JP2021046344A - Semiconductor crystal manufacturing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、チョクラルスキー法(Czochralski method、以下「CZ法」と略す。)や浮遊帯域融解法(Floating zone method、以下「FZ法」と略す。)の単結晶成長法を用いて半導体結晶を製造する半導体結晶製造装置に関する。 The present invention uses, for example, the Czochralski method (hereinafter abbreviated as "CZ method") and the floating zone melting method (hereinafter abbreviated as "FZ method") single crystal growth method. The present invention relates to a semiconductor crystal manufacturing apparatus for manufacturing a semiconductor crystal.
CZ法では、チャンバ内に設けられた坩堝で溶融されたシリコン融液からシリコン単結晶を引き上げて製造する。この製造過程において、二酸化シリコン(SiO2)を成分とする坩堝から酸素(O2)が溶け出してシリコン融液と反応し、酸化シリコン(SiOx)又は二酸化シリコン(SiO2)が生成される。 In the CZ method, a silicon single crystal is pulled up from a silicon melt melted in a crucible provided in a chamber to produce the silicon single crystal. In this manufacturing process, oxygen (O 2 ) is dissolved from the pit containing silicon dioxide (SiO 2 ) and reacts with the silicon melt to produce silicon oxide (SiOx) or silicon dioxide (SiO 2 ).
前記酸化シリコン(SiOx)又は前記二酸化シリコン(SiO2)は、シリコン融液表面から蒸発する。以下、シリコン融液表面から蒸発した酸化シリコン(SiOx)、二酸化シリコン(SiO2)及び後述するドーパントを総称する際は、「蒸発物」という用語を用いる。 The silicon oxide (SiOx) or the silicon dioxide (SiO 2 ) evaporates from the surface of the silicon melt. Hereinafter, when the silicon oxide (SiOx), silicon dioxide (SiO 2 ), and the dopant described later that have evaporated from the surface of the silicon melt are collectively referred to, the term "evaporate" is used.
酸化シリコン(SiOx)において、xは0<x<2の値をとる。酸化シリコン(SiOx)が生成されるのは、シリコン原子(S)と比較して十分な酸素(O2)がシリコン融液中及びチャンバ内雰囲気に存在しないため、シリコン原子(S)が完全に酸化されないからである。 In silicon oxide (SiOx), x takes a value of 0 <x <2. Silicon oxide (SiOx) is generated because sufficient oxygen (O 2 ) is not present in the silicon melt and in the atmosphere in the chamber as compared with the silicon atom (S), so that the silicon atom (S) is completely absent. This is because it is not oxidized.
前記蒸発物は、シリコン融液表面上方のチャンバ内壁面に到達し、一部がそこに付着する。この付着物が落下してシリコン融液に溶融し、引き上げ中のシリコン単結晶に取り込まれた場合、製造されたシリコン単結晶に欠陥(例えば、有転位化)が生じるおそれがある。 The evaporator reaches the inner wall surface of the chamber above the surface of the silicon melt, and a part thereof adheres to the inner wall surface of the chamber. When this deposit falls and melts in the silicon melt and is incorporated into the silicon single crystal being pulled up, defects (for example, dislocation) may occur in the produced silicon single crystal.
このような不都合を防止するために、半導体結晶製造装置では、チャンバ上方に設けられたガス導入口から不活性ガスを導入し、チャンバ底部に設けられた排気口、排気口に接続された排気管及び排気装置を用いて、チャンバ内の圧力を数千Paの低圧に維持しつつ、不活性ガス及び蒸発物をチャンバ外に排気している。 In order to prevent such inconvenience, in the semiconductor crystal manufacturing apparatus, an inert gas is introduced from a gas introduction port provided above the chamber, and an exhaust port provided at the bottom of the chamber and an exhaust pipe connected to the exhaust port are connected. And the exhaust device is used to exhaust the inert gas and evaporation to the outside of the chamber while maintaining the pressure inside the chamber at a low pressure of several thousand Pa.
従来の半導体結晶製造装置には、チャンバ底壁に複数個の排気口が設けられ、各排気口にほぼ鉛直下方向に配設された複数本の排気管がそれぞれ接続され、各排気管が他方の排気管と圧力制御装置の手前で一つに集合して接続されているものがある(例えば、特許文献1参照)。 In the conventional semiconductor crystal manufacturing apparatus, a plurality of exhaust ports are provided on the bottom wall of the chamber, and a plurality of exhaust pipes arranged substantially vertically downward are connected to each exhaust port, and each exhaust pipe is connected to the other. In front of the exhaust pipe and the pressure control device, there are some that are collectively connected to each other (see, for example, Patent Document 1).
高温雰囲気のチャンバから排気管に到達した前記蒸発物は、排気管内を通過するに従って次第に冷却され、一部は外部に排気されるが、一部は排気管の内壁面に付着して堆積していく。排気管の内壁面の付着物は、シリコン単結晶の引き上げ回数が増えれば増えるほど、その厚みを増していく。 The evaporation that reaches the exhaust pipe from the chamber in the high temperature atmosphere is gradually cooled as it passes through the exhaust pipe, and a part of it is exhausted to the outside, but a part of it adheres to the inner wall surface of the exhaust pipe and accumulates. I will go. The thickness of the deposits on the inner wall surface of the exhaust pipe increases as the number of times the silicon single crystal is pulled up increases.
排気管の内壁面に付着物が付着したままであると、以下に示す様々な問題が発生することがある。
(1)付着物がチャンバ内に逆流してシリコン融液に混入し、製造されたシリコン単結晶に欠陥(例えば、有転位化)が発生する。
If deposits remain on the inner wall surface of the exhaust pipe, the following various problems may occur.
(1) The deposits flow back into the chamber and mix with the silicon melt, causing defects (for example, dislocations) in the produced silicon single crystal.
(2)付着物で内径が小さくなった排気管の排気抵抗が大きくなるため、チャンバ内の圧力が制御し難くなりチャンバ内の圧力が大きく変動しやすい。これにより、シリコン単結晶の引上げ条件に悪影響が出たり、排気管の内壁面から剥離した付着物が排気管の下流にある機器(例えば、真空ポンプ)の内部に浸入してその機器を損傷したりする。 (2) Since the exhaust resistance of the exhaust pipe whose inner diameter is reduced due to the deposits increases, it becomes difficult to control the pressure in the chamber, and the pressure in the chamber tends to fluctuate greatly. As a result, the pulling condition of the silicon single crystal is adversely affected, and the deposits peeled off from the inner wall surface of the exhaust pipe infiltrate into the inside of the equipment (for example, a vacuum pump) downstream of the exhaust pipe and damage the equipment. Or something.
(3)シリコン単結晶に所望の性質を付与するために、ドーパントをシリコン融液に添加する場合がある。ドーパントには、例えば、ヒ素(As)、リン(P)及びアンチモン(Sb)に代表されるn型ドーパントと、例えば、ホウ素(B)、アルミニウム(Al)に代表されるp型ドーパントとがある。 (3) A dopant may be added to the silicon melt in order to impart desired properties to the silicon single crystal. Dopants include, for example, n-type dopants typified by arsenic (As), phosphorus (P) and antimony (Sb), and p-type dopants typified by, for example, boron (B) and aluminum (Al). ..
n型ドーパントは、その沸点がシリコンの融点よりも低いので、前記シリコン単結晶の製造過程において、シリコン融液表面から蒸発しやすい。この結果、シリコン融液内のn型ドーパントの濃度が設定値より下がり、製造されたシリコン単結晶が所望の性質(例えば、抵抗率)が得られなくなるおそれがある。このような不都合を防止するために、n型ドーパントを添加する場合、チャンバ内の圧力は前記数千Paの低圧より高めに設定する。 Since the boiling point of the n-type dopant is lower than the melting point of silicon, it easily evaporates from the surface of the silicon melt in the process of producing the silicon single crystal. As a result, the concentration of the n-type dopant in the silicon melt may be lower than the set value, and the produced silicon single crystal may not have desired properties (for example, resistivity). In order to prevent such inconvenience, when the n-type dopant is added, the pressure in the chamber is set higher than the low pressure of several thousand Pa.
