JP6204500B2 - 単結晶成長装置 - Google Patents

Description

単結晶を成長させる装置に関する。

サファイア単結晶を成長する代表的な技術には、チョクラルスキー（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ）方法及びカイロポーラス（Ｋｙｒｏｐｕｌｏｕｓ）方法がある。カイロポーラス方法は、坩堝に原料を充填し、融点以上に加熱した後、適度なシーディング（ｓｅｅｄｉｎｇ）温度で、上部に位置する種結晶を坩堝中の溶融液に接触させてシーズニング（ｓｅａｓｏｎｉｎｇ）を形成し、一定の勾配でパワー（ｐｏｗｅｒ）を減少させながら成長に必要な温度勾配を維持し、ボディー（ｂｏｄｙ）を成長させることができる。

実施例は、単結晶の横成長時に発生するサイドスティッキング（ｓｉｄｅ ｓｔｉｃｋｉｎｇ）を抑制することができる単結晶成長装置を提供する。

実施例に係る単結晶成長装置は、チャンバーと、前記チャンバーの内部に設けられ、単結晶成長原料である溶融液を収容する坩堝と、前記坩堝と前記チャンバーの側壁との間に配置され、前記坩堝を加熱する発熱体と、前記坩堝の上端に配置される坩堝スクリーンとを備え、前記坩堝スクリーンは、前記坩堝中に収容されている前記溶融液から発生する輻射熱を前記坩堝の内部側壁に反射する折り曲げ部を有することができる。

前記折り曲げ部は、前記坩堝スクリーンの一部が前記坩堝に向かって折り曲がっている部分であってもよい。

前記坩堝スクリーンは、前記坩堝の上端と接触し、前記坩堝の上端に支持されてもよい。

前記坩堝スクリーンは、中央に開口部を有する円板状であってもよく、前記坩堝スクリーンは、外周面に隣接し、前記坩堝の上端によって支持される外側部分、及び内周面に隣接し、前記折り曲げ部を有する内側部分を含むことができる。

前記外側部分の下面を基準に、前記内側部分の下面は前記坩堝に向かう方向に傾斜していてもよい。

前記内側部分は、前記外側部分を基準に、前記坩堝に向かう方向に折り曲がってもよい。前記内側部分の厚さは前記外側部分の厚さと同一であってもよい。

前記内側部分は、前記内周面から前記外周面に向かって厚さが減少してもよい。

前記内側部分の上面と前記外側部分の上面は互いに平行であり、同一平面を成してもよい。

前記単結晶成長装置は、前記坩堝スクリーン上に配置される少なくとも一つの第１上部断熱材をさらに備えることができ、前記第１上部断熱材は、複数の層が積層された構造であってもよい。

他の実施例に係る単結晶成長装置は、チャンバーと、前記チャンバーの内部に設けられ、単結晶成長原料である溶融液を収容する坩堝と、前記坩堝の上端に配置され、前記坩堝中に収容されている前記溶融液から発生する輻射熱を前記坩堝の内部側壁に反射する折り曲げ部を有する反射部と、前記反射部上に配置され、前記溶融液の表面から放出される輻射熱を前記溶融液に反射させる坩堝スクリーンとを備える。

前記反射部は、中央に開口部を有する円板状であってもよい。

前記反射部は、前記坩堝スクリーンを支持する支持部、及び前記支持部から折り曲がっており、前記溶融液から発生する輻射熱を前記坩堝の内部側壁に反射する折り曲げ部を有することができる。

前記支持部は、一端が前記坩堝スクリーンの下部面の周縁と接触し、他端は前記坩堝の上端と接触してもよい。

前記折り曲げ部の長さは、前記坩堝スクリーンの半径の長さより短くてもよい。

前記反射部の長さは、前記支持部の高さをｃｏｓθ１で割った値より小さい又は等しく、θ１は、前記折り曲げ部と前記支持部とがなす角度であってもよい。

前記折り曲げ部の上面は、前記坩堝スクリーンの下部面と接触してもよく、前記折り曲げ部の上面を基準に、前記折り曲げ部の下面は傾斜していてもよい。

前記折り曲げ部は、前記支持部と接する境界面から先端に向かって厚さが増加してもよい。

前記反射部は、モリブデンで形成することができる。

前記単結晶成長装置は、前記坩堝スクリーン上に配置される少なくとも一つの上部断熱材をさらに備えることができ、前記上部断熱材は、複数の層が積層された構造であってもよい。

