JPH11116375A - シリコン単結晶の育成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】シリコン単結晶棒の肩部の形成時に固液界面形
状を平坦にすることにより、結晶の多結晶化の低減及び
結晶内欠陥の減少を図ることができる。 【解決手段】チャンバ１１内に設けられた石英るつぼ１
３にシリコン融液１２が貯留され、石英るつぼの外周面
を包囲するヒータ１８によりシリコン融液が加熱され
る。シリコン融液から引上げられるシリコン単結晶棒２
５の外周面が熱遮蔽部材２６により包囲され、この熱遮
蔽部材によりヒータからの輻射熱が遮られる。チャンバ
に固定された固定部２７の固定周壁２７ａに略鉛直方向
に延びる複数の固定スリット２７ｃが形成され、固定部
に回転可能に挿入された可動部２８の可動周壁２８ａに
複数の固定スリットに対向して複数の可動スリット２８
ｃが形成される。可動スリットに輻射熱を透過する閉塞
部材２８ｄがはめ込まれ、可動部駆動手段２９が可動部
を回転駆動して固定スリットの開口率を変更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン単結晶棒
を引上げて育成する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の装置として、図９及び図
１０に示すように、チャンバ１内にシリコン融液２が貯
留された石英るつぼ３が収容され、シリコン単結晶棒５
の外周面と石英るつぼ３の内周面との間にシリコン単結
晶棒５を囲むように熱遮蔽部材６が挿入されたものが知
られている。この装置では、熱遮蔽部材６は下方に向う
に従って直径が小さくなる筒状の周壁６ａと、この周壁
６ａの上端から外方に略水平方向に張り出す円板状のフ
ランジ６ｂとを有する。フランジ６ｂはヒータ８外周面
を包囲する保温筒９の上面に固定され、周壁６ａの下端
はシリコン融液２表面近傍まで延びる。上記熱遮蔽部材
６によりチャンバ１内がシリコン単結晶側とるつぼ内周
面側とに区画されかつヒータ８から直接又は保温筒で反
射してシリコン単結晶棒５に照射される輻射熱が遮断さ
れるようになっている。

【０００３】このように構成された装置では、先ずシリ
コン単結晶棒５の肩部５ａの形成時には（図９）、シリ
コン単結晶棒５から上方への放熱が主となってその放熱
量が多いため、シリコン融液２とシリコン単結晶棒５の
固液界面７形状が下向きに凸形状となる。次にシリコン
単結晶棒５の直胴部５ｂの形成時には、シリコン単結晶
棒５から側方への放熱が主となってその放熱量が少なく
なるため、上記固液界面７形状は上側が凸形状となる。
更にシリコン単結晶棒５のボトム部５ｃの形成時には
（図１０）、ヒータ８への電力供給量を次第に増大して
シリコン融液２の温度を上昇させ、かつシリコン単結晶
棒５の引上げ速度を上昇させることにより、シリコン単
結晶棒５の直径を次第に小さくしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のシ
リコン単結晶の育成装置では、シリコン単結晶棒の肩部
の形成から直胴部の形成に移行するときに、固液界面形
状が下向きに凸形状から上向きに凸形状に大きく変化す
るため、結晶が多結晶化したり、或いは結晶内欠陥の分
布に悪影響を与えたりする恐れがあった。また、上記従
来のシリコン単結晶の育成装置では、シリコン単結晶棒
のボトム部の形成時に、ヒータへの電力供給量を増大し
てシリコン融液の温度を上昇させると、シリコン融液の
自然対流が促進され、対流モードの激変によりシリコン
単結晶棒のボトム部の形状が不安定になり、シリコン単
結晶棒がシリコン融液の液面から離脱する恐れがあっ
た。