しかし、チャンバ内の圧力は、シリコン融液表面から蒸発した蒸発物がチャンバ内壁面に到達することを防止するために数千Paの低圧に設定されていた。このチャンバ内の圧力を高めに設定すると、排気管内の蒸発物濃度が高くなる。排気管の内壁面の付着物の量は、ドーパントを添加しない場合及びp型ドーパントを添加する場合と比較して多い。したがって、前記(1)及び(2)に示す問題が発生するおそれはより一層高まる。 However, the pressure in the chamber was set to a low pressure of several thousand Pa in order to prevent the evaporation from the surface of the silicon melt from reaching the inner wall surface of the chamber. If the pressure in the chamber is set high, the concentration of evaporation in the exhaust pipe becomes high. The amount of deposits on the inner wall surface of the exhaust pipe is larger than that in the case where the dopant is not added and in the case where the p-type dopant is added. Therefore, the possibility that the problems shown in (1) and (2) above will occur is further increased.
特許文献1に記載された従来技術では、チャンバ底壁に設けられた各排気口から対応する排気管を経て圧力制御装置までの距離が異なる。知見によれば、排気管の長さが十分に長い場合には、排気管内の排気速度は、排気管の長さにほぼ反比例する。このため、特許文献1に記載された従来技術では、各排気管内の排気速度も異なることになる。この結果、例えば、各排気管が結合する部分などでは、不活性ガスのガス流が乱れるため、前記(1)〜(3)に示す問題が発生する。しかし、これらの問題を解決する手段は、前記特許文献1に開示されていない。
In the prior art described in
本発明は、前記様々な問題を解決することを課題の一例とするものであり、これらの課題を解決することができる半導体結晶製造装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned various problems as an example, and an object of the present invention is to provide a semiconductor crystal manufacturing apparatus capable of solving these problems.
前記課題を解決するためには、チャンバ底部に設けられた各排気口から、対応する排気口に接続される複数本の個別排気管、これらの個別排気管と接続される複数本の結合管を経て、排気装置に接続するために各結合管が1つに結合される結合部までの距離を等しくすれば良い。この場合、少なくとも直接結合される各排気管は、同一又は対称的な形状であって、同一内径を有することが好ましい。 In order to solve the above problems, from each exhaust port provided at the bottom of the chamber, a plurality of individual exhaust pipes connected to the corresponding exhaust ports and a plurality of coupling pipes connected to these individual exhaust pipes are provided. After that, the distances to the joints where each coupling pipe is connected to one in order to connect to the exhaust system may be equalized. In this case, it is preferable that at least the directly connected exhaust pipes have the same or symmetrical shape and have the same inner diameter.
しかし、チャンバ底部中央には坩堝を回転させつつ昇降させる駆動手段が設けられているので、これとの干渉を避ける必要がある。駆動手段との干渉を避けるために、排気管の長さを徒に長くすれば、排気管の広い設置場所が必要であるとともに、設置費用もかかり、さらに長い排気管を経て不活性ガスや付着物を吸引するために強い吸引力を有する排気装置が必要となる。 However, since a driving means for raising and lowering the crucible while rotating it is provided in the center of the bottom of the chamber, it is necessary to avoid interference with this. If the length of the exhaust pipe is made unnecessarily long in order to avoid interference with the drive means, a wide installation space for the exhaust pipe is required, installation costs are high, and an inert gas is attached through the longer exhaust pipe. An exhaust device having a strong suction force is required to suck the kimono.
そこで、本発明者らが鋭意研究を重ねた結果得た知見について、図1を参照して説明する。図1は、チャンバ底部に8個の排気口EH1〜EH8が形成された場合の例である。
まず、各排気口EH1〜EH8は、チャンバ底部の駆動手段の中心軸を中心として対称的な位置に形成される。各一端が対応する排気口EH1〜EH8にそれぞれ接続される8個の個別排気管EP1〜EP8は、隣接する2本の個別排気管(EP1,EP2)、(EP3,EP4)、(EP5,EP6)、(EP7,EP8)がペア(対)とされる。
Therefore, the findings obtained as a result of intensive research by the present inventors will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows an example in which eight exhaust ports EH 1 to EH 8 are formed at the bottom of the chamber.
First, the exhaust ports EH 1 to EH 8 are formed at symmetrical positions about the central axis of the driving means at the bottom of the chamber. Eight
ペアとされた個別排気管(EP1,EP2)、(EP3,EP4)、(EP5,EP6)、(EP7,EP8)は、各結合部C11〜C14で結合された状態において、駆動手段の中心軸を通過し、かつ、対応する結合部C11〜C14を通過する基準面に対して対称な形状となるような同一又は対称的な形状であって、同一内径を有し、同一寸法である。図1の例では、排気管EP1と排気管EP2とは、ほぼV字状を形成している。図1において、例えば、排気口EH1から第1の結合部C11までの線分と交差する1本線の記号と、排気口EH2から第1の結合部C11までの線分と交差する1本線の記号は、これらの長さが等しいこと、すなわち、排気管EP1の長さと排気管EP2の長さが等しいことを表している。
Individual exhaust pipes which are paired (EP 1, EP 2), coupled with (EP 3, EP 4), (
ペアとされた個別排気管(EP1,EP2)、(EP3,EP4)、(EP5,EP6)、(EP7,EP8)は、各他端が第1の結合部C11、C12、C13、C14でそれぞれ結合される。隣接する2個の第1の結合部(C11、C12)、(C13、C14)がペアとされる。ペアとされた第1の結合部(C11、C12)は、第1の結合管CP11に接続される。ペアとされた第1の結合部(C13、C14)は、第1の結合管CP12に接続される。 The other ends of the paired individual exhaust pipes (EP 1 , EP 2 ), (EP 3 , EP 4 ), (EP 5 , EP 6 ), and (EP 7 , EP 8 ) are the first joints C. It is combined at 11 , C 12 , C 13 and C 14, respectively. Two adjacent first joints (C 11 , C 12 ) and (C 13 , C 14 ) are paired. The paired first joint (C 11 , C 12 ) is connected to the first joint tube CP 11. The paired first coupling (C 13 , C 14 ) is connected to the first coupling tube CP 12.
第1の結合管CP11は、一端が対応する第1の結合部C11と接続される枝部B11と、一端が対応する第1の結合部C12と接続される枝部B12とを有している。枝部B11の他端と、枝部B12の他端とが第2の結合部C21と接続される。第1の結合管CP12は、一端が対応する第1の結合部C13と接続される枝部B13と、一端が対応する第1の結合部C14と接続される枝部B14とを有している。枝部B13の他端と、枝部B14の他端とが第2の結合部C22と接続される。 First coupling pipe CP 11 includes a branch unit B 11 which is connected to the first coupling part C 11, one end of the corresponding, the branch unit B 12 having one end connected to the first coupling part C 12 corresponding have. The other end of the branch portion B 11 and the other end of the branch portion B 12 are connected to the second joint portion C 21. First coupling pipe CP 12 includes a branch B 13 which is connected to the first coupling part C 13, one end of the corresponding, the branches B 14 having one end connected to the first coupling part C 14 corresponding have. The other end of the branch portion B 13 and the other end of the branch portion B 14 are connected to the second joint portion C 22.
第1の結合管CP11は、駆動手段の中心軸を通過し、かつ、第2の結合部C21を通過する基準面に対して対称な形状となるような同一又は対称的な形状である。枝部B11及び枝部B12は、同一内径を有し、同一寸法である。第1の結合管CP12は、駆動手段の中心軸を通過し、かつ、第2の結合部C22を通過する基準面に対して対称な形状となるような同一又は対称的な形状である。枝部B13及び枝部B14は、同一内径を有し、同一寸法である。図1の例では、第1の結合管CP11及びCP12は、ほぼV字状を形成している。 The first coupling tube CP 11 has the same or symmetrical shape so as to pass through the central axis of the driving means and to have a symmetrical shape with respect to the reference plane passing through the second coupling portion C 21. .. The branch portion B 11 and the branch portion B 12 have the same inner diameter and the same dimensions. The first coupling tube CP 12 has the same or symmetrical shape so as to pass through the central axis of the driving means and to have a symmetrical shape with respect to the reference plane passing through the second coupling portion C 22. .. The branch portion B 13 and the branch portion B 14 have the same inner diameter and the same dimensions. In the example of FIG. 1, the first connecting tubes CP 11 and CP 12 form substantially V-shapes.
