(57)【要約】ヒートシールドアセンブリは、結晶引上げ機の坩堝により保持された溶融原料物質の上方で、坩堝に相対的に引上げ機内に配置される。ヒートシールドアセンブリは、インゴットが溶融物質から引上げられる間インゴットを囲むような大きさ・形状を有する中央開口部を有し、インゴットが溶融物質から引上げられる間、実質的にインゴットと坩堝の間に配置される。ヒートシールドアセンブリは、内面と坩堝の側面と間をあけて実質的に対向する外面とを有するアウタリフレクタ、および、アウタリフレクタの内側に配置されたインナリフレクタを備える。インナリフレクタは、低放射率の材料から構成され、アウタリフレクタ内面と実質的に対向する外面を有する。インナリフレクタ外面およびアウタリフレクタ内面の少なくとも一つは、表面から外側に突出し且つインナリフレクタとアウタリフレクタが接触するように構成したスペーサを有する。スペーサは、アウタリフレクタからインナリフレクタへの熱伝導を抑制するよう、インナリフレクタ外面をアウタリフレクタ内面から間隔をあけて配置する。
2004511410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶インゴットを製造するための結晶引上機において、
溶融した半導体原料物質を保持するための坩堝と、
坩堝と熱接続し、坩堝により保持された半導体原料物質を溶融するのに十分な温度に坩堝を加熱するためのヒータと、
坩堝の上方に配置され、坩堝により保持された溶融物質からインゴットを引上げるための引上機構と、
溶融原料物質の上方で坩堝に相対的に配置可能で、インゴットが溶融物質から引上げられる間インゴットを囲むような大きさ・形状を有する中央開口部を有するヒートシールドアセンブリとを備え、
上記ヒートシールドアセンブリは、インゴットが溶融物質から引上げられる間、実質的にインゴットと坩堝の間に配置され、
上記ヒートシールドアセンブリは、内面と坩堝の側面と間をあけて実質的に対向する外面とを有するアウタリフレクタ、および、アウタリフレクタの内側に配置されたインナリフレクタを備え、
インナリフレクタは、低放射率の材料から構成され、アウタリフレクタ内面と実質的に対向する外面を有し、
インナリフレクタ外面およびアウタリフレクタ内面の少なくとも一つは、表面から外側に突出し且つインナリフレクタとアウタリフレクタが接触するように構成したスペーサを有し、
スペーサは、アウタリフレクタからインナリフレクタへの熱伝導を抑制するよう、インナリフレクタ外面をアウタリフレクタ内面から間隔をあけて配置することを特徴とする結晶引上機。
【請求項２】
スペーサは、インナリフレクタ外面から外側に突出してアウタリフレクタ内面と接触し、これにより、インナリフレクタ外面をアウタリフレクタ内面から間隔をあけて配置することを特徴とする請求項１の結晶引上機。
【請求項３】
スペーサは、上記インナリフレクタ外面と上記アウタリフレクタ内面の少なくとも一方から外側に突出し、且つ、上記インナリフレクタ外面と上記アウタリフレクタ内面の少なくとも一方の略周方向に沿って互いに間隔をあけて設けた複数の突起を備えることを特徴とする請求項１の結晶引上機。
【請求項４】
スペーサは、上記インナリフレクタ外面と上記アウタリフレクタ内面の少なくとも一方に対し、略法線方向外側に突出することを特徴とする請求項１の結晶引上機。
【請求項５】
インナリフレクタの底部は、原料物質の上方において、アウタリフレクタの底部よりも、所定の距離だけ実質的に上側に位置することを特徴とする請求項１の結晶引上機。
【請求項６】
インナおよびアウタリフレクタはそれぞれ、略漏斗状であることを特徴とする請求項１の結晶引上機。
【請求項７】
インナリフレクタは、インナリフレクタをアウタリフレクタ内に設置し且つインナリフレクタをアウタリフレクタから外すことができるよう、アウタリフレクタに相対的に移動可能で、