【０００５】本発明の目的は、シリコン単結晶棒の肩部
の形成時に固液界面形状を平坦にすることにより、結晶
の多結晶化の低減及び結晶内欠陥の減少を図ることがで
きるシリコン単結晶の育成装置を提供することにある。
本発明の別の目的は、シリコン単結晶棒のボトム部の形
成時にシリコン単結晶棒をシリコン融液の液面から離脱
させずかつシリコン融液の温度をあまり上昇させずに、
シリコン単結晶棒の直径を徐々に小さくすることができ
るシリコン単結晶の育成装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
図１及び図８に示すように、チャンバ１１内に設けられ
シリコン融液１２が貯留された石英るつぼ１３と、石英
るつぼ１３の外周面を包囲しシリコン融液１２を加熱す
るヒータ１８と、シリコン融液１２から引上げられるシ
リコン単結晶棒２５の外周面を包囲しかつ下端がシリコ
ン融液１２表面から間隔をあけて上方に位置しヒータ１
８からの輻射熱を遮る熱遮蔽部材２６とを備えたシリコ
ン単結晶の育成装置の改良である。その特徴ある構成
は、熱遮蔽部材２６が、チャンバ１１に固定され周壁２
７ａに略鉛直方向に延びる複数の固定スリット２７ｃが
形成された固定部２７と、固定部２７に回転可能に挿入
され周壁２８ａに複数の固定スリット２７ｃに対向して
複数の可動スリット２８ｃがそれぞれ形成された可動部
２８と、複数の固定スリット２７ｃ及び複数の可動スリ
ット２８ｃのいずれか一方又は双方にはめ込まれ輻射熱
を透過する複数の透明な閉塞部材２８ｄと、固定スリッ
ト２７ｃの開口率を変更するように可動部２８を回転駆
動する可動部駆動手段２９とを備えたところにある。

【０００７】この請求項１に記載されたシリコン単結晶
の育成装置では、シリコン単結晶棒２５からの放熱量が
多いときには、可動部駆動手段２９により可動部２８を
回転し、可動スリット２８ｃを固定スリット２７ｃに一
致させて固定スリット２７ｃの開口率を最大にする。こ
れによりヒータ１８からの輻射熱が固定スリット２７ｃ
及び可動スリット２８ｃを通ってシリコン単結晶棒２５
に照射され、この輻射熱により上記シリコン単結晶棒２
５からの放熱が補われる。またシリコン単結晶棒２５か
らの放熱量が少ないときには、可動部駆動手段２９によ
り可動部２８を回転し、可動スリット２８ｃを固定スリ
ット２７ｃからずらして固定スリット２７ｃの開口率を
最小にする。これによりヒータ１８からの輻射熱は固定
スリット２７ｃ及び可動スリット２８ｃにより遮断され
てシリコン単結晶棒２５に達しない。更にシリコン単結
晶棒２５の引上げ速度を次第に上昇させるときには、可
動部駆動手段２９により可動部２８をゆっくり回転し、
可動スリット２８ｃを徐々に固定スリット２７ｃに一致
させて固定スリット２７ｃの開口率を最大にする。これ
によりシリコン単結晶棒２５をシリコン融液１２の液面
から離脱させずかつシリコン融液１２の温度をあまり上
昇させずに、シリコン単結晶棒２５の直径を徐々に小さ
くすることができる。

【０００８】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明であって、更に図１、図３及び図５に示すように、シ
リコン単結晶棒２５の肩部２６ａの形成時に固定スリッ
ト２７ｃの開口率を１００％とし、シリコン単結晶棒２
５の肩部２５ａ形成から直胴部２５ｂ形成への移行時に
所定の閉止速度で固定スリット２７ｃの開口率を１００
％から０％にし、シリコン単結晶棒２５の直胴部２５ｂ
の形成時に固定スリット２７ｃの開口率を０％とし、更
にシリコン単結晶棒２５のボトム部２５ｃの形成時に所
定の開口速度で固定スリット２７ｃの開口率を０％から
１００％にするように可動部駆動手段２９を制御するコ
ントローラを備えたことを特徴とする。

