JP2010168259A - 単結晶製造装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】使用する不活性ガスの流量を削減しつつ、覗き窓の窓板の曇りを抑制してその窓板の交換頻度を低減し、製造コストを低減できる単結晶製造装置を提供する。
【解決手段】少なくとも、原料融液6を収容するルツボ9、10及び原料融液6を加熱するヒータ11を格納するメインチャンバ5と、メインチャンバ5の上部に連設され、育成した単結晶8が引き上げられて収容されるプルチャンバ7と、プルチャンバ7に設けられるガス導入口16と、メインチャンバ5のトップ部22に設けられる単結晶8を観察するための覗き窓19と、覗き窓19を塞ぐ窓板23と、メインチャンバ5の天井部から下方に延設される窓孔20を有した整流筒3とを有し、単結晶8を観察する際に覗き窓19からの視界を遮らないように覗き窓19と整流筒3の窓孔20との間に配置された覗き窓19の窓板23の曇りを防止するためのじゃま板2を具備する。
【選択図】図1
【解決手段】少なくとも、原料融液6を収容するルツボ9、10及び原料融液6を加熱するヒータ11を格納するメインチャンバ5と、メインチャンバ5の上部に連設され、育成した単結晶8が引き上げられて収容されるプルチャンバ7と、プルチャンバ7に設けられるガス導入口16と、メインチャンバ5のトップ部22に設けられる単結晶8を観察するための覗き窓19と、覗き窓19を塞ぐ窓板23と、メインチャンバ5の天井部から下方に延設される窓孔20を有した整流筒3とを有し、単結晶8を観察する際に覗き窓19からの視界を遮らないように覗き窓19と整流筒3の窓孔20との間に配置された覗き窓19の窓板23の曇りを防止するためのじゃま板2を具備する。
【選択図】図1
Description
本発明は、チョクラルスキー法(Czochralski Method、以下CZ法と略する)による単結晶製造装置に関する。
以下、従来のチョクラルスキー法による単結晶製造装置について、シリコン単結晶の育成を例にとって説明する。
図8に従来の単結晶製造装置の一例を示す概略図を示す。
図8に従来の単結晶製造装置の一例を示す概略図を示す。
図8に示すように、CZ法でシリコン単結晶を製造する際に使用される単結晶製造装置101は、一般的に原料融液106が収容された昇降動可能なルツボ109、110と、該ルツボ109、110を取り囲むように配置されたヒータ111が単結晶108を育成するメインチャンバ105内に配置されており、該メインチャンバ105の上部には育成した単結晶108を収容し取り出すためのプルチャンバ107が連設されている。
また、炉内に発生した酸化物を炉外に排出する等を目的とし、プルチャンバ107上部に設けられたガス導入口116からアルゴンガス等の不活性ガスが導入され、黒鉛製の整流筒103によって単結晶108の近傍まで整流されて、ガス流出口117から排出される。また、ヒータ111の外側には、ヒータ111からの熱がメインチャンバ105に直接輻射されるのを防止するための断熱部材112が周囲を取り囲むように設けられ、また、ヒータ111及び原料融液106からの熱が整流筒103や単結晶108に直接輻射されるのを防ぐための断熱リング104が設けられている。
そして、単結晶108を育成する際には、種ホルダ114に取り付けられた種結晶113を原料融液106に浸漬した後、引き上げ機構(不図示)により種結晶113を所望の方向に回転させながら静かにワイヤ115を巻き上げ、種結晶113の先端部に単結晶108を成長させる一方、所望の直径と結晶品質を得るため融液面の高さが常に一定位置に保たれるように結晶の成長に合わせルツボ109、110を原料減少による融液面の下降分を補償するように上昇させている。
このとき、種結晶113を原料融液106に着液させた際に生じる転位を消滅させるため、一旦、成長初期の結晶を3〜5mm程度まで細く絞り、転位が抜けたところで拡径してコーン部を形成し、所望の直径まで径を拡大して、目的とする品質の単結晶108を成長させていく。あるいは、このような種絞りを行わず、先端が尖った種結晶113を用いて、該種結晶113を原料融液106に静かに接触して所定径まで浸漬させてから引き上げを行う無転位種付け法を適用して単結晶108を育成することもできる。
