JP3557872B2 - シリコン単結晶の育成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコン単結晶棒を引上げて育成する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の装置として、図９及び図１０に示すように、チャンバ１内にシリコン融液２が貯留された石英るつぼ３が収容され、シリコン単結晶棒５の外周面と石英るつぼ３の内周面との間にシリコン単結晶棒５を囲むように熱遮蔽部材６が挿入されたものが知られている。この装置では、熱遮蔽部材６は下方に向うに従って直径が小さくなる筒状の周壁６ａと、この周壁６ａの上端から外方に略水平方向に張り出す円板状のフランジ６ｂとを有する。フランジ６ｂはヒータ８外周面を包囲する保温筒９の上面に固定され、周壁６ａの下端はシリコン融液２表面近傍まで延びる。上記熱遮蔽部材６によりチャンバ１内がシリコン単結晶側とるつぼ内周面側とに区画されかつヒータ８から直接又は保温筒で反射してシリコン単結晶棒５に照射される輻射熱が遮断されるようになっている。
【０００３】
このように構成された装置では、先ずシリコン単結晶棒５の肩部５ａの形成時には（図９）、シリコン単結晶棒５から上方への放熱が主となってその放熱量が多いため、シリコン融液２とシリコン単結晶棒５の固液界面７形状が下向きに凸形状となる。次にシリコン単結晶棒５の直胴部５ｂの形成時には、シリコン単結晶棒５から側方への放熱が主となってその放熱量が少なくなるため、上記固液界面７形状は上側が凸形状となる。更にシリコン単結晶棒５のボトム部５ｃの形成時には（図１０）、ヒータ８への電力供給量を次第に増大してシリコン融液２の温度を上昇させ、かつシリコン単結晶棒５の引上げ速度を上昇させることにより、シリコン単結晶棒５の直径を次第に小さくしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のシリコン単結晶の育成装置では、シリコン単結晶棒の肩部の形成から直胴部の形成に移行するときに、固液界面形状が下向きに凸形状から上向きに凸形状に大きく変化するため、結晶が多結晶化したり、或いは結晶内欠陥の分布に悪影響を与えたりする恐れがあった。
また、上記従来のシリコン単結晶の育成装置では、シリコン単結晶棒のボトム部の形成時に、ヒータへの電力供給量を増大してシリコン融液の温度を上昇させると、シリコン融液の自然対流が促進され、対流モードの激変によりシリコン単結晶棒のボトム部の形状が不安定になり、シリコン単結晶棒がシリコン融液の液面から離脱する恐れがあった。
【０００５】
本発明の目的は、シリコン単結晶棒の肩部の形成時に固液界面形状を平坦にすることにより、結晶の多結晶化の低減及び結晶内欠陥の減少を図ることができるシリコン単結晶の育成装置を提供することにある。
本発明の別の目的は、シリコン単結晶棒のボトム部の形成時にシリコン単結晶棒をシリコン融液の液面から離脱させずかつシリコン融液の温度をあまり上昇させずに、シリコン単結晶棒の直径を徐々に小さくすることができるシリコン単結晶の育成装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、図１及び図８に示すように、チャンバ１１内に設けられシリコン融液１２が貯留された石英るつぼ１３と、石英るつぼ１３の外周面を包囲しシリコン融液１２を加熱するヒータ１８と、シリコン融液１２から引上げられるシリコン単結晶棒２５の外周面を包囲しかつ下端がシリコン融液１２表面から間隔をあけて上方に位置しヒータ１８からの輻射熱を遮る熱遮蔽部材２６とを備えたシリコン単結晶の育成装置の改良である。
