(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ内に設置されたルツボと、このルツボに充填された原料を加熱して融液にするヒータと、ルツボの上方の引上げ領域を囲むように設置され不活性ガスの流れを整流する整流筒とを有し、不活性ガスをチャンバに供給しチャンバに設けられた排気孔から排気しつつ種結晶を融液に浸漬し単結晶を引上げる単結晶引上装置において、整流筒が垂下する開口部を有する上リング形状部材と、この上リング形状部材の下方に環形状の通気部が形成されるように離間して設置され、前記整流筒が遊嵌する開口部および複数個の不活性ガス用の通気孔が設けられた下リング形状部材と、前記通気部内に設けられたディフュザと、前記ヒータの周囲に設けられた断熱材保護筒と、この断熱材保護筒の外周に設けられた断熱材と、この断熱材を貫通して配設され、前記通気孔と前記排気孔を連通する排気管とを有することを特徴とする単結晶引上装置。
【請求項２】
チャンバ内に設置されたルツボと、このルツボに充填された原料を加熱して融液にするヒータと、ルツボの上方の引上げ領域を囲むように設置され不活性ガスの流れを整流する整流筒とを有し、不活性ガスをチャンバに供給しチャンバに設けられた排気孔から排気しつつ種結晶を融液に浸漬し単結晶を引上げる単結晶引上装置において、整流筒が垂下する開口部を有する上リング形状部材と、この上リング形状部材の下方に環形状の通気部が形成されるように離間して設置され、前記整流筒が遊嵌する開口部および複数個の不活性ガス用の通気孔が設けられた下リング形状部材と、前記通気部内に設けられたディフュザと、このディフュザに連通する排気管とを有することを特徴とする単結晶引上装置。
【請求項３】
上記ディフュザは、通気孔の開口面積が順次増大するように複数個の通気孔が設けられた複数枚のリング形状部材で形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の単結晶引上装置。
【請求項４】
上記ディフュザは、複数枚のリング形状部材に形成された複数個の通気孔が互い違いに配置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の単結晶引上装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は単結晶引上装置に係わり、特に単結晶化率を向上させた単結晶引上装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に半導体デバイスの基板には主にシリコン単結晶が用いられているが、このシリコン単結晶は、多結晶シリコンからチョクラルスキー法（以下、ＣＺ法という。）により製造される。
【０００３】
図５に示すように、このＣＺ法に用いられる半導体単結晶引上装置８１は、チャンバ８２と、このチャンバ８２内に設置した石英ガラスルツボ８３と、この石英ガラスルツボ８３を囲繞するように設けられたヒータ８４とを有しており、原料のポリシリコンをチャンバ８２に充填し、ヒータ８４によってポリシリコンを加熱溶解した上、シードチャック８５に取り付けた種結晶８６をシリコン融液Ｍに浸漬し、シードチャック８５および石英ガラスルツボ８３を回転させながらシードチャック８５を引上げて単結晶Ｉｇを成長させるものである。
【０００４】
