单晶制造装置和单晶的制造方法制造方法及图纸

提供一种不使用坩埚就能够制造大型的单晶的单晶制造装置和使用了该装置的单晶的制造方法。提供一种单晶制造装置，是从晶种向上方生长单晶的单晶制造装置，具备：隔热空间，其是与装置外的空间隔热的；感应加热用线圈，其设置在隔热空间的外侧；隔热板，其将隔热空间划分为包含用于培育单晶的晶体培育区域的第1空间和其之上的第2空间，在晶体培育区域的上方具有孔；加热体，其设置于第2空间，通过使用了感应加热用线圈的感应加热而发热，对隔热空间内进行加热；以及支撑轴，其用于从下侧支撑晶种且使晶种能在上下方向移动。晶种且使晶种能在上下方向移动。晶种且使晶种能在上下方向移动。

【技术实现步骤摘要】
单晶制造装置和单晶的制造方法


[0001]本专利技术涉及单晶制造装置和单晶的制造方法。

技术介绍

[0002]以往，已知一种不使用坩埚来制造单晶的装置(参照专利文献1)。在专利文献1所述的单晶制造装置中，将原料熔液供应至形成于晶种的上表面的熔液中而作为混合熔液，从混合熔液中析出固体作为单晶，以制造单晶。晶种的上表面的熔液是通过从红外线照射装置对晶种的上表面照射红外线来形成。
[0003]根据不使用坩埚的单晶制造装置，不存在由于坩埚所包含的成分的混入而导致单晶的纯度下降之虞。另外，在使用坩埚的情况下，根据要制造的单晶的种类，坩埚的材料非常昂贵的情况也不少，因此，通过采用不使用坩埚的装置，能够大幅降低设备成本。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：特许第6607651号公报

