JPH10167876A

JPH10167876A - Ｃｚ結晶製造装置

Info

Publication number: JPH10167876A
Application number: JP33302196A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Iida; 哲広飯田; Hirotoshi Yamagishi; 浩利山岸; Makoto Kuramoto; 誠蔵本; Tsunehisa Machida; 倫久町田; Yutaka Shiraishi; 裕白石; Junichi Matsubara; 順一松原; Kiyotaka Takano; 清隆高野; Nobumitsu Takase; 伸光高瀬
Original assignee: Super Silicon Crystal Research Institute Corp
Current assignee: Super Silicon Crystal Research Institute Corp
Priority date: 1996-11-29
Filing date: 1996-11-29
Publication date: 1998-06-23

Abstract

(57)【要約】【課題】大口径のシリコン単結晶製造においても、ヒ
ーターを安定して保持し、ヒーターの変形、破損及び変
形に伴う電流経路の短絡を容易に防止し、安全性を確保
することができるＣＺ結晶製造装置の提供。【解決手段】炉床板と、該炉床板上に設けられ、ルツ
ボを加熱するヒーターと、前記炉床板を貫通して前記ヒ
ーターを支持する電極とを備え、ルツボ内の多結晶シリ
コンからＣＺ法によりシリコン単結晶を製造するＣＺ結
晶製造装置において、前記炉床板上に設けられ、前記電
極によるヒーター支持部位とは別の部位で、前記ヒータ
ーを支持するヒーター支持具を備え、前記ヒーター支持
具が、ヒーター側に配置された耐熱性部材と、炉床板側
に配置された電気的絶縁性部材で構成されていることを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、チョクラルスキー
法により、多結晶シリコンからシリコン単結晶を育成す
るＣＺ結晶製造装置、特に、大口径の単結晶シリコンを
製造するＣＺ結晶製造装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】多結晶シリコン塊または粒状多結晶シリ
コンからシリコン単結晶を育成する方法として、チョク
ラルスキー法（以下、「ＣＺ法」という。）がある。こ
のＣＺ法を利用したシリコン単結晶の製造は次のように
行われる。多結晶シリコン塊あるいは粒状多結晶シリコ
ンをチャンバー内に配したルツボ内部に充填し、ルツボ
を回転させる。次に、ルツボの周囲に設けられたヒータ
ーをヒーターの下部に取り付けられた電極から通電して
発熱させ、ルツボを加熱し、ルツボ内の温度をシリコン
の融点（１４１５℃）以上に保持する。これにより、ル
ツボ内の多結晶シリコンは融解することになる。この融
解した多結晶シリコン（シリコン融液）に、チャンバー
上部から吊り下げられた種結晶を接触させ、種結晶を融
解する。その後、種結晶を所定速度で回転させつつ上昇
させると、種結晶の下端にシリコン単結晶が育成され
る。

【０００３】ここで、従来のＣＺ結晶製造装置には、種
々のものが存在するが、一般的には、図１０に示すよう
に、ルツボを加熱するヒーター９０９は、ヒーター９０
９に通電するための複数の電極９１３及び炉体に直接取
り付けられ、炉床板を貫通する構造の電極に模した構造
物９１４（以下、ダミー電極という。）によってのみ支
持されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、直径
１２インチ以上の大口径のシリコン単結晶の製造が試み
られている。大口径のシリコン単結晶を製造するには、
ルツボの容量も増大し、かつ大径にするため、ルツボを
加熱するヒーターも必然的に大型になる。しかしなが
ら、このような大口径のシリコン単結晶を製造するＣＺ
結晶製造装置では、大型のヒーターを、従来のように電
極やダミー電極のみで支持することは、自重によるヒー
ター自身の撓みが生じたり、撓みによる破損を招くとい
う問題がある。

【０００５】ここで、電極やダミー電極を更に追加する
ことにより、大型ヒーターを支持する部位を多く設け、
ヒーターの安定化を図る方法が考えられる。しかしなが
ら、この方法では、ヒーターに追加する電極やダミー電
極の数に応じて、多数のフランジを設ける必要があり、
その結果、ヒーターの熱量が電極を介して漏洩するた
め、熱損失が生じる。そして、この熱損失を補填するた
め、ヒーターの使用電力量を増加させなければならない
という欠点がある。また、電極やダミー電極の増加によ
り、湯漏れ時の安全性を確保できないという欠点もあ
る。更に、電極やダミー電極の増加により、装置のデザ
インに自由度がなくなるという欠点もある。

