(57)【要約】るつぼを受け留め保持するための、結晶引き上げ器内に配置されたサスセプタを含むサスセプタアセンブリを有する、単結晶半導体材料を成長せしめる、結晶引き上げ器及び方法を開示する。サスセプタの側壁は、るつぼの側壁と略放射の向きの対向関係にある。アセンブリのシール部材は、るつぼ側壁とサスセプタ側壁との近接した接触関係に対して調整され、るつぼとサスセプタとの間からの退避を回避し拠ってサスセプタとるつぼの反応を阻害すべく、サスセプタとるつぼの反応からの気体生成物をるつぼとサスセプタとの間にて略シールする。
2004522684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部及び側壁を有するサスセプタと、
溶融原材料を保持し、サスセプタの中で受け留められ、サスセプタ側壁と概ね放射の向きに対向する関係にて配置される側壁を有するるつぼと、
るつぼで保持される原材料を十分に溶融する温度にまでるつぼを加熱するための、サスセプタ及びるつぼと熱伝達するヒータと、
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、るつぼ上方に配置される引き上げ機構と、
るつぼ側壁とサスセプタ側壁との近接した接触関係に対して調整され、るつぼとサスセプタとの間からの退避を回避し拠ってサスセプタとるつぼの反応を阻害すべく、サスセプタとるつぼの反応からの気体生成物をるつぼとサスセプタとの間にて略シールする、シール部材とを含む、モノクリスタルインゴットを生成するための結晶引き上げ器。
【請求項２】
るつぼ側壁とサスセプタ側壁との間の最上位での放射の向きの対向関係が、その間のシームを画定し、
シール部材は、上記シームを略覆ってサスセプタ側壁とるつぼ側壁との近接した接触関係内に在り、るつぼとサスセプタとの間から退避を回避すべく、サスセプタとるつぼの反応からの気体生成物を略シールする、
請求項１に記載の結晶引き上げ器。
【請求項３】
シームがるつぼ側壁とサスセプタ側壁の上方リムとで画定され、
シール部材が、上記シームを略覆ってるつぼ側壁の円周全体の実質的周りに、るつぼ側壁と近接して接触する関係にて、サスセプタ側壁の上方リム上に設置する、
請求項２に記載の結晶引き上げ器。
【請求項４】
るつぼ側壁が結晶引き上げ器の内部にてサスセプタ側壁の上方リムの上にまで伸展し、拠ってシームがサスセプタ側壁の上方リムとるつぼ側壁の外側表面とで画定され、
シール部材が、上記シームを略覆ってるつぼ側壁の外側表面の円周全体の実質的周りに、るつぼ側壁の外側表面と近接して接触する関係にて、サスセプタの上方リム上に設置する、
請求項３に記載の結晶引き上げ器。
【請求項５】
シール部材がグラファイトから構成される、請求項１に記載の結晶引き上げ器。
【請求項６】
シール部材がイソモールドのグラファイトから構成される、請求項５に記載の結晶引き上げ器。
【請求項７】
サスセプタが少なくとも２つのピースから構成され、シームに沿って互いに略近接するサスセプタピースは、サスセプタの側壁内にて略鉛直に伸展するセグメントを含む、
請求項１に記載の結晶引き上げ器。
【請求項８】
近接するサスセプタピース間のシームに係る鉛直に伸展するセグメントはサスセプタの側壁全体では略非放射の向きに向けられ、拠ってサスセプタピースは、サスセプタとるつぼの間からの退避を回避するように気体生成物を更に抑制すべく、シームに沿って相互に放射状にオーバラップする、
請求項７に記載の結晶引き上げ器。
【請求項９】
結晶引き上げ器の中のるつぼ内に含まれる溶融原材料からモノクリスタルインゴットを成長させるために利用されるタイプの結晶引き上げ器で用いるサスセプタアセンブリであって、
底部と側壁を有し、結晶引き上げ器内でるつぼを受け留め保持するための寸法を備え、側壁がるつぼの側壁と略放射の向きの対向関係にある、サスセプタと、
るつぼ側壁とサスセプタ側壁との近接した接触関係に対して調整され、るつぼとサスセプタとの間からの退避を回避し拠ってサスセプタとるつぼの反応を阻害すべく、サスセプタとるつぼの反応からの気体生成物をるつぼとサスセプタとの間にて略シールする、シール部材とを含む、
サスセプタアセンブリ。
【請求項１０】
るつぼ側壁とサスセプタ側壁との間の最上位での放射の向きの対向関係が、その間のシームを画定し、
シール部材は、上記シームを覆ってサスセプタ側壁とるつぼ側壁との近接した接触関係に対して調整され、るつぼとサスセプタとの間からの退避を回避すべく、サスセプタとるつぼの反応からの気体生成物をるつぼとサスセプタとの間にて略シールする、
