JP3587229B2 - シリコン単結晶の引上げ装置 - Google Patents
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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７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、更に熱遮蔽部材６の上端が外方に略水平方向に張り出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に形成され、その下端はシリコン融液２表面近傍まで延びる。また熱遮蔽部材６の上端は保温筒９の上端に載置され、この熱遮蔽部材６によりヒータ８からシリコン単結晶棒５に照射される輻射熱が遮断される。更にチャンバ１に接続されたガス給排手段（図示せず）によりチャンバ１内に不活性ガスを供給すると、この不活性ガスは二点鎖線矢印で示すようにシリコン単結晶棒５の外周面を流下し、熱遮蔽部材６下端及びシリコン融液２表面の隙間を通って石英るつぼ３外に排出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、シリコン融液２中の酸素がＳｉＯガス等となって蒸発するが、このとき熱遮蔽部材６の存在により不活性ガスが熱遮蔽部材６下端及びシリコン融液２表面の隙間をシリコン単結晶棒５外周面側から石英るつぼ３内周面側に向って勢い良く流れるため、上記蒸発したＳｉＯガス等の蒸発物をシリコン単結晶棒５から遠ざける。この結果、上記蒸発物がシリコン単結晶棒５に取り込まれてシリコン単結晶棒５に格子欠陥である転位が発生するのを防止できる。また熱遮蔽部材６は熱を効率よく遮蔽するため、シリコン単結晶棒５の生産性を向上できるようになっている。
【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引上げ装置では、シリコン融液から引上げられるシリコン単結晶棒よりも上方に位置する部材から不純物が発生する場合があり、この不純物が不活性ガスに混入してシリコン単結晶棒の外周面まで搬送され、この不純物によりシリコン単結晶棒が汚染される恐れがあった。
本発明の目的は、不活性ガスに混入した不純物によるシリコン単結晶棒の汚染を防止でき、高純度のシリコン単結晶棒を得ることができるシリコン単結晶の引上げ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３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、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２７とを備えたシリコン単結晶の引上げ装置の改良である。
その特徴ある構成は、シリコン単結晶棒２５及び熱遮蔽部材２６間を流下する不活性ガスのうち熱遮蔽部材２６の表面に沿って流下する不活性ガスを吸引してチャンバ１１外に排出する不純ガス排出手段２８を備え、不純ガス排出手段２８が熱遮蔽部材２６内に形成された空洞部２６ｃと、熱遮蔽部材２６の内周壁２６ｄに空洞部２６ｃに連通して形成された複数の不純ガス吸引孔２６ｅと、熱遮蔽部材２６の上部に空洞部２６ｃに連通して形成された不純ガス排出孔２６ｆと、チャンバ１１外に設けられ不純ガス排出孔２６ｆに不純ガス排出パイプ２８ａを介して接続された吸引装置とを有することを特徴とする。
ガス給排手段２７によりチャンバ１１内に供給された不活性ガスにはチャンバ１１内上部の部材から発生した不純物が混入する場合があり、この不純物はチャンバ１１内上部の部材表面に沿う不活性ガスの流れに乗って流下し、更に熱遮蔽部材２６内周面に沿って流下する。この請求項１に記載されたシリコン単結晶の引上げ装置では、熱遮蔽部材２６内周面に沿って流下する不純物を含む不活性ガスは熱遮蔽部材２６の内周壁２６ｄに形成された不純ガス吸引孔２６ｅから吸引され、熱遮蔽部材２６の空洞部２６ｃ、不純ガス排出孔２６ｆ及び不純ガス排出パイプ２８ａを通ってチャンバ１１外に排出される。
【０００７】
請求項２に係る発明は、図４及び図６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５６と、不活性ガスをシリコン単結晶棒２５及び熱遮蔽部材５６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２７とを備えたシリコン単結晶の引上げ装置の改良である。
その特徴ある構成は、シリコン単結晶棒２５及び熱遮蔽部材５６間を流下する不活性ガスのうち熱遮蔽部材５６の表面に沿って流下する不活性ガスを吸引してチャンバ１１外に排出する不純ガス排出手段５８を備え、不純ガス排出手段５８が熱遮蔽部材５６の内周面に配設され複数の不純ガス吸引孔５８ｂを有する不純ガス吸引パイプ５８ａと、チャンバ１１外に設けられ不純ガス吸引パイプ５８ａに接続された吸引装置とを有することを特徴とする。
この請求項２に記載されたシリコン単結晶の引上げ装置では、熱遮蔽部材５６内周面に沿って流下する不純物を含む不活性ガスは不純ガス吸引孔５８ｂから吸引され、不純ガス吸引パイプ５８ａを通ってチャンバ１１外に排出される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に本発明の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図３に示すように、シリコン単結晶の引上げ装置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（図３）。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。
