(57)【要約】結晶引き上げ器内で利用される熱遮蔽アセンブリは、インゴットが溶融原材料から引き上げられる際にインゴットとるつぼとの間に挿入される外側反射体を有する。冷却遮蔽はインゴットと外側反射体との間に挿入され、冷却遮蔽はインゴットから放射される熱に晒され、インゴットが冷却される速度を増加し、よってインゴットの軸上の温度勾配を増加する。更なる実施形態では、内側遮蔽パネルが、冷却遮蔽と放射状に間隙を置いて、冷却遮蔽とインゴットとのほぼ中間に配置されるが、インゴットからの放射熱に実質上透過する材料から構成されている。
2004524256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融半導体原材料から単結晶インゴットを成長させるための結晶引き上げ器内で利用する熱遮断アセンブリであって、結晶引き上げ器は、ハウジング、溶融半導体原材料を保持するためのハウジング内に含まれるるつぼと、るつぼにより保持される半導体原材料を溶融するのに十分な温度にまでるつぼを加熱するためるつぼと熱連絡するヒータと、るつぼにより保持される溶融原材料からインゴットを引き上げるためのるつぼ上に配置される引き上げ機構とを有し、
溶融原材料上方に配置され、インゴットが溶融原材料から引き上げられる際にインゴットを取り囲むように寸法取りされ形状付けられた中央開口を有する、熱遮断アセンブリにおいて、
インゴットが溶融原材料から引き上げられる際にインゴットとるつぼとの間に挿入される外側反射体と、
インゴットが溶融原材料から引き上げられる際にインゴットと外側反射体との間に挿入される冷却遮蔽であって、更に、インゴットが冷却される速度を増加し拠ってインゴットが溶融原材料から引き上げられる際のインゴットの軸上の温度勾配を増加するためにインゴットから放射される熱に晒される冷却遮蔽であって、外側反射体は、るつぼにより放射される熱から冷却遮蔽を略遮蔽する、冷却遮蔽とを含む、
熱遮蔽アセンブリ。
【請求項２】
インゴットが溶融原材料から引き上げられる際に、冷却遮蔽とインゴットとのほぼ中間に配置される内側遮蔽パネルを更に有し、
内側遮蔽パネルは冷却遮蔽と放射状に間隙のある位置関係であり、
その内側遮蔽パネルは、インゴットが溶融原材料から引き上げられる際にインゴットからの放射熱に実質的に透過する材料から構成され、インゴットからの放射熱を遮蔽パネルを介して冷却遮蔽に放射せしめる、
請求項１に記載の熱遮断アセンブリ。
【請求項３】
内側遮蔽パネルと外側反射体が、それらの間に環状チャンバを画定するよう型取られ、冷却遮蔽は環状チャンバ内に配置される、
請求項２に記載の熱遮蔽アセンブリ。
【請求項４】
外側反射体と冷却チューブとの間の環状チャンバ内に配置され、るつぼにより放射される熱に抗して冷却遮蔽を断熱する断熱体を、更に含む、
請求項３に記載の熱遮蔽アセンブリ。
【請求項５】
内側遮蔽パネル及び冷却遮蔽が、結晶引き上げ器内で単一ユニットとして同時に断熱され更に引き上げ器から単一ユニットとして同時に除去され得るように、相互に組み合わされて構成される、
請求項２に記載の熱遮蔽アセンブリ。
【請求項６】
内側遮蔽パネルが概略円錐状であり、
冷却遮蔽は、冷却遮蔽が結晶引き上げ器内での冷却遮蔽及び内側遮蔽パネルの断熱の際と、結晶引き上げ器からの冷却遮蔽及び内側遮蔽パネルの断熱の際とに内側遮蔽パネルと係合し且つ内側遮蔽パネルを支持するように、内側遮蔽パネルの上方直径より実質的に小さい上方直径を有する、
請求項５に記載の熱遮蔽アセンブリ。
【請求項７】
冷却遮蔽が巻きを有するコイル構成の冷却チューブであり、冷却チューブが概略円錐状構成を有するように冷却チューブの巻きが設定され、最上部の巻きが冷却チューブの上方直径を画定する、
請求項６に記載の熱遮蔽アセンブリ。
【請求項８】
冷却遮蔽と流路連絡する入口チューブであって、冷却流体を冷却遮蔽の中に仕向けるため冷却流体源と流路連絡する入口チューブと、
冷却遮蔽から冷却流体を排出するため冷却遮蔽と流路連絡する出口チューブとを、更に含む、
請求項２に記載の熱遮蔽アセンブリ。
【請求項９】
結晶引き上げ器がハウジング上に装着されるアダプタリングを更に含み、