インナリフレクタはさらに、インナリフレクタ上端から半径方向外側に伸びた環状フランジを有し、
環状フランジの大きさは、結晶引上機内でインナリフレクタを支持するよう、アウタリフレクタ上に着座可能に設定されることを特徴とする請求項１の結晶引上機。
【請求項８】
インナリフレクタが高融点金属から構成されることを特徴とする請求項１の結晶引上機。
【請求項９】
単結晶インゴットを製造するための結晶引上機に使用するヒートシールドアセンブリにおいて、
内面および外面を有するアウタリフレクタと、
アウタリフレクタと半径方向に間をあけて、アウタリフレクタ内に実質的に位置決めされるように構成されたインナリフレクタとを備え、
インナリフレクタは、低放射率の材料から構成され、アウタリフレクタ内面と実質的に対向する外面を有し、
インナリフレクタ外面およびアウタリフレクタ内面の少なくとも一つは、表面から外側に突出し且つインナリフレクタとアウタリフレクタとが接触するように構成したスペーサを有し、
スペーサは、アウタリフレクタからインナリフレクタへの熱伝導を抑制するよう、インナリフレクタ外面をアウタリフレクタ内面から間隔をあけて配置することを特徴とするヒートシールドアセンブリ。
【請求項１０】
単結晶インゴットを製造するための結晶引上機のヒートシールドアセンブリに使用するリフレクタにおいて、
ヒートシールドアセンブリ内に実質的に位置決めされるように構成された管状構造体であって、インゴットが結晶引上機により製造される間インゴットを囲むような大きさ・形状を有する中央開口部を有するものを備え、
管状構造体の外面は、ヒートシールドアセンブリと対向して配置されるように構成され、
管状構造体は、低放射率の材料から構成され、
管状構造体の外面は、管状構造体の外面をヒートシールドアセンブリから間隔をあけて配置するよう、外面から外側に突出し且つヒートシールドアセンブリと接触するように構成したスペーサを有することを特徴とするリフレクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
本発明は、単結晶半導体材料を成長させるための結晶引上装置に関し、特に、装置内で成長させる単結晶半導体材料の軸方向温度勾配を増加させるために、結晶引上装置で使用するヒートシールドアセンブリに関する。
【０００２】
単結晶半導体材料は、多くの電子部品を製造するための開始材料であり、一般的に、チョクラルスキー（「Ｃｚ」）法を用いて用意される。この方法では、多結晶シリコン（「ポリシリコン」）などの多結晶半導体原料物質を、坩堝内で溶融させる。続いて、種結晶を溶融物質（しばし溶融物という。）内に下降させ、ゆっくり引上げて単結晶インゴットを成長させる。インゴットを成長させながら、引上速度および／または溶融物温度を下げることで円錐状の上端が形成され、これにより、目標の径に到達するまで、インゴット径を大きくさせる。目標径に到達すると、溶融物高さの減少を補償するように引上速度および溶融物温度を制御することにより、インゴットの主要部である円筒体が形成される。成長プロセスの終了近くであって坩堝が空になる前に、インゴット径を小さくし、円錐状の下端を形成する。下端を溶融物から分離することで、完全な半導体材料のインゴットが出来上がる。
【０００３】
結晶引上機の処理量を増やすためには、結晶を溶融物から引上げる引上速度「Ｖ」を上げることが望ましい。しかしながら、単に引上速度を増加させるのは、それ自体、結晶の成長・質にとって有害である。例えば、インゴットを溶融物から引上げる際にインゴットが冷却して凝固するのに十分な時間を与えないと、引出し速度の増加のためにインゴット径に歪みが生じ得る。
【０００４】
