JP2022092442A - 単結晶製造装置 - Google Patents
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Abstract
Description
天井部を備え、シリコン融液を収容するルツボを格納するメインチャンバと、
前記メインチャンバの前記天井部からゲートバルブを介して上方に連設し、前記シリコン融液から引き上げられたシリコン単結晶を収容する引き上げチャンバと、
前記ルツボに収容された前記シリコン融液と対向するように配置された熱遮蔽部材と、
引き上げ中の前記シリコン単結晶を包囲するように前記熱遮蔽部材上に配置された整流筒と、
引き上げ中の前記シリコン単結晶を取り囲むように配置され、前記メインチャンバの前記天井部から前記シリコン融液に向かって延伸した部分を含み、冷却媒体で強制冷却される冷却筒と、
前記冷却筒の内側に嵌合された冷却補助筒と
を有し、
前記冷却筒の前記延伸した部分は、前記シリコン融液に対面する底面を有し、
前記冷却補助筒は、少なくとも、前記冷却筒の前記底面を囲繞した第1部分と、前記整流筒の上端部を囲繞した第2部分とを有するものであることを特徴とする単結晶製造装置を提供する。
前記冷却補助筒の前記第1部分は、前記冷却筒の前記底面を覆う構造を有し、前記冷却補助筒の前記第1部分と前記冷却筒の前記底面との間隙が1.0mm以下のものであることが好ましい。
天井部を備え、シリコン融液を収容するルツボを格納するメインチャンバと、
前記メインチャンバの前記天井部からゲートバルブを介して上方に連設し、前記シリコン融液から引き上げられたシリコン単結晶を収容する引き上げチャンバと、
前記ルツボに収容された前記シリコン融液と対向するように配置された熱遮蔽部材と、
引き上げ中の前記シリコン単結晶を包囲するように前記熱遮蔽部材上に配置された整流筒と、
引き上げ中の前記シリコン単結晶を取り囲むように配置され、前記メインチャンバの前記天井部から前記シリコン融液に向かって延伸した部分を含み、冷却媒体で強制冷却される冷却筒と、
前記冷却筒の内側に嵌合された冷却補助筒と
を有し、
前記冷却筒の前記延伸した部分は、前記シリコン融液に対面する底面を有し、
前記冷却補助筒は、少なくとも、前記冷却筒の前記底面を囲繞した第1部分と、前記整流筒の上端部を囲繞した第2部分とを有するものであることを特徴とする単結晶製造装置である。
メインチャンバは、天井部を備え、シリコン融液を収容するルツボを格納するものである。
引き上げチャンバは、メインチャンバの天井部からゲートバルブを介して上方に連設し、シリコン融液から引き上げられたシリコン単結晶を収容するものである。
熱遮蔽部材は、ルツボに収容されたシリコン融液と対向するように配置されたものである。熱遮蔽部材は、シリコン融液の表面からの輻射をカットするとともにシリコン融液の表面を保温することができる。熱遮蔽部材は、例えば、内径が下方に向かって徐々に小さくなる形状でシリコン融液と対向するように配置させることができる。
整流筒は、引き上げ中のシリコン単結晶を包囲するように熱遮蔽部材上に配置されたものである。整流筒は、引き上げ中のシリコン単結晶を、熱遮蔽部材と同芯として包囲することができる。
冷却筒は、引き上げ中のシリコン単結晶を取り囲むように配置され、メインチャンバの天井部からシリコン融液に向かって延伸した部分を含み、冷却媒体で強制冷却されるものである。シリコン融液に向かって延伸した部分は、シリコン融液に対面する底面を有する。
冷却補助筒は、冷却筒の内側に嵌合されたものである。冷却補助筒は、少なくとも、冷却筒の底面を囲繞した第1部分と、整流筒の上端部を囲繞した第2部分とを有するものである。
上記以外のHZ(ホットゾーン)の構造は、一般的なCZシリコン単結晶製造装置と同じ構造とすることができる。
実施例1では、図1及び図2を参照しながら説明した単結晶製造装置1と同様の構造を有する単結晶製造装置を用いた。すなわち、実施例1では、引き上げ中のシリコン単結晶5を同芯に包囲するように、熱遮蔽部材12上に整流筒14を配置し、冷却補助筒15の下部である第2部分152によって整流筒14の上端部141を覆う構造の冷却補助筒15を用いて単結晶の製造を行った。なお、このときの整流筒14の材質は合成石英とし、冷却補助筒17の材質は、熱伝導率が金属と比較して同等以上であり、かつ輻射率が金属より高い黒鉛材を使用した。また、用いた整流筒14は、図1及び図2に示すように、側面に開口部のない(図3における比e/f=0%)、全閉構造の整流筒であった。
比較例1では、図8に示すような構造を有する単結晶製造装置を用いた。すなわち、比較例1では、熱遮蔽部材12の上に整流筒を搭載せずに、冷却筒13のシリコン融液6に対面する底面132を覆う構造を有していない冷却補助筒115を用いる点で実施例1の単結晶製造装置と異なる単結晶製造装置を用いて単結晶の製造を行った。
