JPH1149594A - 単結晶引上装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カーボンサセプタに付着した液滴状Ｓiの底
部への液だれ、および下方への落下を有効に防止する。 【解決手段】 カーボンサセプタ２１の外周面に、周方
向に沿って溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄを形成し
た。これにより、カーボンサセプタ２１の外周面に付着
した液滴状Ｓiは、該外周面を伝って下方に流れる間に
溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄに回収される。よっ
て、液滴状Ｓiがカーボンサセプタ２１の底部に液だれ
したり、落下することがなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ルツボを用いて貯
留された半導体融液から半導体単結晶を引き上げる単結
晶引上装置に係わり、特に、半導体融液を貯留する石英
ルツボを収容して支持するカーボンサセプタに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、シリコン（Ｓｉ）やガリウムひ素
（ＧａＡｓ）等の半導体単結晶を製造する方法の一つと
して、チョクラルスキー法（以下、ＣＺ法と称する）が
知られている。

【０００３】このＣＺ法は、大口径、高純度の単結晶が
無転位あるいは格子欠陥の極めて少ない状態で容易に得
ることができる等の特徴を有することから、様々な半導
体単結晶の製造に用いられている方法である。

【０００４】図６は、前記ＣＺ法を用いたシリコンの単
結晶引上装置の一例を示している。この単結晶引上装置
１は、中空の気密容器であるチャンバー２内に石英ルツ
ボ３、ヒーター４がそれぞれ配置されるとともに、前記
チャンバ２の外部にマグネット５が配置されている。

【０００５】石英ルツボ３は、熱変形による軟化変形を
防止するため、シャフト６によってその軸線回りに回転
可能に支持されるカーボンサセプタ７内に収容されてい
る。また、このカーボンサセプタ７は、冷却時等におけ
る割れを防止するため、周方向に分割されて石英ルツボ
３の外周に組み付けられている。

【０００６】そして、この単結晶引上装置１では、半導
体融液８に上方から回転可能に吊り下ろされた種結晶９
を浸漬してこれを引き上げることにより半導体単結晶１
０を成長させるようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体単結
晶の引き上げ操作中、半導体融液８の蒸発によるＳi蒸
気や石英ルツボ３から発生するＳiＯガスによって、カ
ーボンサセプタ７の外周面７ａは、液滴状のＳiが付着
しやすい状況になっている。

【０００８】そして、カーボンサセプタ７に付着した液
滴状Ｓiは、外周面７ａを伝って底部７ｂに流れ、カー
ボンサセプタ７を支持する台座１１との嵌合部に固着す
る場合がある。かかる場合、嵌合部でのカーボンサセプ
タ７と台座１１との装着性が悪化するという問題があ
る。

【０００９】このような問題を解決するものとしては、
特開平９−７７５８９に開示されるように、カーボンサ
セプタ７の底部７ｂに突起を形成し、これにより、液滴
状Ｓiの嵌合部への侵入を防止する構成のものがある
が、かかる構成では、依然として次の問題が解消されて
いなかった。

【００１０】すなわち、液滴状Ｓiが外周面７ａを伝っ
て、カーボンサセプタ７の下方に設置された部材、例え
ば、前記ヒーター４がネジ等により固定される支持台
（図示略）に落下した場合に、該ネジに固着して、点検
時にヒーター４を該支持台から取り外すことが困難にな
っていた。

【００１１】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、カーボンサセプタに付着した液滴状Ｓiの底部への
液だれ、および下方への落下を有効に防止することので
きる単結晶引上装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し、かか
る目的を達成するため、本発明の単結晶引上装置は、以
下の手段を採用した。請求項１記載の単結晶引上装置
は、チャンバ内に、半導体融液を貯留するための石英ル
ツボと、該石英ルツボを収容して支持するための周方向
に分割されたカーボンサセプタとが設けられる単結晶引
上装置において、前記カーボンサセプタの外周面に、周
方向に沿って溝が形成されていることを特徴とするもの
である。

【００１３】このような構成によれば、カーボンサセプ
タの外周面に付着した液滴状Ｓiは、該外周面を伝って
下方に流れる間に溝に回収され、カーボンサセプタの底
部に液だれしたり、落下することがなくなる。

【００１４】請求項２記載の単結晶引上装置は、請求項
１記載の単結晶引上装置において、前記溝が、前記カー
ボンサセプタの軸線方向下方に向かうに従い次第に該カ
ーボンサセプタの外周面から半径内方向への切欠量が増
大するように形成されていることを特徴とするものであ
る。

