单晶制造装置制造方法及图纸

一种单晶的制造装置根据切克劳斯基法来培育单晶，至少包括：主腔室，其容纳用以容置原料熔液的坩埚与用以加热上述原料熔液的加热器；提拉腔室，其连接设置在该主腔室的上部，成长的单晶被提拉而容置于其中；以及冷却筒，其被冷却介质强制冷却，并以包围上述提拉中的单晶的方式，从上述主腔室的至少顶部向原料熔液表面延伸；其特征在于，至少具有被嵌合在上述冷却筒的内侧上的冷却辅助筒，该冷却辅助筒具有贯通轴方向的缝隙，且向上述原料熔液表面延伸。由此，提供一种单晶制造装置，通过有效率地冷却培育中的单晶，能实现单晶的成长速度的高速化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是涉及一种根据切克劳斯基法(Czochralski method,以下称为“CZ法”) 来实行的单晶硅的制造装置。
技术介绍
以下，关于公知的根据切克劳斯基法来实行的单晶制造装置，以单晶硅的培育为 例，来进行说明。图4表示用以显示公知的单晶制造装置的一例的概要剖面图。利用CZ法来制造单晶硅时所使用的单晶制造装置101，一般而言在用以培育单晶 104的主腔室102内，配置可升降移动的用以容置原料熔液105的坩埚106、107及以包围该 坩埚106、107的方式而配置的加热器108 ；并且，在该主腔室102的上部，连接设置有提拉 腔室103，该提拉腔室103用于容置培育而成的单晶，然后加以取出。坩埚106、107利用被 安装在单晶制造装置101下部的旋转驱动机构(未图标)，而被支撑在可自如旋转升降的坩 埚旋转轴118上。另外，在加热器108的外侧，以包围该加热器108的周围的方式，设有用于防止来 自加热器的热量直接辐射在主腔室102上的隔热构件109。另外，在腔室内部，以将在炉内产生的杂质排出炉外等作为目的，从设在提拉腔室 103上部的气体导入口 111导入氩气等的惰性气体，其通过提拉过程中的单晶104、原料熔 液105的表面，而在腔室内部流通，然后从气体流出口 110排出。另外，设有用于整流的整 流筒114，以使此惰性气体从熔液上方往下流过结晶附近。另外，冷却筒112以包围提拉中的单晶104的方式，从主腔室102的至少顶部向原 料熔液105的表面延伸。在冷却筒112内，冷却介质从冷却介质导入口 113被导入，该冷却 介质在冷却筒112内循环，将冷却筒112强制冷却后，被排出外部。当使用此种单晶制造装置101来制造单晶时，先将晶种116浸渍于原料熔液105 中，之后，一边使此晶种旋转一边慢慢地往上方提拉来使棒状的单晶成长，且为了获得所希 望的直径和结晶质量，以使熔液面的高度一直保持在规定的位置的方式，配合结晶的成长， 来使坩埚106、107上升。而且，当培育单晶时，在将已被安装于晶种夹头117上的晶种116，浸渍在原料熔 液105中之后，根据提拉机构(未图示)，一边使晶种116往所希望的方向旋转一边慢慢地 卷起钢线115，而使单晶104在晶种116的前端部成长。此处，为了消除在使晶种116浸在 熔液中时所产生的位错，先暂时使成长初期的结晶直径缩小至3 5mm程度，而在消除位错 之后，将直径扩大至所希望的直径为止，然后成长为目标质量的单晶104。此时，单晶104的具有规定直径的晶身部(固定直径部)的提拉速度，是依据要被 提拉的单晶的直径来决定的，但是处于0.4 2. Omm/min程度的非常慢的范围内，若勉强地 快速提拉，则培育中的单晶会发生变形而无法获得具有固定直径的圆柱状制品。或者，在单 晶104中会产生滑移位错或是单晶104从熔液分离而无法成为制品等的问题，因而，限制结3晶成长的高速化。但是，在根据上述CZ而实行的单晶104的制造中，为了提高生产性、降低成本，使 单晶104的成长速度高速化，是一种重要的手段，直到目前为止，为了实现单晶104的成长 速度的高速化，已经有多种改良。单晶104的成长速度是根据成长中的单晶104的热收支(Heat Budget)来决定的， 为了使单晶104的成长速度高速化，已知只要有效率地除去从单晶表面放出的热量即可。 此时，若能提高单晶104的冷却效果，则可更有效率地制造单晶。进而，已知由于单晶104的 冷却速度的不同，结晶的质量会改变。例如，单晶硅在单晶培育中所形成的成长(Grown-in) 缺陷，可通过结晶内温度梯度与单晶的提拉速度(成长速度)的比值，来进行控制，通过控 制该比值，也能培育出无缺陷的单晶(参照日本特开11-157996号公报)。