【０００６】一方、ヒーターには、黒鉛製のものを用い
るのが一般的である。しかしながら、黒鉛製のヒーター
は、ルツボの加熱中にヒーター自身の重量により変形
し、この結果、通電が短絡状態となってしまう場合があ
る。このような状態になった場合、安全性確保のため、
装置の運転を中止しなければならないという問題があ
る。

【０００７】ここで、加熱によるヒーターの変形を防止
するためには、従来から種々の方法があるが、その一つ
に、ヒーターを特殊形状にしたり、大型化して機械的に
強固な構造とし、加熱よる変形を生じにくくする方法が
ある。しかし、この方法では、ヒーターの特殊形状化あ
るいは大型化により、ヒーターの製造コストが増大した
り、ヒーターの操作性が困難になるという欠点がある。
また、ヒーターの電源容量や使用電力量が増大し、シリ
コン単結晶の製造コストも増大するという欠点がある。

【０００８】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、ヒーターを支持するヒーター支持具を
電極やダミー電極によるヒーターの支持部位と別の部位
に設けることによって、大口径のシリコン単結晶製造に
おいても、ヒーターを安定して保持し、ヒーターの変
形、破損及び変形に伴う電流経路の短絡を容易に防止し
て、安全性を確保することができるＣＺ結晶製造装置を
提供することを主目的とする。また、本発明の別の目的
は、装置及びシリコン単結晶の製造コストを低減できる
ＣＺ結晶製造装置を提供することである。本発明の別の
目的は、ヒーターを安定して保持した状態で、ヒーター
及び電極を移動することができるＣＺ結晶製造装置を提
供することである。本発明の別の目的は、デザイン上の
自由度が広げることが可能なＣＺ結晶製造装置を提供す
ることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、請求項１に係る発明は、炉床板と、該炉床板上に設
けられ、ルツボを加熱するヒーターと、前記炉床板を貫
通して前記ヒーターを支持する電極とを備え、ルツボ内
の多結晶シリコンからＣＺ法によりシリコン単結晶を製
造するＣＺ結晶製造装置において、前記炉床板上に設け
られ、前記電極によるヒーター支持部位とは別の部位
で、前記ヒーターを支持するヒーター支持具を備え、前
記ヒーター支持具が、ヒーター側に配置された耐熱性部
材と、炉床板側に配置された電気的絶縁性部材で構成さ
れていることを特徴とするＣＺ結晶製造装置を提供す
る。

【００１０】本発明では、ヒーターを支持するヒーター
支持具が、電極によるヒーターの支持部位とは別の部位
に設けられている。すなわち、ヒーターは、電極によっ
て支持されている他、更にヒーター支持具によっても、
支持されている。このため、ヒーターが大型化した場合
においても、ヒーターを充分に安定して保持することが
できる。更に、ヒーターが発熱した場合でも、ヒーター
の加熱変形、破損をヒーター支持具によって防止するこ
とができ、変形に伴う電流経路の短絡を容易に防止し
て、安全性を確保することができる。ここで、電極に
は、ヒーターを通電するための電極の他、炉床板を貫通
する構造の電極に模した構造物であるダミー電極が含ま
れる。

【００１１】また、本発明では、安全性を確保するため
に、ヒーター支持具を設けているため、ヒーターを特殊
形状化したり、大型化する必要がない。その結果、ＣＺ
結晶製造装置の製造コストを低減でき、ヒーターの大型
化に伴う電源容量や使用電力量が増大することもなく、
シリコン単結晶の製造コストを低減することができる。
また、ヒーターを支持する電極を追加する必要もないた
め、デザイン上の制約もなくなり、ＣＺ結晶製造装置の
デザインの自由度を拡大することができる。

【００１２】ここで、ヒーター支持具は、電極によるヒ
ーターの支持部位と別の部位に設けられていれば、その
数は特に限定されるものではないが、ヒーターをより安
定に支持するために、複数のヒーター支持具を設けても
よい。

【００１３】また、本発明では、ヒーター支持具は、電
気的絶縁性部材の他、耐熱性部材によって構成されてい
る。このため、ヒーターの熱によるヒーター支持具の変
形を防止することができる。また、耐熱性部材は、ヒー
ター側に配置されているため、ヒーターと炉床板との間
の電気的絶縁を保つための絶縁性部材を耐熱性を有する
材質にする必要がなくなり、ヒーターのルツボへの加熱
を安定して保持することができる。