また、例えばゲート酸化膜完全性（Ｇａｔｅ Ｏｘｉｄｅ Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ）など、ウェハ品質特性のうち引上速度の変化に影響されるものもある。インゴットからスライスし従来のプロセスにしたがって製造したシリコンウェハでは、ウェハ表面に酸化シリコン層が形成されることが多い。ＭＯＳなどの電子回路装置は、この酸化シリコン層の上に作られる。成長中の結晶内に存在するアグロメレーションにより生じるウェハ表面の欠陥は、酸化物層の成長を不十分にさせる。しばし酸化膜絶縁破壊強さといわれる酸化物層の質は、酸化物層上にＭＯＳを作製し、装置をテストすることで、定量的に測定できる。結晶のゲート酸化膜完全性（ＧＯＩ）は、結晶から加工処理したウェハの酸化物層上で動作する装置の割合である。
【０００５】
ＧＯＩを向上させるための一つの方法は、インゴットを溶融物から引上げ中にインゴットが凝固する際に、インゴット内で成長する空孔の数を制御することである。空孔およびセルフインタースティシャル（ｓｅｌｆ−ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ）（これらは、インゴットが凝固するとインゴット内に固定される。）の種類および初期濃度は、凝固時でのインゴットでの局所的な軸方向温度勾配（Ｇ０）に対する成長速度（すなわち引上速度ｖ）の比により制御されることは言うまでもない。この比（ｖ／Ｇ０）が臨界値を超えると、空孔の濃度が増加する。したがって、空孔濃度の増加を抑えるため、すなわち比ｖ／Ｇ０の増加を防止するためには、引上速度ｖを上げようとすれば、それに応じて、固液界面での軸方向温度勾配を増加させなければならない。
【０００６】
この目的のために、ヒートシールドアセンブリを、溶融原料物質の上方で且つインゴットを原料物質から上方に引上げる間にインゴットを囲むように配置し、これにより、坩堝および坩堝を囲むヒータから放射される熱からインゴットをシールドすることが知られている。ヒートシールドアセンブリは、典型的に、炭化珪素で被覆したグラファイトから構成される。このような従来のヒートシールドアセンブリの欠点の一つは、グラファイトが比較的高い放射率を有すること、すなわちグラファイトがその表面から放射エネルギを出力する能力が高いことである。その結果、グラファイトヒートシールドは、インゴットに向けて非常に多くの熱量を放射し、これにより、インゴットが原料物質から引上げられる間にインゴットが冷却するのが抑制される。したがって、グラファイトで構成したヒートシールドアセンブリを搭載した結晶引上機において、インゴットを原料物質から引上げることのできる速度は制限を受ける。
【０００７】
日本特許出願ＪＰ８−３２５０９０−Ａには、二層構造を備えたヒートシールドジグを有する単結晶引上装置が開示されている。この装置では、グラファイトなどの第１の材料から構成される外側層が、石英などの第２の材料からなる内側層でコーティングされており、第２の材料の放射率は、外側層を構成する第１の材料の放射率よりも低い。この出願にはまた、石英で被覆したグラファイト構造の代わりに、二層構造を、モリブデンで被覆したセラミック外層で構成してもよいことが開示されている。低放射率の材料からなる内側層は、ヒートシールドジグからインゴットに向かう熱放射を減少させ、これにより、インゴットはより速く冷めることができる。しかしながら、このような複数層の構造を用いるのは、ヒートシールドジグの内側層の外側表面積全体が、外側層の内側表面積全体と熱伝導接触しているため、非効率である。熱はしたがって、ヒートシールドジグの外側層から内側層に難なく伝わるので、内側層の効果が減少する。
【０００８】
発明の概要
