JP2000247776A - シリコン単結晶引上げ装置の熱遮蔽部材 - Google Patents
シリコン単結晶引上げ装置の熱遮蔽部材Info
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- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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- C30B15/14—Heating of the melt or the crystallised materials
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Abstract
(57)【要約】
【課題】シリコン融液から引上げ中のシリコン単結晶棒
の外周部の急激な温度低下を阻止し、シリコン単結晶棒
中の熱的ストレスの発生を抑制する。 【解決手段】チャンバ１１内に設けられた石英るつぼ１
３にシリコン融液１２が貯留され、シリコン融液１２か
ら引上げられるシリコン単結晶棒２５の外周面を包囲し
かつ下端がシリコン融液１２表面から間隔をあけて上方
に位置する筒部３７を有する熱遮蔽部材３６が設けられ
る。筒部３７の下部には膨出部４１が設けられ、膨出部
は、筒部の下縁に接続されシリコン単結晶棒の外周面近
傍に達するリング状の底壁４２と、シリコン単結晶棒の
外周面と所定の間隔をあけて底壁の内縁に連設された筒
状の縦壁４４と、縦壁の上縁に連設され上方に向うに従
って直径が大きくなるように形成され上縁が筒部の内周
面に当接する上壁４６とにより構成される。膨出部の内
部には蓄熱部材４７が充填される。
の外周部の急激な温度低下を阻止し、シリコン単結晶棒
中の熱的ストレスの発生を抑制する。 【解決手段】チャンバ１１内に設けられた石英るつぼ１
３にシリコン融液１２が貯留され、シリコン融液１２か
ら引上げられるシリコン単結晶棒２５の外周面を包囲し
かつ下端がシリコン融液１２表面から間隔をあけて上方
に位置する筒部３７を有する熱遮蔽部材３６が設けられ
る。筒部３７の下部には膨出部４１が設けられ、膨出部
は、筒部の下縁に接続されシリコン単結晶棒の外周面近
傍に達するリング状の底壁４２と、シリコン単結晶棒の
外周面と所定の間隔をあけて底壁の内縁に連設された筒
状の縦壁４４と、縦壁の上縁に連設され上方に向うに従
って直径が大きくなるように形成され上縁が筒部の内周
面に当接する上壁４６とにより構成される。膨出部の内
部には蓄熱部材４７が充填される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン単結晶棒
を引上げて育成する装置に設けられた熱遮蔽部材関する
ものである。
を引上げて育成する装置に設けられた熱遮蔽部材関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のシリコン単結晶引上げ装
置として、チャンバ内にシリコン融液が貯留された石英
るつぼが収容され、シリコン単結晶棒の外周面と石英る
つぼの内周面との間にシリコン単結晶棒を包囲するよう
に熱遮蔽部材が挿入された引上げ装置（特公昭５７−４
０１１９号）が開示されている。この装置における熱遮
蔽部材は引上げられるシリコン単結晶棒の外周面を包囲
しかつ下端がシリコン融液表面から間隔をあけて上方に
位置しヒータからの輻射熱を遮る筒部を有する。この装
置ではシリコン単結晶棒をシリコン融液から引上げる
と、シリコン融液の液面が次第に低下して石英るつぼの
内周壁が露出し、この露出した石英るつぼの内周壁から
の輻射熱がシリコン単結晶棒の外周面に向う。熱遮蔽部
材はこの輻射熱を遮ることにより、輻射熱がシリコン単
結晶棒の外周面に達することを防止して、引上げ中のシ
リコン単結晶棒の凝固を促進し、シリコン単結晶棒を速
やかに冷却するようになっている。
置として、チャンバ内にシリコン融液が貯留された石英
るつぼが収容され、シリコン単結晶棒の外周面と石英る
つぼの内周面との間にシリコン単結晶棒を包囲するよう
に熱遮蔽部材が挿入された引上げ装置（特公昭５７−４
０１１９号）が開示されている。この装置における熱遮
蔽部材は引上げられるシリコン単結晶棒の外周面を包囲
しかつ下端がシリコン融液表面から間隔をあけて上方に
位置しヒータからの輻射熱を遮る筒部を有する。この装
置ではシリコン単結晶棒をシリコン融液から引上げる
と、シリコン融液の液面が次第に低下して石英るつぼの
内周壁が露出し、この露出した石英るつぼの内周壁から
の輻射熱がシリコン単結晶棒の外周面に向う。熱遮蔽部
材はこの輻射熱を遮ることにより、輻射熱がシリコン単
結晶棒の外周面に達することを防止して、引上げ中のシ
リコン単結晶棒の凝固を促進し、シリコン単結晶棒を速
やかに冷却するようになっている。
【０００３】また、この種の熱遮蔽部材として、筒部が
輻射熱の温度域における耐熱性を有する黒鉛等の母材
と、この母材のシリコン単結晶棒側の面を被覆しかつ母
材より輻射率が小さい石英等の被覆材とを有する多層構
造に形成されたものが開示されている（特開平８−３２
５０９０）。このように構成された熱遮蔽部材では、熱
輻射率の大きい母材を、この母材より熱輻射率の小さい
被覆材で被覆したので、シリコン単結晶棒へのるつぼ及
びヒータの輻射熱の遮断効果を向上できる。この結果、
シリコン単結晶棒の冷却の促進による引上げ速度を増大
でき、シリコン単結晶棒の生産性を向上できるようにな
っている。
輻射熱の温度域における耐熱性を有する黒鉛等の母材
と、この母材のシリコン単結晶棒側の面を被覆しかつ母
材より輻射率が小さい石英等の被覆材とを有する多層構
造に形成されたものが開示されている（特開平８−３２
５０９０）。このように構成された熱遮蔽部材では、熱
輻射率の大きい母材を、この母材より熱輻射率の小さい
被覆材で被覆したので、シリコン単結晶棒へのるつぼ及
びヒータの輻射熱の遮断効果を向上できる。この結果、
シリコン単結晶棒の冷却の促進による引上げ速度を増大
でき、シリコン単結晶棒の生産性を向上できるようにな
っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平８−３
２５０９０号公報に示された単結晶引上げ装置における
熱遮蔽部材では、シリコン融液から引上げられるシリコ
ン単結晶棒中のシリコン融液近傍の温度分布は、シリコ
ン単結晶棒の外周面からの放熱量が多いため、中心部で
最も高く外周面に向うに従って次第に低くなり、外周部
で急激に低くなる。一方、シリコン単結晶棒の大口径化
が進むと、上記シリコン単結晶棒の中心部と外周部との
温度差は更に大きくなることが予想される。このため、
シリコン単結晶棒中に上記温度差に基づく熱的ストレス
が発生する恐れがあった。本発明の目的は、シリコン融
液から引上げ中のシリコン単結晶棒の外周部の急激な温
度低下を阻止することにより、シリコン単結晶棒中の熱
的ストレスの発生を抑制できるシリコン単結晶引上げ装
置の熱遮蔽部材を提供することにある。
２５０９０号公報に示された単結晶引上げ装置における
熱遮蔽部材では、シリコン融液から引上げられるシリコ
ン単結晶棒中のシリコン融液近傍の温度分布は、シリコ
ン単結晶棒の外周面からの放熱量が多いため、中心部で
最も高く外周面に向うに従って次第に低くなり、外周部
で急激に低くなる。一方、シリコン単結晶棒の大口径化
が進むと、上記シリコン単結晶棒の中心部と外周部との
温度差は更に大きくなることが予想される。このため、
シリコン単結晶棒中に上記温度差に基づく熱的ストレス
が発生する恐れがあった。本発明の目的は、シリコン融
液から引上げ中のシリコン単結晶棒の外周部の急激な温
度低下を阻止することにより、シリコン単結晶棒中の熱
的ストレスの発生を抑制できるシリコン単結晶引上げ装
置の熱遮蔽部材を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
図２に示すように、石英るつぼ１３に貯留されたシリコ
ン融液１２からシリコン単結晶棒２５を引上げる装置に
設けられ、シリコン単結晶棒２５の外周面を包囲しかつ
下端がシリコン融液１２表面から間隔をあけて上方に位
置しヒータ１８からの輻射熱を遮る筒部３７を有する熱
遮蔽部材の改良である。その特徴ある構成は、図１に示
すように、筒部３７の下部に筒内の方向に膨出する膨出
部４１が設けられ、膨出部４１は、筒部３７の下縁に接
続され水平に延びてシリコン単結晶棒２５の外周面近傍
に達するリング状の底壁４２と、シリコン単結晶棒２５
の軸心線に対して平行に又は−３０度以上＋３０度以下
の角度で傾斜して延びかつシリコン単結晶棒２５の外周
面と所定の間隔をあけて底壁４２の内縁に連設された筒
状の縦壁４４と、縦壁４４の上縁に連設され上方に向う
に従って直径が大きくなるように形成され上縁が筒部３
７の内周面に当接するコーン状の上壁４６とにより構成
され、筒部３７の下部と底壁４２と縦壁４４と上壁４６
とにより囲まれる膨出部４１の内部に蓄熱部材４７が充
填されたところにある。
図２に示すように、石英るつぼ１３に貯留されたシリコ
ン融液１２からシリコン単結晶棒２５を引上げる装置に
設けられ、シリコン単結晶棒２５の外周面を包囲しかつ
下端がシリコン融液１２表面から間隔をあけて上方に位
置しヒータ１８からの輻射熱を遮る筒部３７を有する熱
遮蔽部材の改良である。その特徴ある構成は、図１に示
すように、筒部３７の下部に筒内の方向に膨出する膨出