【００１４】ヒーター支持具のヒーターとの接触部分、
すなわち、耐熱性部材のヒーター接触部分の形状は、ヒ
ーターをより安定に支持するため、ヒーターの耐熱性部
材との接触面の形状に合わせて構成しても良い。例え
ば、ヒーターの耐熱性部材との接触面が凸状である場
合、ヒーター支持具のヒーター接触部分を、この凸部と
嵌合する凹部を設けることができる。また、ヒーターの
耐熱性部材との接触面に、耐熱性部材と嵌合する凹部を
設けることもできる。また、ヒーターと耐熱性部材のヒ
ータ接触部分をボルトや接着剤等で固定するように構成
することもできる。

【００１５】ヒーター支持具を構成する耐熱性部材は、
耐熱性を有するものであれば特に限定されるものではな
いが、大型のヒーターの重量、及び加熱変形に抗するた
め、高強度性を有する部材で構成することができる。例
えば、耐熱性部材として、高強度性を有する黒鉛等を用
いることができる。また、耐熱性を有する電気的絶縁性
部材は、その種類が限られているため、断熱性部材に
は、高強度性とともに低熱伝導性を有する部材を用いる
ことができる。例えば、耐熱性部材を低熱伝導性を有す
る黒鉛繊維成形材で構成してもよい。この場合には、ヒ
ーターの熱量による、耐熱性部材から電気的絶縁性部材
への熱伝導が低減するため、電気的絶縁性部材を耐熱性
を有さない部材で構成することができ、電気的絶縁性部
材として使用する材料の選択範囲が広がるという利点が
ある。

【００１６】また、ヒーター支持具を構成する電気的絶
縁性部材は、電気的絶縁性を有するものであれば、特に
限定されるものではない。例えば、電気的絶縁性部材と
して、電気的絶縁性に優れた石英等を用いることができ
る。また、電気的絶縁性部材は、耐熱性部材と同様に、
大型のヒーターの重量、及び加熱変形に抗するため、高
強度性を有する部材で構成することができる。

【００１７】請求項２に係る発明は、炉床板と、該炉床
板上に設けられ、ルツボを加熱するヒーターと、前記炉
床板を貫通して前記ヒーターを支持する電極とを備え、
ルツボ内の多結晶シリコンからＣＺ法によりシリコン単
結晶を製造するＣＺ結晶製造装置において、前記炉床板
上に設けられ、前記電極によるヒーター支持部位とは別
の部位で、前記ヒーターを支持するヒーター支持具を備
え、前記ヒーター支持具が、ヒーター側に配置された耐
熱性部材と、炉床板側に配置された電気的絶縁性部材で
構成され、前記耐熱性部材が、前記電気的絶縁性部材に
対して前記ヒーターからの輻射熱を遮蔽するフランジ部
を有することを特徴とするＣＺ結晶製造装置を提供す
る。

【００１８】本発明でも、ヒーターを支持するヒーター
支持具が、電極によるヒーターの支持部位とは別の部位
に設けられているため、ヒーターは、電極の他、更にヒ
ーター支持具によっても、支持される。このため、ヒー
ターが大型化した場合においても、ヒーターを充分に安
定して保持することができる。更に、ヒーターが発熱し
た場合でも、ヒーターの加熱変形、破損をヒーター支持
具によって防止することができ、変形に伴う電流経路の
短絡を容易に防止して、安全性を確保することができ
る。ここで、電極には、ヒーターを通電するための電極
の他、炉床板を貫通する構造の電極に模した構造物であ
るダミー電極が含まれる。

【００１９】また、本発明では、安全性を確保するため
に、ヒーター支持具を設けているため、ヒーターを特殊
形状化したり、大型化する必要がない。その結果、ＣＺ
結晶製造装置の製造コストを低減でき、ヒーターの大型
化に伴う電源容量や使用電力量が増大することもなく、
シリコン単結晶の製造コストを低減することができる。
また、ヒーターを支持する電極を追加する必要もないた
め、デザイン上の制約もなくなり、ＣＺ結晶製造装置の
デザインの自由度を拡大することができる。

【００２０】ここで、ヒーター支持具は、電極によるヒ
ーターの支持部位と別の部位に設けられていれば、その
数は特に限定されるものではないが、ヒーターをより安
定に支持するために、複数のヒーター支持具を設けても
良い。

【００２１】また、本発明では、ヒーター支持具は、電
気的絶縁性部材の他、耐熱性部材によって構成されてい
る。このため、ヒーターの熱によるヒーター支持具の変
形を防止することができる。また、耐熱性部材は、ヒー
ター側に配置されているため、ヒーターと炉床板との間
の電気的絶縁を保つための絶縁性部材を耐熱性を有する
材質にする必要がなくなり、ヒーターのルツボへの加熱
を安定して保持することができる。