また、単結晶108の育成中は、メインチャンバ105のトップ部122に設けた覗き窓119から単結晶108の形状の観察を行ったり、例えばカメラ等を使用して単結晶108の直径を測定し、所望の直径が得られるよう単結晶108の引き上げ速度やヒータ111の電力を制御する。この際、単結晶製造装置101に黒鉛製の整流筒103を設ける場合には、整流筒103に窓孔120を設け、この窓孔120と覗き窓119を通じて単結晶108の形状の観察や直径の測定が行われる。また、このような整流筒の窓孔に石英製の窓板を設けることで、上記したような整流筒による効果を奏しつつ、育成中の単結晶の形状を観察することができる整流筒が開示されている(特許文献1参照)。
このようにして単結晶108の製造を繰返し行っていくと、引き上げ中に発生する酸化物の雰囲気ガスへの吹き上がりにより、メインチャンバ105の覗き窓119の窓板123及び整流筒103の窓板121に酸化物が付着してそれぞれの窓板が曇り始めていく。このような整流筒の窓板の曇りを防止することを目的として、整流筒内に導入されるアルゴンガスの一部を通過させるガス抜き通路を形成した曇り防止構造が開示されている(特許文献2参照)。
一般的に、単結晶の製造は1回の試行で成功するとは限らない。例えば、引き上げ途中で単結晶が有転位化してしまうような場合、転位が今まで単結晶だった部分にも直径とおよそ等しい長さまで伝播(スリップバック)してしまうことがある。このような場合にはその引き上げ途中の単結晶をルツボ内で融解し直して再度単結晶の製造を試みるが、その結果として単結晶の製造時間が長くなってしまう。このようにして長時間操業していると、覗き窓の窓板全体が曇ってしまい、最終的には単結晶の観察及び直径の制御が全くできなくなってしまうことがあった。
また、同様に整流筒の窓板にも曇りが発生し、特にこの窓板の上部が曇ると種絞りを行ってからのコーン部の形成の検出が困難になり、曇りの少ない部分から肉眼で確認しながら手動で種絞りの工程を行ったり、最悪の事態では種絞りの工程そのものができなくなってしまうという問題があった。
このような覗き窓及び整流筒の窓板の曇りを回避するためにそれぞれの窓板付近に不活性ガスを流したり、整流筒の窓板の曇りに対して上記した引用文献2のような曇り防止構造を利用することが考えられるが、その場合には使用する不活性ガスの総量を増やさなければならなかった。
一般的にCZ法で使用されるアルゴンガスに代表される不活性ガスは希少であり、窓板の曇りを防止するために使用する不活性ガスの総量を増やすことは単結晶の製造コスト増の一因となっていた。そのため、不活性ガスの使用量を削減して低コストで出来る窓板の曇り対策が必要とされていた。
一般的にCZ法で使用されるアルゴンガスに代表される不活性ガスは希少であり、窓板の曇りを防止するために使用する不活性ガスの総量を増やすことは単結晶の製造コスト増の一因となっていた。そのため、不活性ガスの使用量を削減して低コストで出来る窓板の曇り対策が必要とされていた。
本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、使用する不活性ガスの流量を削減しつつ、覗き窓の窓板の曇りを抑制してその窓板の交換頻度を低減し、製造コストを低減できる単結晶製造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及び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と、該メインチャンバの上部に連設され、育成した単結晶が引き上げられて収容されるプルチャンバと、該プルチャンバに設けられるガス導入口と、前記メインチャンバのトップ部に設けられる前記単結晶を観察するための覗き窓と、該覗き窓を塞ぐ窓板と、前記メインチャンバの天井部から下方に延設される窓孔を有した整流筒とを有し、前記メインチャンバのトップ部の覗き窓と前記整流筒の窓孔を通じて育成中の前記単結晶を観察することができるチョクラルスキー法による単結晶製造装置であって、前記単結晶を観察する際に前記覗き窓からの視界を遮らないように前記覗き窓と前記整流筒の窓孔との間に配置された前記覗き窓の窓板の曇りを防止するためのじゃま板を具備することを特徴とする単結晶製造装置が提供される。
