(57)【要約】【課題】ルツボ内の均一な加熱を可能とし、上下方向の温度分布の制御が容易で、長寿命の単結晶引上げ用カーボンヒータを提供する。【解決手段】本単結晶引上げ用カーボンヒータは、円筒状をなし、上端から下端へ向かう上側スリットと下端から上端へ向かう下側スリットとが交互に設けられた単結晶引上げ用カーボンヒータにおいて、少なくとも外側上端近傍に設けられ、一端が一側に隣接するスリットに達し、他端が他側に隣接するスリットに達する凹部が全周にわたり形成された。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状をなし、上端から下端へ向かう上側スリットと下端から上端へ向かう下側スリットとが交互に設けられた単結晶引上げ用カーボンヒータにおいて、少なくとも外側上端近傍に設けられ、一端が一側に隣接するスリットに達し、他端が他側に隣接するスリットに達する凹部が全周にわたり形成されたことを特徴とする単結晶引上げ用カーボンヒータ。
【請求項２】
前記下側スリットの上端が前記凹部に達していることを特徴とする請求項１記載の単結晶引上げ用カーボンヒータ。
【請求項３】
前記凹部は、断面が円弧状であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の単結晶引上げ用カーボンヒータ。
【請求項４】
前記凹部が、内側上端近傍に設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の単結晶引上げ用カーボンヒータ。
【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げ用カーボンヒータに係わり、特にカーボンヒータに沿うガス流れを改良した単結晶引上げ用カーボンヒータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にシリコン単結晶はチョクラルスキー法（以下、ＣＺ法という。）により製造されている。ＣＺ法は、単結晶引上げ装置内に回転可能に支持されたルツボに多結晶シリコン原料を入れ、ルツボ外周に設けられた円筒状のヒータにより加熱して多結晶シリコン原料を溶融させ、このシリコン融液に種結晶を浸して引上げることにより、インゴット状のシリコン単結晶を得るものである。
【０００３】
この原料シリコン加熱用のヒータとしては、円筒状の形状をなし、上端から下端へ向かうかまたは下端から上端へ向かうスリットとが交互に設けられたヒータ本体およびこのヒータ本体と一体に設けられた２つの端子を有するカーボンヒータが用いられている。このカーボンヒータは、２個の端子間に電圧を印加して、ヒータ本体の隣接する２個のスリットに挟まれた各ヒータセグメントを順次上下に流れる電流によって抵抗加熱するものである。さらに、これらヒータセグメントを肉薄にし、あるいは貫通孔を穿設してその断面積を変え、また、その平面面積を変えることにより、セグメント上部の断面積を減少させて電流密度を増加させることにより、上下方向の温度分布を制御するようになっている（例えば、特許文献１、特許文献２）。
【０００４】
しかしながら、図４に示すように、これら特許文献１および特許文献２に記載のカーボンヒータ３１は、単結晶引上げ装置に組込んで使用する場合、装置内に導入され溶融シリコン上面に沿って流れてＳｉＯを含有するアルゴンガス等の不活性ガスＧが、石英ガラスルツボ３２を支持する支持部材３３およびカーボンヒータ３１の内面（図示せず）および外面３１ａに沿って流下する。このため、特にカーボンヒータ３１の側面を構成する炭素とＳｉＯが不均一に応して部分的に炭化珪素が生成され、カーボンヒータの電気抵抗値が部位によって相違し、ルツボ内の均一な加熱が困難となったり、上下方向の温度分布の制御が困難となる問題がある。また、これに伴い、その寿命が短くなる問題がある。
【０００５】
そこで、ルツボ内の均一な加熱を可能とし、上下方向の温度分布の制御が容易で、長寿命の単結晶引上げ用カーボンヒータが要望されていた。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−４３３８５号公報（段落番号［００１０］、図１）
