JP2000226293A - Apparatus for producing semiconductor single crystal - Google Patents

Apparatus for producing semiconductor single crystal

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JP2000226293A
JP2000226293A JP11030172A JP3017299A JP2000226293A JP 2000226293 A JP2000226293 A JP 2000226293A JP 11030172 A JP11030172 A JP 11030172A JP 3017299 A JP3017299 A JP 3017299A JP 2000226293 A JP2000226293 A JP 2000226293A
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Japan
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inert gas
single crystal
observation window
semiconductor single
window
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Japanese (ja)
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Teruyasu Iijima
照康 飯島
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Komatsu Electronic Metals Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the deposition and accumulation of an amorphous material on the inner surface of an observing window of a purification chamber at the time of purification of a semiconductor single crystal to retard the progress of the decrease of transparency of the window. SOLUTION: An inert gas-blowing port 29 is installed in the region of an observing window 18 in a purification chamber 1 for melting a part of a polycrystal material 6 by heating the material 6 by a high-frequency induction heating coil 7, and moving a floating molten zone 9 in the perpendicular direction to purify a single crystal 8. A heating coil 30 is installed in a gas- introducing tube 29b of the inert gas-blowing port 29. An inert gas introduced through the inert gas-blowing port 29 is heated by the heating coil 30 and blown out from a nozzle part 29a into the region of the observing window 18. The heated inert blown gas blows off an amorphous material floating to the observing window 18 side in the purification chamber 1 to prevent the amorphous material from attaching to and depositing on the inner surface of the window 18.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、多結晶半導体を素
材として半導体単結晶を精製する半導体単結晶製造装置
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor single crystal manufacturing apparatus for refining a semiconductor single crystal from a polycrystalline semiconductor.

【0002】[0002]

【従来の技術】多結晶半導体を素材として半導体単結晶
を精製する方法としてFZ法とCZ法が一般的に知られ
ており、図8にはFZ法による半導体単結晶製造装置の
代表例が示されている。同図において、精製室1内の底
壁側には下軸2の上端に連結された種結晶ホルダ3が配
置され、精製室1内の上壁側には上軸4の下端に連結さ
れた素材ホルダ5が配置されている。
2. Description of the Related Art As a method for purifying a semiconductor single crystal using a polycrystalline semiconductor as a material, an FZ method and a CZ method are generally known. FIG. 8 shows a typical example of a semiconductor single crystal manufacturing apparatus using the FZ method. Have been. In the figure, a seed crystal holder 3 connected to the upper end of a lower shaft 2 is arranged on the bottom wall side in the purification chamber 1, and connected to the lower end of an upper shaft 4 on the upper wall side in the purification chamber 1. A material holder 5 is arranged.

【0003】前記種結晶ホルダ3には棒状の種結晶を保
持し、素材ホルダ5には半導体の多結晶素材6を保持し
て吊るす。この多結晶素材6は柱状を呈し、図9に示す
ように下端側には下方が先細となるテーパ6aが施され
ている。多結晶素材6の装填後、精製室1内をアルゴン
等の不活性ガスの雰囲気にして多結晶素材6の下端側を
高周波誘導加熱コイル7の加熱によって部分的に溶融し
前記種結晶に融着することで種付けがなされる。そし
て、種絞りによる無転位化を行いながら、多結晶素材6
と単結晶8とを互いに反対方向に回転させ、かつ、鉛直
方向に沿って多結晶素材6の浮遊溶融帯域9を移動させ
ることで、目的とする半導体単結晶が精製される。
The seed crystal holder 3 holds a rod-shaped seed crystal, and the material holder 5 holds and suspends a semiconductor polycrystalline material 6. The polycrystalline material 6 has a columnar shape, and has a taper 6a tapering downward at the lower end as shown in FIG. After the polycrystalline material 6 is charged, the inside of the purification chamber 1 is made to be an atmosphere of an inert gas such as argon or the like, and the lower end of the polycrystalline material 6 is partially melted by heating the high-frequency induction heating coil 7 and fused to the seed crystal. Seeding is done by doing. Then, the polycrystal material 6 is removed while dislocation-free by seed drawing.
And the single crystal 8 are rotated in opposite directions, and the floating melting zone 9 of the polycrystalline material 6 is moved along the vertical direction, thereby purifying the target semiconductor single crystal.

