(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体融液貯留用の石英ルツボを下部から加熱するように略円盤状に形成され、印加電流が円盤中心から離間する方向と円盤中心に接近する方向とに交互に流れるように直線部と屈曲部とが交互に形成されたカーボンヒータであって、
前記直線部に対して印加電流が集中して電流密度が高くなる前記屈曲部における断面積を相対的に増大させるよう前記直線部に対して前記屈曲部の厚みが相対的に厚くされてなることを特徴とするカーボンヒータ。
【請求項２】
互いに隣り合う前記直線部の間に外周側から円盤中心に向けて形成されるスリットの幅は、前記屈曲部のうち円盤中心側の内側屈曲部の内側における印加電流の集中が緩和されるように、円盤中心に近づく程狭く形成されることを特徴とする請求項１記載のカーボンヒータ。
【請求項３】
互いに隣り合う前記直線部の間に円盤中心から外周側に向けて形成されるスリットの幅は、前記屈曲部のうち円盤中心から離れる側の外側屈曲部の内側における印加電流の集中が緩和されるように、円盤中心から離れる程広く形成されることを特徴とする請求項１または２記載のカーボンヒータ。
【請求項４】
請求項１から３いずれかに記載されたカーボンヒータの抵抗値設定方法であって、
予めカーボンヒータの全体的な抵抗値を設定し、
前記屈曲部の厚みを厚くし、これによって抵抗値が低下する分を、前記直線部の厚みを薄くすることにより、前記全体の抵抗値を調整することを特徴とするカーボンヒータの抵抗値設定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に半導体単結晶引上装置において半導体融液貯留用の石英ルツボを下部から加熱するボトムヒータに用いて好適なカーボンヒータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリコン（Ｓｉ）やガリウム・ヒ素（ＧａＡｓ）等の半導体単結晶を製造する装置として、ＣＺ法（チョクラルスキー法）を用いた半導体単結晶引上装置が実用化されている。この半導体単結晶引上装置は、図１に示すように、チャンバ１の内部にカーボンサセプタ２を配置し、該カーボンサセプタ２の上方に配置した石英ルツボ３に半導体融液Ｌを貯留し、この半導体融液Ｌを石英ルツボ３の周囲に配置した円筒状のカーボンヒータ４（サイドヒータ）及び石英ルツボ３の下方に配置した略円盤状のカーボンヒータ５（ボトムヒータ）によって所定の単結晶成長温度となるように加熱しつつ、引上ワイヤ５によって半導体単結晶Ｃを順次引き上げるものである。
【０００３】
図２は上記ボトムヒータ５の正面図であり、当該ボトムヒータ５は、円盤形状に形成されたヒータ本体５ａと、該ヒータ本体５ａから左右に突出するように設けられた一対の端子部５ｂ，５ｃとから構成されている。ヒータ本体５ａには、中心部に円形の孔５ｄが形成されており、その中心点Ｏに対して所定角度毎に外周側から中心点Ｏに向けて所定深さかつ所定幅のスリット５ｅ，５ｅ，……が複数形成されると共に、該スリット５ｅ，５ｅ，……の間に孔５ｄ側から外周側に向けて所定深さかつ所定幅のスリット５ｆ，５ｆ，……が複数形成されている。
【０００４】
このようにスリット５ｅ，５ｅ，……及びスリット５ｆ，５ｆ，……が交互にヒータ本体５ａに形成されることにより、当該ヒータ本体５ａには直線部５ｇ，５ｇ，……と屈曲部（内側屈曲部５ｈ，５ｈ，……と外側屈曲部５ｉ，５ｉ，……が交互に形成されることになる。直線部５ｇ，５ｇ，……は、矢印で示すように上記各端子部５ｂ，５ｃを介して当該ボトムヒータ５に供給された印加電流の通過経路が直線的になる部位であり、屈曲部５ｈ，５ｈ，……，５ｉ，５ｉ，……は、当該印加電流の通過経路が屈曲する部位である。印加電流は、直線部５ｇ，５ｇ，……と屈曲部５ｈ，５ｈ，……，５ｉ，５ｉ，……とを交互に、すなわち中心点Ｏから離間する方向と中心点Ｏに接近する方向とに交互に流れる。印加電流がこのように流れることによって、ヒータ本体５ａが全体的に均等に発熱して上方に配置される石英ルツボ３を斑なく加熱することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のボトムヒータ５は、屈曲部５ｈ，５ｈ，……，５ｉ，５ｉ，……の内側、つまり○印を付した部位（高電流密度部位）に印加電流が集中して電流密度が高くなるために、当該部位の劣化が他の部位に比較して著しい。このため、高電流密度部位の寿命がボトムヒータ５の寿命を支配しており、他の部位が劣化していなくても高電流密度部位つまり屈曲部５ｈ，５ｈ，……，５ｉ，５ｉ，……の劣化に従ってボトムヒータ５を交換しなければならなかった。