図1において、例えば、第1の結合部C11から第2の結合部C21までの線分と交差する2本線の記号と、第1の結合部C12から第2の結合部C21までの線分と交差する2本線の記号は、これらの長さが等しいこと、すなわち、枝部B11の長さと枝部B12の長さが等しいことを表している。 In FIG. 1, for example, a symbol of two lines intersecting a line segment from the first joint portion C 11 to the second joint portion C 21, and from the first joint portion C 12 to the second joint portion C 21. The two-line symbol that intersects the line segment of the above indicates that these lengths are equal, that is, the length of the branch B 11 and the length of the branch B 12 are equal.
隣接する2個の第2の結合部(C21、C22)がペアとされる。ペアとされた第2の結合部(C21、C22)は、第2の結合管CP21に接続される。第2の結合管CP21は、一端が対応する第2の結合部C21と接続される枝部B21と、一端が対応する第2の結合部C22と接続される枝部B22とを有している。枝部B21の他端と、枝部B22の他端とが第3の結合部C31と接続される。第3の結合部C31は、第3の結合管CP31の一端に接続される。第3の結合管CP31の他端は、図示せぬ排気装置に接続される。 Two adjacent second joints (C 21 , C 22 ) are paired. The paired second coupling portion (C 21 , C 22 ) is connected to the second coupling tube CP 21. The second coupling pipe CP 21 includes a branch B 21 to be connected to the second coupling part C 21, one end of the corresponding, the branch unit B 22 one end of which is connected to the second coupling part C 22 corresponding have. The other end of the branch portion B 21 and the other end of the branch portion B 22 are connected to the third joint portion C 31. The third coupling portion C 31 is connected to one end of the third coupling tube CP 31. The other end of the third coupling pipe CP 31 is connected to an exhaust device (not shown).
第2の結合管CP21は、駆動手段の中心軸を通過し、かつ、第3の結合部C31を通過する基準面に対して対称な形状となるような同一又は対称的な形状である。枝部B21及び枝部B22は、同一内径を有し、同一寸法である。図1の例では、第2の結合管CP21は、ほぼV字状を形成している。 The second coupling tube CP 21 has the same or symmetrical shape so as to pass through the central axis of the driving means and to have a symmetrical shape with respect to the reference plane passing through the third coupling portion C 31. .. The branch portion B 21 and the branch portion B 22 have the same inner diameter and the same dimensions. In the example of FIG. 1, the second connecting tube CP 21 is substantially V-shaped.
図1において、第2の結合部C21から第3の結合部C31までの線分と交差する3本線の記号と、第2の結合部C22から第3の結合部C31までの線分と交差する3本線の記号は、これらの長さが等しいこと、すなわち、枝部B21の長さと枝部B22の長さが等しいことを表している。 In FIG. 1, the symbol of three lines intersecting the line segment from the second joint portion C 21 to the third joint portion C 31 and the line from the second joint portion C 22 to the third joint portion C 31. The three-line symbol that intersects the minute indicates that these lengths are equal, that is, the length of branch B 21 and the length of branch B 22 are equal.
以上説明した知見を一般化すれば、以下の通りである。
まず、2n(nは2以上の整数)個の排気口をチャンバ底部の駆動手段の中心軸を中心として対称的な位置に形成し、各一端が対応する各排気口にそれぞれ接続する2n本の個別排気管と、隣接する一対の個別排気管の各他端が結合される2n−1個の第1の結合部とを設ける。
The generalization of the findings described above is as follows.
First, 2 2 n (n is an integer of 2 or more) number of exhaust ports formed symmetrically positioned about the central axis of the drive means of the chamber bottom, connected to each exhaust port each end corresponding n An individual exhaust pipe of a book and 2 n-1 first coupling portions to which the other ends of a pair of adjacent individual exhaust pipes are coupled are provided.
次に、2n−k−1個の第(k+1)の結合部と、2n−k−1本の第kの結合管を設ける。各第kの結合管は、一対の枝部を有し、枝部の各一端が隣接する一対の第kの結合部とそれぞれ接続するとともに、枝部の各他端が結合して対応する第(k+1)の結合部に接続する。kは1から(n−1)まで1ずつ増加する正の整数である。第(k+1)の結合部と、第kの結合管とについて、kは1から(n−1)まで1ずつ増加させて配管部を構成する。そして、配管部の終端となる第nの結合部を排気装置に接続する。各排気口から対応する各個別排気管を経て第nの結合部までの距離をいずれも等しくする。 Next, 2 n-k- 1th (k + 1) coupling portions and 2 n-k- 1th coupling pipes are provided. Each k-th coupling tube has a pair of branches, each end of each branch is connected to a pair of adjacent k-th couplings, and the other ends of the branches are coupled to correspond to each other. Connect to the joint of (k + 1). k is a positive integer that increases by 1 from 1 to (n-1). For the first (k + 1) coupling portion and the kth coupling pipe, k is incremented by 1 from 1 to (n-1) to form a piping portion. Then, the nth joint portion, which is the end of the piping portion, is connected to the exhaust device. The distances from each exhaust port to the nth joint via the corresponding individual exhaust pipes are all equal.
この点、排気口の個数が奇数個の場合や2n以外の偶数個(例えば、6個)の場合でも、各排気口から対応する各個別排気管を経て排気装置までの距離を等しく構成することは可能と思われる。しかし、各個別排気管が駆動手段との干渉を避けつつ、最短距離で配管構成を形成することは難しい。 In this regard, even if the number of exhaust ports is an odd number or an even number other than 2 n (for example, 6), the distance from each exhaust port to the exhaust device via the corresponding individual exhaust pipe is equally configured. It seems possible. However, it is difficult for each individual exhaust pipe to form a pipe configuration in the shortest distance while avoiding interference with the drive means.
前記課題を解決するために、請求項1に記載の発明に係る半導体結晶製造装置は、半導体結晶を製造するチャンバ内に導入されたガスを排気する第1、第2、第3及び第4の排気口と、各一端が対応する各前記第1〜第4の排気口にそれぞれ接続される第1、第2、第3及び第4の個別排気管と、隣接する一対の前記第1及び第2の個別排気管の各他端が結合して接続される第1の結合部と、隣接する一対の前記第3及び第4の個別排気管の各他端が結合して接続される第2の結合部と、一端が前記第1の結合部と接続される第1の枝部と、一端が前記第2の結合部と接続される第2の枝部とを有し、前記第1及び第2の枝部の各他端が結合して第3の結合部に接続される結合管とを備え、各前記第1〜第4の排気口から対応する各前記第1〜第4の個別排気管を経て前記第3の結合部までの距離がいずれも実質的に等しいことを特徴としている。
In order to solve the above problems, the semiconductor crystal manufacturing apparatus according to the invention according to
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の半導体結晶製造装置に係り、前記第1〜第4の排気口は、前記チャンバ内に設けられる坩堝を回転させつつ昇降させる駆動手段の中心軸に対して対称的な位置に設けられ、一対の前記第1及び前記第2の個別排気管は前記中心軸を通過する第1の基準面に対して対称な形状を呈し、一対の前記第3及び前記第4の個別排気管は前記第1の基準面に対して対称な形状を呈し、一対の前記第1及び第2の個別排気管は、一対の前記第3及び第4の個別排気管とは、前記中心軸を通過し、前記第1の基準面とは異なる第2の基準面に対して対称的な位置に設けられていることを特徴としている。
The invention according to
請求項3に記載の発明に係る半導体結晶製造装置は、半導体結晶を製造するチャンバ内に導入されたガスを排気する2n(nは2以上の整数)個の排気口と、各一端が対応する各前記排気口にそれぞれ接続される2n本の個別排気管と、隣接する一対の前記個別排気管の各他端が結合して接続される2n−1個の第1の結合部と、2n−k−1{kは1から(n−1)まで1ずつ増加する正の整数}個の第(k+1)の結合部と、一対の枝部を有し、前記枝部の各一端が隣接する一対の第kの結合部とそれぞれ接続されるとともに、前記枝部の各他端が結合して対応する前記第(k+1)の結合部に接続される2n−k−1本の第kの結合管とを備え、各前記排気口から対応する各前記個別排気管を経て第nの結合部までの距離がいずれも実質的に等しいことを特徴としている。 The semiconductor crystal manufacturing apparatus according to the third aspect of the invention corresponds to 2 n (n is an integer of 2 or more) exhaust ports for exhausting the gas introduced into the chamber for manufacturing the semiconductor crystal, and one end of each exhaust port. 2 n individual exhaust pipes connected to each of the exhaust ports, and 2 n-1 first coupling portions connected by connecting the other ends of a pair of adjacent individual exhaust pipes. , 2 n−k-1 {k is a positive integer increasing by 1 from 1 to (n-1)} It has a (k + 1) th (k + 1) joint and a pair of branches, and each of the branches one end is connected to the junction of the pair k-th adjacent, 2 n-k-1 present the other end of each of said branches is connected to the coupling portion of the (k + 1) corresponding bound The k-th coupling pipe is provided, and the distances from each of the exhaust ports to the n-th coupling portion via the corresponding individual exhaust pipes are substantially the same.