【０００９】
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（図３）。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。
【００１０】
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（図１及び図３）。熱遮蔽部材２６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筒状部２６ａと、この筒状部２６ａ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部２６ｂとを有する（図１〜図３）。筒状部２６ａの下端はシリコン融液１２表面近傍まで延び、上端は保温筒１９の上端と略同一高さとなるまで延びる。上記熱遮蔽部材２６のフランジ部２６ｂの下面を保温筒１９の上面に設置すると、熱遮蔽部材２６の筒状部２６ａがチャンバ１１内をシリコン単結晶側とるつぼ内周面側とに区画しかつヒータ１８からシリコン単結晶棒２５に照射される輻射熱を遮断するようになっている（図１及び図３）。
【００１１】
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２７が接続される（図３）。ガス給排手段２７は一端がケーシング２１の上部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２７ａ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２７ｂとを有する。ガス供給パイプ２７ａ及びガス排出パイプ２７ｂにはこれらのパイプ２７ａ，２７ｂ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２７ｃ，２７ｄがそれぞれ設けられる。
【００１２】
この実施の形態の特徴ある構成は、シリコン単結晶棒２５及び熱遮蔽部材２６間を流下する不活性ガスのうち熱遮蔽部材２６の表面に沿って流下する不活性ガスを吸引してチャンバ１１外に排出する不純ガス排出手段２８を備えたところにある（図１〜図３）。不純ガス排出手段２８は熱遮蔽部材２６内に形成された空洞部２６ｃと、熱遮蔽部材２６の内周壁２６ｄに空洞部２６ｃに連通して形成された複数の不純ガス吸引孔２６ｅと、熱遮蔽部材２６の上部に空洞部２６ｃに連通して形成された不純ガス排出孔２６ｆと、チャンバ１１外に設けられ不純ガス排出孔２６ｆに不純ガス排出パイプ２８ａを介して接続された吸引装置（図示せず）とを有する。空洞部２６ｃは熱遮蔽部材２６の筒状部２６ａ及びフランジ部２６ｂの全体にわたって形成され、複数の不純ガス吸引孔２６ｅは筒状部２６ａの内周壁２６ｄに形成される。
【００１３】
また複数の不純ガス吸引孔２６ｅは図２に詳しく示すように、筒状部２６ａの内周壁２６ｄの円周方向に延びるスリット状にそれぞれ形成される。これらスリット状の不純ガス吸引孔２６ｅは筒状部２６ａの内周壁２６ｄの同一円周上に所定の間隔をあけかつシリコン単結晶棒２５の引上げ方向に所定の間隔をあけてそれぞれ形成される。複数の不純ガス吸引孔のうち上下に隣接する不純ガス吸引孔２６ｅ同士は内周壁２６ｄの円周方向に互いにずらして形成することが好ましい。また不純ガス排出孔２６ｆはフランジ部２６ｂの上壁２６ｇに形成され、不純ガス排出パイプ２８ａにはこのパイプ２８ａ内の不活性ガスの流量を調整する不純ガス流量調整弁２８ｂが設けられる。更に吸引装置としては真空ポンプが用いられ、この真空ポンプは上記ガス給排手段２８のガス排出パイプ２７ｂに接続された真空ポンプでもよい。なお、不純ガス吸入孔はスリット状の孔ではなく、円形孔又はその他の形状の孔でもよい。
【００１４】
なお、ガス供給パイプ２７ａからチャンバ１１内に供給される不活性ガスの流量は２０〜６０リットル／分、更に３０〜４０リットル／分であることが好ましい。またガス排出パイプ２７ｂから吸引される不活性ガスの吸引流量は１０〜５０リットル／分、更に２０〜３０リットル／分であることが好ましく、不純ガス吸引孔２６ｅから吸引される不活性ガスの吸引流量は２〜２０リットル／分、更に５〜１０リットル／分であることが好ましい。チャンバ１１内の不活性ガスの圧力はこの不活性ガスの供給口付近で０．０１４〜０．０４１ｋｇ／ｃｍ２、更に０．０１６〜０．０２７ｋｇ／ｃｍ２であることが好ましい。
【００１５】
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。ロータリエンコーダ、重量センサ及びリニヤエンコーダ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。
【００１６】
このように構成されたシリコン単結晶の引上げ装置の動作を説明する。
シリコン単結晶棒２５を引上げるときには、第１及び第２流量調整弁２７ｃ，７ｄと不純ガス流量調整弁２８ｂとを調整することにより、シリコン融液１２表面と熱遮蔽部材２６下端との間を通過する不活性ガスの流量と不純ガス吸引孔２６ｅから吸引される不活性ガスの流量をそれぞれ調整する。
【００１７】