このように、前記単結晶を観察する際に前記覗き窓からの視界を遮らないように前記覗き窓と前記整流筒の窓孔との間に配置された前記覗き窓の窓板の曇りを防止するためのじゃま板を具備する単結晶製造装置であれば、使用する不活性ガスの流量を削減しつつ、覗き窓の窓板の曇りを抑制して窓板の交換頻度を低減し、製造コストを低減することができる。
このとき、前記ヒータの外側を囲うように設置される断熱部材を有し、前記じゃま板が前記断熱部材の上端から上方に延伸して形成されたものとすることができる。
このように、前記ヒータの外側を囲うように設置される断熱部材を有し、前記じゃま板が前記断熱部材の上端から上方に延伸して形成されたものであれば、覗き窓の窓板の曇りを防止するためのじゃま板を簡単に設置することができる。
このように、前記ヒータの外側を囲うように設置される断熱部材を有し、前記じゃま板が前記断熱部材の上端から上方に延伸して形成されたものであれば、覗き窓の窓板の曇りを防止するためのじゃま板を簡単に設置することができる。
またこのとき、前記じゃま板が前記覗き窓の外周のフランジ部から下方に延伸して形成されたものとすることができる。
このように、前記じゃま板が前記覗き窓の外周のフランジ部から下方に延伸して形成されたものであれば、覗き窓の窓板の曇りを防止するためのじゃま板を簡単に設置することができるとともに、曇り防止効果も高い。
このように、前記じゃま板が前記覗き窓の外周のフランジ部から下方に延伸して形成されたものであれば、覗き窓の窓板の曇りを防止するためのじゃま板を簡単に設置することができるとともに、曇り防止効果も高い。
またこのとき、前記覗き窓の外周のフランジ部から下方に延伸して形成される前記じゃま板が前記覗き窓から前記整流筒の窓孔に向けて延伸する筒状のものとすることができる。
このように、前記覗き窓の外周のフランジ部から下方に延伸して形成される前記じゃま板が前記覗き窓から前記整流筒の窓孔に向けて延伸する筒状のものであれば、覗き窓の窓板の曇りをほぼ完全に抑制することができる。
このように、前記覗き窓の外周のフランジ部から下方に延伸して形成される前記じゃま板が前記覗き窓から前記整流筒の窓孔に向けて延伸する筒状のものであれば、覗き窓の窓板の曇りをほぼ完全に抑制することができる。
またこのとき、前記整流筒の窓孔を、石英製の窓板で塞ぐものとすることができる。
このように、前記整流筒の窓孔を、石英製の窓板で塞ぐものであれば、整流筒による不活性ガスの整流効果が低減するのを防ぎつつ、単結晶を観察することができる。また、本発明を適用して整流筒の石英製の窓板の曇りも抑制することができる。
このように、前記整流筒の窓孔を、石英製の窓板で塞ぐものであれば、整流筒による不活性ガスの整流効果が低減するのを防ぎつつ、単結晶を観察することができる。また、本発明を適用して整流筒の石英製の窓板の曇りも抑制することができる。
本発明では、単結晶製造装置において、単結晶を観察する際に覗き窓からの視界を遮らないように覗き窓と整流筒の窓孔との間に配置された覗き窓の窓板の曇りを防止するためのじゃま板を具備するので、使用する不活性ガスの流量を削減しつつ、覗き窓の窓板の曇りを抑制して窓板の交換頻度を低減し、製造コストを低減することができる。
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。
従来のCZ法による単結晶の製造において、育成中にメインチャンバのトップ部に設けた覗き窓及び整流筒の窓孔から単結晶の形状を観察し、単結晶の直径を測定して所望の直径が得られるよう単結晶の引き上げ速度やヒータの電力等を制御している。しかし、長時間操業していると、覗き窓の窓板全体が曇ってしまい、最終的に単結晶の観察及び直径の制御が全くできなくなってしまうことがあった。