入口チューブと出口チューブがアダプタリングと接続して流路連絡し、
アダプタリングは、冷却流体を結晶引き上げ器の中へ受け入れるため冷却流体源と流路連絡し、冷却流体を入口チューブを介して流すように仕向けるべく調整され、
アダプタリングは更に、出口チューブから冷却流体を受けて結晶引き上げ器から冷却流体を排出するように調整される、
結晶引き上げ器と組み合わさる、請求項８に記載の熱遮蔽アセンブリ。
【請求項１０】
入口チューブが、冷却流体源と連絡するため、冷却遮蔽から内側遮蔽パネルを介して上方伸展し、
出口チューブが、冷却流体を結晶引き上げ器から排出するため、入口チューブと間隙をおいて冷却遮蔽から内側遮蔽パネルを介して上方伸展する、
請求項８に記載の熱遮蔽アセンブリ。
【請求項１１】
内側遮蔽パネルが、約５００ナノメートルから約２５００ナノメートルの波長範囲内で少なくとも約９０％の透過率を有する、
請求項２に記載の熱遮蔽アセンブリ。
【請求項１２】
内側遮蔽パネルが明晰な融解石英で構成される、
請求項１１に記載の熱遮蔽アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
本発明は、単結晶半導体材料を成長させる結晶引き上げ器に関し、特に、引き上げ高速度にて結晶を成長させる結晶引き上げ器内に組み込まれた熱遮断アセンブリに関する。
【０００２】
多くの電子部品を製作するための開始材料である、単結晶半導体材料は、チョクラルスキ（“Ｃｚ”）方法を利用して通常準備される。この方法では、多結晶シリコン（“ポリシリコン”）のような多結晶半導体原材料が、るつぼの中で溶融される。ここで、種晶が（しばしば溶融物と称される）溶融材料の中に下げられ、それからゆっくりと引き上げられて単結晶インゴットを成長させる。インゴットが成長する際に、引き上げ速度及び／又は溶融温度を下げられることにより、上方端部錐体が形成され、よってターゲットの直径に達するまでインゴットの直径を大きくする。ターゲットの直径に到達すると、低下する溶融物のレベルを填補すべく引き上げ速度及び溶融温度を制御することにより、インゴットの円筒主本体が形成される。成長プロセスの終焉近くで、るつぼが空になる前に、インゴット直径は減少し、半導体材料の終了インゴットを生成する溶融物から分離する下方端部錐体を形成する。
【０００３】
結晶引き上げ器のスループットを増加するためには、結晶が溶融物から引き上げられる引き上げ速度“ｖ”を増加することが望ましいといえる。しかしながら、単純に引き上げ速度を増加すること自体は、結晶の成長及び品質を損なう可能性がある。例えば、インゴットが溶融物から引き上げられる際に冷却し凝固するための十分な時間が与えられなければ、引き上げ速度の増加がインゴット直径の歪みを生じる可能性がある。
【０００４】
更に、「Ｇａｔｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ」などの、幾つかのウエファ品質特性は、引き上げ速度の変化に影響される。インゴットからスライスされ従来のプロセスに従い製造されるシリコンウエファは、ウエファの表面に形成される酸化シリコン層を含むことがしばしばである。ＭＯＳデバイスのような電子回路デバイスはこの酸化シリコン層上に製作される。成長結晶内に存在する集塊により発生する、ウエファ表面内の欠陥は、酸化層の不充分な成長に繋がってしまう。酸化膜絶縁破損耐力としばしば称される、酸化層の品質は、酸化層上にＭＯＳデバイスを製作しデバイスをテストすることにより、定量的に測定され得る。結晶の「Ｇａｔｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ（ＧＯＩ）」は、結晶から処理されるウエファの酸化層上の動作可能デバイスのパーセンテージである。
【０００５】
ＧＯＩを向上するための一つの方法は、インゴットを溶融物から引き上げるとき、インゴットの凝固の際のインゴットの中に入り込む空隙の数を制御することである。インゴットが凝固する際にインゴット内で固定される空隙及び間隙のタイプ及び初期濃度は、凝固の際のインゴット内の局所軸の温度勾配（Ｇ０）に対する成長速度（即ち、引き上げ速度ｖ）比により、制御されることが理解されるべきである。この比（ｖ／Ｇ０）の値が臨界値を超えると、空隙の濃度が増加する。従って、空隙の濃度の増加を抑えるため、即ち、比ｖ／Ｇ０を増加させることを回避するために、固体−液体インタフェースでの軸上の温度勾配は、引き上げ速度ｖが増加するのならば、対応して増加させなければならない。