請求項９に記載の結晶引き上げ器。
【請求項１１】
サスセプタ側壁が上方リムを有し、
シームがるつぼ側壁とサスセプタ側壁の上方リムとで画定され、
シール部材が、上記シームを覆って設定するため、るつぼ側壁の円周全体の実質的周りに、るつぼ側壁と近接して接触する関係にて、サスセプタ側壁の上方リム上に設置するように調整される、
請求項１０に記載の結晶引き上げ器。
【請求項１２】
るつぼ側壁が結晶引き上げ器の内部にてサスセプタ側壁の上方リムの上にまで伸展し、拠ってシームがサスセプタ側壁の上方リムとるつぼ側壁の外側表面とで画定され、
環状シール部材が、上記シームを覆って設定するため、るつぼ側壁の外側表面の円周全体の実質的周りに、るつぼ側壁の外側表面と近接して接触する関係にて、サスセプタの上方リム上に設置するように調整される、
請求項１１に記載の結晶引き上げ器。
【請求項１３】
環状シール部材がグラファイトから構成される、請求項９に記載の結晶引き上げ器。
【請求項１４】
環状シール部材がイソモールドのグラファイトから構成される、請求項１３に記載の結晶引き上げ器。
【請求項１５】
サスセプタが少なくとも２つのピースから構成され、シームに沿って互いに略近接するサスセプタピースは、サスセプタの側壁内にて略鉛直に伸展するセグメントを含む、
請求項９に記載の結晶引き上げ器。
【請求項１６】
近接するサスセプタピース間のシームに係る鉛直に伸展するセグメントはサスセプタの側壁全体では略非放射の向きに向けられ、拠ってサスセプタピースは、サスセプタとるつぼの間からの退避を回避するように気体生成物を更に抑制すべく、シームに沿って相互に放射状にオーバラップする、
請求項１５に記載の結晶引き上げ器。
【請求項１７】
原材料を保持するように調整されるるつぼと、るつぼの中の原材料を溶融するためにるつぼを加熱するように調整されるヒータとを有するタイプの結晶引き上げ器内で、溶融原材料からモノクリスタルインゴットを成長させる方法であって、
結晶引き上げ器内に装着され、るつぼの側壁と略放射の向きに対向する関係にある側壁と、底部とを有するサスセプタ内に、るつぼを設置するステップと、
るつぼに半導体原材料を充填するステップと、
るつぼにより保持される半導体原材料を十全に溶融する温度にまでサスセプタとるつぼを加熱するステップであって、サスセプタとるつぼの間にてるつぼにサスセプタと反応せしめ気体生成物を生成する、加熱ステップと、
サスセプタとるつぼの間の上記気体生成物を略シールし、それらの間の上記気体生成物の濃度を増大し、拠ってサスセプタとるつぼの更なる反応を抑制するステップと
を含む方法。
【請求項１８】
るつぼとサスセプタとの間の最上位での放射の向きの対向関係がそれらの間のシームを画定し、
サスセプタとるつぼの間の上記気体生成物を略シールするステップが、サスセプタ側壁とるつぼ側壁との近接の接触関係にある上記シームを覆って、シール部材を配置するステップを含む、
請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
サスセプタ側壁が上方リムを有し、シームがるつぼ側壁とサスセプタ側壁の上方リムとで画定され、
シームを覆ってシール部材を配置するステップが、るつぼ側壁の円周全体の実質的周りに、るつぼ側壁と近接して接触する関係にて、サスセプタ側壁の上方リム上にシール部材を設置するステップを含む、
請求項１８に記載の方法。
【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、結晶引き上げ器内に配置されたサスセプタの有用寿命を長くするためのサスセプタアセンブリを有するような結晶引き上げ器に関する。
【０００２】
単結晶半導体材料は、多くの電子部品を製作するための開始材料であるが、チョクラルスキ（“Ｃｚ”）メソッドを利用して一般に準備される。このメソッドでは、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。るつぼは、ターンテーブル上に装備されるサスセプタ内に配置され、ターンテーブルは、モノクリスタルシリコンインゴットが成長する際に結晶引き上げ器の中心軸周りにサスセプタ及びるつぼを回転させる。るつぼは、インゴットが成長し原材料が溶融物から分離する際、溶融した原材料の表面を略コンスタントなレベルに維持するように、成長チャンバ内部で持ち上げられることも可能である。