従来のCZ法による単結晶の製造において、育成中にメインチャンバのトップ部に設けた覗き窓及び整流筒の窓孔から単結晶の形状を観察し、単結晶の直径を測定して所望の直径が得られるよう単結晶の引き上げ速度やヒータの電力等を制御している。しかし、長時間操業していると、覗き窓の窓板全体が曇ってしまい、最終的に単結晶の観察及び直径の制御が全くできなくなってしまうことがあった。
従来、このような覗き窓の窓板の曇りを回避するために、使用する不活性ガスの総量が増加する傾向にあった。しかし、CZ法で使用される不活性ガスはアルゴンガス等の希ガスであり、窓板の曇りを防止するために使用する不活性ガスの総量を増やすことは単結晶の製造コストの増加の一因となっており、不活性ガスの使用量を削減して低コストで出来る窓板の曇り対策が必要とされていた。
そこで、本発明者等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、単結晶を観察する際に覗き窓からの視界を遮らないように覗き窓と整流筒の窓孔との間に覗き窓の窓板の曇りを防止するためのじゃま板を配置すれば、低流量の不活性ガスで単結晶を製造しても覗き窓の窓板の曇りを抑制でき、窓板の交換頻度を低減できることに想到し、さらに整流筒に窓板が設けられている場合に整流筒の窓板の曇りも抑制できることを発見し、本発明を完成させた。
図1は本発明に係る単結晶製造装置の一例を示す概略図である。
図1に示すように、この単結晶製造装置1は、原料融液6を収容するルツボ9、10、原料を加熱、融解するためのヒータ11などがメインチャンバ5内に格納され、メインチャンバ5上に連接されたプルチャンバ7の上部には、育成された単結晶8を引き上げる引き上げ機構(不図示)が設けられている。
図1に示すように、この単結晶製造装置1は、原料融液6を収容するルツボ9、10、原料を加熱、融解するためのヒータ11などがメインチャンバ5内に格納され、メインチャンバ5上に連接されたプルチャンバ7の上部には、育成された単結晶8を引き上げる引き上げ機構(不図示)が設けられている。
プルチャンバ7の上部に取り付けられた引き上げ機構からは引き上げワイヤ15が巻き出されており、その先端には、種結晶13を取り付けるための種ホルダ14が接続され、種ホルダ14の先に取り付けられた種結晶13を原料融液6に浸漬し、引き上げワイヤ15を引き上げ機構によって巻き取ることで種結晶13の下方に単結晶8を形成する。
なお、上記ルツボ9、10は、内側に原料融液6を直接収容する石英ルツボ9と、外側に該石英ルツボ9を支持するための黒鉛ルツボ10とから構成されている。ルツボ9、10は、単結晶製造装置1の下部に取り付けられた回転駆動機構(不図示)によって回転昇降動自在なルツボ回転軸18に支持されており、単結晶製造装置1中の融液面の変化によって結晶直径や結晶品質が変わることのないよう、融液面を一定位置に保つため、結晶と逆方向に回転させながら単結晶8の引き上げに応じて原料融液6が減少した分だけルツボ9、10を上昇させている。
また、ルツボ9、10を取り囲むようにヒータ11が配置されており、このヒータ11の外側には、ヒータ11からの熱がメインチャンバ5に直接輻射されるのを防止するための断熱部材12が周囲を取り囲むように設けられている。
また、育成する単結晶8を取り囲むようにして、円筒状の整流筒3が設けられている。
ここで、整流筒3には黒鉛材が用いられており、ヒータ11や原料融液6からの単結晶8への輻射熱を遮断することができるようになっている。
また、育成する単結晶8を取り囲むようにして、円筒状の整流筒3が設けられている。
ここで、整流筒3には黒鉛材が用いられており、ヒータ11や原料融液6からの単結晶8への輻射熱を遮断することができるようになっている。