【０００６】
この目的のために、米国特許番号第５３１６７４２号は、図３に示すように、インゴットが溶融物から引き上げられる際成長インゴットを取り囲むように配置された成長チャンバ内の第１の（外側）スクリーンを有する、単結晶引き上げ装置を開示する。外側スクリーンは、炭化珪素が被膜されたグラファイトからなる。カーボンフェルトから構成される絶縁部材層は、外側スクリーンの内側面を覆う。第２の（内側の）スクリーンは、外側スクリーン絶縁部材と間隔の在る位置関係で、インゴットと外側スクリーンの間に成長インゴットを取り囲むように配置される。内側スクリーンは、グラファイト（即ち、カーボン）で構成されると、開示されている。パイプを含む冷却システムは、冷却流体をパイプの中を介して運び内側スクリーンを冷却するため、内側スクリーン回りに巻かれる。従って、成長インゴットに向かってスクリーンにより放射される熱は少なくなり、よって、インゴットが溶融物から引き上げられる際のインゴットの軸上の温度勾配を増大する。しかしながら、グラファイトがそれ自体高い放射率を備え、成長インゴットから内側スクリーンに放射される放射熱の相当量が、冷却システムに移転される代わりにインゴットに向かって放射され返される。従って、この特許で開示される結晶引き上げ装置は、所望ほど有効ではない。
【発明の概要】
【０００７】
本発明のいくつかの目的及び特性のうちで、以下の提示が注目され得るものである。溶融半導体原材料からの高い引き上げ速度での単結晶インゴットの成長を促す結晶引き上げ器のための熱遮蔽アセンブリの提示と、液体−固体インタフェースでの単結晶インゴットの軸上の温度勾配を増加する熱遮蔽アセンブリの提示と、結晶引き上げ器内の溶融シリコン源から撥ねかかる溶融シリコンに対して遮蔽され、溶融シリコン内の熱遮蔽アセンブリの粗漏な浸漬による損傷が生じないように保護を与える熱遮蔽アセンブリの提示である。
【０００８】
概略、溶融半導体原材料から単結晶インゴットを成長させるための結晶引き上げ器内で利用する熱遮断アセンブリが、インゴットが溶融原材料から引き上げられる際にインゴットとるつぼとの間に挿入される外側反射体を含む。冷却遮蔽は、インゴットが溶融原材料から引き上げられる際にインゴットと外側反射体との間に挿入される。冷却遮蔽は、インゴットが冷却される速度を増加し拠ってインゴットが溶融原材料から引き上げられる際のインゴットの軸上の温度勾配を増加するためにインゴットから放射される熱に晒される。外側反射体は、るつぼにより放射される熱から冷却遮蔽を略遮蔽する。
【０００９】
本発明の他の目的及び特性は、一部は既に明白であり、一部は以下の本明細書にて示す。
【００１０】
図面、特に図１を参照すると、チョクラルスキ方法に従って多結晶シリコンインゴット（例えば、図１で点線にて示されるインゴットＩ）を成長させるのに利用するタイプの本発明の結晶引き上げ器が、全体として符号２３を付されて概ね示されている。結晶引き上げ器２３は、下方結晶成長チャンバ２７と成長チャンバより小さい横方向寸法を有する上方引き上げチャンバ２９とを含む内部を分離するための、概略符号２５で示される水冷ハウジングを含む。サスセプタ３３内に設置される水晶るつぼ３１は、円筒側壁３５を有し、多結晶シリコンインゴットＩが成長する溶融半導体原材料Ｍを含む。サスセプタ３３は、中心縦軸Ｘ回りにサスセプタ及びるつぼ３１を回転するため、ターンテーブル３７上に装着される。インゴットＩが成長し原材料が溶融物から除去されるときに、溶融原材料Ｍの表面を略一定のレベルに維持するために、るつぼ３１もまた、成長チャンバ２７内部で引き上げられ得る。るつぼを加熱しるつぼの中の原材料Ｍを溶融するため、抵抗ヒータ３９はるつぼ３１を取り囲む。ヒータ３９は、溶融原材料Ｍの温度が引き上げプロセス全体に渡って正確に制御されるように、外部制御システム（図示せず）により制御される。
【００１１】
