JP6562525B2 - 単結晶製造装置 - Google Patents
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Description
内部に種子結晶が設置される透明石英管と、
前記透明石英管の上部に設けられ、前記透明石英管内に設置される種子結晶上に粉末原料を供給する粉末原料供給手段と、
前記透明石英管の外側に設けられ、前記透明石英管内に設置される種子結晶の上面および前記粉末原料供給手段により前記透明石英管内に供給される粉末原料に、赤外線を照射する赤外線照射手段と、
を少なくとも備え、
前記赤外線照射手段から前記透明石英管内に赤外線を照射することにより前記種子結晶の上面および粉末原料を溶融し、これを前記種子結晶上に固化させて単結晶を製造するよう構成されている。
前記種子結晶の外側部を加熱する補助加熱手段が設けられていることを特徴とする。
前記粉末原料供給手段が、
前記粉末原料を収容するホッパーと、
前記ホッパー内の粉末原料を透明石英管内の所定位置に所定量供給する供給調整部と、
前記供給調整部の下端に設けられ、前記透明石英管内に粉末原料を供給する供給管と、
を有することを特徴とする。
前記供給調整部が、
前記透明石英管内に供給される前記粉末原料の供給速度を調整する供給速度調整手段を有することを特徴とする。
前記供給調整部が、
前記透明石英管内に供給される前記粉末原料の供給位置を調整する供給位置調整手段を有することを特徴とする。
前記ホッパーには、
前記粉末原料を収容する粉末原料収容容器が着脱自在に取り付けられるよう構成されていることを特徴とする。
前記供給管が、石英製であることを特徴とする。
前記ホッパーが、
結晶母材粉末を収容する結晶母材粉末用ホッパーと、
添加物粉末を収容する添加物粉末用ホッパーと、から構成されていることを特徴とする。
前記ホッパーが、
結晶母材粉末および添加物粉末とが混合された混合粉末を収容する混合粉末用ホッパーであることを特徴とする。
前記ホッパーが、
結晶母材粉末を収容する結晶母材粉末用ホッパーと、
結晶母材粉末および添加物粉末とが混合された混合粉末を収容する混合粉末用ホッパーと、から構成されていることを特徴とする。
前記結晶母材粉末が、シリコン粉末であることを特徴とする。
前記粉末原料供給手段は、
前記種子結晶の直径の90%以内に前記粉末原料を供給するよう構成されていることを特徴とする。
前記赤外線照射手段が、
前記種子結晶の直径の90%以内に赤外線を照射するよう構成されていることを特徴とする。
前記赤外線照射手段が、
内面を反射面として使用する楕円面反射鏡と、
前記楕円面反射鏡の底部側の第1焦点位置に設けられた赤外線ランプと、
を備えることを特徴とする。
前記赤外線ランプが、
ハロゲンランプまたはキセノンランプであることを特徴とする。
前記赤外線照射手段が、
前記赤外線のレーザ光を照射する半導体レーザモジュールであることを特徴とする。
前記赤外線照射手段が、複数設けられていることを特徴とする。
前記透明石英管の下方には、前記種子結晶を設置するテーブルが設けられていることを特徴とする。
前記テーブルが、回転駆動手段を有することを特徴とする。
前記テーブルが、所定速度で上下方向に昇降する昇降手段を有することを特徴とする。
前記透明石英管中の雰囲気を真空排気するおよび/または不活性ガスとする雰囲気制御手段を有することを特徴とする。
<単結晶製造装置10>
図1に示したように、本実施例の単結晶製造装置10は、まず内部にシリコンの種子結晶30が設置される透明石英管12と、この透明石英管12の上部に設けられ、透明石英管12内に設置される種子結晶30上にシリコン粉末および添加物粉末から成る粉末原料24を供給する粉末原料供給手段14と、透明石英管12の外側に設けられ、粉末原料供給手段14により透明石英管12内に供給される粉末原料24に対し、斜め上方から下方に向けて赤外線18を照射する赤外線照射手段16と、を備えている。
<単結晶製造方法>
まず、図3(a)に示したように、密閉チャンバー26内のテーブル50上に種子結晶30を設置する。
12 透明石英管
14 粉末原料供給手段
16 赤外線照射手段
18 赤外線
20 赤外線ランプ
22 楕円面反射鏡
24 粉末原料
26 密閉チャンバー
30 種子結晶
30a 単結晶
32 補助加熱手段
34 供給速度調整手段
36 供給位置調整手段
40 ホッパー
42 供給調整部
44 供給管
46 赤外線ランプ
48 楕円面反射鏡
50 テーブル
52 回転駆動手段
54 昇降手段
56 粉末原料収容容器
60 外側部
A 領域