【０００６】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、以下の点を目的としている。
（１）劣化を抑えて長寿命化を図る。
（２）印加電流の集中を抑制する。
（３）半導体単結晶引上装置のメンテナンス性を向上させる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のカーボンヒータは、半導体融液貯留用の石英ルツボを下部から加熱するように略円盤状に形成され、印加電流が円盤中心から離間する方向と円盤中心に接近する方向とに交互に流れるように直線部と屈曲部とが交互に形成されたカーボンヒータであって、
前記直線部に対して印加電流が集中して電流密度が高くなる前記屈曲部における断面積を相対的に増大させるよう前記直線部に対して前記屈曲部の厚みが相対的に厚くされてなることにより上記課題を解決した。
本発明は、互いに隣り合う前記直線部の間に外周側から円盤中心に向けて形成されるスリットの幅は、前記屈曲部のうち円盤中心側の内側屈曲部の内側における印加電流の集中が緩和されるように、円盤中心に近づく程狭く形成される手段や、あるいは、互いに隣り合う前記直線部の間に円盤中心から外周側に向けて形成されるスリットの幅は、前記屈曲部のうち円盤中心から離れる側の外側屈曲部の内側における印加電流の集中が緩和されるように、円盤中心から離れる程広く形成される手段を採用することができる。
本発明のカーボンヒータの抵抗値設定方法は、上述されたカーボンヒータの抵抗値設定方法であって、予めカーボンヒータの全体的な抵抗値を設定し、
前記屈曲部の厚みを厚くし、これによって抵抗値が低下する分を、前記直線部の厚みを薄くすることにより、前記全体の抵抗値を調整することができる。
上記目的を達成するために、本発明では、第１の手段として、複数の直線部と少なくとも１つの屈曲部から成るカーボン製のヒータにおいて、直線部に対して屈曲部の断面積を相対的に増大させるという手段を採用する。
【０００８】
また、第２の手段として、半導体融液貯留用の石英ルツボを下部から加熱するように略円盤状に形成され、印加電流が円盤中心から離間する方向と円盤中心に接近する方向とに交互に流れるように直線部と屈曲部とが交互に形成されたカーボンヒータにおいて、直線部に対して屈曲部の断面積を相対的に増大させるという手段を採用する。
【０００９】
第３の手段として、上記第２の手段において、互いに隣り合う直線部の間に外周側から円盤中心に向けて形成されるスリットの幅を円盤中心に近づく程狭く形成するという手段を採用する。
【００１０】
第４の手段として、上記第２または第３の手段において、互いに隣り合う直線部の間に円盤中心から外周側に向けて形成されるスリットの幅を円盤中心から離れる程広く形成するという手段を採用する。
【００１１】
第５の手段として、上記各手段において、直線部に対して屈曲部の断面積を相対的に増大させる具体的な手段として、直線部に対して屈曲部の厚みを相対的に厚くするという手段を採用する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係わるカーボンヒータの一実施形態について説明する。図３は、本実施形態の構成を示す正面図及び一部断面図である。なお、本実施形態のボトムヒータ１０（カーボンヒータ）は、上述した従来のボトムヒータ５と比較してヒータ本体１０ａの構成のみが相違しているので、以下の説明では当該ヒータ本体１０ａの構成について詳細を説明する。