実施例は、サイドスティッキング（ｓｉｄｅ ｓｔｉｃｋｉｎｇ）を抑制することができる。

図１は、実施例に係る単結晶成長装置を示す図である。 図２ａは、図１に示した坩堝スクリーンの平面図である。 図２ｂは、図２ａに示した坩堝スクリーンをＡＢ方向に切断した断面図である。 図３は、一般的な坩堝スクリーンの構造を示す図である。 図４は、実施例に係る坩堝スクリーン構造によるサイドスティッキングの防止を説明するための概念図である。 図５は、他の実施例に係る単結晶成長装置に追加されるスペーサを示す図である。 図６は、図５に示したスペーサの配置を示す図である。 図７は、他の実施例に係る第１上部断熱材の断面図である。 図８は、他の実施例に係る単結晶成長装置を示す図である。 図９は、図８に示した反射部の平面図である。 図１０は、図９に示した反射部をＡＢ方向に切断した断面図である。 図１１は、図８に示した反射部によるサイドスティッキングの防止を説明するための概念図である。 図１２は、他の実施例に係る反射部を示す図である。

以下、実施例は、添付の図面及び実施例に関する説明から明らかになるだろう。実施例の説明において、各層（膜）、領域、パターン又は構造物が、基板、各層（膜）、領域、パッド又はパターンの「上／上部（ｏｎ）」に又は「下／下部（ｕｎｄｅｒ）」に形成されると記載される場合において、「上／上部（ｏｎ）」と「下／下部（ｕｎｄｅｒ）」は、「直接に（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）」形成される場合も、「他の層を介在して（ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ）」形成される場合も含む。また、各層の上／上部又は下／下部は図面を基準にして説明する。

図面で、大きさは、説明の便宜及び明確性のために誇張又は省略されたり、又概略的に示される。また、各構成要素の大きさは、実際の大きさを必ずしも反映しない。また、同一の参照番号は、図面の説明を通じて同一の要素を指す。以下、添付の図面を参照しつつ、実施例に係る単結晶成長装置を説明する。

図１は、実施例に係る単結晶成長装置１００を示す。図１を参照すると、単結晶成長装置１００は、チャンバー（ｃｈａｍｂｅｒ）１０１、坩堝（ｃｒｕｃｉｂｌｅ）１１０、坩堝支持台１２０、発熱体（ｈｅａｔｅｒ）１３０、側部断熱材１３５、下部断熱材１４０、上部断熱材１５０、及び移送手段１７０を備える。

チャンバー１０１は、単結晶Ｉを成長させる成長環境を提供する空間とすることができる。

坩堝１１０は、チャンバー１０１の内部に設けられ、単結晶を成長させるための原料溶融液を収容することができる。坩堝１１０の材質はタングステンであってもよいが、これに限定されない。

坩堝支持台１１０は、坩堝１１０の下部に配置され、坩堝１１０を支持することができる。坩堝支持台１１０は、熱伝導性及び耐熱性に優れ、熱膨張率が低いため、熱に変形しにくく、熱衝撃に強い材質、例えば、モリブデンで形成することができるが、これに限定されない。

発熱体１３０は、坩堝１１０の外周面から一定間隔離隔するようにチャンバー１０１の内部に設けることができる。発熱体１３０は坩堝１１０を加熱することができる。発熱体１３０は、タングステンで形成することができるが、これに限定されない。

発熱体１３０は、坩堝１１０の側面及び下面を取り囲むように配置されているが、これに限定されず、坩堝１１０の側面の周囲にのみ配置されてもよい。

発熱体１３０は坩堝１１０を加熱することができ、発熱体１３０の加熱によって、坩堝１１０中に収容された高純度の多結晶の塊は溶融しうる。

側部断熱材１３５は坩堝１１０の側部に配置されており、チャンバー１０１中の熱がチャンバー１０１の側部から放出されることを防ぐことができる。

例えば、側部断熱材１３５は、発熱体１３０とチャンバー１０１側壁との間に位置して、発熱体１３０の熱がチャンバー１０１の外部に放出されないように遮断することができる。

