專(zhuān)利名稱(chēng)：?jiǎn)谓Y(jié)晶硅制造裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及單結(jié)晶硅制造裝置，特別涉及利用FZ法使單結(jié)晶成長(zhǎng)的單結(jié)晶硅制造裝置。
本申請(qǐng)對(duì)在2007年12月25日提出的日本專(zhuān)利申請(qǐng)第2007-331548號(hào)主張優(yōu)先權(quán)，并在這里引用其內(nèi)容。
背景技術(shù)：
以往，作為這種使用FZ (懸浮區(qū)熔)法的單結(jié)晶硅制造裝置，已知有在特開(kāi)平7-10681號(hào)公報(bào)中所示的裝置。該單結(jié)晶硅制造裝置具有內(nèi)部為非活性環(huán)境的殼體、設(shè)置在殼體內(nèi)的上部驅(qū)動(dòng)軸(定位桿)上而在下端部上保持作為試料的多結(jié)晶硅棒的多結(jié)晶保持器、設(shè)置在下部驅(qū)動(dòng)軸(定位桿)上而在上端部保持硅單結(jié)晶的晶種的晶種保持器、和設(shè)在殼體內(nèi)的中間部分的高頻率感應(yīng)加熱線(xiàn)閨，在將作為原料的多結(jié)晶硅棒保持在上側(cè)的多結(jié)晶保持器中并且將硅單結(jié)晶的晶種保持在晶種保持器中的狀態(tài)下，利用高頻率感應(yīng)加熱線(xiàn)圏將多結(jié)晶硅的一端熔融而熔接在晶種上之后，使多結(jié)晶硅棒一邊相對(duì)于高頻率感應(yīng)加熱線(xiàn)團(tuán)相對(duì)旋轉(zhuǎn)一邊沿軸向相對(duì)移動(dòng)， 一邊將多結(jié)晶硅棒沿軸向依次帶域熔融一邊制造單結(jié)晶硅棒.
此外，在該單結(jié)晶硅制造裝置中，作為用來(lái)加熱多結(jié)晶硅棒的加熱機(jī)構(gòu)而設(shè)有高頻率感應(yīng)加熱線(xiàn)閨。由于多結(jié)晶硅棒在冷卻時(shí)電阻率較大，所以設(shè)置有用來(lái)在初期階段利用輻射熱將多結(jié)晶硅預(yù)熱的由碳等構(gòu)成的發(fā)熱環(huán)(感受器)。首先，將該發(fā)熱環(huán)感應(yīng)加熱而使其成為高溫狀態(tài)，并利用其輻射熱將多結(jié)晶硅棒加熱.接著，在多結(jié)晶硅棒的溫度上升而成為可通電的狀態(tài)后，利用該感應(yīng)加熱而多結(jié)晶硅自己發(fā)熱。在成為這樣的狀態(tài)的情況下，發(fā)熱環(huán)從多結(jié)晶硅棒的周?chē)吮埽缓?，多結(jié)晶硅棒被直接感應(yīng)加熱，下端部熔融.該熔融的下端部熔接在晶種上，單結(jié)晶成長(zhǎng).
為了使上述發(fā)熱環(huán)相對(duì)于多結(jié)晶硅棒接近或退避，在殼體的壁上旋轉(zhuǎn)自如地支承有支承上述發(fā)熱環(huán)的支承軸。另一方面，在基于FZ法的單結(jié)晶制造過(guò)程中，必須要抑制來(lái)自構(gòu)成裝置的部件的污染，在上
迷發(fā)明中記栽的由金屬材料或燒結(jié)材料構(gòu)成的感受器材質(zhì)(SiC涂層
碳、鉭、鉬等)的感受器部件本身成為污染源.此外，在感受器發(fā)熱 時(shí)，支承感受器的支承軸也被加熱到高溫，所以發(fā)生來(lái)自支承體部件 的污染。進(jìn)而，熱也傳遞給支承軸與殼體之間的密封部件，密封性下 降，并且發(fā)生來(lái)自密封部件的污染，由于起因于密封性下降的外部氣 體的混入導(dǎo)致的環(huán)境品質(zhì)的降低等，有單結(jié)晶硅的品質(zhì)降低的問(wèn)題.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這樣的狀況而做出的，目的是通過(guò)防止來(lái)自發(fā)熱體 的污染并抑制支承軸的溫度上升，從而防止來(lái)自支承軸部件及處于支 承軸部件與殼體之間的密封部件以及外部環(huán)境的污染，由此制造高品 質(zhì)的單結(jié)晶硅。