引き上げ機構は、引き上げシャフトを引き上げ、引き下げ、そして回転することができる機構（図示せず）から下方に伸展する引き上げシャフト４１を含む。結晶引き上げ器２３は、引き上げ器のタイプによっては、シャフト４１ではなく引き上げワイヤ（図示せず）を有してもよい。引き上げシャフト４１は、多結晶インゴットＩを成長するのに利用される種晶Ｃを保持する種晶チャック４３で終端となる。引き上げシャフト４１は、図１の頂部と、チャック４３に結合する部分とで、図１において一部略されている。インゴットＩを成長させるにおいて、引き上げ機構は、種晶Ｃが溶融原材料Ｓの表面に接触するまで、種晶Ｃを下げる。種晶Ｃが溶け始めると、引き上げ機構は、成長チャンバ２７及び引き上げチャンバ２９を介して種晶をゆっくり引き上げ多結晶インゴットＩを成長させる。引き上げ機構が種晶Ｃを回転する速度と、引き上げ機構が種晶を引き上げる速度（即ち、引き上げ速度ｖ）は、外部制御システムにより制御される。結晶引き上げ器２３の概略の構成及び動作は、以下により詳しく説明する範囲以外は、従来の公知のものである。
【００１２】
図１及び図２を参照すると、概略符号４９で示される本発明に係る熱遮断アセンブリは、溶融原材料Ｍ上方の成長チャンバ２７内に装着され、インゴットが原材料から引き上げられる際にインゴットを取り囲むだけの寸法と形状を備える中央開口部５１を有する。熱遮断アセンブリ５１は、概ね、外側反射体５３と内側遮断パネル５５とを含み、それらはそれらの間に内部チャンバ５７を画定するように相互の形状を備え配置を有する。アセンブリ５１は、概略符号５９で示される冷却シールドも含み、少なくともその一部は、インゴットが溶融物から引き上げられる際に成長インゴットを冷却する内部チャンバ５７の内部に、配置される。外側反射体５３は管状であり、上方端部から外に向かって放射状に伸展する環状フランジ６１を有する。外方向伸展フランジ６１は、外側反射体（よって、更に以下に示すように、熱遮断アセンブリ）を結晶引き上げ器２３の内部で支持するための、成長チャンバ２７内に配置された環状上方支持リング６３上に設置される寸法である。外側反射体５３は、環状フランジ６１からるつぼ３１の中の原材料Ｍの溶融表面上部の位置にまで、下方に伸展し、よって、外側反射体はるつぼ側壁３３と成長インゴットＩとの間に、少なくとも一部が挟まれる。
【００１３】
第２の、即ち下方の環状フランジ６５は、外側反射体５３の下方端部にて内側に放射状に伸展し、溶融原材料Ｍ上方に間隔を置く関係にある熱遮断アセンブリ４９の底面を一部画定する。環状棚６７は、外側反射体５３の環状下方支持リング６９を設定するための内側伸展下方フランジ６５の内部周辺端部内に形成される。下方支持リング６９は、外側反射体５３の下方フランジ６５の環状棚６７上に設定するため、周辺端部にて構成される。環状支持棚７１は、結晶引き上げ器２３内で内部シールドパネル５５を支持するため、外側反射体５３の下方支持リング６９の内部周辺縁内にも形成される。下方支持リング６９を含む外側反射体５３は、グラファイト材料で構成されるのが好ましく、特に炭化ケイ素が被膜されたグラファイトで構成されるのがより好ましい。下方支持リング６９は、熱遮断アセンブリ４９の中央開口部５１を画定する中央の開口を備える。上述のように、外側反射体５３は、２ピースの構造からなっており、下方支持リング６９は、下方支持リングよりもるつぼ側壁のより近傍の外側反射体の残余の部位から独立して構成され、よって、外側反射体の残余の部位から下方支持リングへの熱伝導を抑制する。しかしながら、外側反射体５３が一体ものの構造となっていても本発明の範囲から乖離するものでない、ということが理解されるべきである。
【００１４】
図２に見られるように、内側遮蔽パネル５５は、概略ファネル形状主要部位７３と、主要部位から下がり、外側反射体５３の下方支持リング６９の内側周辺縁内に形成される環状支持棚７１上に設置するのに適合する寸法である円筒下方部位７５とを含む。外側反射体５３の下方支持リング６９は従って結晶引き上げ器２３の遮蔽パネル５５を支持する。遮蔽パネル５５のファネル形状主要部位７３は、円筒下方部位７５から、外側反射体５３の上方端部の僅かに下方の位置にまで、上に向かって外へ開いてスロープ形成する。