部４１が設けられ、膨出部４１は、筒部３７の下縁に接
続され水平に延びてシリコン単結晶棒２５の外周面近傍
に達するリング状の底壁４２と、シリコン単結晶棒２５
の軸心線に対して平行に又は−３０度以上＋３０度以下
の角度で傾斜して延びかつシリコン単結晶棒２５の外周
面と所定の間隔をあけて底壁４２の内縁に連設された筒
状の縦壁４４と、縦壁４４の上縁に連設され上方に向う
に従って直径が大きくなるように形成され上縁が筒部３
７の内周面に当接するコーン状の上壁４６とにより構成
され、筒部３７の下部と底壁４２と縦壁４４と上壁４６
とにより囲まれる膨出部４１の内部に蓄熱部材４７が充
填されたところにある。
【０００６】請求項２に係る発明は、図２に示すよう
に、石英るつぼ１３に貯留されたシリコン融液１２から
シリコン単結晶棒２５を引上げる装置に設けられ、シリ
コン単結晶棒２５の外周面を包囲しかつ下端がシリコン
融液１２表面から間隔をあけて上方に位置しヒータ１８
からの輻射熱を遮る筒部３７を有する熱遮蔽部材の改良
である。その特徴ある構成は、図８及び図９に示すよう
に、筒部３７の下部に筒内の方向に膨出する膨出部４１
が設けられ、膨出部４１は、筒部３７の下縁に外縁が接
続され水平面に対して０度を越えた８０度以下の角度α
又はθで下方に又は上方に向うに従って直径が小さく形
成され内縁がシリコン単結晶棒の外周面近傍に達するコ
ーン状の底壁４２と、シリコン単結晶棒の軸心線に対し
て平行に又は−３０度以上＋３０度以下の角度で傾斜し
て延びかつシリコン単結晶棒の外周面と所定の間隔をあ
けて底壁４２の内縁に連設された筒状の縦壁４４と、縦
壁４４の上縁に連設され上方に向うに従って直径が大き
くなるように形成され上縁が筒部３７の内周面に当接す
るコーン状の上壁４６とにより構成され、筒部３７の下
部と底壁４２と縦壁４４と上壁４６とにより囲まれる膨
出部４１の内部に蓄熱部材４７が充填されたところにあ
る。
に、石英るつぼ１３に貯留されたシリコン融液１２から
シリコン単結晶棒２５を引上げる装置に設けられ、シリ
コン単結晶棒２５の外周面を包囲しかつ下端がシリコン
融液１２表面から間隔をあけて上方に位置しヒータ１８
からの輻射熱を遮る筒部３７を有する熱遮蔽部材の改良
である。その特徴ある構成は、図８及び図９に示すよう
に、筒部３７の下部に筒内の方向に膨出する膨出部４１
が設けられ、膨出部４１は、筒部３７の下縁に外縁が接
続され水平面に対して０度を越えた８０度以下の角度α
又はθで下方に又は上方に向うに従って直径が小さく形
成され内縁がシリコン単結晶棒の外周面近傍に達するコ
ーン状の底壁４２と、シリコン単結晶棒の軸心線に対し
て平行に又は−３０度以上＋３０度以下の角度で傾斜し
て延びかつシリコン単結晶棒の外周面と所定の間隔をあ
けて底壁４２の内縁に連設された筒状の縦壁４４と、縦
壁４４の上縁に連設され上方に向うに従って直径が大き
くなるように形成され上縁が筒部３７の内周面に当接す
るコーン状の上壁４６とにより構成され、筒部３７の下
部と底壁４２と縦壁４４と上壁４６とにより囲まれる膨
出部４１の内部に蓄熱部材４７が充填されたところにあ
る。
【０００７】請求項３に係る発明は、図２に示すよう
に、石英るつぼ１３に貯留されたシリコン融液１２から
シリコン単結晶棒２５を引上げる装置に設けられ、シリ
コン単結晶棒２５の外周面を包囲しかつ下端がシリコン
融液１２表面から間隔をあけて上方に位置しヒータ１８
からの輻射熱を遮る筒部３７を有する熱遮蔽部材の改良
である。その特徴ある構成は、図１０に示すように、筒
部３７の下部に筒内の方向に膨出する膨出部４１が設け
られ、膨出部４１は、筒部３７の下縁に外縁が接続され
水平面に対して０度を越えた８０度以下の角度αで下方
に向うに従って直径が小さく形成された外底壁４２ａ
と、この外底壁４２ａの下縁に外縁が接続され水平面に
対して０度を越えた８０度以下の角度θで上方に向うに
従って直径が小さく形成され内縁がシリコン単結晶棒の
外周面近傍に達する内底壁４２ｂと、シリコン単結晶棒
の軸心線に対して平行に又は−３０度以上＋３０度以下
の角度で傾斜して延びかつシリコン単結晶棒の外周面と
所定の間隔をあけて内底壁４２ｂの内縁に連設された筒
状の縦壁４４と、縦壁４４の上縁に連設され上方に向う
に従って直径が大きくなるように形成され上縁が筒部３
７の内周面に当接するコーン状の上壁４６とにより構成
され、筒部３７の下部と外底壁４２ａと内底壁４２ｂと
縦壁４４と上壁４６とにより囲まれる膨出部４１の内部
に蓄熱部材４７が充填されたところにある。
に、石英るつぼ１３に貯留されたシリコン融液１２から
シリコン単結晶棒２５を引上げる装置に設けられ、シリ
コン単結晶棒２５の外周面を包囲しかつ下端がシリコン
融液１２表面から間隔をあけて上方に位置しヒータ１８
からの輻射熱を遮る筒部３７を有する熱遮蔽部材の改良
である。その特徴ある構成は、図１０に示すように、筒
部３７の下部に筒内の方向に膨出する膨出部４１が設け
られ、膨出部４１は、筒部３７の下縁に外縁が接続され
水平面に対して０度を越えた８０度以下の角度αで下方
に向うに従って直径が小さく形成された外底壁４２ａ
と、この外底壁４２ａの下縁に外縁が接続され水平面に
対して０度を越えた８０度以下の角度θで上方に向うに
従って直径が小さく形成され内縁がシリコン単結晶棒の
外周面近傍に達する内底壁４２ｂと、シリコン単結晶棒
の軸心線に対して平行に又は−３０度以上＋３０度以下
の角度で傾斜して延びかつシリコン単結晶棒の外周面と
所定の間隔をあけて内底壁４２ｂの内縁に連設された筒
状の縦壁４４と、縦壁４４の上縁に連設され上方に向う
に従って直径が大きくなるように形成され上縁が筒部３
７の内周面に当接するコーン状の上壁４６とにより構成
され、筒部３７の下部と外底壁４２ａと内底壁４２ｂと
縦壁４４と上壁４６とにより囲まれる膨出部４１の内部
に蓄熱部材４７が充填されたところにある。
【０００８】従来のシリコン単結晶の引上げ装置におけ
る熱遮蔽部材では、シリコン融液から引上げられるシリ
コン単結晶棒中のシリコン融液近傍の温度分布は、中心
部で最も高く外周面に向うに従って次第に低くなり、外
周部で急激に低くなる。しかし、請求項１ないし３に記
載されたシリコン単結晶引上げ装置の熱遮蔽部材では、
シリコン単結晶棒２５からの放熱は、膨出部４１を形成
する縦壁４４によって反射されるか、膨出部４１自体が
高温のヒータ１８及びシリコン融液１２によって温度上
昇することにより抑制され、シリコン単結晶棒２５の外
周部の急激な温度低下を阻止できる。この結果、シリコ
ン単結晶棒２５中の温度分布が中心から外周面に向って
略均一になる、即ちシリコン単結晶棒２５中の鉛直方向
温度勾配の径方向分布が略均一になるので、シリコン単
結晶棒２５中の熱的ストレスの発生を抑制できる。な
お、コーン状の上壁４６はシリコン単結晶棒２５の外周
面と筒部３７の内周面との間を流下する不活性ガスをス
ムーズにシリコン融液１２と膨出部４１との間に導き、
蓄熱部材４７はシリコン融液１２から膨出部４１に達し
た輻射熱を蓄熱してシリコン単結晶棒２５の外周部の温
度低下を有効に阻止する。
る熱遮蔽部材では、シリコン融液から引上げられるシリ
コン単結晶棒中のシリコン融液近傍の温度分布は、中心
部で最も高く外周面に向うに従って次第に低くなり、外
周部で急激に低くなる。しかし、請求項１ないし３に記
載されたシリコン単結晶引上げ装置の熱遮蔽部材では、
シリコン単結晶棒２５からの放熱は、膨出部４１を形成
する縦壁４４によって反射されるか、膨出部４１自体が
高温のヒータ１８及びシリコン融液１２によって温度上
昇することにより抑制され、シリコン単結晶棒２５の外
周部の急激な温度低下を阻止できる。この結果、シリコ
ン単結晶棒２５中の温度分布が中心から外周面に向って
略均一になる、即ちシリコン単結晶棒２５中の鉛直方向
温度勾配の径方向分布が略均一になるので、シリコン単
結晶棒２５中の熱的ストレスの発生を抑制できる。な
お、コーン状の上壁４６はシリコン単結晶棒２５の外周
面と筒部３７の内周面との間を流下する不活性ガスをス
ムーズにシリコン融液１２と膨出部４１との間に導き、
蓄熱部材４７はシリコン融液１２から膨出部４１に達し
た輻射熱を蓄熱してシリコン単結晶棒２５の外周部の温
度低下を有効に阻止する。
【０００９】請求項４に係る発明は、請求項１に係る発
明であって、縦壁４４と底壁４２とが交差する部分に底
壁４２の下面に対して０度を越えた８０度以下の角度θ
で上方に向うに従って直径が小さく形成されたコーン状
の内側傾斜壁４３が設けられ、単結晶棒２５の直径をｄ
とし縦壁４４の下縁と底壁４２の下面との垂直距離をＬ
1とするとき内側傾斜壁４３が０≦Ｌ1≦ｄ／２になるよ
うに形成されたシリコン単結晶引上げ装置の熱遮蔽部材
である。この請求項４に記載されたシリコン単結晶引上
げ装置の熱遮蔽部材では、シリコン単結晶棒２５の特に
固液界面付近からの放熱が内側傾斜壁４３によって反射
され、シリコン単結晶棒２５の特に固液界面付近におけ
る外周部の急激な温度低下を阻止できる。この請求項２
に記載された内側傾斜壁４３の傾斜角θが８０度を越え
ると、シリコン融液１２から引上げ中のシリコン単結晶
棒２５の外周部の急激な温度低下を抑制する効果が低下
する。
明であって、縦壁４４と底壁４２とが交差する部分に底
壁４２の下面に対して０度を越えた８０度以下の角度θ
で上方に向うに従って直径が小さく形成されたコーン状
の内側傾斜壁４３が設けられ、単結晶棒２５の直径をｄ
