JP2009215126A - 単結晶引上げ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】少量の湯漏れが発生した場合でも、その湯漏れを素早く正確に検知することができる単結晶引上げ装置を提供する。
【解決手段】メインチャンバー２の底部に設置されルツボ３から漏れてくる融液５を収容する湯漏れ受け皿８と、湯漏れ受け皿８に配設され湯漏れを検出する少なくとも１つの湯漏れ検出器１１と、ルツボ３と湯漏れ受け皿８との間に配設され、ルツボ３から漏れてくる融液５を湯漏れ検出器１１の測定位置に誘導する誘導構造を設けた断熱板４とを具備し、ルツボ３から漏れてくる融液５を断熱板４の誘導構造で湯漏れ検出器１１の測定位置に誘導して湯漏れ受け皿８に収容し、湯漏れ検出器１１で湯漏れを検出するものである単結晶引上げ装置１。
【選択図】図１

Description

本発明は、チョクラルスキー法により、単結晶棒を成長させる単結晶引上げ装置の湯漏れ検出に関するものである。

例えば半導体シリコン単結晶棒製造に用いられる従来のチョクラルスキー法による単結晶引上げ装置の一例を図７により説明する。
図７に示すように、この単結晶引上げ装置１０１は、チャンバー（引上げ室）１０２と、チャンバー１０２中に設けられたルツボ１０３と、ルツボ１０３の周囲に配置されたヒータ１０６と、ルツボ１０３を回転させるルツボ保持軸１１０及びその回転機構（不図示）と、シリコンの種結晶１１３を保持するシードチャック１１４と、シードチャック１１４を引上げるワイヤ１１５と、ワイヤ１１５を回転または巻き取る巻き取り機構（不図示）を備えて構成されている。ルツボ１０３は、その内側の原料シリコン融液（湯）１０５を収容する側には石英ルツボ１０３ａが設けられ、その外側には黒鉛ルツボ１０３ｂが設けられている。また、ヒータ１０６の外側周囲にはヒータ断熱材１０７が設置され、底部には断熱板１０４が配置されている。

次に、上記の単結晶引上げ装置１０１による単結晶育成方法について説明する。まず、ルツボ１０３内でシリコンの高純度多結晶原料を融点（約１４２０℃）以上に加熱して融解する。そして、ワイヤ１１５を巻き出すことにより湯面の略中心部に種結晶１１３の先端を接触または浸漬させる。その後、ルツボ保持軸１１０を適宜の方向に回転させるとともに、ワイヤ１１５を回転させながら巻き取り、種結晶１１３を引上げることにより、単結晶育成が開始される。以後、引上げ速度と温度を適切に調節することにより略円柱形状の単結晶棒１１２を得ることができる。

上記した単結晶引上げ装置における石英ルツボ１０３ａおよび黒鉛ルツボ１０３ｂは、共に高い耐熱性を有しているが、やや脆く、耐衝撃性に乏しいという欠点がある。そこで、単結晶引上げに際し、多結晶原料をルツボ１０３に投入すると、その衝撃によってルツボ１０３に亀裂が入ることがあり、そこから溶融液１０５が漏れる恐れがある。また、多結晶原料投入時にルツボ１０３内の湯がルツボ１０３の周囲に飛散することもある。さらに使用により徐々にルツボ１０３が劣化したり、引上げ中の単結晶１１２が落下した場合には、ルツボ１０３が破壊されて湯のほぼ全量が流出してしまう危険性もある。

このように、高温の湯がルツボ１０３外へ流出、飛散すると、ルツボ１０３の周りからチャンバー１０２の底部に至り、チャンバー１０２底部やヒータ用端子部あるいはルツボ保持軸等の金属部やルツボ駆動装置、下部冷却水配管等を侵食することになる。特に高温のシリコンは反応性が高く金属に対する侵食作用が強いため、冷却水配管等が侵食されやすく、水蒸気爆発が発生する危険性がある。また、装置外に溢れ出すとそれが原因で事故等が発生する可能性がある。

