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公開番号2025000312
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-07
出願番号2023100103
出願日2023-06-19
発明の名称加熱装置、シリコン単結晶製造装置およびシリコン単結晶の製造方法
出願人株式会社SUMCO
代理人弁理士法人樹之下知的財産事務所
主分類C30B 29/06 20060101AFI20241224BHJP(結晶成長)
要約【課題】シリコン単結晶ごとの酸素濃度を安定させることができ、ライフタイムが短くなることを抑制できる加熱装置を提供すること。
【解決手段】加熱装置は、シリコン融液に水平磁場を印加しながらチョクラルスキー法によりシリコン単結晶を製造するシリコン単結晶製造装置において、シリコン融液を収容する坩堝を加熱する加熱装置であって、前記坩堝を囲む円筒形状の一部が欠けた形状を有するグラファイト製の発熱部を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
シリコン融液に水平磁場を印加しながらチョクラルスキー法によりシリコン単結晶を製造するシリコン単結晶製造装置において、シリコン融液を収容する坩堝を加熱する加熱装置であって、
前記坩堝を囲む円筒形状の一部が欠けた形状を有するグラファイト製の発熱部を備える、加熱装置。
続きを表示（約 740 文字）【請求項２】
請求項１に記載の加熱装置において、
前記発熱部は、前記円筒形状の一部が上下方向の全体にわたって欠けた形状を有する、加熱装置。
【請求項３】
請求項２に記載の加熱装置において、
前記発熱部は、鉛直上方から見る平面視で中心角が１０°以上１８０°未満の円弧状の領域が欠けた形状を有する、加熱装置。
【請求項４】
シリコン融液に水平磁場を印加しながらチョクラルスキー法によりシリコン単結晶を製造するシリコン単結晶製造装置であって、
前記シリコン融液を収容する坩堝と、
前記坩堝を加熱する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の加熱装置と、
前記シリコン融液に前記水平磁場を印加する磁場印加部と、を備え、
前記加熱装置は、前記発熱部の欠けた部分が前記坩堝の中心軸および前記水平磁場の中心磁力線を含む鉛直仮想平面に対して一方側に位置するように配置されている、シリコン単結晶製造装置。
【請求項５】
請求項４に記載のシリコン単結晶製造装置を用いて、前記シリコン融液に前記水平磁場を印加しながらチョクラルスキー法によりシリコン単結晶を製造するシリコン単結晶の製造方法であって、
前記坩堝内のシリコン原料を溶融して前記シリコン融液を生成するシリコン融液生成工程と、
前記シリコン融液へ前記水平磁場を印加して、前記中心磁力線に直交する仮想平面における前記シリコン融液の対流の方向を一方向に固定する磁場印加工程と、
前記シリコン融液に着液させた種結晶を引き上げることにより、前記シリコン単結晶を育成する育成工程と、を備える、シリコン単結晶の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱装置、シリコン単結晶製造装置およびシリコン単結晶の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
シリコン単結晶の製造方法として、シリコン融液に水平磁場を印加するＭＣＺ（磁場印加チョクラルスキー）法が用いられる場合がある。ＭＣＺ法を用いてシリコン融液に水平磁場を印加した場合、シリコン融液内の水平磁場の印加方向に直交する仮想平面における対流の方向が、右回り（以下、「右渦モード」と言う場合がある）になる場合と左回り（以下、「左渦モード」と言う場合がある）になる場合がある。
【０００３】
対流モードが右渦モードとなるか左渦モードとなるかはランダムであり、対流モードと炉内環境によってシリコン単結晶に取り込まれる酸素の濃度がばらついてしまう。安定した酸素濃度を有するシリコン単結晶を得るためには、引き上げ中のシリコン融液の対流モードを制御することが重要となる。このため、坩堝内のシリコン融液の対流モードを制御する手法について様々な検討が行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１には、それぞれ中心角が１８０°の半円筒状の第１加熱領域および第２加熱領域を有するヒータが開示されている。第２加熱領域は、第１加熱領域よりも厚い形状を有し、抵抗値が第１加熱領域よりも小さい構成を有する。ヒータは、坩堝の中心軸および水平磁場の中心磁力線を含む鉛直仮想平面に対して一方側に第１加熱領域が位置し、他方側に第２加熱領域が位置するように配置されている。
特許文献１には、このようなヒータを用いて、第１加熱領域および第２加熱領域に同じ大きさの電圧を印加することにより、第１加熱領域を第２発熱領域よりも高い温度で発熱させ、炉内の熱環境を坩堝の中心軸に対して非軸対称にすることにより、対流モードを右渦モードおよび左渦モードのうち一方に固定し、対流モードに起因する酸素濃度のばらつきを排除する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１９－１５１５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された方法では、厚さが第２領域よりも薄い第１加熱領域が第２発熱領域よりも高い温度で発熱するため、ヒータを構成するグラファイトの反応に起因する減肉速度（厚さが薄くなる速度）は、第２加熱領域よりも第１加熱領域の方が速くなる。このため、ヒータを長期間にわたって使用すると、第１加熱領域と第２加熱領域との厚さの比率が変化して、抵抗値の比率も変化してしまう。このような抵抗値の比率の変化に伴い坩堝の加熱状態が変化すると、シリコン単結晶の酸素濃度が変化してしまうおそれかがある。また、第１加熱領域の減肉速度が第２加熱領域よりも速いため、ヒータのライフタイムが短くなってしまうおそれがある。
【０００７】
本発明は、シリコン単結晶ごとの酸素濃度を安定させることができ、ライフタイムが短くなることを抑制できる加熱装置、シリコン単結晶製造装置およびシリコン単結晶の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の加熱装置は、シリコン融液に水平磁場を印加しながらチョクラルスキー法によりシリコン単結晶を製造するシリコン単結晶製造装置において、シリコン融液を収容する坩堝を加熱する加熱装置であって、前記坩堝を囲む円筒形状の一部が欠けた形状を有するグラファイト製の発熱部を備える。
【０００９】
本発明の加熱装置において、前記発熱部は、前記円筒形状の一部が上下方向の全体にわたって欠けた形状を有する、ことが好ましい。
【００１０】
本発明の加熱装置において、前記発熱部は、鉛直上方から見る平面視で中心角が１０°以上１８０°未満の円弧状の領域が欠けた形状を有する、ことが好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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