またガス供給パイプ２７ａからチャンバ１１内に供給された不活性ガスにはチャンバ１１内上部の部材から発生した鉄や銅等の重金属の不純物が混入する場合がある。この不純物はチャンバ１１内上部の部材表面に沿う不活性ガスの流れに乗って流下し、更に熱遮蔽部材２６の筒状部２６ａ内周面に沿って流下する。このとき熱遮蔽部材２６の内周壁２６ｄに形成された不純ガス吸引孔２６ｅから上記不純物を含む不活性ガス、即ち不純ガスが吸引され、熱遮蔽部材２６の空洞部２６ａ、不純ガス排出孔２６ｆ及び不純ガス排出パイプ２８ａを通ってチャンバ１１外に排出される、即ち不純ガスがシリコン単結晶棒２５に接近する前にチャンバ１１外に排出される。この結果、シリコン融液１２から引上げられるシリコン単結晶棒２５周囲の不活性ガスは不純物を殆ど含まず、上記シリコン単結晶棒２５が不純物により汚染されることは殆どないので、高純度のシリコン単結晶棒２５を製造することができる。
【００１８】
図４〜図６は本発明の第２の実施の形態を示す。図４及び図６において図１及び図３と同一符号は同一部品を示す。
この装置では、不純ガス排出手段５８が熱遮蔽部材５６の内周面に配設された不純ガス吸引パイプ５８ａと、不純ガス吸引パイプ５８ａに接続された吸引装置（図示せず）とを有する。熱遮蔽部材５６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筒状部５６ａと、この筒状部５６ａ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部５６ｂとを有する（図４〜図６）。筒状部５６ａ及びフランジ部５６ｂは上記第１の実施の形態の筒状部及びフランジ部のような空洞部を有しないことを除いて、第１の実施の形態の筒状部及びフランジ部と略同一形状に形成される。
【００１９】
不純ガス吸引パイプ５８ａは黒鉛によりリング状に形成された単一のパイプであり、筒状部５６ａの内周面に沿って水平に配設される。また不純ガス吸引パイプ５８ａには所定の間隔をあけて複数の不純ガス吸引孔５８ｂが形成される。吸引装置は第１の実施の形態の吸引装置と同じ装置が用いられ、チャンバ１１外に設けられる。不純ガス吸引パイプ５８ａは不純ガス排出パイプ５８ｃを介して吸引装置に接続され、不純ガス排出パイプ５８ｃは不純ガス吸引パイプ５８ａを保持する役割も果たす。また不純ガス排出パイプ５８ｃには不純ガス流量調整弁２８ｂが設けられる。上記以外は第１の実施の形態と同一に構成される。
【００２０】
このように構成されたシリコン単結晶の引上げ装置では、熱遮蔽部材５６の筒状部５６ａ内周面に沿って流下する不純ガス（不純物を含む不活性ガス）が不純ガス吸引孔５８ｂから吸引され、不純ガス吸引パイプ５８ａ及び不純ガス排出パイプ５８ｃを通ってチャンバ１１外に排出されることを除いて、動作は上記第１の実施の形態と略同様であるので、繰返しの説明を省略する。また第１の実施の形態と異なって、この実施の形態の不純ガス排出手段５８は既製の熱遮蔽部材５６に付加して設けることができる。
なお、この実施の形態では、単一の不純ガス吸引パイプを熱遮蔽部材の筒状部内周面に沿って配設したが、２本以上の不純ガス吸引パイプを熱遮蔽部材の筒状部内周面に沿って配設してもよい。
【００２１】
【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１＞
図１〜図３に示すように、チャンバ１１内に空洞部２６ｃを有する黒鉛製の熱遮蔽部材２６を挿入してこの熱遮蔽部材２６の上壁を保温筒１９の上面に設置し、第１流量調整弁２７ｃを調整することによりガス供給パイプ２７ａからチャンバ内１１にアルゴンガスを３０リットル／分の流量で供給した。また第２流量調整弁２７ｄを調整することによりチャンバ１１内のアルゴンガスをガス排出パイプ２７ｂから２５リットル／分の流量で吸引し、不純ガス流量調整弁２８ｂを調整することにより筒状部２６ａ内周面を流下するアルゴンガスを不純ガス吸引孔２６ｅから５リットル／分で吸引した。チャンバ１１内の不活性ガスの圧力はこの不活性ガスの供給口付近で０．０２０ｋｇ／ｃｍ２であった。
上記石英るつぼ１３の内径は４００ｍｍ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４０ｋｇであった。熱遮蔽部材２６の筒状部２６ａの上端及び下端の内径はそれぞれ３５０ｍｍ及び２００ｍｍであり、筒状部２６ａの高さは３００ｍｍであった。また各不純ガス吸引孔２６ｅの幅及び長さはそれぞれ１０ｍｍ及び５０ｍｍであり、これらの個数は２４個であった。更に筒状部２６ａ下端及びシリコン融液１２表面間の距離は２５ｍｍであった。
【００２２】
＜実施例２＞
図４〜図６に示すように、シリコン単結晶棒２５外周面と石英るつぼ１３内周面との間にシリコン単結晶棒２５の外周面を包囲するように空洞部のない黒鉛製の熱遮蔽部材５６を挿入し、この熱遮蔽部材５６の筒状部５６ａ内周面に沿って単一の不純ガス吸引パイプ５８ａを配設した。第１流量調整弁２７ｃを調整することによりガス供給パイプ２７ａからチャンバ内１１にアルゴンガスを３０リットル／分の流量で供給した。また第２流量調整弁２７ｄを調整することによりチャンバ１１内のアルゴンガスをガス排出パイプ２７ｂから２５リットル／分の流量で吸引し、不純ガス流量調整弁２８ｂを調整することにより筒状部５６ａ内周面を流下するアルゴンガスを不純ガス吸引孔５８ｂから５リットル／分で吸引した。チャンバ１１内の不活性ガスの圧力はこの不活性ガスの供給口付近で０．０２０ｋｇ／ｃｍ２であった。