【０００９】この請求項２に記載されたシリコン単結晶
の育成装置では、シリコン単結晶棒２５の肩部２５ａを
形成するときには、シリコン単結晶棒２５から上方への
放熱が主となってその放熱量が多いため、コントローラ
は可動部駆動手段２９を駆動して固定スリット２７ｃの
開口率を１００％にする。またシリコン単結晶棒２５の
肩部２５ａ形成から直胴部２５ｂ形成への移行時には、
コントローラは可動部駆動手段２９を駆動して可動スリ
ット２８ｃを徐々に固定スリット２７ｃからずらす、即
ち所定の閉止速度で固定スリット２７ｃの開口率を１０
０％から徐々に０％にする。またシリコン単結晶棒２５
の直胴部２５ｂを形成するときには、シリコン単結晶棒
２５から側方への放熱が主となってその放熱量が少ない
ため、コントローラは固定スリット２７ｃの開口率を０
％の状態に保つ。更にシリコン単結晶棒２５のボトム部
２５ｃを形成するときには、コントローラは可動部駆動
手段２９を駆動して可動スリット２８ｃを徐々に固定ス
リット２７ｃに一致させる、即ち所定の開口速度で固定
スリット２７ｃの開口率を０％から徐々に１００％にす
る。これによりシリコン単結晶棒２５外周面の温度を徐
々に上昇させる。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面に
基づいて説明する。図８に示すように、シリコン単結晶
の育成装置１０のチャンバ１１内には、シリコン融液１
２を貯留する石英るつぼ１３が設けられ、この石英るつ
ぼ１３の外面は黒鉛サセプタ１４により被覆される。石
英るつぼ１３の下面は上記黒鉛サセプタ１４を介して支
軸１６の上端に固定され、この支軸１６の下部はるつぼ
駆動手段１７に接続される。るつぼ駆動手段１７は図示
しないが石英るつぼ１３を回転させる第１回転用モータ
と、石英るつぼ１３を昇降させる昇降用モータとを有
し、これらのモータにより石英るつぼ１３が所定の方向
に回転し得るとともに、上下方向に移動可能となってい
る。石英るつぼ１３の外方にはこの石英るつぼ１３の外
周面を所定の間隔をあけて包囲するヒータ１８が設けら
れ、ヒータ１８の外方にはこのヒータ１８の外周面を所
定の間隔をあけて包囲する保温筒１９が設けられる。ヒ
ータ１８により石英るつぼ１３に投入された高純度のシ
リコン多結晶が溶融してシリコン融液１２になる。

【００１１】またチャンバ１１の上面にはチャンバ１１
より小径の円筒状のケーシング２１が設けられる。この
ケーシング２１には引上げ手段２２が設けられる。引上
げ手段２２はケーシング２１の上端部に水平状態で旋回
可能に設けられた引上げヘッド（図示せず）と、このヘ
ッドを回転させる第２回転用モータ（図示せず）と、ヘ
ッドから石英るつぼ１３の回転中心に向って垂下された
ワイヤケーブル２３と、上記ヘッド内に設けられワイヤ
ケーブル２３を巻取り又は繰出す引上げ用モータ（図示
せず）とを有する。ワイヤケーブル２３の下端にはシリ
コン融液１２に浸してシリコン単結晶棒２５を引上げる
ための種結晶２４が取付けられる。

【００１２】シリコン単結晶棒２５の外周面と石英るつ
ぼ１３の内周面との間にはシリコン単結晶棒２５の外周
面を包囲するように熱遮蔽部材２６が挿入される。熱遮
蔽部材２６は図１及び図８に示すように、チャンバ１１
に固定された固定部２７と、固定部２７に回転可能に挿
入された可動部２８と、可動部２８を回転駆動する可動
部駆動手段２９とを備える。固定部２７は黒鉛により形
成され、下方に向うに従って直径が小さくなる筒状の固
定周壁２７ａと、この固定周壁２７ａの上端から外方に
略水平方向に張り出す円板状の固定フランジ２７ｂとを
有する。可動部２８は黒鉛により形成され、下方に向う
に従って直径が小さくなり上記固定周壁２７ａに上方か
ら遊挿可能な可動周壁２８ａと、この可動周壁２８ａの
上端から外方に略水平方向に張り出す円板状の可動フラ
ンジ２８ｂとを有する。