本發(fā)明的單結(jié)晶硅制造裝置，在殼體內(nèi)，將保持在晶種保持器中 的晶種與保持在多結(jié)晶保持器中的多結(jié)晶硅棒對(duì)置地配置，利用配置 在該多結(jié)晶硅棒的周?chē)母袘?yīng)加熱線(xiàn)團(tuán)，多結(jié)晶硅棒熔融后熔接在晶 種上而成長(zhǎng)為單結(jié)晶，該單結(jié)晶硅制造裝置的特征在于，設(shè)置有發(fā)熱 環(huán)，該發(fā)熱環(huán)設(shè)置在貫通上述殼體的壁且能夠旋轉(zhuǎn)的支承軸的頂端上 并具有能夠通過(guò)上述感應(yīng)加熱線(xiàn)囷被感應(yīng)加熱的導(dǎo)電部件、和覆蓋該 導(dǎo)電部件的石英覆蓋體，在上述支承軸上設(shè)置操作機(jī)構(gòu)，通過(guò)使該支 承軸旋轉(zhuǎn)而使上述發(fā)熱環(huán)在上述晶種保持器與多結(jié)晶保持器之間接近 于上述感應(yīng)加熱線(xiàn)團(tuán)的加熱位置、和從該加熱位置退避的退避位置之 間往復(fù)移動(dòng)，在上述殼體的壁與上述支承軸的貫通部處設(shè)置有保持它 們的氣密的密封部件，在上述支承軸的內(nèi)部中形成有使冷卻介質(zhì)流通 的冷卻流路。
即，由于發(fā)熱環(huán)的導(dǎo)電部件被石英覆蓋體覆蓋，且冷卻介質(zhì)向保 持該環(huán)的支承軸內(nèi)流通，所以在通過(guò)感應(yīng)加熱線(xiàn)閨將發(fā)熱環(huán)感應(yīng)加熱 時(shí)，該熱被支承軸內(nèi)的冷卻介質(zhì)冷卻，由此能夠制造污染很少的高品 質(zhì)的單結(jié)晶硅.
在本發(fā)明的單結(jié)晶硅制造裝置中，其特征在于，上述支承軸通過(guò) 由外管和內(nèi)管構(gòu)成的雙層管形成，上述冷卻流路構(gòu)成為對(duì)外管和內(nèi)管 的任何一側(cè)供給冷卻介質(zhì)并從其另一側(cè)排出冷卻介質(zhì).通過(guò)做成該雙層管構(gòu)造，能夠連續(xù)地將冷卻介質(zhì)供給到支承軸內(nèi)部中，能夠進(jìn)行支 承軸及密封部件的有效的冷卻。在此情況下，為了將接近于發(fā)熱環(huán)的 支承軸的頂端部有效地冷卻，優(yōu)選地構(gòu)成為將冷卻介質(zhì)供給到內(nèi)管中 并使冷卻介質(zhì)在支承軸的頂端部折回而送出到外管與內(nèi)管之間。
此外，在本發(fā)明的單結(jié)晶硅制造裝置中，優(yōu)選的是，上述發(fā)熱環(huán) 的上述導(dǎo)電部件由碳構(gòu)成。
此外，優(yōu)選的是，在上述導(dǎo)電部件與上述石英覆蓋體之間形成有 空間，使該空間為真空狀態(tài)。通過(guò)形成內(nèi)部空間，能夠防止上述導(dǎo)電 部件與上述石英覆蓋體間的熱應(yīng)力。進(jìn)而，通過(guò)使內(nèi)部空間成為真空 狀態(tài)，熱傳遞良好，并且還能夠防止導(dǎo)電部件的劣化。
此外，在本發(fā)明的單結(jié)晶硅制造裝置中，優(yōu)選的是，上述發(fā)熱環(huán) 構(gòu)成為在其周向的一部分上形成有上述多結(jié)晶硅棒能夠通過(guò)的切口 部，且上述發(fā)熱環(huán)以上述切口部通過(guò)上述加熱位置的中心的方式在上 述操作機(jī)構(gòu)的作用下往復(fù)移動(dòng)。在將發(fā)熱環(huán)在加熱位置與退避位置之 間往復(fù)移動(dòng)時(shí)，能夠以切口部使得多結(jié)晶硅棒通過(guò)的方式移動(dòng)發(fā)熱環(huán)， 能夠不改變多結(jié)晶硅棒與晶種的相對(duì)位置關(guān)系而僅進(jìn)行發(fā)熱環(huán)的移動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的單結(jié)晶硅制造裝置，由于發(fā)熱環(huán)的導(dǎo)電部件被石英 覆蓋體覆蓋，且冷卻介質(zhì)向保持發(fā)熱環(huán)的支承軸內(nèi)流通，所以利用支 承軸內(nèi)的冷卻介質(zhì)來(lái)冷卻發(fā)熱環(huán)的熱，從而能夠抑制來(lái)自發(fā)熱環(huán)、支 承軸、以及處于該支承軸與殼體之間的密封部件的污染，結(jié)果，能夠 制造高品質(zhì)的單結(jié)晶硅。


圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的單結(jié)晶制造裝置的整體的概略 剖視圖，