熱遮蔽部材５６の寸法は実施例１の熱遮蔽部材の寸法と略同一であり、不純ガス吸引パイプ５８ａのリング内径及びパイプ５８ａ自体の内径はそれぞれ２００ｍｍ及び１５ｍｍであった。また不純ガス吸引パイプ５８ａには直径５ｍｍの不純ガス吸引孔５８ｂを１２個形成した。更に不純ガス吸引パイプ５８ａは筒状部５６ａの下端から６０ｍｍ上方に配設した。上記以外は実施例１と同一に構成した。
【００２３】
＜比較例１＞
図７に示すように、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を囲むように実施例２と同一形状の熱遮蔽部材６を挿入し、ガス供給パイプ（図示せず）からチャンバ１内にアルゴンガスを３０リットル／分の流量で供給し、チャンバ１内のアルゴンガスをガス排出パイプ（図示せず）から３０リットル／分の流量で吸引した。チャンバ１内の不活性ガスの圧力はこの不活性ガスの供給口付近で０．０２０ｋｇ／ｃｍ２であった。また実施例２の不純ガス吸引パイプは用いなかった。上記以外は実施例２と同一に構成した。
【００２４】
＜比較試験と評価＞
実施例１、実施例２並びに比較例１の装置にて直径が１５０ｍｍのシリコン単結晶棒を製造した後、これらのシリコン単結晶棒を厚さ２ｍｍにスライスし、結晶の外周付近に相当する部分を選んで切断して板状試料をそれぞれ作成した。
これらの試料の表面を混酸でミラーエッチングし、酸素ドナーの消去のため熱処理を行った後、ＤＬＴＳ（Ｄｅｅｐ ｌｅｖｅｌ ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）法によって各試験片内部のＦｅ、Ｍｏ、Ｃｕの濃度をそれぞれ測定した。この測定結果を表１に示す。なお、上記濃度の測定位置は結晶外周から約５ｍｍ内側に相当する部分とした。
【００２５】
【表１】
【００２６】
表１から明らかなように、実施例１及び実施例２では金属不純物濃度がＤＬＴＳ法の検出下限以下であり、比較例１と比較して殆ど汚染のない高純度の結晶を得ることができた。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、シリコン単結晶棒及び熱遮蔽部材間を流下する不活性ガスのうち熱遮蔽部材の表面に沿って流下する不純物を含む不活性ガスをシリコン単結晶棒に接近する前に不純ガス排出手段が吸引してチャンバ外に排出するように構成したので、シリコン単結晶棒周囲の不活性ガスは不純物を殆ど含まず、上記シリコン単結晶棒が不純物により汚染されることは殆どない。この結果、高純度のシリコン単結晶棒を製造することができる。
また熱遮蔽部材内に空洞部を形成し、熱遮蔽部材の内周壁に空洞部に連通して複数の不純ガス吸引孔を形成し、熱遮蔽部材の上部に空洞部に連通して不純ガス排出孔を形成し、更にチャンバ外に設けられた吸引装置を不純ガス排出パイプを介して不純ガス排出孔に接続すれば、熱遮蔽部材内周面に沿って流下する不純物を含む不活性ガスは不純ガス吸引孔から吸引され、空洞部、不純ガス排出孔及び不純ガス排出パイプを通ってチャンバ外に排出されるので、上記と同様の効果が得られる。
更に複数の不純ガス吸引孔を有する不純ガス吸引パイプを熱遮蔽部材の内周面に配設し、チャンバ外に設けられた吸引装置を不純ガス吸引パイプに接続すれば、熱遮蔽部材内周面に沿って流下する不純物を含む不活性ガスは不純ガス吸引孔から吸引され、不純ガス吸引パイプを通ってチャンバ外に排出されるので、上記と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１実施形態のシリコン単結晶の引上げ装置を示す図３のＡ部拡大断面図。
【図２】その引上げ装置の不純ガス排出手段を含む熱遮蔽部材の要部破断斜視図。
【図３】その引上げ装置の縦断面図。
【図４】本発明の第２実施形態を示す図６のＢ部拡大断面図。
【図５】その引上げ装置の不純ガス排出手段を含む熱遮蔽部材の要部破断斜視図。
【図６】その引上げ装置の縦断面図。
【図７】従来例を示す図１に対応する断面図。
【符号の説明】
１０ シリコン単結晶の引上げ装置
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
２６，５６ 熱遮蔽部材
２６ｃ 空洞部
２６ｄ 内周壁
２６ｅ，５８ｂ 不純ガス吸引孔
２６ｆ 不純ガス排出孔
２７ ガス給排手段
２８，５８ 不純ガス排出手段
２８ａ 不純ガス排出パイプ
５８ａ 不純ガス吸引パイプ
【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７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、更に熱遮蔽部材６の上端が外方に略水平方向に張り出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に形成され、その下端はシリコン融液２表面近傍まで延びる。また熱遮蔽部材６の上端は保温筒９の上端に載置され、この熱遮蔽部材６によりヒータ８からシリコン単結晶棒５に照射される輻射熱が遮断される。更にチャンバ１に接続されたガス給排手段（図示せず）によりチャンバ１内に不活性ガスを供給すると、この不活性ガスは二点鎖線矢印で示すようにシリコン単結晶棒５の外周面を流下し、熱遮蔽部材６下端及びシリコン融液２表面の隙間を通って石英るつぼ３外に排出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、シリコン融液２中の酸素がＳｉＯガス等となって蒸発するが、このとき熱遮蔽部材６の存在により不活性ガスが熱遮蔽部材６下端及びシリコン融液２表面の隙間をシリコン単結晶棒５外周面側から石英るつぼ３内周面側に向って勢い良く流れるため、上記蒸発したＳｉＯガス等の蒸発物をシリコン単結晶棒５から遠ざける。この結果、上記蒸発物がシリコン単結晶棒５に取り込まれてシリコン単結晶棒５に格子欠陥である転位が発生するのを防止できる。また熱遮蔽部材６は熱を効率よく遮蔽するため、シリコン単結晶棒５の生産性を向上できるようになっている。