Claims (20)
- 内部に種子結晶が設置される透明石英管と、
前記透明石英管の上部に設けられ、前記透明石英管内に設置される種子結晶上に粉末原料を供給する粉末原料供給手段と、
前記透明石英管の外側に設けられ、前記透明石英管内に設置される種子結晶の上面および前記粉末原料供給手段により前記透明石英管内に供給される粉末原料に、赤外線を照射する赤外線照射手段と、
を少なくとも備え、
前記赤外線照射手段から前記透明石英管内に赤外線を照射することにより前記種子結晶の上面および粉末原料を溶融し、これを前記種子結晶上に固化させて単結晶を製造するよう構成されており、
前記赤外線照射手段が、
前記種子結晶の直径の90%以内に赤外線を照射するよう構成されていることを特徴とする単結晶製造装置。 - 前記種子結晶の外側部を加熱する補助加熱手段が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の単結晶製造装置。
- 前記粉末原料供給手段が、
前記粉末原料を収容するホッパーと、
前記ホッパー内の粉末原料を透明石英管内の所定位置に所定量供給する供給調整部と、
前記供給調整部の下端に設けられ、前記透明石英管内に粉末原料を供給する供給管と、
を有することを特徴とする請求項1または2に記載の単結晶製造装置。 - 前記供給調整部が、
前記透明石英管内に供給される前記粉末原料の供給速度を調整する供給速度調整手段を有することを特徴とする請求項3に記載の単結晶製造装置。 - 前記供給調整部が、
前記透明石英管内に供給される前記粉末原料の供給位置を調整する供給位置調整手段を有することを特徴とする請求項3または4に記載の単結晶製造装置。 - 前記ホッパーには、
前記粉末原料を収容する粉末原料収容容器が着脱自在に取り付けられるよう構成されていることを特徴とする請求項3〜5のいずれかに記載の単結晶製造装置。 - 前記供給管が、石英製であることを特徴とする請求項3〜6のいずれかに記載の単結晶製造装置。
- 前記ホッパーが、
結晶母材粉末を収容する結晶母材粉末用ホッパーと、
添加物粉末を収容する添加物粉末用ホッパーと、から構成されていることを特徴とする請求項3〜7のいずれかに記載の単結晶製造装置。 - 前記ホッパーが、
結晶母材粉末および添加物粉末とが混合された混合粉末を収容する混合粉末用ホッパーであることを特徴とする請求項3〜7のいずれかに記載の単結晶製造装置。 - 前記ホッパーが、
結晶母材粉末を収容する結晶母材粉末用ホッパーと、
結晶母材粉末および添加物粉末とが混合された混合粉末を収容する混合粉末用ホッパーと、から構成されていることを特徴とする請求項3〜7のいずれかに記載の単結晶製造装置。 - 前記結晶母材粉末が、シリコン粉末であることを特徴とする請求項8〜10のいずれかに記載の単結晶製造装置。
- 前記粉末原料供給手段は、
前記種子結晶の直径の90%以内に前記粉末原料を供給するよう構成されていることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の単結晶製造装置。 - 前記赤外線照射手段が、
内面を反射面として使用する楕円面反射鏡と、
前記楕円面反射鏡の底部側の第1焦点位置に設けられた赤外線ランプと、
を備えることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の単結晶製造装置。 - 前記赤外線ランプが、
ハロゲンランプまたはキセノンランプであることを特徴とする請求項13に記載の単結晶製造装置。 - 前記赤外線照射手段が、
前記赤外線のレーザ光を照射する半導体レーザモジュールであることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の単結晶製造装置。 - 前記赤外線照射手段が、複数設けられていることを特徴とする請求項1〜15のいずれかに記載の単結晶製造装置。
- 前記透明石英管の下方には、前記種子結晶を設置するテーブルが設けられていることを特徴とする請求項1〜16のいずれかに記載の単結晶製造装置。
- 前記テーブルが、回転駆動手段を有することを特徴とする請求項17に記載の単結晶製造装置。
- 前記テーブルが、所定速度で上下方向に昇降する昇降手段を有することを特徴とする請求項17または18に記載の単結晶製造装置。
- 前記透明石英管中の雰囲気を真空排気するおよび/または不活性ガスとする雰囲気制御手段を有することを特徴とする請求項1〜19のいずれかに記載の単結晶製造装置。
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