そこで、例えば特許文献１に開示された単結晶引上げ装置では、全溶融原料を収容することができる内容積を有する湯漏れ受け皿をルツボの下部に配設してこのような危険性を回避しようとしている。
しかしながら、このような湯漏れ受け皿を設置しただけでは、湯漏れが発生した時の対策にはなるとしても、湯漏れの発生自体を検出することができず、切電する等の即応が出来ないので、有効適切な回避手段を迅速にとることができない恐れがある。

また、湯漏れ検出器を備えた単結晶引上げ装置の例としては、特許文献２の技術があり、光学式視覚センサにより引上げ中の単結晶とシリコン融液の接触部を撮像して、湯漏れによる急激な湯面位置変化を検出する方法やルツボ支持軸と種結晶を保持するワイヤの間に電圧を印加して、導電状態の変化を比較器で検出して湯漏れを検知する手段が開示されている。これらの方法は、単結晶引上げ中に生じた湯漏れの検出には極めて有効であるが、最も湯漏れの危険性の高い原料多結晶塊の溶解時に検出できないという欠点がある。さらに原料多結晶の追加投入やルツボ位置の変更等で湯面位置を変化させる場合は、その都度センサの作動を解除する必要があるという不都合がある。

そこで、このような問題を回避する方法として、湯漏れ受け皿の底部に湯漏れ検出器を設け、この底部の温度を常時検出し、検出値の変化から湯漏れを判断する技術が開示されている（特許文献３、特許文献４参照）。

特開平９−２２１３８５号公報 特開平１１−１８０７９４号公報 特開２００１−３０２３８７号公報 特開２００６−１６０５３８号公報

このように湯漏れ検出器を設けることによって、大量の湯漏れが発生した場合には、それを検知して切電する等の対応をとることが可能となったが、比較的少量の湯漏れが発生した場合には、湯漏れを検知できなかったり、ルツボから漏れた融液が湯漏れ検知器の測定位置に辿り着くまでに時間を要するため検知するまでに時間がかかってしまうという問題があった。
本発明は上記のような問題に鑑みてなされたもので、比較的少量の湯漏れが発生した場合でも、その湯漏れを素早く正確に検知することができる単結晶引上げ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、少なくとも、原料融液を収容するルツボと、前記原料融液を加熱するヒータを格納するメインチャンバーとを具備したチョクラルスキー法によって単結晶インゴットを製造する単結晶引上げ装置であって、前記メインチャンバーの底部に設置され前記ルツボから漏れてくる融液を収容する湯漏れ受け皿と、前記湯漏れ受け皿に配設され湯漏れを検出する少なくとも１つの湯漏れ検出器と、前記ルツボと前記湯漏れ受け皿との間に配設され、前記ルツボから漏れてくる融液を前記湯漏れ検出器の測定位置に誘導する誘導構造を設けた断熱板とを具備し、前記ルツボから漏れてくる融液を前記断熱板の誘導構造で前記湯漏れ検出器の測定位置に誘導して前記湯漏れ受け皿に収容し、前記湯漏れ検出器で湯漏れを検出するものであることを特徴とする単結晶引上げ装置を提供する（請求項１）。

このように、前記メインチャンバーの底部に設置され前記ルツボから漏れてくる融液を収容する湯漏れ受け皿と、前記湯漏れ受け皿に配設され湯漏れを検出する少なくとも１つの湯漏れ検出器と、前記ルツボと前記湯漏れ受け皿との間に配設され、前記ルツボから漏れてくる融液を前記湯漏れ検出器の測定位置に誘導する誘導構造を設けた断熱板とを具備し、前記ルツボから漏れてくる融液を前記断熱板の誘導構造で前記湯漏れ検出器の測定位置に誘導して前記湯漏れ受け皿に収容し、前記湯漏れ検出器で湯漏れを検出すれば、少量の湯漏れが発生した場合でも、その湯漏れを素早く正確に検知することができる。

