単結晶引き上げ装置
【課題】固形原料の融解に要す時間を短縮でき、操業効率の向上を十分に実現できる単結晶引き上げ装置を提供する。
【解決手段】引き上げ装置は、ルツボ２内の固形原料９を加熱して融解させ原料融液１０を形成するヒータ４と、ルツボ２の上方で引き上げ中の単結晶１１を包囲する筒状の熱遮蔽体８と、熱遮蔽体８の直上に配置され、水平方向に互いに接近および離間するスライド移動が可能な一対の断熱板１２と、これらを収容するチャンバ１と、を備え、ルツボ２内で初期チャージの固形原料９を融解させる際、各断熱板１２をスライド移動させて断熱板１２全体で熱遮蔽体８の内側開口を被う状態にし、融解完了後に単結晶１１を育成する際、各断熱板１２をスライド移動により退避させた状態にする構成である。
【解決手段】引き上げ装置は、ルツボ２内の固形原料９を加熱して融解させ原料融液１０を形成するヒータ４と、ルツボ２の上方で引き上げ中の単結晶１１を包囲する筒状の熱遮蔽体８と、熱遮蔽体８の直上に配置され、水平方向に互いに接近および離間するスライド移動が可能な一対の断熱板１２と、これらを収容するチャンバ１と、を備え、ルツボ２内で初期チャージの固形原料９を融解させる際、各断熱板１２をスライド移動させて断熱板１２全体で熱遮蔽体８の内側開口を被う状態にし、融解完了後に単結晶１１を育成する際、各断熱板１２をスライド移動により退避させた状態にする構成である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チョクラルスキー法（以下、「ＣＺ法」という）によりルツボ内の原料融液からシリコン単結晶を引き上げ育成する装置に関し、特に、ルツボ内で固形原料を融解させて原料融液を形成する際に融解時間の短縮を図った単結晶引き上げ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン単結晶は、半導体デバイスに用いられるシリコンウェーハの素材であり、その製造にはＣＺ法が広く採用されている。
【０００３】
図１は、ＣＺ法によるシリコン単結晶の育成で用いられる従来の単結晶引き上げ装置の構成を模式的に示す図である。同図に示すように、単結晶引き上げ装置は、その外郭をチャンバ１で構成され、その中心部にルツボ２が配置されている。ルツボ２は、内側の石英ルツボ２ａと、外側の黒鉛ルツボ２ｂとから構成される二重構造であり、回転および昇降が可能な支持軸３の上端部に固定されている。
【０００４】
ルツボ２の外側には、ルツボ２を囲繞する抵抗加熱式のヒータ４が配設され、その外側には、チャンバ１の内面および底面に沿って断熱材５が配設されている。ルツボ２の上方には、支持軸３と同軸上で逆方向または同一方向に所定の速度で回転するワイヤなどの引き上げ軸６が配され、この引き上げ軸６の下端に種結晶保持具を介して種結晶７が取り付けられている。
【０００５】
さらに、チャンバ１内には、ルツボ２内の原料融液１０の上方で引き上げ中のシリコン単結晶１１を包囲する筒状の熱遮蔽体８が配設されている。熱遮蔽体８は、引き上げ中のシリコン単結晶１１に対し、ルツボ２内の原料融液１０からの輻射熱、さらにヒータ４およびルツボ２の露出した側壁から放射される輻射熱を遮断し、シリコン単結晶１１の冷却を促進させる役割を担う。
【０００６】
また、チャンバ１の上部には、Ａｒ（アルゴン）ガスなどの不活性ガスをチャンバ１内に導入する図示しないガス導入口が設けられている。チャンバ１の下部には、真空ポンプの駆動によりチャンバ１内の雰囲気ガスを吸引して排気する図示しない排気口が設けられている。
【０００７】
このような引き上げ装置を用いたシリコン単結晶の製造では、チャンバ１内を減圧下の不活性ガス雰囲気に維持した状態で、ルツボ２に初期チャージとして充填した多結晶シリコンなどの固形原料をヒータ４の加熱により融解させ、原料融液１０を形成する。固形原料が完全に融解しルツボ２内に原料融液１０が形成されると、引き上げ軸６を下降させて種結晶７を原料融液１０に浸漬し、ルツボ２および引き上げ軸６を所定の方向に回転させながら、引き上げ軸６を徐々に上昇させる。これにより、種結晶７の下方にシリコン単結晶１１が育成され引き上げられる。
【０００８】
ところで、このような引き上げ装置においては、ルツボ２内で固形原料を融解させる際に、ヒータ４によって加熱された固形原料や融解した原料融液の保有する熱が、輻射熱として、熱遮蔽体８の内側開口を通じチャンバ１内の上方に大量に放出される。このため、融解効率が悪く、固形原料を完全に融解させるのに長時間を要する。近年、シリコン単結晶の大口径化が進展し、これに伴って、融解させる固形原料の所要量も増加することから、融解に要す時間は増大する傾向にある。
【０００９】
固形原料の融解に長時間を要すと、操業効率が低下し、ヒータ４の消費電力が増大するばかりか、長時間にわたる熱負荷によりルツボ２の変形や劣化が著しくなることから、ルツボ２の寿命が低下し、単結晶の品質にも悪影響が生じかねない。その結果、単結晶の製造コストが悪化する。このような事情から、単結晶の製造では、固形原料の融解に要す時間の短縮が強く求められる。
【００１０】
この要求に応える技術として、例えば、特許文献１には、上記の熱遮蔽体に相当する整流筒をルツボの上方でチャンバに係脱可能に構成し、その整流筒内の下部に遮熱板を挿入した状態で、それらを引き上げ軸の種結晶保持具と一体的に昇降可能に保持し、固形原料の融解時には、整流筒および遮熱板によりルツボ内の固形原料を被い、融解完了後には、整流筒をチャンバに係止させてチャンバ内に残しつつ、遮熱板を種結晶保持具から取り外してチャンバ外に取り出し、単結晶の育成を行う引き上げ装置が開示されている。同文献に開示された引き上げ装置によれば、固形原料を融解させる際に、ルツボ内で加熱された固形原料や融解した原料融液からの輻射熱が、整流筒および遮熱板により、チャンバ内の上方に放出されるのを抑えられる。その結果、融解時間の短縮が期待できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−１５８０９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、前記特許文献１に開示された引き上げ装置では、固形原料の融解を完了し単結晶の引き上げ育成に移行するに際し、引き上げ軸を一旦上昇させて種結晶保持具から遮熱板を取り外し、さらに種結晶保持具に種結晶を取り付ける必要がある。このため、遮熱板と種結晶を付け替える煩雑な作業が強いられ、その付け替え作業に費やす時間が余分に発生することから、操業効率の向上がそれほど期待できない。
【００１３】