その特徴ある構成は、熱遮蔽部材２６が、チャンバ１１に固定され周壁２７ａに略鉛直方向に延びる複数の固定スリット２７ｃが形成された固定部２７と、固定部２７に回転可能に挿入され周壁２８ａに複数の固定スリット２７ｃに対向して複数の可動スリット２８ｃがそれぞれ形成された可動部２８と、複数の固定スリット２７ｃ及び複数の可動スリット２８ｃのいずれか一方又は双方にはめ込まれ輻射熱を透過する複数の透明な閉塞部材２８ｄと、固定スリット２７ｃの開口率を変更するように可動部２８を回転駆動する可動部駆動手段２９とを備えたところにある。
【０００７】
この請求項１に記載されたシリコン単結晶の育成装置では、シリコン単結晶棒２５からの放熱量が多いときには、可動部駆動手段２９により可動部２８を回転し、可動スリット２８ｃを固定スリット２７ｃに一致させて固定スリット２７ｃの開口率を最大にする。これによりヒータ１８からの輻射熱が固定スリット２７ｃ及び可動スリット２８ｃを通ってシリコン単結晶棒２５に照射され、この輻射熱により上記シリコン単結晶棒２５からの放熱が補われる。
またシリコン単結晶棒２５からの放熱量が少ないときには、可動部駆動手段２９により可動部２８を回転し、可動スリット２８ｃを固定スリット２７ｃからずらして固定スリット２７ｃの開口率を最小にする。これによりヒータ１８からの輻射熱は固定スリット２７ｃ及び可動スリット２８ｃにより遮断されてシリコン単結晶棒２５に達しない。
更にシリコン単結晶棒２５の引上げ速度を次第に上昇させるときには、可動部駆動手段２９により可動部２８をゆっくり回転し、可動スリット２８ｃを徐々に固定スリット２７ｃに一致させて固定スリット２７ｃの開口率を最大にする。これによりシリコン単結晶棒２５をシリコン融液１２の液面から離脱させずかつシリコン融液１２の温度をあまり上昇させずに、シリコン単結晶棒２５の直径を徐々に小さくすることができる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、更に図１、図３及び図５に示すように、シリコン単結晶棒２５の肩部２６ａの形成時に固定スリット２７ｃの開口率を１００％とし、シリコン単結晶棒２５の肩部２５ａ形成から直胴部２５ｂ形成への移行時に所定の閉止速度で固定スリット２７ｃの開口率を１００％から０％にし、シリコン単結晶棒２５の直胴部２５ｂの形成時に固定スリット２７ｃの開口率を０％とし、更にシリコン単結晶棒２５のボトム部２５ｃの形成時に所定の開口速度で固定スリット２７ｃの開口率を０％から１００％にするように可動部駆動手段２９を制御するコントローラを備えたことを特徴とする。
【０００９】
この請求項２に記載されたシリコン単結晶の育成装置では、シリコン単結晶棒２５の肩部２５ａを形成するときには、シリコン単結晶棒２５から上方への放熱が主となってその放熱量が多いため、コントローラは可動部駆動手段２９を駆動して固定スリット２７ｃの開口率を１００％にする。
またシリコン単結晶棒２５の肩部２５ａ形成から直胴部２５ｂ形成への移行時には、コントローラは可動部駆動手段２９を駆動して可動スリット２８ｃを徐々に固定スリット２７ｃからずらす、即ち所定の閉止速度で固定スリット２７ｃの開口率を１００％から徐々に０％にする。
またシリコン単結晶棒２５の直胴部２５ｂを形成するときには、シリコン単結晶棒２５から側方への放熱が主となってその放熱量が少ないため、コントローラは固定スリット２７ｃの開口率を０％の状態に保つ。