このとき、前記湯漏れ検知器は熱電対であり、前記断熱板で前記融液を前記湯漏れ検知器の半径５０ｍｍ以内に誘導し、前記熱電対で湯漏れ受け皿の温度を検出することによって湯漏れを検出するものであることが好ましい（請求項２）。
このように、前記湯漏れ検知器は熱電対であり、前記断熱板で前記融液を前記湯漏れ検知器の半径５０ｍｍ以内に誘導し、前記熱電対で湯漏れ受け皿の温度を検出することによって湯漏れを検出するものであれば、瞬時に高感度、高精度の温度測定が可能であり、湯漏れ検出器により湯漏れの有無の判断を容易に行うことができる。

またこのとき、前記断熱板の誘導構造は、前記断熱板の上表面の外周部にリブを設け、前記リブの一部に切欠きを設けた構造であり、前記断熱板を、前記切り欠きが前記湯漏れ検出器の真上に位置するように配設し、前記切り欠きから融液を前記湯漏れ検出器の測定位置に誘導するものとすることができる（請求項３）。
このように、前記断熱板の誘導構造は、前記断熱板の上表面の外周部にリブを設け、前記リブの一部に切欠きを設けた構造であり、前記断熱板を、前記切り欠きが前記湯漏れ検出器の真上に位置するように配設し、前記切り欠きから融液を前記湯漏れ検出器の測定位置に誘導するものであれば、簡単な構造で融液を湯漏れ検知器の測定位置に誘導することができ、少量の湯漏れが発生した場合でも、その湯漏れを素早く正確に検知することができる。

またこのとき、前記誘導構造は、前記断熱板の上表面の外周部にリブを設け、前記断熱板に貫通する穴を設けた構造であり、前記断熱板を、前記穴が前記湯漏れ検出器の真上に位置するように配設し、前記穴から融液を前記湯漏れ検出器の測定位置に誘導するものとすることができる（請求項４）。
このように、前記誘導構造は、前記断熱板の上表面の外周部にリブを設け、前記断熱板に貫通する穴を設けた構造であり、前記断熱板を、前記穴が前記湯漏れ検出器の真上に位置するように配設し、前記穴から融液を前記湯漏れ検出器の測定位置に誘導するのもであれば、簡単な構造で融液を湯漏れ検知器の測定位置に誘導することができ、少量の湯漏れが発生した場合でも、その湯漏れを素早く正確に検知することができる。

またこのとき、前記断熱板に設ける穴に、カーボンから成る筒を設置することができる（請求項５）。
このように、前記断熱板に設ける穴に、カーボンから成る筒を設置すれば、断熱板の中へ融液が侵入するのを抑制することができるので、ルツボから漏れてきた融液が穴を通り易くすることができる。

またこのとき、前記断熱板の上表面に傾斜面を設け、前記ルツボから漏れてくる融液を前記湯漏れ検出器の測定位置に誘導するものとすることができる（請求項６）。
このように、前記断熱板の上表面に傾斜面を設け、前記ルツボから漏れてくる融液を前記湯漏れ検出器の測定位置に誘導するものであれば、融液を湯漏れ検知器の測定位置により効率的に誘導することができ、少量の湯漏れが発生した場合でも、その湯漏れをより確実に素早く正確に検知することができる。

またこのとき、前記断熱板は、カーボン繊維材の上下にカーボン材を組み合わせたサンドイッチ構造のものとすることができる（請求項７）。
このように、前記断熱板は、カーボン繊維材の上下にカーボン材を組み合わせたサンドイッチ構造のものとすれば、断熱板を軽量で耐熱性、耐熱衝撃性に優れたものとすることができ、かつ、断熱板の断熱効果を高めることができる。