【００１３】固定フランジ２７ｂは保温筒１９の上面に
固定され、可動フランジ２８ｂは可動周壁２８ａを固定
周壁２７ａに遊挿した状態で軸受３１を介して固定フラ
ンジ２７ｂに載せられる。固定周壁２７ａの下端及びこ
の固定周壁２７ａに遊挿した可動周壁２８ａの下端はシ
リコン融液１２表面近傍まで延びる。固定部２７及び可
動部２８によりチャンバ１１内がシリコン単結晶側とる
つぼ内周面側とに区画されかつヒータ１８から直接又は
保温筒１９で反射してシリコン単結晶棒２５に照射され
る輻射熱が遮断されるようになっている。また上記軸受
３１はスラスト軸受であり、アッパリング３１ａ及びロ
アリング３１ｂと、これらのリング３１ａ，３１ｂ間に
転動可能に介装された複数のボール３１ｃとからなる
（図１）。アッパリング３１ａ及びロアリング３１ｂは
黒鉛により又は黒鉛にＳｉＣをコーティングして形成さ
れ、ボール３１ｃは黒鉛の球体にＳｉＣをコーティング
して形成される。なお、この実施の形態では、軸受とし
てアッパリング、ロアリング及びボールからなるスラス
ト軸受を挙げたが、固定フランジ及び可動フランジに凹
溝を形成し、これらの凹溝をボールが転動するように構
成してもよい。この場合、アッパリング及びロアリング
が不要になる。

【００１４】また固定周壁２７ａには略鉛直方向に延び
る複数の固定スリット２７ｃが形成され、可動周壁２８
ａには略鉛直方向に延びかつ複数の固定周壁２７ａに対
向する複数の可動スリット２８ｃがそれぞれ形成される
（図１、図２及び図８）。２可動スリット２８ｃは固定
スリット２７ｃと略同一形状に形成される。固定スリッ
ト２７ｃの総面積は固定周壁２７ａの総面積の２０〜５
０％に設定することが好ましい。固定スリット２７ｃの
総面積を２０〜５０％に限定したのは、２０％未満では
シリコン単結晶棒２５に照射される輻射熱の量が少な過
ぎて効果が小さいという不具合があり、５０％を越える
と孔があき過ぎて固定周壁２７ａ自身の強度が弱くなる
という不具合があるからである。上記複数の可動スリッ
ト２８ｃにはヒータ１８から直接又は保温筒で反射して
照射される輻射熱を透過する複数の透明な閉塞部材２８
ｄがはめ込まれ（図１及び図２）、閉塞部材２８ｄは透
明な石英板や薄い白色アルミナ板等により形成されるこ
とが好ましい。なお、これらの閉塞部材を可動スリット
ではなく固定スリットにはめ込んでもよく、また可動ス
リット及び固定スリットの双方にはめ込んでもよい。

【００１５】可動部駆動手段２９は可動フランジ２８ｂ
の上面外周縁近傍に設けられた大径の従動傘歯車２９ａ
と、チャンバ１１の外周面にブラケット２９ｂを介して
取付けられ出力軸２９ｄがチャンバ１１内に水平に挿入
された可動部駆動モータ２９ｃと、上記出力軸２９ｄに
嵌着され従動傘歯車２９ａに噛合する駆動傘歯車２９ｅ
とを有する（図１及び図８）。可動部駆動モータ２９ｃ
としてはステッピングモータ又は小型交流モータ等を用
いることが好ましい。また図１の符号２９ｆはシール部
材である。なお、可動部駆動モータをチャンバの肩部外
面に取付け、このモータの出力軸を鉛直方向下向きにチ
ャンバに挿入してもよい。この場合、出力軸の先端に取
付けられる駆動歯車と、可動フランジの上面外周縁近傍
に設けられた従動歯車としては、それぞれ平歯車やはす
ば歯車等が用いられる。

【００１６】チャンバ１１にはアルゴンガスや窒素ガス
等の不活性ガスをシリコン単結晶棒２５及び熱遮蔽部材
２６間を流下させかつシリコン融液１２表面を通過させ
てチャンバ１１外に排出するガス給排手段３２が接続さ
れる（図８）。ガス給排手段３２は一端がケーシング２
１の周壁に接続され他端がエアタンク（図示せず）に接
続されたガス供給パイプ３２ａと、一端がチャンバ１１
の下壁に接続され他端が真空ポンプ（図示せず）に接続
されたガス排出パイプ３２ｂとを有する。ガス供給パイ
プ３２ａ及びガス排出パイプ３２ｂにはこれらのパイプ
３２ａ，３２ｂを流れる不活性ガスの流量を調整する第
１及び第２流量調整弁３２ｃ，３２ｄがそれぞれ設けら
れる。