【００１３】
このヒータ本体１０ａは、略円盤状に形成されている点では、従来のボトムヒータ５と類似しているが、従来の屈曲部５ｈ，５ｈ，……，５ｉ，５ｉ，……の内側における印加電流の集中を抑制するために、屈曲部１０ｈ，１０ｈ，……，１０ｉ，１０ｉ，……の厚みを直線部１０ｇ，１０ｇ，……の厚みよりも厚く形成している。
【００１４】
この場合、ボトムヒータ１０の全体的な抵抗値は設計パラメータの１つとして予め規定されているので、従来のボトムヒータ５の抵抗値と同等の抵抗値となるように、従来の屈曲部５ｈ，５ｈ，……，５ｉ，５ｉ，……よりも本実施形態の屈曲部１０ｈ，１０ｈ，……，１０ｉ，１０ｉ，……の厚みを厚くし、これによって抵抗値が低下する分を、直線部１０ｇ，１０ｇ，……の厚みを従来の直線部５ｇ，５ｇ，……よりも薄くすることにより調整している。
【００１５】
このように屈曲部１０ｈ，１０ｈ，……，１０ｉ，１０ｉ，……の厚みを直線部１０ｇ，１０ｇ，……の厚みよりも相対的に厚く設定することにより、ボトムヒータ１０の全体的な抵抗値を変えることなく、屈曲部１０ｈ，１０ｈ，……，１０ｉ，１０ｉ，……の断面積を増大させることができる。したがって、設計パラメータを変更することなく、屈曲部１０ｈ，１０ｈ，……，１０ｉ，１０ｉ，……の内側における電流密度の上昇を抑制することができるので、当該屈曲部１０ｈ，１０ｈ，……，１０ｉ，１０ｉ，……の劣化を抑えてボトムヒータ１０の寿命を延ばすことが可能である。
【００１６】
また、従来のスリット５ｅ，５ｅ，……の幅は一定であったが、本実施形態のスリット１０ｅ，１０ｅ，……は、若干ではあるが奥にいく程（中心点Ｏに近づく程）幅を狭くしている。このようにスリット１０ｅ，１０ｅ，……を形成することにより、孔１０ｄ側に位置する内側屈曲部１０ｈ，１０ｈ，……における電流経路の屈曲率が小さくなるので、当該内側屈曲部１０ｈ，１０ｈ，……の内側（スリット１０ｅ，１０ｅ，……側）における印加電流の集中が緩和される。
【００１７】
さらに、本実施形態のスリット１０ｆ，１０ｆ，……は、上記スリット１０ｅ，１０ｅ，……とは逆に奥にいく程（中心点Ｏから離れる程）幅が広くなるように形成され、これによって外周側に位置する外側屈曲部１０ｉ，１０ｉ，……は、２つの屈曲部ａ1，ａ1，……とこれらの間に直線部ａ2，ａ2，……が挟まれる形状となっている。外側屈曲部１０ｉ，１０ｉ，……をこのような形状とすることにより、従来の外側屈曲部５ｉ，５ｉ，……に比較して電流経路の屈曲率が小さくなるので、当該外側屈曲部１０ｉ，１０ｉ，……の内側（スリット１０ｆ，１０ｆ，……側）における印加電流の集中が緩和される。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係わるカーボンヒータによれば、以下のような効果を奏する。
（１）本発明によれば、屈曲部における印加電流の集中を抑制することができるので、屈曲部の劣化を抑えて長寿命化を図ることができ、また当該長寿命化によって半導体単結晶引上装置のメンテナンス性を向上させることが可能である。
（２）また、本発明によれば、屈曲部における電流経路の屈曲率が小さくなるので、屈曲部の内側における印加電流の集中が緩和され、よって屈曲部の劣化を抑えて長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  半導体単結晶引上装置の概要を示す断面図である。
【図２】  従来の半導体単結晶引上装置用のボトムヒータを示す正面図である。
【図３】  本発明の一実施形態に係わるボトムヒータを示す正面図及び一部断面図である。
【符号の説明】
１０……ボトムヒータ（カーボンヒータ）
１０ａ……ヒータ本体
１０ｂ，１０ｃ……端子部
１０ｄ……孔
１０ｅ，１０ｆ……スリット
１０ｇ……直線部
１０ｈ……内側屈曲部（屈曲部）
１０ｉ……外側屈曲部（屈曲部）
【図１】
0003861548.tif 000002
【図２】
0003861548.tif 000003
【図３】
0003861548.tif 000004