このＣＺ法による単結晶の引上げ工程において、石英ガラスルツボ８３とシリコン融液Ｍとの反応によってシリコン融液Ｍからシリコン酸化物が蒸発し、浮遊する。このシリコン酸化物は、成長中のシリコン単結晶Ｉｇの単結晶化率に大きな影響を与えるため、チャンバ８２の外部に効率良く排出することが必要である。そのため、チャンバ８２の上方に設けた不活性ガス供給孔８７から不活性ガスＧを導入し、シリコン単結晶Ｉｇに加えられる輻射熱を遮断してシリコン単結晶Ｉｇの冷却を促進すると共に不活性ガスＧを整流するガス整流筒８８により、チャンバ８２に導入された不活性ガスＧをシリコン単結晶Ｉｇの周囲、石英ガラスルツボ８３の中心部から周縁部を経てチャンバ８２の底部８９に設けられた排気孔９０へと導き、シリコン融液Ｍから発生するシリコン酸化物や黒鉛ルツボ９１から発生する金属蒸気など、単結晶化を阻害するガスを排除し、単結晶化率の向上を図っている。
【０００５】
しかし、従来の半導体単結晶引上装置８１は、上部から導入された不活性ガスＧが、単結晶Ｉｇに沿って流下した後、シリコン融液面から石英ガラスルツボ８３の内壁に沿って上昇し、黒鉛ルツボ９１とヒータ８４との隙間、あるいはヒータ８４と断熱筒９２との隙間を流下して排気孔９０から排気されるようになっている。このため蒸発物、反応生成物は不活性ガスＧと共にチャンバ８２外に運ばれる途中、黒鉛ルツボ９１やヒータ８４、断熱筒９２などに付着する。黒鉛ルツボ９１は不活性ガスＧが流れることによってシリコン酸化物との反応によるＳｉＣ化が促進され、分割面のＳｉＣ化により減肉が起こり、黒鉛ルツボ９１が変形し、黒鉛ルツボ９１内に収容された石英ガラスルツボ８３も変形して融液面位置が変化し、シリコン融液Ｍの温度分布が変化して引上げ中のシリコン単結晶Ｉｇの成長が阻害される。一方、ヒータ８４はＳｉＣ化によってその中央部やスリット部がすみやかに減肉する。その結果、シリコン融液Ｍの温度分布が変化し、単結晶の品質例えば酸素濃度に悪影響を与えるなどの問題がある。
【０００６】
そこでこれらの問題を解決するため、特開平７−２２３８９４号には、ヒータの外周面に近接する内筒と、断熱材の内周面を被覆する外筒とを設け、内筒、外筒はカーボンまたは炭素繊維強化カーボンから形成し、内筒の上端には、黒鉛ルツボの外周面に近接する環状のフランジ部を設けた半導体単結晶引上装置が開示されている。しかし、この引上装置の問題点として、チャンバに導入された不活性ガスは内筒、外筒間に形成された断面がリング形状で断面積が大きい通気路（隙間）を通って開口面積が小さい排気孔から排出されるため、通気抵抗が大きく容量の大きな排気装置を要するばかりでなく、リング形状の隙間を形成するためのスペースを必要とするためにチャンバを大型にせざるを得ない。
【０００７】
また、特開平９−２８９２号には、断熱材の上端に環状容器を設置し、その上面に整流筒の上端を取り付け、環状容器の内周面上端には水平方向のスリットが等間隔に開口し、環状容器の下面の孔は排気管を介してメインチャンバの排気口に接続する構成を有し、整流筒の内面に沿って流下する不活性ガスは、整流筒とシリコン融液との隙間を通り、整流筒の外面に沿って上昇し、シリコン融液から蒸発するシリコン酸化物は不活性ガスと共にすみやかに上昇し、スリットから環状容器内に吸入された後、排気管を通って、メインチャンバの外部に排出される半導体単結晶引上装置が開示されている。この引上装置は排気管が断熱材とチャンバ間のリング形状の隙間に設置されているため、隙間分のスペースを必要とするためにチャンバを大型にせざるを得ない。
【０００８】
また、この半導体単結晶引上装置には、環状容器の特定位置（例えば２所）に設けられた排気管により局所的な吸引を行なうため、不活性ガスの流れに偏流が生じ、シリコン融液から発生したシリコン酸化物が効率良く排気されず、単結晶の成長界面付近に淀みを作り、単結晶にシリコン酸化物が付着することにより、単結晶化率が低下するので、これを防止する手段として、環状容器の内周面上端に複数個のスリットを周方向で等間隔に設けている。
【０００９】