圖2是表示圖1的發(fā)熱環(huán)和其支承軸的立體圖。 圖3是圖1的發(fā)熱環(huán)的縱剖視圖， 圖4是表示圖1的支承軸的內(nèi)部構(gòu)造的縱剖視圖。 圖5是表示支承軸相對(duì)于圖1的殼體的安裝狀態(tài)的縱剖視圖。 圖6是放大表示將晶種保持在圖1的晶種保持器中的狀態(tài)的縱剖 視7是表示圖6的晶種保持器的外觀(guān)的立體圖。 圖8是表示本發(fā)明的另一實(shí)施方式的發(fā)熱環(huán)和其支承軸的與圖2 同樣的立體圖。 附圖標(biāo)記說(shuō)明 1…殼體 2…上部驅(qū)動(dòng)部 3…下部驅(qū)動(dòng)部 4...懸掛件 5…多結(jié)晶保持器 6…晶種 6a…上端部 6b…下端部 7…晶種保持器 8…高頻率感應(yīng)加熱線(xiàn)圏 9…發(fā)熱環(huán) 9A…導(dǎo)電部件 9B…石英覆蓋體 9C…空間 10…支承棒 ll".支承軸 IIC...操作機(jī)構(gòu) 12…內(nèi)管 13…外管 14…冷卻流路 15…外部配管 16…外部配管
n...支承塊
18…套筒
21A 21C…密封部件 31…開(kāi)口 32…上部收納孔 32a…錐面33…下部收納孔
34…支承部件
35…螺孔
36…固定螺釘
Sl…多結(jié)晶硅棒
具體實(shí)施例方式
以下，參照

本發(fā)明的單結(jié)晶硅制造裝置的實(shí)施方式。
圖1是一實(shí)施方式的單結(jié)晶制造裝置100的概略結(jié)構(gòu)圖，在該圖 中，附圖標(biāo)記1是填充有非活性氣體(氳氣)的殼體。在該殼體1的 上壁1A的中心部設(shè)有被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)且沿上下方向被升降驅(qū)動(dòng)的上部驅(qū) 動(dòng)軸2，此外，在殼體1的底部1B上，以與上部驅(qū)動(dòng)軸2同軸線(xiàn)地對(duì) 置的方式設(shè)有被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)且沿上下方向被升降驅(qū)動(dòng)的下部驅(qū)動(dòng)軸3.在 上部驅(qū)動(dòng)軸2的下端部上，設(shè)有經(jīng)由由鉬線(xiàn)構(gòu)成的懸桂件4保持作為 試料的多結(jié)晶硅棒S1的多結(jié)晶保持器5，此外，在下部驅(qū)動(dòng)軸3的上 端部上，設(shè)有保持硅單結(jié)晶的晶種6的晶種保持器7。
在殼體l內(nèi)的多結(jié)晶保持器5與晶種保持器7之間，設(shè)有高頻率 感應(yīng)加熱線(xiàn)團(tuán)8及由石英覆蓋的發(fā)熱環(huán)9.高頻率感應(yīng)加熱線(xiàn)圍8整體 地形成為環(huán)盤(pán)狀，通過(guò)支承在殼體1的側(cè)壁1C上的支承棒10而被保 持為水平。發(fā)熱環(huán)9如圖2及圖3所示，整體地形成為環(huán)狀，包括由 碳構(gòu)成的導(dǎo)電部件9A、和隔開(kāi)間隔地覆蓋該導(dǎo)電部件9A的石英覆蓋 體9B,此外，由該石英覆蓋體9B包圍的內(nèi)部空間9C被設(shè)定為例如 10-4~l(T6Pa的真空狀態(tài)。
并且，該發(fā)熱環(huán)9利用從殼體1的上壁1A垂下的支承軸11被水 平地保持在高頻率感應(yīng)加熱線(xiàn)圍8的上方位置。該支承軸ll由垂直部 11A和水平部11B形成為L(zhǎng)字狀，該垂直部11A的上端部貫通殼體1 的上壁1A，可旋轉(zhuǎn)且可升降地被支承在該上壁1A上，在與垂直部11A 的下端部一體的水平部11B的頂端上固定有發(fā)熱環(huán)9。此外，在從殼體 1的上壁1A伸出的垂直部11A的上端部上設(shè)有操作桿等的操作機(jī)構(gòu) IIC，通過(guò)搮作該採(cǎi)作機(jī)構(gòu)IIC，能夠使保持在其下端部上的發(fā)熱環(huán)9 稍稍上下移動(dòng)，并且能夠在配置于多結(jié)晶保持器5和晶種保持器7之 間的"加熱位置(圖2中用附圖標(biāo)記E表示的位置)"與從配置于多結(jié)晶保持器5和晶種保持器之間向側(cè)方離開(kāi)的"退避位置(該圖中用 附圖標(biāo)記F表示的位置)"之間往復(fù)移動(dòng).
