JP2940893B2 - 引上装置 - Google Patents

引上装置

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JP2940893B2 JP26293892A JP26293892A JP2940893B2 JP 2940893 B2 JP2940893 B2 JP 2940893B2 JP 26293892 A JP26293892 A JP 26293892A JP 26293892 A JP26293892 A JP 26293892A JP 2940893 B2 JP2940893 B2 JP 2940893B2
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道夫 喜田
義明 新井
直樹 小野
健彰 佐平
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Mitsubishi Materials Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、引上中の結晶棒の温度
分布を制御する引上装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】この種の引上装置の一例として、特開昭
61−68389号公報において提案されたシリコン単
結晶引上装置を図8に示す。チャンバ1内には、シリコ
ン融液Yを保持する石英るつぼ2が、黒鉛サセプタ3を
介して、るつぼ軸4の上端に固定されている。この石英
るつぼ2の周囲には、ヒータ5および保温筒6が配置さ
れている。石英るつぼ2の上方には引上機構(図外)が
設けられ、この引上機構の引上ワイヤ7により、種子結
晶8を固定したシードチャック9が昇降および回転操作
される。また、引き上げられるシリコン単結晶棒Tの周
囲には間隙をあけて同心にSUS製の冷却筒10が配置
されている。この冷却筒10はチャンバ1の上壁を垂直
に貫通して固定されている。この冷却筒10は円筒であ
って、その壁内部には冷却水等を通す冷媒路が形成され
ている。この冷却筒10は、引上中のシリコン単結晶棒
Tからの放射熱を吸収するとともに、このシリコン単結
晶棒Tを冷却し、シード移動速度を高めていた。また、
特開平2−97479号公報にて開示されたシリコン単
結晶引上装置は、上記冷却筒の内面に凹凸部を形成し
て、その冷却筒の内面積を増化させている。その結果、
冷却筒の熱吸収が高められていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のシリコン単結晶引上装置にあっては、冷却筒
の内面を定まった形状にしているので、引上中のシリコ
ン単結晶棒の温度分布を固定し、その結晶のスペックに
対応した温度分布に変更できないという課題があった。
【0004】そこで、本発明は、引上中の結晶棒の温度
分布を任意に変更できる引上装置を提供することを、そ
の目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、結晶融液を保持するるつぼと、この結晶融液から結
晶棒を引き上げる引上機構と、この結晶棒からの放射熱
を反射する反射機構と、を備えた引上装置において、上
記放射熱の反射の方向を変化させる可変機構を備えた引
上装置である。
【0006】また、請求項2に記載の発明は、結晶融液
を保持するるつぼと、この結晶融液から結晶棒を引き上
げる引上機構と、この結晶棒からの放射熱を反射する反
射機構と、を備えた引上装置において、上記反射機構
は、複数の反射部を有する引上装置である。
【0007】
【作用】請求項1に記載の発明によれば、引上中の結晶
棒からの放射熱を反射機構が反射する。この放射熱の反
射の方向は可変機構により変化させられる。この可変機
構は、放射熱の反射による熱を集中、または、分散させ
ることができる。結晶棒に向かって反射熱を集中させれ
ば、その熱集中の箇所で結晶棒は加熱される。一方、結
晶棒に向かって反射熱を伝播させないように、反射熱を
分散させれば、結晶棒は加熱されず、自然冷却される。
この結果、引上中の結晶棒の温度分布を任意に変更する
ことができる。
【0008】また、請求項2に記載の発明によれば、引
上中の結晶棒の周囲に反射機構の複数の反射部がそれぞ
れ設けられる。これらの反射部は、複数のホットゾーン
を形成するものである。この複数のホットゾーンは、結
晶棒の複数箇所の加熱を施すものである。
【0009】
【実施例】図1〜図7は、本発明に係る引上装置の一実
施例を示している。11は水冷式の2段式円筒チャンバ
であって、上部より下部が大きいものである。すなわ
ち、上部の円筒チャンバ11と下部の円筒チャンバ11
とは、一体であり、同軸の中空構造にそれぞれ形成され
ている。この円筒チャンバ11の内壁には黒色の塗料が