とし縦壁４４の下縁と底壁４２の下面との垂直距離をＬ
1とするとき内側傾斜壁４３が０≦Ｌ1≦ｄ／２になるよ
うに形成されたシリコン単結晶引上げ装置の熱遮蔽部材
である。この請求項４に記載されたシリコン単結晶引上
げ装置の熱遮蔽部材では、シリコン単結晶棒２５の特に
固液界面付近からの放熱が内側傾斜壁４３によって反射
され、シリコン単結晶棒２５の特に固液界面付近におけ
る外周部の急激な温度低下を阻止できる。この請求項２
に記載された内側傾斜壁４３の傾斜角θが８０度を越え
ると、シリコン融液１２から引上げ中のシリコン単結晶
棒２５の外周部の急激な温度低下を抑制する効果が低下
する。
【００１０】請求項５に係る発明は、請求項１又は４に
係る発明であって、筒部３７と底壁４２とが交差する部
分に底壁４２の下面に対して０度を越えた８０度以下の
角度αで下方に向うに従って直径が小さく形成されたコ
ーン状の外側傾斜壁４５が設けられ、単結晶棒２５の直
径をｄとし筒部３７の下縁と底壁４２の下面との垂直距
離をＬ2とするとき外側傾斜壁４５が０≦Ｌ2≦ｄ／２に
なるように形成されたシリコン単結晶引上げ装置の熱遮
蔽部材である。この請求項５に記載されたシリコン単結
晶引上げ装置の熱遮蔽部材では、シリコン融液１２又は
石英るつぼ１３からの放熱を外側傾斜壁４５が受けて膨
出部４１自体が温度上昇することにより、シリコン単結
晶棒２５の固液界面付近における外周部の急激な温度低
下を阻止できる。
係る発明であって、筒部３７と底壁４２とが交差する部
分に底壁４２の下面に対して０度を越えた８０度以下の
角度αで下方に向うに従って直径が小さく形成されたコ
ーン状の外側傾斜壁４５が設けられ、単結晶棒２５の直
径をｄとし筒部３７の下縁と底壁４２の下面との垂直距
離をＬ2とするとき外側傾斜壁４５が０≦Ｌ2≦ｄ／２に
なるように形成されたシリコン単結晶引上げ装置の熱遮
蔽部材である。この請求項５に記載されたシリコン単結
晶引上げ装置の熱遮蔽部材では、シリコン融液１２又は
石英るつぼ１３からの放熱を外側傾斜壁４５が受けて膨
出部４１自体が温度上昇することにより、シリコン単結
晶棒２５の固液界面付近における外周部の急激な温度低
下を阻止できる。
【００１１】請求項６に係る発明は、請求項１ないし５
いずれかに係る発明であって、単結晶棒２５の直径をｄ
とするとき縦壁４４の高さＨが１０ｍｍ以上ｄ／２以下
であるシリコン単結晶引上げ装置の熱遮蔽部材である。
この請求項６に記載されたシリコン単結晶引上げ装置の
熱遮蔽部材では、シリコン融液１２から引上げ中のシリ
コン単結晶棒２５の外周部の急激な温度低下が、縦壁４
４によるシリコン単結晶棒２５からの放熱の反射、及び
ヒータ１８とシリコン融液１２からの輻射熱により蓄熱
部材４７とともに温度上昇した縦壁４４により阻止され
る。縦壁４４の高さＨが１０ｍｍ未満であると放熱の反
射作用が減少し、ｄ／２を越えると膨出部４１が大型化
する。
いずれかに係る発明であって、単結晶棒２５の直径をｄ
とするとき縦壁４４の高さＨが１０ｍｍ以上ｄ／２以下
であるシリコン単結晶引上げ装置の熱遮蔽部材である。
この請求項６に記載されたシリコン単結晶引上げ装置の
熱遮蔽部材では、シリコン融液１２から引上げ中のシリ
コン単結晶棒２５の外周部の急激な温度低下が、縦壁４
４によるシリコン単結晶棒２５からの放熱の反射、及び
ヒータ１８とシリコン融液１２からの輻射熱により蓄熱
部材４７とともに温度上昇した縦壁４４により阻止され
る。縦壁４４の高さＨが１０ｍｍ未満であると放熱の反
射作用が減少し、ｄ／２を越えると膨出部４１が大型化
する。
【００１２】請求項７に係る発明は、請求項１ないし６
いずれかに係る発明であって、シリコン単結晶棒２５の
外周面と縦壁４４との間隔Ｗ1が１０ｍｍ以上３０ｍｍ
以下であるシリコン単結晶引上げ装置の熱遮蔽部材であ
る。この請求項７に記載されたシリコン単結晶引上げ装
置の熱遮蔽部材では、シリコン単結晶棒２５からの放熱
を縦壁４４が有効に反射してシリコン単結晶棒２５の外
周部の急激な温度低下を阻止する。シリコン単結晶棒２
５の外周面と縦壁４４との間隔Ｗ1が１０ｍｍ未満であ
ると引上げ途中にシリコン単結晶棒２５と縦壁４４が接
触する恐れがあり、３０ｍｍを越えると縦壁４４により
反射するシリコン単結晶棒２５からの放熱量が減少す
る。
いずれかに係る発明であって、シリコン単結晶棒２５の
外周面と縦壁４４との間隔Ｗ1が１０ｍｍ以上３０ｍｍ
以下であるシリコン単結晶引上げ装置の熱遮蔽部材であ
る。この請求項７に記載されたシリコン単結晶引上げ装
置の熱遮蔽部材では、シリコン単結晶棒２５からの放熱
を縦壁４４が有効に反射してシリコン単結晶棒２５の外
周部の急激な温度低下を阻止する。シリコン単結晶棒２
５の外周面と縦壁４４との間隔Ｗ1が１０ｍｍ未満であ
ると引上げ途中にシリコン単結晶棒２５と縦壁４４が接
触する恐れがあり、３０ｍｍを越えると縦壁４４により
反射するシリコン単結晶棒２５からの放熱量が減少す
る。
【００１３】請求項８に係る発明は、請求項１ないし７
いずれかに係る発明であって、筒部３７の下縁の外径を
Ｄ1とし石英るつぼ１３の内径をＤ2とし単結晶棒２５の
直径をｄとするとき、１．６５ｄ＜Ｄ1＜Ｄ2の関係を有
するシリコン単結晶引上げ装置の熱遮蔽部材である。こ
の請求項８に記載されたシリコン単結晶引上げ装置の熱
遮蔽部材では、筒部３７の下縁の外径Ｄ1が１．６５ｄ
を越えることにより、放熱を反射又は温度上昇してシリ
コン単結晶棒２５の外周部の急激な温度低下を阻止する
に十分な膨出部４１を形成する。外径Ｄ1が１．６５ｄ
以下であると十分な膨出部４１を得ることができず、Ｄ
2以上であると石英るつぼ１３に接触する。
いずれかに係る発明であって、筒部３７の下縁の外径を
Ｄ1とし石英るつぼ１３の内径をＤ2とし単結晶棒２５の
直径をｄとするとき、１．６５ｄ＜Ｄ1＜Ｄ2の関係を有
するシリコン単結晶引上げ装置の熱遮蔽部材である。こ
の請求項８に記載されたシリコン単結晶引上げ装置の熱
遮蔽部材では、筒部３７の下縁の外径Ｄ1が１．６５ｄ
を越えることにより、放熱を反射又は温度上昇してシリ
コン単結晶棒２５の外周部の急激な温度低下を阻止する
に十分な膨出部４１を形成する。外径Ｄ1が１．６５ｄ
以下であると十分な膨出部４１を得ることができず、Ｄ
2以上であると石英るつぼ１３に接触する。
【００１４】請求項９に係る発明は、請求項１ないし８
いずれかに係る発明であって、図４に示すように、筒部
３７が下方に向うに従って直径が小さく形成されたシリ
コン単結晶引上げ装置の熱遮蔽部材である。この請求項
９に記載されたシリコン単結晶引上げ装置の熱遮蔽部材
では、下方に向うに従って直径が小さく形成された筒部
３７が、その筒部３７とシリコン単結晶棒２５の外周面
との間を流下する不活性ガスをスムーズにシリコン融液
１２と膨出部４１との間に導く。
いずれかに係る発明であって、図４に示すように、筒部
３７が下方に向うに従って直径が小さく形成されたシリ
コン単結晶引上げ装置の熱遮蔽部材である。この請求項
９に記載されたシリコン単結晶引上げ装置の熱遮蔽部材
では、下方に向うに従って直径が小さく形成された筒部
３７が、その筒部３７とシリコン単結晶棒２５の外周面
との間を流下する不活性ガスをスムーズにシリコン融液
１２と膨出部４１との間に導く。
【００１５】請求項１０に係る発明は、請求項１ないし
９いずれかに係る発明であって、図５に示すように、筒
部３７が、内筒部材３７ａと、外筒部材３７ｂと、内筒
部材３７ａと外筒部材３７ｂの間に充填された断熱材３
７ｃとを有するシリコン単結晶引上げ装置の熱遮蔽部材
である。この請求項１０に記載されたシリコン単結晶引
上げ装置の熱遮蔽部材では、石英るつぼ１３の内周壁か
らシリコン単結晶棒２５に向う輻射熱を有効に遮り、膨
出部４１を越えて引上げられたシリコン単結晶棒２５の
凝固を促進する。
９いずれかに係る発明であって、図５に示すように、筒
部３７が、内筒部材３７ａと、外筒部材３７ｂと、内筒
部材３７ａと外筒部材３７ｂの間に充填された断熱材３
７ｃとを有するシリコン単結晶引上げ装置の熱遮蔽部材
である。この請求項１０に記載されたシリコン単結晶引
上げ装置の熱遮蔽部材では、石英るつぼ１３の内周壁か
らシリコン単結晶棒２５に向う輻射熱を有効に遮り、膨
出部４１を越えて引上げられたシリコン単結晶棒２５の
凝固を促進する。
【００１６】請求項１１に係る発明は、請求項１ないし
１０いずれかに係る発明であって、図３に示すように、
外周縁が筒部３７又は外側傾斜壁４５に接続し内周縁が
縦壁４４又は傾斜壁４３に接続する１又は２以上のリン
グ状の伝熱部材４８が膨出部４１の内部を横断して設け
られたシリコン単結晶引上げ装置の熱遮蔽部材である。
この請求項１１に記載されたシリコン単結晶引上げ装置
の熱遮蔽部材では、ヒータ１８により又は石英るつぼ１
３の内周壁からの輻射熱により加熱された筒部３７又は
外側傾斜壁４５の熱を伝熱部材４８が縦壁４４又は内側
傾斜壁４３に伝達して縦壁４４及び内側傾斜壁４３の温
度を上昇させる。温度上昇した縦壁４４又は内側傾斜壁
４３はシリコン単結晶棒２５からの放熱を抑制して、シ
リコン単結晶棒２５の外周部の急激な温度低下を阻止す
る。この結果、シリコン単結晶棒２５中の温度分布が中
心から外周面に向って略均一になり、シリコン単結晶棒
２５中の鉛直方向温度勾配の径方向分布が略均一になる
ので、シリコン単結晶棒２５中の熱的ストレスの発生を
有効に抑制できる。
１０いずれかに係る発明であって、図３に示すように、