しかし、このスリットは等間隔に設けられているので、圧力損失の関係から排気管近傍のスリットからより多くの排気が行なわれるため、環状容器では依然として偏流が生じ、十分に単結晶の成長界面付近の淀みを解消し、単結晶にシリコン酸化物が付着するのを防止して、単結晶化率を向上させるに至っていない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、チャンバを小型化できる単結晶引上装置が要望されている。また、排気管を設けても、排気管の吸引により不活性ガスの局所的な偏流が生じることがなく、単結晶にシリコン酸化物が付着することによる単結晶化率の低下のない単結晶引上装置が要望されている。
【００１１】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、チャンバを小型化できる単結晶引上装置を提供することを目的とする。また、排気管を設けても、排気管の吸引により不活性ガスの局所的な偏流が生じることがなく、単結晶にシリコン酸化物が付着することによる単結晶化率の低下のない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】
上記目的を達成するためになされた本願請求項１の発明は、チャンバ内に設置されたルツボと、このルツボに充填された原料を加熱して融液にするヒータと、ルツボの上方の引上げ領域を囲むように設置され不活性ガスの流れを整流する整流筒とを有し、不活性ガスをチャンバに供給しチャンバに設けられた排気孔から排気しつつ種結晶を融液に浸漬し単結晶を引上げる単結晶引上装置において、整流筒が垂下する開口部を有する上リング形状部材と、この上リング形状部材の下方に環形状の通気部が形成されるように離間して設置され、前記整流筒が遊嵌する開口部および複数個の不活性ガス用の通気孔が設けられた下リング形状部材と、前記通気部内に設けられたディフュザと、前記ヒータの周囲に設けられた断熱材保護筒と、この断熱材保護筒の外周に設けられた断熱材と、この断熱材を貫通して配設され、前記通気孔と前記排気孔を連通する排気管とを有することを特徴とする単結晶引上装置であることを要旨としている。
【００１３】
本願請求項２の発明は、チャンバ内に設置されたルツボと、このルツボに充填された原料を加熱して融液にするヒータと、ルツボの上方の引上げ領域を囲むように設置され不活性ガスの流れを整流する整流筒とを有し、不活性ガスをチャンバに供給しチャンバに設けられた排気孔から排気しつつ種結晶を融液に浸漬し単結晶を引上げる単結晶引上装置において、整流筒が垂下する開口部を有する上リング形状部材と、この上リング形状部材の下方に環形状の通気部が形成されるように離間して設置され、前記整流筒が遊嵌する開口部および複数個の不活性ガス用の通気孔が設けられた下リング形状部材と、前記通気部内に設けられたディフュザと、このディフュザに連通する排気管とを有することを特徴とする単結晶引上装置であることを要旨としている。
【００１４】
本願請求項３の発明では、上記ディフュザは、通気孔の開口面積が順次増大するように複数個の通気孔が設けられた複数枚のリング形状部材で形成されたことを特徴とする請求項４に記載の単結晶引上装置であることを要旨としている。
【００１５】
本願請求項４の発明では、上記ディフュザは、複数枚のリング形状部材に形成された複数個の通気孔が互い違いに配置されていることを特徴とする請求項５に記載の単結晶引上装置であることを要旨としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる単結晶引上装置の第１の実施形態について添付図面に基づき説明する。
【００１７】