本発明では、単結晶引上げ装置において、メインチャンバーの底部に設置されルツボから漏れてくる融液を収容する湯漏れ受け皿と、前記湯漏れ受け皿に配設され湯漏れを検出する少なくとも１つの湯漏れ検出器と、前記ルツボと前記湯漏れ受け皿との間に配設され、前記ルツボから漏れてくる融液を前記湯漏れ検出器の測定位置に誘導する誘導構造を設けた断熱板とを具備し、前記ルツボから漏れてくる融液を前記断熱板の誘導構造で前記湯漏れ検出器の測定位置に誘導して前記湯漏れ受け皿に収容し、前記湯漏れ検出器で湯漏れを検出するので、少量の湯漏れが発生した場合でも、その湯漏れを素早く正確に検知することができる。そのことにより、切電等の湯漏れ措置を早期に行うことができ、安全を確保できる。また、装置の損傷が軽減でき、炉内の炭素部品の溶損を軽減できる。

以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
単結晶引上げ装置において、多結晶原料投入の際に、その衝撃によってルツボに亀裂が入り、そこから溶融液が漏れる恐れがある。また、多結晶原料投入時にルツボ内の湯がルツボの周囲に飛散することもある。さらに使用により徐々にルツボが劣化したり、引上げ中の単結晶が落下した場合には、ルツボが破壊されて湯のほぼ全量が流出してしまう危険性もある。

そこで、このような問題に対処する方法として、湯漏れ受け皿の底部に湯漏れ検出器を設け、この底部の温度を常時検出し、検出値の変化から湯漏れを判断する技術が開示されている。
しかし、少量の湯漏れが発生した場合には、湯漏れを検知できなかったり、ルツボから漏れた融液が湯漏れ検知器の測定位置に辿り着くまでに時間を要するため検知するまでに時間がかかってしまうという問題があった。この場合、切電する等の対応が遅くなってしまう。

そこで、本発明者はこのような問題を解決すべく鋭意検討を重ねた。その結果、この問題は、ルツボから漏れたシリコン融液が、ルツボと湯漏れ受け皿の間に配設された断熱板の上面に垂れた後、その側面を伝ってから湯漏れ受け皿に到達し、さらに湯漏れ検知器の測定位置に到達するという経路の長さに起因しており、ルツボから漏れた融液が湯漏れ受け皿に配設された湯漏れ検出器の測定位置に短時間で到達するように、湯漏れ受け皿とルツボの間に湯漏れ誘導構造を有する断熱板を配設して、融液を検知器の測定位置に誘導すれば、湯漏れを素早く正確に検知できることに想到し本発明を完成させた。

図１は本発明に係る単結晶引上げ装置の一例を示した概略断面図である。
図１に示すように、この単結晶引上げ装置１は、メインチャンバー２内にルツボ３が設けられ、ルツボ３の周囲に配置されたヒータ６と、ルツボ３を回転昇降動させるルツボ保持軸１０及びその回転機構（不図示）を備えて構成されている。

ルツボ３は、その内側の原料融液（湯）５を収容する側には石英ルツボ３ａが設けられ、その外側にはこれを保護する黒鉛ルツボ３ｂが設けられている。また、ルツボ３の外周にはヒータ６が、ヒータ６の外側周囲にはヒータ６からの熱がメインチャンバー２に直接輻射されるのを防止するためのヒータ断熱材７が配置されている。また、ヒータ６の下部には金属製のヒータ通電用電極９が取り付けられて装置外部電源に通じている。この電極９は、上部をカーボン製とし、金属部が高温の炉内に露出しないようにすることもある。

そして、メインチャンバー２の底部の内壁面に接して湯漏れ受け皿８が配設されている。この湯漏れ受け皿８は底板８ａと筒部８ｂから成り、その接合はボルトまたは螺合で接合されている。あるいは、底板８ａと筒部８ｂを一体成形したものでも良い。そして、この湯漏れ受け皿８をチャンバー底部に嵌め込むことによって受け皿８はメインチャンバー２の底部内壁面のほぼ全面に密着する。

