技术摘要：
一种单晶硅提拉装置，提高整流筒的密封性并降低单晶硅中的氧浓度。其具备：外筒，其以同心地包围提拉的单晶硅的方式配置于硅熔液上，且具有窗孔；内筒，其配置于所述外筒的内侧，且具有与所述窗孔对应的窗部；以及窗玻璃，其安装于所述窗部，并覆盖所述窗孔，其特征在  全部
背景技术：
以往，通过CZ法来提拉、制造单晶硅。该方法为，在石英玻璃坩埚内放入硅多晶原 料，利用石墨制加热器加热进行熔融，并在该熔液中沉浸安装于上轴的下端的晶种，一边使 上轴旋转一边以低速提拉，从而使单晶硅生长。像这样使单晶生长的装置是单晶硅提拉装 置。 以往，在单晶硅晶圆内形成氧析出物，并使氧析出物对器件工序的污染进行吸杂， 但是近年来，如果器件工序的纯度提高，则与其增加氧析出物来提高吸杂能力，更期望减少 氧析出物来抑制产生结晶缺陷，而为了减少氧析出物，对低氧浓度的单晶的要求有所增加。 而且，制造低氧浓度的单晶的方法一般为施加水平磁场的CZ法(Horizontal  magnetic  field  applied  CZ法，以下称为HMCZ法)，该方法为在单晶硅提拉装置中配备超 导磁体的磁场施加装置，一边施加水平磁场一边提拉单晶(例如，参照专利文献1、专利文献 2)。在该HMCZ法中，通过使石英坩埚的旋转速度为低速地旋转，例如，能够获得1× 1017atoms/cm3(ASTM’79)级别的低氧浓度的单晶(例如参照专利文献3)。 但是，当像这样使石英坩埚以低速旋转时，多数会发生单晶的有位错化，如果单晶 发生有位错化，则中断提拉，熔融单晶并再次进行提拉，从而导致生产率变差。因而，为了稍 微高速地进行坩埚旋转，需要通过施加磁场以外的条件进行补充。 另外，也寻求通过MCZ法以外的方法获得低氧浓度的单晶的方法。公开有这样的内 容，在单晶的周围设置了石墨制圆筒的单晶硅提拉装置中，通过使用具有覆盖石墨制圆筒 的窗孔的石英板的整流筒，而能够降低单晶的氧浓度(参照专利文献4)。根据该装置，与通 常相比能够降低3ppma(JEITA)左右的氧浓度。 而且，作为覆盖石墨制圆筒的窗孔的装置，在专利文献5中公开有设置了覆盖石墨 制圆筒的内壁的石英制的筒(石英筒)的装置。在该方法中，为了防止来自石墨制圆筒的铁 污染，而使用全部覆盖石墨制圆筒内的700℃以上的高温部分的石英筒，并在石英筒的上端 配置内侧用于使锥面的气体整流的环。 但是，在专利文献4中，在装入石墨制圆筒内侧的第二圆筒上形成槽，并在其中嵌 入石英制的窗玻璃，因而存在如下的问题。第一，由于石墨与石英的热膨胀率的不同，即使 是在室温下无间隙地进行嵌入的结构，如果在提拉中石墨发生热膨胀，则由于石墨与石英 的热膨胀率的差而产生间隙；第二，如果薄的窗玻璃发生热变形，则不能进行嵌入，因此为 了即使发生微小的热变形也能够装配而需要设置一定程度的公差(间隙)。由于这样的上述 第一及第二问题，而会产生窗玻璃面积的3％～10％左右的间隙，抑制了降低氧浓度的效 果。 另外，在如专利文献5那样在石墨制圆筒的内侧配置石英筒的情况下，虽然没有如 3 CN 111575783 A 说　明　书 2/11 页 前述那样装配窗玻璃的情况下的上述第二问题，但产生由于石墨与石英的热膨胀率的不同 导致的上述第一问题。另外，石英筒多数通过切断市售产品进行使用，但市售产品的公差 大，间隙在单侧为2mm～3mm以上。如果为了消除该间隙而对石英筒的外径高精度地进行车 床加工，则石英筒的加工费升高，另外，石英筒的表面会由于加工而被污染。虽然考虑用载 置于石英筒的上端的环填补间隙，但暴露于高温的石英筒逐渐发生热变形，因此会在环与 石英筒之间产生间隙，不能完全地堵塞间隙。 