実施例2では、図2のc=5mm、d=1.0mmに固定して、a/b=10%、a/b=35%の2水準のそれぞれを満たす単結晶製造装置を用意して単結晶の製作を行った。なお、実施例2でも、実施例1と同様、用いた整流筒14は、図1及び図2に示すように、側面に開口部のない(図3における比e/f=0%)、全閉構造の整流筒であった。
比較例2では、a/b=0%とした、すなわち整流筒14の上端部141が冷却補助筒15の第2部分152で囲繞されていない点以外は実施例2で用いたのと同様の単結晶製造装置を用いて単結晶の製作を行なった。
実施例3では、a/b=35%、d=1.0mmに固定して、c=5mm、c=25mmの2水準のそれぞれを満たす単結晶製造装置を用意して単結晶の製作を行った。なお、実施例3でも、実施例1と同様、用いた整流筒14は、図1及び図2に示すように、側面に開口部のない(図3における比e/f=0%)、全閉構造の整流筒であった。
整流筒14の側面142の開口部143の開口部面積eと整流筒14の側面142の全面積fの比をe/f(図3に示す)とし、実施例4では、a/b=35%、d=1.0mm、c=5mmに固定して、e/f=0%(全閉構造の整流筒)、e/f=9%、e/f=15%の3水準のそれぞれを満たす単結晶製造装置を用意して単結晶の製造を行った。なお、e/f=9%、e/f=15%の整流筒14は角度0°,120°,240°の3つの軸上に開口部143を設けた構造となっている。
実施例1では、図1及び図2を参照しながら説明した単結晶製造装置1と同様の構造を有する単結晶製造装置を用いた。すなわち、実施例1では、引き上げ中のシリコン単結晶5を同芯に包囲するように、熱遮蔽部材12上に整流筒14を配置し、冷却補助筒15の下部である第2部分152によって整流筒14の上端部141を覆う構造の冷却補助筒15を用いて単結晶の製造を行った。なお、このときの整流筒14の材質は合成石英とし、冷却補助筒15の材質は、熱伝導率が金属と比較して同等以上であり、かつ輻射率が金属より高い黒鉛材を使用した。また、用いた整流筒14は、図1及び図2に示すように、側面に開口部のない(図3における比e/f=0%)、全閉構造の整流筒であった。
Claims (6)
- チョクラルスキー法によって単結晶を育成する単結晶製造装置であって、
天井部を備え、シリコン融液を収容するルツボを格納するメインチャンバと、
前記メインチャンバの前記天井部からゲートバルブを介して上方に連設し、前記シリコン融液から引き上げられたシリコン単結晶を収容する引き上げチャンバと、
前記ルツボに収容された前記シリコン融液と対向するように配置された熱遮蔽部材と、
引き上げ中の前記シリコン単結晶を包囲するように前記熱遮蔽部材上に配置された整流筒と、
引き上げ中の前記シリコン単結晶を取り囲むように配置され、前記メインチャンバの前記天井部から前記シリコン融液に向かって延伸した部分を含み、冷却媒体で強制冷却される冷却筒と、
前記冷却筒の内側に嵌合された冷却補助筒と
を有し、
前記冷却筒の前記延伸した部分は、前記シリコン融液に対面する底面を有し、
前記冷却補助筒は、少なくとも、前記冷却筒の前記底面を囲繞した第1部分と、前記整流筒の上端部を囲繞した第2部分とを有するものであることを特徴とする単結晶製造装置。 - 前記整流筒は、合成石英製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。
- 前記冷却補助筒は、黒鉛部材、炭素複合部材、ステンレス鋼、モリブデン、及びタングステンからなる群より選択される少なくとも1種からなり、
前記冷却補助筒の前記第1部分は、前記冷却筒の前記底面を覆う構造を有し、前記冷却補助筒の前記第1部分と前記冷却筒の前記底面との間隙が1.0mm以下のものであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の単結晶製造装置。 - 前記冷却補助筒の前記第2部分は、前記整流筒の側面の全面積のうち10%以上35%以下の領域を覆った溝部を含むものであることを特徴とする請求項1から請求項3の何れか1項に記載の単結晶製造装置。
- 前記整流筒の前記上端部の両側面と前記冷却補助筒の前記第2部分の前記溝部の側面との隙間が5mm以上25mm以下であることを特徴とする請求項4に記載の単結晶製造装置。
- 前記整流筒は側面に開口部を有し、該整流筒の開口部の上端の高さが前記整流筒の全高の35%以下の高さの位置に形成されたものであることを特徴とする請求項1から請求項5の何れか1項に記載の単結晶製造装置。
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