下部断熱材１４０は、坩堝１１０の下部に配置されており、チャンバー１０１中の熱がチャンバー１０１の下部から放出されることを防ぐことができる。例えば、下部断熱材１４０は、発熱体１３０とチャンバー１０１の底との間に位置して、発熱体１３０の熱がチャンバー１０１の底から放出されないように遮断することができる。

上部断熱材１５０は、坩堝１１０の上部に配置されており、坩堝１１０の上部から熱が放出されないように遮断することができる。

移送手段１７０は、成長する単結晶を支持し、且つ成長する単結晶を上昇又は下降させることができる。

移送手段１７０は、坩堝１１０の上部に配置されており、一端には種子結晶１６２が固定されるシード連結部１７２、及びシード連結部１７２の一端と連結され、シード連結部１７２を上昇又は下降させる昇降部１７４を有することができる。シード連結部１７２はシャフト（ｓｈａｆｔ）タイプであってもよい。

上部断熱材１５０は、成長する単結晶Ｉに整列又は対応する開口部１９０を中央に有することができる。

上部断熱材１５０は、坩堝１１０内の溶融液（Ｍ）から発生する輻射熱を坩堝１１０の内部側壁に反射する折り曲げ部２１９（図２ａ及び図２ｂ参照）を有することができる。坩堝スクリーン１５２の折り曲げ部２１９（図２ａ及び図２ｂ参照）は、上部断熱材１５０の一部が内側方向又は坩堝１１０の方向に折り曲がっている部分であってもよい。

上部断熱材１５０は、坩堝スクリーン１５２、第１上部断熱材１５４、及び第２上部断熱材１５６を有することができる。

坩堝スクリーン１５２は、坩堝１１０の上端に配置され、坩堝１１０の上端に支持されてもよい。坩堝スクリーン１５２は、断熱効果に優れたモリブデン（Ｍｏｌｙｂｄｅｎ）、又はタングステン（Ｗ）からなる単一層であってもよい。坩堝スクリーン１５２の厚さは、５ｍｍ〜１０ｍｍであってもよい。

坩堝スクリーン１５２は、坩堝１１０中の溶融液（Ｍ）から発生する輻射熱を坩堝１１０の内部側壁に反射する折り曲げ部を有することができる。

第１上部断熱材１５４は、坩堝スクリーン１５２の上部に配置され、第２上部断熱材１５６は第１上部断熱材１５４の上部に配置されてもよい。第１上部断熱材１５４、及び第２上部断熱材１５６は、断熱効果を向上させるために複数の層が積層された構造であってもよく、隣接する層の間にはエアーギャップ（ａｉｒ ｇａｐ）が設けられてもよい。

例えば、第１及び第２上部断熱材１５４，１５６はそれぞれ、最下端に位置する第１層及び第１層上に積層される複数の第２層を有することができる。第１層はタングステンで形成され、第２層はモリブデンで形成されてもよい。断熱効果を向上させるために、第２上部断熱材１５６に含まれる第２層の数は、第１上部断熱材１５４に含まれる第２層の数より多くてもよい。第１及び第２上部断熱材１５４，１５６は、発熱体１３０の上端に支持されてもよいが、これに限定されない。坩堝スクリーン１５２、第１上部断熱材１５４、及び第２上部断熱材１５６はそれぞれ、成長した単結晶Ｉに整列又は対応する開口部１９０を有することができる。成長する単結晶Ｉは開口部１９０を通して出入りしてもよいが、これに限定されない。

図２ａは、図１に示した坩堝スクリーン１５２の平面図であり、図２ｂは、図２ａに示した坩堝スクリーン１５２をＡＢ方向に切断した断面図である。

図２ａ及び図２ｂを参照すると、坩堝スクリーン１５２は、坩堝１１０中の溶融液Ｍから発生する輻射熱を坩堝１１０の内部側壁に反射する折り曲げ部２１９を有することができる。折り曲げ部２１９は、坩堝スクリーン１５２の一部が坩堝１１０に向かって折り曲がっている部分であってもよい。

坩堝スクリーン１５２は、中央に開口部１９０−１を有する円板状であってもよく、外周面２０８から第１距離ａ１以内の領域である外側部分２１８、及び内周面２０７から第２距離ａ２以内の領域である内側部分２１９を有することができる。