【００１７】引上げ用モータの出力軸（図示せず）には
ロータリエンコーダ（図示せず）が接続され、るつぼ駆
動手段１７には石英るつぼ１３内のシリコン融液１２の
重量を検出する重量センサ（図示せず）と、支軸１６の
昇降位置を検出するリニヤエンコーダ（図示せず）とが
設けられる。またチャンバ１１の肩部にはシリコン融液
１２から引上げられるシリコン単結晶棒２５の形状を光
学的に検出する光学的検出手段（図示せず）が設けられ
る。この光学的検出手段によりシリコン単結晶棒２５の
どの部分（例えば肩部、直胴部又はボトム部）がシリコ
ン融液１２から引上げられて形成されているかが検出さ
れる。なお、この実施の形態では光学的検出手段により
シリコン単結晶棒のどの部分がシリコン融液から引上げ
られているかを検出したが、ワイヤの引上げ長さや引上
げられているシリコン単結晶棒の重量等を検出するセン
サにより、シリコン単結晶棒のどの部分がシリコン融液
から引上げられているかを機械的に検出してもよい。

【００１８】ロータリエンコーダ、重量センサ、リニヤ
エンコーダ及び光学的検出手段の各検出出力はコントロ
ーラ（図示せず）の制御入力に接続され、コントローラ
の制御出力は引上げ手段２２の引上げ用モータ、るつぼ
駆動手段１７の昇降用モータ及び可動部駆動モータ２９
ｃにそれぞれ接続される。またコントローラにはメモリ
（図示せず）が設けられ、このメモリにはロータリエン
コーダの検出出力に対するワイヤケーブル２３の巻取り
長さ、即ちシリコン単結晶棒２５の引上げ長さがマップ
として記憶され、重量センサの検出出力に対する石英る
つぼ１３内のシリコン融液１２の液面レベルがマップと
して記憶される。コントローラは重量センサの検出出力
に基づいて石英るつぼ１３内のシリコン融液１２の液面
が常に一定のレベルに保つように、るつぼ駆動手段１７
の昇降用モータを制御する。

【００１９】このように構成されたシリコン単結晶の育
成装置の動作を説明する。先ずシリコン単結晶棒２５の
肩部２５ａを形成するときには（図１及び図８）、コン
トローラは光学的検出手段の検出出力に基づいて可動部
駆動モータ２９ｃを正転させることにより、可動部２８
を回転して可動スリット２８ｃを固定スリット２７ｃに
一致させる。これにより固定スリット２７ｃの開口率が
１００％となり、ヒータ１８からの輻射熱が直接又は保
温筒１９で反射しかつ固定スリット２７ｃ及び可動スリ
ット２８ｃを通ってシリコン単結晶棒２５の肩部２５ａ
に照射される（図１、図２及び図８）。一方、シリコン
単結晶棒２５の肩部２５ａの形成時にはこのシリコン単
結晶棒２５から上方への放熱が主となってその放熱量が
多いため、シリコン単結晶棒２５とシリコン融液１２と
の固液界面３３形状が下向きに凸形状となり易い。しか
し、上記輻射熱により上記放熱量を補うことができるの
で、上記固液界面３３形状が下向きに凸形状となること
を弱めることができる、即ち固液界面３３形状を平坦形
状にすることができる（図１及び図８）。

【００２０】次いでシリコン単結晶棒２５の肩部２５ａ
形成から直胴部２５ｂ形成に移行するときには、コント
ローラは光学的検出手段の検出出力に基づいて可動部駆
動モータ２９ｃを逆転させることにより、可動部２８を
図２の実線矢印の方向に回転し可動スリット２８ｃを徐
々に固定スリット２７ｃからずらす、即ち所定の閉止速
度で固定スリット２７ｃの開口率を１００％から徐々に
小さくして、肩部２５ａの形成が完了し直胴部２５ｂの
形成が始まるときに開口率を０％にする（図３及び図
４）。このように可動部２８をゆっくり回転して固定ス
リット２７ｃの開口率を１００％から徐々に０％にする
のは、急激に固定スリット２７ｃの開口率を変化させる
と、シリコン単結晶棒２５外周面の急激な温度変化に起
因してシリコン単結晶棒２５に熱応力が発生し多結晶化
し易いためである。次にシリコン単結晶棒２５の直胴部
２５ｂを形成するときには、固定スリット２７ｃの開口
率を０％にした状態で行われる（図３及び図４）。これ
はシリコン単結晶棒２５の側面からの放熱が主となって
その放熱量が少ないためである。このときの固液界面３
３形状は上向きに凸形状となる（図３）。