【００１５】
例示の実施形態の内側遮蔽パネル５５は、インゴットが熱遮蔽アセンブリを介して上方に引き上げられる際に成長インゴットからの放射熱に実質的に透過する材料で構成され、インゴットが溶融原材料から上方に引き上げられる際に冷却遮蔽５９がインゴットからの熱に晒されるのが好ましい。本明細書で使われるにつき、放射熱に透過、とは、約５００ナノメートルから約２５００ナノメートルまでの波長の少なくとも一部の範囲内にて、好ましくはこの範囲内の全体にて、約８０％と等しい若しくはそれより大きい透過率を有することである。本明細書で使われるにつき、透過率は、内側遮蔽パネル５５の厚みを貫いて光が伝達する能力を示す。本明細書で利用される透過率という用語が、光源からの光ビームを入射ターゲット表面上に向け表面から入射光の電気信号（例えば、電圧）を計測することによって従来のように計測する相対透過率を示すことが、より好ましい。よって光源とターゲット表面との間に目的物が挟まれ、再び表面から入射光の電気信号が計測される。従って相対透過率は、光を目的物を通過させるとによって計測される電気信号と、光源とターゲット表面との間に目的物をはさむこと無く計測される電気信号との比である。５００ナノメートルから２５００ナノメートルの波長範囲は、光散乱効果最も敏感であり結晶引き上げ器２１内部で放射される熱の全体波長範囲の約８０％を構成する光の波長の範囲を概ね示す。例としては、例示の実施形態の内側遮蔽パネル５５は、クリアな融解石英から構成され、それは上記開示の波長範囲内では約９０％以上の透過率を備える。
【００１６】
僅かなファネル形状の構成を有する環状ガイドリング７７は、外側反射体５３により結晶引き上げ器２３内で支持され、内側遮蔽パネル５５を外側反射体の環状支持棚７１上の配置内にガイドする。ガイドリング７７の上方端部は、外側反射体５３の上方端部の内側縁内に形成された環状ショルダ８１上に設置される外側放射状伸展フランジ７９を有する。ガイドリング７７は、外側伸展フランジ７９から内側遮蔽パネル５５の略上方端部へ内に向かい下方へ傾斜し、更に、内側遮蔽パネルと外側反射体５３の間に略垂直下方に伸展する。しかしながら、ガイドリング７７が割愛されても本発明の範囲から乖離するものでないことが理解される。
【００１７】
冷却シールド５９は概略、コイル構造を有する冷却チューブ１０１を含み、その冷却チューブの巻き１０３は内側遮蔽パネル５５の主要部位７３を間隔空けて外接する。巻き１０３は一まとめにして、巻きと遮蔽パネルとの間の隙間が冷却チューブの高さ沿いに略一定になるように遮蔽パネル５５の主要部位７３のスロープに従って冷却チューブ１０１の内側直径が最下部の巻きから最上部の巻きへと増加する略円錐台構成を画定する。しかしながら、冷却チューブ１０１の上方直径を概ね画定する最上部の巻きの内側直径は、遮蔽パネル５５の主要部位７３の頂部での遮蔽パネル５５の外側直径より、実質的に小さいことが好ましい。その理由は以下で明らかにする。
【００１８】
入口チューブ１０５（図１）は、水などの冷却流体を冷却チューブの巻き１０３に仕向ける、入口チューブと流路連絡した冷却チューブ１０１に接続する。入口チューブ１０５は、巻き１０３から立ち上がり、内側遮蔽パネル５５の主要部位７３内のスロット１０７を介して伸展し、ハウジングの引き上げチャンバ２９と成長チャンバ２７との間にハウジング２５上に装着されるアダプタリング１０９に接続する。アダプタリング１０９は、冷却流体源（図示せず）に接続して冷却流体をアダプタリングの中へ受けとめアダプタリングの内部で入口チューブに供給する入口（図示せず）を備える。出口チューブ１１１は、出口チューブと流路連絡する冷却チューブ１０１の巻き１０３と同様に接続し、冷却チューブから外へ冷却流体を仕向ける。出口チューブ１１１は、巻き１０３から立ち上がり、入口チューブが貫通して伸展するスロット１０７と間隔を置く位置関係で内側遮蔽パネル５５の主要部位７３内の別のスロット（図示せず）を介して伸展し、アダプタリング１０９と接続し、アダプタリングの出口（図示せず）を経由してハウジング２５から冷却流体を排出する。
【００１９】