また、メインチャンバ5のトップ部22には覗き窓19及びその覗き窓19を塞ぐ窓板23が設けられている。この覗き窓19と整流筒3に設けられた窓孔20を通じて育成中の単結晶8を観察することができるようになっている。図1に示すように、この整流筒3の窓孔20に石英製の窓板21を設けて窓孔20を塞ぐようにすることもでき、そうすることで整流筒3による不活性ガスの整流効果が低減するのを防ぎつつ、単結晶8を観察することができる。
そして、炉内に発生した酸化物を炉外に排出する等を目的とし、プルチャンバ7上部に設けられたガス導入口16からアルゴンガス等の不活性ガスが導入され、整流筒3の内側を通り引き上げ中の単結晶8の近傍に整流され、原料融液6表面を通過してルツボ9、10の上端縁の上方を通過し、ガス流出口17から排出される。これにより、引き上げ中の単結晶8がガスにより冷却されるとともに、整流筒3の内側、及びルツボ9、10の上端縁等に酸化物が堆積するのを抑制することができるようになっている。
また、整流筒3の下端部から、整流筒3を取り囲むように外上方に拡径して延出した断熱リング4が設けられている。この断熱リング4によりヒータ11及び原料融液6からの熱を遮断し、整流筒3や単結晶8に熱が直接輻射されるのを防ぐことができるようになっている。
なお、メインチャンバ5及びプルチャンバ7は、ステンレス等の耐熱性、熱伝導性に優れた金属により形成することができ、冷却管(不図示)を通して水冷されている。
なお、メインチャンバ5及びプルチャンバ7は、ステンレス等の耐熱性、熱伝導性に優れた金属により形成することができ、冷却管(不図示)を通して水冷されている。
そして、本発明における単結晶製造装置1は、覗き窓19の窓板23の曇りを防止するためのじゃま板2を具備している。このとき、じゃま板2の材質は高温で安定している材料であれば特に限定されるものではなく、例えばカーボン、石英、セラミック、高融点金属(Mo、Wなど)などを用いることができる。このじゃま板2は、単結晶8の形状や直径等の観察の際に覗き窓19からの視界を遮らないように覗き窓19と整流筒3の窓孔20との間に配置されている。
このようなじゃま板2を具備する単結晶製造装置1であれば、引き上げ中にルツボ9内の融液等から発生する酸化物の雰囲気ガスの吹き上がりが直接覗き窓19に到達するのを抑制することができる。その結果、窓板23に酸化物が付着して窓板23が曇ってしまうのを抑制して窓板23の交換頻度を低減し、また覗き窓19の窓板23の曇りを抑制するために使用する不活性ガスの流量を削減することができ、製造コストを低減することができる。その結果、従来よりも長時間の連続操業が可能となる。
そして、単結晶8を育成する際には、種結晶13を原料融液6に着液させた際に生じる転位を消滅させるため、一旦、成長初期の結晶を3〜5mm程度まで細く絞り、転位が抜けたところで拡径してコーン部を形成し、所望の直径まで径を拡大して、目的とする品質の単結晶8を成長させていく。あるいは、このような種絞りを行わず、先端が尖った種結晶13を用いて、該種結晶13を原料融液6に静かに接触して所定径まで浸漬させてから引き上げを行う無転位種付け法を適用して単結晶8を育成することもできる。
この際、メインチャンバ5のトップ部22に設けた覗き窓19、整流筒3の窓孔20を通じてカメラ等を使用して単結晶8の直径を測定し、所望の直径が得られるよう単結晶8の引き上げ速度やヒータ11の電力を制御する。
このとき、じゃま板2は、図1に示すように、じゃま板2が断熱部材12の上端から上方に延伸して形成されたものとすることができる。さらに、じゃま板2を図1に示すようなL字状に形成しても良いし、斜め上方に延伸するようにしても良く、例えば酸化物の雰囲気ガスが下方から真上に発生した場合を想定して、この酸化物の雰囲気ガスが覗き窓19の窓板23に直接当たらないように、下方から見た際にじゃま板2が覗き窓19を完全に覆う状態となるように形成することができる。
図2(A)に本発明に係る単結晶製造装置の別の一例を示す。図2(B)は図2(A)に示す単結晶製造装置30に具備されるじゃま板2を拡大した概略図である。図2(A)(B)に示すように、じゃま板2を覗き窓19の外周のフランジ部24から下方に延伸して形成されたものとすることもできる。