【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引上げ装置では、シリコン融液から引上げられるシリコン単結晶棒よりも上方に位置する部材から不純物が発生する場合があり、この不純物が不活性ガスに混入してシリコン単結晶棒の外周面まで搬送され、この不純物によりシリコン単結晶棒が汚染される恐れがあった。
本発明の目的は、不活性ガスに混入した不純物によるシリコン単結晶棒の汚染を防止でき、高純度のシリコン単結晶棒を得ることができるシリコン単結晶の引上げ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３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、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２７とを備えたシリコン単結晶の引上げ装置の改良である。
その特徴ある構成は、シリコン単結晶棒２５及び熱遮蔽部材２６間を流下する不活性ガスのうち熱遮蔽部材２６の表面に沿って流下する不活性ガスを吸引してチャンバ１１外に排出する不純ガス排出手段２８を備え、不純ガス排出手段２８が熱遮蔽部材２６内に形成された空洞部２６ｃと、熱遮蔽部材２６の内周壁２６ｄに空洞部２６ｃに連通して形成された複数の不純ガス吸引孔２６ｅと、熱遮蔽部材２６の上部に空洞部２６ｃに連通して形成された不純ガス排出孔２６ｆと、チャンバ１１外に設けられ不純ガス排出孔２６ｆに不純ガス排出パイプ２８ａを介して接続された吸引装置とを有することを特徴とする。
ガス給排手段２７によりチャンバ１１内に供給された不活性ガスにはチャンバ１１内上部の部材から発生した不純物が混入する場合があり、この不純物はチャンバ１１内上部の部材表面に沿う不活性ガスの流れに乗って流下し、更に熱遮蔽部材２６内周面に沿って流下する。この請求項１に記載されたシリコン単結晶の引上げ装置では、熱遮蔽部材２６内周面に沿って流下する不純物を含む不活性ガスは熱遮蔽部材２６の内周壁２６ｄに形成された不純ガス吸引孔２６ｅから吸引され、熱遮蔽部材２６の空洞部２６ｃ、不純ガス排出孔２６ｆ及び不純ガス排出パイプ２８ａを通ってチャンバ１１外に排出される。
【０００７】
請求項２に係る発明は、図４及び図６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５６と、不活性ガスをシリコン単結晶棒２５及び熱遮蔽部材５６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２７とを備えたシリコン単結晶の引上げ装置の改良である。
その特徴ある構成は、シリコン単結晶棒２５及び熱遮蔽部材５６間を流下する不活性ガスのうち熱遮蔽部材５６の表面に沿って流下する不活性ガスを吸引してチャンバ１１外に排出する不純ガス排出手段５８を備え、不純ガス排出手段５８が熱遮蔽部材５６の内周面に配設され複数の不純ガス吸引孔５８ｂを有する不純ガス吸引パイプ５８ａと、チャンバ１１外に設けられ不純ガス吸引パイプ５８ａに接続された吸引装置とを有することを特徴とする。
この請求項２に記載されたシリコン単結晶の引上げ装置では、熱遮蔽部材５６内周面に沿って流下する不純物を含む不活性ガスは不純ガス吸引孔５８ｂから吸引され、不純ガス吸引パイプ５８ａを通ってチャンバ１１外に排出される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に本発明の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図３に示すように、シリコン単結晶の引上げ装置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（図３）。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。
【０００９】
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（図３）。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。
【００１０】
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（図１及び図３）。熱遮蔽部材２６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筒状部２６ａと、この筒状部２６ａ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部２６ｂとを有する（図１〜図３）。筒状部２６ａの下端はシリコン融液１２表面近傍まで延び、上端は保温筒１９の上端と略同一高さとなるまで延びる。上記熱遮蔽部材２６のフランジ部２６ｂの下面を保温筒１９の上面に設置すると、熱遮蔽部材２６の筒状部２６ａがチャンバ１１内をシリコン単結晶側とるつぼ内周面側とに区画しかつヒータ１８からシリコン単結晶棒２５に照射される輻射熱を遮断するようになっている（図１及び図３）。