図１に示すように、第１の実施形態の半導体単結晶引上装置１は、チャンバ２と、このチャンバ２内に設置され半導体原料が充填される石英ガラスルツボ３と、この石英ガラスルツボ３を保持する黒鉛ルツボ４と、この黒鉛ルツボ４を囲繞しこの石英ガラスルツボ３の半導体原料を加熱して融液Ｍにするヒータ５と、黒鉛ルツボ４に取付けられチャンバ２の底部２０を貫通し、モータ（図示せず）に結合されて回転され、かつ昇降装置（図示せず）によって昇降されるルツボ回転軸６とを有する。
【００１８】
また、引上装置１は、石英ガラスルツボ３の上方の引上げ領域を囲むように設置され不活性ガスＧの流れを整流し、かつ開口部７を有する整流筒８と、この整流筒８が貫通し垂下する開口部９を有する上リング形状部材１０と、この上リング形状部材１０の下方に環形状の通気部１１が形成されるように離間して設置され、整流筒８が遊嵌する開口部１２および複数個の不活性ガス用の通気孔１３が設けられた下リング形状部材１４とを有している。
【００１９】
さらに、引上装置１は、通気部１１に設けられたディフュザ１５と、このディフュザ１５に連通する排気管１６と、この排気管１６が貫通し、ヒータ５の外周囲に設けられた断熱材１７と、この断熱材１７とヒータ５間に設けられた断熱材保護筒１８と、断熱材１７内に設けられ複数本の排気管１６に接して配設された中間断熱材保護筒１９と、チャンバ２の底部２０に設けられ複数本の排気管１６が各々連通する複数個の排気孔２１とを有している。
【００２０】
図２および図３に示すように、上リング形状部材１０と下リング形状部材１４間には、仕切板２２、２３を有する環形状の通気部１１が形成され、この通気部１１は上リング形状部材１０と仕切板２３間に形成され放射状に開口する通気開口部１１ａを有し、かつこの通気開口部１１ａに連通するディフュザ１５が通気部１１内に設けられている。このディフュザ１５は同一のリング形状をなす複数枚、例えば、３枚のディフュザ部材２４、２５、２６に、その円周に沿ってそれぞれ複数個穿設されたディフュザ孔２４ｐ、２５ｐ、２６ｐを互い違いに周方向または中心方向に対してずらして配置することにより形成されており、ディフュザ孔２５ｐの直径はディフュザ孔２４ｐの直径より大きく、ディフュザ孔２６ｐの直径はディフュザ孔２５ｐの直径よりも大きく穿設されているので、ディフュザ孔２４ｐ、２５ｐ、２６ｐの開口面積は順次増大するようになっている。
【００２１】
環形状の通気部１１は、３枚のディフュザ部材２４、２５、２６により３個の分割通気部２４ｒ、２５ｒ、２６ｒに分割されており、通気開口部１１ａから流入した不活性ガスＧはディフュザ孔２４ｐ、２５ｐ、２６ｐを通過してそれぞれ分割通気部２４ｒ、２５ｒ、２６ｒを経て非直線的に流れて通気孔１３に達するようになっている（図３中ディフュザ１５内矢印）。通気孔１３には複数本の排気管１６の一端１６ａが各々連通されて、ディフュザ１５は排気管１６と連通されるようになっており、この排気管１６は断熱材１７を貫通した状態で断熱材１７に埋設され、排気管１６の他端１６ｂが複数個の排気孔２１と各々連通されている。排気管１５は断熱材１７に埋設されているので、断熱材保護筒１８とチャンバ２間にはほとんど空隙がなく、密な状態で断熱材１７が充填されている。
【００２２】
なお、ディフュザの構造は、必ずしも複数個のディフュザ孔を互い違いにずらして配置する必要はなく、直線的に配置してもよい。
【００２３】
チャンバ２に連通するサブチャンバ２７には、不活性ガス供給孔２８が設けられ、また、サブチャンバ２７を貫通し、種結晶Ｓを保持するシードチャック２９が設けられたワイヤ３０が昇降自在に設けられている。
【００２４】
