金薄膜剥落,并能够防止不纯物的混入。另外,在洗净石英板时也能够防止金薄膜剥落。
另外,石英管能够采用在其圆筒内具备卤素灯,该卤素灯配置有聚光反射结构,用以加热多晶原料。
如此,通过在石英管内采用配置有聚光反射结构的卤素灯,用以加热多晶原料,能够增加施加至多晶原料上的热量,能够进一步缩短熔融所需要的时间。
另外,上述卤素灯的聚光结构,能够具备透镜。
如此,通过使用具备透镜的聚光结构,能够容易地将从卤素灯放射出来的热线的焦点,对准多晶原料,由此,能够进一步促进多晶原料的熔融。
而且,能够一边为了除热而对石英管及/或石英板进行水冷及/或气冷,一边将多晶原料熔融。
如此,通过具备石英管及石英板的冷却机构,能够提升该石英管及该石英板的耐热性。由此,能够长期间使用,能够降低石英管及石英板所需要的成本。
在此,优选石英管进行水冷而石英板进行气冷。优选石英板的气冷使用从腔室导入的氩气。
另外,石英管能够使用可以上下移动的结构。
若能够使石英管上下移动,则能够容易地将通过石英管的反射结构所反射的热线的焦点,对准多晶原料。
如此,若依据本发明单晶制造装置或制造方法,通过使用石英管将从加热器或坩埚朝向导通路散失的热线,且使用石英板将朝向腔室方向散失的热线,进行聚光而朝向多晶原料反射,能够有效地利用以往一直舍弃不用的热量。因此能够使施加于多晶原料的总热量比以往增加而可促进熔融,能够缩短熔融所需要的时间。由此,因为能够缩短制造单晶所需要的时间,能够达成生产性的提升及生产成本的降低。特别是因为本发明能够在不增加电力的情况下,在短时间将原料熔融,能够抑制由石英坩埚所构成的坩埚产生劣化,结果也具有能够抑制发生起因于坩埚的单晶的滑动位错,且具有提升单晶化率这样的附带的效果。
以下,示出实施例及比较例而更具体地说明本发明,但是本发明不限定于这些例子。
(实施例)
使用如图1所示的单晶制造装置来制造单晶硅。坩埚直径为32英寸(80cm),并在坩埚添加300公斤多晶原料。从加热器施加至多晶原料或坩埚的电功率为200kW。
而且,将在其底部及侧面经施加镀金而成的石英管,配置成可通过导通路而面临坩埚,且将施加镀金而成的石英板,以朝向坩埚反射热线的方式,配置成包围石英管,来进行熔融多晶硅。
而且,测定此时熔融多晶原料所需要的时间,结果将多晶原料熔融需要13小时。
(比较例1)
使用如图4所示的单晶制造装置,且在腔室内不设置石英管及石英板,与第一实施例同样地制造单晶硅,且同样地测定熔融多晶原料所需要的时间。
在不设置石英管及石英板,且不将散失至导通路或腔室等处的热线进行聚光反射来熔融多晶硅的情况,熔融时间为15小时,相较于进行聚光反射的第一实施例,熔融需要长时间。
(第二实施例)
使用如图2所示单晶制造装置12’,在其石英管9b中具备如图3所示的卤素灯,并与第一实施例同样地熔融多晶原料,且与第一实施例同样地测定熔融所需要的时间。
在该石英管中,设置9支5kW的卤素灯,合计为45kW,来作成通过石英透镜而使其聚光的结构。包含聚光率以外的热量的热效率为58%,且计算出其中20kW是贡献于熔融。
因为在第二实施例中通过卤素灯进行辅助加热,所以将多晶硅熔融只需要10小时。
另外,本发明不限定于上述实施方式。上述实施方式是例示性,只要具有与本发明的申请专利范围所记载的技术思想实质上相同构成,能达成相同作用效果,就包含在本发明的技术范围内。
Claims (14)
1.一种单晶制造装置,至少具备腔室、该腔室内的坩埚、配置在该坩埚的周围的加热器、拉起晶种的拉起机构、上述晶种和培育后的单晶的导通路,并通过上述加热器熔融已容置在上述坩埚内的多晶原料,且使上述晶种接触该熔融状态的多晶而拉起,由此制造单晶,其特征在于,
具备底部为曲面状的圆筒状石英管和圆顶状石英板;
上述石英管配置成由上述腔室的上部通过上述导通路,且上述曲面状的底部面临上述坩埚上面,并且上述石英板配置成包围石英管,
上述石英管的至少上述底部为反射热线的反射结构,而上述石英板是朝向上述坩埚而反射热线的反射结构。
2.如权利要求1所述的单晶制造装置,其特征在于,上述石英管及上述石英板的反射结构是经施行镀金、蒸镀金或涂覆金而成的。
3.如权利要求2所述的单晶制造装置,其特征在于,作为上述石英板的反射结构,在经施行镀金、蒸镀金或涂覆金而成时,是利用石英覆盖该镀金、蒸镀金或涂覆金而成的夹层结构。
4.如权利要求1至3中任一项所述的单晶制造装置,其特征在于,上述石英管在内部具备卤素灯,该卤素灯配置有用以加热上述多晶原料的聚光反射结构。
5.如权利要求4所述的单晶制造装置,其特征在于,上述卤素灯的聚光反射结构具备透镜。
6.如权利要求1至5中任一项所述的单晶制造装置,其特征在于,上述石英管及/或上述石英板具备用以除热的水冷机构及/或气冷机构。
7.如权利要求1至6中任一项所述的单晶制造装置,其特征在于,上述石英管能够上下移动。
8.一种单晶的制造方法,依照切克劳斯基单晶生长法,通过加热器加热容置在坩埚内的多晶原料而使其熔融,并使晶种接触该熔融液后而拉起,由此使单晶成长,其特征在于,
在加热熔融上述多晶原料时,配置石英管和包围上述石英管的圆顶状石英板,来加热、熔融上述多晶原料;该石英管的至少底部为用以反射热线的反射结构,且使该底部为曲面状的圆筒状石英管底部,由腔室上部通过导通路,而配置成面临该坩埚上面,并且该石英板作成朝向上述坩埚而反射热线的反射结构;