【0004】前記浮遊溶融帯域9を移動させる方法とし
ては、高周波誘導加熱コイル7に対して多結晶素材6お
よび単結晶8側を移動する方式と,多結晶素材6および
単結晶8に対して高周波誘導加熱コイル7側を移動する
方式とがあり、図8の(a)は前者の方式の装置であ
り、同図の(b)は後者の方式の装置である。すなわ
ち、図8の(a)に示す装置は、高周波誘導加熱コイル
7を固定側とし、上軸回転および送り機構10と下軸回
転および送り機構11の駆動によって、上軸4と下軸2
を互いに反対方向に回転させながら上軸4と下軸2を高
周波誘導加熱コイル7に対し鉛直上下方向に相対移動さ
せる機構を持つ。
[0004] As a method of moving the floating melting zone 9, a method of moving the polycrystalline material 6 and the single crystal 8 side with respect to the high frequency induction heating coil 7, and a method of moving the floating melting zone 9 with the high frequency There is a system in which the induction heating coil 7 is moved. FIG. 8A shows the former system, and FIG. 8B shows the latter system. That is, in the apparatus shown in FIG. 8A, the high-frequency induction heating coil 7 is fixed, and the upper shaft 4 and the lower shaft 2 are driven by the rotation of the upper shaft and the feed mechanism 10 and the rotation of the lower shaft and the feed mechanism 11.
Have a mechanism for moving the upper shaft 4 and the lower shaft 2 vertically and vertically relative to the high-frequency induction heating coil 7 while rotating the shafts in directions opposite to each other.

【0005】図8の(b)に示す装置は、上軸4の回転
駆動のみを行う上軸回転機構12と下軸2の回転駆動の
みを行う下軸回転機構13とを設け、高周波誘導加熱コ
イル7は接続用フィーダ14を介して接続用フィーダ送
り機構15に接続し、この接続用フィーダ送り機構15
を駆動して、高周波誘導加熱コイル7を多結晶素材6お
よび単結晶8に対し鉛直上下方向に相対移動させる機構
を持つものである。但し、多結晶素材6を棒状の種結晶
に融着させる作業等のために前記上軸回転機構12、下
軸回転機構13のうちの少なくとも一方は軸の送り機構
を備えている。
The apparatus shown in FIG. 8 (b) is provided with an upper shaft rotating mechanism 12 that only drives the upper shaft 4 to rotate and a lower shaft rotating mechanism 13 that only drives the lower shaft 2 to rotate. The coil 7 is connected to a connection feeder feed mechanism 15 via a connection feeder 14.
To move the high-frequency induction heating coil 7 vertically and vertically relative to the polycrystalline material 6 and the single crystal 8. However, at least one of the upper shaft rotating mechanism 12 and the lower shaft rotating mechanism 13 is provided with a shaft feeding mechanism for the operation of fusing the polycrystalline material 6 to the rod-shaped seed crystal.

【0006】なお、図8中、16は不活性ガス導入ポー
トであり、この不活性ガス導入ポート16から精製室1
内を不活性ガス雰囲気にするためのアルゴンガスが導入
される。17は精製室1内のアルゴンガスを排出する不
活性ガス導出ポートであり、この不活性ガス導出ポート
17から排出される量に見合う新たなアルゴンガスが不
活性ガス導入ポート16から精製室1内に導入され、半
導体単結晶の精製中はこのアルゴンガスの導入と排出が
繰り返し行われて精製室1内は常に新鮮なアルゴンガス
の雰囲気となるように制御されている。
In FIG. 8, reference numeral 16 denotes an inert gas introduction port.
Argon gas for introducing an inert gas atmosphere into the inside is introduced. Reference numeral 17 denotes an inert gas outlet port for discharging argon gas in the purification chamber 1. A new argon gas corresponding to the amount discharged from the inert gas outlet port 17 is supplied from the inert gas introduction port 16 into the purification chamber 1. During the purification of the semiconductor single crystal, the introduction and discharge of the argon gas are repeatedly performed, and the inside of the purification chamber 1 is controlled so as to always have a fresh argon gas atmosphere.