【０００３】
原材料がるつぼの中で溶融した後、種晶が溶融した材料の中に引き下げられそしてゆっくり持ち上げられて単結晶インゴットを成長する。インゴットが成長する際に、引き上げ速度及び／若しくは溶融温度を下げることにより上方端コーンが形成され、よってターゲット直径に達するまでインゴット直径が拡張される。ターゲット直径に達すると、引き上げ速度及び溶融温度を制御して減少する溶融レベルを補填することにより、インゴットの円柱状主本体が形成される。成長プロセスの終端近くで、るつぼが空になる直前に、インゴット直径が減少し、溶融物から分離し半導体材料の完了したインゴットを形成する下方端コーンを形作る。
【０００４】
従来の結晶引き上げ器では、るつぼは、水晶（即ち、融解シリカ）から構成される単一ピースであり、サスセプタは、中に保持される水晶るつぼを拡張し収縮せしめるように２つ若しくはそれ以上のピースで構成されるのであるが、グラファイトで形成される。サスセプタが複数ピースで構成されている結果として、シームに沿って微小なギャップがしばしば生じる。ここでシームとは、サスセプタのピースの合わせ目である。更に、るつぼ及びサスセプタの製作に関連させて仕様及び公差を製作するので、るつぼは、サスセプタの全内側表面に密に接触してサスセプタ内部に設置されるとは限らない。結果として、サスセプタの頂部とるつぼとの間の環状のシームでのものに加えて、るつぼ側面壁の外側表面とサスセプタ側面壁の内側表面との間に一つ又はそれ以上のギャップも生じ得る。
【０００５】
摂氏１５００度など、結晶引き上げ器内の高稼動温度では、グラファイトは以下のように水晶と反応する。
ＳｉＯ２＋Ｃ→ＳｉＯ＋ＣＯ        （１）
ＳｉＯ＋２Ｃ→ＳｉＣ＋ＣＯ        （２）
第１の反応式（１）は、生成物として気体のＳｉＯが生じる固体状態反応であり、ＳｉＯは続いて第２の反応式（２）に従ってグラファイトと反応し、ＳｉＣを形成する。ＳｉＣはグラファイトの変化により形成され、よってサスセプタの内部にストレスを持ち込む。サスセプタの内部で発達されるストレスはサスセプタの歪みを生じさせることがあり、さもなくばサスセプタはクラックや破綻を生じる傾向を強める。グラファイトの変化は、サスセプタピース間や、るつぼ側面壁とサスセプタ側面壁との間のシームのギャップを実質的に広げる傾向もある。従って、水晶るつぼ、グラファイトサスセプタ、及びＳｉＯの間で生じる化学反応に係るＳｉＣの組成は、サスセプタの有用な寿命に否定的な影響を与える。
【０００６】
このために、日本国特許ＪＰ６２９３５８８号は、サスセプタの内側表面の実質上全体につきグラファイトサスセプタを覆うように、るつぼとグラファイトサスセプタとの間に、カーボンファイバ合成物からなるシートのような耐熱性シートを挿入することを、開示する。グラファイトサスセプタの変化が抑制されるように、耐熱性シートは水晶るつぼからグラファイトサスセプタを概略匿うことになる。結果として、グラファイトサスセプタの有用な寿命は伸長する。しかしながら、耐熱性シートの剛性と、水晶るつぼ、グラファイトサスセプタ、及び耐熱性シートの製造に関連する製造公差とのために、るつぼと耐熱性シートとの間には依然ギャップが生じる。従って、水晶るつぼは、サスセプタの代わりに耐熱性シートと反応し、耐熱性シートの変化を生じる。結果として、耐熱性シートは頻繁な交換を要求する。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の複数の目的及び特性のうちで、以下の開示が注目される。水晶るつぼとるつぼを保持するグラファイトサスセプタとの間の化学反応を抑制するサスセプタアセンブリを内部に有する結晶引き上げ器。グラファイトサスセプタのＳｉＣへの変化を抑制するサスセプタアセンブリを有する結晶引き上げ器。サスセプタの有用な寿命を増大するサスセプタアセンブリを有する結晶引き上げ器。結晶引き上げ器内に容易に設置されるサスセプタアセンブリ。製作及び利用のコストが掛からないサスセプタアセンブリ。
【０００８】