例示の実施形態では、冷却チューブ巻き１０３は入口チューブ１０５と流路連絡する下向き巻き１０３ａを含み、冷却流体を入口チューブから下方の冷却チューブ１０１を介するように仕向ける。上向き巻き１０３ｂは、適切な接続体１１５などにより、冷却チューブ１０１の底部にて下向き巻き１０３ａと流路連絡し、下向き巻き１０３から冷却流体を受けて冷却チューブを介して冷却流体を上方へ運び返す。上向き巻き１０３ｂは、下向き巻き１０ａと格子を形成し、出口チューブ１１１と流路連絡し冷却チューブ１０１から冷却流体を排出する。例示の実施の形態の冷却チューブ１０１は鋼鉄で構成される。冷却遮蔽５９は、内側遮蔽パネル５５の全て若しくは一部に外接する環状リング（図示せず）若しくは他のプレナム構造として形成されることなどの、冷却チューブ１０１以外のものにより形成されても、本発明の範囲から乖離しないことが想定される。冷却シールドが外側反射体とインゴットとの間に挿入され内側遮蔽パネルを邪魔することなくインゴットに直接に晒されるように、内側遮蔽パネル５５が削除されても、本発明の範囲内であることも想定される。
【００２０】
低熱伝導性を有する材料から構成される断熱体１１７は、外側反射体５３と冷却遮蔽５９の冷却チューブ１０１との間の内部チャンバ５７内に含有され、外部反射体により放射される熱に対して冷却チューブの巻き１０３を断熱する。
【００２１】
結晶引き上げ器２３内の熱遮蔽アセンブリ４９を断熱する好適な方法において、引き上げチャンバ２９は、ハウジングの内部へのアクセスを与える成長チャンバ２７から独立している。断熱体１１７及び外側反射体５３は、ハウジング２５内に配置され、環状フランジ６１は、成長チャンバ２７内に配置される環状上方支持リング上に設置される反射体頂部から、外側放射状に広がる。ガイドリング７７はハウジング２５内に配置され、フランジ７９は、外側反射体５３の内側縁内に形成される環状ショルダ８１上に設置されるガイドリング頂部から、外側放射状に広がる。入口及び出口チューブ１０５、１１１は、入口チューブ、出口チューブ及び冷却チューブ１０１がアダプタリングから垂れ下がるように、アダプタリング１０９に接続する。次に、内側遮蔽パネル５５は、入口チューブ１０５と出口チューブ１０７の間に配置され、遮蔽パネルの主要部位７３のスロット１０７は、夫々中でチューブを受ける。シールドパネル５５は、冷却チューブ１０１の中央開口部５１を介して下方へ下がる。冷却チューブ１０１の上方直径は内側遮蔽パネル５５の主要部位７３の頂部直径より小さいので、内側遮蔽パネル及び冷却遮蔽５９を単一ユニットとして結晶引き上げ器２３の中に備え付けるために、遮蔽パネルの主要部位は冷却チューブの最上位コイル上に設置される。
【００２２】
アダプタリングは、ハウジング上に装着され、冷却遮蔽５９はアダプタリングから垂れ下がり、拠って、冷却遮蔽を成長チャンバ２７の中に下げて冷却チューブ１０１を断熱体１１７に略隣接して配置する。成長チャンバ２７の中に下げられる際に内側遮蔽パネル５５がガイドリング７７と係合するならば、遮蔽パネルの円筒下方部位７５が、外側反射体５３の下方フランジ６５の内側周辺端部にて形成される環状支持棚７１を超えて略同軸上に整列するように、ガイドリングは遮蔽パネルを適切に方向付ける。遮蔽パネル５５は更に成長チャンバ２７の中に下がるので、遮蔽パネルのより下方の部位７５は、環状支持棚７１上に設置され、よって、遮蔽パネルは外側反射体５３によりハウジング２５の中に支持され、外側反射体と遮蔽パネルとの間に内部チャンバ５７を画定する。冷却遮蔽５９は、アダプタリング１０９がハウジング２５上に設置され接続されるに到るまで、成長チャンバの中に更に下げられる。この配置にて、冷却チューブ１０１は、シールドパネル５５とチャンバ内の断熱体１１７との間に間隙を置くようにして、内部チャンバ５７の中に配置される。それから引き上げチャンバ２９はアダプタリング１０９の上に装着され、アダプタリングは冷却流体源に接続される。
【００２３】