外周縁が筒部３７又は外側傾斜壁４５に接続し内周縁が
縦壁４４又は傾斜壁４３に接続する１又は２以上のリン
グ状の伝熱部材４８が膨出部４１の内部を横断して設け
られたシリコン単結晶引上げ装置の熱遮蔽部材である。
この請求項１１に記載されたシリコン単結晶引上げ装置
の熱遮蔽部材では、ヒータ１８により又は石英るつぼ１
３の内周壁からの輻射熱により加熱された筒部３７又は
外側傾斜壁４５の熱を伝熱部材４８が縦壁４４又は内側
傾斜壁４３に伝達して縦壁４４及び内側傾斜壁４３の温
度を上昇させる。温度上昇した縦壁４４又は内側傾斜壁
４３はシリコン単結晶棒２５からの放熱を抑制して、シ
リコン単結晶棒２５の外周部の急激な温度低下を阻止す
る。この結果、シリコン単結晶棒２５中の温度分布が中
心から外周面に向って略均一になり、シリコン単結晶棒
２５中の鉛直方向温度勾配の径方向分布が略均一になる
ので、シリコン単結晶棒２５中の熱的ストレスの発生を
有効に抑制できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】次に本発明の第１の実施の形態を
図面に基づいて説明する。図２に示すように、シリコン
単結晶の引上げ装置１０のチャンバ１１内には、シリコ
ン融液１２を貯留する石英るつぼ１３が設けられ、この
石英るつぼ１３の外面は黒鉛サセプタ１４により被覆さ
れる。石英るつぼ１３の下面は上記黒鉛サセプタ１４を
介して支軸１６の上端に固定され、この支軸１６の下部
はるつぼ駆動手段１７に接続される。るつぼ駆動手段１
７は図示しないが石英るつぼ１３を回転させる第１回転
用モータと、石英るつぼ１３を昇降させる昇降用モータ
とを有し、これらのモータにより石英るつぼ１３が所定
の方向に回転し得るとともに、上下方向に移動可能とな
っている。石英るつぼ１３の外周面は石英るつぼ１３か
ら所定の間隔をあけてヒータ１８により包囲され、この
ヒータ１８は保温筒１９により包囲される。ヒータ１８
は石英るつぼ１３に投入された高純度のシリコン多結晶
体を加熱・融解してシリコン融液１２にする。
図面に基づいて説明する。図２に示すように、シリコン
単結晶の引上げ装置１０のチャンバ１１内には、シリコ
ン融液１２を貯留する石英るつぼ１３が設けられ、この
石英るつぼ１３の外面は黒鉛サセプタ１４により被覆さ
れる。石英るつぼ１３の下面は上記黒鉛サセプタ１４を
介して支軸１６の上端に固定され、この支軸１６の下部
はるつぼ駆動手段１７に接続される。るつぼ駆動手段１
７は図示しないが石英るつぼ１３を回転させる第１回転
用モータと、石英るつぼ１３を昇降させる昇降用モータ
とを有し、これらのモータにより石英るつぼ１３が所定
の方向に回転し得るとともに、上下方向に移動可能とな
っている。石英るつぼ１３の外周面は石英るつぼ１３か
ら所定の間隔をあけてヒータ１８により包囲され、この
ヒータ１８は保温筒１９により包囲される。ヒータ１８
は石英るつぼ１３に投入された高純度のシリコン多結晶
体を加熱・融解してシリコン融液１２にする。
【００１８】またチャンバ１１の上端には円筒状のケー
シング２１が接続される。このケーシング２１には引上
げ手段２２が設けられる。引上げ手段２２はケーシング
２１の上端部に水平状態で旋回可能に設けられた引上げ
ヘッド（図示せず）と、このヘッドを回転させる第２回
転用モータ（図示せず）と、ヘッドから石英るつぼ１３
の回転中心に向って垂下されたワイヤケーブル２３と、
上記ヘッド内に設けられワイヤケーブル２３を巻取り又
は繰出す引上げ用モータ（図示せず）とを有する。ワイ
ヤケーブル２３の下端にはシリコン融液１２に浸してシ
リコン単結晶棒２５を引上げるための種結晶２４が取付
けられる。更にチャンバ１１にはこのチャンバ１１のシ
リコン単結晶棒側に不活性ガスを供給しかつ上記不活性
ガスをチャンバ１１のるつぼ内周面側から排出するガス
給排手段２８が接続される。ガス給排手段２８は一端が
ケーシング２１の周壁に接続され他端が上記不活性ガス
を貯留するタンク（図示せず）に接続された供給パイプ
２９と、一端がチャンバ１１の下壁に接続され他端が真
空ポンプ（図示せず）に接続された排出パイプ３０とを
有する。供給パイプ２９及び排出パイプ３０にはこれら
のパイプ２９，３０を流れる不活性ガスの流量を調整す
る第１及び第２流量調整弁３１，３２がそれぞれ設けら
れる。
シング２１が接続される。このケーシング２１には引上
げ手段２２が設けられる。引上げ手段２２はケーシング
２１の上端部に水平状態で旋回可能に設けられた引上げ
ヘッド（図示せず）と、このヘッドを回転させる第２回
転用モータ（図示せず）と、ヘッドから石英るつぼ１３
の回転中心に向って垂下されたワイヤケーブル２３と、
上記ヘッド内に設けられワイヤケーブル２３を巻取り又
は繰出す引上げ用モータ（図示せず）とを有する。ワイ
ヤケーブル２３の下端にはシリコン融液１２に浸してシ
リコン単結晶棒２５を引上げるための種結晶２４が取付
けられる。更にチャンバ１１にはこのチャンバ１１のシ
リコン単結晶棒側に不活性ガスを供給しかつ上記不活性
ガスをチャンバ１１のるつぼ内周面側から排出するガス
給排手段２８が接続される。ガス給排手段２８は一端が
ケーシング２１の周壁に接続され他端が上記不活性ガス
を貯留するタンク（図示せず）に接続された供給パイプ
２９と、一端がチャンバ１１の下壁に接続され他端が真
空ポンプ（図示せず）に接続された排出パイプ３０とを
有する。供給パイプ２９及び排出パイプ３０にはこれら
のパイプ２９，３０を流れる不活性ガスの流量を調整す
る第１及び第２流量調整弁３１，３２がそれぞれ設けら
れる。
【００１９】一方、引上げ用モータの出力軸（図示せ
ず）にはロータリエンコーダ（図示せず）が設けられ、
るつぼ駆動手段１７には石英るつぼ１３内のシリコン融
液１２の重量を検出する重量センサ（図示せず）と、支
軸１６の昇降位置を検出するリニヤエンコーダ（図示せ
ず）とが設けられる。ロータリエンコーダ、重量センサ
及びリニヤエンコーダの各検出出力はコントローラ（図
示せず）の制御入力に接続され、コントローラの制御出
力は引上げ手段２２の引上げ用モータ及びるつぼ駆動手
段の昇降用モータにそれぞれ接続される。またコントロ
ーラにはメモリ（図示せず）が設けられ、このメモリに
はロータリエンコーダの検出出力に対するワイヤケーブ
ル２３の巻取り長さ、即ちシリコン単結晶棒２５の引上
げ長さが第１マップとして記憶され、重量センサの検出
出力に対する石英るつぼ１３内のシリコン融液１２の液
面レベルが第２マップとして記憶される。コントローラ
は重量センサの検出出力に基づいて石英るつぼ１３内の
シリコン融液１２の液面を常に一定のレベルに保つよう
に、るつぼ駆動手段１７の昇降用モータを制御するよう
に構成される。
ず）にはロータリエンコーダ（図示せず）が設けられ、
るつぼ駆動手段１７には石英るつぼ１３内のシリコン融
液１２の重量を検出する重量センサ（図示せず）と、支
軸１６の昇降位置を検出するリニヤエンコーダ（図示せ
ず）とが設けられる。ロータリエンコーダ、重量センサ
及びリニヤエンコーダの各検出出力はコントローラ（図
示せず）の制御入力に接続され、コントローラの制御出
力は引上げ手段２２の引上げ用モータ及びるつぼ駆動手
段の昇降用モータにそれぞれ接続される。またコントロ
ーラにはメモリ（図示せず）が設けられ、このメモリに
はロータリエンコーダの検出出力に対するワイヤケーブ
ル２３の巻取り長さ、即ちシリコン単結晶棒２５の引上
げ長さが第１マップとして記憶され、重量センサの検出
出力に対する石英るつぼ１３内のシリコン融液１２の液
面レベルが第２マップとして記憶される。コントローラ
は重量センサの検出出力に基づいて石英るつぼ１３内の
シリコン融液１２の液面を常に一定のレベルに保つよう
に、るつぼ駆動手段１７の昇降用モータを制御するよう
に構成される。
【００２０】シリコン単結晶棒２５の外周面と石英るつ
ぼ１３の内周面との間にはシリコン単結晶棒２５の外周
面を包囲する熱遮蔽部材３６が設けられる。この熱遮蔽
部材３６は円筒状に形成されヒータ１８からの輻射熱を
遮る筒部３７と、この筒部３７の上縁に連設され外方に
略水平方向に張り出すフランジ部３８とを有する。上記
フランジ部３８を保温筒１９上に載置することにより、
筒部３７の下縁がシリコン融液１２表面から所定の距離
だけ上方に位置するように熱遮蔽部材３６はチャンバ１
１内に固定される。熱遮蔽部材３６はＭｏ（モリブデ
ン），Ｗ（タングステン），Ｃ（カーボン）により、或
いは表面にＳｉＣがコーティングされた黒鉛等により形
成される。筒部３７は同一直径の管状体であるか、又は
下方に向うに従って直径が小さく形成された管状体に形
成され、筒部３７の下縁の外径をＤ1とし石英るつぼ１
３の内径をＤ2としシリコン単結晶棒２５の直径をｄと
するとき、１．６５ｄ＜Ｄ1＜Ｄ2の関係を有するように
形成される。
ぼ１３の内周面との間にはシリコン単結晶棒２５の外周
面を包囲する熱遮蔽部材３６が設けられる。この熱遮蔽
部材３６は円筒状に形成されヒータ１８からの輻射熱を
遮る筒部３７と、この筒部３７の上縁に連設され外方に
略水平方向に張り出すフランジ部３８とを有する。上記
フランジ部３８を保温筒１９上に載置することにより、
筒部３７の下縁がシリコン融液１２表面から所定の距離
だけ上方に位置するように熱遮蔽部材３６はチャンバ１
１内に固定される。熱遮蔽部材３６はＭｏ（モリブデ
ン），Ｗ（タングステン），Ｃ（カーボン）により、或