塗布されている。下部の円筒チャンバ11内には、シリ
コン融液Yを保持する石英るつぼ12が設けられてい
る。この石英るつぼ12は、黒鉛サセプタ13を介し
て、るつぼ軸14の上端に固定されている。また、石英
るつぼ12の周囲には、ヒータ15および保温筒16が
配置されている。石英るつぼ12の上方には、図示しな
い引上機構が設けられており、この引上機構の引上ワイ
ヤ7により、シリコン単結晶の種子結晶を固定したシー
ドチャック(図示略)が昇降、回転操作されるように構
成されている。
【0010】そして、石英るつぼ12の上方において、
引き上げられるシリコン単結晶棒Tの周囲には、間隙を
あけて反射機構20が配設されている。この反射機構2
0を構成する支持部20Aは、上部の円筒チャンバ11
の内壁にネジ21によって螺着されている。反射機構2
0は、引上中のシリコン単結晶棒Tの周囲に、ホットゾ
ーンを画成するものである。図6、図7に拡大して示す
ように、この反射機構20は、支持部20Aと、連結部
20Bと、方向可変部20Cと、反射部20Dと、で構
成されている。
【0011】くわしくは、反射機構20の支持部20A
は、SUS製であり、下部の円筒チャンバ11内から上
部の円筒チャンバ11内へ、鉛直方向に所定長さで延設
されている。この支持部20Aの両側面に一対の連結部
20Bの基端がそれぞれ螺着されている。すなわち、支
持部20Aから一対の連結部20Bが上部の円筒チャン
バ11の中心方向に所定長さそれぞれ突出している。こ
れらの連結部20Bの先端にSUS製の方向可変部20
Cが軸支されている。この方向可変部20Cは、連結部
20Bの先端の水平な軸を中心にして、この水平軸線回
りに回転自在である(図4参照)。なお、方向可変部2
0Cは鉛直軸線回りに回転自在に構成してもよい。さら
に、方向可変部20Cは水平軸線または鉛直軸線に対し
て傾斜した軸線回りに、回転自在でもよい。
【0012】そして、反射部20Dは、Mo製であり、
この方向可変部20Cに固着されている。すなわち、反
射部20Dは引き上げられるシリコン単結晶棒Tの結晶
面に対向して設けられている。このシリコン単結晶棒T
からの放射熱を反射部20Dが所定方向に反射するもの
である。この反射部20Dのシリコン単結晶棒Tとの対
向面は、鏡面加工され、反射部20Dの有効反射率が
0.7〜1.0程度である。なお、本実施例の反射部2
0Dの反射面は、平面であるが、凹面でも、凸面でもよ
い。さらに、この反射面に、突条、溝等の凹凸部が形成
されてもよい。
【0013】上記連結部20B、方向可変部20Cおよ
び反射部20Dを1セットとして、支持部20Aの鉛直
方向に8セットがそれぞれ固設されている(図3参
照)。各反射部20D同士は間隔を空けているものであ
る。これを、1ユニットとして、8ユニットが上部の円
筒チャンバ11の内壁の周方向に等間隔にそれぞれ設け
られ、反射機構20は構成されている(図5参照)。こ
の8ユニットで構成される反射機構20は、所定の高さ
の略八角柱状に形成されている。その中心軸が上記シリ
コン単結晶棒Tの軸線と一致するように配設されてい
る。
【0014】上記構成からなる引上装置において、図3
に一部しか示していないが、反射機構20のシリコン単
結晶棒Tとの対向面は、64個の反射部20Dに分割さ
れている。引上中のシリコン単結晶棒Tの周囲には、反
射機構20による64個のホットゾーンがそれぞれ画成
されるものである。このため、シリコン単結晶棒Tから
の放射熱は、反射機構20によって64箇所の結晶面へ
反射する。この結果、シリコン単結晶棒Tに、水平方向
および鉛直方向に対して64箇所の加熱を施すことがそ
れぞれ可能である。
【0015】さらに、引上中のシリコン単結晶棒Tの周
囲には、反射機構20によらない(各反射部20D同士
の間隔のため放射熱が反射されない)格子状のホットゾ
ーンが形成される。このため、シリコン単結晶棒Tから
の放射熱は、反射することなく円筒チャンバ1の内壁に
伝播し吸収される。すなわち、シリコン単結晶棒Tから
の放射熱からの反射熱が伝播しない結晶面を形成でき
る。この結果、シリコン単結晶棒Tの結晶面を、格子状
に自然冷却することが可能である。
【0016】さらに、図4に示すように、引上前に、水
平軸回りに所定角度で傾いた各反射部20Dが、それぞ
れ配置されている。このため、引き上げるシリコン単結
晶棒Tからの放射熱は、反射機構20によって、所定の
方向にそれぞれ反射される。結晶のスペック、例えば、
積層欠陥の場合、結晶が850〜1050℃の領域を、
短時間で通過すると、その発生を減らすことができるの
で、この反射熱を、シリコン単結晶棒Tの結晶面に反射
させないで、その上方もしくは下方に逃がして熱分散さ
せ、欠陥を減らすことができる。または、シリコン単結
晶棒Tの所定の結晶面に集中して反射させることもでき
る。すなわち、シリコン単結晶棒Tの軸方向(長手方