このように、図1又は図2(A)(B)に示すようなじゃま板2が形成された単結晶製造装置であれば、簡単に構成でき安価なものとなるので好ましい。
このように、図1又は図2(A)(B)に示すようなじゃま板2が形成された単結晶製造装置であれば、簡単に構成でき安価なものとなるので好ましい。
また、この覗き窓19の外周のフランジ部24から下方に延伸して形成されるじゃま板2を、図3に示すような単結晶製造装置40に具備されるじゃま板2のように、覗き窓19から整流筒3の窓孔20に向けて延伸する筒状のものとしても良い。
このように、覗き窓19の外周のフランジ部24から下方に延伸して形成されるじゃま板2が覗き窓19から整流筒3の窓孔20に向けて延伸する筒状のものであれば、酸化物の雰囲気ガスの吹き上がりが覗き窓19の窓板23に到達するのをより確実に抑制し、窓板23の曇りをほぼ完全に抑制することができる。
このように、覗き窓19の外周のフランジ部24から下方に延伸して形成されるじゃま板2が覗き窓19から整流筒3の窓孔20に向けて延伸する筒状のものであれば、酸化物の雰囲気ガスの吹き上がりが覗き窓19の窓板23に到達するのをより確実に抑制し、窓板23の曇りをほぼ完全に抑制することができる。
ここで、図2(B)、図3(B)では、覗き窓19が長方形である場合のじゃま板2の例を示しているが、覗き窓19が例えば円形や楕円形であるような場合にも本発明を適用することができる。
また、上記したように整流筒3の窓孔20に石英製の窓板21を設けた場合、本発明によりこの整流筒3の窓板21の曇り(特に外面の曇り)も抑制することができる。さらに、図2(A)(B)、図3(A)(B)に示すような覗き窓19の外周のフランジ部24から下方に延伸して形成されるじゃま板2を、整流筒3の窓板21付近まで延伸させるようにすれば、整流筒3の窓板21の曇り抑制の効果をより一層高めることもできる。
尚、図2、3のその他の部材については、図1と同様である。
また、上記したように整流筒3の窓孔20に石英製の窓板21を設けた場合、本発明によりこの整流筒3の窓板21の曇り(特に外面の曇り)も抑制することができる。さらに、図2(A)(B)、図3(A)(B)に示すような覗き窓19の外周のフランジ部24から下方に延伸して形成されるじゃま板2を、整流筒3の窓板21付近まで延伸させるようにすれば、整流筒3の窓板21の曇り抑制の効果をより一層高めることもできる。
尚、図2、3のその他の部材については、図1と同様である。
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1)
図1に示すような単結晶製造装置1を用い、直径600mmの石英ルツボにシリコン原料150kgを融解し、直径200mmのシリコン単結晶を製造した。この際、ガス導入口よりアルゴンガスを導入しながら、引き上げ速度を約0.6mm/minとして120kgの単結晶を引き上げた。そして、アルゴンガスの流量を変化させ、それぞれの場合の覗き窓の窓板の曇りに関して評価し、カメラで単結晶の外周の一部が曇りにより見えなくなるまでの操業時間を測定した。
図1に示すような単結晶製造装置1を用い、直径600mmの石英ルツボにシリコン原料150kgを融解し、直径200mmのシリコン単結晶を製造した。この際、ガス導入口よりアルゴンガスを導入しながら、引き上げ速度を約0.6mm/minとして120kgの単結晶を引き上げた。そして、アルゴンガスの流量を変化させ、それぞれの場合の覗き窓の窓板の曇りに関して評価し、カメラで単結晶の外周の一部が曇りにより見えなくなるまでの操業時間を測定した。
また、120kgの単結晶の引き上げを1バッチとした時の、曇りにより覗き窓の窓板を交換しなければならなくなるまでのバッチ数を評価した。ここで、覗き窓の窓板を交換しなければならない基準は従来より用いている曇りの限界見本を基に判断した。
また、単結晶製造装置1は整流筒の窓孔に石英製の窓板が設けられたものを用い、整流筒の窓板の曇りが種絞りからコーン部の形成までの間に発生するかを評価した。