【0007】前記精製室1の壁面には外部に対し気密に
区画された透明石英等の観察窓18が設けられており、
作業者は、多結晶素材6を種結晶へ融着開始してから単
結晶の精製後に多結晶素材6と単結晶の切り離しに至る
工程に亙って前記観察窓18から目視にて浮遊溶融帯域
9の様子を観察し、精製条件を操作して半導体単結晶の
精製を行っている。
The wall of the purification chamber 1 is provided with an observation window 18 made of transparent quartz or the like which is airtightly partitioned from the outside.
The operator visually observes the floating melting zone from the observation window 18 over a process from the start of the fusion of the polycrystalline material 6 to the seed crystal to the separation of the polycrystalline material 6 and the single crystal after the purification of the single crystal. By observing the state of No. 9, the semiconductor single crystal was purified by manipulating the purification conditions.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高周波
誘導加熱コイル7の加熱によって多結晶素材6を溶融す
ると、多結晶素材6の一部はアモルファスとして精製室
1内に浮遊し、精製室1内の壁面、高周波誘導加熱コイ
ル7の表面、観察窓18の内面等に微粉末となって付着
する。特にその付着量は、半導体単結晶の精製後、精製
単結晶を精製室1から取り出すために精製室1内を冷却
(自然空冷)する過程において増加する。
However, when the polycrystalline material 6 is melted by heating the high-frequency induction heating coil 7, a part of the polycrystalline material 6 floats in the refining chamber 1 as amorphous, Fine powder adheres to the wall surface, the surface of the high-frequency induction heating coil 7, the inner surface of the observation window 18, and the like. In particular, the attached amount increases in the process of cooling (natural air cooling) the inside of the purification chamber 1 in order to take out the purified single crystal from the purification chamber 1 after the purification of the semiconductor single crystal.

【0009】このアモルファスの析出物である、微粉末
が観察窓18の内面に付着堆積すると、半導体単結晶の
精製状況を正確に観察窓18を通して判断できなくなる
ために、精製条件の制御が不適切となり、単結晶化しづ
らいという問題が生じる。そのため、一般的には、半導
体単結晶の精製後、次回の単結晶精製(多結晶素材6の
装填)前に、アモルファス微粉末の付着部分を清浄なガ
ーゼで拭き取ったり、ガスを用い精製室1内をブローす
ることによって付着微粉末を除去する試みがなされてい
る。
If the fine powder, which is an amorphous precipitate, adheres to and accumulates on the inner surface of the observation window 18, it is impossible to accurately determine the purification state of the semiconductor single crystal through the observation window 18. Thus, there is a problem that it is difficult to form a single crystal. Therefore, in general, after the purification of the semiconductor single crystal and before the next purification of the single crystal (loading of the polycrystalline material 6), the portion where the amorphous fine powder is adhered is wiped off with a clean gauze, or the gas is purified using a gas. Attempts have been made to remove adhered fine powder by blowing inside.

【0010】しかし、このような付着微粉末の除去作業
を行っても、微粉末を完全に取り去ることは困難であ
り、半導体単結晶の精製を行う毎に徐々に前記観察窓1
8の内面にアモルファス微粉末が付着蓄積して行く。そ
のため、観察窓18の透明度が落ちて行き、単結晶の精
製時の浮遊溶融帯域9の状態を正しく認識できなくなる
ので、観察窓18を精製室1から取り外し、砥粒やアン
モニア水で研磨・洗浄して付着蓄積したアモルファス微
粉末を除去しなければならない。
[0010] However, it is difficult to completely remove the fine powder even if such an operation of removing the attached fine powder is performed.
Amorphous fine powder adheres and accumulates on the inner surface of No. 8. As a result, the transparency of the observation window 18 decreases, and the state of the floating melting zone 9 at the time of refining the single crystal cannot be correctly recognized. Therefore, the observation window 18 is removed from the purification chamber 1 and polished and washed with abrasive grains or aqueous ammonia. Therefore, it is necessary to remove the amorphous fine powder adhered and accumulated.

【0011】この観察窓18を取り外してのアモルファ
ス微粉末の除去作業は、比較的高頻度で行わなければな
らないという事情があり、アモルファス微粉末除去のメ
インテナンス作業が行われるときには、製造装置を停止
させなければならないために、半導体単結晶精製の生産
効率が低下してしまうという欠点となっていた。
The work of removing the amorphous fine powder by removing the observation window 18 has to be performed relatively frequently, and when the maintenance work of removing the amorphous fine powder is performed, the manufacturing apparatus is stopped. This has the disadvantage that the production efficiency of semiconductor single crystal refining decreases.

【0012】本発明は上記従来の課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、アモルファス微粉末
除去のメインテナンスサイクルを延長して半導体単結晶
精製の生産効率を高めることが可能な半導体単結晶製造
装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to extend the maintenance cycle for removing amorphous fine powder to increase the production efficiency of semiconductor single crystal purification. An object of the present invention is to provide a single crystal manufacturing apparatus.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために次のような手段を講じて課題を解決する手段
としている。すなわち、第1の発明は、半導体単結晶の
精製室壁面に室内を観察する観察窓が前記精製室壁面に
対して気密に装着され、前記精製室内には前記観察窓の
領域に不活性ガスを吹き付ける不活性ガス噴出手段が設
けられている構成をもって課題を解決する手段としてい
る。
Means for Solving the Problems The present invention is a means for solving the problems by taking the following means to achieve the above object. That is, in the first invention, an observation window for observing the interior of the semiconductor single crystal refining chamber is hermetically mounted on the wall of the refining chamber, and an inert gas is supplied to the region of the observation window in the refining chamber. This is a means for solving the problem with a configuration in which an inert gas blowing means for blowing is provided.

