JP2004299968A - 単結晶引上げ用カーボンヒータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本単結晶引上げ用カーボンヒータは、円筒状をなし、上端から下端へ向かう上側スリットと下端から上端へ向かう下側スリットとが交互に設けられた単結晶引上げ用カーボンヒータにおいて、少なくとも外側上端近傍に設けられ、一端が一側に隣接するスリットに達し、他端が他側に隣接するスリットに達する凹部が全周にわたり形成された。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は単結晶引上げ用カーボンヒータに係わり、特にカーボンヒータに沿うガス流れを改良した単結晶引上げ用カーボンヒータに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般にシリコン単結晶はチョクラルスキー法(以下、CZ法という。)により製造されている。CZ法は、単結晶引上げ装置内に回転可能に支持されたルツボに多結晶シリコン原料を入れ、ルツボ外周に設けられた円筒状のヒータにより加熱して多結晶シリコン原料を溶融させ、このシリコン融液に種結晶を浸して引上げることにより、インゴット状のシリコン単結晶を得るものである。
【0003】
この原料シリコン加熱用のヒータとしては、円筒状の形状をなし、上端から下端へ向かうかまたは下端から上端へ向かうスリットとが交互に設けられたヒータ本体およびこのヒータ本体と一体に設けられた2つの端子を有するカーボンヒータが用いられている。このカーボンヒータは、2個の端子間に電圧を印加して、ヒータ本体の隣接する2個のスリットに挟まれた各ヒータセグメントを順次上下に流れる電流によって抵抗加熱するものである。さらに、これらヒータセグメントを肉薄にし、あるいは貫通孔を穿設してその断面積を変え、また、その平面面積を変えることにより、セグメント上部の断面積を減少させて電流密度を増加させることにより、上下方向の温度分布を制御するようになっている(例えば、特許文献1、特許文献2)。
【0004】
しかしながら、図4に示すように、これら特許文献1および特許文献2に記載のカーボンヒータ31は、単結晶引上げ装置に組込んで使用する場合、装置内に導入され溶融シリコン上面に沿って流れてSiOを含有するアルゴンガス等の不活性ガスGが、石英ガラスルツボ32を支持する支持部材33およびカーボンヒータ31の内面(図示せず)および外面31aに沿って流下する。このため、特にカーボンヒータ31の側面を構成する炭素とSiOが不均一に応して部分的に炭化珪素が生成され、カーボンヒータの電気抵抗値が部位によって相違し、ルツボ内の均一な加熱が困難となったり、上下方向の温度分布の制御が困難となる問題がある。また、これに伴い、その寿命が短くなる問題がある。
【0005】
そこで、ルツボ内の均一な加熱を可能とし、上下方向の温度分布の制御が容易で、長寿命の単結晶引上げ用カーボンヒータが要望されていた。
【0006】
【特許文献1】
特開平5−43385号公報(段落番号[0010]、図1)
【0007】
【特許文献2】
特開2001−39792号公報(段落番号[0024]、図3)
【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、ルツボ内の均一な加熱を可能とし、上下方向の温度分布の制御が容易で、長寿命の単結晶引上げ用カーボンヒータ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、円筒状をなし、上端から下端へ向かう上側スリットと下端から上端へ向かう下側スリットとが交互に設けられた単結晶引上げ用カーボンヒータにおいて、少なくとも外側上端近傍に設けられ、一端が一側に隣接するスリットに達し、他端が他側に隣接するスリットに達する凹部が全周にわたり形成されたことを特徴とする単結晶引上げ用カーボンヒータが提供される。これにより、上下方向の温度分布の制御が容易で、長寿命の単結晶引上げ用カーボンヒータが実現される。
【0010】