いは表面にＳｉＣがコーティングされた黒鉛等により形
成される。筒部３７は同一直径の管状体であるか、又は
下方に向うに従って直径が小さく形成された管状体に形
成され、筒部３７の下縁の外径をＤ1とし石英るつぼ１
３の内径をＤ2としシリコン単結晶棒２５の直径をｄと
するとき、１．６５ｄ＜Ｄ1＜Ｄ2の関係を有するように
形成される。
【００２１】図１に示す筒部３７は同一直径の筒状体で
あり、筒部３７の下部には筒内の方向に膨出する膨出部
４１が設けられる。この膨出部４１は、筒部３７の下縁
に接続され水平に延びてシリコン単結晶棒２５の外周面
近傍に達するリング状の底壁４２と、底壁４２の内縁に
連設された縦壁４４と、この縦壁４４の上縁に連設され
上方に向うに従って直径が大きくなるように形成された
コーン状の上壁４６とにより構成される。縦壁４４と底
壁４２とが交差する部分には上方に向うに従って直径が
小さく形成された内側傾斜壁４３が設けられ、筒部３７
と底壁４２とが交差する部分には下方に向うに従って直
径が小さく形成された外側傾斜壁４５が設けられる。内
側傾斜壁４３及び外側傾斜壁４５はそれぞれ底壁４２の
下面に対して０度を越えた８０度以下の角度θ，α、好
ましくは５〜３０度の範囲内の角度でコーン状に形成さ
れる。
あり、筒部３７の下部には筒内の方向に膨出する膨出部
４１が設けられる。この膨出部４１は、筒部３７の下縁
に接続され水平に延びてシリコン単結晶棒２５の外周面
近傍に達するリング状の底壁４２と、底壁４２の内縁に
連設された縦壁４４と、この縦壁４４の上縁に連設され
上方に向うに従って直径が大きくなるように形成された
コーン状の上壁４６とにより構成される。縦壁４４と底
壁４２とが交差する部分には上方に向うに従って直径が
小さく形成された内側傾斜壁４３が設けられ、筒部３７
と底壁４２とが交差する部分には下方に向うに従って直
径が小さく形成された外側傾斜壁４５が設けられる。内
側傾斜壁４３及び外側傾斜壁４５はそれぞれ底壁４２の
下面に対して０度を越えた８０度以下の角度θ，α、好
ましくは５〜３０度の範囲内の角度でコーン状に形成さ
れる。
【００２２】この実施の形態では、筒部３７、外側傾斜
壁４５、底壁４２及び内側傾斜壁４３は一体的に形成さ
れる。なお、引上げられる単結晶棒２５の直径をｄとす
ると、縦壁４４の下縁と底壁４２の下面との垂直距離Ｌ
1、筒部３７の下縁と底壁４２の下面との垂直距離Ｌ2が
それぞれ０を越えてｄ／２以下になり、かつシリコン単
結晶棒２５の外周面と縦壁４４との間隔Ｗ1が１０ｍｍ
以上３０ｍｍ以下になるように内側傾斜壁４３及び外側
傾斜壁４５は形成される。この場合、膨出部４１の幅Ｗ
2は５０ｍｍ以上であることが好ましく、縦壁４４の内
面と底壁４２の内縁との水平距離Ｗ3、筒部３７の外面
と底壁４２の外縁との水平距離Ｗ4は、それぞれ０ｍｍ
以上であってＷ2未満の範囲内になる。なお、間隔Ｗ1の
好ましい値は１５〜２０ｍｍである。
壁４５、底壁４２及び内側傾斜壁４３は一体的に形成さ
れる。なお、引上げられる単結晶棒２５の直径をｄとす
ると、縦壁４４の下縁と底壁４２の下面との垂直距離Ｌ
1、筒部３７の下縁と底壁４２の下面との垂直距離Ｌ2が
それぞれ０を越えてｄ／２以下になり、かつシリコン単
結晶棒２５の外周面と縦壁４４との間隔Ｗ1が１０ｍｍ
以上３０ｍｍ以下になるように内側傾斜壁４３及び外側
傾斜壁４５は形成される。この場合、膨出部４１の幅Ｗ
2は５０ｍｍ以上であることが好ましく、縦壁４４の内
面と底壁４２の内縁との水平距離Ｗ3、筒部３７の外面
と底壁４２の外縁との水平距離Ｗ4は、それぞれ０ｍｍ
以上であってＷ2未満の範囲内になる。なお、間隔Ｗ1の
好ましい値は１５〜２０ｍｍである。
【００２３】縦壁４４はその高さＨが１０ｍｍ以上１０
０ｍｍ以下に形成され、シリコン単結晶棒２５の軸心線
に対して平行に又は−３０度以上＋３０度以下の角度で
傾斜して延びて形成される。−３０度とは軸心線に対し
て３０度の角度を持って上方に向うに従って直径が小さ
くなるように形成されることを表し、＋３０度とは軸心
線に対して３０度の角度を持って上方に向うに従って直
径が大きくなるように形成されることを表すが、好まし
くはシリコン単結晶棒２５の軸心線に対して平行、即ち
縦壁４４は鉛直になるように形成されることが好まし
い。なお、上述した垂直距離Ｌ1，Ｌ2、間隔Ｗ1及び高
さＨは引上げられるシリコン単結晶棒２５の直径に応じ
て適宜決められる。コーン状の上壁４６は上方に向うに
従って直径が大きくなるように形成され上縁が筒部３７
の内周面に当接するように構成される。なお、筒部３７
の下部と底壁４２と縦壁４４と上壁４６とにより囲まれ
る膨出部４１の内部にはカーボン繊維からなるフェルト
材が蓄熱部材４７として充填される。縦壁４４と上壁４
６とは一体的に形成され、筒部３７の下部と外側傾斜壁
２５と底壁４２と内側傾斜壁４３により囲まれた空間に
蓄熱部材４７を充填した後、ビス又はピン等により内側
傾斜壁４３及び筒部３７に固定される。
０ｍｍ以下に形成され、シリコン単結晶棒２５の軸心線
に対して平行に又は−３０度以上＋３０度以下の角度で
傾斜して延びて形成される。−３０度とは軸心線に対し
て３０度の角度を持って上方に向うに従って直径が小さ
くなるように形成されることを表し、＋３０度とは軸心
線に対して３０度の角度を持って上方に向うに従って直
径が大きくなるように形成されることを表すが、好まし
くはシリコン単結晶棒２５の軸心線に対して平行、即ち
縦壁４４は鉛直になるように形成されることが好まし
い。なお、上述した垂直距離Ｌ1，Ｌ2、間隔Ｗ1及び高
さＨは引上げられるシリコン単結晶棒２５の直径に応じ
て適宜決められる。コーン状の上壁４６は上方に向うに
従って直径が大きくなるように形成され上縁が筒部３７
の内周面に当接するように構成される。なお、筒部３７
の下部と底壁４２と縦壁４４と上壁４６とにより囲まれ
る膨出部４１の内部にはカーボン繊維からなるフェルト
材が蓄熱部材４７として充填される。縦壁４４と上壁４
６とは一体的に形成され、筒部３７の下部と外側傾斜壁
２５と底壁４２と内側傾斜壁４３により囲まれた空間に
蓄熱部材４７を充填した後、ビス又はピン等により内側
傾斜壁４３及び筒部３７に固定される。
【００２４】このように構成されたシリコン単結晶の引
上げ装置の動作を説明する。従来のシリコン単結晶の引
上げ装置における熱遮蔽部材では、シリコン単結晶棒２
５をシリコン融液１２から所定の引上げ速度で引上げる
と、このシリコン単結晶棒２５中のシリコン融液１２近
傍の温度分布は、シリコン単結晶棒２５の外周面からの
放熱量が多いため、中心部で最も高く外周面に向うに従
って次第に低くなり、外周部で急激に低くなる。しかし
本実施の形態のシリコン単結晶引上げ装置の熱遮蔽部材
３６では、高温のシリコン融液１２からの輻射熱により
膨出部４１の温度が上昇するか、又はシリコン単結晶棒
２５からの放熱を膨出部４１における内側傾斜壁４３及
び縦壁４４が反射することにより、シリコン単結晶棒２
５からの急激な放熱は抑制される。この結果、シリコン
単結晶棒２５の外周部の急激な温度低下を阻止できる。
従って、シリコン単結晶棒２５中の温度分布が中心から
外周面に向って略均一になる、即ちシリコン単結晶棒２
５中の鉛直方向の温度勾配の径方向分布が略均一になる
ので、シリコン単結晶棒２５中の熱的ストレスの発生を
抑制でき、スリップ発生や有転位化が改善される。
上げ装置の動作を説明する。従来のシリコン単結晶の引
上げ装置における熱遮蔽部材では、シリコン単結晶棒２
５をシリコン融液１２から所定の引上げ速度で引上げる
と、このシリコン単結晶棒２５中のシリコン融液１２近
傍の温度分布は、シリコン単結晶棒２５の外周面からの
放熱量が多いため、中心部で最も高く外周面に向うに従
って次第に低くなり、外周部で急激に低くなる。しかし
本実施の形態のシリコン単結晶引上げ装置の熱遮蔽部材
３６では、高温のシリコン融液１２からの輻射熱により
膨出部４１の温度が上昇するか、又はシリコン単結晶棒
２５からの放熱を膨出部４１における内側傾斜壁４３及
び縦壁４４が反射することにより、シリコン単結晶棒２
５からの急激な放熱は抑制される。この結果、シリコン
単結晶棒２５の外周部の急激な温度低下を阻止できる。
従って、シリコン単結晶棒２５中の温度分布が中心から
外周面に向って略均一になる、即ちシリコン単結晶棒２
５中の鉛直方向の温度勾配の径方向分布が略均一になる
ので、シリコン単結晶棒２５中の熱的ストレスの発生を
抑制でき、スリップ発生や有転位化が改善される。
【００２５】図３は本発明の第２の実施の形態を示す。
図３において図１と同一符号は同一部品を示す。この実
施の形態では、外周縁が筒部３７又は外側傾斜壁４５に
接続し内周縁が縦壁４４又は内側傾斜壁４３に接続する
２つのリング状の伝熱部材４８が膨出部４１の内部を横
断して設けられる。伝熱部材４８は蓄熱部材４７を充填
する際にその蓄熱部材４７とともに一体的に形成された
筒部３７の下部と外側傾斜壁４５と底壁４２と内側傾斜
壁４３により囲まれた空間に装着される。その後、別に
一体的に形成された縦壁４４及び上壁４６をビス又はピ
ン等により内側傾斜壁４３及び筒部３７に固定すること
により伝熱部材４８は膨出部４１の内部を横断して設け
られる。このように設けられた伝熱部材４８の外周縁は
筒部３７に、伝熱部材４８の内周縁は縦壁４４又は内側
傾斜壁４３にそれぞれ接続される。
図３において図１と同一符号は同一部品を示す。この実
施の形態では、外周縁が筒部３７又は外側傾斜壁４５に