更にシリコン単結晶棒２５のボトム部２５ｃを形成するときには、コントローラは可動部駆動手段２９を駆動して可動スリット２８ｃを徐々に固定スリット２７ｃに一致させる、即ち所定の開口速度で固定スリット２７ｃの開口率を０％から徐々に１００％にする。これによりシリコン単結晶棒２５外周面の温度を徐々に上昇させる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図８に示すように、シリコン単結晶の育成装置１０のチャンバ１１内には、シリコン融液１２を貯留する石英るつぼ１３が設けられ、この石英るつぼ１３の外面は黒鉛サセプタ１４により被覆される。石英るつぼ１３の下面は上記黒鉛サセプタ１４を介して支軸１６の上端に固定され、この支軸１６の下部はるつぼ駆動手段１７に接続される。るつぼ駆動手段１７は図示しないが石英るつぼ１３を回転させる第１回転用モータと、石英るつぼ１３を昇降させる昇降用モータとを有し、これらのモータにより石英るつぼ１３が所定の方向に回転し得るとともに、上下方向に移動可能となっている。石英るつぼ１３の外方にはこの石英るつぼ１３の外周面を所定の間隔をあけて包囲するヒータ１８が設けられ、ヒータ１８の外方にはこのヒータ１８の外周面を所定の間隔をあけて包囲する保温筒１９が設けられる。ヒータ１８により石英るつぼ１３に投入された高純度のシリコン多結晶が溶融してシリコン融液１２になる。
【００１１】
またチャンバ１１の上面にはチャンバ１１より小径の円筒状のケーシング２１が設けられる。このケーシング２１には引上げ手段２２が設けられる。引上げ手段２２はケーシング２１の上端部に水平状態で旋回可能に設けられた引上げヘッド（図示せず）と、このヘッドを回転させる第２回転用モータ（図示せず）と、ヘッドから石英るつぼ１３の回転中心に向って垂下されたワイヤケーブル２３と、上記ヘッド内に設けられワイヤケーブル２３を巻取り又は繰出す引上げ用モータ（図示せず）とを有する。ワイヤケーブル２３の下端にはシリコン融液１２に浸してシリコン単結晶棒２５を引上げるための種結晶２４が取付けられる。
【００１２】
シリコン単結晶棒２５の外周面と石英るつぼ１３の内周面との間にはシリコン単結晶棒２５の外周面を包囲するように熱遮蔽部材２６が挿入される。熱遮蔽部材２６は図１及び図８に示すように、チャンバ１１に固定された固定部２７と、固定部２７に回転可能に挿入された可動部２８と、可動部２８を回転駆動する可動部駆動手段２９とを備える。固定部２７は黒鉛により形成され、下方に向うに従って直径が小さくなる筒状の固定周壁２７ａと、この固定周壁２７ａの上端から外方に略水平方向に張り出す円板状の固定フランジ２７ｂとを有する。可動部２８は黒鉛により形成され、下方に向うに従って直径が小さくなり上記固定周壁２７ａに上方から遊挿可能な可動周壁２８ａと、この可動周壁２８ａの上端から外方に略水平方向に張り出す円板状の可動フランジ２８ｂとを有する。
【００１３】
固定フランジ２７ｂは保温筒１９の上面に固定され、可動フランジ２８ｂは可動周壁２８ａを固定周壁２７ａに遊挿した状態で軸受３１を介して固定フランジ２７ｂに載せられる。固定周壁２７ａの下端及びこの固定周壁２７ａに遊挿した可動周壁２８ａの下端はシリコン融液１２表面近傍まで延びる。固定部２７及び可動部２８によりチャンバ１１内がシリコン単結晶側とるつぼ内周面側とに区画されかつヒータ１８から直接又は保温筒１９で反射してシリコン単結晶棒２５に照射される輻射熱が遮断されるようになっている。また上記軸受３１はスラスト軸受であり、アッパリング３１ａ及びロアリング３１ｂと、これらのリング３１ａ，３１ｂ間に転動可能に介装された複数のボール３１ｃとからなる（図１）。アッパリング３１ａ及びロアリング３１ｂは黒鉛により又は黒鉛にＳｉＣをコーティングして形成され、ボール３１ｃは黒鉛の球体にＳｉＣをコーティングして形成される。なお、この実施の形態では、軸受としてアッパリング、ロアリング及びボールからなるスラスト軸受を挙げたが、固定フランジ及び可動フランジに凹溝を形成し、これらの凹溝をボールが転動するように構成してもよい。この場合、アッパリング及びロアリングが不要になる。