上述のように、半導体単結晶引上装置１には、不活性ガス供給孔２８、サブチャンバ２７、整流筒８、開口部７、液面Ｍ、開口部１２、放射状に開口する通気開口部１１ａ、環形状の通気部１１、ディフュザ１５、排気管１６、排気孔２１を通る不活性ガスＧの通気路が形成される。
【００２５】
次に第１の実施形態の半導体単結晶引上装置を用いた半導体単結晶の引上げ方法について説明する。
【００２６】
原料のポリシリコンを石英ルツボ３に充填し、不活性ガスＧをサブチャンバ２７よりチャンバ２内に流入させ、ヒータ５の付勢により石英ルツボ３を加熱し、モータの付勢によりモータに結合された回転軸６を回転させて石英ルツボ３を回転させる。一定時間が経過した後、ワイヤ３０を下ろし、種結晶Ｓをシリコン融液Ｍの液面に接触させ、種結晶Ｓから成長する単結晶Ｉｇを整流筒７に設けられた開口部９を通って引上げる。
【００２７】
この引上工程において、サブチャンバ２を介してチャンバ２の上方から導入された不活性ガスＧは整流筒８の内面に沿って下方に流れ、整流筒８の開口部７とシリコン融液Ｍとの隙間を通過した後、シリコン融液Ｍから蒸発したシリコン酸化物と共に整流筒８の外面と石英ガラスルツボ３との隙間に沿って上昇し、通気開口部１１ａを通り通気部１１に設けられたディフュザ１５に達する。ディフュザ１５に達した不活性ガスＧは、ディフュザ１５がディフュザ孔２４ｐ、２５ｐ、２６ｐの開口面積を順次増大するように形成されており、また、ディフュザ孔２４ｐ、２５ｐ、２６ｐは互い違いに配置され、かつ、３個の分割通気部２４ｒ、２５ｒ、２６ｒに分割されているので、分割通気部２４ｒ、２５ｒ、２６ｒを通過する不活性ガスＧの流速は順次減じられて安定した流れとなって、排気管１６から排気孔２１を介してチャンバ２外に排出される。
【００２８】
従って、チャンバ２内に均等間隔で配置された排気管１６から吸引され排気させるにも拘わらず、環形状の通気部１１、ディフュザ１５の作用により、不活性ガスの偏流は緩和され、引上げ中に融液Ｍから蒸発したシリコン酸化物は不活性ガスと共に通気開口部１１ａから放射状に流入され、より一層均一な流れとなって、チャンバ２外に排出される。それ故、シリコン酸化物が不活性ガスＧの通気路、特に、開口部１２、通気開口部１１ａ付近に淀むこともなくなり、この結果として、シリコン酸化物から生じる異物が融液Ｍ、単結晶Ｉｇに取込まれ単結晶化率を低下させることもなく、また、単結晶中の酸素濃度を低減させることができる。
【００２９】
さらに、シリコン酸化物は融液面の近傍や石英ガラスルツボ３の上方で浮遊することなく、不活性ガスＧと共に通気開口部１１ａから流通部１１に取り込まれ、シリコン酸化物が、黒鉛ルツボ４とヒータ４との隙間あるいはヒータ４と断熱材１７との隙間にほとんど入り込まないため、これらの炉内部品はシリコン酸化物に汚染されることもない。
【００３０】
そして、黒鉛ルツボ４がＳｉＣ化されることもなく、黒鉛ルツボ４から発生する金属蒸気などを抑制することができて、単結晶化率を低下させることもない。
【００３１】
また、環形状の通気部１１の通気孔１３に連通する排気管１６がヒータ５の周囲に設けられた断熱材１７内を密な状態で貫通しているので、所定のスペースで断熱材１７の厚さを十分に厚くでき、断熱特性を向上させることができる。さらには、通気孔１３と断熱材１７の設置効率が向上できるので省スペース化が図れ、チャンバ２を小型化することができる。また、断熱材１７内に中間の断熱材保護筒１９を設けたので、断熱材１７の保護を十分に行なうことができ、さらに、排気管１６を断熱材保護筒１８と中間断熱材保護筒１９間に設けたので、引上装置１の組立時、排気管１６の配設が容易になる。
【００３２】
次に本発明に係わる単結晶引上装置の第２の実施形態について説明する。上述した第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して説明する。