接続し内周縁が縦壁４４又は内側傾斜壁４３に接続する
２つのリング状の伝熱部材４８が膨出部４１の内部を横
断して設けられる。伝熱部材４８は蓄熱部材４７を充填
する際にその蓄熱部材４７とともに一体的に形成された
筒部３７の下部と外側傾斜壁４５と底壁４２と内側傾斜
壁４３により囲まれた空間に装着される。その後、別に
一体的に形成された縦壁４４及び上壁４６をビス又はピ
ン等により内側傾斜壁４３及び筒部３７に固定すること
により伝熱部材４８は膨出部４１の内部を横断して設け
られる。このように設けられた伝熱部材４８の外周縁は
筒部３７に、伝熱部材４８の内周縁は縦壁４４又は内側
傾斜壁４３にそれぞれ接続される。
【００２６】このように構成されたシリコン単結晶引上
げ装置の熱遮蔽部材３６では、ヒータ１８による熱又は
石英るつぼ１３の内周壁からの輻射熱により加熱された
筒部３７又は外側傾斜壁４５の熱を伝熱部材４８が縦壁
４４又は内側傾斜壁４３に伝達して縦壁４４及び内側傾
斜壁４３の温度を効果的に上昇させる。温度上昇した縦
壁４４又は内側傾斜壁４３はシリコン単結晶棒２５から
の放熱を抑制して、シリコン単結晶棒２５の外周部の急
激な温度低下を阻止する。なお、伝熱部材４８は図に示
す２枚に限らず、１枚又は３枚若しくは４枚であっても
良い。また、各伝熱部材４８の１枚あたりの厚さは、設
けられる枚数により加減することが好ましいが、６〜９
ｍｍの範囲内であることが好ましい。上記以外の動作は
第１の実施の形態の動作と略同様であるので、繰返しの
説明を省略する。
げ装置の熱遮蔽部材３６では、ヒータ１８による熱又は
石英るつぼ１３の内周壁からの輻射熱により加熱された
筒部３７又は外側傾斜壁４５の熱を伝熱部材４８が縦壁
４４又は内側傾斜壁４３に伝達して縦壁４４及び内側傾
斜壁４３の温度を効果的に上昇させる。温度上昇した縦
壁４４又は内側傾斜壁４３はシリコン単結晶棒２５から
の放熱を抑制して、シリコン単結晶棒２５の外周部の急
激な温度低下を阻止する。なお、伝熱部材４８は図に示
す２枚に限らず、１枚又は３枚若しくは４枚であっても
良い。また、各伝熱部材４８の１枚あたりの厚さは、設
けられる枚数により加減することが好ましいが、６〜９
ｍｍの範囲内であることが好ましい。上記以外の動作は
第１の実施の形態の動作と略同様であるので、繰返しの
説明を省略する。
【００２７】なお、上記実施の形態では、熱遮蔽部材の
筒部３７を円筒状に形成したが、図４に示すように、筒
部３７は下方に向うに従って直径が小さくなる中空の円
錐台状に形成してもよく、図５に示すように、筒部３７
が、内筒部材３７ａと、外筒部材３７ｂと、内筒部材３
７ａと外筒部材３７ｂの間に充填された断熱材３７ｃと
を有していてもよい。筒部３７を下方に向うに従って直
径が小さく形成すれば、その筒部３７とシリコン単結晶
棒２５の外周面との間を流下する不活性ガスをスムーズ
にシリコン融液１２と膨出部４１との間に導くことがで
き、図５に示すように筒部３７を２重構造として断熱材
３７ｃを充填すれば、石英るつぼ１３の内周壁からシリ
コン単結晶棒２５に向う輻射熱を有効に遮ることができ
る。
筒部３７を円筒状に形成したが、図４に示すように、筒
部３７は下方に向うに従って直径が小さくなる中空の円
錐台状に形成してもよく、図５に示すように、筒部３７
が、内筒部材３７ａと、外筒部材３７ｂと、内筒部材３
７ａと外筒部材３７ｂの間に充填された断熱材３７ｃと
を有していてもよい。筒部３７を下方に向うに従って直
径が小さく形成すれば、その筒部３７とシリコン単結晶
棒２５の外周面との間を流下する不活性ガスをスムーズ
にシリコン融液１２と膨出部４１との間に導くことがで
き、図５に示すように筒部３７を２重構造として断熱材
３７ｃを充填すれば、石英るつぼ１３の内周壁からシリ
コン単結晶棒２５に向う輻射熱を有効に遮ることができ
る。
【００２８】また、上記実施の形態では、縦壁４４と底
壁４２とが交差する部分に内側傾斜壁４３を設け、筒部
３７と底壁４２とが交差する部分に外側傾斜壁４５を設
けたが、図６に示すように、外側傾斜壁を設けることな
く縦壁４４と底壁４２とが交差する部分に内側傾斜壁４
３のみを設けても良く、図７に示すように、内側傾斜壁
を設けることなく筒部３７と底壁４２とが交差する部分
に外側傾斜壁４５のみを設けても良い。また、内側傾斜
壁４３及び外側傾斜壁４５の双方とも設けることなく、
筒部３７の下縁に外縁が接続され内縁がシリコン単結晶
棒の外周面近傍に達する底壁４２自体をコーン状にする
ことにより、図８に示すように、底壁４２を水平面に対
して０度を越えた８０度以下の角度αで下方に向うに従
って直径を小さく形成しても、又は図９に示すように、
水平面に対して０度を越えた８０度以下の角度θで上方
に向うに従って直径を小さく形成しても良い。
壁４２とが交差する部分に内側傾斜壁４３を設け、筒部
３７と底壁４２とが交差する部分に外側傾斜壁４５を設
けたが、図６に示すように、外側傾斜壁を設けることな
く縦壁４４と底壁４２とが交差する部分に内側傾斜壁４
３のみを設けても良く、図７に示すように、内側傾斜壁
を設けることなく筒部３７と底壁４２とが交差する部分
に外側傾斜壁４５のみを設けても良い。また、内側傾斜
壁４３及び外側傾斜壁４５の双方とも設けることなく、
筒部３７の下縁に外縁が接続され内縁がシリコン単結晶
棒の外周面近傍に達する底壁４２自体をコーン状にする
ことにより、図８に示すように、底壁４２を水平面に対
して０度を越えた８０度以下の角度αで下方に向うに従
って直径を小さく形成しても、又は図９に示すように、
水平面に対して０度を越えた８０度以下の角度θで上方
に向うに従って直径を小さく形成しても良い。
【００２９】更に、底壁はコーン形状を組合わせたもの
であってもよい。即ち図１０に示すように、水平面に対
して０度を越えた８０度以下の角度αで下方に向うに従
って直径が小さく形成された外底壁４２ａの外縁を筒部
３７の下縁に接続し、水平面に対して０度を越えた８０
度以下の角度θで上方に向うに従って直径が小さく形成
され内縁がシリコン単結晶棒の外周面近傍に達する内底
壁４２ｂの外縁をこの外底壁４２ａの下縁に接続しても
良い。このような熱遮蔽部材であっても、シリコン単結
晶棒２５からの放熱は、膨出部４１を形成する縦壁４４
によって反射されるか、膨出部４１自体が高温のヒータ
１８及びシリコン融液１２によって温度上昇することに
より抑制され、シリコン単結晶棒２５の外周部の急激な
温度低下を阻止できる。
であってもよい。即ち図１０に示すように、水平面に対
して０度を越えた８０度以下の角度αで下方に向うに従
って直径が小さく形成された外底壁４２ａの外縁を筒部
３７の下縁に接続し、水平面に対して０度を越えた８０
度以下の角度θで上方に向うに従って直径が小さく形成
され内縁がシリコン単結晶棒の外周面近傍に達する内底
壁４２ｂの外縁をこの外底壁４２ａの下縁に接続しても
良い。このような熱遮蔽部材であっても、シリコン単結
晶棒２５からの放熱は、膨出部４１を形成する縦壁４４
によって反射されるか、膨出部４１自体が高温のヒータ
１８及びシリコン融液１２によって温度上昇することに
より抑制され、シリコン単結晶棒２５の外周部の急激な
温度低下を阻止できる。
【００３０】
【実施例】次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく
説明する。 ＜実施例１＞図１及び図２に示すようなシリコン単結晶
引上げ装置の熱遮蔽部材３６の筒部３７の内径及び高さ
をそれぞれ４１０ｍｍ及び４２０ｍｍとし、筒部３７の
下部に外側傾斜壁４５と底壁４２と内側傾斜壁４３と縦
壁４４と上壁４６とから構成された膨出部４１を設け
た。縦壁４４は傾斜角が０度の筒状体とし、縦壁４４の
内径及び高さをそれぞれ２５０ｍｍ及び４０ｍｍとし
た。内側傾斜壁４３の下端内径、傾斜角θ及び垂直距離
Ｌをそれぞれ３３０ｍｍ、４５度及び４０ｍｍとし、外
側傾斜壁４５の傾斜角α及び垂直距離Ｌをそれぞれ４５
度及び４０ｍｍとした。また底壁４２の下面とシリコン
融液１２との間隔を３５ｍｍとし、縦壁４４とシリコン
単結晶棒２５との間隔Ｗ1を２０ｍｍとした。なお、３
７，４５，４２，４３，４４及び４６は全てカーボンに
より形成した。このように構成された引上げ装置の熱遮
蔽部材を実施例１とした。
説明する。 ＜実施例１＞図１及び図２に示すようなシリコン単結晶
引上げ装置の熱遮蔽部材３６の筒部３７の内径及び高さ
をそれぞれ４１０ｍｍ及び４２０ｍｍとし、筒部３７の
下部に外側傾斜壁４５と底壁４２と内側傾斜壁４３と縦
壁４４と上壁４６とから構成された膨出部４１を設け
た。縦壁４４は傾斜角が０度の筒状体とし、縦壁４４の
内径及び高さをそれぞれ２５０ｍｍ及び４０ｍｍとし
た。内側傾斜壁４３の下端内径、傾斜角θ及び垂直距離
Ｌをそれぞれ３３０ｍｍ、４５度及び４０ｍｍとし、外
側傾斜壁４５の傾斜角α及び垂直距離Ｌをそれぞれ４５
度及び４０ｍｍとした。また底壁４２の下面とシリコン
融液１２との間隔を３５ｍｍとし、縦壁４４とシリコン
単結晶棒２５との間隔Ｗ1を２０ｍｍとした。なお、３
７，４５，４２，４３，４４及び４６は全てカーボンに
より形成した。このように構成された引上げ装置の熱遮
蔽部材を実施例１とした。
【００３１】＜実施例２＞図３に示すように、外周縁が
筒部３７及び外側傾斜壁４５にそれぞれ接続し内周縁が
縦壁４４及び内側傾斜壁４３に接続する２つのリング状
の伝熱部材４８が膨出部４１の内部を横断して設けられ
