[发明专利]单晶制造装置及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过切克劳斯基单晶生长法(Czochralski method；以下称为“CZ法”)，来制造半导体、电介体及磁性体等各种结晶材料的单晶制造装置及制造方法。

背景技术

通过CZ法来制造半导体、电介体、磁性体等单晶时所使用的单晶制造装置，是在腔室内收存坩埚及加热器而构成，该坩埚绕着其中心而被旋转驱动；而该加热器配置在该坩埚的周围；通过加热器加热投入至坩埚内的多晶原料而得到多晶熔液，并在该多晶熔液中浸渍已安装于金属线等的上轴的下端的晶种，且一边旋转该上轴一边将其以规定速度拉起，来使规定的单晶在晶种的下面成长。

图4是表示通过CZ法的以往的单晶制造装置13的概略剖面图的一个例子。在图4中，附图标记1是容置多晶原料2的坩埚，在其外周配置有例如由石墨所构成的圆筒状加热器3，且按照需要在该坩埚1下方配置有底部绝热材料4。另外，在加热器3的外侧按照需要配置有圆筒状绝热材料5，这些构件被容置在下部腔室6或上部腔室7内。

另外，在上部腔室7设置有拉起单晶时的导通路8。

在通过如上述的单晶制造装置13来制造单晶时，多晶原料2的熔融是通过配置在坩埚1的周围的例如石墨制的电阻加热器3来进行，随着近年来结晶的大口径化，会有与装料量(熔融量)的增加成比例的熔融时间变长的问题。

另外，因为在加热器3所产生的热通过上部腔室7或单晶的导通路8而往上部散失，同时热量也会从熔融原料表面或坩埚，通过上部腔室7或单晶的导通路8而往上部散失，所以使熔融所需要的时间增长。

例如，在大口径化的单晶硅制造装置中，多晶原料的熔融需要200～300kW时的电力，因为其大致全部热量从水冷式的腔室壁往外部排掉，所以在热区域内必须一边维持适当的温度，一边抑制被壁面消耗的热量。

对此，公开有一种单晶制造装置(例如参照日本特开平10-81595号公报)，除了在坩埚周围配置的加热器以外，另外具备使用灯或激光的辅助加热装置，由此，能够缩短多晶原料的熔融时间。

此外，为了防止热量往腔室上部放出，公开有一种单晶制造装置(例如参照日本特开平10-158091号公报)，其在使多晶原料熔融时在坩埚上配置遮热板，还公开有一种单晶制造装置(例如参照日本特开2001-213691号公报)，其在使多晶原料熔融时在坩埚上部配置由Mo或W、Si等高熔点材料所构成的圆板状反射构件。

发明内容

如此，随着近年来半导体结晶的大口径化，因为多晶原料熔融量增加，所需要的熔融时间与熔融量的增加成比例而变为长时间，会有电力消耗量增加且结晶制造时间的损耗也增大的问题。

因此，本发明是鉴于上述问题而进行的，本发明的目的是提供一种单晶制造装置及制造方法，通过缩短多晶的熔融时间而缩短周期，可实现降低生产成本，同时能够降低电力成本。

为了解决上述问题，本发明提供一种单晶制造装置，具备腔室、该腔室内的坩埚、配置在该坩埚的周围的加热器、拉起晶种的拉起机构、上述晶种和培育后的单晶的导通路，并通过上述加热器熔融已容置在上述坩埚内的多晶原料，且使上述晶种接触该熔融状态的多晶而拉起，由此制造单晶，其特征在于，

具备底部为曲面状的圆筒状石英管和圆顶状石英板；上述石英管配置成由上述腔室的上部通过上述导通路，且上述曲面状的底部面临上述坩埚上面，并且上述石英板配置成包围石英管，上述石英管的至少上述底部为反射热线的反射结构，而上述石英板是朝向上述坩埚且反射热线的反射结构。

如此，本发明作成如下结构，即，在熔融多晶原料时，将底部为曲面状且作成将热线反射至坩埚的反射结构的圆筒状石英管配置在上述坩埚上方，并且在石英管的周围配置具有将热线反射至坩埚的反射结构的圆顶状石英板。

由此，将从加热器或坩埚往导通路散失的热线，通过圆筒状石英管，且将往腔室方向散失的热线，通过石英板加以聚光而使其朝向多晶原料反射，能够有效地利用以往舍弃的热量。因此能够使施加于多晶原料的总热量比以往增加而促进熔融，能够缩短熔融所需要的时间。由此，因为能够缩短制造单晶所需要的时间，能够达成生产性的提升及生产成本的降低。

另外，优选上述石英管及上述石英板的反射结构是经施行镀金、蒸镀金或涂覆金而成的。

如此，石英管及上述石英板的反射结构是对热线反射率优异的金进行电镀、蒸镀或涂覆而成的，由此能够提高来自加热器的热线的反射效率，能够实现更缩短多晶原料的熔融时间。

另外，优选作为上述石英板的反射结构，在经施行镀金、蒸镀金或涂覆金而成时，利用石英覆盖该镀金、蒸镀金或涂覆金而成的夹层结构。