操作においては、多結晶シリコンがるつぼ３１内に沈積され、るつぼヒータ３９から放射される熱により溶融される。種晶Ｃは溶融シリコン原材料Ｍと接触され、単結晶インゴットは引き上げ機構を介して遅い引き出しにより成長する。成長インゴットが成長チャンバ２７内部で上方に引き上げられる際、るつぼ壁３３は、ヒータ３９により、及びるつぼ３１内の溶融原材料Ｍにより加熱される。るつぼ壁３３からの熱は、外側反射体５３に放射される。内部チャンバ５７内の断熱対１１７は、外部反射体５３から放射される熱が冷却チューブ１０１及び遮蔽パネル５５に放射されるのを抑制する。断熱体１１７から冷却チューブ１０１のコイル１０３へ間隙を置くことで、更に断熱体１１７から冷却チューブへの熱転移を抑制する。インゴットＩが内側遮蔽パネル５５を備える放射レジストリの中に引き上げられる際に、成長インゴットから放射される熱は、遮蔽パネルを経由して冷却チューブ１０１に放射する。
【００２４】
成長インゴットＩから遮蔽パネル５５を介して放射される熱が遮蔽によりインゴットに向かって放射され返される、即ち反射され返されるのでは無くてコイルの中の冷却流体に転移するように、冷却流体は入口チューブ１０５を介して下方巻き１０ａの中に間断無く流下する。冷却流体は最下部の巻きのコネクタ１１５にまで流下し、それから上方巻き１０３ｂを介して出口チューブ１１にまで仕向けられ、冷却遮蔽５９から排出される。
【００２５】
上述のことから、本発明の目的の幾つかが達成され更に他の利点ある結果が得られることも明白である。インゴットが溶融シリコンから引き上げられる際に成長インゴットＩを取り囲んで冷却遮蔽を設定することで、インゴットから放射される熱が、偏向すること若しくはインゴットに放射し返されることを抑制する。従って、インゴットＩはより素早く冷却され、結果として、結晶引き上げ器２３の引き上げ速度は、成長インゴットをゆがめることも無く、実質的に増加され得る。内側遮蔽パネル５５は、溶融シリコンスプラッシュに抗して冷却遮蔽５９を遮蔽し、溶融シリコン内への熱遮蔽アセンブリ４９の不用意な浸漬に抗して冷却遮蔽を幾分か保護する。しかしながら、成長インゴットＩからの放射される熱につき実質的に透過性のある材料から内側遮蔽５５を構成すると、成長インゴットの向きに熱を反射する若しくは放射し返すのでは無く、熱は冷却遮蔽５９に向けられることになる。
【００２６】
本発明の構成要素、又はその好適な実施形態を紹介するにつき、“一つの（ａ）”、“一つの（ａｎ）”、“その（ｔｈｅ）”及び“上記の（ｓａｉｄ）”の用語は、一つの又は複数の構成要素が存在することを意味することが意図される。“包含する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）”、“含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）”及び“有する（ｈａｖｉｎｇ）”の用語は、包含関係を意図するのであり、列挙された構成要素以外にも付加的な構成要素が存在し得ることを意味することを意図する。
【００２７】
本発明の範囲から乖離すること無く上記構成にて種々の変更が為され得るので、上記説明に含まれ若しくは添付の図面に示される事象の全ては、例示として解釈されるべきものであり限定的意味にて解釈されるものではないことが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の熱遮断アセンブリを組み込む結晶引き上げ器の鉛直断面図である。
【図２】図１の熱遮断アセンブリの部分断面の及び部分切り欠きの斜視図である。
【図３】図１の熱遮断アセンブリの冷却シールドの頂部平面図である。
【符号の説明】
【００２９】
２３  結晶引き上げ器、  ２７  成長チャンバ、  ３１  るつぼ、  ３９  ヒータ、  ５３  外側反射体、  ５５  内側遮蔽パネル。
【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年9月19日(2003.9.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融半導体原材料から単結晶インゴットを成長させるための結晶引き上げ器内で利用する熱遮断アセンブリであって、結晶引き上げ器は、ハウジング、溶融半導体原材料を保持するためのハウジング内に含まれるるつぼと、るつぼにより保持される半導体原材料を溶融するのに十分な温度にまでるつぼを加熱するためるつぼと熱連絡するヒータと、るつぼにより保持される溶融原材料からインゴットを引き上げるためのるつぼ上に配置される引き上げ機構とを有し、