【００１４】
また固定周壁２７ａには略鉛直方向に延びる複数の固定スリット２７ｃが形成され、可動周壁２８ａには略鉛直方向に延びかつ複数の固定周壁２７ａに対向する複数の可動スリット２８ｃがそれぞれ形成される（図１、図２及び図８）。２可動スリット２８ｃは固定スリット２７ｃと略同一形状に形成される。固定スリット２７ｃの総面積は固定周壁２７ａの総面積の２０〜５０％に設定することが好ましい。固定スリット２７ｃの総面積を２０〜５０％に限定したのは、２０％未満ではシリコン単結晶棒２５に照射される輻射熱の量が少な過ぎて効果が小さいという不具合があり、５０％を越えると孔があき過ぎて固定周壁２７ａ自身の強度が弱くなるという不具合があるからである。上記複数の可動スリット２８ｃにはヒータ１８から直接又は保温筒で反射して照射される輻射熱を透過する複数の透明な閉塞部材２８ｄがはめ込まれ（図１及び図２）、閉塞部材２８ｄは透明な石英板や薄い白色アルミナ板等により形成されることが好ましい。なお、これらの閉塞部材を可動スリットではなく固定スリットにはめ込んでもよく、また可動スリット及び固定スリットの双方にはめ込んでもよい。
【００１５】
可動部駆動手段２９は可動フランジ２８ｂの上面外周縁近傍に設けられた大径の従動傘歯車２９ａと、チャンバ１１の外周面にブラケット２９ｂを介して取付けられ出力軸２９ｄがチャンバ１１内に水平に挿入された可動部駆動モータ２９ｃと、上記出力軸２９ｄに嵌着され従動傘歯車２９ａに噛合する駆動傘歯車２９ｅとを有する（図１及び図８）。可動部駆動モータ２９ｃとしてはステッピングモータ又は小型交流モータ等を用いることが好ましい。また図１の符号２９ｆはシール部材である。なお、可動部駆動モータをチャンバの肩部外面に取付け、このモータの出力軸を鉛直方向下向きにチャンバに挿入してもよい。この場合、出力軸の先端に取付けられる駆動歯車と、可動フランジの上面外周縁近傍に設けられた従動歯車としては、それぞれ平歯車やはすば歯車等が用いられる。
【００１６】
チャンバ１１にはアルゴンガスや窒素ガス等の不活性ガスをシリコン単結晶棒２５及び熱遮蔽部材２６間を流下させかつシリコン融液１２表面を通過させてチャンバ１１外に排出するガス給排手段３２が接続される（図８）。ガス給排手段３２は一端がケーシング２１の周壁に接続され他端がエアタンク（図示せず）に接続されたガス供給パイプ３２ａと、一端がチャンバ１１の下壁に接続され他端が真空ポンプ（図示せず）に接続されたガス排出パイプ３２ｂとを有する。ガス供給パイプ３２ａ及びガス排出パイプ３２ｂにはこれらのパイプ３２ａ，３２ｂを流れる不活性ガスの流量を調整する第１及び第２流量調整弁３２ｃ，３２ｄがそれぞれ設けられる。
【００１７】
引上げ用モータの出力軸（図示せず）にはロータリエンコーダ（図示せず）が接続され、るつぼ駆動手段１７には石英るつぼ１３内のシリコン融液１２の重量を検出する重量センサ（図示せず）と、支軸１６の昇降位置を検出するリニヤエンコーダ（図示せず）とが設けられる。またチャンバ１１の肩部にはシリコン融液１２から引上げられるシリコン単結晶棒２５の形状を光学的に検出する光学的検出手段（図示せず）が設けられる。この光学的検出手段によりシリコン単結晶棒２５のどの部分（例えば肩部、直胴部又はボトム部）がシリコン融液１２から引上げられて形成されているかが検出される。なお、この実施の形態では光学的検出手段によりシリコン単結晶棒のどの部分がシリコン融液から引上げられているかを検出したが、ワイヤの引上げ長さや引上げられているシリコン単結晶棒の重量等を検出するセンサにより、シリコン単結晶棒のどの部分がシリコン融液から引上げられているかを機械的に検出してもよい。