外周面２０８と内周面２０７との間に位置する内側部分２１９の一端は、外周面２０８と内周面２０７との間に位置する外側部分２１８の一端に接してもよい。

坩堝スクリーン１５２の外側部分２１８の一端は、坩堝１１０の上端に支持されてもよい。

坩堝スクリーン１５２の内側部分２１９は、外側部分２１８を基準に、坩堝１１０に向かう方向に一定の角度θで折り曲がっている折り曲げ部を有することができる。

坩堝スクリーン１５２の外側部分２１８の下面４１１を基準に、内側部分２１９の下面４１２は坩堝１１０の方向に一定の角度θで傾斜してもよい。また、外側部分２１８の上面４２２を基準に、内側部分２１９の上面４２２は一定の角度θで傾斜してもよい。すなわち、図２ｂでは、内側部分２１９の全体が折り曲げ部であってもよい。内側部分２１９の厚さは外側部分２１９の厚さと同一であってもよい。

外側部分２１８の幅ａ１と内側部分ａ２の幅との比率は１：２であってもよく、角度θは５゜〜１０゜であってもよい。

一般に、単結晶の成長過程において、単結晶の横成長速度と溶融液の表面が低くなる速度によって、サイドスティッキング（ｓｉｄｅ ｓｔｉｃｋｉｎｇ）が発生しうる。

サイドスティッキングとは、単結晶が横成長するにつれて、坩堝の温度変化によって坩堝の内壁に多結晶物質が形成され、このような多結晶物質に、成長した単結晶がくっつくことをいう。多結晶物質は、坩堝中の残留溶融液、又は溶融液から蒸発した物質が、温度の低くなった坩堝の内壁に固化しながら形成されうる。単結晶の横成長速度が速く、溶融液の表面が低くなる速度が遅くなる場合にサイドスティッキングが発生しうる。

発熱体から坩堝に供給される熱のバランスが取れない場合又はシード（ｓｅｅｄ）と溶融液の対流点間の整列が歪む場合にも、サイドスティッキングか発生しうる。サイドスティッキングが発生すると、所望する品質の単結晶を成長させることができず、単結晶を坩堝からリフトオフ（ＬＩＦＴ ＯＦＦ）する際、単結晶が破損したり、単結晶にクラック（ＣＲＡＣＫ）が発生しうる。

図３に、一般的な坩堝スクリーン１０の構造を示す。

図３を参照すると、一般に、坩堝１１０の上端に配置される坩堝スクリーン１０は、溶融液Ｍの表面３０１と平行な構造を有する。このような坩堝スクリーン１０の構造では、溶融液Ｍの表面３０１から放出される輻射熱３０２を溶融液Ｍに反射することができ、坩堝スクリーン１０は単に断熱の役割しか果たすことができない。図３に示した坩堝スクリーン１０の構造の下では、上述した理由から発生するサイドスティッキング２０を防止することができない。

図４は、実施例に係る坩堝スクリーン１５２構造によるサイドスティッキングの防止を説明する概念図である。

図４を参照すると、実施例に係る坩堝スクリーン１５２は、内側部分２１９が一定の角度θで折り曲がっている構造を有するため、溶融液Ｍの表面３０１から放出される輻射熱３０２が坩堝１１０の内壁に反射され、これによって、坩堝１１０内側の温度を上昇させることができる。

坩堝１１０内側の温度が上昇すると、坩堝１１０内に残留する溶融液Ｍ、又は溶融液Ｍから蒸発した物質が固化して坩堝１１０の内壁に多結晶（ｐｏｌｙ ｃｒｙｓｔａｌ）２０を形成することを防止することができる。したがって、実施例は、溶融液Ｍの表面が低くなるにつれて坩堝１１０の温度が下がることを防止し、坩堝１１０の内壁における多結晶の形成を防止することができ、結果として、サイドスティッキングが発生することを抑制することができる。

