JP2010143777A - シリコン単結晶引上装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】シリコン単結晶引上装置1は、引上炉2と、引上炉2の内部又は外部に設けられ、融液5に供給する昇華性ドーパント23を収容する試料容器6と、引上炉2の内部に設けられ、試料容器6に接合されて試料容器6から供給される昇華性ドーパントを融液5に供給する中空の供給部7と、供給部7の外側に設けられ、融液5からシリコン単結晶41への輻射熱を遮蔽する筒状の熱遮蔽部材8と、供給部7の内側に設けられ、引上炉2の内部の不純物を除去するように排出されるガスが引上炉2の上下方向に流通する整流筒15と、を備え、熱遮蔽部材8は、熱遮蔽部材8の内壁面に整流筒15を載置する載置部18を、試料容器6の移動範囲の少なくとも下方側に備える。
【選択図】図1
Description
図2は、熱遮蔽部材8と第2整流筒15bとの位置関係を説明する概略図である。図1及び図2を参照して、第2整流筒15b及び熱遮蔽部材8について説明する。
上述の通り、整流筒(パージチューブ)15は、引上炉2の上方から下方に延びるように設けられている。整流筒15は、筒状の形状を備えており、第1整流筒15a及び第2整流筒15bは、上下方向に接合されている。第1整流筒15aは、その上端部が引上炉2の上方に取り付けられ、下方に延びている。第2整流筒15bは、その上端部が第1整流筒15aの下端部に接続され、下方に延びている。第2整流筒15bの下端部には、熱遮蔽部材8に載置可能なリブ151が形成されている。
載置部18における第2整流筒15bが載置される上面は平坦である。載置部18に第2整流筒15bが載置された状態では、第2整流筒15bと熱遮蔽部材8の内壁面8aとの間には、隙間が全く又はほとんどない状態となっている。
図1に示すように、試料室27は、成長させるシリコン単結晶41にドープさせる昇華性ドーパント(不純物)23を収容するものである。試料室27は、引上炉2の上方に、後述する遮蔽手段24を介して外付けされている。ここで、試料室27に収容する昇華性ドーパント23としては、シリコン単結晶41にN型の電気的特性を与えるためのN型用のドーパントである、砒素As及び赤燐Pが挙げられる。砒素As及び赤燐Pは、昇華可能な昇華性ドーパントであるため、比較的低い温度で固相から気相に気化させることができる。
まず、図1に示すように、種結晶ホルダ4bによって種結晶が把持された状態で、坩堝3の中に原料を入れ、ヒータ9を用いて加熱し、原料を溶融して融液5にする。融液5の溶融状態が安定化したところで、引上げ用ケーブル4aを降下して種結晶ホルダ4bに把持させた種結晶(図示せず)を融液5に浸漬する。種結晶を融液5になじませた後で、引上げ用ケーブル4aを上昇させ、融液5からシリコン単結晶(シリコン単結晶インゴット)41を引上げて成長させる。シリコン単結晶41を成長させる際、坩堝3を回転軸16によって回転させる。それとともに、引上げ機構4の引上げ用ケーブル4aを、回転軸16の回転方向と同じ方向又は逆の方向に回転させる。ここで、回転軸16は鉛直方向にも駆動することができ、坩堝3を任意の上方方向の位置に上下動させることもできる。
本実施形態によれば、熱遮蔽部材8の内壁面8aに第2整流筒15bを載置する載置部18を設け、この載置部18を少なくとも試料管6の移動範囲に対応させた。このため、試料管6がガイドレール25bを下降して供給部7に接合される前に、試料管6の供給部7側の端部に設けられた複数の貫通孔67から、昇華性ドーパント23の粉状体が排出された場合でも、昇華性ドーパント23の粉状体は、載置部18及び第2整流筒15bが隙間を全く又はほとんどなく配置されている部分に落下する。したがって、昇華性ドーパント23の粉状体が融液表面5aに到達することを防止でき、融液5やシリコン単結晶41に付着して有転位化することが防止できる。
上記の実施形態における載置部18は、熱遮蔽部材8の内周に沿って全周に延びるように設けられている。しかしながら、載置部18は、試料管6の移動範囲の下方側に配置されていれば、必ずしも熱遮蔽部材8の内周に沿って全周に延びるように設けられなくともよい。例えば、載置部18を、熱遮蔽部材8の内周における下端に、非連続的に数箇所配置し、数箇所のうち少なくとも一箇所を試料管6の移動範囲の下方側に配置する構成としてもよい。
例えば、引上炉の内部に設けた試料室の内部から、試料室の外部の融液側に向かって延びるガイドレールを設け、試料室と引上炉内の雰囲気との間にスライドゲートバルブを配置し、試料管がワイヤ機構によりガイドレールに沿って昇降する構成としてもよい。
例えば、試料管を引上炉の内部に取り付け、ワイヤ機構により駆動させて、試料管が、供給部に接続されるように構成してもよい。試料管及び供給部の配置は、引上炉の内部の他の構成によって適宜変更可能であり、試料管を供給部に対して略水平方向に移動するものとしてもよく、上下方向に昇降させるものとしてもよい。
例えば、試料容器は、立方体等の上部が開口した筐体であってもよい。あるいは、試料容器は、その内部に複数に分かれた収納部を備え、この収納部を順次供給部に接合させることにより、昇華性ドーパントを順次供給部に供給する構成としてもよい。
2 引上炉
6 試料管(試料容器)
7 供給部
8 熱遮蔽部材
8a 内壁面
11 接合手段
15 整流筒
15a 第1整流筒
15b 第2整流筒
18 載置部
23 昇華性ドーパント
27 試料室
41 シリコン単結晶
Claims (5)
- ドープされたシリコン単結晶をチョクラルスキー法により融液から引き上げるシリコン単結晶引上装置であって、
引上炉と、
前記引上炉の内部又は外部に設けられ、前記融液に供給する昇華性ドーパントを収容する試料容器と、
前記引上炉の内部に設けられ、前記試料容器に接合されて該試料容器から供給される前記昇華性ドーパントを前記融液に供給する中空の供給部と、
前記供給部の外側に設けられ、前記融液から前記シリコン単結晶への輻射熱を遮蔽する筒状の熱遮蔽部材と、
前記供給部の内側に設けられ、前記引上炉の内部の不純物を除去するように排出されるガスが前記引上炉の上下方向に流通する整流筒と、を備え、
前記熱遮蔽部材は、該熱遮蔽部材の内壁面に前記整流筒を載置する載置部を、前記試料容器の移動範囲の少なくとも下方側に備えることを特徴とするシリコン単結晶引上装置。 - 前記熱遮蔽部材は、その内径が前記融液側に向かって縮径するテーパ状に形成され、
前記載置部は、前記内壁面の前記融液側の端部に設けられる請求項1記載のシリコン単結晶引上装置。 - 前記載置部は、前記熱遮蔽部材の内周に沿って延びるように設けられる請求項1又は2に記載のシリコン単結晶引上装置。
- 前記供給部は、前記整流筒と一体化されている請求項1から3のいずれか1項に記載のシリコン単結晶引上装置。
- 前記引上炉に外付けされ、前記試料容器を内部に収容する試料室をさらに備え、
前記試料容器は、前記試料室の内部と前記引上炉の内部との間を昇降可能である請求項1から4のいずれか1項に記載のシリコン単結晶引上装置。
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