【００１８】
ロータリエンコーダ、重量センサ、リニヤエンコーダ及び光学的検出手段の各検出出力はコントローラ（図示せず）の制御入力に接続され、コントローラの制御出力は引上げ手段２２の引上げ用モータ、るつぼ駆動手段１７の昇降用モータ及び可動部駆動モータ２９ｃにそれぞれ接続される。またコントローラにはメモリ（図示せず）が設けられ、このメモリにはロータリエンコーダの検出出力に対するワイヤケーブル２３の巻取り長さ、即ちシリコン単結晶棒２５の引上げ長さがマップとして記憶され、重量センサの検出出力に対する石英るつぼ１３内のシリコン融液１２の液面レベルがマップとして記憶される。コントローラは重量センサの検出出力に基づいて石英るつぼ１３内のシリコン融液１２の液面が常に一定のレベルに保つように、るつぼ駆動手段１７の昇降用モータを制御する。
【００１９】
このように構成されたシリコン単結晶の育成装置の動作を説明する。
先ずシリコン単結晶棒２５の肩部２５ａを形成するときには（図１及び図８）、コントローラは光学的検出手段の検出出力に基づいて可動部駆動モータ２９ｃを正転させることにより、可動部２８を回転して可動スリット２８ｃを固定スリット２７ｃに一致させる。これにより固定スリット２７ｃの開口率が１００％となり、ヒータ１８からの輻射熱が直接又は保温筒１９で反射しかつ固定スリット２７ｃ及び可動スリット２８ｃを通ってシリコン単結晶棒２５の肩部２５ａに照射される（図１、図２及び図８）。一方、シリコン単結晶棒２５の肩部２５ａの形成時にはこのシリコン単結晶棒２５から上方への放熱が主となってその放熱量が多いため、シリコン単結晶棒２５とシリコン融液１２との固液界面３３形状が下向きに凸形状となり易い。しかし、上記輻射熱により上記放熱量を補うことができるので、上記固液界面３３形状が下向きに凸形状となることを弱めることができる、即ち固液界面３３形状を平坦形状にすることができる（図１及び図８）。
【００２０】
次いでシリコン単結晶棒２５の肩部２５ａ形成から直胴部２５ｂ形成に移行するときには、コントローラは光学的検出手段の検出出力に基づいて可動部駆動モータ２９ｃを逆転させることにより、可動部２８を図２の実線矢印の方向に回転し可動スリット２８ｃを徐々に固定スリット２７ｃからずらす、即ち所定の閉止速度で固定スリット２７ｃの開口率を１００％から徐々に小さくして、肩部２５ａの形成が完了し直胴部２５ｂの形成が始まるときに開口率を０％にする（図３及び図４）。このように可動部２８をゆっくり回転して固定スリット２７ｃの開口率を１００％から徐々に０％にするのは、急激に固定スリット２７ｃの開口率を変化させると、シリコン単結晶棒２５外周面の急激な温度変化に起因してシリコン単結晶棒２５に熱応力が発生し多結晶化し易いためである。
次にシリコン単結晶棒２５の直胴部２５ｂを形成するときには、固定スリット２７ｃの開口率を０％にした状態で行われる（図３及び図４）。これはシリコン単結晶棒２５の側面からの放熱が主となってその放熱量が少ないためである。このときの固液界面３３形状は上向きに凸形状となる（図３）。
【００２１】
このようにシリコン単結晶棒２５の肩部２５ａの形成時に平坦形状であった固液界面３３形状が直胴部２５ｂの形成時に上向きに凸形状となるけれども、肩部２５ａの形成から直胴部２５ｂの形成に移行するときにシリコン単結晶棒２５に照射される輻射熱は徐々に減少するので、シリコン単結晶棒２５外周面の熱的変化は徐々に行われる。この結果、固液界面３３形状の変化が平坦形状から上向きに凸形状への僅かな変化で済み、かつその変化が徐々に行われるので、結晶の多結晶化を低減でき、また結晶内欠陥を減少できる。