【００１１】
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２７が接続される（図３）。ガス給排手段２７は一端がケーシング２１の上部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２７ａ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２７ｂとを有する。ガス供給パイプ２７ａ及びガス排出パイプ２７ｂにはこれらのパイプ２７ａ，２７ｂ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２７ｃ，２７ｄがそれぞれ設けられる。
【００１２】
この実施の形態の特徴ある構成は、シリコン単結晶棒２５及び熱遮蔽部材２６間を流下する不活性ガスのうち熱遮蔽部材２６の表面に沿って流下する不活性ガスを吸引してチャンバ１１外に排出する不純ガス排出手段２８を備えたところにある（図１〜図３）。不純ガス排出手段２８は熱遮蔽部材２６内に形成された空洞部２６ｃと、熱遮蔽部材２６の内周壁２６ｄに空洞部２６ｃに連通して形成された複数の不純ガス吸引孔２６ｅと、熱遮蔽部材２６の上部に空洞部２６ｃに連通して形成された不純ガス排出孔２６ｆと、チャンバ１１外に設けられ不純ガス排出孔２６ｆに不純ガス排出パイプ２８ａを介して接続された吸引装置（図示せず）とを有する。空洞部２６ｃは熱遮蔽部材２６の筒状部２６ａ及びフランジ部２６ｂの全体にわたって形成され、複数の不純ガス吸引孔２６ｅは筒状部２６ａの内周壁２６ｄに形成される。
【００１３】
また複数の不純ガス吸引孔２６ｅは図２に詳しく示すように、筒状部２６ａの内周壁２６ｄの円周方向に延びるスリット状にそれぞれ形成される。これらスリット状の不純ガス吸引孔２６ｅは筒状部２６ａの内周壁２６ｄの同一円周上に所定の間隔をあけかつシリコン単結晶棒２５の引上げ方向に所定の間隔をあけてそれぞれ形成される。複数の不純ガス吸引孔のうち上下に隣接する不純ガス吸引孔２６ｅ同士は内周壁２６ｄの円周方向に互いにずらして形成することが好ましい。また不純ガス排出孔２６ｆはフランジ部２６ｂの上壁２６ｇに形成され、不純ガス排出パイプ２８ａにはこのパイプ２８ａ内の不活性ガスの流量を調整する不純ガス流量調整弁２８ｂが設けられる。更に吸引装置としては真空ポンプが用いられ、この真空ポンプは上記ガス給排手段２８のガス排出パイプ２７ｂに接続された真空ポンプでもよい。なお、不純ガス吸入孔はスリット状の孔ではなく、円形孔又はその他の形状の孔でもよい。
【００１４】
なお、ガス供給パイプ２７ａからチャンバ１１内に供給される不活性ガスの流量は２０〜６０リットル／分、更に３０〜４０リットル／分であることが好ましい。またガス排出パイプ２７ｂから吸引される不活性ガスの吸引流量は１０〜５０リットル／分、更に２０〜３０リットル／分であることが好ましく、不純ガス吸引孔２６ｅから吸引される不活性ガスの吸引流量は２〜２０リットル／分、更に５〜１０リットル／分であることが好ましい。チャンバ１１内の不活性ガスの圧力はこの不活性ガスの供給口付近で０．０１４〜０．０４１ｋｇ／ｃｍ２、更に０．０１６〜０．０２７ｋｇ／ｃｍ２であることが好ましい。
【００１５】
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。ロータリエンコーダ、重量センサ及びリニヤエンコーダ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。
【００１６】
このように構成されたシリコン単結晶の引上げ装置の動作を説明する。
シリコン単結晶棒２５を引上げるときには、第１及び第２流量調整弁２７ｃ，７ｄと不純ガス流量調整弁２８ｂとを調整することにより、シリコン融液１２表面と熱遮蔽部材２６下端との間を通過する不活性ガスの流量と不純ガス吸引孔２６ｅから吸引される不活性ガスの流量をそれぞれ調整する。
【００１７】
またガス供給パイプ２７ａからチャンバ１１内に供給された不活性ガスにはチャンバ１１内上部の部材から発生した鉄や銅等の重金属の不純物が混入する場合がある。この不純物はチャンバ１１内上部の部材表面に沿う不活性ガスの流れに乗って流下し、更に熱遮蔽部材２６の筒状部２６ａ内周面に沿って流下する。このとき熱遮蔽部材２６の内周壁２６ｄに形成された不純ガス吸引孔２６ｅから上記不純物を含む不活性ガス、即ち不純ガスが吸引され、熱遮蔽部材２６の空洞部２６ａ、不純ガス排出孔２６ｆ及び不純ガス排出パイプ２８ａを通ってチャンバ１１外に排出される、即ち不純ガスがシリコン単結晶棒２５に接近する前にチャンバ１１外に排出される。この結果、シリコン融液１２から引上げられるシリコン単結晶棒２５周囲の不活性ガスは不純物を殆ど含まず、上記シリコン単結晶棒２５が不純物により汚染されることは殆どないので、高純度のシリコン単結晶棒２５を製造することができる。
【００１８】
図４〜図６は本発明の第２の実施の形態を示す。図４及び図６において図１及び図３と同一符号は同一部品を示す。