また、単結晶製造装置1は整流筒の窓孔に石英製の窓板が設けられたものを用い、整流筒の窓板の曇りが種絞りからコーン部の形成までの間に発生するかを評価した。
覗き窓の窓板の曇りに関する結果を図4(A)に示す。図4(A)に示すように、例えばアルゴンガスの流量が80L/minの場合、操業時間が100hrsでは曇りが発生していないのに対し、後述する比較例では曇りが発生しており、比較例と比べ同一の操業時間で曇りが発生するアルゴンガスの流量が減っていることが分かる。また、覗き窓の窓板の交換頻度は3バッチであり、後述する比較例の1〜2バッチという結果と比べ低減されていることが確認できた。
また、整流筒の窓板の曇りに関する結果を図4(B)に示す。図4(B)に示すように、種絞りからコーン部の形成までの間に曇りが発生していないことが分かる。一方、後述する比較例では、例えばアルゴンガスの流量が80L/minの場合、75hrsで曇りが発生している。
このように、本発明の単結晶製造装置は、使用する不活性ガスの流量を削減しつつ、覗き窓の窓板の曇りを抑制して窓板の交換頻度を低減し、製造コストを低減することができることが確認できた。
(実施例2)
図2に示すような単結晶製造装置30を用い、アルゴンガスの流量を30L/minとした以外、実施例1と同様な条件でシリコン単結晶を製造し、実施例1と同様な評価を行った。
覗き窓の窓板の曇りに関する結果を図5(A)に示す。図5(A)に示すように、操業時間が100hrsまでは曇りが発生せず、実施例1と同等かそれ以上の効果が得られていることが分かった。
図2に示すような単結晶製造装置30を用い、アルゴンガスの流量を30L/minとした以外、実施例1と同様な条件でシリコン単結晶を製造し、実施例1と同様な評価を行った。
覗き窓の窓板の曇りに関する結果を図5(A)に示す。図5(A)に示すように、操業時間が100hrsまでは曇りが発生せず、実施例1と同等かそれ以上の効果が得られていることが分かった。
また、整流筒の窓板の曇りに関する結果を図5(B)に示す。図5(B)に示すように、種絞りからコーン部の形成までの間に曇りが発生していないことが分かる。
(実施例3)
図3に示すような、単結晶製造装置40を用い、アルゴンガスの流量を30L/minとした以外、実施例1と同様な条件でシリコン単結晶を製造し、実施例1と同様な評価を行った。ここで、単結晶製造装置40のじゃま板は覗き窓の外周のフランジ部から整流筒の窓孔付近まで延伸した筒状のものを用いた。
覗き窓の窓板の曇りに関する結果を図6(A)に示す。図6(A)に示すように、操業時間が150hrs以上経過しても曇りが発生することはなく、実施例1の結果と比較してさらに改善されていることが分かる。
図3に示すような、単結晶製造装置40を用い、アルゴンガスの流量を30L/minとした以外、実施例1と同様な条件でシリコン単結晶を製造し、実施例1と同様な評価を行った。ここで、単結晶製造装置40のじゃま板は覗き窓の外周のフランジ部から整流筒の窓孔付近まで延伸した筒状のものを用いた。
覗き窓の窓板の曇りに関する結果を図6(A)に示す。図6(A)に示すように、操業時間が150hrs以上経過しても曇りが発生することはなく、実施例1の結果と比較してさらに改善されていることが分かる。
また、整流筒の窓板の曇りに関する結果を図6(B)に示す。図6(B)に示すように、種絞りからコーン部の形成までの間に曇りが発生していないことが分かる。
(比較例)
図8に示すような、本発明のじゃま板を具備していない従来の単結晶製造装置101を用いた以外、実施例1と同様な条件でシリコン単結晶を製造し、実施例1と同様な評価を行った。
覗き窓の窓板の曇りに関する結果を図7(A)に示す。図7(A)に示すように、実施例1の結果と比べ、同一の操業時間で曇りが発生するアルゴンガスの流量が増えていることが分かる。また、覗き窓の窓板の交換頻度は1〜2バッチという結果であった。