【００３３】
図４に示すように、第２の実施形態の半導体単結晶引上装置４１は、上述した第１の実施形態の半導体単結晶引上装置に配設される排気管を断熱材の外側に配設したものである。
【００３４】
例えば、半導体単結晶引上装置６１はチャンバ２と、石英ガラスルツボ３と、黒鉛ルツボ４と、ヒータ５と、ルツボ回転軸６とを有する。
【００３５】
また、引上装置６１は、石英ガラスルツボ３の上方の引上げ領域を囲むように設置された整流筒８と、開口部９を有する上リング形状部材１０と、中空で環形状の通気部１１が形成されるように離間して設置され開口部１２および通気孔１３が設けられた下リング形状部材１４とを有している。
【００３６】
さらに、引上装置１は、通気部１１に設けられたディフュザ１５と、このディフュザ１５に連通する排気管６２と、この排気管６２の内側で、ヒータ５の外周囲に設けられた断熱材６３と、この断熱材６３とヒータ５間に設けられた断熱材保護筒６４と、チャンバ２の底部２０に設けられ複数本の排気管６２が各々連通する複数個の排気孔６５とを有している。
【００３７】
ディフュザ１５は、図２および図３に示すような構造を有し、放射状に開口する通気開口部１１ａを有し、かつ通気部１１内に設けられており、ディフュザ１５は同一のリング形状をなす複数枚、例えば、３枚のディフュザ部材２４、２５、２６に、その円周に沿ってそれぞれ複数個穿設されたディフュザ孔２４ｐ、２５ｐ、２６ｐを互い違いに周方向または中心方向に対してずらして配置することにより形成されており、ディフュザ孔２５ｐの直径はディフュザ孔２４ｐの直径より大きく、ディフュザ孔２６ｐの直径はディフュザ孔２５ｐの直径よりも大きく穿設されているので、ディフュザ孔２４ｐ、２５ｐ、２６ｐの開口面積は順次増大するようになっている。
【００３８】
通気孔１３は下リング形状部材１４に複数個設けられ、各々の通気孔１３には複数本の排気管６２の一端６２ａが各々連通されて、ディフュザ１５と排気孔６５は排気管６２を介して連通されている。
【００３９】
チャンバ２に連通するサブチャンバ２７には、不活性ガス供給孔２８が設けられ、また、サブチャンバ２７を貫通し、種結晶Ｓを保持するシードチャック２９が設けられたワイヤ３０が昇降自在に設けられている。
【００４０】
引上装置６１には、上述のように不活性ガス供給孔２８、サブチャンバ２７、整流筒８、開口部７、液面Ｍ、開口部１２、放射状に開口する通気開口部１１ａ、環形状の通気部１１、ディフュザ１５、空間部６６を貫通する排気管６２、排気孔６５を通る不活性ガスＧの通気路が形成される。
【００４１】
第２の実施形態の引上装置６１を用いた引上工程において、サブチャンバ２を介してチャンバ２の上方から導入された不活性ガスＧは整流筒８の内面に沿って下方に流れ、整流筒８の開口部７とシリコン融液Ｍとの隙間を通過した後、シリコン融液Ｍから蒸発したシリコン酸化物と共に整流筒８の外面と石英ガラスルツボ３との隙間に沿って上昇し、通気開口部１１ａと通り通気部１１に設けられたディフュザ１５に達する。
【００４２】
ディフュザ１５に達した不活性ガスＧは、ディフュザ孔２４ｐ、２５ｐ、２６ｐから分割通気部２４ｒ、２５ｒ、２６ｒを介して順次流速が減じられて安定した流れとなり、排気管６２から排気孔６５を介してチャンバ２外に排出される。
【００４３】