【0014】また、第2の発明は、前記第1の発明の構
成を備えたものにおいて、不活性ガス噴出手段から噴出
するための不活性ガスを加熱する不活性ガス加熱手段が
装備され、この不活性ガス加熱手段で加熱した不活性ガ
スを不活性ガス噴出手段から観察窓の領域に噴出させる
構成としたことをもって課題を解決する手段としてい
る。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the apparatus according to the first aspect, further comprising an inert gas heating means for heating the inert gas for jetting from the inert gas jetting means. The problem is solved by a configuration in which the inert gas heated by the inert gas heating means is jetted from the inert gas jetting means to the region of the observation window.

【0015】さらに、第3の発明は、前記第1又は第2
の発明の構成を備えたものにおいて、精製室内における
観察窓の配置領域には不活性ガス噴出手段から噴出され
た不活性ガスを外部へ排気する排気ポートが配置されて
いる構成をもって課題を解決する手段としている。
Further, the third invention is characterized in that the first or the second
In order to solve the problem, the exhaust port for exhausting the inert gas ejected from the inert gas ejecting means to the outside is arranged in an area where the observation window is arranged in the purification chamber. Means.

【0016】さらに、第4の発明は、前記第3の発明の
構成を備えたものにおいて、不活性ガス噴出手段の不活
性ガス噴出部と排気ポートの排気取り入れ口は観察窓を
挟んで窓面の両端側において対向配置され、不活性ガス
噴出部から噴出された不活性ガスは観察窓の内面に沿っ
て流れて前記排気取り入れ口に受け止められる構成とし
たことをもって課題を解決する手段としている。
According to a fourth aspect of the present invention, in the apparatus according to the third aspect of the present invention, the inert gas ejection part of the inert gas ejection means and the exhaust inlet of the exhaust port are provided on a window surface with the observation window interposed therebetween. The inert gas ejected from the inert gas ejecting portion is arranged opposite to each end of the observation window, flows along the inner surface of the observation window, and is received by the exhaust gas inlet, thereby solving the problem.

【0017】さらに、第5の発明は、前記第3又は第4
の発明の構成を備えたものにおいて、排気ポートの排気
通路には強制排気を施す排気ポンプが設けられている構
成をもって課題を解決する手段としている。
Further, the fifth invention is directed to the third or fourth embodiment.
The present invention provides a means for solving the problem by providing an exhaust pump for performing forced exhaust in an exhaust passage of an exhaust port.

【0018】さらに、第6の発明は、前記第5の発明の
構成を備えたものにおいて、排気ポートの排気通路には
半導体単結晶の精製時に発生したアモルファスを捕捉す
るフィルタが設けられている構成をもって課題を解決す
る手段としている。
According to a sixth aspect of the present invention, in accordance with the fifth aspect of the present invention, there is provided a filter according to the fifth aspect, wherein a filter is provided in the exhaust passage of the exhaust port for capturing amorphous generated during the purification of the semiconductor single crystal. Is a means to solve the problem.

【0019】さらに、第7の発明は、前記第2乃至第6
の何れか1つの発明の構成を備えたものにおいて、半導
体単結晶精製完了後の精製室の冷却開始後、精製室内に
浮遊するアモルファスがほぼ析出完了するものとして予
め定めた直接的又は間接的な析出完了冷却温度に達する
まで、不活性ガス噴出手段から加熱した不活性ガスを精
製室内の観察窓の領域に吹き付け続ける不活性ガス延長
噴出手段が設けられている構成をもって課題を解決する
手段としている。
Further, the seventh invention is directed to the second to sixth embodiments.
In the apparatus having the configuration according to any one of the above, after cooling of the refining chamber is started after completion of the purification of the semiconductor single crystal, a direct or indirect method is set in advance in which amorphous floating in the refining chamber is almost completely precipitated. This is a means to solve the problem by providing a configuration in which an inert gas extension jetting means is provided which continuously blows the inert gas heated from the inert gas jetting means to the observation window area in the purification chamber until the temperature reaches the precipitation completion cooling temperature. .