湯漏れ受け皿８において、ルツボ保持軸１０やヒータ通電用電極９等のチャンバー底部および湯漏れ受け皿の底板８ａを貫通する部材を通す軸スリーブ８ｃは底板８ａにネジ込みで組立てている。また、その高さは各箇所において筒部８ｂと同レベルとするのが好ましく、底板８ａと筒部８ｂとから得られる湯漏れ受け皿８の内容積は全溶融原料５の容積以上となるように設定されている。さらに湯漏れの一部が固化した場合には、体積が膨張する（シリコンの比重は、融液の場合は２．５４、固体の場合は２．３３）ので湯漏れ受け皿の内容積は、全溶融原料が凝固した時の体積以上とする方が好ましい。湯漏れ受け皿８の材質は、耐熱性、耐食性、加工性の点から黒鉛材が適しており、中でも等方性黒鉛が好ましく使用される。

このように構成された単結晶引上げ装置１において、ルツボ３内に投入されたシリコン多結晶原料がヒータ６により溶融されて原料融液５が形成される。この原料融液５に上方からワイヤ１５で吊下げたシードチャック１４に装着した種結晶１３を浸漬し、ワイヤ１５及びルツボ３を回転させながら所定の速度で引上げることにより所定の単結晶棒１２を成長させることができる。

上記単結晶引き上げ装置１において、例えばルツボ３に多結晶原料を投入した時に原料投入の衝撃に起因してルツボ３に亀裂が生じると、この亀裂から融液５がルツボ３の外部へ流出し、流出した融液５はルツボ３の外周壁に沿って下方へ流れ、メインチャンバー２の底部に向けて落下することになる。

ここで、湯漏れ受け皿８を備えた単結晶引上げ装置１によれば、メインチャンバー２の底部内壁面に接して湯漏れ受け皿８が配設されているため、湯漏れ受け皿８によって、流出した融液５を収容することができるようになっている。従って、融液５がルツボ３の下部機構に達することを防止し、チャンバーを損傷したり、流出した融液が装置外に溢れ出してしまう等の危険を及ぼすことを防止することができるようになっている。

ただし、たとえ漏れた融液を受け皿８で収容できたとしても、湯漏れの発生自体を検知していなければ、ヒータを切電する等の対応がなされず、融液が融解したままとなり危険であるので、湯漏れ受け皿８には、ルツボ３から漏れて湯漏れ受け皿８に溜り始めた湯を検出するための少なくとも１つの湯漏れ検出器１１が備えられている。湯漏れ検知器１１で湯漏れを検出できれば、ヒータを切電することによって融液５を冷却して固化させることができる。

そして、この検知器１１で湯漏れをより確実に検出することができるように、本発明に係る単結晶引上げ装置１は、ルツボ３と湯漏れ受け皿８との間に配設され、ルツボ３から漏れてくる融液５を湯漏れ検出器１１の測定位置に誘導する誘導構造を設けた断熱板４を具備している。

このように、ルツボ３から漏れてくる融液５を断熱板４によって誘導し、湯漏れ検出器１１によって湯（温度上昇）を検出すれば、少量の湯漏れが発生した場合でも、湯漏れの発生を素早く正確に検出することができ、警報、運転停止等の動作を即時に起こすことができる。それによって、湯漏れが原因で発生する事故を未然に防止することができ、安全を確保できる。また、装置の損傷が軽減でき、炉内の炭素部品の溶損を軽減することができる。

このとき、前記湯漏れ検知器１１は熱電対とすることができる。また、断熱板４で融液５を湯漏れ検知器１１（熱電対）の半径５０ｍｍ以内に誘導し、熱電対１１で湯漏れ受け皿８の温度を検出することによって湯漏れを検出することができる。
このように、前記湯漏れ検知器１１は熱電対であり、前記断熱板４で前記融液５を前記湯漏れ検知器１１の半径５０ｍｍ以内に誘導し、前記熱電対１１で湯漏れ受け皿の温度を検出することによって湯漏れを検出するものであれば、瞬時に高感度、高精度の温度測定が可能であり、湯漏れ検出器１１により湯漏れの有無の判断を容易に行うことができる。