本発明のいくつかの目的および特徴には、速い引上速度でのシリコン結晶の成長を容易にする結晶引上機を提供すること；固液界面での結晶の軸方向温度勾配を上げる結晶引上機を提供すること；固液界面での結晶の軸方向温度勾配を上げる結晶引上機に用いられるヒートシールドアセンブリを提供すること；固液界面での結晶の軸方向温度勾配を上げる結晶引上機のヒートシールドアセンブリ用のインナリフレクタを提供すること；結晶引上機への設置および結晶引上機からの取り外しを、ヒートシールドアセンブリの残りの部分とは独立して行うことのできるインナリフレクタを提供すること；および、現在使用されている結晶引上機の既存のヒートシールドアセンブリとともに用いることのできるインナリフレクタを提供することが含まれる。
【０００９】
概略、単結晶インゴットを製造するための結晶引上機のヒートシールドアセンブリに使用する本発明に係るリフレクタは、ヒートシールドアセンブリ内に実質的に位置決めされるように構成された管状構造体であって、インゴットが結晶引上機により製造される間インゴットを囲むような大きさ・形状を有する中央開口部を有する。管状構造体の外面は、ヒートシールドアセンブリと対向して配置されるように構成される。管状構造体は、低放射率の材料から構成される。管状構造体の外面は、管状構造体の外面をヒートシールドアセンブリから間隔をあけて配置するよう、外面から外側に突出し且つヒートシールドアセンブリと接触するように構成したスペーサを有する。
【００１０】
別の実施形態では、単結晶インゴットを製造するための結晶引上機に使用する本発明に係るヒートシールドアセンブリは、内面および外面を有するアウタリフレクタを備える。インナリフレクタは、アウタリフレクタと半径方向に間をあけて、アウタリフレクタ内に実質的に位置決めされるように構成される。インナリフレクタは、低放射率の材料から構成され、アウタリフレクタ内面と実質的に対向する外面を有する。インナリフレクタ外面およびアウタリフレクタ内面の少なくとも一つは、表面から外側に突出し且つインナリフレクタとアウタリフレクタとが接触するように構成したスペーサを有する。スペーサは、アウタリフレクタからインナリフレクタへの熱伝導を抑制するよう、インナリフレクタ外面をアウタリフレクタ内面から間隔をあけて配置する。
【００１１】
さらに別の実施形態において、単結晶インゴットを製造するための本発明に係る結晶引上機は、溶融した半導体原料物質を保持するための坩堝と、坩堝と熱接続し、坩堝により保持された半導体原料物質を溶融するのに十分な温度に坩堝を加熱するためのヒータとを備える。引上機構は、坩堝の上方に配置され、坩堝により保持された溶融物質からインゴットを引上げる。上述したヒートシールドアセンブリは、溶融原料物質の上方で坩堝に相対的に配置可能に構成される。ヒートシールドアセンブリは、インゴットが溶融物質から引上げられる間インゴットを囲むような大きさ・形状を有する中央開口部を有し、インゴットが溶融物質から引上げられる間、実質的にインゴットと坩堝の間に配置される。
【００１２】
本発明の他の目的および特徴は、一部は明らかであり一部は以下で指摘する。
【００１３】
好適な実施形態の詳細な説明
同一の符号は、複数の図面にわたって同一の部分を示す。
【００１４】
図面、特に図１を参照して、チョクラルスキー法にしたがって単結晶シリコンインゴット（例えば、図１のインゴットＩ）を成長するのに用いるタイプの本発明に係る結晶引上機は、全体を符号２３で表す。結晶引上機２３は、全体を符号２５で表す水冷ハウジングを備え、下部結晶成長チャンバ２７を備えた内部と、上部引上チャンバ２９とを隔離するようになっている。引上チャンバ２９は、成長チャンバ２７より横径が小さい。サセプタ３１に着座させた石英坩堝３２は、円筒側壁３５を有し、溶融半導体原料物質Ｍを収容する。この原料物質から単結晶シリコンインゴットＩを成長させる。サセプタ３５は、サセプタおよび坩堝３１が中心軸Ｘ周りに回転可能となるよう、ターンテーブル３７上に取り付けてある。溶融原料物質Ｍの表面の高さを、インゴットＩが成長している間および原料物質が溶融物から除かれる間、実質的に同一に保つように、坩堝３１は、成長チャンバ２７内で引上げることができるようにもなっている。坩堝３１を加熱して原料物質Ｍを坩堝内で溶融させるために、坩堝を囲むように抵抗ヒータ３９が設けてある。ヒータ３９は、溶融原料物質Ｍの温度が引上プロセスの間に正確に制御されるよう、外部の制御系（図示せず）により制御される。