【００２２】ヒーター支持具のヒーターとの接触部分、
すなわち、耐熱性部材のヒーター接触部分の形状は、ヒ
ーターをより安定に支持するため、ヒーターの耐熱性部
材との接触面の形状に合わせて構成しても良い。例え
ば、ヒーターの耐熱性部材との接触面が凸状である場
合、ヒーター支持具のヒーター接触部分を、この凸部と
嵌合する凹部を設けることができる。また、ヒーターの
耐熱性部材との接触面に、耐熱性部材と嵌合する凹部を
設けることもできる。また、ヒーターと耐熱性部材のヒ
ータ接触部分をボルトや接着剤等で固定するように構成
することもできる。

【００２３】ヒーター支持具を構成する耐熱性部材は、
耐熱性を有するものであれば特に限定されるものではな
いが、大型のヒーターの重量、及び加熱変形に抗するた
め、高強度性を有する部材で構成することができる。例
えば、耐熱性部材として、高強度性を有する黒鉛等を用
いることができる。また、耐熱性を有する電気的絶縁性
部材は、その種類が限られているため、断熱性部材に
は、高強度性とともに低熱伝導性を有する部材を用いる
こともできる。例えば、耐熱性部材を低熱伝導性を有す
る黒鉛繊維成形材で構成することもできる。この場合に
は、ヒーターの熱量による、耐熱性部材から電気的絶縁
性部材への熱伝導が低減するため、電気的絶縁性部材を
耐熱性を有さない部材で構成することができ、電気的絶
縁性部材として使用できる材料の選択範囲が広がるとい
う利点がある。

【００２４】また、ヒーター支持具を構成する電気的絶
縁性部材は、電気的絶縁性を有するものであれば、特に
限定されるものではない。例えば、電気的絶縁性部材と
して、電気的絶縁性に優れた石英等を用いることができ
る。また、電気的絶縁性部材は、耐熱性部材と同様に、
大型のヒーターの重量、及び加熱変形に抗するため、高
強度性を有する部材で構成することもできる。

【００２５】更に、本発明では、耐熱性部材が、電気的
絶縁性部材に対してヒーターからの輻射熱を遮蔽するフ
ランジ部を有している。ヒーターは、発熱しているた
め、ヒーターからの輻射熱が、電気的絶縁性部材に伝達
されることが考えられる。電気的絶縁性部材が、耐熱性
を有さない部材である場合、この輻射熱によって、電気
的絶縁性部材が変形を生じ、ヒーター支持具がヒーター
を安定して保持できなくなる。このため、本発明では、
この輻射熱から電気的絶縁性部材を保護し、変形等を防
止するため、耐熱性部材にフランジ部を設けたものであ
る。

【００２６】フランジ部は、耐熱性部材に設けられ、電
気的絶縁性部材に対してヒーターからの輻射熱を遮蔽で
きるものであれば、その構成は特に限定されるものでは
ない。例えば、フランジ部を耐熱性部材の一部として、
耐熱性部材と一体に構成することができる。また、フラ
ンジ部を、耐熱性部材と別体で構成し、耐熱性部材に結
合して構成することもできる。

【００２７】請求項３に係る発明は、炉床板と、該炉床
板上に設けられ、ルツボを加熱するヒーターと、前記炉
床板を貫通して前記ヒーターを支持する電極とを備え、
ルツボ内の多結晶シリコンからＣＺ法によりシリコン単
結晶を製造するＣＺ結晶製造装置において、前記炉床板
上に設けられ、前記電極によるヒーター支持部位とは別
の部位で、前記ヒーターを支持するヒーター支持具を備
え、前記ヒーター支持具が、耐熱性及び電気的絶縁性を
有する単一部材で構成されていることを特徴とするＣＺ
結晶製造装置を提供する。

【００２８】本発明でも、ヒーターを支持するヒーター
支持具が、電極によるヒーターの支持部位とは別の部位
に設けられているため、ヒーターは、電極の他、更にヒ
ーター支持具によっても、支持される。このため、ヒー
ターが大型化した場合においても、ヒーターを充分に安
定して保持することができる。更に、ヒーターが発熱し
た場合でも、ヒーターの加熱変形、破損をヒーター支持
具によって防止することができ、変形に伴う電流経路の
短絡を容易に防止して、安全性を確保することができ
る。ここで、電極には、ヒーターを通電するための電極
の他、炉床板を貫通する構造の電極に模した構造物であ
るダミー電極が含まれる。

【００２９】また、本発明では、安全性を確保するため
に、ヒーター支持具を設けているため、ヒーターを特殊
形状化したり、大型化する必要がない。その結果、ＣＺ
結晶製造装置の製造コストを低減でき、ヒーターの大型
化に伴う電源容量や使用電力量が増大することもなく、
シリコン単結晶の製造コストを低減することができる。
また、ヒーターを支持する電極を追加する必要もないた
め、デザイン上の制約もなくなり、ＣＺ結晶製造装置の
デザインの自由度を拡大することができる。