概略、モノクリスタルインゴットを精製するための本発明の結晶引き上げ器は、底部及び側壁を有するサスセプタを含む。溶融原材料を保持するためのるつぼは、サスセプタの中で受け留められ、サスセプタ側壁と概ね放射の向きに対向する関係にて配置される側壁を有する。ヒータは、るつぼで保持される半導体原材料を十分に溶融する温度にまでるつぼを加熱するための、サスセプタ及びるつぼと熱伝達する。引き上げ機構は、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、るつぼ上方に配置される。シール部材は、るつぼ側壁とサスセプタ側壁との近接した接触関係に対して調整され、るつぼとサスセプタとの間からの退避を回避し拠ってサスセプタとるつぼの反応を阻害すべく、サスセプタとるつぼの反応からの気体生成物をるつぼとサスセプタとの間にて略シールする。
【０００９】
上述のタイプの結晶引き上げ器で用いる本発明のサスセプタアセンブリは、底部と側壁を有するサスセプタを含む。サスセプタは、結晶引き上げ器内でるつぼを受け留め保持するための寸法を備える。サスセプタの側壁は、るつぼの側壁と略放射の向きの対向関係にある。るつぼ側壁とサスセプタ側壁との近接した接触関係に対して調整され、るつぼとサスセプタとの間からの退避を回避し拠ってサスセプタとるつぼの反応を阻害すべく、サスセプタとるつぼの反応からの気体生成物をるつぼとサスセプタとの間にて略シールする、シール部材も、アセンブリは含む。
【００１０】
モノクリスタルインゴットを成長させるための本発明の方法は、結晶引き上げ器内に装着されるサスセプタ内にるつぼを設置するステップを概略含む。サスセプタは、るつぼの側壁と略放射の向きに対向する関係にある側壁と、底部とを有する。原材料はるつぼに充填され、サスセプタとるつぼは、るつぼにより保持される半導体原材料を十全に溶融する温度にまで加熱される。この加熱は、概略サスセプタとるつぼの間にてるつぼにサスセプタと反応せしめ気体生成物を生成する。気体生成物は、サスセプタとるつぼの間で略シールされ、それらの間の気体生成物の濃度を増大し、拠ってサスセプタとるつぼの更なる反応を抑制する。
【００１１】
本発明の他の目的及び特性は、一部は明白であり、一部は以下に説明する。
【００１２】
ここで図面、特に図１を参照すると、チョクラルスキメソッドに従いモノクリスタルシリコンインゴット（例えば、図１の透視図で示されるインゴットＩ）を成長させるのに利用されるタイプの本発明の結晶引き上げ器は、概略符号２３により示されている。結晶引き上げ器２３は、概略符号２５を付される水冷ハウジングを含み、該水冷ハウジングは、下方結晶成長チャンバ２７とその成長チャンバより小さい横断寸法である上方引き上げチャンバ２９とを含む内部を分離する。るつぼ３１は、サスセプタ３３の中に設置され、円柱状側壁３５を備える。るつぼ３１は、モノクリスタル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、結晶引き上げ器２３の中心の長手軸Ｘ周りにサスセプタ及びるつぼ３１を回転するためのターンテーブル３７上に装着される。るつぼ３１は、インゴットＩが成長し原材料が溶融物から分離する際、溶融した原材料Ｍの表面を略コンスタントなレベルに維持するように、成長チャンバ内部で持ち上げられることも可能である。抵抗ヒータ３９はサスセプタ３３を取り囲み、サスセプタ及びるつぼ３１を加熱して、るつぼ内の原材料Ｍを溶融する。溶融した原材料Ｍの温度が引き上げ処理全体に渡って正確に制御されるように、ヒータ３９は外部制御システム（図示せず。）により制御される。
【００１３】
引き上げ機構は引き上げシャフト４１を含み、該引き上げシャフト４１は、引き上げシャフトを上げ、下げ、そして回転し得る機構（図示せず。）から伸展する。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を備えてもよい。引き上げシャフト４１は、モノクリスタルインゴットＩを成長させるのに利用される種晶Ｃを保持する種晶チャック４３内で終端となる。種晶４３及びインゴットＩの引き上げされた配置の図示において、引き上げシャフト４１は明確さのために図１にて一部省略されている。結晶引き上げ器２３の概略の構成及び操作は、以下により詳しく説明する範囲以外は、当業者には公知であるので更には説明しない。
【００１４】
例示の実施形態のるつぼ３１は、融解シリカ（即ち、水晶）で構成され、サスセプタ３３はグラファイトで構成される。結晶引き上げ器で経験されるような高温度（例えば、摂氏約１５００度）では、グラファイトは以下のように融解シリカと反応する。
ＳｉＯ２＋Ｃ→ＳｉＯ＋ＣＯ        （１）
ＳｉＯ＋２Ｃ→ＳｉＣ＋ＣＯ        （２）
第１の反応式（１）は、生成物として気体のＳｉＯとＣＯが生じる固体状態反応である。気体ＳｉＯは続いて第２の反応式（２）に従ってグラファイトと反応し、ＳｉＣを形成する。換言すれば、ＳｉＣは、サスセプタが構成されるグラファイトの変化により形成される。