この装置では、不純ガス排出手段５８が熱遮蔽部材５６の内周面に配設された不純ガス吸引パイプ５８ａと、不純ガス吸引パイプ５８ａに接続された吸引装置（図示せず）とを有する。熱遮蔽部材５６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筒状部５６ａと、この筒状部５６ａ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部５６ｂとを有する（図４〜図６）。筒状部５６ａ及びフランジ部５６ｂは上記第１の実施の形態の筒状部及びフランジ部のような空洞部を有しないことを除いて、第１の実施の形態の筒状部及びフランジ部と略同一形状に形成される。
【００１９】
不純ガス吸引パイプ５８ａは黒鉛によりリング状に形成された単一のパイプであり、筒状部５６ａの内周面に沿って水平に配設される。また不純ガス吸引パイプ５８ａには所定の間隔をあけて複数の不純ガス吸引孔５８ｂが形成される。吸引装置は第１の実施の形態の吸引装置と同じ装置が用いられ、チャンバ１１外に設けられる。不純ガス吸引パイプ５８ａは不純ガス排出パイプ５８ｃを介して吸引装置に接続され、不純ガス排出パイプ５８ｃは不純ガス吸引パイプ５８ａを保持する役割も果たす。また不純ガス排出パイプ５８ｃには不純ガス流量調整弁２８ｂが設けられる。上記以外は第１の実施の形態と同一に構成される。
【００２０】
このように構成されたシリコン単結晶の引上げ装置では、熱遮蔽部材５６の筒状部５６ａ内周面に沿って流下する不純ガス（不純物を含む不活性ガス）が不純ガス吸引孔５８ｂから吸引され、不純ガス吸引パイプ５８ａ及び不純ガス排出パイプ５８ｃを通ってチャンバ１１外に排出されることを除いて、動作は上記第１の実施の形態と略同様であるので、繰返しの説明を省略する。また第１の実施の形態と異なって、この実施の形態の不純ガス排出手段５８は既製の熱遮蔽部材５６に付加して設けることができる。
なお、この実施の形態では、単一の不純ガス吸引パイプを熱遮蔽部材の筒状部内周面に沿って配設したが、２本以上の不純ガス吸引パイプを熱遮蔽部材の筒状部内周面に沿って配設してもよい。
【００２１】
【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１＞
図１〜図３に示すように、チャンバ１１内に空洞部２６ｃを有する黒鉛製の熱遮蔽部材２６を挿入してこの熱遮蔽部材２６の上壁を保温筒１９の上面に設置し、第１流量調整弁２７ｃを調整することによりガス供給パイプ２７ａからチャンバ内１１にアルゴンガスを３０リットル／分の流量で供給した。また第２流量調整弁２７ｄを調整することによりチャンバ１１内のアルゴンガスをガス排出パイプ２７ｂから２５リットル／分の流量で吸引し、不純ガス流量調整弁２８ｂを調整することにより筒状部２６ａ内周面を流下するアルゴンガスを不純ガス吸引孔２６ｅから５リットル／分で吸引した。チャンバ１１内の不活性ガスの圧力はこの不活性ガスの供給口付近で０．０２０ｋｇ／ｃｍ２であった。
上記石英るつぼ１３の内径は４００ｍｍ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４０ｋｇであった。熱遮蔽部材２６の筒状部２６ａの上端及び下端の内径はそれぞれ３５０ｍｍ及び２００ｍｍであり、筒状部２６ａの高さは３００ｍｍであった。また各不純ガス吸引孔２６ｅの幅及び長さはそれぞれ１０ｍｍ及び５０ｍｍであり、これらの個数は２４個であった。更に筒状部２６ａ下端及びシリコン融液１２表面間の距離は２５ｍｍであった。
【００２２】
＜実施例２＞
図４〜図６に示すように、シリコン単結晶棒２５外周面と石英るつぼ１３内周面との間にシリコン単結晶棒２５の外周面を包囲するように空洞部のない黒鉛製の熱遮蔽部材５６を挿入し、この熱遮蔽部材５６の筒状部５６ａ内周面に沿って単一の不純ガス吸引パイプ５８ａを配設した。第１流量調整弁２７ｃを調整することによりガス供給パイプ２７ａからチャンバ内１１にアルゴンガスを３０リットル／分の流量で供給した。また第２流量調整弁２７ｄを調整することによりチャンバ１１内のアルゴンガスをガス排出パイプ２７ｂから２５リットル／分の流量で吸引し、不純ガス流量調整弁２８ｂを調整することにより筒状部５６ａ内周面を流下するアルゴンガスを不純ガス吸引孔５８ｂから５リットル／分で吸引した。チャンバ１１内の不活性ガスの圧力はこの不活性ガスの供給口付近で０．０２０ｋｇ／ｃｍ２であった。
熱遮蔽部材５６の寸法は実施例１の熱遮蔽部材の寸法と略同一であり、不純ガス吸引パイプ５８ａのリング内径及びパイプ５８ａ自体の内径はそれぞれ２００ｍｍ及び１５ｍｍであった。また不純ガス吸引パイプ５８ａには直径５ｍｍの不純ガス吸引孔５８ｂを１２個形成した。更に不純ガス吸引パイプ５８ａは筒状部５６ａの下端から６０ｍｍ上方に配設した。上記以外は実施例１と同一に構成した。
【００２３】
＜比較例１＞
図７に示すように、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を囲むように実施例２と同一形状の熱遮蔽部材６を挿入し、ガス供給パイプ（図示せず）からチャンバ１内にアルゴンガスを３０リットル／分の流量で供給し、チャンバ１内のアルゴンガスをガス排出パイプ（図示せず）から３０リットル／分の流量で吸引した。チャンバ１内の不活性ガスの圧力はこの不活性ガスの供給口付近で０．０２０ｋｇ／ｃｍ２であった。また実施例２の不純ガス吸引パイプは用いなかった。上記以外は実施例２と同一に構成した。
【００２４】
＜比較試験と評価＞
実施例１、実施例２並びに比較例１の装置にて直径が１５０ｍｍのシリコン単結晶棒を製造した後、これらのシリコン単結晶棒を厚さ２ｍｍにスライスし、結晶の外周付近に相当する部分を選んで切断して板状試料をそれぞれ作成した。
