JP6658780B2 - 熱遮蔽部材、単結晶引き上げ装置および単結晶シリコンインゴットの製造方法 - Google Patents
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Description
[1]石英るつぼの周囲に配置されたヒータにより加熱されて前記石英るつぼに貯留されたシリコン融液から単結晶シリコンインゴットを引き上げる単結晶引き上げ装置に設けられる熱遮蔽部材であって、該熱遮蔽部材は、前記単結晶シリコンインゴットの外周面を包囲する円筒状の筒部と、前記筒部の下部にて環状の膨出部とを備える、熱遮蔽部材において、
前記膨出部は、上壁と底壁と2つの縦壁とを有し、それらの壁によって囲まれた空間に環状の断熱材を有し、
前記熱遮蔽部材の開口径と前記断熱材の開口径との差が15mm以上であることを特徴とする熱遮蔽部材。
150mm以下であることがより好ましい。
本発明による単結晶引き上げ装置は、上述した本発明による熱遮蔽部材を備えることを特徴としている。よって、熱遮蔽部材以外の構成については限定されず、所望の単結晶シリコンインゴットを育成できるように適切に構成することができる。
また、本発明による単結晶シリコンの製造方法は、上述した本発明による単結晶引き上げ装置を用いてシリコン結晶を製造することを特徴としている。よって、上述した本発明による単結晶引き上げ装置を用いること以外については限定されず、所望の単結晶シリコンインゴットを育成できるように適切に構成することができる。
(発明例1)
本発明による単結晶シリコンの製造方法により、単結晶シリコンの製造を行った。具体的には、単結晶引き上げ装置として、図1に示した単結晶引き上げ装置100において、熱遮蔽部材60に代えて、図5に示した熱遮蔽部材1を適用した装置を用いた。この熱遮蔽部材1の上壁3a、底壁3bおよび縦壁3d、3dとして、表面にSiCコートを施したグラファイト材を用い、上壁3aの厚みを7mm、底壁3bの厚みを5mm、縦壁3cの厚みを5mm、3dの厚みを7mmとした。また、縦壁3cと断熱材Hとの間の空隙の径方向の幅を100mmとした。
発明例1と同様に、単結晶シリコンの製造を行った。ただし、単結晶引き上げ装置として、図1に示した単結晶引き上げ装置100において、熱遮蔽部材60に代えて、図6に示した熱遮蔽部材10を適用した装置を用いた。そして、縦壁3cの厚みは50mmとした。その他の条件は、発明例1と全て同じである。
図1に示した単結晶引き上げ装置100を用いて単結晶シリコンを製造した。その他の条件は、発明例と全て同じである。
図8は、図5に示した熱遮蔽部材1を備える単結晶引き上げ装置を用いて育成した場合の単結晶シリコンインゴットの温度勾配Gと理想温度勾配Gidealとの関係を示している。比較のために、図1に示した装置を用いて育成した場合についても示している。理想温度勾配Gidealからの温度勾配Gのずれを評価するために、図8に示した温度勾配プロファイルの41のサンプル点について、温度勾配Gと理想温度勾配Gidealとの差を求め、それらの平均値および標準偏差を求めた。
発明例1、2および比較例のいずれにおいても、無欠陥の単結晶シリコンインゴットを育成することができた。具体的には、発明例および比較例により得られた単結晶シリコンインゴットの変形の度合いを示す指標である変形率を用いて変形について評価を行った(例えば、特開平09−87083号公報参照)。変形率は、単結晶シリコンインゴットの直径について、((最大直径−最小直径)/最小直径)×100(%)で定義される値であり、発明例1については0.10〜0.13%、発明例2については0.11〜0.15%、比較例については0.09〜0.16%となり、品質基準を満たしていた。
発明例1、2および比較例について、無欠陥の結晶シリコンが得られる引き上げ速度Vのマージンを測定した。その結果、発明例1については0.019mm/分、発明例2については0.018mm/分、比較例については0.016mm/分であった。このように、本発明により、無欠陥の結晶シリコンが得られる引き上げ速度のマージンが拡大できることが分かる。
2,61 筒部
2a,61a 内壁
2b,61b 外壁
3,62 膨出部
3a,62a 上壁
3b,62b 底壁
3c,3d,62c,62d 縦壁
51 チャンバ
52 るつぼ
52a 石英るつぼ
52b 黒鉛るつぼ
53 るつぼ回転昇降軸
54 ヒータ
55 引き上げ軸
56 種結晶保持器
57 ガス導入口
58 ガス導出口
71 COP発生領域
72 OSF潜在核領域
73 酸素析出促進領域(Pv領域)
74 酸素析出抑制領域(Pi領域)
75 転位クラスター領域
100 単結晶引き上げ装置
A インゴットの中心軸
H 断熱材
I 単結晶シリコンインゴット
M シリコン融液
O 開口部
Rs 熱遮蔽部材の開口径
Rh 断熱材の開口径
S 種結晶
Claims (5)
- 石英るつぼの周囲に配置されたヒータにより加熱されて前記石英るつぼに貯留されたシリコン融液から単結晶シリコンインゴットを引き上げる単結晶引き上げ装置に設けられる熱遮蔽部材であって、該熱遮蔽部材は、前記単結晶シリコンインゴットの外周面を包囲する円筒状の筒部と、前記筒部の下部にて環状の膨出部とを備える、熱遮蔽部材において、
前記膨出部は、上壁と底壁と2つの縦壁とを有し、それらの壁によって囲まれた空間に環状の断熱材を有し、
前記単結晶シリコンインゴットに隣接する側の縦壁と前記断熱材との間に空隙を有することを特徴とする熱遮蔽部材。 - 前記単結晶シリコンインゴットに隣接する側の縦壁と前記底壁とが一体に形成されている、請求項1に記載の熱遮蔽部材。
- 前記単結晶シリコンインゴットに隣接する側の縦壁が炭素材料を有する、請求項1または2に記載の熱遮蔽部材。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の熱遮蔽部材を備える単結晶引き上げ装置。
- 請求項4に記載の単結晶引き上げ装置を用いて製造することを特徴とする単結晶シリコンインゴットの製造方法。
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