【００１５】
実験
４つの試験稼動からなる実験が、ＳｉＣへのグラファイトの転化が第１の反応式（１）を操作することにより抑制され得るかどうかを判定するため、高温真空炉で行われた。個々の稼動に対して、融解シリカのブロックとグラファイトのブロックが、検量され、炉内で相互に隣接するように配置された。それらブロックは、所定の時間、所定の温度と圧力で加熱された。最初の３つの稼動では、ブロックは、グラファイトブロックの実質上全体の面に沿って相互に面と面とが接触するように、略平坦であった。ブロックが加熱された温度は、３つの稼動の個々に対して変化させた（例えば、摂氏１０００度、１２５０度、及び１５００度）。４回目の稼動では、融解シリカブロックとグラファイトブロックとが隣接関係にて配置されるときに、概ねアーチ形状である構成を備える融解シリカブロックが、融解シリカブロックとグラファイトブロック中央との間に約３ｍｍのギャップを形成するのに利用された。ブロックは、約摂氏１５００度まで加熱された。
【００１６】
夫々の稼動後、ブロックは冷却され、ブロック間での反応の結果の質量減少若しくは質量増加を判定するため再び検量される。ＳｉＣの質量はカーボンの１．６６倍であることは公知であるが、結果として、第２の反応（２）が発生しサスセプタのグラファイトＳｉＣに変化するため、グラファイトブロックは質量増加を経る、即ち質量減少を経ることはない。実験の結果は次の表に示される。
【００１７】
【表１】
2004522684.tif 000003
【００１８】
最初の３つの稼動の結果に示されるように、グラファイトと融解シリカブロックの質量減少分は、反応温度が上昇すると共に増大する。最初の３つの稼動において、各々の後のグラファイトブロックの観察では、ＳｉＣが存在しないことが示された。従って、グラファイトと融解シリカの質量減少は、グラファイトと融解シリカとの間の、ＳｉＯとＣＯガスを生成する第１の反応（１）によるものである。グラファイトブロックの増大した質量減少分は、現下のＳｉＣの欠損（例えば、グラファイトからＳｉＣへの変化分の欠損）の結果である。ブロックは互いに接触関係にあるので、第１の反応の結果として生成されたＳｉＯはブロック間から退避できない。結果として、ブロック間のＳｉＯとＣＯガスの濃度は、前向きの反応（例えば、第１の反応（１））が阻害される濃度にまで増大し、よって、第２の反応（２）の発生を抑制する。それゆえに、第１の反応（１）が停止すると、グラファイトブロックはもはやＳｉＯと反応せず、グラファイトはＳｉＣに変化しなかった。
【００１９】
ブロックが互いに密接に接触して１５００℃まで加熱される第１の稼動と、ブロックが相互間に微小なギャップを画定するように形成された上で１５００℃まで加熱される第４の稼動とを比較すると、グラファイトブロックの質量減少は、（例えば、ブロックが約３ｍｍの相互間のギャップを画定するような）第４の稼動に対して実質的により小さかった。第１の稼動における結果の質量減少と比較して、第４の稼動における結果の質量減少がより小さいのは、グラファイトと融解シリカとの間の反応（２）に従って、グラファイトからＳｉＣへ変化したためである。
【００２０】
この実験の結果を基にして、グラファイトと融解シリカ間の第１の反応（１）を操作（例えば、阻害）することにより、ＳｉＣの生成が抑制され得ると、判断した。第１の反応（１）の気体生成物、即ち、ＳｉＯ及びＣＯが分散しないならば、反応物表面間のこれら生成物の濃度は増大する。これら生成物の濃度が実質的に増大すると、第１の反応が阻害され、結果として、第２の反応が抑制され、よってグラファイトはもはやＳｉＣに変化しない。
【００２１】
図１及び図２を参照すると、本発明に係るサスセプタアセンブリが、概略符号５１を付されており、るつぼ３１を結晶引き上げ器２３の中に保持するサスセプタ３３と、るつぼ周りを限定しサスセプタの上方リム５５上にてシールする環状シール部材５３とを含む。サスセプタ３３は、概略ボウル形状底５７と円柱側壁５９とを含み、該円柱側壁５９は円柱側壁の内側表面でるつぼ３１を中に受け留め、るつぼ側壁３５の外側表面６３と放射の向きに対向する関係にて配置される。サスセプタ３３の底の中央開口６０は、ターンテーブル上でサスセプタを適切にシールするために、中にターンテーブルの一部を受け留める。るつぼ側壁３５は、引き上げ器２３の内部にてサスセプタ３３の上方リム５５の上にまで伸展し、よって、るつぼ３１とサスセプタとの間の最上位の放射向きの対向関係が、サスセプタの上方リムにより画定される。環状シーム６５は、サスセプタ３３の上方リム５５と、サスセプタの上方リムに放射の向きで対向するるつぼ側壁３５の外側表面６３との間に、画定される。例として、例示の実施形態のるつぼ側壁３５は、サスセプタ３３の上方リム５５の上の約１インチ（２５．４ｍｍ）まで伸展する。サスセプタ側壁５９の厚さは約１９ｍｍである。