【0020】さらに、第8の発明は、前記第1乃至第7
の何れか1つの発明の構成を備えたものにおいて、観察
窓は精製室壁面に設けられた窓開口を窓体で覆い該窓体
を精製室壁面にパッキンを介して気密に取り付けた構成
と成し、観察窓の前記パッキン配置近傍領域にはパッキ
ン冷却用の冷却水流通路が形成されている構成をもって
課題を解決する手段としている。
Further, an eighth aspect of the present invention relates to the first to seventh aspects.
Wherein the observation window covers the window opening provided on the wall surface of the purification chamber with a window body, and the window body is airtightly attached to the wall surface of the purification chamber via packing. A cooling water flow passage for cooling the packing is formed in a region of the observation window near the packing arrangement as means for solving the problem.

【0021】さらに、第9の発明は、前記第1乃至第8
の何れか1つの発明の構成を備えたものにおいて、半導
体単結晶の精製は高周波誘導加熱コイルの加熱によって
単結晶と多結晶素材との接合境界部に浮遊溶融帯域を形
成するFZ法の構成と成し、前記高周波誘導加熱コイル
には前記浮遊溶融帯域にドーパントガスをドープするガ
スドープ管が取り付けられている構成をもって課題を解
決する手段としている。
Further, a ninth invention is directed to the first to eighth embodiments.
The semiconductor single crystal is refined by heating the high frequency induction heating coil to form a floating melting zone at a joint boundary between the single crystal and the polycrystalline material. The high frequency induction heating coil is provided with a structure in which a gas doping tube for doping a dopant gas in the floating melting zone is attached to the high frequency induction heating coil.

【0022】本発明においては、半導体単結晶の精製中
は不活性ガス噴出手段から観察窓の領域に不活性ガスが
吹き付けられているので、精製室内に浮遊するアモルフ
ァスが観察窓の内面に達しようとしても、そのアモルフ
ァスは吹き飛ばされて観察窓への析出付着が抑制され
る。特に、不活性ガス加熱手段で加熱した不活性ガスを
不活性ガス噴出手段から観察窓の領域に吹き付けること
により、たとえアモルファスが観察窓の内面に達したと
しても、加熱された不活性ガスに触れることで、析出が
抑制され、観察窓内面にアモルファス微粉末が付着する
のを最小限に抑える。
In the present invention, during the purification of the semiconductor single crystal, the inert gas is blown from the inert gas blowing means to the region of the observation window, so that the amorphous floating in the purification chamber will reach the inner surface of the observation window. Even so, the amorphous is blown off and the deposition on the observation window is suppressed. In particular, even if the amorphous gas reaches the inner surface of the observation window, the inert gas heated by the inert gas heating means is blown from the inert gas ejection means to the area of the observation window, so that the heated inert gas is touched. This suppresses precipitation and minimizes the attachment of the amorphous fine powder to the inner surface of the observation window.

【0023】また、半導体単結晶精製後の冷却期間にお
いては、その冷却開始後、冷却の進行に伴って、アモル
ファスの析出が精製室内で進行するが、そのアモルファ
スの析出が完了する温度(精製室内の温度)に達するま
で、観察窓の領域に加熱された不活性ガスを吹き付ける
ことで、観察窓内面へのアモルファス析出が効果的に抑
制される。
In the cooling period after refining the semiconductor single crystal, after the cooling is started, the amorphous deposition proceeds in the refining chamber as the cooling proceeds, but the temperature at which the amorphous deposition is completed (the refining chamber) The heated inert gas is blown to the region of the observation window until the temperature reaches the temperature of the observation window, whereby amorphous deposition on the inner surface of the observation window is effectively suppressed.

【0024】上記のように、本発明では、半導体単結晶
の精製過程および精製後の冷却過程において、アモルフ
ァスの析出による微粉末の観察窓への付着が抑制される
ことにより、観察窓の透明度低下の進行を遅らせること
が可能となり、この結果、観察窓を取り外して研磨・洗
浄するまでのメインテナンスサイクルが延長され、半導
体単結晶精製の生産効率を大幅にアップすることが可能
となるものである。
As described above, in the present invention, in the purification process of the semiconductor single crystal and the cooling process after the purification, the adhesion of the fine powder to the observation window due to the precipitation of amorphous is suppressed, so that the transparency of the observation window is reduced. As a result, the maintenance cycle from removal of the observation window to polishing and cleaning can be extended, and the production efficiency of semiconductor single crystal refining can be greatly increased.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態例を図面
に基づき説明する。なお、以下の各実施形態例の説明に
際し、図8に説明した従来例と共通の部分には同一符号
を付し、その重複説明は省略又は簡略化する。図1は本
発明に係る半導体単結晶製造装置の第1実施形態例を示
す。この第1実施形態例の装置は同図の(a)に示す如
く半導体単結晶をFZ法によって精製する装置であり、
その単結晶精製機構は前記図8の(a)に示した機構
(高周波誘導加熱コイル7を固定側とし、下軸2と上軸
4を回転とともに送り移動させて、高周波誘導加熱コイ
ル7に対し、多結晶素材6と単結晶8を相対上下移動さ
せて浮遊溶融帯域9を鉛直方向に移動させる方式の機
構)と同様であるが、勿論、図8の(b)に示した機構
を精製室1内に構成してもよいものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of each embodiment, the same parts as those of the conventional example described with reference to FIG. 8 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted or simplified. FIG. 1 shows a first embodiment of a semiconductor single crystal manufacturing apparatus according to the present invention. The apparatus of the first embodiment is an apparatus for refining a semiconductor single crystal by the FZ method as shown in FIG.
The single crystal refining mechanism is a mechanism shown in FIG. 8A (the high-frequency induction heating coil 7 is fixed, and the lower shaft 2 and the upper shaft 4 are fed and moved with rotation. And a mechanism for vertically moving the floating melting zone 9 by relatively moving the polycrystalline material 6 and the single crystal 8 up and down, but of course, the mechanism shown in FIG. 1 may be included.