たことを除いて、熱遮蔽部材を上記実施例１と同一に構
成した。この引上げ装置の熱遮蔽部材を実施例２とし
た。 ＜比較例１＞図示しないが筒部３７の下部に膨出部４１
を設けていないことを除いて、引上げ装置を上記実施例
１と同一に構成した。この引上げ装置を比較例１とし
た。
筒部３７及び外側傾斜壁４５にそれぞれ接続し内周縁が
縦壁４４及び内側傾斜壁４３に接続する２つのリング状
の伝熱部材４８が膨出部４１の内部を横断して設けられ
たことを除いて、熱遮蔽部材を上記実施例１と同一に構
成した。この引上げ装置の熱遮蔽部材を実施例２とし
た。 ＜比較例１＞図示しないが筒部３７の下部に膨出部４１
を設けていないことを除いて、引上げ装置を上記実施例
１と同一に構成した。この引上げ装置を比較例１とし
た。
【００３２】＜比較試験及び評価＞実施例１、実施例２
及び比較例１の各引上げ装置にて直径２１０ｍｍのシリ
コン単結晶棒を４００ｍｍ引上げたときのシリコン単結
晶棒中の温度分布を熱伝導解析プログラムにてシミュレ
ーション計算し、比較を行った。シリコン融液表面から
高さ３０ｍｍまでのシリコン単結晶棒各部の鉛直方向温
度勾配の平均値Ｇと、シリコン融液表面から高さ３０ｍ
ｍまでのシリコン単結晶棒中心の鉛直方向温度勾配の平
均値Ｇｃとを求め、シリコン単結晶棒の中心から径方向
への距離に対するＧ／Ｇｃの変化を求めた。この結果を
図１１に示す。
及び比較例１の各引上げ装置にて直径２１０ｍｍのシリ
コン単結晶棒を４００ｍｍ引上げたときのシリコン単結
晶棒中の温度分布を熱伝導解析プログラムにてシミュレ
ーション計算し、比較を行った。シリコン融液表面から
高さ３０ｍｍまでのシリコン単結晶棒各部の鉛直方向温
度勾配の平均値Ｇと、シリコン融液表面から高さ３０ｍ
ｍまでのシリコン単結晶棒中心の鉛直方向温度勾配の平
均値Ｇｃとを求め、シリコン単結晶棒の中心から径方向
への距離に対するＧ／Ｇｃの変化を求めた。この結果を
図１１に示す。
【００３３】図１１より明らかなように、実施例１及び
実施例２では比較例１よりＧ／Ｇｃの値がシリコン外周
面でも急上昇せずに水平に近くなった、即ち鉛直方向温
度勾配の径方向分布が略均一になった。これは実施例１
及び実施例２ではシリコン融液からの輻射熱により膨出
部４１の温度が上昇することにより、シリコン単結晶棒
からの急激な放熱が膨出部４１により抑制され、シリコ
ン単結晶棒２５の外周部の急激な温度低下を阻止できた
ためである。また実施例２が実施例１より鉛直方向温度
勾配の径方向分布が更に均一になった。これはヒータ１
８又は石英るつぼ１３の内周壁から筒部３７又は外側傾
斜壁４５に達した輻射熱が伝熱部材４８を伝わって縦壁
４４又は内側傾斜壁４３の温度が上昇し、シリコン単結
晶棒２５からの放熱が更に抑制されたためと考えられ
る。
実施例２では比較例１よりＧ／Ｇｃの値がシリコン外周
面でも急上昇せずに水平に近くなった、即ち鉛直方向温
度勾配の径方向分布が略均一になった。これは実施例１
及び実施例２ではシリコン融液からの輻射熱により膨出
部４１の温度が上昇することにより、シリコン単結晶棒
からの急激な放熱が膨出部４１により抑制され、シリコ
ン単結晶棒２５の外周部の急激な温度低下を阻止できた
ためである。また実施例２が実施例１より鉛直方向温度
勾配の径方向分布が更に均一になった。これはヒータ１
８又は石英るつぼ１３の内周壁から筒部３７又は外側傾
斜壁４５に達した輻射熱が伝熱部材４８を伝わって縦壁
４４又は内側傾斜壁４３の温度が上昇し、シリコン単結
晶棒２５からの放熱が更に抑制されたためと考えられ
る。
【００３４】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、筒
部の下部に筒内の方向に膨出する膨出部を設け、膨出部
を、筒部の下縁に接続され水平に又は傾斜して延びてシ
リコン単結晶棒の外周面近傍に達するリング状又はコー
ン状の底壁と、シリコン単結晶棒の外周面と所定の間隔
をあけて底壁の内縁に連設された筒状の縦壁と、縦壁の
上縁に連設され上方に向うに従って直径が大きくなるよ
うに形成され上縁が筒部の内周面に当接するコーン状の
上壁とにより構成し、筒部の下部と底壁と縦壁と上壁と
により囲まれる膨出部の内部に蓄熱部材を充填したの
で、シリコン単結晶棒からの放熱は、膨出部を形成する
縦壁によって反射されるか、膨出部自体が高温のシリコ
ン融液によって温度上昇することにより抑制され、シリ
コン単結晶棒の外周部の急激な温度低下を阻止できる。
この結果、シリコン単結晶棒中の温度分布が中心から外
周面に向って略均一になる、即ちシリコン単結晶棒中の
鉛直方向の温度勾配の径方向分布が略均一になる。従っ
て、シリコン単結晶棒中の熱ストレスの発生を抑制でき
るので、スリップ発生や有転位化が改善される。
部の下部に筒内の方向に膨出する膨出部を設け、膨出部
を、筒部の下縁に接続され水平に又は傾斜して延びてシ
リコン単結晶棒の外周面近傍に達するリング状又はコー
ン状の底壁と、シリコン単結晶棒の外周面と所定の間隔
をあけて底壁の内縁に連設された筒状の縦壁と、縦壁の
上縁に連設され上方に向うに従って直径が大きくなるよ
うに形成され上縁が筒部の内周面に当接するコーン状の
上壁とにより構成し、筒部の下部と底壁と縦壁と上壁と
により囲まれる膨出部の内部に蓄熱部材を充填したの
で、シリコン単結晶棒からの放熱は、膨出部を形成する
縦壁によって反射されるか、膨出部自体が高温のシリコ
ン融液によって温度上昇することにより抑制され、シリ
コン単結晶棒の外周部の急激な温度低下を阻止できる。
この結果、シリコン単結晶棒中の温度分布が中心から外
周面に向って略均一になる、即ちシリコン単結晶棒中の
鉛直方向の温度勾配の径方向分布が略均一になる。従っ
て、シリコン単結晶棒中の熱ストレスの発生を抑制でき
るので、スリップ発生や有転位化が改善される。
【００３５】また、縦壁と底壁とが交差する部分に、上
方に向うに従って直径が小さく形成されたコーン状の内
側傾斜壁を設ければ、シリコン単結晶棒の特に固液界面
付近からの放熱が内側傾斜壁によって反射され、シリコ
ン単結晶棒の特に固液界面付近における外周部の急激な
温度低下を阻止でき、筒部と底壁とが交差する部分に下
方に向うに従って直径が小さく形成されたコーン状の外
側傾斜壁を設ければ、シリコン融液又は石英るつぼから
の放熱を外側傾斜壁が受けて膨出部自体の温度を更に上
昇させることができる。更に、シリコン単結晶棒の外周
面と縦壁との間隔を１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下にすれ
ば、縦壁がシリコン単結晶棒と接触することなくシリコ
ン単結晶棒からの放熱を有効に反射することができる。
外周縁が筒部又は外側傾斜壁に接続し内周縁が縦壁又は
内側傾斜壁に接続する１又は２以上のリング状の伝熱部
材を膨出部の内部に横断して設ければヒータ又は石英る
つぼの内周壁からの輻射熱により加熱された筒部又は外
側傾斜壁の熱を伝熱部材が縦壁又は内側傾斜壁に伝達し
て縦壁及び内側傾斜壁の温度を効果的に上昇させてシリ
コン単結晶棒からの放熱を更に抑制することができる。
この結果、シリコン融液から引上げ中のシリコン単結晶
棒の外周部の急激な温度低下が比較的高温の膨出部によ
り抑制されるので、シリコン単結晶棒中の熱的ストレス
の発生を有効に抑制できる。
方に向うに従って直径が小さく形成されたコーン状の内
側傾斜壁を設ければ、シリコン単結晶棒の特に固液界面
付近からの放熱が内側傾斜壁によって反射され、シリコ
ン単結晶棒の特に固液界面付近における外周部の急激な
温度低下を阻止でき、筒部と底壁とが交差する部分に下
方に向うに従って直径が小さく形成されたコーン状の外
側傾斜壁を設ければ、シリコン融液又は石英るつぼから
の放熱を外側傾斜壁が受けて膨出部自体の温度を更に上
昇させることができる。更に、シリコン単結晶棒の外周
面と縦壁との間隔を１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下にすれ
ば、縦壁がシリコン単結晶棒と接触することなくシリコ
ン単結晶棒からの放熱を有効に反射することができる。
外周縁が筒部又は外側傾斜壁に接続し内周縁が縦壁又は
内側傾斜壁に接続する１又は２以上のリング状の伝熱部
材を膨出部の内部に横断して設ければヒータ又は石英る
つぼの内周壁からの輻射熱により加熱された筒部又は外
側傾斜壁の熱を伝熱部材が縦壁又は内側傾斜壁に伝達し
て縦壁及び内側傾斜壁の温度を効果的に上昇させてシリ
コン単結晶棒からの放熱を更に抑制することができる。
この結果、シリコン融液から引上げ中のシリコン単結晶
棒の外周部の急激な温度低下が比較的高温の膨出部によ
り抑制されるので、シリコン単結晶棒中の熱的ストレス
の発生を有効に抑制できる。
【図１】本発明シリコン単結晶引上げ装置の熱遮蔽部材
を示す図２のＡ部拡大断面図。
を示す図２のＡ部拡大断面図。
【図２】そのシリコン単結晶引上げ装置の断面構成図。
【図３】本発明の別の実施形態を示す図１に対応する断
面図。
面図。
【図４】筒部が下方に向って直径が小さく形成された熱
遮蔽部材を示す断面図。
遮蔽部材を示す断面図。
【図５】断熱材が充填された筒部を有する熱遮蔽部材を
示す図４に対応する断面図。
示す図４に対応する断面図。
【図６】外側傾斜壁を設けることなく内側傾斜壁を比較
的大きく形成した熱遮蔽部材を示す図４に対応する断面
図。
的大きく形成した熱遮蔽部材を示す図４に対応する断面
図。