従って、チャンバ２内に均等間隔で配置された排気管１６から吸引され排気させるにもかかわらず、環形状の通気部１１、ディフュザ１５の作用により、不活性ガスの偏流は緩和され、引上げ中に融液Ｍから蒸発したシリコン酸化物は不活性ガスと共に通気開口部１１ａから放射状に流入され、より一層均一な流れとなって、チャンバ２外に排出される。それ故、シリコン酸化物が不活性ガスＧの通気路、特に、開口部１２、通気開口部１１ａ付近に淀むこともなくなり、この結果として、シリコンの酸化から生じる異物が融液Ｍ、単結晶Ｉｇに取込まれ単結晶化率を低下させることもなく、また、単結晶中の酸素濃度を低減させることができる。さらに、シリコン酸化物は融液面の近傍や石英ガラスルツボ３の上方で浮遊することなく、不活性ガスＧと共に通気開口部１１ａから流通部１１に取り込まれ、シリコン酸化物が、黒鉛ルツボ４とヒータ５との隙間あるいはヒータ５と断熱材６３との隙間にほとんど入り込まないため、これらの炉内部品はシリコン酸化物に汚染されることもない。
【００４４】
さらに、黒鉛ルツボ４がＳｉＣ化されることもなく、黒鉛ルツボ４から発生する金属蒸気などを抑制することができて、単結晶化率を低下させることもない。さらに、第２の実施形態の半導体単結晶引上装置６１は、排気管を断熱材中に埋設貫通させた第１の実施形態に比べて、スペース効率は若干低下するが、既存の引上装置にディフュザを設ける場合などに便利である。
【００４５】
【実施例】
試験１：第１の実施形態の引上装置を用いて３回のリコン単結晶の引上げを行ない、従来例と比較した。比較値には３本の平均値を用いた。
【００４６】
結果：従来例に比べて、約２０％の単結晶化率の向上が認められた。
【００４７】
【発明の効果】
本発明に係わる単結晶引上装置によれば、チャンバを小型化できる単結晶引上装置を提供することができる。また、排気管を設けても、排気管の吸引により不活性ガスの局所的な偏流が生じることがなく、単結晶にシリコン酸化物が付着することによる単結晶化率の低下のない単結晶引上装置を提供することができる。
【００４８】
即ち、環形状の通気部の通気孔と排気孔とを連通する排気管を、ヒータの周囲に設けられた断熱材を貫通して配設したので、環形状の通気部の作用により、排気管を設けたことによる不活性ガスの偏流は緩和され、融液から蒸発したシリコン酸化物は、不活性ガスと共に通気部から放射状に流入され、均一な流れとなって、チャンバ外に排出され、シリコン酸化物がチャンバ内に淀むこともなくなり、シリコン酸化から生じる異物が融液、単結晶に取込まれ単結晶化率を低下させることもなく、また、単結晶中の酸素濃度を低減させることができる。さらに、シリコン酸化物は融液面の近傍や石英ガラスルツボの上方で浮遊することなく、不活性ガスと共に通気開口部から流通部に取込まれ、シリコン酸化物が、黒鉛ルツボとヒータとの隙間あるいはヒータと断熱材との隙間にほとんど入り込まないため、これらの炉内部品はシリコンの酸化物に汚染されることもない。また、黒鉛ルツボがＳｉＣ化されることもなく、黒鉛ルツボから発生する金属蒸気などを抑制することができて、単結晶化率を低下させることもない。排気管がヒータの周囲に設けられた断熱材内を貫通しているので、所定のスペースで断熱材の厚さを十分に厚くでき、断熱特性を向上させることができると共に、チャンバを小型化することができる。
【００４９】
また、断熱材内に中間断熱材保護筒を設けたので、断熱材の保護を十分に行なうことができる。
【００５０】
また、排気管を断熱材保護筒と中間断熱材保護筒間に設けたので、引上装置の組立時、排気管の配設が容易になる。
【００５１】
また、環形状の通気部と排気管との間にディフュザを設けたので、環形状の通気部およびディフュザの作用により、排気管を設けたことによる不活性ガスの偏流は緩和され、より一層均一な流れとなって、チャンバにシリコン酸化物が淀むのを確実に抑制でき、シリコン酸化から生じる異物が融液、単結晶に取込まれ単結晶化率を低下させるのを防止できる。さらに、炉内部品がシリコン酸化物により汚染されることもなく、黒鉛ルツボがＳｉＣ化されることもなく、黒鉛ルツボから発生する金属蒸気などをより確実に抑制することができて、単結晶化率を低下させることもない。