此外，該支承軸11的至少垂直部11A如圖4所示，為由外管12 和內(nèi)管13構(gòu)成的雙層管構(gòu)造，在內(nèi)部中形成有冷卻流路14.在此情況 下，外管12的下端部被封閉，但使內(nèi)管13的下端部為開(kāi)放狀態(tài)并配 置在從外管12的下端部稍稍離開(kāi)的位置上，從而使內(nèi)管13的內(nèi)部空 間與兩管12、 13之間的環(huán)狀空間通過(guò)支承軸11的下端部成為連通狀 態(tài)。此外，在外管12的上部的安裝孔12A處，連接著從外部供給冷卻 介質(zhì)的外部配管15,在內(nèi)管13的上端部上連接著將冷卻水等的冷卻介 質(zhì)排出的外部配管16.即，由雙層管形成的冷卻流路14構(gòu)成為，從外 部配管15供給到外管12與內(nèi)管13之間的環(huán)狀空間中的冷卻介質(zhì)在支 承軸11的下端部折回從而經(jīng)由內(nèi)管13內(nèi)從外部配管16排出到外部。 通過(guò)這樣的冷卻介質(zhì)的流通，支承軸11的整體被冷卻。
此外，該支承軸11的上端部如圖5所示，受構(gòu)成殼體1的上壁1A 的一部分地設(shè)置的支承塊17支承。該支承塊17由固定在殼體1的上 壁1A的上表面上的第1塊體17A、和固定在該第1塊體17A上的笫2 塊體17B構(gòu)成，支承軸11沿上下方向貫通這些塊體17A、 17B及殼體 I的上壁IA而配置.在此情況下，與兩塊體17A、 17B—體地設(shè)有套 筒18，以便其形成兩塊體17A、 17B的貫通孔，在該套筒18的貫通孔 18a內(nèi)以貫通狀態(tài)支承著支承軸11，通過(guò)塊體17A及殼體1的上壁1A 的孔19、 20而垂下到殼體1內(nèi)。此外，在支承軸11與套筒18的貫通 孔18a的內(nèi)周面之間、殼體1的上壁1A的上表面與支承塊17的第1 塊體17A的下表面之間、以及套筒18與笫2塊體17B之間，設(shè)有用來(lái) 保持殼體1的內(nèi)部的氣密的O形環(huán)等的密封部件21A-21C.在圖5 中，附圖標(biāo)記22表示將第1塊體17A與殼體1的上壁1A—體地固定 的小螺釘。
另一方面，晶種保持器7如圖6及圖7所示，通過(guò)鉭(Ta)整體 上形成為筒狀，在除了其下端部以外的大部分上，形成有朝向上端的 開(kāi)口 31逐漸擴(kuò)徑的圃錐形狀的上部收納孔32，在其下端部上形成有圓 柱狀的下部收納孔33.這些收納孔32、 33配置在同一軸線(xiàn)d上，在 其上部收納孔32中收納有晶種6，在下部收納孔33中，安裝有固定在 下部驅(qū)動(dòng)軸3的頂端上的由石英構(gòu)成的棒狀的支承部件34,
8保持在該晶種保持器7中的晶種6整體上形成為棒狀，但從長(zhǎng)度 方向的中央部在上端部6a和下端部6b中分別形成為使端部變細(xì)的圓 錐形狀。此外，支承部件34形成為圓柱狀。并且，通過(guò)將該晶種保持 器7安裝在支承部件34上，成為將晶種6的下端部6b收納在上部收 納孔32中的狀態(tài)，將該晶種6的軸線(xiàn)C2配置在與其上方的由多結(jié)晶保 持器5保持的多結(jié)晶硅棒S1的軸線(xiàn)C3相同的線(xiàn)上。
此外，在該晶種保持器7的兩端部上，沿周向每隔開(kāi)各90。間隔 地分別設(shè)有4個(gè)沿著半徑方向的螺孔35。這些螺孔35通過(guò)分別貫通晶 種保持器7的壁，連通到內(nèi)部的上部收納孔32及下部收納孔33中。 并且，構(gòu)成為收納在上部收納孔32中的晶種6通過(guò)從上部的螺孔35 檸入固定螺釘35而被固定、收納在下部收納孔33中的支承部件34通 過(guò)將固定螺釘36擰入到下部的螺孔35中而被固定。
并且，形成晶種保持器7的上部收納孔32的內(nèi)周面的錐面32a中， 與該上部收納孔32的軸線(xiàn)C,所成的角度6設(shè)定為10° ~25° ，并且 使其面粗糙度為平均粗糙度(Ra) 10pm~200Mm.如果錐面32a的 角度比25°大，則晶種6的姿勢(shì)不穩(wěn)定，在旋轉(zhuǎn)時(shí)晶種6容易滑動(dòng)， 此外，如果比10°小，則容易發(fā)生偏芯。更優(yōu)選的是，使錐角32a的 角度為17° ~18° ,此外，通過(guò)使面粗糙度為10Mm~200Mm，能夠 在旋轉(zhuǎn)時(shí)以適當(dāng)?shù)哪Σ亮Ρ３志ХN6，能夠正確地維持其姿勢(shì).