図３は本発明の単結晶引上げ装置１で使用することができる断熱板４の一例を示す概略図である。
図３に示すように、断熱板４ａの上表面の外周部にはリブ１６が設けられている。そして、リブ１６の一部に切欠き１７が設けられており、そこから融液５を湯漏れ受け皿８に誘導できるようになっている。ここで、リブ１６の高さは特に限定されないが、例えば、５〜１０ｍｍとすることができる。
そして、本発明の単結晶引上げ装置１は、このような断熱板４ａを、前記切り欠き１７が湯漏れ受け皿８に配設された湯漏れ検出器１１の真上に位置するように配設し、前記切り欠き１７から融液５を、湯漏れ検出器１１の測定位置に誘導できるようになっている。
このように、本発明の単結晶引上げ装置１は、簡単な構造で融液５を湯漏れ検知器１１の測定位置に誘導することができ、少量の湯漏れが発生した場合でも、その湯漏れを素早く正確に検知することができるものとなっている。

図４（Ａ）（Ｂ）に本発明の単結晶引上げ装置で使用することができる断熱板４の別の一例の概略を示す。
図４（Ａ）および（Ｂ）に示すように、断熱板４ｂの上表面の外周部にはリブ１６が設けられている。そして、断熱板４ｂに貫通する穴１８が設けられており、穴１８から融液５を湯漏れ受け皿８に誘導できるようになっている。ここで、リブ１６の高さは特に限定されないが、例えば、５〜１０ｍｍとすることができる。
図２は、このような断熱板４ｂを用いた本発明の単結晶引上げ装置の別の一例を示した概略図である。
図２に示すように、単結晶引上げ装置１’は、断熱板４ｂを、穴１８が湯漏れ受け皿８に配設された湯漏れ検出器１１の真上に位置するように配設し、穴１８から融液５を、湯漏れ検出器１１の測定位置に誘導できるようになっている。

またこのとき、図４（Ａ）および（Ｂ）に示すように、前記断熱板４ｂに設ける穴１８に、カーボンから成る筒１９を設置することができる。
このように、前記断熱板４ｂに設ける穴１８に、カーボンから成る筒１９を設置すれば、断熱板４ｂの中へ融液５が侵入するのを抑制することができるので、ルツボ３から漏れてきた融液５が穴１８を通り易くすることができる。

またこのとき、断熱板４の上表面に傾斜面を設け、ルツボ３から漏れてくる融液５を湯漏れ検出器１１の測定位置に誘導するものとすることができる。
図５（Ａ）（Ｂ）は図３に示したような、リブ１６の一部に切欠き１７が設けられた断熱板４ａに傾斜面２０を設けた断熱板の一例を示した概略図である。
図５（Ａ）および（Ｂ）に示すように、断熱板４ｃの上表面の外周部にはリブ１６が設けられている。また、リブ１６の一部に切欠き１７が設けられており、傾斜面２０の底部が切り欠き１７の位置となるようになっている。そして、その切り欠き１７から融液５を湯漏れ受け皿８に誘導できるようになっている。

また、図６（Ａ）（Ｂ）は図４に示したような、貫通する穴１８を有した断熱板４ｂに傾斜面２０を設けた断熱板の一例を示した概略図である。
図６（Ａ）および（Ｂ）に示すように、断熱板４ｄの上表面の外周部にはリブ１６が設けられている。また、断熱板４ｄに貫通する穴１８が設けられており、傾斜面２０の底部が穴１８の位置となるようになっている。そして、その穴１８から融液５を湯漏れ受け皿８に誘導できるようになっている。

このように、断熱板４の上表面に傾斜面２０を設け、ルツボ３から漏れてくる融液５を湯漏れ検出器１１の測定位置に誘導するものであれば、融液５を湯漏れ検知器１１の測定位置により効率的に誘導することができ、少量の湯漏れが発生した場合でも、その湯漏れをより確実に素早く正確に検知することができる。