【００３０】ここで、ヒーター支持具は、電極によるヒ
ーターの支持部位と別の部位に設けられていれば、その
数は特に限定されるものではないが、ヒーターをより安
定に支持するためには、複数のヒーター支持具を設けて
も良い。

【００３１】また、本発明では、ヒーター支持具は、耐
熱性及び電気的絶縁性を有する単一部材で構成されてい
る。このため、ヒーターの発熱によっても、ヒーター支
持具に変形を生じることはなく、ヒーター支持具はヒー
ターを安定して保持することができる。また、ヒーター
と炉床板との間の電気的絶縁が保たれる。このため、ヒ
ーターの電気系統に悪影響を与えず、従って、ヒーター
のルツボへの加熱を安定して維持することができる。更
に、ヒーター支持具は、単一部材で構成できるため、容
易にヒーター支持具の製造を行うことができる。

【００３２】ヒーター支持具のヒーターとの接触部分、
すなわち、単一部材のヒーター接触部分の形状は、ヒー
ターをより安定に支持するため、ヒーターの単一部材と
の接触面の形状に合わせて構成しても良い。例えば、ヒ
ーターの単一部材との接触面が凸状である場合、単一部
材のヒーター接触部分を、この凸部と嵌合する凹部で構
成することができる。また、ヒーターの単一部材との接
触面に、単一部材と嵌合する凹部を設けることもでき
る。また、ヒーターと単一部材のヒータ接触部分をボル
トや接着剤等で固定するように構成することもできる。

【００３３】ヒーター支持具を構成する単一部材は、耐
熱性及び電気的絶縁性を有するものであれば特に限定さ
れるものではなく、例えば、セラミック、窒化珪素等で
構成することができる。また、単一部材は、大型のヒー
ターの重量、及び加熱変形に抗するため、高強度性を有
する部材であることが好ましい。

【００３４】請求項４に係る発明は、請求項１〜３のい
ずれか１項に記載のＣＺ結晶製造装置において、前記電
極に結合された支持体を備え、前記ヒーター及び前記電
極が、上下方向に移動可能に構成され、前記ヒーター支
持具が、前記支持体上に配置されていることを特徴とす
るＣＺ結晶製造装置を提供する。

【００３５】本発明では、ヒーター支持具が、支持体上
に配置されており、更に、この支持体は、電極に結合さ
れている。このため、ヒーター及び電極を上下方向に移
動した場合、支持体上に配置されたヒーター支持具も、
電極の移動に伴って、上下移動することになる。従っ
て、ヒーター及び電極の上下方向の移動中においても、
ヒーター支持具によって、ヒーターをより安定に保持す
ることができる。

【００３６】ここで、支持体は、電極に結合され、かつ
ヒーター支持具を配置できるものであれば、その構成は
特に限定されるものではない。例えば、ヒーターをより
安定に保持するため、高強度性、耐熱性を有する部材で
構成することができる。また、電極の左右に結合し、い
わゆる腕状の支持体として構成することができる他、円
環形状の支持体として構成することもできる。

【００３７】また、ヒーター支持具は、電極に結合され
た支持体に配置されていれば、支持体に配置するヒータ
ー支持具の数は、特に限定されるものではなく、ヒータ
ー及び電極の移動中により安定にヒーターを保持するた
め、支持体に複数のヒーター支持具を設けることができ
る。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい態様につ
いて、図示例とともに説明する。本発明の第一の実施形
態におけるＣＺ結晶製造装置の概略構成を図１に示す。

【００３９】チャンバー１の底面は、炉床板２９で構成
されており、炉床板２９上には、黒鉛繊維製の炉床断熱
材１８が設置されている。また、チャンバー１の内周面
には、黒鉛繊維性の円筒形の炉壁断熱筒１１が設けられ
ている。従って、炉床断熱材１８と炉壁断熱筒１１によ
って、チャンバー１内の熱を外部に漏洩させないように
なっている。

【００４０】チャンバー１内部には、多結晶シリコンを
充填するための石英ルツボ３が、黒鉛製のサセプタ５に
支持されている。石英ルツボ３は、大口径のシリコン単
結晶を製造するため、少なくとも１２インチ以上の口径
を有している。更に、石英ルツボ３を保持するサセプタ
５は、ルツボ回転軸１５に支持されており、ルツボ回転
軸１５を中心軸として、回転可能に構成されている。石
英ルツボ３内の多結晶シリコンの上部には、引上げワイ
ヤー２５により種結晶ホルダ１０が吊り下げられてお
り、種結晶ホルダ１０には、種結晶８が保持されてい
る。この種結晶８は、引上げワイヤー２５により、上昇
及び下降が可能であり、種結晶８の先端にシリコン単結
晶６が形成されるものである。