此外，在晶種保持器7的長(zhǎng)度方向中央部的外周部，在沿周向分 開(kāi)180。的對(duì)稱(chēng)位置上分別形成有凹部37.這些凹部37是在將晶種保 持器7固定在支承部件34上或?qū)⒕ХN6保持在收納孔32內(nèi)時(shí)用來(lái)配置 鉗子等工具的頂端部的，截面形成為矩形的槽狀，工具頂端部能夠抵 接的平面37a與徑向平行地形成。
以下，對(duì)于使用這樣構(gòu)成的單結(jié)晶制造裝置100制造單結(jié)晶硅的 方法，按照其工序的順序進(jìn)行說(shuō)明。
(1 )將晶種6安裝到晶種保持器7中，并且將懸桂件4安裝在作 為試料的多結(jié)晶硅棒Sl上，從而將該多結(jié)晶硅棒Sl支承在多結(jié)晶保 持器5上。此時(shí)，將晶種6的下端部6b插入到晶種保持器7的上部收 納孔32中，從而該上部收納孔32的錐面32a與晶種6的外周面接觸， 自動(dòng)地對(duì)心.在該收納狀態(tài)下用固定螺釘36進(jìn)行固定，從而保持該對(duì) 心狀態(tài)。(2) 將發(fā)熱環(huán)9配置在同軸狀地配置的晶種6與多結(jié)晶硅棒SI 之間的位置(加熱位置E)上。
(3) 使上部驅(qū)動(dòng)軸2下降，將作為試料的多結(jié)晶硅棒Sl通到發(fā) 熱環(huán)9內(nèi)，將多結(jié)晶硅棒S1定位，以使試料的下端接近于高頻率感應(yīng) 加熱線(xiàn)團(tuán)8的上方。
(4) 將殼體1的門(mén)(圖示略)關(guān)閉，使殼體l內(nèi)部成為密閉狀態(tài)， 進(jìn)行抽真空后，填充滿(mǎn)非活性氣體。
(5) 通過(guò)對(duì)高頻率感應(yīng)加熱線(xiàn)團(tuán)8通電，發(fā)熱環(huán)9發(fā)熱，利用其 輻射熱進(jìn)行多結(jié)晶硅棒S1的預(yù)熱。進(jìn)行該預(yù)熱直到多結(jié)晶硅棒Sl的 頂端部紅熱.