近年来，通过在单晶周围设置水冷式的强制冷却筒，并在其下方设置石墨制圆筒， 从而当使用提高了单晶的冷却效果的装置(例如，参照专利文献6)时，石墨制圆筒的高温部 变短，另外，单晶的生长速度变快，从而减小石墨制圆筒导致的铁污染的影响。因此，无需用 石英筒覆盖石墨制圆筒的内侧整面，取而代之，使用能够高精度地装配于石墨制圆筒的窗 部的石英窗玻璃。 现有技术文献 专利文献 专利文献1：日本专利公开平成11-139899号公报 专利文献2：日本专利公开平成8-333191号公报 专利文献3：日本专利公开2009-132552号公报 专利文献4：日本特公平6-88864号公报 专利文献5：日本专利公开2007-314375号公报 专利文献6：日本专利第3952356号公报
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题 这样，近年来，为了覆盖石墨制圆筒的窗孔，与石英筒相比更多使用石英窗玻璃。 这是因为，如前所述，石英筒的市售产品公差大，而无法高精度地装配于石墨制圆筒内。另 外，如果要提高精度而对外周面或者内周面进行车床加工，则表面的透明性遭到破坏，需要 进行火焰抛光(火焰研磨)，加工费升高。另外，石英筒是比窗玻璃大的部件，因此热膨胀造 成的变形量也增加。而且，在石英筒上存在变形即表面的凹凸，当利用摄像机监视炉内时， 会对检测提拉结晶的直径的精度产生恶劣影响。与此相对，窗玻璃易于进行高精度的研磨 加工，与石英筒相比能够廉价购入，另外，没有变形，与石英筒相比，通过摄像机检测直径的 精度也较好。 根据以上可知，作为获得低氧浓度的单晶的方法，比起石英筒而言使用窗玻璃更 具有优点，如前所述，在装入石墨制圆筒(以下称为外筒)内侧的石墨制圆筒(以下称为内 筒)上形成槽，在该槽中嵌入石英制的窗玻璃，在以上结构中，期望解决上述第一及第二问 题。 在装入石墨制外筒内侧的石墨制内筒上形成槽，并在其中嵌入石英制的窗玻璃， 在该结构中，关于上述第一问题，由于石墨与石英的热膨胀率不同，而即使是在室温下无间 隙地嵌入窗玻璃的结构，如果在提拉中石墨发生热膨胀，则也会由于石墨与石英的热膨胀 率的差而产生间隙。另外，关于上述第二问题，如果薄的窗玻璃发生热变形，则不能将其嵌 入石墨制内筒，因此为了即使发生微小的热变形也能够装配而需要设置一定程度的公差 4 CN 111575783 A 说　明　书 3/11 页 (间隙)。由此，在该结构中，产生窗玻璃面积的3％～10％左右的间隙，抑制了降低提拉的单 晶硅中的氧浓度的效果。 本发明为了解决上述问题而完成，其目的在于，提供一种单晶硅提拉装置，其在设 置于提拉中的单晶硅周围的整流筒的内筒上安装窗玻璃的结构中，能够提高该整流筒的密 封性并降低提拉的单晶硅中的氧浓度。 (二)技术方案 为了实现上述目的，本发明提供一种单晶硅提拉装置，其具备：外筒，其以同心地 包围提拉的单晶硅的方式配置于硅熔液上，且具有窗孔；内筒，其配置于所述外筒的内侧， 且具有与所述窗孔对应的窗部；以及窗玻璃，其安装于所述窗部，并覆盖所述窗孔，其特征 在于，还具备帽，其安装于所述内筒的上端，并与所述窗玻璃的上缘部接触，所述窗玻璃的 下缘部及与其接触的所述内筒的缘部都具有所述窗玻璃为外侧的锥面形状，且所述窗玻璃 利用所述帽的自重而能够沿着所述窗玻璃的下缘部和与其接触的所述内筒的缘部的接触 面滑动，从而在安装有所述帽的状态下使所述窗玻璃与所述外筒的内表面紧密接触。 根据这样的单晶硅提拉装置，在向设置于提拉中的单晶硅周围的整流筒的内筒安 装窗玻璃的结构中，能够提高该整流筒的密封性并降低提拉的单晶硅中的氧浓度。 即，窗玻璃的下缘部及与其接触的内筒的缘部都具有窗玻璃为外侧的锥面形状， 且窗玻璃利用帽的自重而能够沿着窗玻璃的下缘部和与其接触的内筒的缘部的接触面滑 动。