向)の一定ゾーンを自然冷却または加熱することがそれ
ぞれ可能である。
【0017】したがって、引上中のシリコン単結晶棒T
からの放射熱の反射方向を所定範囲に設定することによ
り、シリコン単結晶棒Tの熱履歴(温度勾配)を任意に
変更することができる。分割された複数の反射部20D
は、複数のホットゾーンを画成することにより、シリコ
ン単結晶棒Tの複数箇所に加熱を施し、さらに精密にシ
リコン単結晶棒Tの温度分布を制御することができる。
【0018】なお、図示していないが、引上中のシリコ
ン単結晶棒Tの温度を検出しながら、反射機構20の方
向可変部20Cを連続可変して、シリコン単結晶棒Tの
温度を所定の値に制御することもできる。たとえば、シ
リコン単結晶棒Tの850〜1050℃での滞留時間が
140分以下に短縮するものである。この結果、半導体
デバイス工程における高温処理後も、積層欠陥が発生し
にくい優れたシリコン単結晶棒Tを引き上げることが確
実にできる。
【0019】
【発明の効果】本発明に係る引上装置は、引上中の結晶
棒からの放射熱の反射方向を所定範囲に設定することに
より、その結晶棒の温度分布を任意に変更できる。ま
た、複数の反射部は、複数のホットゾーンを画成するこ
とにより、結晶棒の複数箇所に加熱を施すものである。
さらに精密に結晶棒の温度分布を制御することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るシリコン単結晶引上装
置の縦断面図である。
【図2】図1のII−II線による拡大断面図である。
【図3】本発明の一実施例に係る単結晶引上装置の反射
機構を示す側面図である。
【図4】本発明の一実施例に係る単結晶引上装置の反射
機構を示す側面図である。
【図5】図2のV−V線による反射機構を示す断面図で
ある。
【図6】図3の円VIによる反射機構の1セットを示す
側面図である。
【図7】本発明の反射機構の1セットを示す平面図であ
る。
【図8】従来例に係るシリコン単結晶引上装置の縦断面
図である。
【符号の説明】
Y シリコン融液 T シリコン単結晶棒 12 石英ルツボ 20 反射機構 20C 方向可変部(可変機構) 20D 反射部(反射面)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新井 義明 埼玉県大宮市北袋町一丁目297番地 三 菱マテリアル株式会社 中央研究所内 (72)発明者 小野 直樹 埼玉県大宮市北袋町一丁目297番地 三 菱マテリアル株式会社 中央研究所内 (72)発明者 佐平 健彰 埼玉県大宮市北袋町一丁目297番地 三 菱マテリアル株式会社 中央研究所内 (56)参考文献 特開 平5−238874(JP,A) 特開 平6−9291(JP,A) 特開 平5−208888(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C30B 1/00 - 35/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 結晶融液を保持するるつぼと、この結晶
    融液から結晶棒を引き上げる引上機構と、この結晶棒か
    らの放射熱を反射する反射機構と、を備えた引上装置に
    おいて、 上記放射熱の反射の方向を変化させる可変機構を備えた
    ことを特徴とする引上装置。
  2. 【請求項2】 結晶融液を保持するるつぼと、この結晶
    融液から結晶棒を引き上げる引上機構と、この結晶棒か
    らの放射熱を反射する反射機構と、を備えた引上装置に
    おいて、 上記反射機構は、複数の反射部を有することを特徴とす
    る引上装置。
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WO2000000676A1 (en) 1998-06-26 2000-01-06 Memc Electronic Materials, Inc. Electrical resistance heater for crystal growing apparatus and its method of use
US6285011B1 (en) 1999-10-12 2001-09-04 Memc Electronic Materials, Inc. Electrical resistance heater for crystal growing apparatus
US6663709B2 (en) 2001-06-26 2003-12-16 Memc Electronic Materials, Inc. Crystal puller and method for growing monocrystalline silicon ingots

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