(6) 上部驅(qū)動(dòng)軸2如圖2的箭頭A所示那樣上升，多結(jié)晶硅棒S1 從晶種6分離，接著，發(fā)熱環(huán)9從形成在多結(jié)晶硅棒S1與晶種6之間 的間隙如箭頭B所示那樣移動(dòng)，退避到殼體1的側(cè)壁1C的附近位置(退 遊位置F)。然后，通過(guò)使上部驅(qū)動(dòng)軸2下降，多結(jié)晶硅棒l下降到高 頻率感應(yīng)加熱線(xiàn)閨8的附近。
(7) 多結(jié)晶硅棒S1的下端部熔融。
(8) 通過(guò)使下部驅(qū)動(dòng)軸3上升，晶種6接近于多結(jié)晶硅棒S1。多 結(jié)晶硅棒S1的下端部完全熔化后，使晶種6與多結(jié)晶硅棒Sl接觸， 從而多結(jié)晶硅棒S1的熱傳遞給晶種6，晶種6的上端面熔融。
(9) 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)下部驅(qū)動(dòng)軸3，使晶種6旋轉(zhuǎn)，
(10) —邊修整多結(jié)晶硅棒S1的下端的熔融部的形狀， 一邊使熔 融部與晶種6充分地熔合。
(11) 通過(guò)使上部驅(qū)動(dòng)軸2和下部驅(qū)動(dòng)軸3沿著軸線(xiàn)方向同步移 動(dòng)，多結(jié)晶硅棒S1的熔融部分相對(duì)于高頻率感應(yīng)加熱線(xiàn)圉8沿上下方 向相對(duì)移動(dòng)。由此在下部驅(qū)動(dòng)軸3上培養(yǎng)單結(jié)晶硅S2。
(12) 在充分地形成單結(jié)晶硅S2后，停止上部驅(qū)動(dòng)軸2、下部驅(qū) 動(dòng)軸3的驅(qū)動(dòng)、高頻率感應(yīng)加熱線(xiàn)圏8的通電，然后，將形成的單結(jié) 晶硅取出，用急速冷卻裝置冷卻。
根據(jù)以上那樣的單結(jié)晶制造裝置100，通過(guò)將兩端部6a、 6b為圓 錐形狀的晶種6插入到晶種保持器7的上部收納孔32中，晶種6的圃 錐狀外周面遍及整周地與收納孔32的錐面32a接觸.因而，兩者的軸
線(xiàn)d、 C2正確地一致。由此，晶種6的軸線(xiàn)C2與配置在其上方的多結(jié)晶硅棒的軸線(xiàn)C3正確地一致。即，僅通過(guò)將晶種6插入到收納孔32 中，就在這些軸線(xiàn)d、 C2—致的狀態(tài)下進(jìn)行收納，與其上方的多結(jié)晶 硅棒Sl的軸線(xiàn)C3也變得一致，結(jié)果安裝晶種6時(shí)的作業(yè)時(shí)間被大幅 地縮短，接著，通過(guò)在該收納狀態(tài)下固定固定螺釘36，晶種6被錐面 32a保持整周，進(jìn)而，能夠通過(guò)固定螺釘36的推壓力而可靠地進(jìn)行固 定。
如果上部收納孔是直的，則在收納晶種并用固定螺釘進(jìn)行固定的 情況下，在其間隙的范圍內(nèi)晶種容易沿左右方向移動(dòng)，但通過(guò)將收納 孔做成錐面，晶種的整周與錐面接觸而不易沿左右方向移動(dòng)，因而， 與多結(jié)晶硅棒的對(duì)心作業(yè)變得容易。
并且，以與該晶種6為同軸狀的方式將多結(jié)晶硅棒S1支承在多結(jié) 晶保持器7上。接著，如圖1所示，將發(fā)熱環(huán)9配置在多結(jié)晶保持器5 與晶種保持器7之間的"加熱位置E"處，利用高頻率感應(yīng)加熱線(xiàn)團(tuán)8 將該發(fā)熱環(huán)9感應(yīng)加熱而使其成為高溫狀態(tài)，由此，利用來(lái)自該發(fā)熱 環(huán)9的輻射熱將多結(jié)晶硅棒S1加熱。接著，多結(jié)晶硅棒S1的溫度上 升，在下端部紅熱后，在將多結(jié)晶硅棒S1拉起到上方的狀態(tài)下，使支 承軸11旋轉(zhuǎn)，使發(fā)熱環(huán)9從多結(jié)晶保持器5與晶種保持器7之間退避 到"退避位置F"，多結(jié)晶硅棒S1僅被來(lái)自高頻率感應(yīng)加熱線(xiàn)團(tuán)8的 感應(yīng)加熱加熱，培養(yǎng)為單結(jié)晶硅。由于發(fā)熱環(huán)9被石英覆蓋，所以來(lái) 自環(huán)部件的污染很少，能夠制造良好的品質(zhì)的單結(jié)晶硅。