【図７】内側傾斜壁を設けることなく外側傾斜壁を比較
的大きく形成した熱遮蔽部材を示す図４に対応する断面
図。
的大きく形成した熱遮蔽部材を示す図４に対応する断面
図。
【図８】内側傾斜壁及び外側傾斜壁を設けることなく底
壁を下方に向うに従って直径が小さいコーン状に形成し
た熱遮蔽部材を示す図４に対応する断面図。
壁を下方に向うに従って直径が小さいコーン状に形成し
た熱遮蔽部材を示す図４に対応する断面図。
【図９】内側傾斜壁及び外側傾斜壁を設けることなく底
壁を上方に向うに従って直径が小さいコーン状に形成し
た熱遮蔽部材を示す図４に対応する断面図。
壁を上方に向うに従って直径が小さいコーン状に形成し
た熱遮蔽部材を示す図４に対応する断面図。
【図１０】外底壁と内底壁を有する熱遮蔽部材を示す図
４に対応する断面図。
４に対応する断面図。
【図１１】シリコン単結晶棒の中心から径方向への距離
に対するＧ（シリコン融液表面から高さ３０ｍｍまでの
シリコン単結晶棒各部の鉛直方向温度勾配の平均値）／
Ｇｃ（シリコン融液表面から高さ３０ｍｍまでのシリコ
ン単結晶棒中心の鉛直方向温度勾配の平均値）の変化を
示す図。
に対するＧ（シリコン融液表面から高さ３０ｍｍまでの
シリコン単結晶棒各部の鉛直方向温度勾配の平均値）／
Ｇｃ（シリコン融液表面から高さ３０ｍｍまでのシリコ
ン単結晶棒中心の鉛直方向温度勾配の平均値）の変化を
示す図。
１０ シリコン単結晶引上げ装置 １２ シリコン融液 １３ 石英るつぼ １８ ヒータ ２５ シリコン単結晶棒 ３６ 熱遮蔽部材 ３７ 筒部 ３７ａ 内筒部材 ３７ｂ 外筒部材 ３７ｃ 断熱材 ４１ 膨出部 ４２ 底壁 ４２ａ 外底壁 ４２ｂ 内底壁 ４３ 内側傾斜壁 ４４ 縦壁 ４５ 外側傾斜壁 ４６ 上壁 ４７ 蓄熱部材 ４８ 伝熱部材 θ 底壁の下面に対する内側傾斜壁の角度 α 底壁の下面に対する外側傾斜壁の角度 Ｌ1 縦壁の下縁と底壁の下面との垂直距離 Ｌ2 筒部の下縁と底壁の下面との垂直距離 Ｈ 縦壁の高さ Ｗ1 シリコン単結晶棒の外周面と縦壁との間隔 ｄ シリコン単結晶棒の直径 Ｄ1 筒部下縁の外径 Ｄ2 石英るつぼの内径
フロントページの続き (72)発明者 符 森林 東京都千代田区大手町１丁目５番１号 三 菱マテリアルシリコン株式会社内 (72)発明者 降屋 久 東京都千代田区大手町１丁目５番１号 三 菱マテリアルシリコン株式会社内 Ｆターム(参考） 4G077 AA02 BA04 CF00 EG02 EG18 EG19 FK18 HA12 PA00 PE22 PE27
Claims (11)
- 【請求項１】 石英るつぼ(13)に貯留されたシリコン融
液(12)からシリコン単結晶棒(25)を引上げる装置に設け
られ、前記シリコン単結晶棒(25)の外周面を包囲しかつ
下端が前記シリコン融液(12)表面から間隔をあけて上方
に位置しヒータ(18)からの輻射熱を遮る筒部(37)を有す
る熱遮蔽部材において、 前記筒部(37)の下部に筒内の方向に膨出する膨出部(41)
が設けられ、 前記膨出部(41)は、筒部(37)の下縁に接続され水平に延
びてシリコン単結晶棒(25)の外周面近傍に達するリング
状の底壁(42)と、 前記シリコン単結晶棒(25)の軸心線に対して平行に又は
−３０度以上＋３０度以下の角度で傾斜して延びかつ前
記シリコン単結晶棒(25)の外周面と所定の間隔をあけて
前記底壁(42)の内縁に連設された筒状の縦壁(44)と、 前記縦壁(44)の上縁に連設され上方に向うに従って直径
が大きくなるように形成され上縁が前記筒部(37)の内周
面に当接するコーン状の上壁(46)とにより構成され、 前記筒部(37)の下部と前記底壁(42)と縦壁(44)と上壁と
により囲まれる前記膨出部(41)の内部に蓄熱部材(47)が
充填されたことを特徴とするシリコン単結晶引上げ装置
の熱遮蔽部材。 - 【請求項２】 石英るつぼ(13)に貯留されたシリコン融
液(12)からシリコン単結晶棒(25)を引上げる装置に設け
られ、前記シリコン単結晶棒(25)の外周面を包囲しかつ
下端が前記シリコン融液(12)表面から間隔をあけて上方
に位置しヒータ(18)からの輻射熱を遮る筒部(37)を有す
る熱遮蔽部材において、 前記筒部(37)の下部に筒内の方向に膨出する膨出部(41)
が設けられ、 前記膨出部(41)は、筒部(37)の下縁に外縁が接続され水
平面に対して０度を越えた８０度以下の角度(α又はθ)
で下方に又は上方に向うに従って直径が小さく形成され
内縁がシリコン単結晶棒(25)の外周面近傍に達するコー
ン状の底壁(42)と、 前記シリコン単結晶棒(25)の軸心線に対して平行に又は
−３０度以上＋３０度以下の角度で傾斜して延びかつ前
記シリコン単結晶棒(25)の外周面と所定の間隔をあけて
前記底壁(42)の内縁に連設された筒状の縦壁(44)と、 前記縦壁(44)の上縁に連設され上方に向うに従って直径
が大きくなるように形成され上縁が前記筒部(37)の内周
面に当接するコーン状の上壁(46)とにより構成され、 前記筒部(37)の下部と前記底壁(42)と縦壁(44)と上壁と
により囲まれる前記膨出部(41)の内部に蓄熱部材(47)が
充填されたことを特徴とするシリコン単結晶引上げ装置
の熱遮蔽部材。 - 【請求項３】 石英るつぼ(13)に貯留されたシリコン融
液(12)からシリコン単結晶棒(25)を引上げる装置に設け
られ、前記シリコン単結晶棒(25)の外周面を包囲しかつ
下端が前記シリコン融液(12)表面から間隔をあけて上方
に位置しヒータ(18)からの輻射熱を遮る筒部(37)を有す
る熱遮蔽部材において、 前記筒部(37)の下部に筒内の方向に膨出する膨出部(41)
が設けられ、 前記膨出部(41)は、筒部(37)の下縁に外縁が接続され水
平面に対して０度を越えた８０度以下の角度(α)で下方
に向うに従って直径が小さく形成された外底壁(42a)
と、 前記外底壁(42a)の下縁に外縁が接続され水平面に対し
て０度を越えた８０度以下の角度(θ)で上方に向うに従
って直径が小さく形成され内縁がシリコン単結晶棒(25)
の外周面近傍に達する内底壁(42b)と、 前記シリコン単結晶棒(25)の軸心線に対して平行に又は
−３０度以上＋３０度以下の角度で傾斜して延びかつ前
記シリコン単結晶棒(25)の外周面と所定の間隔をあけて
前記内底壁(42b)の内縁に連設された筒状の縦壁(44)
と、 前記縦壁(44)の上縁に連設され上方に向うに従って直径
が大きくなるように形成され上縁が前記筒部(37)の内周
面に当接するコーン状の上壁(46)とにより構成され、 前記筒部(37)の下部と前記外底壁(42a)と内底壁(42b)と
縦壁(44)と上壁とにより囲まれる前記膨出部(41)の内部
に蓄熱部材(47)が充填されたことを特徴とするシリコン
単結晶引上げ装置の熱遮蔽部材。 - 【請求項４】 縦壁(44)と底壁(42)とが交差する部分に
前記底壁(42)の下面に対して０度を越えた８０度以下の
角度(θ)で上方に向うに従って直径が小さく形成された
コーン状の内側傾斜壁(43)が設けられ、単結晶棒(25)の
直径をｄとし前記縦壁(44)の下縁と前記底壁(42)の下面
との垂直距離をＬ1とするとき前記内側傾斜壁(43)が０
≦Ｌ1≦ｄ／２になるように形成された請求項１記載の
シリコン単結晶引上げ装置の熱遮蔽部材。 - 【請求項５】 筒部(37)と底壁(42)とが交差する部分に
前記底壁(42)の下面に対して０度を越えた８０度以下の
角度(α)で下方に向うに従って直径が小さく形成された
コーン状の外側傾斜壁(45)が設けられ、単結晶棒(25)の
直径をｄとし前記筒部(37)の下縁と前記底壁(42)の下面
との垂直距離をＬ2とするとき前記外側傾斜壁(45)が０
≦Ｌ2≦ｄ／２になるように形成された請求項１又は４
記載のシリコン単結晶引上げ装置の熱遮蔽部材。 - 【請求項６】 単結晶棒(25)の直径をｄとするとき縦壁
(44)の高さＨが１０ｍｍ以上ｄ／２以下である請求項１
ないし５いずれか記載のシリコン単結晶引上げ装置の熱
遮蔽部材。 - 【請求項７】 シリコン単結晶棒(25)の外周面と縦壁と
の間隔(W1)が１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下である請求項１
ないし６いずれか記載のシリコン単結晶引上げ装置の熱
遮蔽部材。 - 【請求項８】 筒部(37)の下縁の外径をＤ1とし石英る
つぼ(13)の内径をＤ2とし単結晶棒(25)の直径をｄとす
るとき、１．６５ｄ＜Ｄ1＜Ｄ2の関係を有する請求項１
ないし７いずれか記載のシリコン単結晶引上げ装置の熱
遮蔽部材。 - 【請求項９】 筒部(37)が下方に向うに従って直径が小
さく形成された請求項１ないし８いずれか記載のシリコ
ン単結晶引上げ装置の熱遮蔽部材。 - 【請求項１０】 筒部(37)が、内筒部材(37a)と、外筒
部材(37b)と、前記内筒部材(37a)と前記外筒部材(37b)
の間に充填された断熱材(37c)とを有する請求項１ない
し９いずれか記載のシリコン単結晶引上げ装置の熱遮蔽
部材。 - 【請求項１１】 外周縁が筒部(37)又は外側傾斜壁(45)
に接続し内周縁が縦壁(44)又は内側傾斜壁(43)に接続す
る１又は２以上のリング状の伝熱部材(48)が膨出部(41)
の内部を横断して設けられた請求項１ないし１０いずれ
か記載のシリコン単結晶引上げ装置の熱遮蔽部材。
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