輻射熱３０３が到達する坩堝１１０の内壁の一領域１１２は、坩堝スクリーン１５２の内側部分２１９が折り曲がった角度θによって決定することができる。このため、坩堝スクリーン１５２の内側部分２１９の折り曲がった角度θを調節することによって、反射された輻射熱３０３を、溶融液Ｍが減少するにつれて露出される坩堝１１０内壁の一領域１１２に伝達することができる。そして、伝達される輻射熱３０３によってサイドスティッキングを抑制することができる。

図１に示した実施例では、坩堝スクリーン１５２の外側部分２１８が坩堝１１０の上端に直接支持されているが、他の実施例では、坩堝１１０の上端と坩堝スクリーン１５２の外側部分２１８との間にスペーサ（ｓｐａｃｅｒ）を介在してもよい。

図５は、他の実施例に係る単結晶成長装置に追加されるスペーサ２１０−１を示し、図６は、図５に示したスペーサ（２１０−１乃至２１０−ｎ、ｎ＞１の自然数）の配置を示す図である。

図５及び図６を参照すると、坩堝１１０の上端と坩堝スクリーン１５２の外側部分２１８との間に複数のスペーサ（２１０−１乃至２１０−ｎ、ｎ＞１の自然数）が互いに離隔して配置されてもよい。複数のスペーサ（２１０−１乃至２１０−ｎ、ｎ＞１の自然数）の間には、坩堝１１０中のガスが放出され得るような空間が形成されてもよい。複数のスペーサ（２１０−１乃至２１０−ｎ、ｎ＞１の自然数）の材質はモリブデンであってもよい。

図７は、他の実施例に係る坩堝スクリーン７１０の断面図である。

図７を参照すると、坩堝スクリーン７１０は、外側部分７０１及び内側部分７０１で構成されてもよい。

坩堝スクリーン７１０は、中央に開口部を有する円板状であってもよい。

坩堝スクリーン７１０の外側部分７０１は外周面７０８から第３距離ｂ１以内の領域であり、内側部分７０２は内周面７０７から第４距離ｂ２以内の領域であってもよく、外周面７０８と内周面７０７との間に位置する内側部分７０２の一端は、外周面７０８と内周面７０７との間に位置する外側部分７０１の一端と接してもよい。第３距離ｂ１は第１距離ａ１と同一であり、第４距離ｂ２は第２距離ａ２と同一であってもよい。

坩堝スクリーン７１０の内側部分７０２は外側部分７０１を基準に、坩堝１１０に向かう方向に一定の角度θで折り曲がる折り曲げ部を有することができる。

坩堝スクリーン７１０の外側部分７０１の下面７１１を基準に、内側部分７０２の下面７１２は坩堝１１０方向に一定の角度θで傾斜してもよい。外側部分７０１の上面７２１と内側部分７０２の上面７２２は互いに平行であり、面一になってもよい。

図７に示す坩堝スクリーン７１０の内側部分７０２は、下面７１２のみが折り曲がっている構造であり、内側部分７０２の上面は折り曲がっていない。内側部分７０２は内周面７０７から外周面７０８に行くほど厚さが減少してもよい。

坩堝スクリーン７１０は、内側部分７０２の下面７１２が傾斜した構造となっているため、溶融液から放出される輻射熱を坩堝１１０の側壁に反射させることができ、これによって、実施例はサイドスティッキングを抑制することができる。

図８は、他の実施例に係る単結晶成長装置２００を示す図である。図１と同一の図面符号は同一の構成を示し、同一の構成については説明を簡略にしたり省略する。

図８を参照すると、単結晶成長装置２００は、チャンバー１０１、坩堝１１０、坩堝支持台１２０、発熱体１３０、側部断熱材１３５、下部断熱材１４０、上部断熱材１５０−１、反射部１６０、及び移送手段１７０を備える。