【０００７】
【特許文献２】
特開２００１−３９７９２号公報（段落番号［００２４］、図３）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、ルツボ内の均一な加熱を可能とし、上下方向の温度分布の制御が容易で、長寿命の単結晶引上げ用カーボンヒータを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の１つの態様によれば、円筒状をなし、上端から下端へ向かう上側スリットと下端から上端へ向かう下側スリットとが交互に設けられた単結晶引上げ用カーボンヒータにおいて、少なくとも外側上端近傍に設けられ、一端が一側に隣接するスリットに達し、他端が他側に隣接するスリットに達する凹部が全周にわたり形成されたことを特徴とする単結晶引上げ用カーボンヒータが提供される。これにより、上下方向の温度分布の制御が容易で、長寿命の単結晶引上げ用カーボンヒータが実現される。
【００１０】
好適な一例では、前記下側スリットの上端が前記凹部に達している。これにより、カーボンヒータの炭素とＳｉＯの反応による部分的な電気抵抗値のバラツキ発生がより抑制される。
【００１１】
好適な一例では、前記凹部は、断面が円弧状である。これにより、不活性ガスの対流を効果的に発生させることができる。
【００１２】
好適な一例では、前記凹部が、内側上端近傍に設けられている。これにより、カーボンヒータの長寿命化が実現される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる単結晶引上げ用カーボンヒータの実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は単結晶引上げ用カーボンヒータの斜視図である。
【００１５】
図１に示すように、本発明に係わる単結晶引上げ用カーボンヒータ１は、カーボン製で円筒状をなし、その上端２から下端３へ向かう上側スリット４ａと下端３から上端２へ向かう下側スリット４ｂとが交互に設けられており、両スリット４ａ、４ｂ間に形成されるヒータセグメント５の外側５ａの上端２近傍には、凹部６が形成されている。この凹部６は一端が一側に隣接する上側スリット４ａに達し、他端が他側に隣接する下側スリット４ｂに達し、カーボンヒータ１の全周にわたり略々リング形状に形成されている。
【００１６】
凹部６は断面が円弧状をなし、この凹部６が形成されることにより、ヒータセグメント５はその部位で肉薄になり、電流密度が増加して上端近傍の温度を高くできるようになっている。
【００１７】
次に本発明に係わる単結晶引上げ用カーボンヒータを組込んだ単結晶引上げ装置を用いた単結晶の引上げ方法について説明する。
【００１８】
図２に示すように、単結晶引上げ用カーボンヒータ１を組込んだ単結晶引上げ装置１１の石英ガラスルツボ１２に原料ポリシリコンを充填し、不活性ガスＧをチャンバ１３の上方の不活性ガス導入口１４からチャンバ１３内に流入させ、カーボンヒータ１を付勢して、支持部材１４で支持された石英ガラスルツボ１２を加熱し、ルツボ回転用モータを付勢してこのモータに結合されたルツボ回転軸１５により石英ガラスルツボ１２を回転させる。一定時間経過後、ワイヤ回転装置を回転させて引上げ用ワイヤ１６を降下させ、引上げ用ワイヤ１６に取り付けられた種結晶１７をシリコン融液１８に接触させ、結晶を成長させ、単結晶１９を引き上げる。
【００１９】
このようなシリコン単結晶引上げ工程において、チャンバ１３に導入された不活性ガスＧは、ガス流路系２０を通ってチャンバ１３内で発生したＳｉＯとともに、排出される。
【００２０】
例えば、チャンバ１３の上部に設けられた不活性ガス導入口１４から導入された不活性ガスＧは、シリコン結晶１９側面、シリコン融液１８表面に沿って流れ、シリコン融液１８表面から発生するＳｉＯを捕獲する。このようにしてＳｉＯを含んだ不活性ガスＧの一部は、ガス流路系２０の一部を構成し、支持部材１４とカーボンヒータ１間に形成される第１開口部２１を経て、主として支持部材１４に沿い、排気路２２ａを通り、チャンバ１３の下部に設けられた不活性ガス排出口２３から排出される。また、ＳｉＯを含んだ不活性ガスＧの残部は、ガス流路系２１の一部を構成し、カーボンヒータ１と保温部材２４間に形成される第２開口部２５を経て、主としてカーボンヒータ１に沿い、排気路２２ｂを通り、チャンバ１３の下部に設けられた不活性ガス排出口２３から排出される。