好適な一例では、前記下側スリットの上端が前記凹部に達している。これにより、カーボンヒータの炭素とSiOの反応による部分的な電気抵抗値のバラツキ発生がより抑制される。
【0011】
好適な一例では、前記凹部は、断面が円弧状である。これにより、不活性ガスの対流を効果的に発生させることができる。
【0012】
好適な一例では、前記凹部が、内側上端近傍に設けられている。これにより、カーボンヒータの長寿命化が実現される。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる単結晶引上げ用カーボンヒータの実施形態について添付図面を参照して説明する。
【0014】
図1は単結晶引上げ用カーボンヒータの斜視図である。
【0015】
図1に示すように、本発明に係わる単結晶引上げ用カーボンヒータ1は、カーボン製で円筒状をなし、その上端2から下端3へ向かう上側スリット4aと下端3から上端2へ向かう下側スリット4bとが交互に設けられており、両スリット4a、4b間に形成されるヒータセグメント5の外側5aの上端2近傍には、凹部6が形成されている。この凹部6は一端が一側に隣接する上側スリット4aに達し、他端が他側に隣接する下側スリット4bに達し、カーボンヒータ1の全周にわたり略々リング形状に形成されている。
【0016】
凹部6は断面が円弧状をなし、この凹部6が形成されることにより、ヒータセグメント5はその部位で肉薄になり、電流密度が増加して上端近傍の温度を高くできるようになっている。
【0017】
次に本発明に係わる単結晶引上げ用カーボンヒータを組込んだ単結晶引上げ装置を用いた単結晶の引上げ方法について説明する。
【0018】
図2に示すように、単結晶引上げ用カーボンヒータ1を組込んだ単結晶引上げ装置11の石英ガラスルツボ12に原料ポリシリコンを充填し、不活性ガスGをチャンバ13の上方の不活性ガス導入口14からチャンバ13内に流入させ、カーボンヒータ1を付勢して、支持部材14で支持された石英ガラスルツボ12を加熱し、ルツボ回転用モータを付勢してこのモータに結合されたルツボ回転軸15により石英ガラスルツボ12を回転させる。一定時間経過後、ワイヤ回転装置を回転させて引上げ用ワイヤ16を降下させ、引上げ用ワイヤ16に取り付けられた種結晶17をシリコン融液18に接触させ、結晶を成長させ、単結晶19を引き上げる。
【0019】
このようなシリコン単結晶引上げ工程において、チャンバ13に導入された不活性ガスGは、ガス流路系20を通ってチャンバ13内で発生したSiOとともに、排出される。
【0020】
例えば、チャンバ13の上部に設けられた不活性ガス導入口14から導入された不活性ガスGは、シリコン結晶19側面、シリコン融液18表面に沿って流れ、シリコン融液18表面から発生するSiOを捕獲する。このようにしてSiOを含んだ不活性ガスGの一部は、ガス流路系20の一部を構成し、支持部材14とカーボンヒータ1間に形成される第1開口部21を経て、主として支持部材14に沿い、排気路22aを通り、チャンバ13の下部に設けられた不活性ガス排出口23から排出される。また、SiOを含んだ不活性ガスGの残部は、ガス流路系21の一部を構成し、カーボンヒータ1と保温部材24間に形成される第2開口部25を経て、主としてカーボンヒータ1に沿い、排気路22bを通り、チャンバ13の下部に設けられた不活性ガス排出口23から排出される。
【0021】
上記のような単結晶引上げ工程において、カーボンヒータ1は、隣接する2個の上側スリット4a、下側スリット4bに挟まれた各ヒータセグメント5を順次上下に流れる電流によって抵抗加熱し、さらに、凹部6は断面が円弧状をなし、この凹部6が形成されることにより、ヒータセグメント5はその部位で肉薄になり、電流密度が増加して上端近傍の温度を高くでき、引き上げられるシリコン単結晶19の酸素濃度を適確に制御することができる。
【0022】
また、図3に示すように、第2開口部25から流入したSiOを含んだ不活性ガスGは、ヒータ1の外面5aに沿って流下する。ヒータ1の外面5aには、断面が円弧状の凹部6が設けられているので、不活性ガスGに対流が生じて、上向きの流れが生じ、流下する不活性ガスGに対して抵抗することになり、流下する不活性ガスGは方向を変え、上側スリット4a、下側スリット4bに沿って流下する。なお、凹部6は断面が円弧状に形成されているので不活性ガスの対流を効果的に発生させることができる。
