[发明专利]单晶制造装置、单晶的制造方法及单晶

说明书

技术领域

本发明涉及一种单晶制造装置及单晶的制造方法，特别涉及一种具有保持原料容器的石英安瓿的单晶制造装置及单晶的制造方法。

背景技术

一直以来，使用了垂直布里奇曼法(VB法)、垂直温度梯度凝固法(VGF法)等垂直舟法(vertical boat method)的单晶制造装置及单晶的制造方法为世人所知。在该单晶制造装置中，为制造单晶，在坩埚底部配置籽晶，并在将作为原料的多晶投入到该坩埚内部的状态下，使这些原料(比籽晶靠上的原料)变为熔点以上地形成垂直方向的温度梯度。并且，通过将坩埚向下(温度相对低的一侧)抽出、或在保持温度梯度的状态下逐渐冷却，由熔融的原料，以籽晶为起点制造单晶(例如参照特开平04-187585号公报(专利文献1)及特开2005-298301号公报(专利文献2))。

并且，在上述专利文献1中，为改善获得的单晶的品质，在由熔融的原料(液相)形成单晶(固相)时，为使固液界面向液相一侧突出，提出了使支撑坩埚的底座(支撑体)的构造为层压构造的方案。具体而言，提出了使由导热率高的材料构成的薄板状部件、及由导热率低的材料构成的薄板状部件交互层压的构造方案。并且，作为导热率高的材料的例子例如是高纯度碳，并且作为导热率低的材料的例子例如是石英。

并且，在专利文献2中，为了防止上述单晶制造装置中的坩埚搬运时的破损，并防止单晶制造时发生不良，公开了以下构成。即，坩埚通过保持件保持，在该保持件上形成可通过手或夹具保持的把持部。并且在单晶制造装置中，该保持件搭载于可进行升降动作的底座(Stage)上。保持件紧密接触于坩埚的外周，保持该坩埚。作为坩埚的材料包括氮化硼(BN)，并且作为保持件的材料包括石英、碳化硅、氮化硅、碳、钼等。此外，在专利文献2中，对于底座的材料没有公开。

专利文献1：特开平04-187585号公报

专利文献2：特开2005-298301号公报

发明内容

在上述现有的单晶制造装置中，存在以下问题。即，因底座是上述层压构造，因此构造复杂，装置的制造成本变高。并且，组合了导热率和热膨胀系数不同的材料，因此底座会产生变形、破损，与底座接触的部分产生不连续的温度分布，出现结晶品质降低的问题。

并且，对于由坩埚(或坩埚和保持件(安瓿))构成的原料保持部、支撑该原料保持部的底座，在上述现有的单晶制造装置中，未考虑单晶制造时的热处理形成的热膨胀。因此，例如在保持件和底座使用热膨胀系数大幅不同的材料时，因单晶制造时的热处理中的温度变化，存在通过热膨胀形成的尺寸变化差而使底座或保持件破损的情况。并且，这种构成设备的破损对获得的单晶品质也产生不良影响。

本发明为解决上述课题而出现，本发明的目的在于提供一种通过较简单的构造可获得良好品质的单晶的单晶制造装置及单晶的制造方法。

并且，本发明的其他目的是，提供一种可防止因单晶制造时的热处理造成的单晶制造装置的破损、并获得良好品质的单晶的单晶制造装置及单晶的制造方法。

基于本发明的单晶制造装置中，将原料保持容器中保持的原料加热熔化后，例如如垂直布里奇曼法(VB法)、垂直温度梯度凝固法(VGF法)那样，使其从一个方向凝固，从而制造出单晶，具有：原料保持容器、底座、加热器。底座支撑原料保持容器。加热器用于加热原料保持容器。构成底座的材料的导热率为0.5W/(m·K)以上、应形成的单晶的导热率的值以下。对于构成底座的材料，波长为1600nm以上、2400nm以下的光对于厚4mm的该材料的透光率为10％以下。并且，对于构成底座的材料，优选使上述透光率为5％以下。

这样一来，构成底座的材料采用相对于波长1600nm以上、2400nm以下的光为不透明材料的较简单的构成，从而在原料保持容器内，使原料为熔融状态，从一个方向(具体而言从底座一侧)使其凝固时，可抑制红外线等导致的、从原料保持容器通过底座朝向外周一侧的热放射。其结果是，可将从熔融的原料传送到底座的热流引导到朝向底座下表面的方向(下方)。结果可使熔融的原料(液相)和原料凝固并变为单晶的部分(固相)的边界部(固液界面)为平坦的形状或向液相一侧突出的形状。例如，原料保持容器包括：扩径部，从底座一侧开始宽度逐渐变大；直体部，与该扩径部连接，宽度变化率小于该扩径部(例如宽度实质上恒定)，在该扩径部与底座接触的情况下，固液界面位于扩径部时，如上所述，可使该固液界面为平坦的形状或向液相一侧突出的形状。其结果是，在获得的单晶中可抑制结晶不良发生。