これらの試料の表面を混酸でミラーエッチングし、酸素ドナーの消去のため熱処理を行った後、ＤＬＴＳ（Ｄｅｅｐ ｌｅｖｅｌ ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）法によって各試験片内部のＦｅ、Ｍｏ、Ｃｕの濃度をそれぞれ測定した。この測定結果を表１に示す。なお、上記濃度の測定位置は結晶外周から約５ｍｍ内側に相当する部分とした。
【００２５】
【表１】
表１から明らかなように、実施例１及び実施例２では金属不純物濃度がＤＬＴＳ法の検出下限以下であり、比較例１と比較して殆ど汚染のない高純度の結晶を得ることができた。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、シリコン単結晶棒及び熱遮蔽部材間を流下する不活性ガスのうち熱遮蔽部材の表面に沿って流下する不純物を含む不活性ガスをシリコン単結晶棒に接近する前に不純ガス排出手段が吸引してチャンバ外に排出するように構成したので、シリコン単結晶棒周囲の不活性ガスは不純物を殆ど含まず、上記シリコン単結晶棒が不純物により汚染されることは殆どない。この結果、高純度のシリコン単結晶棒を製造することができる。
また熱遮蔽部材内に空洞部を形成し、熱遮蔽部材の内周壁に空洞部に連通して複数の不純ガス吸引孔を形成し、熱遮蔽部材の上部に空洞部に連通して不純ガス排出孔を形成し、更にチャンバ外に設けられた吸引装置を不純ガス排出パイプを介して不純ガス排出孔に接続すれば、熱遮蔽部材内周面に沿って流下する不純物を含む不活性ガスは不純ガス吸引孔から吸引され、空洞部、不純ガス排出孔及び不純ガス排出パイプを通ってチャンバ外に排出されるので、上記と同様の効果が得られる。
更に複数の不純ガス吸引孔を有する不純ガス吸引パイプを熱遮蔽部材の内周面に配設し、チャンバ外に設けられた吸引装置を不純ガス吸引パイプに接続すれば、熱遮蔽部材内周面に沿って流下する不純物を含む不活性ガスは不純ガス吸引孔から吸引され、不純ガス吸引パイプを通ってチャンバ外に排出されるので、上記と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１実施形態のシリコン単結晶の引上げ装置を示す図３のＡ部拡大断面図。
【図２】その引上げ装置の不純ガス排出手段を含む熱遮蔽部材の要部破断斜視図。
【図３】その引上げ装置の縦断面図。
【図４】本発明の第２実施形態を示す図６のＢ部拡大断面図。
【図５】その引上げ装置の不純ガス排出手段を含む熱遮蔽部材の要部破断斜視図。
【図６】その引上げ装置の縦断面図。
【図７】従来例を示す図１に対応する断面図。
【符号の説明】
１０ シリコン単結晶の引上げ装置
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
２６，５６ 熱遮蔽部材
２６ｃ 空洞部
２６ｄ 内周壁
２６ｅ，５８ｂ 不純ガス吸引孔
２６ｆ 不純ガス排出孔
２７ ガス給排手段
２８，５８ 不純ガス排出手段
２８ａ 不純ガス排出パイプ
５８ａ 不純ガス吸引パイプ
Claims (2)
- 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、不活性ガスを前記シリコン単結晶棒 (25) 及び前記熱遮蔽部材 (26) 間を流下させかつ前記シリコン融液 (12) 表面を通過させて前記チャンバ (11) 外に排出するガス給排手段 (27) とを備えたシリコン単結晶の引上げ装置において、
前記シリコン単結晶棒 (25) 及び前記熱遮蔽部材 (26) 間を流下する不活性ガスのうち前記熱遮蔽部材 (26) の表面に沿って流下する前記不活性ガスを吸引して前記チャンバ (11) 外に排出する不純ガス排出手段 (28) を備え、
前記不純ガス排出手段(28)が前記熱遮蔽部材(26)内に形成された空洞部(26c)と、前記熱遮蔽部材(26)の内周壁(26d)に前記空洞部(26c)に連通して形成された複数の不純ガス吸引孔(26e)と、前記熱遮蔽部材(26)の上部に前記空洞部(26c)に連通して形成された不純ガス排出孔(26f)と、前記チャンバ(11)外に設けられ前記不純ガス排出孔(26f)に不純ガス排出パイプ(28a)を介して接続された吸引装置とを有することを特徴とするシリコン単結晶の引上げ装置。 - 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 (56) と、不活性ガスを前記シリコン単結晶棒 (25) 及び前記熱遮蔽部材 (56) 間を流下させかつ前記シリコン融液 (12) 表面を通過させて前記チャンバ (11) 外に排出するガス給排手段 (27) とを備えたシリコン単結晶の引上げ装置において、
前記シリコン単結晶棒 (25) 及び前記熱遮蔽部材 (56) 間を流下する不活性ガスのうち前記熱遮蔽部材 (56) の表面に沿って流下する前記不活性ガスを吸引して前記チャンバ (11) 外に排出する不純ガス排出手段 (58) を備え、
前記不純ガス排出手段(58)が前記熱遮蔽部材(56)の内周面に配設され複数の不純ガス吸引孔(58b)を有する不純ガス吸引パイプ(58a)と、前記チャンバ(11)外に設けられ前記不純ガス吸引パイプ(58a)に接続された吸引装置とを有することを特徴とするシリコン単結晶の引上げ装置。
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