上部断熱材１５０−１は、坩堝１１０上に配置され、坩堝１１０上部から熱が放出されないように遮断することができる。

上部断熱材１５０−１は、坩堝スクリーン（ｃｒｕｃｉｂｌｅ ｓｃｒｅｅｎ）１５３、第１上部断熱材１５４、及び第２上部断熱材１５６を有することができる。

図１に示した坩堝スクリーン１５２は折り曲げ部を有するが、図８に示す坩堝スクリーン１５３は扁平なリング状であってもよい。

反射部１６０は、坩堝１１０の上端と坩堝スクリーン１５３との間に配置され、坩堝１１０中の溶融液Ｍから発生する輻射熱を坩堝１１０の内部側壁に反射する。

例えば、反射部１６０は、坩堝１１０の上端に接し、坩堝１１０の上端に支持されてもよく、上部断熱材１５０−１は反射部１６０上に配置されてもよい。

反射部１６０及び上部断熱材１５０−１は、成長する単結晶Ｉに整列又は対応する開口部３９０を中央に有することができる。

坩堝スクリーン１５３は、反射部１６０の上部に配置されてもよく、溶融液Ｍの表面から放出される輻射熱を再び溶融液Ｍに反射させる。坩堝スクリーン１５３は、反射部１６０によって支持されてもよい。

坩堝スクリーン１５３は、断熱効果に優れたモリブデン（Ｍｏｌｙｂｄｅｎ）、又はタングステン（Ｗ）からなる単一層であってもよい。例えば、坩堝スクリーン１５３の厚さは、５ｍｍ〜１０ｍｍであるが、これに限定されない。

第１上部断熱材１５４は坩堝スクリーン１５３の上部に配置され、第２上部断熱材１５６は第１上部断熱材１５４の上部に配置されてもよい。

坩堝スクリーン１５３、第１上部断熱材１５４、及び第２上部断熱材１５６は、成長する単結晶Ｉに整列又は対応する開口部３９０を有することができる。

反射部１６０は、坩堝１１０中の溶融液Ｍから発生する輻射熱を坩堝１１０の内部側壁に反射する折り曲げ部を有することができる。ここで、折り曲げ部は、反射部１６０の一部が内側方向又は坩堝１１０の方向に折り曲がっている部分であってもよい。

図９は、図８に示した反射部１６０の平面図であり、図１０は、図９に示した反射部１６０をＡＢ方向に切断した断面図である。

図９及び図１０を参照すると、反射部１６０は、中央に開口部３９０−１を有する円板状、例えば、リング（ｒｉｎｇ）状であってもよい。

反射部１６０は＜坩堝スクリーン１５３の下部面の周縁と接触し、坩堝スクリーン１５３を支持する支持部３１８、及び支持部３１８から折り曲がっており、坩堝１１０中の溶融液Ｍから発生する輻射熱を坩堝１１０の内部側壁１１２に反射する折り曲げ部３１９を有することができる。

支持部３１８は、一端が坩堝スクリーン１５３の下部面の周縁と接触し、他端は坩堝１１０の上端と接触してもよい。

支持部３１８の高さＨは２５ｍｍ〜３５ｍｍであるが、これに限定されない。支持部３１８の厚さｔは、折り曲げ部３１９の厚さと同一であるが、これに限定されない。

折り曲げ部３１９は、中央に開口部３９０−１を有する円板状、例えば、リング状であってもよい。折り曲げ部３１９の長さＬ１は、坩堝スクリーン１５３の半径の長さＬ２より短くてもよい。このとき、坩堝スクリーン１５３の半径の長さＬ２は、開口部３９０−１を除いた坩堝スクリーン１５３の半径の長さであってもよい。

折り曲げ部３１９は、支持部３１８を基準に一定の角度θで傾斜してもよい。折り曲げ部３１９と支持部３１８とがなす角度θは、３０゜〜４５゜であってもよい。

反射部１６０の長さＬ１は、支持部３１８の高さＨをｃｏｓθ１で割った値より小さい又は等しくてもよい（Ｌ１≦Ｈ／ｃｏｓθ１）。ここで、θ１は、折り曲げ部３１９と支持部３１８とがなす角度であってもよい。

反射部１６０の長さＬ１がＨ／ｃｏｓθ１を超えると、成長する単結晶をプーリング（ｐｕｌｌｉｎｇ）できる距離が減少するため、成長した単結晶を坩堝１１０から分離するリフトオフ工程が不可能になりうる。

反射部１６０は、熱伝導性及び耐熱性に優れ、熱膨張率が低いため、熱に変形しにくく、熱衝撃に強い材質、例えば、モリブデンで形成することができるが、これに限定されない。