【００２２】
結晶引き上げ器２３の動作中るつぼが加熱され続いて冷却されることで、中に配置される水晶るつぼ３１が拡張し収縮してもかまわないように、サスセプタ３３は、２ピース構成（図５）であるのが好ましい。サスセプタピースはシーム６７に沿って概ね互いに近接し、サスセプタ３３の底部にてアーチ形状の略放射向きに伸展するセグメント６９と、略鉛直向きに伸展するセグメント７１（その頂部が、図５にてサスセプタの上方リム５５内で示される）とを含む。サスセプタピースが附合するシーム６７の鉛直向きに伸展するセグメント７１は、サスセプタ側壁３５全体で概ね放射の向きを備えておらず、よって、サスセプタピースはシームに沿って互いに放射向きにオーバラップする。その理由は後で明らかにする。しかしながら、シーム６７の鉛直向きに伸展するセグメント７１がサスセプタ側壁３５全体で放射の向きを備えていても、本発明の範囲から乖離しないことが理解されよう。サスセプタ３３が単一構成であっても、２ピース以上の構成であっても、本発明の範囲内に留まることことも理解されよう。
【００２３】
特に図４を参照すると、水晶るつぼ及びグラファイトサスセプタの製作に関連して仕様及び公差を製作するために、るつぼ側壁３５がサスセプタ側壁の全体内側表面に沿ってサスセプタ側壁５９と密接な接触関係となるようには、るつぼ３１は、サスセプタ３３内に配置され得ない。結果として、るつぼ外側表面６３とサスセプタ内側表面６１との間に、約５−６ｍｍまでの環状ギャップ７３が存在し得る。該ギャップは、環状シーム６５ではサスセプタ３３の上方リム５５とるつぼ側壁３５の外側表面との間に、含まれる。ギャップ７３が連続的でなくてもよいこと、例えば、るつぼ３１がサスセプタ側壁５９の内側表面６１の一部位と密接な接触関係にあり、サスセプタ側壁の残余の部位と間隔を開け、よって、るつぼ側壁とサスセプタ側壁との間に複数のギャップが存在しても、本発明の範囲から乖離するものではないことが、理解されよう。
【００２４】
環状シール部材５３は、グラファイトで構成される可撓性あるストリップであることが好ましく、イソモールドのグラファイトで構成されるのがより好ましい。一方でシール部材５３がカーボンで構成されても、特にカーボンファイバ合成物で構成されても、本発明の範囲から乖離しないと思われる。シール部材５３は、るつぼ側壁の全体外側円周の実際の周りにてるつぼ側壁３５の外側表面６３と密着して接触する関係でサスセプタ３３の上方リム５５上で設置する大きさとされ、サスセプタの上方リムとるつぼ側壁の外側表面とにより画定される環状シーム６５を覆う。よってシーリング部材６５は、グラファイトと融解シリカとの間、つまりるつぼ側壁とサスセプタ側壁との間の反応で生成される気体生成物を略シールする。例としては、例示の実施形態の環状シール部材６５は、高さが約０．５インチ（１２．７ｍｍ）であり、約１０ｍｍの厚さを有する。
【００２５】
本発明の結晶引き上げ器２３は、るつぼ３１及びサスセプタ３３を備えるものとして本明細書に示され且つ説明されるが、るつぼ側壁３５は結晶引き上げ器の内部でサスセプタ３３の上方リム５５の上にまで進展し、よってシール部材５３が覆って配置される環状シーム６５が、るつぼ側壁の外側表面６３とサスセプタの上方リムで画定される。しかしながら、シール部材５３がサスセプタ及びるつぼの両方に係合し拠って両方の間の最上位の放射の向きの対向関係により画定される環状シームを覆うのであれば、上記及び図面のもの以外のやり方で相互に相対する大きさであっても、本発明の範囲から乖離しないことが理解されよう。例えば、るつぼ３１は、るつぼ３１の上方リム７７がサスセプタ３３の上方リム５５と面一となるような、大きさでもよい。このとき、シール部材５３は、るつぼとサスセプタとの放射の向きに対向する上方リムの間で画定される環状シームを覆って、るつぼ３１の上方リム７７とサスセプタ３３の上方リム５５との両方の上に設置される。別の例としては、サスセプタ側壁５９は、結晶引き上げ器の内部にて、るつぼ３１の上方リム７７の上にまで伸展し得る。かような構成では、シール部材５３は、るつぼの上方リムとサスセプタ側壁の放射方向の対向する内側表面との間で画定される環状シーム６５を覆って、サスセプタ側壁５９の内部表面６１と密接に接触する関係にてるつぼ３１の上方リム７７上に設置される。