請求項4に記載の発明に係る半導体結晶製造装置は、 半導体結晶を製造するチャンバと、前記チャンバ内に設けられる坩堝と、前記坩堝を囲むように配置され、前記坩堝を加熱するヒータと、前記チャンバ内に導入されたガスを前記ヒータの上部から排気する上部排気口及び対応する前記上部排気口の下部に形成され、前記ヒータの下部から排気する下部排気口のいずれとも連通する2n(nは2以上の整数)本の排気ダクトと、前記チャンバの底部に形成され、対応する各前記排気ダクトの下端と接続される2n個の排気口と、各一端が対応する各前記排気口にそれぞれ接続される2n本の個別排気管と、隣接する一対の前記個別排気管の各他端が結合して接続される2n−1個の第1の結合部と、2n−k−1{kは1から(n−1)まで1ずつ増加する正の整数}個の第(k+1)の結合部と、一対の枝部を有し、前記枝部の各一端が隣接する一対の第kの結合部とそれぞれ接続されるとともに、前記枝部の各他端が結合して対応する前記第(k+1)の結合部に接続される2n−k−1本の第kの結合管とを備え、各前記排気ダクトの上端から対応する各前記個別排気管を経て第nの結合部までの距離がいずれも実質的に等しいことを特徴としている。 The semiconductor crystal manufacturing apparatus according to the fourth aspect of the present invention includes a chamber for manufacturing a semiconductor crystal, an exhaust gas provided in the chamber, a heater arranged so as to surround the exhaust gas, and a heater for heating the exhaust gas. 2 n (n) formed at the lower part of the upper exhaust port for exhausting the gas introduced into the chamber from the upper part of the heater and the corresponding upper exhaust port, and communicating with both of the lower exhaust port for exhausting the gas from the lower part of the heater. Is an integer of 2 or more), 2 n exhaust ports formed at the bottom of the chamber and connected to the lower end of each corresponding exhaust duct, and each end corresponding to each of the exhaust ports. Two n individual exhaust pipes to be connected to each other, 2 n-1 first coupling portions to which the other ends of the pair of adjacent individual exhaust pipes are connected to each other , and 2 n-k- 1 {k is a positive integer that increases by 1 from 1 to (n-1)} A pair of (k + 1) first (k + 1) joints and a pair of branches, each end of which is adjacent to each other. Two n-k-1 k-th coupling tubes that are connected to the k-th coupling portion, and the other ends of the branch portions are coupled to each other and connected to the corresponding (k + 1) -th coupling portion. It is characterized in that the distances from the upper end of each of the exhaust ducts to the nth coupling portion via the corresponding individual exhaust pipes are substantially the same.
請求項5に記載の発明は、請求項3又は請求項4に記載の半導体結晶製造装置に係り、前記2n個の排気口は、前記チャンバ内に設けられる坩堝を回転させつつ昇降させる駆動手段の中心軸に対して対称的な位置に設けられ、隣接する2個の前記個別排気管は、前記中心軸を通過する基準面に対して対称な形状を呈するとともに、他の隣接する2個の前記個別排気管とは、前記中心軸を通過し、前記基準面とは異なる基準面に対して対称的な位置に設けられていることを特徴としている。
The invention according to
請求項6に記載の発明は、請求項1乃至請求項5のいずれか1つに記載の半導体結晶製造装置に係り、n型ドーパントを添加したシリコン単結晶を製造することを特徴としている。
The invention according to claim 6 is related to the semiconductor crystal manufacturing apparatus according to any one of
請求項1における「各前記第1〜第4の排気口から対応する各前記第1〜第4の個別排気管を経て第3の結合部までの距離」をいずれも物理的に完全に等しくすることは、各個別排気管の寸法公差や個別排気管と結合管と結合する際の材料(溶接の場合、溶加材)の量の違いなどが起因として、不可能である。本願発明は、複数本の排気管内を流れるガス流の排気速度を均一化することを目的としており、この目的を達成することができるのであれば、前記距離のばらつきを許容することができる。このことは、請求項3及び請求項4についても同様である。
したがって、請求項1、請求項3及び請求項4における「実質的に等しい」とは、物理的に完全な等しさではなく、ガス流の排気速度の均一化を実現できる程度の等しさを意味する。
All of the "distances from each of the first to fourth exhaust ports to the third joint via the corresponding first to fourth individual exhaust pipes" in
Therefore, "substantially equal" in
本発明によれば、チャンバ底部に設けられた複数個の排気口に対応して接続される複数本の排気管内を流れるガス流の排気速度を均一化することができる。 According to the present invention, it is possible to make the exhaust speed of the gas flow flowing in the plurality of exhaust pipes connected corresponding to the plurality of exhaust ports provided at the bottom of the chamber uniform.
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
実施の形態1.
図2は本発明の実施の形態1に係る半導体結晶製造装置1の構成の一例を示す概念図である。半導体結晶製造装置1は、CZ法を用いてシリコン単結晶を製造する。半導体結晶製造装置1は、半導体結晶製造部11と、ガス排気部12とを備えている。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 is a conceptual diagram showing an example of the configuration of the semiconductor
半導体結晶製造部11は、クリーンルームCRの床FC上に設置される。半導体結晶製造部11は、上下端が開口し中空のチャンバ21と、チャンバ21の上端に接続する単結晶引き上げ部22と、不活性ガスをチャンバ21内に導入するガス導入部23とを備えている。チャンバ21は、シリコン融液Mを貯留するほぼ有底円筒形状の坩堝25を収容する。
The semiconductor crystal manufacturing unit 11 is installed on the floor FC of the clean room CR. The semiconductor crystal manufacturing unit 11 includes a
チャンバ21は、坩堝25を回転させつつ昇降させる駆動手段51と、いずれも図示しないが、坩堝25の外側に所定間隔を隔てて配置されシリコン融液Mを加熱するヒータと、ヒータの外側に所定間隔を隔てて配置された保温筒を収容する。単結晶引き上げ部22は、図示せぬ種結晶を坩堝25内のシリコン融液Mに浸漬した後、所定方向に回転させつつ引き上げることにより、シリコン単結晶SMを引き上げる。
The
チャンバ21の底部を構成し、床FCに載置されるベースプレート(図示略)には、チャンバ21内に導入された不活性ガスを外部に排気するために、2n(nは2以上の整数)個の排気口24、この実施の形態1では、n=2、すなわち、4個の排気口24A〜24Dがそれぞれ形成されている。排気口24A〜24Dは、横断面形状がほぼ円形状を呈している。図2では、排気口24A〜24Dは、床FCに直接、かつ、一直線上に所定間隔を隔てて示されている。しかし、排気口24A〜24Dは、実際は、ベースプレートの上面であって、平面視において、駆動手段51の中心軸を通過し、互いに直交する基準面RT1及びRT2を基準面として互いにほぼ対称的な位置に形成された対応する個別排気管31A〜31D(図4参照)の上方にそれぞれ形成されている。
The base plate (not shown) that constitutes the bottom of the