【００２１】このようにシリコン単結晶棒２５の肩部２
５ａの形成時に平坦形状であった固液界面３３形状が直
胴部２５ｂの形成時に上向きに凸形状となるけれども、
肩部２５ａの形成から直胴部２５ｂの形成に移行すると
きにシリコン単結晶棒２５に照射される輻射熱は徐々に
減少するので、シリコン単結晶棒２５外周面の熱的変化
は徐々に行われる。この結果、固液界面３３形状の変化
が平坦形状から上向きに凸形状への僅かな変化で済み、
かつその変化が徐々に行われるので、結晶の多結晶化を
低減でき、また結晶内欠陥を減少できる。

【００２２】更にシリコン単結晶棒２５のボトム部２５
ｃを形成するときには、コントローラは光学的検出手段
の検出出力に基づいて可動部駆動モータ２９ｃを所定の
回転速度で正転させることにより、可動部２８を図４の
破線矢印の方向にゆっくり回転して、可動スリット２８
ｃを徐々に固定スリット２７ｃに一致させる、即ち所定
の開口速度で固定スリット２７ｃの開口率を０％から徐
々に１００％にする（図５及び図６）。一方、コントロ
ーラはヒータ１８への電力供給量を徐々に増大させてシ
リコン融液１２の温度を次第に上昇させる。この結果、
固定スリット２７ｃ及び可動スリット２８ｃを通過する
輻射熱の量が徐々に多くなってシリコン単結晶棒２５外
周面の温度が次第に上昇するので、シリコン単結晶棒２
５がシリコン融液１２の液面から離脱することなく、か
つシリコン融液１２の温度をあまり上昇させずに、シリ
コン単結晶棒２５の外径を徐々に小さくすることができ
る。

【００２３】

【実施例】次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく
説明する。 ＜実施例＞図１及び図８に示すように、固定部２７と可
動部２８と駆動手段２９とを備えた熱遮蔽部材２６を以
下のようにしてチャンバ１１に取付けた。固定部２７は
固定周壁２７ａ及び固定フランジ２７ｂを有し、可動部
２８は可動周壁２８ａ及び可動フランジ２８ｂを有す
る。先ず固定周壁２７ａの下端を石英るつぼ１３に遊挿
するように固定フランジ２７ｂを保温筒１９の上面に載
せ、この状態で固定フランジ２７ｂを保温筒１９に固定
した。次に軸受３１を固定フランジ２７ｂ上に載せて可
動周壁２８ａを固定周壁２７ａに遊挿し、可動フランジ
２８ｂを軸受３１上に載せた。上記固定周壁２７ａ及び
可動周壁２８ａは予め複数の固定スリット２７ｃ及び可
動スリット２８ｃをそれぞれを形成し、固定フランジ２
７ｂの上面外周縁近傍にはこのフランジ２７ｂと一体的
に従動傘歯車２９ａを設けた。更にチャンバ１１の外周
面にブラケット２９ｂを取付け、このブラケット２９ｂ
上に可動部駆動モータ２９ｃを載置した後に、チャンバ
１１内に挿入されたモータ２９ｃの出力軸２９ｄに上記
従動傘歯車２９ａに噛合する駆動傘歯車２９ｅを嵌着し
た。

【００２４】上記石英るつぼ１３の内径は６００ｍｍで
あり、この石英るつぼ１３に貯留されたシリコン融液１
２の重量は１００ｋｇであった。固定周壁２７ａの上端
及び下端の内径はそれぞれ５８０ｍｍ及び３００ｍｍで
あり、可動周壁２８ａの上端及び下端の内径はそれぞれ
５８０ｍｍ及び２８０ｍｍであった。また固定周壁２７
ａ及び可動周壁２８ａの高さはそれぞれ３７０ｍｍ及び
４００ｍｍであった。固定スリット２７ｃは固定周壁２
７ａに等間隔に２４本形成され、各スリット２７ｃの幅
及び長さはそれぞれ１０ｍｍ及び３００ｍｍであった。
また可動スリット２８ｃは可動周壁２８ａに等間隔に２
４本形成され、各スリット２８ｃの幅及び長さはそれぞ
れ１０ｍｍ及び３００ｍｍであった。固定スリット２７
ｃの総面積は固定周壁２７ａの総面積の３０％であっ
た。また可動スリット２８ｃには予め透明な石英板によ
り形成された閉塞部材２８ｄをはめ込んだ。更に固定周
壁及び可動周壁の下端とシリコン融液１２表面との距離
は４０ｍｍであった。

