JP7294225B2 - 単結晶引上げ装置及び半導体単結晶の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明に係る単結晶引上げ装置は、加熱ヒーター及び溶融した半導体原料が収容される坩堝が配置される引上げ炉と、該引上げ炉の周囲に設けられ、超電導コイルを有する磁場発生装置とを備え、超電導コイルへの通電により溶融した半導体原料に水平磁場を印加して、溶融した半導体原料の前記坩堝内での対流を抑制する単結晶引上げ装置において、電源(不図示)から、電極、電極アダプター、クランプを介して加熱ヒーターへ電力を供給するための、電極アダプターとクランプの接続部の構造に特徴を有するものである。以下、本発明に係る単結晶引上げ装置における、電極アダプターとクランプの接続構造について詳細に説明するが、電極アダプター、クランプの接続構造以外の、図7に示す単結晶引上げ装置と同等の事項については、説明を適宜省略することがある。
(360°×gcd)/(n×m) ・・・ (1)
ただし、nはクランプの貫通孔の数、mは電極アダプターのクランプ側接続端の凹部の数、gcdはnとmの最大公約数である。この式から分かるように、角度間隔を細かく取りたい場合には、nとmを大きくとり、かつ最大公約数が小さくなるようにすればよい。
本発明に係る半導体単結晶の製造方法においては、上述の単結晶引上げ装置を用いてMCZ法により半導体単結晶を製造する。単結晶引上げ条件は特に限定されない。本発明に係る半導体単結晶の製造方法であれば、磁場を印加してヒーターを回転させる力が加わった場合でも、クランプの回転を最小限に抑えることが可能となるため、他の部材との接触による破損や放電等が抑制でき、操業停止につながるトラブルを抑制することができる。その結果、歩留り、生産性が向上する。
シリコン単結晶の引上げにあたり、図1~3に示す構造の電極アダプター、クランプ、回転防止ピン(回転防止冶具)を用いて、電極及びヒーターの接続を行った。クランプの貫通孔の数は20個、電極アダプターのクランプ側接続端に形成した凹部の数は9個とした。貫通孔の形状は正方形とし、図2のaで示される1辺の長さを14.4mmとした。電極アダプターのクランプ側接続端の凹部の形状は、図3のb,cにおいてそれぞれ14.4mm、9.4mmとした。また、回転防止ピンの断面形状は1辺13.2mmの正方形とし、挿入可能な位置に1本挿入した。
その他の条件は、以下のとおりである。
坩堝口径:直径800mm
多結晶シリコン原料のチャージ量:400kg
単結晶サイズ:直径306mm
磁場:コイル軸と引上げ軸の交点において1500~4000Gとなる水平磁場を印加
上記条件で合計8本のシリコン単結晶の引上げを行った。最大磁束密度とクランプ回転の有無をまとめた結果を、表1に示す。
クランプ及び電極アダプターの構造を、回転防止ピンの挿入口のない図8(c)の構造とし、その他の条件を実施例1と同一にして、合計5本のシリコン単結晶の引上げを行った。最大磁束密度とクランプ回転の有無をまとめた結果を、表2に示す。
5…電極アダプター、 6…電極、 7…シリコン融液、 8…マグネットコイル、
9…引上げ軸、 10…種結晶、 11…シリコン単結晶、 12…接続具、
13…クランプ側接続端、 14…電極アダプターの中心軸、 15…回転防止冶具、
16…貫通孔、 17…凹部。
Claims (7)
- 加熱ヒーター及び溶融した半導体原料が収容される坩堝が配置される引上げ炉と、該引上げ炉の周囲に設けられ、超電導コイルを有する磁場発生装置とを備え、前記超電導コイルへの通電により前記溶融した半導体原料に水平磁場を印加して、前記溶融した半導体原料の前記坩堝内での対流を抑制する単結晶引上げ装置であって、
前記加熱ヒーターに電力を供給するための電極と、前記電極に接続された円柱形の電極アダプターと、前記電極アダプターと前記加熱ヒーターの端子とを接続するクランプと、前記電極アダプターと前記クランプとを接続する接続具を含み、
前記電極アダプターは、クランプ側接続端の外周面に少なくとも1つの凹部を有し、
前記クランプは、前記凹部と連通する少なくとも1つの貫通孔を有し、
前記貫通孔を通して前記凹部に挿入される少なくとも1つの回転防止冶具を備え、
前記電極アダプターと前記加熱ヒーターの端子との軸がずれており、前記電極アダプターと前記加熱ヒーターの端子とをつなぐように前記クランプが設けられたものであることを特徴とする単結晶引上げ装置。 - 前記電極アダプターは複数の前記凹部を有し、
前記クランプは複数の前記貫通孔を有し、
前記複数の凹部のうちの1つの凹部と、前記複数の貫通孔のうちの1つの貫通孔が、1組以上連通しており、
前記連通した少なくとも1組の前記貫通孔と前記凹部に挿入される、少なくとも1つの前記回転防止冶具を備えることを特徴とする請求項1に記載の単結晶引上げ装置。 - 前記クランプの貫通孔は、前記電極アダプターの中心軸周りに等間隔にn回対称(但し、nは6以上の整数)となるように配置されたものであることを特徴とする請求項2に記載の単結晶引上げ装置。
- 前記凹部は、前記電極アダプターの中心軸周りに等間隔にm回対称(但し、mは6以上の整数)となるように配置されたものであることを特徴とする請求項2又は3に記載の単結晶引上げ装置。
- 前記貫通孔の数と、前記凹部の数の最大公約数が1又は2であることを特徴とする請求項2~4のいずれか一項に記載の単結晶引上げ装置。
- 前記電極アダプター、前記クランプ及び前記回転防止冶具は、同一材質のものからなるものであることを特徴とする請求項1~5のいずれか一項に記載の単結晶引上げ装置。
- 請求項1~6のいずれか一項に記載の単結晶引上げ装置を用いてMCZ法により半導体単結晶を製造することを特徴とする半導体単結晶の製造方法。
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