技术实现思路

[0007]专利技术要解决的问题
[0008]然而，在专利文献1所述的单晶制造装置中，虽然可以想到是为了确保红外线的进入路径，但生长的单晶的上表面的周围的空间开放得很广。所以，在材料的熔点高的情况下，从晶体生长面的散热量多至对晶体生长带来不利影响的程度(辐射能量与物体温度的4次方和周围温度的4次方之差成比例)，大型的单晶的制造变得困难。具体地说，可以想到比硅的熔点高的、例如熔点为1500℃以上的材料的制造是困难的。
[0009]本专利技术的目的在于，提供一种不使用坩埚就能够制造大型的单晶的单晶制造装置和使用了该装置的单晶的制造方法。/>[0010]用于解决问题的方案
[0011]为了达到上述目的，本专利技术的一方面提供下述[1]～[7]的单晶制造装置、[8]～[12]的单晶的制造方法。
[0012][1]一种单晶制造装置，是从晶种向上方生长单晶的单晶制造装置，具备：隔热空间，其是与上述单晶制造装置之外的空间隔热的；感应加热用线圈，其设置在上述隔热空间的外侧；隔热板，其将上述隔热空间划分为包含用于培育上述单晶的晶体培育区域的第1空间和上述第1空间之上的第2空间，在上述晶体培育区域的上方具有孔；加热体，其设置于上述第2空间，通过使用了上述感应加热用线圈的感应加热而发热，对上述隔热空间内进行加热；以及支撑轴，其用于从下侧支撑上述晶种且使上述晶种能在上下方向移动。
[0013][2]根据上述[1]所述的单晶制造装置，其中，在上述第1空间，以包围上述晶体培育区域的方式设置有隔热材料。
[0014][3]根据上述[1]或[2]所述的单晶制造装置，其中，在上述第1空间，设置有通过使
用了上述感应加热用线圈的感应加热而发热的第2加热体。
[0015][4]根据上述[1]～[3]中的任意一项所述的单晶制造装置，其中，上述隔热板的厚度具有用于使上述单晶的上表面的外周部的温度比其内侧的区域的温度高的分布。
[0016][5]根据上述[1]～[4]中的任意一项所述的单晶制造装置，其中，在上述隔热空间的上侧的、上述支撑轴的中心的正上方，设置有上述单晶的原料的供应口。
[0017][6]根据上述[1]～[5]中的任意一项所述的单晶制造装置，其中，具备环状的构件，上述环状的构件设置到上述隔热板的上述孔的内侧，能够以开口区域的形状来控制上述单晶的截面形状。
[0018][7]根据上述[1]～[6]中的任意一项所述的单晶制造装置，其中，具备用于将上述单晶的原料熔液滴下到上述单晶的上表面的漏斗。
[0019][8]一种单晶的制造方法，包含：在由具有孔的隔热板划分为第1空间和上述第1空间之上的第2空间的隔热空间的、上述第1空间的上述孔的下方设置晶种的工序；对设置于上述第2空间的加热体进行感应加热，通过从上述加热体发出的热使上述晶种的上表面熔融的工序；经过上述第2空间和上述隔热板的上述孔，对熔融后的上述晶种的上表面供应单晶的原料熔液的工序；以及一边继续供应上述原料熔液，一边使上述晶种向下方移动，从上述晶种向上方生长上述单晶的工序。
[0020][9]根据上述[8]所述的单晶的制造方法，其中，在供应上述单晶的原料熔液的工序中，滴下通过以上述第2空间的热将原料棒的下端熔化而得到的上述原料熔液。
[0021][10]根据上述[8]所述的单晶的制造方法，其中，在供应上述单晶的原料熔液的工序中，滴下通过以上述第2空间的热将中空原料棒的下端熔化，并且在上述中空原料棒的下端以上述第2空间的热将向上述中空原料棒的内部投下的粉末或者颗粒状的原料熔化而得到的上述原料熔液。
[0022][11]根据上述[8]所述的单晶的制造方法，其中，在供应上述单晶的原料熔液的工序中，滴下通过以上述第2空间的热将投入到漏斗内的粉末或者颗粒状的原料熔化而得到的上述原料熔液。
[0023][12]根据上述[10]或[11]所述的单晶的制造方法，其中，在供应上述单晶的原料熔液的工序中，使金属与氧气反应来形成上述粉末或者颗粒状的原料。
[0024]专利技术效果
[0025]根据本专利技术，能够提供不使用坩埚就能够制造大型的单晶的单晶制造装置和使用了该装置的单晶的制造方法。
附图说明
[0026]图1是本专利技术的实施方式的单晶制造装置的垂直截面图。
[0027]图2是将单晶制造装置的隔热空间周边进行了放大的垂直截面图。
[0028]图3的(a)～(c)是示出单晶的生长过程的垂直截面图。
[0029]图4的(a)是示出不进行缩颈而仅进行扩肩的情况下的生长过程的单晶的形状的垂直截面图，图4的(b)是示出既不进行缩颈也不进行扩肩的情况下的生长过程的单晶的形状的垂直截面图。
[0030]图5的(a)、(b)是示出在第1空间中的晶体培育区域的周围的区域设置有包围晶体
培育区域的环状的隔热材料的结构的垂直截面图。图5的(c)是示出在第1空间中的晶体培育区域的周围的区域设置有加热体的结构的垂直截面图。
[0031]图6的(a)、(b)是示出设置有具有厚度的分布的隔热板的结构的垂直截面图。图6的(c)是示出减小了环状的加热体的直径的结构的垂直截面图。
[0032]图7的(a)是示出设置有用于对单晶的形状进行控制的形状控制用构件的结构的垂直截面图。图7的(b)是示出设置有增大了环状的底面的宽度的形状控制用构件的结构的垂直截面图。
[0033]图8的(a)是示意性地示出使用原料棒来供应原料熔液的样子的垂直截面图。图8的(b)是示意性地示出使用中空原料棒来供应原料熔液的样子的垂直截面图。图8的(c)是示意性地示出使用漏斗来供应原料熔液的样子的垂直截面图。
[0034]图9是示意性地示出使粉末、颗粒或者液状的金属与氧气反应来得到作为氧化物的原料的样子的垂直截面图。
[0035]附图标记说明
[0036]1…
单晶制造装置，10
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隔热空间，101
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第1空间，102
…
第2空间，103
…
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单晶制造装置，是从晶种向上方生长单晶的单晶制造装置，其特征在于，具备：隔热空间，其是与上述单晶制造装置之外的空间隔热的；感应加热用线圈，其设置在上述隔热空间的外侧；隔热板，其将上述隔热空间划分为包含用于培育上述单晶的晶体培育区域的第1空间和上述第1空间之上的第2空间，在上述晶体培育区域的上方具有孔；加热体，其设置于上述第2空间，通过使用了上述感应加热用线圈的感应加热而发热，对上述隔热空间内进行加热；以及支撑轴，其用于从下侧支撑上述晶种且使上述晶种能在上下方向移动。2.根据权利要求1所述的单晶制造装置，其中，在上述第1空间，以包围上述晶体培育区域的方式设置有隔热材料。3.根据权利要求1或2所述的单晶制造装置，其中，在上述第1空间，设置有通过使用了上述感应加热用线圈的感应加热而发热的第2加热体。4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的单晶制造装置，其中，上述隔热板的厚度具有用于使上述单晶的上表面的外周部的温度比其内侧的区域的温度高的分布。5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的单晶制造装置，其中，在上述隔热空间的上侧的、上述支撑轴的中心的正上方，设置有上述单晶的原料的供应口。6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的单晶制造装置，其中，具备环状的构件，上述环状的构件设置到上述隔热板的上述孔的内侧，能够以开口区域的形状来控制上述单晶的截面形状。7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的单晶制造装置，其中，具...

【专利技术属性】
技术研发人员：舆公祥，
申请(专利权)人：诺维晶科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：