【００４１】石英ルツボ３は、黒鉛製の円筒状ヒーター
９によって包囲されている。また、石英ルツボ３の下方
には、黒鉛製の円環状ヒーター１２が設置されている。
円筒状ヒーター９によって、石英ルツボ３はその周囲か
ら加熱されるとともに、円環状ヒーター１２によって、
底部から加熱される。

【００４２】円筒状ヒーター９及び円環状ヒーター１２
の下部には、各ヒーターに通電し、かつ支持するための
電極１３が炉床板２９及び炉床断熱材１８を貫通して設
置されている。また、円環状ヒーター１２は、電極１３
の他に、ヒーター支持具１９によって支持されている。
ここで、図４に示すように、ヒーター支持具１９は、耐
熱性部材としての黒鉛成形繊維材２０を、電気的絶縁性
部材としての石英２２に嵌合することによって構成され
ている。

【００４３】図２に、円環状ヒーター１２、電極１３、
ヒーター支持具１９の概略構成を示す。円環状ヒーター
１２の中空部分には、図示しないルツボ回転軸が設けら
れている。円環状ヒーター１２は、２個の電極１３と、
２個のダミー電極３０によって支持されている。また、
円環状ヒーター１２は、電極１３及びダミー電極３０の
支持部位とは別の部位で、更に４個のヒーター支持具１
９によって支持されている。このため、本実施形態にお
いては、ヒーター支持具１９によって、円環状ヒーター
１２を更に安定して保持することができ、また、円環状
ヒーター１２が発熱した場合においても、ヒーター１２
の変形、破損及び変形に伴う電流経路の短絡を防止する
ことができる。

【００４４】また、装置の安全性を確保するため、ヒー
ター支持具１９を設けているため、円環状ヒーター１２
を特殊形状にしたり、大型化する必要がない。その結
果、ＣＺ結晶製造装置の製造コストを低減でき、ヒータ
ー１２の大型化に伴う電源容量や使用電力量が増大する
こともなく、シリコン単結晶の製造コストを低減するこ
とができる。また、ヒーター１２を支持する電極１３や
ダミー電極３０を更に追加する必要もないため、デザイ
ン上の制約もなくなり、ＣＺ結晶製造装置のデザインの
自由度を拡大することができる。

【００４５】本実施形態では、ヒーター支持具１９は、
円環状ヒーター１２を支持しているが、ヒーターの形状
は、これに限られるものではなく、例えば、円筒状のヒ
ーターを支持するように構成することができる。図３
に、円筒状のヒーター９を使用した場合の概略構成を示
す。円筒状ヒーター９の中空部分には、図示しない石英
ルツボが設けられている。円筒状ヒーター９は、２個の
電極１３と、２個のダミー電極３０とによって支持され
ている。また、円筒状ヒーター９は、電極１３及びダミ
ー電極３０の支持部位とは別の部位で、更に４個のヒー
ター支持具１９によって支持されている。このため、ヒ
ーター支持具１９によって、ヒーター９を安定して保持
することができ、また、ヒーター９が発熱した場合にお
いても、ヒーター９の変形、破損及び変形に伴う電流経
路の短絡を防止することができる。

【００４６】また、この場合においても、ヒーター支持
具１９を設けているため、円筒状ヒーター９を特殊形状
にしたり、大型化する必要がない。その結果、円環状ヒ
ーターの場合と同様、ＣＺ結晶製造装置の製造コストを
低減でき、シリコン単結晶の製造コストを低減すること
ができる。また、ヒーター９を支持する電極１３やダミ
ー電極３０を更に追加する必要もないため、デザイン上
の制約もなくなり、ＣＺ結晶製造装置のデザインの自由
度を拡大することができる。

【００４７】尚、本実施形態においては、電極及びヒー
ター支持具は、４個ずつ設けられているが、もちろんそ
の数は、これに限定されるものではなく、ヒーターの大
きさ、重量によって、最適な数に決定することができ
る。

【００４８】また、本実施形態においては、ヒーター支
持具１９を耐熱性部材としての黒鉛成形繊維材２０と電
気的絶縁性部材としての石英２２で構成しているが、図
５に示すように、耐熱性部材２０にフランジ部２４を設
けることができる。この場合には、ヒーターからの輻射
熱をフランジ部によって遮断することができるため、電
気的絶縁性部材としての石英２２の熱変形を防止するこ
とができる。