一般に、単結晶の成長過程において単結晶の横成長速度と溶融液の表面が低くなる速度によって、サイドスティッキング（ｓｉｄｅ ｓｔｉｃｋｉｎｇ）が発生しうる。例えば、単結晶の横成長速度が速く、溶融液の表面が低くなる速度が遅くなる場合にサイドスティッキングが発生しうる。また、発熱体から坩堝に供給される熱のバランスが取れない場合又はシード（ｓｅｅｄ）と溶融液の対流点間の整列が歪む場合にもサイドスティッキングが発生しうる。

このようなサイドスティッキングが発生すると、単結晶にクラックができ、所望する品質の単結晶を成長させることができず、収率が減少し、サイドスティッキングを除去しなければならず、単結晶成長時間が増加しうる。

図１１は、図８に示した反射部１６０によるサイドスティッキングの防止を説明するための概念図を示す。

図１１を参照すると、反射部１６０の折り曲げ部３１９によって、溶融液Ｍの表面４０１から放出される輻射熱４０２を坩堝１１０の内壁１１２に反射することができる。

折り曲げ部３１９によって坩堝１１０の内壁に反射される熱４０３は、坩堝１１０内壁１１２又は坩堝１１０内側の温度を上昇させることができる。坩堝１１０内壁１１２又は坩堝１１０内側の温度が上昇すると、坩堝１１０内壁に多結晶（ｐｏｌｙ ｃｒｙｓｔａｌ）２１が形成されることを防止することができる。

したがって、実施例は、反射部１６０によって反射される輻射熱が、溶融液Ｍの表面が低くなるにつれて坩堝１１０の温度が下がることを防止することから、坩堝１１０の内壁に多結晶が形成されることを防止することができ、よって、サイドスティッキングの発生を抑制することができる。

輻射熱４０３が到達する坩堝１１０の内壁１１２の範囲は、折り曲げ部３１９の長さＬ１、及び折り曲がった角度θ１によって決定することができ、サイドスティッキングの発生を抑制することができる。

図５に示したスペーサ２１０−１乃至２１０−６間の空間から、溶融液Ｍの表面３０１から放出される輻射熱３０２及び坩堝１１０の内壁に反射される熱３０３が漏れることがあり、これにより、単結晶の異常成長が発生したり、サイドスティッキング防止効果が低減したりしうる。

しかしながら、図１１に示す反射部１６０は、坩堝スクリーン１５３と坩堝１１０の上端間の空間を密閉しているため、反射部１６０は溶融液Ｍの表面４０１から放出される輻射熱４０２及び坩堝１１０の内壁に反射される熱４０３が、坩堝スクリーン１５３と坩堝１１０上端との間の空間から漏れることを防ぐことができる。図１に比べて、図１１に示す実施例の方が、サイドスティッキングをより效率的に防止することができる。

図１２に、他の実施例に係る反射部１６０−１を示す。

図１０と同一の図面符号は同一の構成を表し、同一の構成については説明を簡略にしたり省略する。

図１２を参照すると、反射部１６０−１は、支持部３１８及び折り曲げ部３１９−１を有することができる。

図１２に示す折り曲げ部３１９−１は、外周面３０８から内周面３０７の方向に行くほど厚さｔ２が増加している。例えば、折り曲げ部３１９−１と支持部３１８とが接する境界面から折り曲げ部３１９−１の先端に行くほど折り曲げ部３１９−１の厚さｔ２は増加してもよい。

折り曲げ部３１９−１の上面は平行であり、坩堝スクリーン１５３の下部面と接触してもよい。折り曲げ部３１９−１の上面が坩堝スクリーン１５３の下部面と接触することから、坩堝スクリーン１５３を安定して支持することができる。

折り曲げ部３１９−１の下面６０１は、折り曲げ部３１９−１の上面を基準に傾斜してもよく、折り曲げ部３１９−１の下面６０１と支持部３１８とがなす角度θ２は１０゜〜４０゜であってもよい。

図１２に示す折り曲げ部３１９−１の下面によって、溶融液Ｍから放出される輻射熱を坩堝１１０の側壁、又は坩堝１１０内周に反射させることができ、実施例は、サイドスティッキングを抑制することができる。

以上、実施例に説明された特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも一つの実施例に含まれ、必ずしも一つの実施例に限定されるわけではない。さらに、各実施例に例示された特徴、構造、効果などは、実施例の属する分野における通常の知識を有する者にとっては他の実施例に組合せ又は変形して実施することもできる。したがって、このような組合せや変形に関する内容も、本発明の範囲に含まれるものとして解釈しなければならない。