【００２２】
更にシリコン単結晶棒２５のボトム部２５ｃを形成するときには、コントローラは光学的検出手段の検出出力に基づいて可動部駆動モータ２９ｃを所定の回転速度で正転させることにより、可動部２８を図４の破線矢印の方向にゆっくり回転して、可動スリット２８ｃを徐々に固定スリット２７ｃに一致させる、即ち所定の開口速度で固定スリット２７ｃの開口率を０％から徐々に１００％にする（図５及び図６）。一方、コントローラはヒータ１８への電力供給量を徐々に増大させてシリコン融液１２の温度を次第に上昇させる。この結果、固定スリット２７ｃ及び可動スリット２８ｃを通過する輻射熱の量が徐々に多くなってシリコン単結晶棒２５外周面の温度が次第に上昇するので、シリコン単結晶棒２５がシリコン融液１２の液面から離脱することなく、かつシリコン融液１２の温度をあまり上昇させずに、シリコン単結晶棒２５の外径を徐々に小さくすることができる。
【００２３】
【実施例】
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
＜実施例＞
図１及び図８に示すように、固定部２７と可動部２８と駆動手段２９とを備えた熱遮蔽部材２６を以下のようにしてチャンバ１１に取付けた。固定部２７は固定周壁２７ａ及び固定フランジ２７ｂを有し、可動部２８は可動周壁２８ａ及び可動フランジ２８ｂを有する。先ず固定周壁２７ａの下端を石英るつぼ１３に遊挿するように固定フランジ２７ｂを保温筒１９の上面に載せ、この状態で固定フランジ２７ｂを保温筒１９に固定した。次に軸受３１を固定フランジ２７ｂ上に載せて可動周壁２８ａを固定周壁２７ａに遊挿し、可動フランジ２８ｂを軸受３１上に載せた。上記固定周壁２７ａ及び可動周壁２８ａは予め複数の固定スリット２７ｃ及び可動スリット２８ｃをそれぞれを形成し、固定フランジ２７ｂの上面外周縁近傍にはこのフランジ２７ｂと一体的に従動傘歯車２９ａを設けた。更にチャンバ１１の外周面にブラケット２９ｂを取付け、このブラケット２９ｂ上に可動部駆動モータ２９ｃを載置した後に、チャンバ１１内に挿入されたモータ２９ｃの出力軸２９ｄに上記従動傘歯車２９ａに噛合する駆動傘歯車２９ｅを嵌着した。
【００２４】
上記石英るつぼ１３の内径は６００ｍｍであり、この石英るつぼ１３に貯留されたシリコン融液１２の重量は１００ｋｇであった。固定周壁２７ａの上端及び下端の内径はそれぞれ５８０ｍｍ及び３００ｍｍであり、可動周壁２８ａの上端及び下端の内径はそれぞれ５８０ｍｍ及び２８０ｍｍであった。また固定周壁２７ａ及び可動周壁２８ａの高さはそれぞれ３７０ｍｍ及び４００ｍｍであった。固定スリット２７ｃは固定周壁２７ａに等間隔に２４本形成され、各スリット２７ｃの幅及び長さはそれぞれ１０ｍｍ及び３００ｍｍであった。また可動スリット２８ｃは可動周壁２８ａに等間隔に２４本形成され、各スリット２８ｃの幅及び長さはそれぞれ１０ｍｍ及び３００ｍｍであった。固定スリット２７ｃの総面積は固定周壁２７ａの総面積の３０％であった。また可動スリット２８ｃには予め透明な石英板により形成された閉塞部材２８ｄをはめ込んだ。更に固定周壁及び可動周壁の下端とシリコン融液１２表面との距離は４０ｍｍであった。
【００２５】
＜比較例＞
図９及び図１０に示すように、熱遮蔽部材６は周壁６ａ及びフランジ６ｂを有し、周壁６ａの下端を石英るつぼ３に遊挿するようにフランジ６ｂを保温筒９の上面に載せ、この状態でフランジ６ｂを保温筒９に固定することにより、熱遮蔽部材６をチャンバ１に取付けた。この熱遮蔽部材６は上記実施例の固定部と略同一形状に形成されるが、固定スリットは形成されない。また可動部及び駆動手段も有しない。上記以外は実施例１と同一に構成される。