【００１５】
引上機構は引上シャフト４１を有し、このシャフト４１は、該シャフトの昇降・回転を行う機構（図示せず）から下側に伸びている。結晶引上機２３は、引上機の種類に応じて、シャフト４１ではなく引上ワイヤを有してもよい。引上シャフト４１は、単結晶インゴットＩを成長させるのに用いる種結晶４５を保持する種結晶チャック４３で終わっている。図１において、種チャック４３およびインゴットＩの上昇位置を明確に示すために、引上シャフト４１は部分的に破断してある。引上機２３の一般的構成および動作は、以下でより完全に説明する範囲を除き、当業者に周知であり、さらには説明しない。
【００１６】
速い引上速度でシリコン結晶を成長させるための本発明に係るヒートシールドアセンブリは、全体を符号５１で表す。ヒートシールドアセンブリ５１は、成長チャンバ２７内で溶融原料物質Ｍの上方に取り付けてあり、インゴットＩが原料物質から引上げられる際にインゴットを囲むような大きさ・形状を有する中央開口部５３を有する。図２に示すように、ヒートシールドアセンブリ５１は、概略、アウタリフレクタ５５およびインナリフレクタ５７を備える。アウタリフレクタ５５は、略漏斗状で、その上端から半径方向外側に伸びた環状フランジ５９を有する。フランジ５９の大きさは、成長チャンバ２７に配置された環状上部支持リング６１（図１）上に着座するように設定され、これにより、成長チャンバでアウタリフレクタ５５を支持するようになっている。アウタリフレクタ５５は、環状フランジ５９から内側下方に傾斜し、坩堝３１内を下側に溶融物表面上方の位置まで伸びている。その結果、アウタリフレクタは、少なくとも部分的に坩堝側壁３５および成長中のインゴットＩとの間に配置され、これにより、坩堝および抵抗ヒータ３９から放射される熱が成長中のインゴットに放射されるのが抑えられる。
【００１７】
インナリフレクタ５７は管状で、略漏斗状であり、リフレクタの下端から上端に向けて外側上方に傾斜している。インナリフレクタ５７の傾斜は、アウタリフレクタ５５の傾斜と略同一である。インナリフレクタ５７を結晶引上機２３内に支持するために、インナリフレクタ５７の上端から半径外側に向けて環状フランジ６３が伸びている。図２に示すように、インナリフレクタ５７の軸方向長さは、アウタリフレクタ５５の軸方向長さより十分に短く、これにより、インナリフレクタの下端が、原料物質Ｍの上方において、アウタリフレクタの下端よりも所定の距離だけ上側に位置するようになっている。より好適には、インナリフレクタ５７の下端は、原料物質Ｍからの飛沫がインナリフレクタに当たるのを抑制するのに十分な距離だけ、原料物質の上方に位置する。しかしながら、インナリフレクタ５７の長さがアウタリフレクタ５５と実質的に同じであったり、アウタリフレクタ５５より長くても、本発明の範囲内と考えるべきである。
【００１８】
インゴットＩがヒートシールドアセンブリ５１を通って上方に引上げられる間、成長中のインゴットから放射された熱がインナリフレクタ５７で放射してインゴットに戻ることを抑制するために、インナリフレクタは、低放射率（例えば、表面から放射エネルギを放射する能力が低い）材料から構成される。好適には、インナリフレクタ５７は、低放射率の高融点金属から構成される。例えば、図に示す実施形態のインナリフレクタ５７は、９９．９５％の純モリブデンから構成される。モリブデンの放射率は、約０．２〜０．３である。対照的に、グラファイトは、アウタリフレクタ５５を構成したり、従来のヒートシールドアセンブリを製造するのに用いられるが、その放射率は約０．８〜０．９である。インナリフレクタ５７は、比較的低放射率の他の材料、例えば不透明石英や他の適当な材料などから構成してもよく、これが本発明の範囲から外れないことは言うまでもない。