溶融原材料上方に配置され、インゴットが溶融原材料から引き上げられる際にインゴットを取り囲むように寸法取りされ形状付けられた中央開口を有する、熱遮断アセンブリにおいて、
インゴットが溶融原材料から引き上げられる際にインゴットとるつぼとの間に挿入される外側反射体と、
インゴットが溶融原材料から引き上げられる際にインゴットと外側反射体との間に挿入される冷却遮蔽と、
インゴットが溶融原材料から引き上げられる際に、冷却遮蔽とインゴットとのほぼ中間に配置される内側遮蔽パネルであって、
インゴットからの放射熱に実質的に透過する材料から構成され、インゴットからの放射熱を内側遮蔽パネルを介して冷却遮蔽に放射せしめ、インゴットが冷却される速度を増加し拠ってインゴットが溶融原材料から引き上げられる際のインゴットの軸上の温度勾配を増加し、
外側反射体がるつぼにより放射される熱から冷却遮蔽を略遮蔽する、内側遮蔽パネルとを含む、
熱遮蔽アセンブリ。
【請求項２】
内側遮蔽パネルは冷却遮蔽と放射状に間隙のある位置関係である、
請求項１に記載の熱遮断アセンブリ。
【請求項３】
冷却遮蔽とるつぼの間に挿入される外側反射体を更に含み、
内側遮蔽パネルと外側反射体が、それらの間に環状チャンバを画定するよう型取られ、冷却遮蔽は環状チャンバ内に配置される、
請求項２に記載の熱遮蔽アセンブリ。
【請求項４】
外側反射体と冷却チューブとの間の環状チャンバ内に配置され、るつぼにより放射される熱に抗して冷却遮蔽を断熱する断熱体を、更に含む、
請求項３に記載の熱遮蔽アセンブリ。
【請求項５】
内側遮蔽パネル及び冷却遮蔽が、結晶引き上げ器内で単一ユニットとして同時に断熱され更に引き上げ器から単一ユニットとして同時に除去され得るように、相互に組み合わされて構成される、
請求項２に記載の熱遮蔽アセンブリ。
【請求項６】
内側遮蔽パネルが概略円錐状であり、
冷却遮蔽は、冷却遮蔽が結晶引き上げ器内での冷却遮蔽及び内側遮蔽パネルの断熱の際と、結晶引き上げ器からの冷却遮蔽及び内側遮蔽パネルの断熱の際とに内側遮蔽パネルと係合し且つ内側遮蔽パネルを支持するように、内側遮蔽パネルの上方直径より実質的に小さい上方直径を有する、
請求項５に記載の熱遮蔽アセンブリ。
【請求項７】
冷却遮蔽が巻きを有するコイル構成の冷却チューブであり、冷却チューブが概略円錐状構成を有するように冷却チューブの巻きが設定され、最上部の巻きが冷却チューブの上方直径を画定する、
請求項６に記載の熱遮蔽アセンブリ。
【請求項８】
冷却遮蔽と流路連絡する入口チューブであって、冷却流体を冷却遮蔽の中に仕向けるため冷却流体源と流路連絡する入口チューブと、
冷却遮蔽から冷却流体を排出するため冷却遮蔽と流路連絡する出口チューブとを、更に含む、
請求項２に記載の熱遮蔽アセンブリ。
【請求項９】
結晶引き上げ器がハウジング上に装着されるアダプタリングを更に含み、
入口チューブと出口チューブがアダプタリングと接続して流路連絡し、
アダプタリングは、冷却流体を結晶引き上げ器の中へ受け入れるため冷却流体源と流路連絡し、冷却流体を入口チューブを介して流すように仕向けるべく調整され、
アダプタリングは更に、出口チューブから冷却流体を受けて結晶引き上げ器から冷却流体を排出するように調整される、
結晶引き上げ器と組み合わさる、請求項８に記載の熱遮蔽アセンブリ。
【請求項１０】
入口チューブが、冷却流体源と連絡するため、冷却遮蔽から内側遮蔽パネルを介して上方伸展し、
出口チューブが、冷却流体を結晶引き上げ器から排出するため、入口チューブと間隙をおいて冷却遮蔽から内側遮蔽パネルを介して上方伸展する、
請求項８に記載の熱遮蔽アセンブリ。
【請求項１１】
内側遮蔽パネルが、約５００ナノメートルから約２５００ナノメートルの波長範囲内で少なくとも約９０％の透過率を有する、
請求項２に記載の熱遮蔽アセンブリ。
【請求項１２】
内側遮蔽パネルが明晰な融解石英で構成される、
請求項１１に記載の熱遮蔽アセンブリ。
【国際調査報告】
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