また、引き上げ育成の途中に有転位化などの何らかの品質異常が発生し、引き上げを中断することがあり、この場合、引き上げ育成中の単結晶を降下させてルツボ内の原料融液に溶かし込む再融解（メルトバック）を実施し、再融解を完了した後の原料融液から改めて単結晶の引き上げ育成を行う。しかし、そのような引き上げ育成中の単結晶を固形原料として再融解させる際、種結晶保持具には単結晶が取り付けられた状態にあるため、前記特許文献１に開示された引き上げ装置では、種結晶保持具に遮熱板を取り付けることが不可能であり、融解時間の短縮は全く望めない。
【００１４】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、固形原料の融解に要す時間を短縮でき、操業効率の向上を十分に実現できる単結晶引き上げ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、下記（１）〜（３）の知見を得た。
【００１６】
（１）ルツボ内で固形原料を融解させる際、熱遮蔽体の内側開口を被うように断熱板を配置することにより、ヒータによって加熱された固形原料や融解した原料融液からの輻射熱がチャンバ内の上方に放出されるのを抑制することができ、その結果、融解効率が向上し、融解時間の短縮が可能になる。
【００１７】
（２）上記（１）の断熱板を、水平方向に互いに接近および離間するスライド移動が可能な一対の断熱板で構成すれば、固形原料を融解させる際は、各断熱板を互いに接近させる方向にスライド移動させることにより、熱遮蔽体の内側開口を被うように断熱板を配置することができる。融解完了後の単結晶育成に際しては、各断熱板を互いに離間させる方向にスライド移動させて退避させることにより、熱遮蔽体の内側開口が開放され、支障なく単結晶の育成を行うことができる。その単結晶育成への移行は、各断熱板をスライド移動させるのみで、簡単かつ短時間に行える。
【００１８】
（３）上記（２）の各断熱板の互いに接近する側の端部に、育成する単結晶の直径よりも大きい直径の半円形の切欠きを設けることにより、固形原料として引き上げ育成中の単結晶を再融解させる際にも、融解効率が向上し、融解時間の短縮が可能になる。各断熱板を互いに接近させ、再融解させる単結晶を互いの切欠きで形成される円形の貫通領域に挿通させつつ、断熱板全体で熱遮蔽体の内側開口を被うことができるからである。
【００１９】
本発明は、これらの知見に基づいて完成させたものであり、その要旨は、下記の単結晶引き上げ装置にある。すなわち、ＣＺ法によりルツボ内の原料融液から単結晶を引き上げ育成する単結晶引き上げ装置であって、前記ルツボを囲繞し、前記ルツボ内の固形原料を加熱して融解させ前記原料融液を形成するヒータと、前記ルツボの上方で引き上げ中の前記単結晶を包囲する筒状の熱遮蔽体と、前記熱遮蔽体の直上に配置され、水平方向に互いに接近および離間するスライド移動が可能な一対の断熱板と、前記ルツボ、前記ヒータ、前記熱遮蔽体および前記断熱板を収容し、不活性ガスが上方から供給され下方から排出されるチャンバと、を備えることを特徴とする単結晶引き上げ装置である。
【００２０】
この引き上げ装置では、前記断熱板のうちの少なくとも一方の互いに接近する側の端部に切欠きが設けられ、前記各断熱板をスライド移動させ前記接近する側の端を近接させた状態で、前記切欠きによって形成される貫通領域が前記単結晶の横断面領域よりも広く前記熱遮蔽体の内側開口の横断面領域よりも狭い構成にすることができる。この場合、前記切欠きが半円形で前記断熱板の両方に設けられ、前記貫通領域が円形領域となる構成にすることが好ましい。
【００２１】
上記の引き上げ装置において、前記断熱板は、それぞれ、前記チャンバ内に供給された前記不活性ガスを流通させる通気孔が設けられた構成にすることができる。
【００２２】
また、上記の引き上げ装置では、前記チャンバの上部に監視窓が設けられ、前記断熱板に前記ルツボ内に通じる監視孔が設けられた構成にすることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の単結晶引き上げ装置によれば、ルツボ内で初期チャージの固形原料を融解させる際、各断熱板をスライド移動させて断熱板全体で熱遮蔽体の内側開口を被う状態にすることにより、ルツボ内で加熱された固形原料や融解した原料融液からの輻射熱が、熱遮蔽体の内側開口からチャンバ内の上方に放出されるのを抑制することができ、その結果、融解効率が向上し、融解時間の短縮が可能になる。しかも、融解完了後、単結晶育成への移行に際しては、各断熱板をスライド移動により退避させた状態にすればよく、これは、スライド移動のみで簡単かつ短時間に行えるため、融解時間の短縮効果とあいまって操業効率の向上を十分に実現することができる。
【００２４】
さらに、各断熱板の先端部に切欠きを設けることにより、引き上げ育成中の単結晶を固形原料として再融解させる際に、互いの切欠きで形成される貫通領域に単結晶を挿通させつつ、断熱板全体で熱遮蔽体の内側開口を被う状態にすることができるため、再融解時にも融解効率が向上し、融解時間の短縮が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ＣＺ法によるシリコン単結晶の育成で用いられる従来の単結晶引き上げ装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の単結晶引き上げ装置の構成例を模式的に示す図であり、同図（ａ）は縦断面図を、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断面図をそれぞれ示す。
【図３】本発明の単結晶引き上げ装置における断熱板のスライド移動機構の一例としてボールねじ機構を模式的に示す図である。
【図４】図２に示す本発明の単結晶引き上げ装置を用いて単結晶を引き上げ育成する際の状態を示す図であり、同図（ａ）は縦断面図を、同図（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ断面図をそれぞれ示す。
【図５】図２に示す本発明の単結晶引き上げ装置を用いて引き上げ育成中の単結晶を再融解させる際の状態を示す図であり、同図（ａ）は縦断面図を、同図（ｂ）は同図（ａ）のＣ−Ｃ断面図をそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、本発明の単結晶引き上げ装置について、その実施形態を詳述する。
【００２７】
図２は、本発明の単結晶引き上げ装置の構成例を模式的に示す図であり、同図（ａ）は縦断面図を、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断面図をそれぞれ示す。同図では、初期チャージの固形原料を融解させる際の状態を示している。同図に示す本発明の単結晶引き上げ装置は、前記図１に示す引き上げ装置の構成を基本とし、それと同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
