JP7501340B2 - 単結晶製造装置 - Google Patents
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Description
天井部を備え、シリコン融液を収容するルツボを格納するメインチャンバと、
前記メインチャンバの前記天井部からゲートバルブを介して上方に連接し、前記シリコン融液から引き上げられたシリコン単結晶を収容する引き上げチャンバと、
前記ルツボに収容された前記シリコン融液と対向するように配置された熱遮蔽部材と、
引き上げ中の前記シリコン単結晶を包囲するように前記熱遮蔽部材上に配置された整流筒と、
引き上げ中の前記シリコン単結晶を取り囲むように配置され、前記メインチャンバの前記天井部から前記シリコン融液に向かって延伸した部分を含み、冷却媒体で強制冷却される冷却筒と、
前記冷却筒の内側に嵌合された冷却補助筒と
を有し、
前記整流筒の上部は、前記冷却補助筒の前記冷却筒から下方に突き出した部分の前記冷却補助筒の下部を囲繞する構造を有するものであることを特徴とする単結晶製造装置を提供する。
天井部を備え、シリコン融液を収容するルツボを格納するメインチャンバと、
前記メインチャンバの前記天井部からゲートバルブを介して上方に連設し、前記シリコン融液から引き上げられたシリコン単結晶を収容する引き上げチャンバと、
前記ルツボに収容された前記シリコン融液と対向するように配置された熱遮蔽部材と、
引き上げ中の前記シリコン単結晶を包囲するように前記熱遮蔽部材上に配置された整流筒と、
引き上げ中の前記シリコン単結晶を取り囲むように配置され、前記メインチャンバの前記天井部から前記シリコン融液に向かって延伸した部分を含み、冷却媒体で強制冷却される冷却筒と、
前記冷却筒の内側に嵌合された冷却補助筒と
を有し、
前記整流筒の上部は、前記冷却補助筒の前記冷却筒から下方に突き出した部分の前記冷却補助筒の下部を囲繞する構造を有するものであることを特徴とする単結晶製造装置である。
メインチャンバは、天井部を備え、シリコン融液を収容するルツボを格納するものである。
引き上げチャンバは、メインチャンバの天井部からゲートバルブを介して上方に連設し、シリコン融液から引き上げられたシリコン単結晶を収容するものである。
熱遮蔽部材は、ルツボに収容されたシリコン融液と対向するように配置されたものである。熱遮蔽部材は、シリコン融液の表面からの輻射をカットするとともにシリコン融液の表面を保温することができる。熱遮蔽部材は、例えば、内径が下方に向かって徐々に小さくなる形状でシリコン融液と対向するように配置させることができる。
冷却筒は、引き上げ中のシリコン単結晶を取り囲むように配置され、メインチャンバの天井部からシリコン融液に向かって延伸した部分を含み、冷却媒体で強制冷却されるものである。
冷却補助筒は、冷却筒の内側に嵌合されたものである。このとき用いる冷却補助筒の材質は、黒鉛部材、炭素複合部材、ステンレス鋼、モリブデン、及びタングステンからなる群より選択される少なくとも1種とすることが好ましい。このように熱伝導率及び輻射率が高い材質の冷却補助筒を用いることで、ヒーター周りや熱遮蔽部材周りの高温部からの輻射熱を冷却筒に効率よく伝えることができ、その結果として、黒鉛部材から育成結晶への輻射熱が減って結晶成長速度が高速化すると同時に、炉内の炭素部材とシリコン融液から蒸発するSiOとの反応によって生じる炭素含有ガスの発生を更に抑制する効果が得られる。
本発明の整流筒は、引き上げ中のシリコン単結晶を包囲するように熱遮蔽部材上に配置されたものである。整流筒は、引き上げ中のシリコン単結晶を、熱遮蔽部材と同芯として包囲することができる。
上記以外のHZ(ホットゾーン)の構造は、一般的なCZシリコン単結晶製造装置と同じ構造とすることができる。
実施例1では、図1及び図2を参照しながら説明した単結晶製造装置1と同様の構造を有する単結晶製造装置を用いた。すなわち、実施例1では、引き上げ中のシリコン単結晶5を同芯に包囲するように、熱遮蔽部材12上に整流筒14を配置した。また、熱遮蔽部材12上の整流筒14の上部14aによって、冷却補助筒15の冷却筒13から下方に突き出した部分の下部15cを覆って囲繞した。このような整流筒と冷却補助筒とを有する単結晶製造装置1を用いて単結晶の製造を行った。
比較例1では、図7に示すような構造を有する単結晶製造装置200を用いた。すなわち、比較例1では、熱遮蔽部材12の上に整流筒を搭載せずに、冷却補助筒15のみを用いた点で実施例1の単結晶製造装置と異なる単結晶製造装置200を用いて単結晶の製造を行った。
比較例2では、a/b=0%とした、すなわち冷却補助筒15の冷却筒13から下方に突き出した部分の下部15cが整流筒14の上部14aで覆われていない点以外は実施例1で用いたものと同じ単結晶製造装置を用いて単結晶の製造を行った。
実施例2では、a/b=5%、d/e=0%(全閉構造)に固定して、c=3mm、c=15mmの2水準を用意して単結晶の製作を行った。
実施例3では、a/b=5%、c=3mmに固定して、図3に示す、d/e=0%、d/e=9%、d/e=15%の3水準を用意して単結晶の製作を行った。なお、d/e=9%、d/e=15%の整流筒14は角度0°,120°,240°の3つの軸上に開口部14cを設けた構造となっている。
Claims (5)
- チョクラルスキー法によって単結晶を育成する単結晶製造装置であって、
天井部を備え、シリコン融液を収容するルツボを格納するメインチャンバと、
前記メインチャンバの前記天井部からゲートバルブを介して上方に連設し、前記シリコン融液から引き上げられたシリコン単結晶を収容する引き上げチャンバと、
前記ルツボに収容された前記シリコン融液と対向するように配置された熱遮蔽部材と、
引き上げ中の前記シリコン単結晶を包囲するように前記熱遮蔽部材上に配置された整流筒と、
引き上げ中の前記シリコン単結晶を取り囲むように配置され、前記メインチャンバの前記天井部から前記シリコン融液に向かって延伸した部分を含み、冷却媒体で強制冷却される冷却筒と、
前記冷却筒の内側に嵌合された冷却補助筒と
を有し、
前記整流筒の上部は、前記冷却補助筒の前記冷却筒から下方に突き出した部分の前記冷却補助筒の下部を囲繞する構造を有するものであり、
前記整流筒の側面と前記冷却補助筒の前記冷却筒から下方に突き出した部分の冷却補助筒の側面との間の隙間を3mm以上15mm未満とすることを特徴とする単結晶製造装置。 - 前記整流筒は合成石英製であることを特徴とする請求項1に記載の単結晶製造装置。
- 前記冷却補助筒の材質は、黒鉛部材、炭素複合部材、ステンレス鋼、モリブデン、及びタングステンからなる群より選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の単結晶製造装置。
- 前記整流筒は、前記冷却補助筒の前記冷却筒から下方に突き出した部分の側面の全面積のうち、5%以上の領域を前記整流筒の上部で囲繞する構造を有するものであることを特徴とする請求項1から請求項3の何れか1項に記載の単結晶製造装置。
- 前記整流筒は側面に開口部を有し、該整流筒の開口部の上端の高さが前記整流筒の全高の35%以下の高さの位置に形成されたものであることを特徴とする請求項1から請求項4の何れか1項に記載の単結晶製造装置。
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