図2において、ガス排気部12は、クリーンルームCRの床FC下及びポンプ室PRの床FP下に設置されている。ベースプレート及びクリーンルームCRの床FC下には、前記排気口24A〜24Dが穿設されている。排気口24A〜24Dの各下端には、排気口24A〜24Dに対応して2n本の個別排気管31、この実施の形態1では、n=2、すなわち、4本の個別排気管31A〜31Dの各一端が接続されている。
In FIG. 2, the
個別排気管31A〜31Dの各他端は、結合管32に接続されている。個別排気管31A〜31Dと、結合管32とは、配管部13を構成している。結合管32の他端は、トラップ33の入力端に接続されている。トラップ33の出力端は、排気管34の一端に接続されている。トラップ33は、個別排気管31A〜31Dの内壁から剥離し、結合管32内を通過してきた剥離物を捕捉する。
The other ends of the
排気管34は、クリーンルームCRの床FC下からポンプ室PRの床FP下に配管されている。排気管34は、ポンプ室PRの床FP下に配管された途中で排気管35と排気管36に分岐している。排気管35の一端は、シリコン単結晶製造時に開かれ、付着物除去時は閉じられるメインバルブ37の入力端に接続されている。
The
メインバルブ37の出力端は、排気管38を経てメインポンプ39の入力端に接続されている。メインポンプ39の出力端は排気管40の一端に接続され、排気管40の他端はスクラバ41に接続されている。メインポンプ39は、シリコン単結晶製造時に作動し、排気管38を通過してきた不活性ガス、蒸発物や粉塵を吸引して排気管40を経てスクラバ41へ供給する。スクラバ41は、排気管40及び後述する排気管45を通過した付着物を泥化する。
The output end of the
排気管36の一端は、付着物除去時に開かれ、シリコン単結晶製造時に閉じられるサブバルブ42の入力端に接続されている。サブバルブ42の出力端は、排気管43を経てブロア44の入力端に接続されている。ブロア44の出力端は排気管45の一端に接続され、排気管45の他端は排気管40の他端近傍に接続されている。ブロア44は、付着物除去時に作動し、排気管43を通過してきた大気、不活性ガス、粉塵や付着物を吸引して排気管45及び排気管40を経てスクラバ41へ供給する。
One end of the
配管部13は、本実施の形態1の特徴であるので、図3〜図5を参照して、その構成の一例を説明する。図3は図2に示す半導体結晶製造装置1を構成する配管部13の構成の一例を示す斜視図、図4は配管部13の構成の一例を示す平面図、図5は配管部13の構成の一例を示す側面図である。配管部13は、個別排気管31A〜31Dと、結合管32とから構成されている。個別排気管31A〜31D及び結合管32は、ほぼ円筒状を呈しており、同一内径である。
Since the piping
配管部13は、排気口24Aから個別排気管31Aを経て結合管32の第2の結合部C21までの距離と、排気口24Bから個別排気管31Bを経て結合管32の第2の結合部C21までの距離と、排気口24Cから個別排気管31Cを経て結合管32の第2の結合部C21までの距離と、排気口24Dから個別排気管31Dを経て結合管32の第2の結合部C21までの距離とがいずれも等しくなるように構成されている。
The piping portion 13 includes the distance from the exhaust port 24A to the second coupling portion C 21 of the
図3及び図5において、個別排気管31Bは、接続部61Bと、上部62Bと、下部63Bとから構成されている。接続部61Bは、フランジを有し、排気口24B(図2参照)に接続されている。上部62Bは、一端が接続部61Bに接続され、鉛直下方向へ延びる。下部63Bは、一端が上部62Bの他端と接続され、その部分から基準面RT1下方へ向かって延び、他端が結合管32を構成する枝部71の一端71A近傍及び個別排気管31Cを構成する下部63Cの他端と結合されて第1の結合部C11に接続されている。
In FIGS. 3 and 5, the
図3及び図5において、個別排気管31Cは、接続部61Cと、上部62Cと、下部63Cとから構成されている。接続部61Cは、フランジを有し、排気口24C(図2参照)に接続されている。上部62Cは、一端が接続部61Cに接続され、鉛直下方向へ延びる。下部63Cは、一端が上部62Cの他端と接続され、その部分から基準面RT1下方へ向かって延び、他端が結合管32を構成する枝部71の一端71A近傍及び個別排気管31Bを構成する下部63Bの他端と結合されて第1の結合部C11に接続されている。個別排気管31Bと個別排気管31Cとは、図5に示すように、基準面RT1に対して対称な形状を呈しており、基準面RT1を中心としてほぼV字状を形成している。
In FIGS. 3 and 5, the
図3は、4個の排気口に4本の個別排気管31A〜31Dがそれぞれ接続される本発明の配管部の構造を示している。図3に示すように、個別排気管31Aは、接続部61Aと、上部62Aと、下部63Aとから構成されている。接続部61Aは、フランジを有し、排気口24A(図2参照)に接続されている。上部62Aは、一端が接続部61Aに接続され、鉛直下方向へ延びる。下部63Aは、一端が上部62Aの他端と接続され、その部分から基準面RT1(図4参照)下方へ向かって延び、他端が結合管32を構成する枝部72の一端72A近傍及び個別排気管31Dを構成する下部63Dの他端と結合されて第1の結合部C12に接続されている。
FIG. 3 shows the structure of the piping portion of the present invention in which four
図3に示すように、個別排気管31Dは、接続部61Dと、上部62Dと、下部63Dとから構成されている。接続部61Dは、フランジを有し、排気口24D(図2参照)に接続されている。上部62Dは、一端が接続部61Dに接続され、鉛直下方向へ延びる。下部63Dは、一端が上部62Dの他端と接続され、その部分から基準面RT1(図4参照)下方へ向かって延び、他端が結合管32を構成する枝部72の一端72A近傍及び個別排気管31Aを構成する下部63Aの他端と結合されて第1の結合部C12に接続されている。個別排気管31Aと個別排気管31Dとは、基準面RT1に対して対称な形状を呈しており、基準面RT1を中心としてほぼV字状を形成している。そして、個別排気管31B及び個別排気管31Cの組み合わせと、個別排気管31A及び個別排気管31Dの組み合わせは、基準面RT2(図4参照)に対して対称な形状を呈している。
As shown in FIG. 3, the
図3及び図4に示すように、結合管32は、枝部71と、枝部72と、基部73とから構成されている。枝部71は、一端71A近傍において、個別排気管31Bを構成する下部63Bの他端と、個別排気管31Cを構成する下部63Cの他端と結合されて第1の結合部C11に接続されている。枝部71は、駆動手段51との干渉を避けつつ、図4において基準面RT2へ向かって斜め上方へ延び、他端が枝部72の他端及び基部73の一端と結合されて第2の結合部C21に接続されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
枝部72は、一端72A近傍において、個別排気管31Aを構成する下部63Aの他端と、個別排気管31Dを構成する下部63Dの他端と結合されて第1の結合部C12に接続されている。枝部72は、駆動手段51との干渉を避けつつ、図4において基準面RT2へ向かって斜め下方へ延び、他端が枝部71の他端及び基部73の一端と結合されて第2の結合部C21に接続されている。基部73の他端、すなわち、結合管32の終端はトラップ33(図2参照)の入力端に接続されている。枝部71と枝部72とは、基準面RT2に対して対称な形状を呈している。結合管32は、図4に示すように、基準面RT2を中心としてほぼY字状を呈している。また、第2の結合部C21は、図4に示すように、基準面RT2と直交する平面上に位置している。
このように、本実施の形態1では、個別排気管31A〜31Dと、結合管32とから構成される配管部13は、個別排気管31Bと個別排気管31Cとが基準面RT1に対して対称な形状を呈しているとともに、個別排気管31Aと個別排気管31Dとが基準面RT1に対して対称な形状を呈している。また、個別排気管31B及び個別排気管31Cの組み合わせと、個別排気管31A及び個別排気管31Dの組み合わせは、基準面RT2に対して対称な形状を呈している。さらに、結合管32は、基準面RT2に対して対称な形状を呈している。
As described above, in the first embodiment, in the piping
したがって、配管部13は、排気口24Aから個別排気管31Aを経て結合管32の第2の結合部C21までの距離と、排気口24Bから個別排気管31Bを経て結合管32の第2の結合部C21までの距離と、排気口24Cから個別排気管31Cを経て結合管32の第2の結合部C21までの距離と、排気口24Dから個別排気管31Dを経て結合管32の第2の結合部C21までの距離とがいずれも等しい。しかも、個別排気管31A〜31D及び結合管32は、ほぼ円筒状を呈しており、同一内径である。
Therefore, the piping portion 13 has the distance from the exhaust port 24A to the second coupling portion C 21 of the
このため、シリコン単結晶製造時にメインポンプ39を作動させた場合、各個別排気管31A〜31D内の排気速度がほぼ同一となる。この結果、例えば、結合管32の結合部C21などでは、不活性ガスのガス流が乱れることがほとんどないため、前記(1)〜(3)に示す問題が発生するおそれは特許文献1に記載した従来技術と比較して少なくなる。
Therefore, when the
また、本実施の形態1では、個別排気管31Bと個別排気管31Cとを組み合わせるとともに、個別排気管31Aと個別排気管31Dとを組み合わせた後、各組み合わせを結合管32と接続している。したがって、駆動手段51との干渉を避けつつ、最短距離で各個別排気管31A〜31D内の排気速度が均一になるように構成することができる。さらに、個別排気管31A〜31D及び結合管32がいずれも対称的な形状を呈しているので、いずれも製造し易いという利点がある。
Further, in the first embodiment, the
実施の形態2.