【００２８】
図２（ａ）に示すように、本発明の引き上げ装置は、チャンバ１内に、引き上げ中の単結晶の冷却を促進させるために熱遮蔽体８を備える。この熱遮蔽体８は、上方から下方に向かって徐々に縮径した逆円錐台形状の筒状で構成され、後述する図４に示すように、ルツボ２内の原料融液１０の上方で引き上げ中のシリコン単結晶１１を包囲するように配設される。
【００２９】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、チャンバ１内には、一対から成る断熱板１２が、熱遮蔽体８の直上に、ルツボ２の中心軸および引き上げ軸６を挟んで対称に配置されている。各断熱板１２は、内部に断熱材を内蔵したグラファイト製であり、水平方向に互いに接近および離間するスライド移動が可能に構成される。各断熱板１２は、接近する方向へのスライド移動により最も奥まで進出したとき、互いの先端部、すなわち互いに接近する側の端部が上下に非接触状態で重なり、全体として、熱遮蔽体８の内側開口を被う状態となる。また、各断熱板１２は、スライド移動により最も離間したとき、熱遮蔽体８の内側開口から外れて退避した状態となる（後述の図４参照）。スライド移動の際、各断熱板１２は互いに擦れ合うことなく、熱遮蔽体８の上端面と擦れ合うこともない。
【００３０】
ここでの各断熱板１２は、互いの先端部に対称的に半円形の切欠き１３が設けられている。各切欠き１３は、後述する図４および図５に示すシリコン単結晶１１の直径よりも２０〜５０ｍｍ程度大きい直径に形成され、熱遮蔽体８の内側開口の直径、特に内側開口のうちで最も狭い下端の直径よりも小さい直径に形成されている。
【００３１】
各断熱板１２をスライド移動させる機構としては、ねじ軸とボールナットで構成されるボールねじ機構１５を採用することができる。また、ラック・アンド・ピニオン機構を採用したり、油圧シリンダを用いることもできる。
【００３２】
図３は、本発明の単結晶引き上げ装置における断熱板のスライド移動機構の一例としてボールねじ機構を模式的に示す図である。同図に示すボールねじ機構１５は、前記図２、ならびに後述する図４および図５にも表示している。図３に示すように、ボールねじ機構１５は、その主要な構成として、チャンバ１の側壁の外部に、支持部材１８を介してねじ軸１６が回転可能に支持され、このねじ軸１６にボールナット１７が挿入され互いに噛み合っている。
【００３３】
ボールナット１７には水冷構造の連結棒１４が固定され、この連結棒１４はＯリング１９を介在してチャンバ１を貫通し、チャンバ１内の断熱板１２に接合されている。ねじ軸１６の一端には、継手２０を介し、駆動源として正逆回転の出力が可能なステッピングモータ２１が連結されている。ステッピングモータ２１の回転駆動により、ねじ軸１６が軸回転し、これに伴いねじ軸１６の軸方向に沿ってボールナット１７が直線運動する。これにより、ボールナット１７と一体の連結棒１４および断熱板１２が進退し、断熱板１２をスライド移動させることができる。
【００３４】
なお、図３に示すボールねじ機構１５は、手動によっても作動し、断熱板１２をスライド移動させることができる。これは、ねじ軸１６の他端にかさ歯車２２を介してハンドル２３を取り付け、このハンドル２３を操作することにより実現できる。
【００３５】
このような構成の単結晶引き上げ装置では、図２に示すように、ルツボ２内で初期チャージの固形原料９を融解させる際、各断熱板１２をスライド移動により最も奥まで進出させ、各断熱板１２の互いの先端部が上下に非接触状態で重なり、断熱板１２全体で熱遮蔽体８の内側開口を被う状態にする。この状態でヒータ４による加熱を行えば、ルツボ２内で加熱された固形原料や融解した原料融液からの輻射熱が、熱遮蔽体８の内側開口からチャンバ１内の上方に放出されるのを抑制することができる。その結果、融解効率が向上し、融解時間の短縮が可能になる。
【００３６】
その際、ルツボ２内では固形原料９の融解に伴って原料融液表面からＳｉＯガスが著しく発生しており、このＳｉＯガスをチャンバ１内から排出するため、チャンバ１の上部のガス導入口から不活性ガスが連続的に供給される。チャンバ１内に供給された不活性ガスは、熱遮蔽体８の内側開口を下降し、ここでＳｉＯガスを伴ってルツボ２の外側に向けて流れ、その後にルツボ２の外側を下降し、チャンバ１の下部の排気口から排出される。このとき、熱遮蔽体８の内側開口を被う断熱板１２は、互いの先端部が上下に重なり、互いの先端部の切欠き１３によって形成される一対の劣弧からなる木の葉状の領域が貫通しているため、この貫通領域を通じて不活性ガスが原料融液表面に向けて円滑に流通し、不活性ガスの流通に支障は生じない。
【００３７】
固形原料の融解が完了し、ルツボ内に原料融液が形成されると、単結晶の引き上げ育成に移行する。
【００３８】
図４は、図２に示す本発明の単結晶引き上げ装置を用いて単結晶を引き上げ育成する際の状態を示す図であり、同図（ａ）は縦断面図を、同図（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ断面図をそれぞれ示す。図４に示すように、融解完了後に単結晶１１を引き上げ育成する際、各断熱板１２をスライド移動により後退させ、熱遮蔽体８の内側開口から外れて退避させた状態にする。この状態では、熱遮蔽体８の内側開口が開放されているため、その熱遮蔽体８の内側開口を通じ、引き上げ軸６を下降させて種結晶７を原料融液１０に浸漬し、引き上げ軸６を徐々に上昇させることにより、支障なくシリコン単結晶１１を引き上げ育成することができる。
【００３９】
このような単結晶育成に移行する際、各断熱板１２をスライド移動により退避させるのみで、簡単かつ短時間に行えることから、操業効率を低下させる要因とならない。したがって、本発明の単結晶引き上げ装置は、融解時間の短縮効果とあいまって操業効率の向上を十分に実現することができる。
【００４０】
次に、引き上げ育成の途中で引き上げを中断し、引き上げ育成中の単結晶を降下させてルツボ内で再融解させる場合について説明する。
【００４１】
図５は、図２に示す本発明の単結晶引き上げ装置を用いて引き上げ育成中の単結晶を再融解させる際の状態を示す図であり、同図（ａ）は縦断面図を、同図（ｂ）は同図（ａ）のＣ−Ｃ断面図をそれぞれ示す。図５に示すように、引き上げ育成中の単結晶１１を再融解させる際、退避位置の各断熱板１２をスライド移動により進出させ、各断熱板１２の互いの先端が上下にずれて近接し、断熱板１２全体で熱遮蔽体８の内側開口を被う状態にする。この状態では、熱遮蔽体８の内側開口を被う断熱板１２は、互いの先端部の切欠き１３によって形成される一対の半円弧からなる円形領域が貫通し、この貫通領域が単結晶１１の直径よりも大きい直径で形成されて、単結晶１１の横断面領域より広くなっているため、この円形領域に単結晶１１を干渉させることなく挿通させることができ、これと同時に、円形領域と単結晶１１の隙間を通じて不活性ガスの流通を確保することもできる。