【0026】本実施形態例の装置においては、図3に示
すように、高周波誘導加熱コイル7にガスドープ管19
が一体的に取り付けられており、ガスドープ管19の先
端は浮遊溶融帯域9に臨むようにしてある。このガスド
ープ管19はホスフィンガス或いはジボランガス等のド
ーパントガスを浮遊溶融帯域9にドーパントするもの
で、ホスフィンガスをドーパントすることにより、n型
単結晶が精製され、ジボランガスをドーパントすること
によりp型単結晶が精製されるものである。
In the apparatus according to the present embodiment, as shown in FIG.
Are integrally attached, and the tip of the gas dope tube 19 faces the floating melting zone 9. The gas doping tube 19 is for doping a dopant gas such as a phosphine gas or a diborane gas into the floating melting zone 9. The n-type single crystal is purified by doping the phosphine gas, and the p-type single crystal is doped by diborane gas. Is to be purified.

【0027】図1の(b)は観察窓18部分の詳細を示
すもので、この観察窓18は、精製室1の壁面1aに設
けた窓開口20と、この窓開口20を気密に閉鎖する形
態で壁面1aに取り付けられた窓体21とを有して構成
されている。この窓体21は、透明石英等の窓板22の
周端縁を窓ホルダ23で保持したものからなる。図示の
例では、窓ホルダ23は23aのホルダ部分と23bの
ホルダ部分からなり、窓板22は例えばフッ素樹脂系の
エラストマー(Oリング)等のパッキン24を介してホ
ルダ部分23aと23bにより気密に保持され、この保
持状態で、窓ホルダ23は同様なパッキン25を介して
精製室1の壁面1aに当接され、取り付けねじ26を用
いて気密に壁面1aに取り付けられている。
FIG. 1B shows the details of the observation window 18. The observation window 18 hermetically closes the window opening 20 provided on the wall surface 1 a of the purification chamber 1. And a window 21 attached to the wall surface 1a in the form. The window body 21 is formed by holding a peripheral edge of a window plate 22 made of transparent quartz or the like with a window holder 23. In the illustrated example, the window holder 23 includes a holder portion 23a and a holder portion 23b, and the window plate 22 is hermetically sealed by the holder portions 23a and 23b via a packing 24 made of, for example, a fluororesin-based elastomer (O-ring). In this held state, the window holder 23 is in contact with the wall surface 1a of the purification chamber 1 via a similar packing 25, and is airtightly attached to the wall surface 1a using the mounting screw 26.

【0028】前記パッキン24、25の配置近傍領域で
ある、ホルダ部分23bにはウォータージャケット27
が埋設状に装着され、このウォータージャケット27の
内部は冷却水流通路28と成し、該冷却水流通路28を
通る水によってパッキン24、25が冷却される構成と
なっている。
A water jacket 27 is provided on the holder portion 23b, which is a region near the arrangement of the packings 24 and 25.
Are mounted in a buried state, and the inside of the water jacket 27 forms a cooling water flow passage 28, and the packings 24 and 25 are cooled by water passing through the cooling water flow passage 28.