【００４９】更に、ヒーター支持具１９として、耐熱性
及び電気的絶縁性を共に有する例えばセラミック等を用
いる場合には、ヒーター支持具１９は、図６に示すよう
に単純化し、セラミック部材２６のみで構成することが
できる。

【００５０】本発明の第二の実施形態は、電極に結合さ
れた支持体としての支持腕上に設けられたヒーター支持
具により支持されたヒーターを有するＣＺ結晶製造装置
である。本実施形態では、ヒーターを支持するヒーター
支持具と電極部分のみが、第一の実施形態と異なる。図
７に、本実施形態における電極の構成を示す。電極１３
の側面には、支持体としての支持腕２８が電極の軸方向
と垂直に突き出して結合されている。そして、支持腕２
８の両腕上には、それぞれ１個づつヒーター支持具１９
が取り付けられており、このヒーター支持具１９によっ
て円環状ヒーター１２が支持されている。

【００５１】図８には、この電極を円環状ヒーター１２
に取り付けたときの構成を示している。本実施形態で
は、４個の電極１３が設けられており、各電極１３に取
り付けられた支持腕２８の両腕にそれぞれ１個づつヒー
ター支持具１９が設置されているため、全部で８個のヒ
ーター支持具１９によって円環状ヒーター１２が支持さ
れることになる。ヒーター１２及び電極１３を上下方向
に移動した場合、支持腕２８も電極１３とともに上下移
動する。このため、支持腕２８上に配置されたヒーター
支持具１９も、電極１３の移動に伴って、上下移動する
ことになる。従って、ヒーター及び電極の上下方向の移
動中においても、ヒーター支持具１９によって、ヒータ
ー１２を安定に保持することができる。

【００５２】ここで、本実施形態では、支持腕２８の上
に２個のヒーター支持具１９を設けているが、その数は
これに限定されるものではなく、ヒーターの大きさ、重
量によって、最適な数に決定することができる。

【００５３】また、本実施形態では、ヒーター支持具１
９として、第一の実施形態で使用した耐熱性部材として
の黒鉛成形繊維材２０と電気的絶縁性部材としての石英
２２とを嵌合した部材を使用しているが、この他にも、
図５で示したように黒鉛成形繊維部材２０にフランジ部
２４を設けたヒーター支持具、あるいは、図６で示した
ように単一のセラミック部材２６からなるヒーター支持
具を用いることができるのは言うまでもない。

【００５４】また、本実施形態では、支持体として、電
極の側面に軸方向と垂直な方向に突き出した支持腕を用
いているが、この他にも、円環状の支持体を用いてもよ
い。図９には、円環状の支持体３１を用いたＣＺシリコ
ン単結晶製造装置の、電極１３、円環状ヒーター１２、
円環状支持体３１の側面図を示す。２個の電極１３に
は、１個の円環状支持体３１が電極の軸方向と垂直平面
を成して結合されている。ここで、電極１３と円環状支
持体３２との接続部位には、電極からの電流を遮断する
ため、絶縁部材３２が設けられている。円環状支持体３
１上には、各電極１３の間に２個のヒーター支持具１９
が取り付けられており、このヒーター支持具１９によっ
て円環状ヒーター１２が支持されている。円環状ヒータ
ー１２及び電極１３を上下方向に移動した場合、円環状
支持体３１も電極１３とともに上下移動する。このた
め、円環状支持体３１上に配置されたヒーター支持具１
９も、電極１３の移動に伴って、上下移動することにな
る。従って、ヒーター及び電極の上下方向の移動中にお
いても、ヒーター支持具１９によって、ヒーター１２を
安定に保持することができる。

【００５５】尚、本実施形態において、支持腕２８及び
円環状支持体３１上のヒーター支持具１９は、円環状ヒ
ーター１２を支持しているが、円筒状ヒーターを支持す
るように構成することができることは言うまでもない。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明に係るＣＺ
結晶製造装置は、ヒーターを支持するヒーター支持具を
電極によるヒーターの支持部位と別の部位に設けている
ので、大口径のシリコン単結晶製造においても、ヒータ
ーを安定して保持することができるという効果がある。
また、ヒーターの発熱によるヒーターの変形、破損及び
変形に伴う電流経路の短絡を容易に防止することができ
るという効果がある。

【００５７】本発明に係るＣＺ結晶製造装置では、ヒー
ター支持具により、ヒーターを安定保持しているため、
熱変形及び破損防止のための特殊形状のヒーターの製造
を回避でき、またヒーターの消費電力量を節約すること
ができ、従って、シリコン単結晶の製造コストを低減で
きるという効果がある。