【００４２】
この状態でヒータ４による加熱を行えば、ルツボ２内で加熱された単結晶や融解した原料融液からの輻射熱が、熱遮蔽体８の内側開口を被う断熱板１２により、チャンバ１内の上方に放出されるのを抑制することができる。その結果、固形原料として引き上げ育成中の単結晶１１を再融解させる際にも、融解効率が向上し、融解時間の短縮が可能になる。
【００４３】
上記の図２に示す本発明の単結晶引き上げ装置では、各断熱板１２にそれぞれ切欠き１３を設け、この切欠き１３により、初期チャージの固形原料を融解させる際、および引き上げ育成中の単結晶１１を固形原料として再融解させる際に、不活性ガスの流通を確保するようにしているが、さらに、不活性ガスの流通を一層確保するため、各断熱板１２に別個の通気孔を設けても構わない。もっとも、再融解時に断熱板１２を退避位置からスライド移動させることなく、再融解に要す時間の短縮まで望まない場合は、通気孔のみでも、初期チャージの固形原料を融解させる際の不活性ガスの流通確保には十分である。
【００４４】
また、融解時のルツボ２内の状況を確認することができれば、融解完了の判断を容易に行え、安全でもある。このため、上記の図２に示す本発明の単結晶引き上げ装置において、チャンバ１の上部に監視窓を設け、断熱板１２にルツボ２内に通じる監視孔を設けた構成にすることもできる。
【００４５】
また、各断熱板１２に設けられる切欠き１３は、引き上げ育成中の単結晶１１を再融解させる際に、互いの切欠き１３によって形成される貫通領域が単結晶１１の横断面領域よりも広く熱遮蔽体８の内側開口の横断面領域よりも狭い状態を確保できる限り、上述した半円形に限定されることなく、三角形や四角形などに変更しても構わないし、互いに非対称の形にしても構わない。さらに、一対の断熱板１２のうちの一方にのみ切欠き１３を設け、互いに近接する一方の断熱板１２の切欠き１３と他方の断熱板１２の先端とによって貫通領域を形成し、この貫通領域が単結晶１１の横断面領域よりも広く熱遮蔽体８の内側開口の横断面領域よりも狭い状態となる構成に変形することもできる。
【実施例】
【００４６】
本発明の単結晶引き上げ装置による効果を確認するため、本発明例として前記図２に示す引き上げ装置を、比較例として前記図１に示す従来の引き上げ装置をそれぞれ用い、目標直径が３００ｍｍのシリコン単結晶を引き上げ育成する試験を行った。その際、初期チャージの固形原料を融解させるのに要した時間を計測した。さらに、引き上げ育成中の単結晶の長さが１００ｍｍに達した段階で意図的に引き上げを中断し、この引き上げ育成中の単結晶を下降させて再融解させるのに要した時間も計測した。
【００４７】
試験結果から、初期チャージの固形原料を融解させるのに要した時間は、比較例の試験では１５時間であったのに対し、本発明例の試験では１２時間であった。すなわち、初期チャージの固形原料を融解させる際、本発明の引き上げ装置を用いることにより、従来の引き上げ装置を用いる場合よりも、融解時間を３時間短縮することができ、２０％の時間短縮を実現できた。
【００４８】
また、引き上げ育成中の単結晶を再融解させるのに要した時間は、比較例の試験では１．５時間であったのに対し、本発明例の試験では１．２時間であった。すなわち、固形原料として単結晶を再融解させる際、本発明の引き上げ装置を用いることにより、従来の引き上げ装置を用いる場合よりも、融解時間を０．３時間短縮することができ、２０％の時間短縮を実現できた。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の単結晶引き上げ装置によれば、ルツボ内で初期チャージの固形原料を融解させる際、各断熱板をスライド移動させて断熱板全体で熱遮蔽体の内側開口を被う状態にすることができるため、融解効率が向上し、融解時間の短縮が可能になる。しかも、単結晶育成への移行に際しては、各断熱板をスライド移動により退避させた状態にすればよく、これは、スライド移動のみで簡単かつ短時間に行えるため、融解時間の短縮効果とあいまって操業効率の向上を十分に実現することができる。
【００５０】
さらに、引き上げ育成中の単結晶を固形原料として再融解させる際にも、各断熱板の先端部に設けた切欠きで形成される貫通領域に単結晶を挿通させつつ、断熱板全体で熱遮蔽体の内側開口を被う状態にすることができるため、融解効率が向上し、融解時間の短縮が可能になる。
【符号の説明】
【００５１】
１：チャンバ、 ２：ルツボ、 ２ａ：石英ルツボ、 ２ｂ：黒鉛ルツボ、
３：支持軸、 ４：ヒータ、 ５：断熱材、 ６：引き上げ軸、
７：種結晶、 ８：熱遮蔽体、 ９：固形原料、 １０：原料融液、
１１：シリコン単結晶、 １２：断熱板、 １３：切欠き、 １４：連結棒、
１５：ボールねじ機構、 １６：ねじ軸、 １７：ボールナット、
１８：支持部材 １９：Ｏリング、 ２０：継手、
２１：ステッピングモータ、 ２２：かさ歯車、 ２３：ハンドル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チョクラルスキー法（以下、「ＣＺ法」という）によりルツボ内の原料融液からシリコン単結晶を引き上げ育成する装置に関し、特に、ルツボ内で固形原料を融解させて原料融液を形成する際に融解時間の短縮を図った単結晶引き上げ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン単結晶は、半導体デバイスに用いられるシリコンウェーハの素材であり、その製造にはＣＺ法が広く採用されている。
【０００３】
図１は、ＣＺ法によるシリコン単結晶の育成で用いられる従来の単結晶引き上げ装置の構成を模式的に示す図である。同図に示すように、単結晶引き上げ装置は、その外郭をチャンバ１で構成され、その中心部にルツボ２が配置されている。ルツボ２は、内側の石英ルツボ２ａと、外側の黒鉛ルツボ２ｂとから構成される二重構造であり、回転および昇降が可能な支持軸３の上端部に固定されている。
【０００４】
ルツボ２の外側には、ルツボ２を囲繞する抵抗加熱式のヒータ４が配設され、その外側には、チャンバ１の内面および底面に沿って断熱材５が配設されている。ルツボ２の上方には、支持軸３と同軸上で逆方向または同一方向に所定の速度で回転するワイヤなどの引き上げ軸６が配され、この引き上げ軸６の下端に種結晶保持具を介して種結晶７が取り付けられている。
【０００５】