またこのとき、前記断熱板４は、カーボン繊維材の上下にカーボン材を組み合わせたサンドイッチ構造のものとすることができる。
このように、前記断熱板４は、カーボン繊維材の上下にカーボン材を組み合わせたサンドイッチ構造のものであれば、断熱板を軽量で耐熱性、耐熱衝撃性に優れたものとすることができ、かつ、断熱板の断熱効果を高めることができる。

また、湯漏れ検知器１１を複数設けることもできる。例えば、湯漏れ検知器１１を２つ設け、例えば図３に示すような断熱板４ａに２つの切り欠きを設け、それぞれの切り欠きが２つの湯漏れ検知器１１のそれぞれの真上にくるように構成することができる。このような構成とすれば、湯漏れの検知精度をより向上させることができると共に、湯漏れ位置を把握することもできる。あるいは、２つ設けた湯漏れ検知器１１の内の１つを予備用として、片方の湯漏れ検知器１１の故障時に備えるようにしても良い。

以上説明したように、本発明では、単結晶引上げ装置において、メインチャンバーの底部に設置されルツボから漏れてくる融液を収容する湯漏れ受け皿と、前記湯漏れ受け皿に配設され湯漏れを検出する少なくとも１つの湯漏れ検出器と、前記ルツボと前記湯漏れ受け皿との間に配設され、前記ルツボから漏れてくる融液を前記湯漏れ検出器の測定位置に誘導する誘導構造を設けた断熱板とを具備し、前記ルツボから漏れてくる融液を前記断熱板の誘導構造で前記湯漏れ検出器の測定位置に誘導して前記湯漏れ受け皿に収容し、前記湯漏れ検出器で湯漏れを検出するので、少量の湯漏れが発生した場合でも、その湯漏れを素早く正確に検知することができる。そのことにより、湯漏れに対する切電等の措置を早期に行うことができ、安全を確保できる。また、装置の損傷が軽減でき、炉内の炭素部品の溶損を軽減できる。

以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（実施例）
図５に示すような断熱板を設けた図１に示すような単結晶引上げ装置を用い、口径３２インチ（８０ｃｍ）の石英ルツボに３２０ｋｇのシリコン多結晶をチャージし、直径３００ｍｍのシリコン単結晶を製造した。その後石英ルツボ内に残った残湯により少量の湯漏れを故意に発生させ、湯漏れ検知までの時間を測定した。
その結果、図８（Ａ）に示すように、湯漏れが発生してから、０．５時間で湯漏れを検知することができ、比較例の４時間と比較すると大幅に改善されていることが判った。そして、湯漏れ検知後、直ちに切電することにより、短時間のうちに安全を確保することができた。
このように、本発明の単結晶引上げ装置は、少量の湯漏れが発生した場合でも、その湯漏れを素早く正確に検知することができることが確認できた。

（比較例）
図７（Ｂ）に示すような融液の誘導する誘導構造が設けられていない従来の断熱板を設けた、図７（Ａ）に示すような従来の単結晶引上げ装置を用い、実施例と同様な条件でシリコン単結晶を製造し、実施例と同量の湯漏れを故意に発生させて、湯漏れ検知までの時間を測定した。
その結果、湯漏れが少量であったため、図８（Ｂ）に示すように、湯漏れ検知までに時間がかかり４時間後に湯漏れを検知した。

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。

例えば、上記ではチョクラルスキー法でシリコン単結晶を育成する場合を例に挙げて本発明を説明したが、本発明はシリコン単結晶の製造のみに限定されるものではなく、チョクラルスキー法による単結晶育成装置であれば、いかなる形態のものであっても本発明を適用できるものであり、本発明でいうチョクラルスキー法には、融液に磁場を印加するＭＣＺ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｉｅｌｄ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ）法も含まれる他、ＬＥＣ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ）法を用いた化合物半導体等の単結晶育成装置にも利用できることはいうまでもない。