【００２６】
＜比較試験と評価＞
実施例及び比較例の装置により直径が８インチのシリコン単結晶棒を育成し、育成されたシリコン結晶棒の肩部からそれぞれ縦割りサンプルを切り出し、１１００℃の湿潤酸素ガス雰囲気中で１時間熱処理を施した後にエッチングした。これらのサンプルを光学顕微鏡により観察して、顕在化された結晶欠陥であるＯＳＦ（Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ−ｉｎｄｕｃｅｄ Ｓｔａｃｋｉｎｇ Ｆａｕｌｔ；酸化誘起積層欠陥）の密度を算出した。一方、シリコン単結晶棒の肩部から直胴部に移行する部分で界面形状が下向きに凸形状から上向きに凸形状に変化し、上記部分にてＯＳＦが多発することが従来から分かっている。そこで、上記サンプルの中心軸上を肩部から直胴部に向って観察したところ、上記界面形状が変化する部分でＯＳＦ密度のピークが現れた。そのピーク値を表１に示した。
【００２７】
【表１】

【００２８】
表１から明らかなように、実施例は比較例よりＯＳＦ密度のピーク値が約１／７に低減した。これは実施例では界面形状の反転の影響が緩和され、欠陥の発生が抑制されたためと考えられる。
【００２９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、チャンバに固定された固定部の周壁に複数の固定スリットを形成し、固定部に回転可能に挿入された可動部の周壁に上記複数の固定スリットに対向して複数の可動スリットをそれぞれ形成し、輻射熱を透過する閉塞部材を固定スリット及び可動スリットのいずれか一方又は双方にはめ込み、更に可動部駆動手段が可動部を回転駆動して固定スリットの開口率を変更するように構成したので、シリコン単結晶棒からの放熱量が多いとき、即ちシリコン単結晶棒の肩部の形成時には、可動スリットを固定スリットに一致させて固定スリットの開口率を最大（１００％）にする。これによりヒータからの輻射熱が固定スリット及び可動スリットを通ってシリコン単結晶棒に照射され、この輻射熱により上記シリコン単結晶棒からの放熱が補われるので、シリコン単結晶棒及びシリコン融液間の固液界面形状が下向きに凸形状となることを弱めることができる、即ち上記固液界面形状を平坦形状にすることができる。
【００３０】
またシリコン単結晶棒からの放熱量が少ないとき、即ちシリコン単結晶棒の直胴部の形成時には、可動スリットを固定スリットからずらして固定スリットの開口率を最小（０％）にする。これによりヒータからの輻射熱は固定スリット及び可動スリットにより遮断されてシリコン単結晶棒に達しないので、固液界面形状が上向きに凸形状で安定して直胴部を形成できる。従って、シリコン単結晶棒の肩部の形成から直胴部の形成に移行するときに固液界面形状が下向きに凸形状から上向きに凸形状に大きく変化する従来のシリコン単結晶の育成装置と比較して、本発明ではシリコン単結晶棒の肩部の形成から直胴部の形成に移行するときに固液界面形状の変化が平坦形状から上向きに凸形状と比較的小さな変化で済むので、固液界面形状の変化に起因する結晶の多結晶化を低減でき、また結晶内欠陥を減少できる。
【００３１】