【００２６】
モノクリスタルインゴットを成長させるための本発明の方法に係る操作では、多結晶シリコンが、サスセプタ３３内に配置されるるつぼ３１内に設定され、るつぼヒータ３９から放射される熱によって溶融される。種晶Ｃが、溶融シリコン原材料Ｓと接触され、単結晶インゴットＩが引き上げ機構を経て遅い摘出により成長される。サスセプタ側壁５９及びるつぼ側壁３５は、ヒータ３９により及びるつぼ３１内の溶融原材料Ｓにより、加熱される。サスセプタ３３及びるつぼ３１の温度が増大するにつれ、サスセプタのグラファイトは、上述の反応（１）（２）に従って、るつぼの融解シリカと反応する。環状シール部材５３は、るつぼ側壁３５とサスセプタ側壁５９との間から退避しないように、第１の反応（１）により生成されるＣＯガスを略シールする。るつぼ側壁３５とサスセプタ側壁５９との間のＣＯガスの濃度は拠って増大し、上記で議論したように、増大した濃度により、第１の反応（１）に従って融解シリカとグラファイトの更なる反応が抑制される。結果として、第２の反応（２）に係るＳｉＣの形成が抑制される。サスセプタピースが附合する、シーム６７の非放射の向きの鉛直セグメント７１は、ＣＯの退避の間接的な経路の存在により、サスセプタ側壁５９全体でＣＯガスの退避を抑制する。
【００２７】
以上のことから、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も得られることも明白である。結晶引き上げ器２３に、サスセプタ３３及びるつぼ３１の間に実質的に画定されるシーム６５を覆ってサスセプタ３３及びるつぼ３１と係合するシール部材５３を有するサスセプタアセンブリ５１を備えることにより、サスセプタ及びるつぼの放射の向きに対向する表面の間の気体を、シールする。結果として、気体ＣＯは、るつぼ３１及びサスセプタ３３の間から退避することが抑制され、拠ってそれらの間の第１の化学反応（１）が阻害される。従って、第２の反応（２）に従うＳｉＣの形成（即ち、グラファイトの変化）が抑制される。結果として、サスセプタ３３の内部に持ち込まれるストレスは減少し、サスセプタのゆがみ若しくはクラックのリスクを減少させ、以ってサスセプタの寿命を長らえる。
【００２８】
水晶るつぼ及びグラファイトサスセプタの製作に関連して仕様及び公差を製作するにあたり、各々のるつぼ３１が各々のサスセプタ３３の内部に配置するやり方は異なり、よって、るつぼとサスセプタとの間に存するギャップ７３、若しくは複数のギャップのサイズは変動する。るつぼ３１とサスセプタ３３の間の最上位での放射の向きの対向関係間で画定される環状シーム６５を覆って環状シール部材５３を配置することにより、るつぼとサスセプタの間を下げることの代わりに、一つのシール部材がるつぼとサスセプタ間のギャップのサイズを考慮することなく利用され得る。結果として、サスセプタ３３の内側表面６１を一面覆うこと、包むこと又はかくまうことの必要は除去される。従って、環状シール部材５３は、サスセプタ３３の内側表面全体６１を覆おうとするシートよりも、製作のコストが掛からない。
【００２９】
本発明の構成要素、若しくはその好適な実施形態を開示する際に、“ａ”（一つの）、“ａｎ”（一つの）、“ｔｈｅ”（その）、及び“ｓａｉｄ”（上記の）は、一つ又は複数の要素があることを意図するものである。“ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ”（含有する）、“ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ”（含む）及び“ｈａｖｉｎｇ”（有する）は、含有関係を意図するものであり、列挙の要素以外の要素もあり得ることを意味する。
【００３０】
本発明の範囲から乖離することなく上記構成で種々の変更をなし得るので、上記説明に含まれ若しくは添付の図面に示される全ての事象は、例示として解釈されるものであり限定的な意味に解釈されるべきでないことが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】サスセプタアセンブリを含む、本発明の結晶引き上げ器の縦断面図である。