【００２５】＜比較例＞図９及び図１０に示すように、
熱遮蔽部材６は周壁６ａ及びフランジ６ｂを有し、周壁
６ａの下端を石英るつぼ３に遊挿するようにフランジ６
ｂを保温筒９の上面に載せ、この状態でフランジ６ｂを
保温筒９に固定することにより、熱遮蔽部材６をチャン
バ１に取付けた。この熱遮蔽部材６は上記実施例の固定
部と略同一形状に形成されるが、固定スリットは形成さ
れない。また可動部及び駆動手段も有しない。上記以外
は実施例１と同一に構成される。

【００２６】＜比較試験と評価＞実施例及び比較例の装
置により直径が８インチのシリコン単結晶棒を育成し、
育成されたシリコン結晶棒の肩部からそれぞれ縦割りサ
ンプルを切り出し、１１００℃の湿潤酸素ガス雰囲気中
で１時間熱処理を施した後にエッチングした。これらの
サンプルを光学顕微鏡により観察して、顕在化された結
晶欠陥であるＯＳＦ（Oxidation-induced Stacking Fau
lt；酸化誘起積層欠陥）の密度を算出した。一方、シリ
コン単結晶棒の肩部から直胴部に移行する部分で界面形
状が下向きに凸形状から上向きに凸形状に変化し、上記
部分にてＯＳＦが多発することが従来から分かってい
る。そこで、上記サンプルの中心軸上を肩部から直胴部
に向って観察したところ、上記界面形状が変化する部分
でＯＳＦ密度のピークが現れた。そのピーク値を表１に
示した。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１から明らかなように、実施例は比較例
よりＯＳＦ密度のピーク値が約１／７に低減した。これ
は実施例では界面形状の反転の影響が緩和され、欠陥の
発生が抑制されたためと考えられる。

【００２９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、チ
ャンバに固定された固定部の周壁に複数の固定スリット
を形成し、固定部に回転可能に挿入された可動部の周壁
に上記複数の固定スリットに対向して複数の可動スリッ
トをそれぞれ形成し、輻射熱を透過する閉塞部材を固定
スリット及び可動スリットのいずれか一方又は双方には
め込み、更に可動部駆動手段が可動部を回転駆動して固
定スリットの開口率を変更するように構成したので、シ
リコン単結晶棒からの放熱量が多いとき、即ちシリコン
単結晶棒の肩部の形成時には、可動スリットを固定スリ
ットに一致させて固定スリットの開口率を最大（１００
％）にする。これによりヒータからの輻射熱が固定スリ
ット及び可動スリットを通ってシリコン単結晶棒に照射
され、この輻射熱により上記シリコン単結晶棒からの放
熱が補われるので、シリコン単結晶棒及びシリコン融液
間の固液界面形状が下向きに凸形状となることを弱める
ことができる、即ち上記固液界面形状を平坦形状にする
ことができる。

【００３０】またシリコン単結晶棒からの放熱量が少な
いとき、即ちシリコン単結晶棒の直胴部の形成時には、
可動スリットを固定スリットからずらして固定スリット
の開口率を最小（０％）にする。これによりヒータから
の輻射熱は固定スリット及び可動スリットにより遮断さ
れてシリコン単結晶棒に達しないので、固液界面形状が
上向きに凸形状で安定して直胴部を形成できる。従っ
て、シリコン単結晶棒の肩部の形成から直胴部の形成に
移行するときに固液界面形状が下向きに凸形状から上向
きに凸形状に大きく変化する従来のシリコン単結晶の育
成装置と比較して、本発明ではシリコン単結晶棒の肩部
の形成から直胴部の形成に移行するときに固液界面形状
の変化が平坦形状から上向きに凸形状と比較的小さな変
化で済むので、固液界面形状の変化に起因する結晶の多
結晶化を低減でき、また結晶内欠陥を減少できる。