さらに、チャンバ１内には、ルツボ２内の原料融液１０の上方で引き上げ中のシリコン単結晶１１を包囲する筒状の熱遮蔽体８が配設されている。熱遮蔽体８は、引き上げ中のシリコン単結晶１１に対し、ルツボ２内の原料融液１０からの輻射熱、さらにヒータ４およびルツボ２の露出した側壁から放射される輻射熱を遮断し、シリコン単結晶１１の冷却を促進させる役割を担う。
【０００６】
また、チャンバ１の上部には、Ａｒ（アルゴン）ガスなどの不活性ガスをチャンバ１内に導入する図示しないガス導入口が設けられている。チャンバ１の下部には、真空ポンプの駆動によりチャンバ１内の雰囲気ガスを吸引して排気する図示しない排気口が設けられている。
【０００７】
このような引き上げ装置を用いたシリコン単結晶の製造では、チャンバ１内を減圧下の不活性ガス雰囲気に維持した状態で、ルツボ２に初期チャージとして充填した多結晶シリコンなどの固形原料をヒータ４の加熱により融解させ、原料融液１０を形成する。固形原料が完全に融解しルツボ２内に原料融液１０が形成されると、引き上げ軸６を下降させて種結晶７を原料融液１０に浸漬し、ルツボ２および引き上げ軸６を所定の方向に回転させながら、引き上げ軸６を徐々に上昇させる。これにより、種結晶７の下方にシリコン単結晶１１が育成され引き上げられる。
【０００８】
ところで、このような引き上げ装置においては、ルツボ２内で固形原料を融解させる際に、ヒータ４によって加熱された固形原料や融解した原料融液の保有する熱が、輻射熱として、熱遮蔽体８の内側開口を通じチャンバ１内の上方に大量に放出される。このため、融解効率が悪く、固形原料を完全に融解させるのに長時間を要する。近年、シリコン単結晶の大口径化が進展し、これに伴って、融解させる固形原料の所要量も増加することから、融解に要す時間は増大する傾向にある。
【０００９】
固形原料の融解に長時間を要すと、操業効率が低下し、ヒータ４の消費電力が増大するばかりか、長時間にわたる熱負荷によりルツボ２の変形や劣化が著しくなることから、ルツボ２の寿命が低下し、単結晶の品質にも悪影響が生じかねない。その結果、単結晶の製造コストが悪化する。このような事情から、単結晶の製造では、固形原料の融解に要す時間の短縮が強く求められる。
【００１０】
この要求に応える技術として、例えば、特許文献１には、上記の熱遮蔽体に相当する整流筒をルツボの上方でチャンバに係脱可能に構成し、その整流筒内の下部に遮熱板を挿入した状態で、それらを引き上げ軸の種結晶保持具と一体的に昇降可能に保持し、固形原料の融解時には、整流筒および遮熱板によりルツボ内の固形原料を被い、融解完了後には、整流筒をチャンバに係止させてチャンバ内に残しつつ、遮熱板を種結晶保持具から取り外してチャンバ外に取り出し、単結晶の育成を行う引き上げ装置が開示されている。同文献に開示された引き上げ装置によれば、固形原料を融解させる際に、ルツボ内で加熱された固形原料や融解した原料融液からの輻射熱が、整流筒および遮熱板により、チャンバ内の上方に放出されるのを抑えられる。その結果、融解時間の短縮が期待できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−１５８０９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、前記特許文献１に開示された引き上げ装置では、固形原料の融解を完了し単結晶の引き上げ育成に移行するに際し、引き上げ軸を一旦上昇させて種結晶保持具から遮熱板を取り外し、さらに種結晶保持具に種結晶を取り付ける必要がある。このため、遮熱板と種結晶を付け替える煩雑な作業が強いられ、その付け替え作業に費やす時間が余分に発生することから、操業効率の向上がそれほど期待できない。
【００１３】
また、引き上げ育成の途中に有転位化などの何らかの品質異常が発生し、引き上げを中断することがあり、この場合、引き上げ育成中の単結晶を降下させてルツボ内の原料融液に溶かし込む再融解（メルトバック）を実施し、再融解を完了した後の原料融液から改めて単結晶の引き上げ育成を行う。しかし、そのような引き上げ育成中の単結晶を固形原料として再融解させる際、種結晶保持具には単結晶が取り付けられた状態にあるため、前記特許文献１に開示された引き上げ装置では、種結晶保持具に遮熱板を取り付けることが不可能であり、融解時間の短縮は全く望めない。
【００１４】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、固形原料の融解に要す時間を短縮でき、操業効率の向上を十分に実現できる単結晶引き上げ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、下記（１）〜（３）の知見を得た。
【００１６】
（１）ルツボ内で固形原料を融解させる際、熱遮蔽体の内側開口を被うように断熱板を配置することにより、ヒータによって加熱された固形原料や融解した原料融液からの輻射熱がチャンバ内の上方に放出されるのを抑制することができ、その結果、融解効率が向上し、融解時間の短縮が可能になる。
【００１７】
（２）上記（１）の断熱板を、水平方向に互いに接近および離間するスライド移動が可能な一対の断熱板で構成すれば、固形原料を融解させる際は、各断熱板を互いに接近させる方向にスライド移動させることにより、熱遮蔽体の内側開口を被うように断熱板を配置することができる。融解完了後の単結晶育成に際しては、各断熱板を互いに離間させる方向にスライド移動させて退避させることにより、熱遮蔽体の内側開口が開放され、支障なく単結晶の育成を行うことができる。その単結晶育成への移行は、各断熱板をスライド移動させるのみで、簡単かつ短時間に行える。
【００１８】
（３）上記（２）の各断熱板の互いに接近する側の端部に、育成する単結晶の直径よりも大きい直径の半円形の切欠きを設けることにより、固形原料として引き上げ育成中の単結晶を再融解させる際にも、融解効率が向上し、融解時間の短縮が可能になる。各断熱板を互いに接近させ、再融解させる単結晶を互いの切欠きで形成される円形の貫通領域に挿通させつつ、断熱板全体で熱遮蔽体の内側開口を被うことができるからである。
【００１９】
本発明は、これらの知見に基づいて完成させたものであり、その要旨は、下記の単結晶引き上げ装置にある。すなわち、ＣＺ法によりルツボ内の原料融液から単結晶を引き上げ育成する単結晶引き上げ装置であって、前記ルツボを囲繞し、前記ルツボ内の固形原料を加熱して融解させ前記原料融液を形成するヒータと、前記ルツボの上方で引き上げ中の前記単結晶を包囲する筒状の熱遮蔽体と、前記熱遮蔽体の直上に配置され、水平方向に互いに接近および離間するスライド移動が可能な一対の断熱板と、前記ルツボ、前記ヒータ、前記熱遮蔽体および前記断熱板を収容し、不活性ガスが上方から供給され下方から排出されるチャンバと、を備えることを特徴とする単結晶引き上げ装置である。