【0023】
従って、流下する不活性ガスGは、各ヒータセグメント5に沿って流れることが少なくなり、カーボンヒータ1を構成する炭素とSiOが反応して炭化珪素を生成させることがなく、石英ルツボ12内の均一な加熱を可能とし、上下方向の温度分布制御が容易で、カーボンヒータ1の長寿命化が図れる。
【0024】
本発明のカーボンヒータ1によれば、下側スリット4bが凹部6に達しているため、不活性ガスGが下側スリット4bに沿って流下し易くなり、各ヒータセグメント5に沿って流れる量がより少なくなり、カーボンヒータ1の炭素とSiOの反応による部分的な電気抵抗値のバラツキ発生をより抑制することができる。
また、上側スリット4aおよび下側スリット4bの側部のヒータセグメント5を含め、凹部6を形成しているため、より確実に上下方向の温度分布を制御することができる。
【0025】
さらに、本発明のカーボンヒータ1によれば、凹部6が断面円弧状であるため、表面積をできるだけ広くせず凹部で形成することができるため、炭素とSiOの反応を少なくすることができる。また、凹部に不活性ガスGが流れ易い構造であるため、上記対流がより生じ易い。
【0026】
また、本発明のカーボンヒータにおいては、一端が一側に隣接するスリットに達し、他端が他側に隣接するスリットに達する凹部が外側上端近傍のみならず、内側上端近傍に設けることによって、カーボンヒータの内周側のヒータセグメント5に沿って流れる不活性ガス量を少なくすることができ、よりカーボンヒータの寿命を長くすることができる。
【0027】
【発明の効果】
本発明に係わる単結晶引上げ用カーボンヒータによれば、石英ルツボ内の均一な加熱を可能とし、上下方向の温度分布の制御が容易で、長寿命の単結晶引上げ用カーボンヒータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の単結晶引上げ用カーボンヒータの斜視図。
【図2】本発明の単結晶引上げ用カーボンヒータの組込み状態を示す概念図。
【図3】本発明の単結晶引上げ用カーボンヒータの使用状態を示す概念図。
【図4】従来の単結晶引上げ用カーボンヒータの使用状態を示す概念図。
【符号の説明】
1 単結晶引上げ用カーボンヒータ
2 上端
3 下端
4a 上側スリット
4b 下側スリット
5 ヒータセグメント
5a 外側
6 凹部
Claims (4)
- 円筒状をなし、上端から下端へ向かう上側スリットと下端から上端へ向かう下側スリットとが交互に設けられた単結晶引上げ用カーボンヒータにおいて、少なくとも外側上端近傍に設けられ、一端が一側に隣接するスリットに達し、他端が他側に隣接するスリットに達する凹部が全周にわたり形成されたことを特徴とする単結晶引上げ用カーボンヒータ。
- 前記下側スリットの上端が前記凹部に達していることを特徴とする請求項1記載の単結晶引上げ用カーボンヒータ。
- 前記凹部は、断面が円弧状であることを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の単結晶引上げ用カーボンヒータ。
- 前記凹部が、内側上端近傍に設けられていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の単結晶引上げ用カーボンヒータ。
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CN117822120A (zh) * | 2024-03-01 | 2024-04-05 | 苏州优晶半导体科技股份有限公司 | 局部发热量可调的电阻法生长碳化硅单晶的装置及方法 |
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2003
- 2003-03-31 JP JP2003095236A patent/JP2004299968A/ja active Pending
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