図8に示すような、本発明のじゃま板を具備していない従来の単結晶製造装置101を用いた以外、実施例1と同様な条件でシリコン単結晶を製造し、実施例1と同様な評価を行った。
覗き窓の窓板の曇りに関する結果を図7(A)に示す。図7(A)に示すように、実施例1の結果と比べ、同一の操業時間で曇りが発生するアルゴンガスの流量が増えていることが分かる。また、覗き窓の窓板の交換頻度は1〜2バッチという結果であった。
また、整流筒の窓板の曇りに関する結果を図7(B)に示す。図7(B)に示すように、例えばアルゴンガスの流量が80L/minの場合、操業時間が75hrsでコーンの一部が曇りによって検出できなくなった。
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。
1、30、40…単結晶製造装置、2…じゃま板、3…整流筒、4…断熱リング、
5…メインチャンバ、6…原料融液、7…プルチャンバ、8…単結晶、
9、10…ルツボ、11…ヒータ、12…断熱部材、13…種結晶、14…種ホルダ、
15…ワイヤ、16…ガス導入口、17…ガス流出口、18…ルツボ回転軸、
19…覗き窓、20…窓孔、21…整流筒の窓板、22…トップ部、
23…覗き窓の窓板、24…フランジ部。
5…メインチャンバ、6…原料融液、7…プルチャンバ、8…単結晶、
9、10…ルツボ、11…ヒータ、12…断熱部材、13…種結晶、14…種ホルダ、
15…ワイヤ、16…ガス導入口、17…ガス流出口、18…ルツボ回転軸、
19…覗き窓、20…窓孔、21…整流筒の窓板、22…トップ部、
23…覗き窓の窓板、24…フランジ部。
Claims (5)
- 少なくとも、原料融液を収容するルツボ及び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と、該メインチャンバの上部に連設され、育成した単結晶が引き上げられて収容されるプルチャンバと、該プルチャンバに設けられるガス導入口と、前記メインチャンバのトップ部に設けられる前記単結晶を観察するための覗き窓と、該覗き窓を塞ぐ窓板と、前記メインチャンバの天井部から下方に延設される窓孔を有した整流筒とを有し、前記メインチャンバのトップ部の覗き窓と前記整流筒の窓孔を通じて育成中の前記単結晶を観察することができるチョクラルスキー法による単結晶製造装置であって、
前記単結晶を観察する際に前記覗き窓からの視界を遮らないように前記覗き窓と前記整流筒の窓孔との間に配置された前記覗き窓の窓板の曇りを防止するためのじゃま板を具備することを特徴とする単結晶製造装置。 - 前記ヒータの外側を囲うように設置される断熱部材を有し、前記じゃま板が前記断熱部材の上端から上方に延伸して形成されたものであることを特徴とする請求項1に記載の単結晶製造装置。
- 前記じゃま板が前記覗き窓の外周のフランジ部から下方に延伸して形成されたものであることを特徴とする請求項1に記載の単結晶製造装置。
- 前記覗き窓の外周のフランジ部から下方に延伸して形成される前記じゃま板が前記覗き窓から前記整流筒の窓孔に向けて延伸する筒状のものであることを特徴とする請求項3に記載の単結晶製造装置。
- 前記整流筒の窓孔を、石英製の窓板で塞ぐものであることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の単結晶製造装置。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN109595932A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-04-09 | 东台市高科技术创业园有限公司 | 一种活动连接式金属用熔化装置 |
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-
2009
- 2009-01-26 JP JP2009014401A patent/JP2010168259A/ja active Pending
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