本発明に係る単結晶引上げ装置の一例を示した概略図である。 本発明に係る単結晶引上げ装置の別の一例を示した概略図である。 本発明で使用することができる断熱板の一例を示した斜視図である。 本発明で使用することができる断熱板の別の一例を示した斜視図である。（Ａ）断熱板の斜視図。（Ｂ）断熱板の断面を示した斜視図。 本発明で使用することができる傾斜面を有した断熱板の一例を示した斜視図である。（Ａ）断熱板の斜視図。（Ｂ）断熱板の断面を示した斜視図。 本発明で使用することができる傾斜面を有した断熱板の別の一例を示した斜視図である。（Ａ）断熱板の斜視図。（Ｂ）断熱板の断面を示した斜視図。 従来の単結晶引上げ装置の一例を示す概略図である。（Ａ）従来の単結晶引上げ装置の概略図。（Ｂ）従来の断熱板の斜視図。 実施例、比較例の結果を示すグラフである。（Ａ）実施例の結果を示すグラフ。（Ｂ）比較例の結果を示すグラフ。

符号の説明

１、１’…単結晶引上げ装置、２…メインチャンバー、３…ルツボ、
４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ…断熱板、５…融液、６…ヒータ、
７…ヒータ断熱材、８…湯漏れ受け皿、９…ヒータ通電用電極、
１０…ルツボ保持軸、１１…湯漏れ検出器、１２…単結晶、
１３…種結晶、１４…シードチャック、１５…ワイヤ、１６…リブ、
１７…切り欠き、１８…穴、１９…筒、２０…傾斜面。

Claims (7)

1. 少なくとも、原料融液を収容するルツボと、前記原料融液を加熱するヒータを格納するメインチャンバーとを具備したチョクラルスキー法によって単結晶インゴットを製造する単結晶引上げ装置であって、前記メインチャンバーの底部に設置され前記ルツボから漏れてくる融液を収容する湯漏れ受け皿と、前記湯漏れ受け皿に配設され湯漏れを検出する少なくとも１つの湯漏れ検出器と、前記ルツボと前記湯漏れ受け皿との間に配設され、前記ルツボから漏れてくる融液を前記湯漏れ検出器の測定位置に誘導する誘導構造を設けた断熱板とを具備し、前記ルツボから漏れてくる融液を前記断熱板の誘導構造で前記湯漏れ検出器の測定位置に誘導して前記湯漏れ受け皿に収容し、前記湯漏れ検出器で湯漏れを検出するものであることを特徴とする単結晶引上げ装置。
2. 前記湯漏れ検知器は熱電対であり、前記断熱板で前記融液を前記湯漏れ検知器の半径５０ｍｍ以内に誘導し、前記熱電対で湯漏れ受け皿の温度を検出することによって湯漏れを検出するものであることを特徴とする請求項１に記載の単結晶引上げ装置。
3. 前記断熱板の誘導構造は、前記断熱板の上表面の外周部にリブを設け、前記リブの一部に切欠きを設けた構造であり、前記断熱板を、前記切り欠きが前記湯漏れ検出器の真上に位置するように配設し、前記切り欠きから融液を前記湯漏れ検出器の測定位置に誘導するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の単結晶引上げ装置。
4. 前記誘導構造は、前記断熱板の上表面の外周部にリブを設け、前記断熱板に貫通する穴を設けた構造であり、前記断熱板を、前記穴が前記湯漏れ検出器の真上に位置するように配設し、前記穴から融液を前記湯漏れ検出器の測定位置に誘導するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の単結晶引上げ装置。
5. 前記断熱板に設ける穴に、カーボンから成る筒が設置されているものであることを特徴とする請求項４に記載の単結晶引上げ装置。
6. 前記断熱板の上表面に傾斜面を設け、前記ルツボから漏れてくる融液を前記湯漏れ検出器の測定位置に誘導するものであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の単結晶引上げ装置。
7. 前記断熱板は、カーボン繊維材の上下にカーボン材を組み合わせたサンドイッチ構造のものであることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の単結晶引上げ装置。
   
   
   
   

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