因而，通过安装帽而使窗玻璃滑动以及使该窗玻璃与外筒的内表面紧密接触，从而消除 由于内筒与窗玻璃的热膨胀率的差产生的间隙(上述第一问题)、以及考虑了窗玻璃的热变 形的间隙(上述第二问题)。由此，能够提高整流筒的密封性，并降低提拉的单晶硅中的氧浓 度。 优选所述窗部在所述内筒的上端侧打开。 在这种情况下，使窗玻璃的安装容易化，并且当帽安装于内筒的上端时，能够经由窗玻 璃的上缘部而向该窗玻璃有效地传递该帽的自重。 优选所述帽以同心地包围所述提拉的单晶硅的方式具有环形状。 在这种情况下，能够使帽覆盖内筒的上端的整周，并能够使内筒上的帽的位置稳定化。 另外，根据这样的结构，在多个窗玻璃安装于内筒的情况下，能够向这些多个窗玻璃均匀地 传递帽的自重。 优选所述窗玻璃的上缘部及与其接触的所述帽的缘部都具有所述窗玻璃为外侧 的锥面形状，且所述窗玻璃利用所述帽的自重而能够沿着所述窗玻璃的上缘部和与其接触 的所述帽的缘部的接触面滑动。 在这种情况下，窗玻璃能够沿着内筒与窗玻璃的接触面、以及帽与窗玻璃的接触面双 方滑动。因而，窗玻璃的滑动能够以该窗玻璃的主表面均匀地接近外筒的内表面的方式，即 该窗玻璃沿垂直于内筒或者外筒的中心轴的径向移动的方式进行，因此进一步增大在外筒 与窗玻璃之间不产生间隙的效果。 优选所述窗玻璃的锥面角度相对于水平面在30°以上且60°以下。 在这种情况下，能够提高抑制外筒与窗玻璃的间隙的效果，并且能够保持窗玻璃的强 度，并实现可靠性的提高。 即，通过使窗玻璃的锥面角度相对于水平面在30°以上，增加窗玻璃与内筒或者帽 5 CN 111575783 A 说　明　书 4/11 页 的接触面积(增大能够滑动的量)，即使产生比较大的间隙，也能够通过窗玻璃的滑动对其 进行补偿(填补间隙)。另外，通过使窗玻璃的锥面角度相对于水平面在30°以上，易于利用 帽的自重使窗玻璃滑动。 另外，通过使窗玻璃的锥面角度相对于水平面在60°以下，能够确保窗玻璃的缘部 (具有锥面形状的部分的前端部)的强度，并使窗玻璃不易破损，其结果，能够提高窗玻璃的 可靠性。 此外，在所述外筒及所述内筒是石墨制的，所述窗玻璃是石英制的时，可最大限度 地发挥上述效果。 即，由此，能够消除这样的问题，由于石墨与石英的热膨胀率的不同，即使是在室温下 无间隙地嵌入的结构，如果在提拉中石墨发生热膨胀，则也会由于石墨与石英的热膨胀率 的差而产生间隙。另外，也能够消除考虑了石英制薄窗玻璃的热变形的公差(间隙)的问题。 (三)有益效果 如以上说明的那样，根据本发明，在向设置于提拉中的单晶硅周围的整流筒的内 筒安装窗玻璃的结构中，能够提高该整流筒的密封性并降低提拉的单晶硅中的氧浓度。 附图说明 图1是表示本发明的单晶硅提拉装置的例子的剖视图。 图2是表示外筒、内筒、窗玻璃、以及帽的例子的立体图。 图3是表示外筒、内筒、窗玻璃、以及帽的例子的说明图。 图4是外筒、内筒、窗玻璃、以及帽的例子，是表示在内筒内的气体的流动的剖视图。 图5是表示窗玻璃被外筒的内表面挤压的状况的剖视图。 图6是表示现有结构的单晶硅提拉装置的例子的剖视图。 图7是表示外筒、内筒、以及窗玻璃的例子的立体图。 图8是表示外筒、内筒、以及窗玻璃的例子的说明图。 图9是表示内筒内的气体的流动的剖视图。 图10是表示窗玻璃与外筒的内表面的关系的剖视图。 图11是说明锥面角度的定义的图。 图12是表示窗玻璃的形状的例子的图。 附图标记说明 1-单晶硅提拉装置；2-主腔室；3-单晶硅；4-石英坩埚；5-石墨坩埚；6-石墨加热器；7- 绝热护罩；10-支撑轴；11-石墨制外筒；11a-窗孔；12-绝热环；13-石墨制内筒；13a-窗部； 13tp-锥面形状；14-窗玻璃；14tp-锥面形状；15-帽；15tp-锥面形状；16-提拉绳；17-晶种； 18-硅熔液；21-提拉腔室；22-气体导入管；23-颈部；24-排气管。