【００１９】
好適な構成方法において、インナリフレクタ５７は、厚さが約０．０１〜０．０１５インチのモリブデンシートから構成される。リフレクタ５７は、フラットパターンから切り出されてから、管状、実質的に漏斗状の構造体に形成される。図２に示すように、フラットパターンの自由端同士を一部重ね、直径が約０．０２５インチのモリブデンワイヤ６７で端部同士を縫合するなどして、縫い目線６５に沿って互いに固定する。縫合以外の方法、例えばリベット接合、縁曲げ、あるいは他の適当な方法を用いて、フラットパターンの自由端同士を固定してもよく、これが本発明の範囲から外れないことは考慮されるべきである。しかしながら、モリブデンワイヤ６７を用いた縫合は、他の固定方法と比較して、ほんの僅かの損傷およびストレスしか引き起こさず、したがって、結晶引上機２３の動作を繰り返す間にインナリフレクタ５７にクラッキングが生じる危険性を減らすことができることがわかっている。
【００２０】
フラットパターンの自由端同士を固定して管状構造体を形成した後、構造体の上端から下方に溝（図示せず）を切り、溝の間に複数のタブを形成する。タブは、略水平方向に外側に折り畳まれ、あるいは曲げられ、これにより、インナリフレクタ５７の上端に環状フランジ６３を形成する。環状フランジ６３は、アウタリフレクタ５５の環状フランジ５９の少なくとも一部に着座するよう、半径方向の大きさが設定され、これにより、アウタリフレクタが結晶引上機２３内でインナリフレクタ５７を支持するようになっている。このような方法で、インナリフレクタ５７を、アウタリフレクタ５５と連結することなく引上機内で支持することで、アウタリフレクタとは分離した状態での、結晶引上機への設置および結晶引上機からの取り外しが容易になる。これによって、本発明に係るインナリフレクタ５７を、既存の結晶引上機に難なく組み入れることができる。また、インナリフレクタ５７の環状フランジ６３をアウタリフレクタ５５上に着座させることで、結晶引上機２３が作動中に加熱される間に、インナリフレクタがグラファイトアウタリフレクタ内にずり落ちるのが抑制される。例えば、モリブデンおよびグラファイトは比較的類似した膨張特性を有するが、グラファイトアウタリフレクタ５５は、モリブデンインナリフレクタ５７に比べ、ヒータ３９および坩堝３１に近いため、結晶引上機２３の作動中、モリブデンインナリフレクタ５７に比べて高温になる。したがって、グラファイトアウタリフレクタ５５は、モリブデンインナリフレクタ５７より膨張する。インナリフレクタ５７の上端に環状フランジ６３が無いと、インナリフレクタは、さらにアウタリフレクタ５５内にずり落ち、その結果、続いてアウタリフレクタが冷却（したがって収縮）する際に、インナリフレクタに損傷を与える危険性が増加する。
【００２１】
図２に示すように、インナリフレクタ５７の外面６９は、外側に伸びた突起７１あるいはバンプ（集合的に、スペーサ）を有する。突起７１は、インナリフレクタを引上機２３に設置すると、アウタリフレクタ５５の内面７３に接触するようになっている。突起７１は、インナリフレクタ５７の傾斜した外面６９に対し法線外側に伸びている。しかしながら、突起７１がインナリフレクタ５７の外面６３の外側に、法線方向以外の方向、例えば半径方向に伸びても、本発明の範囲から外れないことは考慮されるべきである。突起７１は、リフレクタ外面６９に隆起した突起を形成するよう、例えば小さな丸いパンチを用いて、インナリフレクタ５７の内面７５を窪ませたり凹ませることにより形成される。一例として、図に示す実施形態の突起７１は球状にしてあり、深さが約２．５ｍｍ、直径が約５ｍｍである。