熔融后,将上述石英管取出至上述腔室外,随后,使上述晶种接触上述多晶原料熔融液而将上述单晶拉起,由此制造单晶。
9.如权利要求8所述的单晶的制造方法,其特征在于,上述石英管及上述石英板的反射结构是经施行镀金、蒸镀金或涂覆金而成的。
10.如权利要求9所述的单晶的制造方法,其特征在于,作为上述石英板的反射结构,在使用施行镀金、蒸镀金或涂覆金而成的结构时,使用以石英覆盖该镀金、蒸镀金或涂覆金而成的夹层结构。
11.如权利要求8至10中任一项所述的单晶的制造方法,其特征在于,上述石英管使用具备卤素灯的结构,该卤素灯配置有用以加热上述多晶原料的聚光反射结构。
12.如权利要求11所述的单晶的制造方法,其特征在于,上述卤素灯的聚光结构使用具备透镜的结构。
13.如权利要求8至12中任一项所述的单晶的制造方法,其特征在于,在加热上述多晶原料而使其熔融时,一边使上述石英管及/或上述石英板水冷及/或气冷,一边使该多晶原料熔融。
14.如权利要求8至13中任一项所述的单晶的制造方法,其特征在于,上述石英管使用通过上下移动来将热线的焦点对准上述多晶原料的结构。
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102605426A (zh) * | 2012-03-14 | 2012-07-25 | 苏州先端稀有金属有限公司 | 一种用于超高温状态下产生温差的热场结构 |
CN104630886A (zh) * | 2015-02-09 | 2015-05-20 | 洛阳巨子新能源科技有限公司 | 一种晶体硅生长装置 |
CN106574391A (zh) * | 2014-07-25 | 2017-04-19 | 爱迪生太阳能公司 | 包括被动式加热器的晶体生长系统和方法 |
TWI622671B (zh) * | 2015-11-26 | 2018-05-01 | Sumco股份有限公司 | 單晶矽的製造方法 |
CN109913939A (zh) * | 2019-04-09 | 2019-06-21 | 西安奕斯伟硅片技术有限公司 | 热屏蔽组件、拉晶炉系统及其工作方法 |
CN110257902A (zh) * | 2019-08-06 | 2019-09-20 | 阳江职业技术学院 | 一种单晶硅棒加工装置 |
Families Citing this family (7)
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---|---|---|---|---|
KR101219703B1 (ko) | 2010-11-11 | 2013-01-21 | 현대자동차주식회사 | 차량용 루프 에어백장치 |
KR101263082B1 (ko) * | 2010-11-15 | 2013-05-09 | 주식회사 엘지실트론 | 사파이어 잉곳 성장장치 |
AU2015318537B2 (en) * | 2014-09-15 | 2021-02-25 | Materiaux Nieka Inc. | Method and apparatus for preparing an analytical sample by fusion |
US10872790B2 (en) | 2014-10-20 | 2020-12-22 | Applied Materials, Inc. | Optical system |
KR101654856B1 (ko) * | 2015-01-22 | 2016-09-06 | 주식회사 사파이어테크놀로지 | 단결정 성장용 히터 및 이를 이용한 단결정 성장장치 및 성장방법. |
CN108754429B (zh) * | 2018-08-28 | 2020-11-06 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种蒸发源 |
TWI770953B (zh) * | 2021-04-22 | 2022-07-11 | 環球晶圓股份有限公司 | 長晶爐 |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5836998A (ja) * | 1981-08-26 | 1983-03-04 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 単結晶シリコン引上装置 |
DE3432467C1 (de) * | 1984-09-04 | 1986-03-27 | Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170 Jülich | Stab- und Tiegelhalterung |
JPS63319293A (ja) * | 1987-06-22 | 1988-12-27 | Nec Corp | シリコン単結晶引上成長炉 |