【００１５】このような構成によれば、カーボンサセプ
タの外周面を伝って下方移動する液滴状Ｓiが溝の内部
に確実に案内され、下方移動に伴い点在していた液滴状
Ｓiと一体化しながら増大した液滴状Ｓiが、その増大し
た重量によって、溝に回収されずに通過してしまうこと
がない。

【００１６】請求項３記載の単結晶引上装置は、請求項
１または請求項２のいずれかに記載の単結晶引上装置に
おいて、前記溝が、前記カーボンサセプタの分割部近傍
で不連続となるように断続的に形成されていることを特
徴とするものである。

【００１７】このような構成によれば、溝に回収された
液滴状Ｓiが、カーボンサセプタの分割部で固着するこ
とがなくなり、カーボンサセプタの分割片同士のかみ合
わせが阻害されることがない。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図１から図５を参照しながら説明する。ここで説明
する単結晶引上装置は、図６に示す装置とカーボンサセ
プタの構成のみが異なるものであり、他の構成は同一で
ある。

【００１９】従って、以下、カーボンサセプタの構成に
ついてのみ説明し、その他の構成要素については説明を
省略する。図１から図３は、本発明の第一の実施形態を
示す図であり、符号２１はカーボンサセプタ、２２ａ，
２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは溝である。

【００２０】カーボンサセプタ２１は、図１に示すよう
に、周方向に三分割された分割片２１ａ，２１ｂ，２１
ｃから構成されており、これらが組み立てられて容器が
構成され、その内部に石英ルツボ（図示略）を収容する
ようになっている。

【００２１】また、カーボンサセプタ２１の外周面２１
Ａには、図２に示すように、周方向に沿って溝２２ａ，
２２ｂ，２２ｃ，２２ｄが、カーボンサセプタ２１の軸
線方向に所定の相互間隔をおいて全周にわたって形成さ
れている。

【００２２】溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは、図
３の拡大図に示すように、前記カーボンサセプタ２１の
軸線に沿って下部側に向かうに従い次第にカーボンサセ
プタ２１の外周面２１Ａから半径内方向への切欠量が増
大するように、縦断面台形状に形成されている。

【００２３】これにより、溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，
２２ｄの内面には、それぞれ、傾斜部２２ａ1，２２ｂ
1，２２ｃ1，２２ｄ1が形成されている。また、溝２２
ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは、この順にカーボンサセ
プタ２１の外周面２１Ａからの切欠量が大きくなるよう
に形成されている。

【００２４】そして、上記構成のカーボンサセプタ２１
では、液滴状Ｓiがカーボンサセプタ２１の外周面２１
Ａに付着した場合であっても、該外周面２１Ａを伝って
下方に流れる間に溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄに
回収され、当該液滴状Ｓiが、カーボンサセプタ２１の
底部に液だれしたり、下方に落下するといったことを防
ぐことができる。

【００２５】また、液滴状Ｓiは、傾斜部２２ａ1，２２
ｂ1，２２ｃ1，２２ｄ1に沿って溝２２ａ，２２ｂ，２
２ｃ，２２ｄの内部に確実に案内されるようになってい
るので、下方移動に伴い点在していた液滴状Ｓiと一体
化しながら増大した液滴状Ｓiが、その増大した重量に
よって、溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄに回収され
ず、通過してしまうといったことも防ぐことができる。

【００２６】よって、液滴状Ｓiが、カーボンサセプタ
２１を下方から支持する台座（図示略）との嵌合部に液
だれして台座との装着性を損ねたり、当該液滴状Ｓiが
下方に落下して、ヒーター（図示略）をその下方で支持
する支持部（図示略）に固定しているネジ等の締結部材
の着脱性を損ねて点検時における作業性を悪くするとい
った不具合を回避することができる。

【００２７】次に、本発明の第二の実施形態について、
図４を参照しながら説明する。ここで説明する単結晶引
上装置は、前述した第一の実施形態とカーボンサセプタ
の溝の構成のみが異なるものであり、他の構成は同一で
ある。

【００２８】従って、以下、カーボンサセプタの溝の構
成についてのみ説明し、その他の構成要素については、
図１〜図３と同一の符号を付すとともに、その説明を省
略する。

【００２９】図４は、カーボンサセプタ２１の分割部３
１、すなわち、分割片２１ａ，２１ｂのかみ合わせ部分
を外周面２１Ａ側から見た拡大図であり、符号３２は溝
を示している。