有時(shí)在該單結(jié)晶硅的培養(yǎng)作業(yè)中晶種6旋轉(zhuǎn)，但由于此時(shí)利用收 納孔22的錐面32a整周地保持晶種6，所以不會(huì)發(fā)生滑移，其對(duì)心狀 態(tài)被可靠地維持。在此情況下，錐面的面粗糙度為平均粗糙度(Ra) 10pm~ 200nm,通過(guò)將面粗糙度設(shè)定在該范圍中，收納孔的錐面與 晶種的摩擦力變大，能夠可靠地防止旋轉(zhuǎn)時(shí)的滑移。
并且，在該單結(jié)晶制造的期間中，在雙層管構(gòu)造的支承軸ll中， 冷卻介質(zhì)向其內(nèi)部的冷卻流路14中流通，所以即使通過(guò)高頻率感應(yīng)加 熱線(xiàn)團(tuán)8將加熱環(huán)9加熱，也能夠防止該熱傳遞到將支承軸11與殼體 1之間密封的密封部件21A處。結(jié)果，能夠防止來(lái)自支承軸11的污染， 并且不會(huì)使密封部件21A過(guò)熱，能夠防止該密封部件21A的劣化、性 能降低，還能夠防止來(lái)自該密封部件21A的污染，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)密封 部件21A的長(zhǎng)壽命化.發(fā)熱環(huán)9自身也由于由碳構(gòu)成的導(dǎo)電材料9A被石英覆蓋體9B覆 蓋，所以能夠防止向作業(yè)環(huán)境的污染。此外，通過(guò)使這些導(dǎo)電材料9A 與石英覆蓋體9B之間的空間9C成為真空狀態(tài)，使熱從導(dǎo)電材料9A 向石英覆蓋體9B迅速地傳遞，對(duì)于多結(jié)晶硅棒S1的加熱效果較高， 并且還防止空氣環(huán)境時(shí)的起因于殘留水分的導(dǎo)電部件的劣化.進(jìn)而， 由于導(dǎo)電部件9A與石英覆蓋體9B分開(kāi)，還能夠防止伴隨著兩者的熱 伸縮差的應(yīng)力產(chǎn)生。
此外，根據(jù)上述單結(jié)晶制造裝置100,通過(guò)由內(nèi)管12和外管13構(gòu) 成的雙層管形成支承軸，將冷卻介質(zhì)向這些內(nèi)管12與外管13的某一 側(cè)供給，并通過(guò)這些內(nèi)管12、外管13的另一側(cè)將冷卻介質(zhì)排出，所以 能夠?qū)χС休S11連續(xù)地供給冷卻介質(zhì)，能夠進(jìn)行密封部件的有效的冷 卻。
通過(guò)這些的疊加效果，能夠長(zhǎng)期地維持作為單結(jié)晶制造裝置的穩(wěn) 固性。
圖8表示本發(fā)明的另一實(shí)施方式。在該實(shí)施方式中，發(fā)熱環(huán)41與 圖1~圖3所示的一實(shí)施方式的發(fā)熱環(huán)9不同，在周向的一部分上形成 有切口部42.該切口部42構(gòu)成為其間隔W形成得比多結(jié)晶硅棒S1的 直徑大，多結(jié)晶硅棒S1能夠通過(guò)切口部42。此外，該切口部42的位 置配置為，在操作操作操作桿11C而使發(fā)熱環(huán)41往復(fù)移動(dòng)時(shí)，切口部 42通過(guò)加熱位置E的中心(等于晶種保持器7的軸線(xiàn)d以及多結(jié)晶保 持器5的支承中心).
因而，在前面的實(shí)施方式中，在制造工序的(6)中，在將發(fā)熱環(huán) 9從加熱位置E移動(dòng)到退避位置F之前，多結(jié)晶硅棒S1上升而從晶種 6離開(kāi)，從而需要在多結(jié)晶硅棒S1與晶種6之間確保發(fā)熱環(huán)可通過(guò)的 間隔，但在本實(shí)施方式中，不需使多結(jié)晶硅棒S1上升，而僅通過(guò)發(fā)熱 環(huán)41如圖8的箭頭C所示那樣移動(dòng)，就能夠從加熱位置E移動(dòng)到用點(diǎn) 劃線(xiàn)表示的退避位置F。因而，能夠在將多結(jié)晶硅棒S1的頂端部維持 為紅熱狀態(tài)的狀態(tài)下轉(zhuǎn)移到下個(gè)工序，所以作業(yè)性良好.