【００２２】
突起群７１は、インナリフレクタ５７の周囲にわたり、周方向に間隔をあけて設けてあり、その結果、インナリフレクタを結晶引上機２３に設置して、突起がアウタリフレクタ５５に接触すると、突起は、インナリフレクタ外面６９を、インナリフレクタの周囲にわたってアウタリフレクタ内面７３と間をあけるように維持する。突起群７１はまた、インナリフレクタ５７の外面６９に沿って略垂直方向に間隔をあけて設けてあり、これにより、インナリフレクタ外面とアウタリフレクタ５５の内面７３との接触表面積を、インナリフレクタの高さ方向に沿って最小にする。外側に伸びる突起７１の形状、数、および大きさは変更でき、これが本発明の範囲内にあることは言うまでもない。例えば、突起７１の数を増やせば、突起の深さを低くできる。スペーサは、カラー（図示せず）など、インナリフレクタ５７の外面６９の周りを周方向に伸びる単一の突起を有してもよく、これが本発明の範囲から外れることがないことは言うまでもない。
【００２３】
ヒートシールドアセンブリ５１を結晶引上機２３に設置するための好適な方法では、結晶引上機ハウジング２５の中間部分４７を取り外して、ハウジング内部にアクセスできるようにする。ハウジング２５の外側から、インナリフレクタ５７をアウタリフレクタ５５内に下降させ、インナリフレクタ上端の環状フランジ６３を、アウタリフレクタの環状フランジ５９に着座させる。インナリフレクタ５７をアウタリフレクタ５５に挿入すると、インナリフレクタ外面６９から外側に伸びた突起７１は、アウタリフレクタ内面７３と接触する。突起７１は、インナリフレクタ５７の外面６９をアウタリフレクタ５５の内面７３と間隔をあけた状態で、インナリフレクタをアウタリフレクタ内で中央に位置させるのを補助する。製造の際の公差および他のパラメータのために、突起７１のうちアウタリフレクタ５５の内面７３に接触しないものがあるかもしれないが、これは本発明の範囲内にあることは言うまでもない。インナリフレクタ５７を内部に保持したアウタリフレクタ５５は、アウタリフレクタ上端から半径方向外側に伸びた環状フランジ５９を、成長チャンバ２７に配置された環状上部支持リング６１に着座した状態で、ハウジング２５内に配置する。代わりに、インナリフレクタ５７を内部に保持しない状態でアウタリフレクタ５５をハウジング２５内に配置してから、インナリフレクタをハウジング内のアウタリフレクタ内に下降させるようにしてもよく、これは本発明の範囲から外れることはない。
【００２４】
動作時、多結晶シリコンを坩堝３１内に置き、抵抗ヒータ３９から放射された熱で溶融させる。種結晶４５を溶融シリコン原料物質Ｍに接触させ、引上機構の引上シャフト４１を介してゆっくり引き出すことで、単結晶インゴットＩを成長させる。成長中のインゴットＩを成長チャンバ２７内で上方に引上げる間、坩堝側壁３５は、抵抗ヒータ３９と坩堝３１内の溶融原料物質Ｍとにより加熱される。坩堝側壁３５からの熱は、アウタリフレクタ５５に伝達する。インゴットＩが、インナリフレクタ５７と半径方向に関して整合した状態で、上方に引上げられる間、成長中のインゴットＩから放射される熱は、インナリフレクタにより吸収されるか、インナリフレクタで成長チャンバ２７内上方に反射して結晶引上機２３の水冷ハウジング２５に向かう。モリブデンインナリフレクタの放射率は低いため、インナリフレクタでインゴットに向けて放射される熱量は少ない。アウタリフレクタ５５は、坩堝３１と坩堝を囲むヒータ３９とから放射される熱が成長中のインゴットＩに放射するのを防いで、インゴットＩをシールドする。
【００２５】