【００３０】本実施形態の溝３２は、第一の実施形態に
おける溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄのように、カ
ーボンサセプタ３１の外周面２１Ａ全周にわたって形成
されているのとは異なり、分割部３１の近傍で不連続と
なるように断続的に形成されている点を特徴としてい
る。

【００３１】そして、このような構成によれば、カーボ
ンサセプタ２１の外周面２１Ａを伝って溝３２に回収さ
れた液滴状Ｓiが、カーボンサセプタ２１の分割部３１
で固着することがなり、カーボンサセプタ２１の分割片
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ同士のかみ合わせが阻害される
ことがなくなって、組立性および組立精度の向上を図る
ことができる。

【００３２】なお、上記実施形態では、溝２２ａ，２２
ｂ，２２ｃ，２２ｄとして、カーボンサセプタ２１の軸
線方向下方に向かうに従い次第に外周面２１Ａから半径
内方向への切欠量が増大するについて説明したが、図５
に示すように、該切欠量が前記軸線に沿って一定とされ
る溝４１であっても構わない。

【００３３】この場合には、溝２２ａ，２２ｂ，２２
ｃ，２２ｄと比べて各溝４１における液滴状Ｓiの回収
量を増やすことができるので、カーボンサセプタ２１の
底部への液だれや下方への落下をより効果的に防止する
ことができる。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、次のような効果を奏することができる。 （ａ）請求項１記載の単結晶引上装置によれば、カーボ
ンサセプタの外周面に周方向に沿って溝を形成したこと
により、カーボンサセプタの外周面に付着して下方に流
れる液滴状Ｓiを該溝に回収することができる。

【００３５】従って、液滴状Ｓiがカーボンサセプタの
底部に液だれしたり、落下することがなくなり、カーボ
ンサセプタとこれを支持する台座との装着性を損ねた
り、ヒーターをその支持部に固定しているネジ等の締結
部材の着脱性を損ねて点検時における作業性を悪くする
といった不具合を回避することができる。

【００３６】（ｂ）請求項２記載の単結晶引上装置によ
れば、溝をカーボンサセプタの軸線方向下方に向かうに
従い次第に該カーボンサセプタの外周面から半径内方向
への切欠量が増大するように形成したことにより、カー
ボンサセプタの外周面を伝って下方に移動する液滴状Ｓ
iを溝の内部に確実に案内することができ、下方移動に
伴い点在していた液滴状Ｓiと一体化しながら増大した
液滴状Ｓiが、その増大した重量によって溝に回収され
ずに通過して、カーボンサセプタの底部に液だれした
り、落下するといったことを防止することができる。

【００３７】（ｃ）請求項３記載の単結晶引上装置によ
れば、溝をカーボンサセプタの分割部近傍で不連続とな
るように断続的に形成したことにより、溝に回収された
液滴状Ｓiが、カーボンサセプタの分割部で固着するこ
とがなくなり、カーボンサセプタの分割片同士のかみ合
わせを阻害せず、組立性および組立精度の向上を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第一の実施形態を示す、カーボンサ
セプタの平面図である。

【図２】 図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】 図２の一部を拡大した拡大断面図である。

【図４】 本発明の第二の実施形態を示す、カーボンサ
セプタの要部を拡大した要部拡大図である。

【図５】 本発明の他の実施形態を示す、カーボンサセ
プタの要部の断面を拡大した要部拡大断面図である。

【図６】 従来の単結晶引上装置の一例を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

２ チャンバ ３ 石英ルツボ ８ 半導体融液 ２１ カーボンサセプタ ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，３２，４１ 溝

フロントページの続き (72)発明者 内藤 宣正 東京都千代田区大手町一丁目５番１号 三 菱マテリアルシリコン株式会社内 (72)発明者 細田 浩二 東京都千代田区大手町一丁目５番１号 三 菱マテリアルシリコン株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チャンバ内に、半導体融液を貯留するた
   めの石英ルツボと、該石英ルツボを収容して支持するた
   めの周方向に分割されたカーボンサセプタとが設けられ
   る単結晶引上装置において、 前記カーボンサセプタの外周面に、周方向に沿って溝が
   形成されていることを特徴とする単結晶引上装置。
2. 【請求項２】 前記溝は、前記カーボンサセプタの軸線
   方向下方に向かうに従い次第に該カーボンサセプタの外
   周面から半径内方向への切欠量が増大するように形成さ
   れていることを請求項１記載の単結晶引上装置。
3. 【請求項３】 前記溝は、前記カーボンサセプタの分割
   部近傍で不連続となるように断続的に形成されているこ
   とを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記
   載の単結晶引上装置。