【００２１】
上記のような単結晶引上げ工程において、カーボンヒータ１は、隣接する２個の上側スリット４ａ、下側スリット４ｂに挟まれた各ヒータセグメント５を順次上下に流れる電流によって抵抗加熱し、さらに、凹部６は断面が円弧状をなし、この凹部６が形成されることにより、ヒータセグメント５はその部位で肉薄になり、電流密度が増加して上端近傍の温度を高くでき、引き上げられるシリコン単結晶１９の酸素濃度を適確に制御することができる。
【００２２】
また、図３に示すように、第２開口部２５から流入したＳｉＯを含んだ不活性ガスＧは、ヒータ１の外面５ａに沿って流下する。ヒータ１の外面５ａには、断面が円弧状の凹部６が設けられているので、不活性ガスＧに対流が生じて、上向きの流れが生じ、流下する不活性ガスＧに対して抵抗することになり、流下する不活性ガスＧは方向を変え、上側スリット４ａ、下側スリット４ｂに沿って流下する。なお、凹部６は断面が円弧状に形成されているので不活性ガスの対流を効果的に発生させることができる。
【００２３】
従って、流下する不活性ガスＧは、各ヒータセグメント５に沿って流れることが少なくなり、カーボンヒータ１を構成する炭素とＳｉＯが反応して炭化珪素を生成させることがなく、石英ルツボ１２内の均一な加熱を可能とし、上下方向の温度分布制御が容易で、カーボンヒータ１の長寿命化が図れる。
【００２４】
本発明のカーボンヒータ１によれば、下側スリット４ｂが凹部６に達しているため、不活性ガスＧが下側スリット４ｂに沿って流下し易くなり、各ヒータセグメント５に沿って流れる量がより少なくなり、カーボンヒータ１の炭素とＳｉＯの反応による部分的な電気抵抗値のバラツキ発生をより抑制することができる。
また、上側スリット４ａおよび下側スリット４ｂの側部のヒータセグメント５を含め、凹部６を形成しているため、より確実に上下方向の温度分布を制御することができる。
【００２５】
さらに、本発明のカーボンヒータ１によれば、凹部６が断面円弧状であるため、表面積をできるだけ広くせず凹部で形成することができるため、炭素とＳｉＯの反応を少なくすることができる。また、凹部に不活性ガスＧが流れ易い構造であるため、上記対流がより生じ易い。
【００２６】
また、本発明のカーボンヒータにおいては、一端が一側に隣接するスリットに達し、他端が他側に隣接するスリットに達する凹部が外側上端近傍のみならず、内側上端近傍に設けることによって、カーボンヒータの内周側のヒータセグメント５に沿って流れる不活性ガス量を少なくすることができ、よりカーボンヒータの寿命を長くすることができる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明に係わる単結晶引上げ用カーボンヒータによれば、石英ルツボ内の均一な加熱を可能とし、上下方向の温度分布の制御が容易で、長寿命の単結晶引上げ用カーボンヒータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の単結晶引上げ用カーボンヒータの斜視図。
【図２】本発明の単結晶引上げ用カーボンヒータの組込み状態を示す概念図。
【図３】本発明の単結晶引上げ用カーボンヒータの使用状態を示す概念図。
【図４】従来の単結晶引上げ用カーボンヒータの使用状態を示す概念図。
【符号の説明】
１  単結晶引上げ用カーボンヒータ
２  上端
３  下端
４ａ  上側スリット
４ｂ  下側スリット
５  ヒータセグメント
５ａ  外側
６  凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004299968.tif 000005
【図４】
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