因而，不论是制 造无缺陷结晶方面、或是使单晶的成长速度高速化来实现生产性的提高方面，提高培育中 的单晶的冷却效果是重要的。当在CZ法中有效率地冷却单晶104时，使来自加热器108的辐射不直接照射在结 晶上，且使腔室等的已被强制冷却的物体，吸收来自单晶104的辐射热的方式，是有效的。 作为可实现此作用的装置的构造，可举出屏幕(screen)构造(参照日本特公昭57-40119 号公报)。但是，此种构造若作成可避免由于坩埚的上升而造成的接触的屏幕形状，则需要 缩小屏幕上部的内径，其结果，存在结晶变成难以冷却的缺点。另外，在提拉结晶中，为了防止由于氧化性气体所造成的污染而流通惰性气体，但 是存在不能活用此流通的惰性气体所产生的单晶的冷却效果这样的问题。因此，提出一种构造，其具有用于将惰性气体整流的整流筒以及用于遮断来自加 热器、原料熔液等的直接辐射的隔热环(参照日本特开昭64-65086号公报)。在此方法中， 虽然能期待有根据惰性气体所产生的单晶的冷却效果，但是在使冷却腔室吸收来自单晶的 辐射热这一点上，其冷却能力不高。因此，作为一种解决上述屏幕和整流筒等的问题点并可有效率地冷却的方法，提 出一种在结晶周围配置水冷的冷却筒的方法(参照国际公开第W001/57293号小册子)。在 此方法中，由石墨材料等所构成的保护盖等冷却筒保护材保护冷却筒的外侧，而能有效率 地从冷却筒的内侧除去单晶的热。但是，为了安全，冷却筒无法延伸至靠近熔液面为止，到 冷却筒为止的单晶的冷却效果，仍然微弱。另外，在日本特开平6-199590号公报中，举出一种使石墨材料等嵌合在冷却筒上 而延伸的方法。但是，此种方法中，冷却筒及延伸出来的石墨，不但无法充分地发挥出接受 来自外侧的热的冷却效果，且冷却筒与石墨材料难于接触，无法有效率地从石墨材料传热 至冷却筒。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述问题点而开发出来，其目的是提供一种单晶制造装置，通过有 效率地冷却培育中的单晶，能实现单晶的成长速度的高速化。为了解决上述课题，根据本专利技术提供一种单晶制造装置，根据切克劳斯基法来培 育单晶，该单晶的制造装置至少包括主腔室，其容纳用以容置原料熔液的坩埚与用以加热 上述原料熔液的加热器；提拉腔室，其连接设置在该主腔室的上部，成长的单晶被提拉而容置于其中；以及冷却筒，其被冷却介质强制冷却，并以包围上述提拉中的单晶的方式，从上 述主腔室的至少顶部向原料熔液表面延伸；其特征在于，至少具有被嵌合在上述冷却筒的 内侧上的冷却辅助筒，该冷却辅助筒具有贯通轴方向的缝隙，且向上述原料熔液表面延伸。如此，因为本专利技术的单晶制造装置至少具有被嵌合在上述冷却筒的内侧上的冷却 辅助筒，该冷却辅助筒具有贯通轴方向的缝隙，且向上述原料熔液表面延伸，所以上述冷却 辅助筒不会因为热膨胀而破裂，并可牢固地密接而嵌合在冷却筒上，于是，利用该冷却辅助 筒，能将从培育中的单晶吸收而来的热量从上述嵌合部分有效率地传递至冷却筒。由此，能 有效率地冷却培育中的单晶，而能实现单晶的成长速度的高速化。此时，优选上述冷却辅助筒的材质是石墨材料、碳复合材料(CC材料)、不锈钢、 钼、钨中的任一种。如此，若上述冷却辅助筒的材质是石墨材料、碳复合材料(CC材料)等的碳材料以 及不锈钢、钼、钨等的金属材料中的任一种，则能更有效率地吸收来自单晶传的热量。另外， 能将该热量更有效率地传递冷却筒。另外，也能作成具有耐热性。另外，此时，优选在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单晶的制造装置，根据切克劳斯基法来培育单晶，该单晶的制造装置至少包括：主腔室，其容纳用以容置原料熔液的坩埚与用以加热上述原料熔液的加热器；提拉腔室，其连接设置在该主腔室的上部，成长的单晶被提拉而容置于其中；以及冷却筒，其被冷却介质强制冷却，并以包围上述提拉中的单晶的方式，从上述主腔室的至少顶部向原料熔液表面延伸；其特征在于，至少具有被嵌合在上述冷却筒的内侧上的冷却辅助筒，该冷却辅助筒具有贯通轴方向的缝隙，且向上述原料熔液表面延伸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：星亮二，高野清隆，
申请(专利权)人：信越半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]