本願では、ヒートシールドアセンブリ５１のインナリフレクタ５７に関して、炭化珪素で被覆したグラファイトの単層構造から構成されるアウタリフレクタ５５とともに使用するものとして、図示および説明を行った。しかしながら、インナリフレクタ５７は、多層構造（２つのグラファイト層の間に絶縁材料を配置させた多層構造を含む）など、他の種々のアウタリフレクタ構成とともに用いるように構成してもよく、これが本発明の範囲から外れることがないことは言うまでもない。また、インナリフレクタ５７は、公知の形状を有する他のアウタリフレクタ（図示せず）とともに用いることができれば、放射状やボウル状など漏斗状以外であってもよいことは言うまでもない。
【００２６】
また、ヒートシールドアセンブリ５に関して、アウタリフレクタ５５と、アウタリフレクタと接触するよう外側に伸びた突起７１を有するインナリフレクタ５７とを備えるものとして、図示および説明を行ったが、代わりに、突起は、インナリフレクタ外面６９と接触可能に、アウタリフレクタ内面７３から外側に伸びるようにしてもよく、これは本発明の範囲内にある。
【００２７】
以上の内容を考慮すれば、本発明のいくつかの目的が達成され、他の有利な結果が得られることがわかるであろう。低放射率の材料から構成されたインナリフレクタ５７を有するヒートシールドアセンブリ５１は、成長中のインゴットＩで放射された熱を吸収または反射し、ヒートシールドアセンブリで放射され成長中のインゴットに戻る熱量を減少させる。インナリフレクタ５７で反射する熱は、実質的に、成長チャンバ２７内上方に反射され結晶引上機２３の水冷ハウジング２５に向かう。また、インナリフレクタ５７の外面６９から外側に伸びるスペーサ（例えば突起７１）は、インナリフレクタとアウタリフレクタ５５との接触表面積を最小にする。仮にインナリフレクタ５７がグラファイトアウタリフレクタ５５と全表面積で接触したとすると、アウタリフレクタからの熱はインナリフレクタに直ちに伝達し、その結果、モリブデンインナリフレクタの温度が上がって、インナリフレクタがより多くの熱をインゴットに向けて放射することになるであろう。インナおよびアウタリフレクタ５７，５５の接触表面積の量を制限することで、アウタリフレクタからインナリフレクタへの熱伝達の支配的な形態は放射となる。熱伝導は、放射に比べて熱伝達率が大きいので、アウタリフレクタ５５からインナリフレクタ５７へ伝達する熱は少なくなる。
【００２８】
その結果、モリブデンインナリフレクタ５７は、インゴットＩの成長中、より低い温度を保つ。したがって、成長中のインゴットＩは、溶融原料物質Ｍから引上げられる間、より速く冷却し、その結果、溶融原料物質の融解表面でのインゴットの軸方向温度勾配が大きくなる（すなわち、インゴットがより速く凝固する。）。結果として、インゴットＩを原料物質から引上げる引上速度を上げることができ、したがって、結晶引上機２３の処理量が増える。例えば、従来のグラファイトヒートシールドアセンブリを有する結晶引上機の引上速度は、種々の制御パラメータを最適化することで、０．８ｍｍ／分に到達できる。低放射率の材料から構成したインナリフレクタ５７を有する本発明に係るヒートシールドアセンブリ５１を用いれば、２５％増の約１ｍｍ／分の速さで結晶インゴットＩを引上げることができる。
【００２９】
本発明の範囲から外れることなく上記構成に種々の変更を加えることができる。したがって、上記記載に含まれる全ての事項または添付図面に示した全ての事項は、例示的もので限定的な意味ではないものとして解釈すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るヒートシールドアセンブリを備えた、本発明に係る結晶引上機の概略的な部分垂直断面図。
【図２】図１のヒートシールドアセンブリの概略断面図。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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