前記実施の形態1では、排気口24A〜24Dは、図2に示すチャンバ21の底部を構成し、床FCに載置されるベースプレート(図示略)にそれぞれ形成されている例を示したが、これに限定されない。本発明は、例えば、図6及び図7に示す半導体結晶製造装置2にも適用することができる。図6は本発明の実施の形態2に係る半導体結晶製造装置2の構成の一例を示す概念図、図7は半導体結晶製造装置2の排気通路の構造の一例を示す横断面図である。図6及び図7において、図2の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。
In the first embodiment, the
この半導体結晶製造装置2は、例えば、n型ドーパントをシリコン融液に添加する場合に用いて好適な装置である。半導体結晶製造装置2では、シリコン融液Mを加熱するヒータ81が黒鉛坩堝25Aと石英坩堝25Bとからなる坩堝25の外側に所定間隔を隔てて配置されているとともに、ヒータ81の外側に所定間隔を隔てて断熱材からなるほぼ円筒状の保温筒82が配置されている。ヒータ81と保温筒82との間には、ほぼ円筒状の内筒83が配置されている。内筒83は、カーボン部材(例えば、グラファイト)から構成されている。
This semiconductor
内筒83の外周には、横断面ほぼコ字状の長尺部材から構成された2n(nは2以上の整数)本の排気ダクト84、この実施の形態2では、n=2、すなわち、4本の排気ダクト84が接合されている。4本の排気ダクト84は、内筒83の外周4箇所に、坩堝25の中心軸を中心として、隣り合うもの同士がほぼ90°の角度をなすように配置されている。各排気ダクト84は、同一形状及び同一寸法である。
On the outer circumference of the inner cylinder 83, there are 2 n (n is an integer of 2 or more)
チャンバ21の底部を構成するベースプレート21Aには、4本の排気ダクト84に対応した箇所に、2n個の排気口85、この実施の形態2では、n=2、すなわち、4個の排気口85A〜85Dがそれぞれ形成されている。排気口85A〜85Dは、対応する排気ダクト84の下端がそれぞれ接続され、チャンバ21内に導入され、排気ダクト84を通過した不活性ガスを外部に排気する。図6では、排気口85A及び85Bのみを示している。
The
4本の排気ダクト84が接合された内筒83の4箇所には、図6に示すように、ヒータ81の上端上方に上部排気口83Aが、ヒータ81の下端下方に下部排気口83Bがそれぞれ形成されている。
As shown in FIG. 6, the
チャンバ21内において、保温筒82の上端部には、内方に延設された保温板86が設けられている。保温板86の内周端には、育成中のシリコン単結晶SMにヒータ81等からの余計な輻射熱を与えないようにするための輻射シールド87が設けられている。
In the
輻射シールド87は、坩堝25の上方かつ近傍にシリコン単結晶SMの周囲を包囲するよう上部と下部が開口形成され、上部から下部に行くにしたがって、開口の面積が徐々に小さくなるようにテーパ面が形成されている。この輻射シールド87が設けられることにより、上方から坩堝25内に供給された不活性ガスは、輻射シールド87とシリコン融液Mとの隙間を通って流れ、坩堝25外に排気される。
The
4個の排気口85A〜85Dは、図3〜図5に示す配管部13と同様な構造を有する配管部に接続される。ただし、排気ダクト84の横断面形状がほぼコ字状を呈しているので、例えば、排気口85A〜85Dの横断面形状をほぼ矩形状に形成するとともに、個別排気管31A〜31Dをそれぞれ構成する接続部61A〜61Dのフランジの形状を排気口85A〜85Dと密着して接続可能な形状とする必要がある。
The four
このように構成すれば、前記実施の形態1と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施の形態2では、何らかの原因によって、排気ダクト84内を逆流するガス流によって内筒83の上部排気口83A近傍に付着していた付着物が剥離しても、シリコン融液M内に混入することを防止することができる。したがって、n型ドーパントをシリコン融液Mに添加する場合であっても、n型ドーパントのシリコン融液M中の濃度が上昇することを防止することができ、シリコン単結晶に所望の性質(例えば、抵抗率)を付与することができる。
With this configuration, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Further, in the second embodiment, even if the deposits adhering to the vicinity of the
本発明に係る半導体結晶製造装置について、実施例に基づきさらに説明する。本実施例では、前記実施の形態1に示した構成を有する半導体結晶製造装置を用いて実際に実験を行うことにより、その効果を検証した。 The semiconductor crystal manufacturing apparatus according to the present invention will be further described based on examples. In this example, the effect was verified by actually conducting an experiment using the semiconductor crystal manufacturing apparatus having the configuration shown in the first embodiment.
(比較例1〜3)
実施例と比較するための比較例1〜3の配管部の構成は、前記実施の形態1に示した配管部13に換えて、特許文献1に記載した配管構成とほぼ同様の構成である図8及び図9に示す構成を採用した。その他の構成は前記実施の形態1に示した構成と変わるところはない。図8は、比較例である配管部91の構成の一例を示す平面図、図9は配管部91の構成の一例を示す側面図である。
(Comparative Examples 1 to 3)
The configuration of the piping portion of Comparative Examples 1 to 3 for comparison with the embodiment is substantially the same as the piping configuration described in
配管部91は、4本の個別排気管92A〜92Dと、結合管93とから構成されている。個別排気管92Bは、ほぼ円筒形状を呈し、一端にフランジを有し、排気口24B(図2参照)に接続されるとともに、鉛直下方向へ延びる。個別排気管92Bの他端は、結合管93を構成する枝部94の一端と接続される。
The piping
個別排気管92Cは、ほぼ円筒形状を呈し、一端にフランジを有し、排気口24C(図2参照)に接続されるとともに、鉛直下方向へ延びる。個別排気管92Cの他端は、結合管93を構成する枝部94の他端近傍と接続される。
The
個別排気管92Aは、ほぼ円筒形状を呈し、一端にフランジを有し、排気口24A(図2参照)に接続されるとともに、鉛直下方向へ延びる。個別排気管92Aの他端は、結合管93を構成する枝部95の一端と接続される。
The
個別排気管92Dは、ほぼ円筒形状を呈し、一端にフランジを有し、排気口24D(図2参照)に接続されるとともに、鉛直下方向へ延びる。個別排気管92Dの他端は、結合管93を構成する枝部95の他端近傍と接続される。
The
枝部94及び95は、ほぼ円筒形状を呈し、水平方向へ伸びる。枝部94の他端と枝部95の他端は、平面視ほぼT字形状を呈する基部96を構成する梁部96A両端と接続されている。基部96を構成する梁部96Aのほぼ中央には、柱部96Bの一端が接続し、水平方向へ伸びる。柱部96Bの他端は、図2に示すトラップ33の入力端に接続される。個別排気管92A〜92D及び結合管93は、ほぼ円筒状を呈しており、同一内径である。
The
前記実施の形態1に係る配管部13を採用した半導体結晶製造装置を実施例とし、図8及び図9に示す構造を有する配管部91を採用した3台の半導体結晶製造装置を比較例1〜3とした。その排気風速の測定結果を表1に示す。表1の実施例において、31A〜31Cは図3〜図5に示す個別排気管31A〜31Cを示している。同様に、表1の比較例1〜3において、92A〜92Cは図8及び図9に示す個別排気管92A〜92Cを示している。
Taking the semiconductor crystal manufacturing apparatus adopting the piping
表1において、個別排気管31A及び31B並びに個別排気管92A及び92Bの値が1.00であるのは、これらにおける排気風速値を基準として、これらと組み合わされた個別排気管31D及び31C並びに個別排気管92D及び92Cにおける排気風速値がどのような比率となるのかを表すためである。
In Table 1, the values of the
また、表1には、実施例における個別排気管31A〜31Cの排気風速測定値比率の標準偏差及び比較例1〜3における個別排気管92A〜92Cの排気風速測定値比率の標準偏差を示している。標準偏差は、データや確率変数のばらつきを表す数値の一つである。したがって、当該半導体結晶製造装置を構成する個別排気管において、標準偏差が小さいほど均一に不活性ガス等が排気され、標準偏差が大きいほど不均一に不活性ガス等が排気される。
Table 1 also shows the standard deviations of the exhaust wind speed measurement value ratios of the
個別排気管31A〜31D及び個別排気管92A〜92Dにおいて、排気風速を測定した測定場所の排気管内径は全て同じである。したがって、表1に示した排気風速測定値比率は排気量比率と同義であり、読み替えることができる。
In the
表1は、比較例1〜3では個別排気管92D及び92Cにおける排気風速値が約30%大きくなるのに対し、実施例ではすべての個別排気管31A〜31Dにおいて排気風速値が均一になっていることを示している。このため、実施例によれば、個別排気管31A〜31Dのいずれにおいても、ガス流(風速)がスムーズになり、製造されるシリコン単結晶中に欠陥が発生しない率(フリー化率)が向上する。