【0029】本実施形態例において特徴的なことは、精
製室1内に前記観察窓18の領域に不活性ガスを吹き付
ける不活性ガス噴出手段が設けられていることである。
図1の例では、この不活性ガス噴出手段は1本以上の不
活性ガス吹き付けポート29によって構成され、この不
活性ガス吹き付けポート29のガス導入管29bは精製
室1の壁面1aを気密に貫通して精製室1から導出され
て不活性ガス供給源(図示せず)に接続されている。不
活性ガス吹き付けポート29の先端側はノズル部29a
となっており、ノズル部29aの噴出口は観察窓18の
内面(窓板22の内面)に臨ませてあり、不活性ガス供
給源から不活性ガス吹き付けポート29に供給される不
活性ガスが観察窓18に向けて吹き出す構成となってい
る。
A feature of this embodiment is that an inert gas jetting means for blowing an inert gas into the region of the observation window 18 is provided in the purification chamber 1.
In the example of FIG. 1, the inert gas blowing means is constituted by one or more inert gas blowing ports 29, and the gas introduction pipe 29b of the inert gas blowing port 29 passes through the wall surface 1a of the purification chamber 1 in an airtight manner. Then, it is led out of the purification chamber 1 and connected to an inert gas supply source (not shown). The tip side of the inert gas blowing port 29 is a nozzle portion 29a.
The nozzle of the nozzle portion 29a faces the inner surface of the observation window 18 (the inner surface of the window plate 22), and the inert gas supplied from the inert gas supply source to the inert gas blowing port 29 is supplied. It is configured to blow out toward the observation window 18.

【0030】不活性ガスのガス種としては、窒素ガス、
アルゴンガス等、適宜のガスが使用可能であるが、本実
施形態例では、前記不活性ガス導入ポート16から精製
室1内に導入する不活性ガスと同種のアルゴンガスを使
用している。
As the gas species of the inert gas, nitrogen gas,
Although an appropriate gas such as argon gas can be used, in the present embodiment, the same kind of argon gas as the inert gas introduced into the purification chamber 1 from the inert gas introduction port 16 is used.

【0031】本実施形態例では、ノズル部29aから観
察窓18に向けて加熱した不活性ガスを噴出するように
するため、不活性ガス吹き付けポート29のガス導入管
29bに加熱手段としての加熱コイル30が設けられて
いる。加熱コイル30は駆動部31により加熱駆動され
ており、加熱温度は不活性ガス加熱制御部32によって
制御されている。すなわち、ガス導入管29bには加熱
コイル30の下流側位置に温度センサ33が取り付けら
れており、不活性ガス加熱制御部32は予め与えられて
いる設定温度のデータと温度センサ33で検出される温
度データを比較し、検出温度が設定温度に一致する方向
に駆動部31の駆動出力(加熱コイル30への駆動電
力)を制御する。
In the present embodiment, a heating coil as a heating means is connected to the gas introduction pipe 29b of the inert gas blowing port 29 in order to eject heated inert gas from the nozzle portion 29a toward the observation window 18. 30 are provided. The heating coil 30 is driven to be heated by a drive unit 31, and the heating temperature is controlled by an inert gas heating control unit 32. That is, the temperature sensor 33 is attached to the gas introduction pipe 29 b at a position downstream of the heating coil 30, and the inert gas heating control unit 32 detects the data of the preset temperature and the temperature sensor 33. The temperature data is compared, and the drive output of the drive unit 31 (drive power to the heating coil 30) is controlled in a direction in which the detected temperature matches the set temperature.

【0032】前記不活性ガス加熱の設定温度は、半導体
単結晶の精製時に浮遊するアモルファスの析出を抑制可
能な温度に設定されるものであり、理論上は多結晶素材
6の融点温度(通常1400℃)とするのが理想である
が、実際にはこのような高温にするには様々な制約があ
るので、本実施形態例では、半導体単結晶の精製中の精
製室1内雰囲気温度とほぼ同等(或いは同等以上)の温
度(例えば200℃)に設定している。
The set temperature of the heating of the inert gas is set at a temperature at which the precipitation of the floating amorphous material during the purification of the semiconductor single crystal can be suppressed. In theory, the melting point temperature of the polycrystalline material 6 (normally 1400 ° C) is ideal, but in practice, there are various restrictions to such a high temperature. In this embodiment, therefore, the ambient temperature in the refining chamber 1 during refining of the semiconductor single crystal is substantially equal to the ambient temperature. The temperature is set to be equal (or equivalent or more) (for example, 200 ° C.).

【0033】本実施形態例では、半導体単結晶の精製時
に浮遊溶融帯域9の状態を自動的に観察して精製条件を
自動制御するシステムを備えており、図2にはそのシス
テム構成のブロック図が示されている。このシステム
は、CCDカメラ34と、画像処理装置35と、コンピ
ュータ36と、アクチュエータ37と、電圧供給部38
とを有して構成されている。CCDカメラ34は目視用
と兼用の観察窓18或いは目視用とは別個の観察窓18
の外側に配置され、浮遊溶融帯域9近辺の状態を観察窓
18を通して撮影し、その画像を画像処理装置35へ送
る。
The present embodiment is provided with a system for automatically observing the state of the floating melting zone 9 during the purification of a semiconductor single crystal and automatically controlling the purification conditions. FIG. 2 is a block diagram of the system configuration. It is shown. This system includes a CCD camera 34, an image processing device 35, a computer 36, an actuator 37, and a voltage supply unit 38.
And is configured. The CCD camera 34 is an observation window 18 that is used for both viewing and observation or a separate observation window 18 for viewing.
The state near the floating melting zone 9 is photographed through the observation window 18, and the image is sent to the image processing device 35.