【００３１】更にシリコン単結晶棒の引上げ速度を次第
に上昇させるとき、即ちシリコン単結晶棒のボトム部の
形成時には、可動部駆動手段により可動部をゆっくり回
転し、可動スリットを固定スリットに徐々に一致させて
固定スリットの開口率を所定の開口速度で最小（０％）
から最大（１００％）にする。この結果、シリコン単結
晶棒をシリコン融液の液面から離脱させずかつシリコン
融液の温度をあまり上昇させずに、シリコン単結晶棒の
直径を徐々に小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施形態のシリコン単結晶棒の肩部を形
成している状態を示す図８のＡ部拡大断面図。

【図２】図１のＢ−Ｂ線断面図。

【図３】そのシリコン単結晶棒の直胴部を形成している
状態を示す図１に対応する拡大断面図。

【図４】図３のＣ−Ｃ線断面図。

【図５】そのシリコン単結晶棒のボトム部を形成してい
る状態を示す図１に対応する拡大断面図。

【図６】図５のＤ−Ｄ線断面図。

【図７】熱遮蔽部材の分解斜視図。

【図８】そのシリコン単結晶棒の肩部を形成している状
態を示す育成装置の縦断面図。

【図９】従来の育成装置にてシリコン単結晶棒の肩部を
形成している状態を示す図８に対応する縦断面図。

【図１０】その従来の育成装置にてシリコン単結晶棒の
ボトム部を形成している状態を示す図９に対応する縦断
面図。

【符号の説明】

１０ シリコン単結晶の育成装置 １１ チャンバ １２ シリコン融液 １３ 石英るつぼ １８ ヒータ ２５ シリコン単結晶棒 ２５ａ シリコン単結晶棒の肩部 ２５ｂ シリコン単結晶棒の直胴部 ２５ｃ シリコン単結晶棒のボトム部 ２６ 熱遮蔽部材 ２７ 固定部 ２７ａ 固定周壁 ２７ｂ 固定フランジ ２７ｃ 固定スリット ２８ 可動部 ２８ａ 可動周壁 ２８ｂ 可動フランジ ２８ｃ 可動スリット ２８ｄ 閉塞部材 ２９ 可動部駆動手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チャンバ(11)内に設けられシリコン融液
   (12)が貯留された石英るつぼ(13)と、前記石英るつぼ(1
   3)の外周面を包囲し前記シリコン融液(12)を加熱するヒ
   ータ(18)と、前記シリコン融液(12)から引上げられるシ
   リコン単結晶棒(25)の外周面を包囲しかつ下端が前記シ
   リコン融液(12)表面から間隔をあけて上方に位置し前記
   ヒータ(18)からの輻射熱を遮る熱遮蔽部材(26)とを備え
   たシリコン単結晶の育成装置において、 前記熱遮蔽部材(26)が、 前記チャンバ(11)に固定され周壁(27a)に略鉛直方向に
   延びる複数の固定スリット(27c)が形成された固定部(2
   7)と、 前記固定部(27)に回転可能に挿入され周壁(28a)に前記
   複数の固定スリット(27c)に対向して複数の可動スリッ
   ト(28c)がそれぞれ形成された可動部(28)と、 前記複数の固定スリット(27c)及び前記複数の可動スリ
   ット(28c)のいずれか一方又は双方にはめ込まれ前記輻
   射熱を透過する複数の透明な閉塞部材(28d)と、 前記固定スリット(27c)の開口率を変更するように前記
   可動部(28)を回転駆動する可動部駆動手段(29)とを備え
   たことを特徴とするシリコン単結晶の育成装置。
2. 【請求項２】 シリコン単結晶棒(25)の肩部(25a)の形
   成時に固定スリット(27c)の開口率を１００％とし、前
   記シリコン単結晶棒(25)の肩部(25a)形成から直胴部(25
   b)形成への移行時に所定の閉止速度で前記固定スリット
   (27c)の開口率を１００％から０％にし、前記シリコン
   単結晶棒(25)の直胴部(25b)の形成時に前記固定スリッ
   ト(27c)の開口率を０％とし、更に前記シリコン単結晶
   棒(25)のボトム部(25c)の形成時に所定の開口速度で前
   記固定スリット(27c)の開口率を０％から１００％にす
   るように可動部駆動手段(29)を制御するコントローラを
   備えた請求項１記載のシリコン単結晶の育成装置。