【００５８】本発明に係るＣＺ結晶製造装置では、ヒー
ターを支持するための電極を追加する必要がないため、
湯漏れ時の安全性が向上するという効果がある。また、
ＣＺ結晶製造装置のデザイン上の自由度が広がるという
効果がある。

【００５９】本発明に係るＣＺ結晶製造装置では、電極
に結合された支持体を備え、ヒーター支持具が、支持体
上に配置されているため、ヒーター及び電極の上下方向
の移動中においても、ヒーターをより安定に保持するこ
とができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＣＺ結晶製造装置の概略構成図である。

【図２】ＣＺ結晶製造装置に使用される円環状のヒータ
ーの斜視図である。

【図３】ＣＺ結晶製造装置に使用される円筒状のヒータ
ー斜視図である。

【図４】ＣＺ結晶製造装置に使用されるヒーター支持具
の概略構成図である。

【図５】ＣＺ結晶製造装置に使用されるヒーター支持具
の概略構成図である。

【図６】ＣＺ結晶製造装置に使用されるヒーター支持具
の概略構成図である。

【図７】ヒーター支持具を設けた支持腕を結合した電極
の概略構成図である。

【図８】支持腕を結合した電極を取り付けたヒーターの
概略構成図である。

【図９】ヒーター支持具を設けた円環状支持体を結合し
た電極の側面図である。

【図１０】従来例としてのＣＺ結晶製造装置のヒーター
の斜視図である。

【符号の説明】

１：チャンバー３：石英ルツボ５：黒鉛ルツボ６：シリコン単結晶７：シリコン融液８：種結晶９、９０９：円筒状ヒーター１０：種結晶ホルダ１１：炉壁断熱筒１２：円環状ヒーター１３、９１３：電極１５：ルツボ回転軸１８：炉床断熱材１９：ヒーター支持具２５：引上げワイヤー２９：炉床板３０、９１４：ダミー電極２０：耐熱性部材（黒鉛成形繊維材）２２：電気的絶縁性部材（石英）２４：フランジ部２６：単一部材（セラミック部材）２８：支持腕３１：円環状支持体３２：絶縁性部材

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炉床板と、該炉床板上に設けられ、ルツ
ボを加熱するヒーターと、前記炉床板を貫通して前記ヒ
ーターを支持する電極とを備え、ルツボ内の多結晶シリ
コンからＣＺ法によりシリコン単結晶を製造するＣＺ結
晶製造装置において、前記炉床板上に設けられ、前記電極によるヒーター支持
部位とは別の部位で、前記ヒーターを支持するヒーター
支持具を備え、前記ヒーター支持具が、ヒーター側に配置された耐熱性
部材と、炉床板側に配置された電気的絶縁性部材で構成
されていることを特徴とするＣＺ結晶製造装置。
【請求項２】炉床板と、該炉床板上に設けられ、ルツ
ボを加熱するヒーターと、前記炉床板を貫通して前記ヒ
ーターを支持する電極とを備え、ルツボ内の多結晶シリ
コンからＣＺ法によりシリコン単結晶を製造するＣＺ結
晶製造装置において、前記炉床板上に設けられ、前記電極によるヒーター支持
部位とは別の部位で、前記ヒーターを支持するヒーター
支持具を備え、前記ヒーター支持具が、ヒーター側に配置された耐熱性
部材と、炉床板側に配置された電気的絶縁性部材で構成
され、前記耐熱性部材が、前記電気的絶縁性部材に対して前記
ヒーターからの輻射熱を遮蔽するフランジ部を有するこ
とを特徴とするＣＺ結晶製造装置。
【請求項３】炉床板と、該炉床板上に設けられ、ルツ
ボを加熱するヒーターと、前記炉床板を貫通して前記ヒ
ーターを支持する電極とを備え、ルツボ内の多結晶シリ
コンからＣＺ法によりシリコン単結晶を製造するＣＺ結
晶製造装置において、前記炉床板上に設けられ、前記電極によるヒーター支持
部位とは別の部位で、前記ヒーターを支持するヒーター
支持具を備え、前記ヒーター支持具が、耐熱性及び電気的絶縁性を有す
る単一部材で構成されていることを特徴とするＣＺ結晶
製造装置。
【請求項４】前記電極に結合された支持体を備え、前記ヒーター及び前記電極が、上下方向に移動可能に構
成され、前記ヒーター支持具が、前記支持体上に配置されている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の
ＣＺ結晶製造装置。