【００５２】
また、ディフュザは、通気孔の開口面積が順次増大するように複数個の通気孔が設けられた複数枚のリング形状部材で形成したので、環形状の通気部内に容易にディフュザを形成することができる。
【００５３】
また、ディフュザは、複数枚のリング形状部材に形成された複数個の通気孔が互い違いに配置されているので、環形状の通気部に流入する不活性ガスをより均一に流入させることができる。
【００５４】
また、環形状の通気部の通気孔と排気孔とを連通する排気管を、ヒータの周囲に設けられた断熱材を貫通して配設し、かつ通気孔と排気管間にディフュザが設けられたので、環形状の通気部およびディフュザの相乗作用により、排気管を設けたことによる不活性ガスの偏流は緩和される。さらに、融液から蒸発したシリコン酸化物は、不活性ガスと共に通気部から放射状に流入され、より確実に均一な流れとなって、チャンバ外に排出され、シリコン酸化物がチャンバ内に淀むこともなくなり、シリコン酸化から生じる異物が融液、単結晶に取込まれ単結晶化率を低下させることもなく、また、単結晶中の酸素濃度を低減させることができる。さらに、シリコン酸化物は融液面の近傍や石英ガラスルツボの上方で浮遊することなく、不活性ガスと共に通気開口部から流通部に取り込まれ、シリコン酸化物が、黒鉛ルツボとヒータとの隙間あるいはヒータと断熱材との隙間にほとんど入り込まないため、これらの炉内部品はシリコン酸化物に汚染されることもない。また、黒鉛ルツボがＳｉＣ化されることもなく、黒鉛ルツボから発生する金属蒸気などを抑制することができて、単結晶化率を低下させることもない。排気管がヒータの周囲に設けられた断熱材内を貫通しているので、所定のスペースで断熱材の厚さを十分に厚くでき、断熱特性を向上させることができると共に、チャンバを小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係わる単結晶引上装置の第１の実施形態を示す断面図。
【図２】  図１のＡ−Ａ矢視概略断面図。
【図３】  図１の要部を拡大して示す拡大図。
【図４】  本発明に係わる単結晶引上装置の第２の実施形態を示す断面図。
【図５】  従来の単結晶引上装置の断面図。
【符号の説明】
１  半導体単結晶引上装置
２  チャンバ
３  石英ガラスルツボ
４  黒鉛ルツボ
５  ヒータ
６  ルツボ回転軸
７  開口部
８  整流筒
９  開口部
１０  上リング形状部材
１１  通気部
１１ａ  通気開口部
１２  開口部
１３  通気孔
１４  下リング形状部材
１５  ディフュザ
１６  排気管
１６ａ  一端
１６ｂ  他端
１７  断熱材
１８  断熱材保護筒
１９  中間断熱材保護筒
２０  底部
２１  排気孔
２２  仕切板
２３  仕切板
２４  ディフュザ部材
２４ｐ  ディフュザ孔
２５  ディフュザ部材
２５ｐ  ディフュザ孔
２６  ディフュザ部材
２６ｐ  ディフュザ孔
２７  サブチャンバ
２８  不活性ガス供給孔
２９  シードチャック
３０  ワイヤ
４１  半導体単結晶引上装置
４２  通気部
６１  半導体単結晶引上装置
６２  排気管
６３  断熱材
６４  断熱材保護筒
６５  排気孔
６６  空間部
Ｉｇ  シリコン単結晶
Ｇ  不活性ガス
Ｍ  シリコン融液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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