【図２】図１の結晶引き上げ器のサスセプタアセンブリ内で受容されるるつぼの縦断面図である。
【図３】図２のるつぼ及びサスセプタアセンブリの頂部平面図である。
【図４】図２のるつぼ及びサスセプタアセンブリの拡張断面図である。
【図５】図２のサスセプタアセンブリのサスセプタの頂部平面図である。
【符号の説明】
【００３２】
２３  結晶引き上げ器、  ３１  るつぼ、  ３３  サスセプタ、  ３７  ターンテーブル、  ４１  引き上げシャフト、  ５１  サスセプタアセンブリ、  ５３  環状シール部材。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004522684.tif 000028
【手続補正書】
【提出日】平成15年7月31日(2003.7.31)
【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】
結晶引き上げ器の中のるつぼ内に含まれる溶融原材料からモノクリスタルインゴットを成長させるために利用されるタイプの結晶引き上げ器で用いるサスセプタアセンブリであって、
底部と、内側表面と上方リムとを有する側壁とを含み、
結晶引き上げ器内でるつぼを受け留め保持するための寸法を備え、
側壁の内側表面がるつぼの側壁の外側表面と略放射の向きの対向関係にあり、
るつぼ側壁がサスセプタ側壁の上方リムの上にまで伸展し拠ってサスセプタ側壁の上方リムとるつぼ側壁の外側表面とによってシームが画定される、サスセプタと、
上記シームを覆って設定するため、るつぼ側壁の円周全体の実質的周りに、サスセプタ側壁の上方リムとるつぼ側壁の外側表面との近接した接触関係でサスセプタ側壁の上方リム上に設定するように調整され、るつぼとサスセプタとの間からの退避を回避し拠ってサスセプタとるつぼの反応を阻害すべく、サスセプタとるつぼの反応からの気体生成物をるつぼとサスセプタとの間にて略シールする、環状シール部材とを含む、
サスセプタアセンブリ。
【請求項２】
環状シール部材がグラファイトから構成される、請求項１に記載のサスセプタアセンブリ。
【請求項３】
環状シール部材がイソモールドのグラファイトから構成される、請求項２に記載のサスセプタアセンブリ。
【請求項４】
サスセプタが少なくとも２つのピースから構成され、シームに沿って互いに略近接するサスセプタピースは、サスセプタの側壁内にて略鉛直に伸展するセグメントを含む、
請求項１に記載のサスセプタアセンブリ。
【請求項５】
近接するサスセプタピース間のシームに係る鉛直に伸展するセグメントはサスセプタの側壁全体では略非放射の向きに向けられ、拠ってサスセプタピースは、サスセプタとるつぼの間からの退避を回避するように気体性生物を更に抑制すべく、シームに沿って相互に放射状にオーバラップする、
請求項４に記載のサスセプタアセンブリ。
【請求項６】
原材料を保持するように調整されるるつぼと、るつぼの中の原材料を溶融するためにるつぼを加熱するように調整されるヒータとを有するタイプの結晶引き上げ器内で、溶融原材料からモノクリスタルインゴットを成長させる方法において、
結晶引き上げ器内に装着され、るつぼの側壁と略放射の向きに対向する関係にある内側表面を有する側壁と、底部とを含むサスセプタ内に、るつぼを設置するステップであって、サスセプタ側壁の内側表面には覆うものが無く、サスセプタは、るつぼ側壁が結晶引き上げ器の内部にてサスセプタ側壁の上方リムの上にまで伸展し、拠ってシームがサスセプタ側壁の上方リムとるつぼ側壁の外側表面とで画定されるような寸法である、ステップと、
るつぼに半導体原材料を充填するステップと、
るつぼにより保持される半導体原材料を十全に溶融する温度にまでサスセプタとるつぼを加熱するステップであって、サスセプタとるつぼの間にてるつぼにサスセプタと反応せしめ気体生成物を生成する、加熱するステップと、
シーリング部材が上記シームを覆って設定されるように、るつぼ側壁の円周全体の実質的周りに、サスセプタ側壁の上方リムとるつぼ側壁の外側表面との近接した接触関係でサスセプタ側壁の上方リム上にシーリング部材を設定することにより、サスセプタとるつぼの間の上記気体生成物を略シールし、サスセプタとるつぼの間の上記気体生成物の濃度を増大し、拠ってサスセプタとるつぼの更なる反応を抑制するステップと
を含む方法。
【国際調査報告】
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