In Table 1, in Comparative Examples 1 to 3, the exhaust air velocity values in the
前記したように、表1の比較例1〜3では、個別排気管92D及び92Cにおける排気風速値は、ペアとなる個別排気管92A及び92Cにおける排気風速値と比較して約30%大きくなっている。ペアとなる個別排気管92A及び92Dでは、各一端から基部96の他端までの距離は、個別排気管92Dが個別排気管92Aより短い。ペアとなる個別排気管92B及び92Cでは、各一端から基部96の他端までの距離は、個別排気管92Cが個別排気管92Bより短い。このことから、排気風速値は、排気管の長さにほぼ反比例すると言える。
As described above, in Comparative Examples 1 to 3 in Table 1, the exhaust air velocity values in the
表1では、実施例の排気風速の標準偏差が0.02であるのに対し、比較例3の排気風速の標準偏差が0.13である。このことから、例えば、安全率を考慮して、排気風速の標準偏差が±8%以内であればガス流の乱れが発生し難いものと思われる。前記したように、排気風速値は、排気管の長さにほぼ反比例すると言える。したがって、排気管の長さのばらつき(標準偏差)が±8%以内であれば、均一に不活性ガス等が排気され、ガス流の乱れが発生し難いものと思われる。請求項1、請求項3及び請求項4における「実質的に等しい」は、定量的に言えば、「距離」のばらつきが±8%以内であると言える。
In Table 1, the standard deviation of the exhaust air velocity of the example is 0.02, whereas the standard deviation of the exhaust air velocity of the comparative example 3 is 0.13. From this, for example, in consideration of the safety factor, if the standard deviation of the exhaust air velocity is within ± 8%, it is considered that the turbulence of the gas flow is unlikely to occur. As described above, it can be said that the exhaust air velocity value is substantially inversely proportional to the length of the exhaust pipe. Therefore, if the variation (standard deviation) in the length of the exhaust pipe is within ± 8%, the inert gas or the like is uniformly exhausted, and it is considered that the turbulence of the gas flow is unlikely to occur. Quantitatively speaking, the "substantially equal" in
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、前記各実施の形態では、半導体結晶がシリコン単結晶である例を示したが、これに限定されない。半導体結晶は、シリコン多結晶、GAAs単結晶、GAAs多結晶、InP単結晶、InP多結晶、ZnS単結晶、ZnS多結晶、ZnSe単結晶、ZnSe多結晶のいずれでも良い。また、前記各実施の形態では、本発明をCZ法を用いて半導体結晶を製造する場合に適用する例を示したが、これに限定されず、本発明は、FZ法を用いて半導体結晶を製造する場合にももちろん適用することができる。
Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to these embodiments, and the design changes, etc. within the range not deviating from the gist of the present invention, etc. Even if there is, it is included in the present invention.
For example, in each of the above embodiments, an example in which the semiconductor crystal is a silicon single crystal is shown, but the present invention is not limited thereto. The semiconductor crystal may be any of silicon polycrystal, GAAs single crystal, GAAs polycrystal, InP single crystal, InP polycrystal, ZnS single crystal, ZnS polycrystal, ZnSe single crystal, and ZnSe polycrystal. Further, in each of the above-described embodiments, an example in which the present invention is applied to the case of producing a semiconductor crystal by using the CZ method has been shown, but the present invention is not limited to this, and the present invention uses the FZ method to obtain a semiconductor crystal. Of course, it can also be applied when manufacturing.
1,2…半導体結晶製造装置、11…半導体結晶製造部、12…ガス排気部、13…配管部、21…チャンバ、21A…ベースプレート、22…単結晶引き上げ部、23…ガス導入部、24,24A〜24D,85,85A〜85D…排気口、25…坩堝、25A…黒鉛坩堝、25B…石英坩堝、31,31A〜31D…個別排気管、32…結合管、33…トラップ、34〜36,38,40,43,45…排気管、37…メインバルブ,39…メインポンプ、41…スクラバ、42…サブバルブ、44…ブロア、51…駆動手段、61A〜61D…接続部、62A〜62D…上部、63A〜63D…下部、71,72…枝部、71A,72A…一端、73…基部、81…ヒータ、82…保温筒、83…内筒、83A…上部排気口、83B…下部排気口、84…排気ダクト、86…保温板、87…輻射シールド、B11〜B14,B21,B22…枝部、C11〜C14…第1の結合部、C21,C22…第2の結合部、C31…第3の結合部、CP11,CP12…第1の結合管、CP21…第2の結合管、CP31…第3の結合管、CR…クリーンルーム、EH1〜EH8…排気口、EP1〜EP8…個別排気管、FC,FP…床、M…シリコン融液、PR…ポンプ室、RT1,RT2…基準面、SM…シリコン単結晶。 1,2 ... Semiconductor crystal manufacturing equipment, 11 ... Semiconductor crystal manufacturing part, 12 ... Gas exhaust part, 13 ... Piping part, 21 ... Chamber, 21A ... Base plate, 22 ... Single crystal pulling part, 23 ... Gas introduction part, 24, 24A to 24D, 85, 85A to 85D ... Exhaust port, 25 ... Crucible, 25A ... Graphite crucible, 25B ... Quartz crucible, 31, 31A to 31D ... Individual exhaust pipe, 32 ... Combined pipe, 33 ... Trap, 34 to 36, 38, 40, 43, 45 ... Exhaust pipe, 37 ... Main valve, 39 ... Main pump, 41 ... Crucible, 42 ... Sub valve, 44 ... Blower, 51 ... Drive means, 61A to 61D ... Connection, 62A to 62D ... Upper , 63A-63D ... Lower part, 71,72 ... Branch part, 71A, 72A ... One end, 73 ... Base part, 81 ... Heater, 82 ... Heat insulation cylinder, 83 ... Inner cylinder, 83A ... Upper exhaust port, 83B ... Lower exhaust port, 84 ... Exhaust duct, 86 ... Heat insulation plate, 87 ... Radiation shield, B 11 to B 14 , B 21 , B 22 ... Branch, C 11 to C 14 ... First joint, C 21 , C 22 ... Second Crucible, C 31 ... 3rd joint, CP 11 , CP 12 ... 1st joint, CP 21 ... 2nd joint, CP 31 ... 3rd joint, CR ... Clean room, EH 1 ~ EH 8 ... Exhaust port, EP 1 to EP 8 ... Individual exhaust pipe, FC, FP ... Floor, M ... Silicon melt, PR ... Pump chamber, RT1, RT2 ... Reference plane, SM ... Silicon single crystal.