【００２０】
この引き上げ装置では、前記断熱板のうちの少なくとも一方の互いに接近する側の端部に切欠きが設けられ、前記各断熱板をスライド移動させ前記接近する側の端を近接させた状態で、前記切欠きによって形成される貫通領域が前記単結晶の横断面領域よりも広く前記熱遮蔽体の内側開口の横断面領域よりも狭い構成にすることができる。この場合、前記切欠きが半円形で前記断熱板の両方に設けられ、前記貫通領域が円形領域となる構成にすることが好ましい。
【００２１】
上記の引き上げ装置において、前記断熱板は、それぞれ、前記チャンバ内に供給された前記不活性ガスを流通させる通気孔が設けられた構成にすることができる。
【００２２】
また、上記の引き上げ装置では、前記チャンバの上部に監視窓が設けられ、前記断熱板に前記ルツボ内に通じる監視孔が設けられた構成にすることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の単結晶引き上げ装置によれば、ルツボ内で初期チャージの固形原料を融解させる際、各断熱板をスライド移動させて断熱板全体で熱遮蔽体の内側開口を被う状態にすることにより、ルツボ内で加熱された固形原料や融解した原料融液からの輻射熱が、熱遮蔽体の内側開口からチャンバ内の上方に放出されるのを抑制することができ、その結果、融解効率が向上し、融解時間の短縮が可能になる。しかも、融解完了後、単結晶育成への移行に際しては、各断熱板をスライド移動により退避させた状態にすればよく、これは、スライド移動のみで簡単かつ短時間に行えるため、融解時間の短縮効果とあいまって操業効率の向上を十分に実現することができる。
【００２４】
さらに、各断熱板の先端部に切欠きを設けることにより、引き上げ育成中の単結晶を固形原料として再融解させる際に、互いの切欠きで形成される貫通領域に単結晶を挿通させつつ、断熱板全体で熱遮蔽体の内側開口を被う状態にすることができるため、再融解時にも融解効率が向上し、融解時間の短縮が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ＣＺ法によるシリコン単結晶の育成で用いられる従来の単結晶引き上げ装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の単結晶引き上げ装置の構成例を模式的に示す図であり、同図（ａ）は縦断面図を、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断面図をそれぞれ示す。
【図３】本発明の単結晶引き上げ装置における断熱板のスライド移動機構の一例としてボールねじ機構を模式的に示す図である。
【図４】図２に示す本発明の単結晶引き上げ装置を用いて単結晶を引き上げ育成する際の状態を示す図であり、同図（ａ）は縦断面図を、同図（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ断面図をそれぞれ示す。
【図５】図２に示す本発明の単結晶引き上げ装置を用いて引き上げ育成中の単結晶を再融解させる際の状態を示す図であり、同図（ａ）は縦断面図を、同図（ｂ）は同図（ａ）のＣ−Ｃ断面図をそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、本発明の単結晶引き上げ装置について、その実施形態を詳述する。
【００２７】
図２は、本発明の単結晶引き上げ装置の構成例を模式的に示す図であり、同図（ａ）は縦断面図を、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断面図をそれぞれ示す。同図では、初期チャージの固形原料を融解させる際の状態を示している。同図に示す本発明の単結晶引き上げ装置は、前記図１に示す引き上げ装置の構成を基本とし、それと同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
【００２８】
図２（ａ）に示すように、本発明の引き上げ装置は、チャンバ１内に、引き上げ中の単結晶の冷却を促進させるために熱遮蔽体８を備える。この熱遮蔽体８は、上方から下方に向かって徐々に縮径した逆円錐台形状の筒状で構成され、後述する図４に示すように、ルツボ２内の原料融液１０の上方で引き上げ中のシリコン単結晶１１を包囲するように配設される。
【００２９】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、チャンバ１内には、一対から成る断熱板１２が、熱遮蔽体８の直上に、ルツボ２の中心軸および引き上げ軸６を挟んで対称に配置されている。各断熱板１２は、内部に断熱材を内蔵したグラファイト製であり、水平方向に互いに接近および離間するスライド移動が可能に構成される。各断熱板１２は、接近する方向へのスライド移動により最も奥まで進出したとき、互いの先端部、すなわち互いに接近する側の端部が上下に非接触状態で重なり、全体として、熱遮蔽体８の内側開口を被う状態となる。また、各断熱板１２は、スライド移動により最も離間したとき、熱遮蔽体８の内側開口から外れて退避した状態となる（後述の図４参照）。スライド移動の際、各断熱板１２は互いに擦れ合うことなく、熱遮蔽体８の上端面と擦れ合うこともない。
【００３０】
ここでの各断熱板１２は、互いの先端部に対称的に半円形の切欠き１３が設けられている。各切欠き１３は、後述する図４および図５に示すシリコン単結晶１１の直径よりも２０〜５０ｍｍ程度大きい直径に形成され、熱遮蔽体８の内側開口の直径、特に内側開口のうちで最も狭い下端の直径よりも小さい直径に形成されている。
【００３１】
各断熱板１２をスライド移動させる機構としては、ねじ軸とボールナットで構成されるボールねじ機構１５を採用することができる。また、ラック・アンド・ピニオン機構を採用したり、油圧シリンダを用いることもできる。
【００３２】
図３は、本発明の単結晶引き上げ装置における断熱板のスライド移動機構の一例としてボールねじ機構を模式的に示す図である。同図に示すボールねじ機構１５は、前記図２、ならびに後述する図４および図５にも表示している。図３に示すように、ボールねじ機構１５は、その主要な構成として、チャンバ１の側壁の外部に、支持部材１８を介してねじ軸１６が回転可能に支持され、このねじ軸１６にボールナット１７が挿入され互いに噛み合っている。
【００３３】