JP2513241B2 (ja) | 1987-07-20 | 1996-07-03 | アイシン精機株式会社 | 超音波モ−タ |
JPS6426377U (zh) * | 1987-08-03 | 1989-02-14 | ||
KR940004641B1 (ko) * | 1989-11-25 | 1994-05-27 | 삼성코닝 주식회사 | 단결정 제조장치 |
JPH0416587A (ja) * | 1990-05-02 | 1992-01-21 | Kawasaki Steel Corp | 単結晶引上装置 |
JP3016897B2 (ja) * | 1991-03-20 | 2000-03-06 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶の製造方法及び装置 |
JP3245866B2 (ja) * | 1996-02-29 | 2002-01-15 | 住友金属工業株式会社 | 単結晶引き上げ方法及び単結晶引き上げ装置 |
JPH1081595A (ja) | 1996-09-04 | 1998-03-31 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶製造装置および製造方法 |
JP3671562B2 (ja) * | 1996-11-22 | 2005-07-13 | 信越半導体株式会社 | 単結晶の製造装置および製造方法 |
US5942032A (en) * | 1997-08-01 | 1999-08-24 | Memc Electronic Materials, Inc. | Heat shield assembly and method of growing vacancy rich single crystal silicon |
EP0947613B1 (en) * | 1997-10-23 | 2003-07-30 | Josuke Nakata | Method of manufacturing single crystal and apparatus for manufacturing single crystal |
JP3873561B2 (ja) * | 2000-01-31 | 2007-01-24 | 株式会社Sumco | 単結晶育成装置及びそれを用いたシリコンの融解方法 |
JP2002226299A (ja) * | 2000-12-01 | 2002-08-14 | Toshiba Corp | 単結晶製造装置及び単結晶製造方法 |
US7001456B2 (en) * | 2003-05-16 | 2006-02-21 | Sumitomo Mitsubishi Silicon Corporation | Apparatus and method for supplying Crystalline materials in czochralski method |
KR20070094726A (ko) * | 2004-10-13 | 2007-09-21 | 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 | 단결정 제조장치 |
KR20070089348A (ko) * | 2006-02-28 | 2007-08-31 | 네오세미테크 주식회사 | 단결정 성장장치 |
-
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102605426A (zh) * | 2012-03-14 | 2012-07-25 | 苏州先端稀有金属有限公司 | 一种用于超高温状态下产生温差的热场结构 |
CN102605426B (zh) * | 2012-03-14 | 2015-05-13 | 苏州先端稀有金属有限公司 | 一种用于超高温状态下产生温差的热场结构 |
CN106574391A (zh) * | 2014-07-25 | 2017-04-19 | 爱迪生太阳能公司 | 包括被动式加热器的晶体生长系统和方法 |
CN104630886A (zh) * | 2015-02-09 | 2015-05-20 | 洛阳巨子新能源科技有限公司 | 一种晶体硅生长装置 |
TWI622671B (zh) * | 2015-11-26 | 2018-05-01 | Sumco股份有限公司 | 單晶矽的製造方法 |
CN109913939A (zh) * | 2019-04-09 | 2019-06-21 | 西安奕斯伟硅片技术有限公司 | 热屏蔽组件、拉晶炉系统及其工作方法 |
CN110257902A (zh) * | 2019-08-06 | 2019-09-20 | 阳江职业技术学院 | 一种单晶硅棒加工装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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