Claims (6)
各一端が対応する各前記第1〜第4の排気口にそれぞれ接続される第1、第2、第3及び第4の個別排気管と、
隣接する一対の前記第1及び第2の個別排気管の各他端が結合して接続される第1の結合部と、
隣接する一対の前記第3及び第4の個別排気管の各他端が結合して接続される第2の結合部と、
一端が前記第1の結合部と接続される第1の枝部と、一端が前記第2の結合部と接続される第2の枝部とを有し、前記第1及び第2の枝部の各他端が結合して第3の結合部に接続される結合管とを備え、
各前記第1〜第4の排気口から対応する各前記第1〜第4の個別排気管を経て前記第3の結合部までの距離がいずれも実質的に等しい
ことを特徴とする半導体結晶製造装置。 The first, second, third, and fourth exhaust ports for exhausting the gas introduced into the chamber for manufacturing the semiconductor crystal, and
The first, second, third and fourth individual exhaust pipes, each end of which is connected to the corresponding first to fourth exhaust ports, respectively.
A first coupling portion to which the other ends of the pair of adjacent first and second individual exhaust pipes are coupled and connected,
A second coupling portion to which the other ends of the pair of adjacent third and fourth individual exhaust pipes are coupled and connected,
The first and second branch portions have a first branch portion whose one end is connected to the first joint portion and a second branch portion whose one end is connected to the second joint portion. Each other end of the joint is provided with a connecting pipe to be connected to the third joint portion.
A semiconductor crystal manufacturing characterized in that the distances from each of the first to fourth exhaust ports to the third joint portion via the corresponding first to fourth individual exhaust pipes are substantially the same. apparatus.
一対の前記第1及び前記第2の個別排気管は前記中心軸を通過する第1の基準面に対して対称な形状を呈し、
一対の前記第3及び前記第4の個別排気管は前記第1の基準面に対して対称な形状を呈し、
一対の前記第1及び第2の個別排気管は、一対の前記第3及び第4の個別排気管とは、前記中心軸を通過し、前記第1の基準面とは異なる第2の基準面に対して対称的な位置に設けられている
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体結晶製造装置。 The first to fourth exhaust ports are provided at positions symmetrical with respect to the central axis of the driving means for raising and lowering the crucible provided in the chamber while rotating.
The pair of the first and second individual exhaust pipes have a shape symmetrical with respect to the first reference plane passing through the central axis.
The pair of the third and fourth individual exhaust pipes has a shape symmetrical with respect to the first reference plane.
The pair of the first and second individual exhaust pipes and the pair of the third and fourth individual exhaust pipes pass through the central axis and are different from the first reference surface. The semiconductor crystal manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the semiconductor crystal manufacturing apparatus is provided at a position symmetrical with respect to the relative.
各一端が対応する各前記排気口にそれぞれ接続される2n本の個別排気管と、
隣接する一対の前記個別排気管の各他端が結合して接続される2n−1個の第1の結合部と、
2n−k−1{kは1から(n−1)まで1ずつ増加する正の整数}個の第(k+1)の結合部と、
一対の枝部を有し、前記枝部の各一端が隣接する一対の第kの結合部とそれぞれ接続されるとともに、前記枝部の各他端が結合して対応する前記第(k+1)の結合部に接続される2n−k−1本の第kの結合管とを備え、
各前記排気口から対応する各前記個別排気管を経て第nの結合部までの距離がいずれも実質的に等しい
ことを特徴とする半導体結晶製造装置。 2 n (n is an integer of 2 or more) exhaust ports for exhausting the gas introduced into the chamber for manufacturing the semiconductor crystal, and
The individual exhaust pipes of the 2 n the each end of which is connected to each of said exhaust ports corresponding,
2 n-1 first coupling portions to which the other ends of the pair of adjacent individual exhaust pipes are coupled and connected,
2 n-k-1 {k is a positive integer that increases by 1 from 1 to (n-1)}
It has a pair of branches, each end of the branch is connected to a pair of adjacent k-th joints, and the other ends of the branch are joined to correspond to the corresponding (k + 1) th joint. It is provided with a 2 n-k-1 k-th coupling tube connected to the coupling portion.
A semiconductor crystal manufacturing apparatus, characterized in that the distances from each of the exhaust ports to the nth coupling portion via the corresponding individual exhaust pipes are substantially the same.
前記チャンバ内に設けられる坩堝と、
前記坩堝を囲むように配置され、前記坩堝を加熱するヒータと、
前記チャンバ内に導入されたガスを前記ヒータの上部から排気する上部排気口及び対応する前記上部排気口の下部に形成され、前記ヒータの下部から排気する下部排気口のいずれとも連通する2n(nは2以上の整数)本の排気ダクトと、
前記チャンバの底部に形成され、対応する各前記排気ダクトの下端と接続される2n個の排気口と、
各一端が対応する各前記排気口にそれぞれ接続される2n本の個別排気管と、
隣接する一対の前記個別排気管の各他端が結合して接続される2n−1個の第1の結合部と、
2n−k−1{kは1から(n−1)まで1ずつ増加する正の整数}個の第(k+1)の結合部と、
一対の枝部を有し、前記枝部の各一端が隣接する一対の第kの結合部とそれぞれ接続されるとともに、前記枝部の各他端が結合して対応する前記第(k+1)の結合部に接続される2n−k−1本の第kの結合管とを備え、
各前記排気ダクトの上端から対応する各前記個別排気管を経て第nの結合部までの距離がいずれも実質的に等しい
ことを特徴とする半導体結晶製造装置。 Chambers for manufacturing semiconductor crystals and
The crucible provided in the chamber and
A heater arranged so as to surround the crucible and heating the crucible,
The formed gas introduced into the chamber at the bottom of the upper outlet and the corresponding upper exhaust port for exhausting from the top of the heater, 2 with any communication of the lower exhaust port for exhausting from the lower portion of the heater n ( n is an integer of 2 or more) With two exhaust ducts,
Two n exhaust ports formed at the bottom of the chamber and connected to the lower end of each corresponding exhaust duct.
The individual exhaust pipes of the 2 n the each end of which is connected to each of said exhaust ports corresponding,
2 n-1 first coupling portions to which the other ends of the pair of adjacent individual exhaust pipes are coupled and connected,
2 n-k-1 {k is a positive integer that increases by 1 from 1 to (n-1)}
It has a pair of branches, each end of the branch is connected to a pair of adjacent k-th joints, and the other ends of the branch are joined to correspond to the corresponding (k + 1) th joint. It is provided with a 2 n-k-1 k-th coupling tube connected to the coupling portion.
A semiconductor crystal manufacturing apparatus, characterized in that the distances from the upper end of each of the exhaust ducts to the nth coupling portion via the corresponding individual exhaust pipes are substantially the same.
隣接する2個の前記個別排気管は、前記中心軸を通過する基準面に対して対称な形状を呈するとともに、他の隣接する2個の前記個別排気管とは、前記中心軸を通過し、前記基準面とは異なる基準面に対して対称的な位置に設けられている
ことを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の半導体結晶製造装置。 The 2n exhaust ports are provided at positions symmetrical with respect to the central axis of the driving means for raising and lowering the crucible provided in the chamber while rotating.
The two adjacent individual exhaust pipes have a shape symmetrical with respect to the reference plane passing through the central axis, and the other two adjacent individual exhaust pipes pass through the central axis. The semiconductor crystal manufacturing apparatus according to claim 3 or 4, wherein the semiconductor crystal manufacturing apparatus is provided at a position symmetrical with respect to a reference plane different from the reference plane.
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1つに記載の半導体結晶製造装置。 The semiconductor crystal manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein a silicon single crystal to which an n-type dopant is added is manufactured.
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US20100288369A1 (en) * | 2009-05-18 | 2010-11-18 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Piping System And Control For Semiconductor Processing |
JP2019073412A (en) * | 2017-10-16 | 2019-05-16 | 株式会社Sumco | Method for manufacturing silicon single crystal |
JP2022530206A (en) * | 2019-04-19 | 2022-06-28 | ラム リサーチ コーポレーション | Foreline assembly for quad station process modules |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100288369A1 (en) * | 2009-05-18 | 2010-11-18 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Piping System And Control For Semiconductor Processing |
JP2019073412A (en) * | 2017-10-16 | 2019-05-16 | 株式会社Sumco | Method for manufacturing silicon single crystal |
JP2022530206A (en) * | 2019-04-19 | 2022-06-28 | ラム リサーチ コーポレーション | Foreline assembly for quad station process modules |
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