ボールナット１７には水冷構造の連結棒１４が固定され、この連結棒１４はＯリング１９を介在してチャンバ１を貫通し、チャンバ１内の断熱板１２に接合されている。ねじ軸１６の一端には、継手２０を介し、駆動源として正逆回転の出力が可能なステッピングモータ２１が連結されている。ステッピングモータ２１の回転駆動により、ねじ軸１６が軸回転し、これに伴いねじ軸１６の軸方向に沿ってボールナット１７が直線運動する。これにより、ボールナット１７と一体の連結棒１４および断熱板１２が進退し、断熱板１２をスライド移動させることができる。
【００３４】
なお、図３に示すボールねじ機構１５は、手動によっても作動し、断熱板１２をスライド移動させることができる。これは、ねじ軸１６の他端にかさ歯車２２を介してハンドル２３を取り付け、このハンドル２３を操作することにより実現できる。
【００３５】
このような構成の単結晶引き上げ装置では、図２に示すように、ルツボ２内で初期チャージの固形原料９を融解させる際、各断熱板１２をスライド移動により最も奥まで進出させ、各断熱板１２の互いの先端部が上下に非接触状態で重なり、断熱板１２全体で熱遮蔽体８の内側開口を被う状態にする。この状態でヒータ４による加熱を行えば、ルツボ２内で加熱された固形原料や融解した原料融液からの輻射熱が、熱遮蔽体８の内側開口からチャンバ１内の上方に放出されるのを抑制することができる。その結果、融解効率が向上し、融解時間の短縮が可能になる。
【００３６】
その際、ルツボ２内では固形原料９の融解に伴って原料融液表面からＳｉＯガスが著しく発生しており、このＳｉＯガスをチャンバ１内から排出するため、チャンバ１の上部のガス導入口から不活性ガスが連続的に供給される。チャンバ１内に供給された不活性ガスは、熱遮蔽体８の内側開口を下降し、ここでＳｉＯガスを伴ってルツボ２の外側に向けて流れ、その後にルツボ２の外側を下降し、チャンバ１の下部の排気口から排出される。このとき、熱遮蔽体８の内側開口を被う断熱板１２は、互いの先端部が上下に重なり、互いの先端部の切欠き１３によって形成される一対の劣弧からなる木の葉状の領域が貫通しているため、この貫通領域を通じて不活性ガスが原料融液表面に向けて円滑に流通し、不活性ガスの流通に支障は生じない。
【００３７】
固形原料の融解が完了し、ルツボ内に原料融液が形成されると、単結晶の引き上げ育成に移行する。
【００３８】
図４は、図２に示す本発明の単結晶引き上げ装置を用いて単結晶を引き上げ育成する際の状態を示す図であり、同図（ａ）は縦断面図を、同図（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ断面図をそれぞれ示す。図４に示すように、融解完了後に単結晶１１を引き上げ育成する際、各断熱板１２をスライド移動により後退させ、熱遮蔽体８の内側開口から外れて退避させた状態にする。この状態では、熱遮蔽体８の内側開口が開放されているため、その熱遮蔽体８の内側開口を通じ、引き上げ軸６を下降させて種結晶７を原料融液１０に浸漬し、引き上げ軸６を徐々に上昇させることにより、支障なくシリコン単結晶１１を引き上げ育成することができる。
【００３９】
このような単結晶育成に移行する際、各断熱板１２をスライド移動により退避させるのみで、簡単かつ短時間に行えることから、操業効率を低下させる要因とならない。したがって、本発明の単結晶引き上げ装置は、融解時間の短縮効果とあいまって操業効率の向上を十分に実現することができる。
【００４０】
次に、引き上げ育成の途中で引き上げを中断し、引き上げ育成中の単結晶を降下させてルツボ内で再融解させる場合について説明する。
【００４１】
図５は、図２に示す本発明の単結晶引き上げ装置を用いて引き上げ育成中の単結晶を再融解させる際の状態を示す図であり、同図（ａ）は縦断面図を、同図（ｂ）は同図（ａ）のＣ−Ｃ断面図をそれぞれ示す。図５に示すように、引き上げ育成中の単結晶１１を再融解させる際、退避位置の各断熱板１２をスライド移動により進出させ、各断熱板１２の互いの先端が上下にずれて近接し、断熱板１２全体で熱遮蔽体８の内側開口を被う状態にする。この状態では、熱遮蔽体８の内側開口を被う断熱板１２は、互いの先端部の切欠き１３によって形成される一対の半円弧からなる円形領域が貫通し、この貫通領域が単結晶１１の直径よりも大きい直径で形成されて、単結晶１１の横断面領域より広くなっているため、この円形領域に単結晶１１を干渉させることなく挿通させることができ、これと同時に、円形領域と単結晶１１の隙間を通じて不活性ガスの流通を確保することもできる。
【００４２】
この状態でヒータ４による加熱を行えば、ルツボ２内で加熱された単結晶や融解した原料融液からの輻射熱が、熱遮蔽体８の内側開口を被う断熱板１２により、チャンバ１内の上方に放出されるのを抑制することができる。その結果、固形原料として引き上げ育成中の単結晶１１を再融解させる際にも、融解効率が向上し、融解時間の短縮が可能になる。
【００４３】
上記の図２に示す本発明の単結晶引き上げ装置では、各断熱板１２にそれぞれ切欠き１３を設け、この切欠き１３により、初期チャージの固形原料を融解させる際、および引き上げ育成中の単結晶１１を固形原料として再融解させる際に、不活性ガスの流通を確保するようにしているが、さらに、不活性ガスの流通を一層確保するため、各断熱板１２に別個の通気孔を設けても構わない。もっとも、再融解時に断熱板１２を退避位置からスライド移動させることなく、再融解に要す時間の短縮まで望まない場合は、通気孔のみでも、初期チャージの固形原料を融解させる際の不活性ガスの流通確保には十分である。
【００４４】
また、融解時のルツボ２内の状況を確認することができれば、融解完了の判断を容易に行え、安全でもある。このため、上記の図２に示す本発明の単結晶引き上げ装置において、チャンバ１の上部に監視窓を設け、断熱板１２にルツボ２内に通じる監視孔を設けた構成にすることもできる。
【００４５】
また、各断熱板１２に設けられる切欠き１３は、引き上げ育成中の単結晶１１を再融解させる際に、互いの切欠き１３によって形成される貫通領域が単結晶１１の横断面領域よりも広く熱遮蔽体８の内側開口の横断面領域よりも狭い状態を確保できる限り、上述した半円形に限定されることなく、三角形や四角形などに変更しても構わないし、互いに非対称の形にしても構わない。さらに、一対の断熱板１２のうちの一方にのみ切欠き１３を設け、互いに近接する一方の断熱板１２の切欠き１３と他方の断熱板１２の先端とによって貫通領域を形成し、この貫通領域が単結晶１１の横断面領域よりも広く熱遮蔽体８の内側開口の横断面領域よりも狭い状態となる構成に変形することもできる。
【実施例】
【００４６】
本発明の単結晶引き上げ装置による効果を確認するため、本発明例として前記図２に示す引き上げ装置を、比較例として前記図１に示す従来の引き上げ装置をそれぞれ用い、目標直径が３００ｍｍのシリコン単結晶を引き上げ育成する試験を行った。その際、初期チャージの固形原料を融解させるのに要した時間を計測した。さらに、引き上げ育成中の単結晶の長さが１００ｍｍに達した段階で意図的に引き上げを中断し、この引き上げ育成中の単結晶を下降させて再融解させるのに要した時間も計測した。