另外，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明的主旨的 范圍內(nèi)能夠施加各種變更。例如，在一實(shí)施方式的支承軸11的冷卻流 路14中，首先從外部將冷卻介質(zhì)供給到外管12中之后，從內(nèi)管13排 出，但也可以反之，在將冷卻介質(zhì)從外部供給到內(nèi)管13中之后從外管12排出。此外，為了支承軸ll的旋轉(zhuǎn)及升降的搮作而設(shè)置了操作桿等 的操作機(jī)構(gòu)，但也可以為由組合了電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)等的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成 的操作機(jī)構(gòu)。進(jìn)而，發(fā)熱環(huán)的導(dǎo)電部件只要是由能夠通過(guò)感應(yīng)加熱線(xiàn) 團(tuán)被感應(yīng)加熱并且其熔點(diǎn)比硅高溫的導(dǎo)電材料構(gòu)成即可，可以使用碳、 鉬等，
此外，在一實(shí)施方式的晶種保持器7中，將上部收納孔32形成為 直到開(kāi)口的連續(xù)的錐面32a，但只要至少在一部分上形成能夠與晶種的 外周的整周接觸的錐面就可以，開(kāi)口附近也可以為圓筒狀.此外，做 成了利用4根固定螺釘將插入在該收納孔中的晶種固定的構(gòu)造，但也 可以是通過(guò)3根固定螺釘進(jìn)行固定的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1、一種單結(jié)晶硅制造裝置，在殼體內(nèi)，將保持在晶種保持器中的晶種與保持在多結(jié)晶保持器中的多結(jié)晶硅棒對(duì)置地配置，利用配置在該多結(jié)晶硅棒的周?chē)母袘?yīng)加熱線(xiàn)圈，多結(jié)晶硅棒熔融后熔接在晶種上而成長(zhǎng)為單結(jié)晶，該單結(jié)晶硅制造裝置的特征在于，具備發(fā)熱環(huán)，設(shè)在貫通上述殼體的壁的能夠旋轉(zhuǎn)的支承軸的頂端上，具有能夠利用上述感應(yīng)加熱線(xiàn)圈而被感應(yīng)加熱的導(dǎo)電部件、和覆蓋該導(dǎo)電部件的石英覆蓋體；操作機(jī)構(gòu)，在上述支承軸上，通過(guò)使該支承軸旋轉(zhuǎn)而使上述發(fā)熱環(huán)在上述晶種保持器與多結(jié)晶保持器之間接近于上述感應(yīng)加熱線(xiàn)圈的加熱位置、和從該加熱位置退避的退避位置之間往復(fù)移動(dòng)；密封部件，設(shè)在上述殼體的壁與上述支承軸的貫通部處，保持它們的氣密；冷卻流路，形成在上述支承軸的內(nèi)部中，使冷卻介質(zhì)流通。
2、 如權(quán)利要求l所迷的單結(jié)晶硅制造裝置，其特征在于，上述支 承軸通過(guò)由外管和內(nèi)管構(gòu)成的雙層管形成，上述冷卻流路構(gòu)成為從外 管和內(nèi)管的任何一側(cè)供給冷卻介質(zhì)、并從另一側(cè)排出冷卻介質(zhì)。
3、 如權(quán)利要求l所述的單結(jié)晶硅制造裝置，其特征在于，上述發(fā) 熱環(huán)的上述導(dǎo)電部件由碳構(gòu)成。
4、 如權(quán)利要求l所述的單結(jié)晶硅制造裝置，其特征在于，在上述 導(dǎo)電部件與上述石英覆蓋體之間形成有空間，使該空間為真空狀態(tài)。
5、 如權(quán)利要求1所述的單結(jié)晶硅制造裝置，其特征在于，上述發(fā)熱環(huán)在其周向的一部分上形成有上述多結(jié)晶硅棒能夠通過(guò)的切口部， 并且上述發(fā)熱環(huán)以上述切口部通過(guò)上述加熱位置的中心的方式在上述操作機(jī)構(gòu)的作用下往復(fù)移動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明的單結(jié)晶硅制造裝置具備發(fā)熱環(huán)，設(shè)在貫通殼體的壁的可旋轉(zhuǎn)的支承軸(11)的頂端上，具有可通過(guò)上述感應(yīng)加熱線(xiàn)圈被感應(yīng)加熱的導(dǎo)電部件、和覆蓋該導(dǎo)電部件的石英覆蓋體；操作機(jī)構(gòu)，在上述支承軸(11)上，通過(guò)使其旋轉(zhuǎn)，使上述發(fā)熱環(huán)在上述晶種保持器與多結(jié)晶保持器之間接近于上述感應(yīng)加熱線(xiàn)圈的加熱位置、和從該加熱位置退避的退避位置之間往復(fù)移動(dòng)；密封部件(21A)，設(shè)在上述殼體的壁與上述支承軸(11)的貫通部處，保持它們的氣密；冷卻流路(14)，形成在上述支承軸的內(nèi)部中，使冷卻介質(zhì)流通。
文檔編號(hào)C30B13/00GK101469444SQ20081018494
公開(kāi)日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2008年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月25日
發(fā)明者伊藤匡毅, 伊藤孝則, 北川輝久, 千種升 申請(qǐng)人:三菱麻鐵里亞爾株式會(huì)社