更にシリコン単結晶棒の引上げ速度を次第に上昇させるとき、即ちシリコン単結晶棒のボトム部の形成時には、可動部駆動手段により可動部をゆっくり回転し、可動スリットを固定スリットに徐々に一致させて固定スリットの開口率を所定の開口速度で最小（０％）から最大（１００％）にする。この結果、シリコン単結晶棒をシリコン融液の液面から離脱させずかつシリコン融液の温度をあまり上昇させずに、シリコン単結晶棒の直径を徐々に小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施形態のシリコン単結晶棒の肩部を形成している状態を示す図８のＡ部拡大断面図。
【図２】図１のＢ−Ｂ線断面図。
【図３】そのシリコン単結晶棒の直胴部を形成している状態を示す図１に対応する拡大断面図。
【図４】図３のＣ−Ｃ線断面図。
【図５】そのシリコン単結晶棒のボトム部を形成している状態を示す図１に対応する拡大断面図。
【図６】図５のＤ−Ｄ線断面図。
【図７】熱遮蔽部材の分解斜視図。
【図８】そのシリコン単結晶棒の肩部を形成している状態を示す育成装置の縦断面図。
【図９】従来の育成装置にてシリコン単結晶棒の肩部を形成している状態を示す図８に対応する縦断面図。
【図１０】その従来の育成装置にてシリコン単結晶棒のボトム部を形成している状態を示す図９に対応する縦断面図。
【符号の説明】
１０ シリコン単結晶の育成装置
１１ チャンバ
１２ シリコン融液
１３ 石英るつぼ
１８ ヒータ
２５ シリコン単結晶棒
２５ａ シリコン単結晶棒の肩部
２５ｂ シリコン単結晶棒の直胴部
２５ｃ シリコン単結晶棒のボトム部
２６ 熱遮蔽部材
２７ 固定部
２７ａ 固定周壁
２７ｂ 固定フランジ
２７ｃ 固定スリット
２８ 可動部
２８ａ 可動周壁
２８ｂ 可動フランジ
２８ｃ 可動スリット
２８ｄ 閉塞部材
２９ 可動部駆動手段

Claims (2)

1. チャンバ（１１）内に設けられシリコン融液（１２）が貯留された石英るつぼ（１３）と、前記石英るつぼ（１３）の外周面を包囲し前記シリコン融液（１２）を加熱するヒータ（１８）と、前記シリコン融液（１２）から引上げられるシリコン単結晶棒（２５）の外周面を包囲しかつ下端が前記シリコン融液（１２）表面から間隔をあけて上方に位置し前記ヒータ（１８）からの輻射熱を遮る熱遮蔽部材（２６）とを備えたシリコン単結晶の育成装置において、
   前記熱遮蔽部材（２６）が、
   前記チャンバ（１１）に固定され周壁（２７ａ）に略鉛直方向に延びる複数の固定スリット（２７ｃ）が形成された固定部（２７）と、
   前記固定部（２７）に回転可能に挿入され周壁（２８ａ）に前記複数の固定スリット（２７ｃ）に対向して複数の可動スリット（２８ｃ）がそれぞれ形成された可動部（２８）と、
   前記複数の固定スリット（２７ｃ）及び前記複数の可動スリット（２８ｃ）のいずれか一方又は双方にはめ込まれ前記輻射熱を透過する複数の透明な閉塞部材（２８ｄ）と、
   前記固定スリット（２７ｃ）の開口率を変更するように前記可動部（２８）を回転駆動する可動部駆動手段（２９）と
   を備えたことを特徴とするシリコン単結晶の育成装置。
2. シリコン単結晶棒（２５）の肩部（２５ａ）の形成時に固定スリット（２７ｃ）の開口率を１００％とし、前記シリコン単結晶棒（２５）の肩部（２５ａ）形成から直胴部（２５ｂ）形成への移行時に所定の閉止速度で前記固定スリット（２７ｃ）の開口率を１００％から０％にし、前記シリコン単結晶棒（２５）の直胴部（２５ｂ）の形成時に前記固定スリット（２７ｃ）の開口率を０％とし、更に前記シリコン単結晶棒（２５）のボトム部（２５ｃ）の形成時に所定の開口速度で前記固定スリット（２７ｃ）の開口率を０％から１００％にするように可動部駆動手段（２９）を制御するコントローラを備えた請求項１記載のシリコン単結晶の育成装置。

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