【００４７】
試験結果から、初期チャージの固形原料を融解させるのに要した時間は、比較例の試験では１５時間であったのに対し、本発明例の試験では１２時間であった。すなわち、初期チャージの固形原料を融解させる際、本発明の引き上げ装置を用いることにより、従来の引き上げ装置を用いる場合よりも、融解時間を３時間短縮することができ、２０％の時間短縮を実現できた。
【００４８】
また、引き上げ育成中の単結晶を再融解させるのに要した時間は、比較例の試験では１．５時間であったのに対し、本発明例の試験では１．２時間であった。すなわち、固形原料として単結晶を再融解させる際、本発明の引き上げ装置を用いることにより、従来の引き上げ装置を用いる場合よりも、融解時間を０．３時間短縮することができ、２０％の時間短縮を実現できた。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の単結晶引き上げ装置によれば、ルツボ内で初期チャージの固形原料を融解させる際、各断熱板をスライド移動させて断熱板全体で熱遮蔽体の内側開口を被う状態にすることができるため、融解効率が向上し、融解時間の短縮が可能になる。しかも、単結晶育成への移行に際しては、各断熱板をスライド移動により退避させた状態にすればよく、これは、スライド移動のみで簡単かつ短時間に行えるため、融解時間の短縮効果とあいまって操業効率の向上を十分に実現することができる。
【００５０】
さらに、引き上げ育成中の単結晶を固形原料として再融解させる際にも、各断熱板の先端部に設けた切欠きで形成される貫通領域に単結晶を挿通させつつ、断熱板全体で熱遮蔽体の内側開口を被う状態にすることができるため、融解効率が向上し、融解時間の短縮が可能になる。
【符号の説明】
【００５１】
１：チャンバ、 ２：ルツボ、 ２ａ：石英ルツボ、 ２ｂ：黒鉛ルツボ、
３：支持軸、 ４：ヒータ、 ５：断熱材、 ６：引き上げ軸、
７：種結晶、 ８：熱遮蔽体、 ９：固形原料、 １０：原料融液、
１１：シリコン単結晶、 １２：断熱板、 １３：切欠き、 １４：連結棒、
１５：ボールねじ機構、 １６：ねじ軸、 １７：ボールナット、
１８：支持部材 １９：Ｏリング、 ２０：継手、
２１：ステッピングモータ、 ２２：かさ歯車、 ２３：ハンドル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チョクラルスキー法によりルツボ内の原料融液から単結晶を引き上げ育成する単結晶引き上げ装置であって、
前記ルツボを囲繞し、前記ルツボ内の固形原料を加熱して融解させ前記原料融液を形成するヒータと、
前記ルツボの上方で引き上げ中の前記単結晶を包囲する筒状の熱遮蔽体と、
前記熱遮蔽体の直上に配置され、水平方向に互いに接近および離間するスライド移動が可能な一対の断熱板と、
前記ルツボ、前記ヒータ、前記熱遮蔽体および前記断熱板を収容し、不活性ガスが上方から供給され下方から排出されるチャンバと、を備えることを特徴とする単結晶引き上げ装置。
【請求項２】
前記断熱板のうちの少なくとも一方の互いに接近する側の端部に切欠きが設けられ、
前記各断熱板をスライド移動させ前記接近する側の端を近接させた状態で、前記切欠きによって形成される貫通領域が前記単結晶の横断面領域よりも広く前記熱遮蔽体の内側開口の横断面領域よりも狭いことを特徴とする請求項１に記載の単結晶引き上げ装置。
【請求項３】
前記切欠きが半円形で前記断熱板の両方に設けられ、前記貫通領域が円形領域となることを特徴とする請求項２に記載の単結晶引き上げ装置。
【請求項４】
前記断熱板は、それぞれ、前記チャンバ内に供給された前記不活性ガスを流通させる通気孔が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の単結晶引き上げ装置。
【請求項５】
前記チャンバの上部に監視窓が設けられ、前記断熱板に前記ルツボ内に通じる監視孔が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の単結晶引き上げ装置。
【請求項１】
チョクラルスキー法によりルツボ内の原料融液から単結晶を引き上げ育成する単結晶引き上げ装置であって、
前記ルツボを囲繞し、前記ルツボ内の固形原料を加熱して融解させ前記原料融液を形成するヒータと、
前記ルツボの上方で引き上げ中の前記単結晶を包囲する筒状の熱遮蔽体と、
前記熱遮蔽体の直上に配置され、水平方向に互いに接近および離間するスライド移動が可能な一対の断熱板と、
前記ルツボ、前記ヒータ、前記熱遮蔽体および前記断熱板を収容し、不活性ガスが上方から供給され下方から排出されるチャンバと、を備えることを特徴とする単結晶引き上げ装置。
【請求項２】
前記断熱板のうちの少なくとも一方の互いに接近する側の端部に切欠きが設けられ、
前記各断熱板をスライド移動させ前記接近する側の端を近接させた状態で、前記切欠きによって形成される貫通領域が前記単結晶の横断面領域よりも広く前記熱遮蔽体の内側開口の横断面領域よりも狭いことを特徴とする請求項１に記載の単結晶引き上げ装置。
【請求項３】
前記切欠きが半円形で前記断熱板の両方に設けられ、前記貫通領域が円形領域となることを特徴とする請求項２に記載の単結晶引き上げ装置。
【請求項４】
前記断熱板は、それぞれ、前記チャンバ内に供給された前記不活性ガスを流通させる通気孔が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の単結晶引き上げ装置。
【請求項５】
前記チャンバの上部に監視窓が設けられ、前記断熱板に前記ルツボ内に通じる監視孔が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の単結晶引き上げ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２１９３１２（Ｐ２０１１−２１９３１２Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９０６４７（Ｐ２０１０−９０６４７）
【出願日】平成２２年４月９日（２０１０．４．９）
【出願人】（３０２００６８５４）株式会社ＳＵＭＣＯ (1,197)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月９日（２０１０．４．９）
【出願人】（３０２００６８５４）株式会社ＳＵＭＣＯ (1,197)
【Ｆターム（参考）】
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