実施例は、ウエハー製造工程において単結晶成長工程に用いることができる。

Claims (16)

1. チャンバーと、
   前記チャンバーの内部に設けられ、単結晶成長原料である溶融液を収容する坩堝と、
   前記坩堝と前記チャンバーの側壁との間に配置され、前記坩堝を加熱する発熱体と、
   前記坩堝の上端に配置される坩堝スクリーンと、
   を備え、
   前記坩堝スクリーンは、前記坩堝中に収容されている前記溶融液から発生する輻射熱を前記坩堝の内部側壁に反射する折り曲げ部を有し、
   前記坩堝スクリーンは、中央に開口部を有する円板状であり、
   外周面に隣接し、前記坩堝の上端によって支持される外側部分、及び内周面に隣接し、前記折り曲げ部を有する内側部分を含み、
   前記外側部分の下面を基準に、前記内側部分の下面は前記坩堝に向かう方向に傾斜し、前記内側部分は、前記内周面から前記外周面に向かって厚さが減少している、
   単結晶成長装置。
2. 前記折り曲げ部は、前記坩堝スクリーンの一部が前記坩堝に向かう方向に折り曲がっている部分である、請求項１に記載の単結晶成長装置。
3. 前記坩堝スクリーンは、前記坩堝の上端と接触し、前記坩堝の上端によって支持されている、請求項１または２に記載の単結晶成長装置。
4. 前記内側部分は、前記外側部分を基準に、前記坩堝に向かう方向に折り曲がっている、請求項１に記載の単結晶成長装置。
5. 前記内側部分の上面と前記外側部分の上面は互いに平行であり、同一平面をなす、請求項１に記載の単結晶成長装置。
6. 前記坩堝スクリーン上に配置される少なくとも一つの上部断熱材をさらに備え、
   前記少なくとも一つの上部断熱材は、複数の層が積層された構造である、請求項１に記載の単結晶成長装置。
7. チャンバーと、
   前記チャンバーの内部に設けられ、単結晶成長原料である溶融液を収容する坩堝と、
   前記坩堝の上端に配置され、前記坩堝中に収容されている前記溶融液から発生する輻射熱を前記坩堝の内部側壁に反射する折り曲げ部を有する反射部と、
   前記反射部上に配置され、前記溶融液の表面から放出される輻射熱を前記溶融液に反射させる坩堝スクリーンと、
   を備える、単結晶成長装置。
8. 前記反射部は、中央に開口部を有する円板状である、請求項７に記載の単結晶成長装置。
9. 前記反射部は、
   前記坩堝スクリーンを支持する支持部と、
   前記支持部から折り曲がっており、前記溶融液から発生する輻射熱を前記坩堝の内部側壁に反射する折り曲げ部と、を有する、請求項８に記載の単結晶成長装置。
10. 前記支持部は、一端が前記坩堝スクリーンの下部面の周縁と接触し、他端は、前記坩堝の上端と接触する、請求項９に記載の単結晶成長装置。
11. 前記折り曲げ部の長さは、前記坩堝スクリーンの半径の長さよりも短い、請求項９に記載の単結晶成長装置。
12. 前記反射部の長さは、前記支持部の高さをｃｏｓθ１で割った値より小さい又は等しく、θ１は、前記折り曲げ部と前記支持部とがなす角度であることを特徴とする、請求項９に記載の単結晶成長装置。
13. 前記折り曲げ部の上面は、前記坩堝スクリーンの下部面と接触し、前記折り曲げ部の上面を基準に、前記折り曲げ部の下面は傾斜している、請求項９に記載の単結晶成長装置。
14. 前記折り曲げ部は、前記支持部と接する境界面から先端に向かって厚さが増加する、請求項１３に記載の単結晶成長装置。
15. 前記反射部は、モリブデンからなる、請求項７に記載の単結晶成長装置。
16. 前記坩堝スクリーン上に配置される少なくとも一つの上部断熱材をさらに備え、
    前記少なくとも一つの上部断熱材は、複数の層が積層された構造である、請求項７に記載の単結晶成長装置。

Images