【0034】画像処理装置35はCCDカメラ34から
送られてくる画像を処理し、浮遊溶融帯域9部分の単結
晶8の径、多結晶素材6の径等の所望のデータを求めそ
れらのデータをコンピュータ36に供給する。コンピュ
ータ36は予め与えられているプロセスプログラムに従
い、画像処理装置35から送られてくるデータに基づき
半導体単結晶精製の最適条件を時々刻々求め、対応する
制御データをアクチュエータ37と電圧供給部38に供
給する。
The image processing unit 35 processes the image sent from the CCD camera 34, obtains desired data such as the diameter of the single crystal 8 and the diameter of the polycrystalline material 6 in the floating melting zone 9 and obtains the data. It is supplied to the computer 36. The computer 36 obtains the optimum conditions of the semiconductor single crystal refining from time to time based on the data sent from the image processing device 35 according to a given process program, and supplies corresponding control data to the actuator 37 and the voltage supply unit 38. I do.

【0035】アクチュエータ37(図1の例では上軸回
転および送り機構10および下軸回転および送り機構1
1)は、コンピュータ36からの制御データに基づき最
適の精製条件となるように下軸2および上軸4の回転と
送り移動を駆動する。同様に電圧供給部38は前記コン
ピュータ36からの制御データに基づき最適の精製条件
となるように高周波誘導加熱コイル7への電圧(高周波
発振電圧)を供給駆動する。
The actuator 37 (in the example of FIG. 1, the upper shaft rotation and feed mechanism 10 and the lower shaft rotation and feed mechanism 1
1) drives the rotation and the feed movement of the lower shaft 2 and the upper shaft 4 so as to obtain the optimum refining conditions based on the control data from the computer 36. Similarly, the voltage supply unit 38 supplies and drives a voltage (high-frequency oscillation voltage) to the high-frequency induction heating coil 7 based on the control data from the computer 36 so that the optimum refining conditions are obtained.

【0036】本実施形態例は上記のように構成されてお
り、以下、その動作を説明する。精製室1内では、従来
例と同様に不活性ガス導入ポート16から導入されるア
ルゴンの不活性ガス雰囲気中で多結晶素材6および単結
晶8の回転と送り移動が行われる一方で、高周波誘導加
熱コイル7に高周波発振電圧が印加され、浮遊溶融帯域
9の移動制御によって半導体単結晶が精製されて行く。
この単結晶の精製過程においては、観察窓18を通して
目視によって浮遊溶融帯域9の状態が観察されるととも
に、CCDカメラ34により、観察窓18を通して浮遊
溶融帯域9近辺の状態が撮影され、画像処理装置35に
よる撮影画像の画像処理、コンピュータ36による最適
精製条件制御データの算出、この制御データに基づくア
クチュエータ37および電圧供給部38の制御駆動によ
って、単結晶の精製がプロセス制御プログラムに従って
自動的に進行して行く。
The present embodiment is configured as described above, and its operation will be described below. In the refining chamber 1, the polycrystalline material 6 and the single crystal 8 are rotated and fed in an inert gas atmosphere of argon introduced from an inert gas introduction port 16 as in the conventional example, while the high frequency induction A high-frequency oscillation voltage is applied to the heating coil 7, and the semiconductor single crystal is refined by controlling the movement of the floating melting zone 9.
In the purification process of this single crystal, the state of the floating melting zone 9 is visually observed through the observation window 18, and the state near the floating melting zone 9 is photographed by the CCD camera 34 through the observation window 18, and the image processing device The image processing of the photographed image by the computer 35, the calculation of the optimum refining condition control data by the computer 36, and the control driving of the actuator 37 and the voltage supply unit 38 based on the control data automatically purify the single crystal according to the process control program. Go.

【0037】また、単結晶の精製過程においては、不活
性ガス加熱制御部32の加熱制御によって加熱コイル3
0で設定温度に加熱された不活性ガス(アルゴンガス)
が不活性ガス吹き付けポート29を通して導入されてノ
ズル部29aから観察窓18の領域へ連続的に吹き付け
られ、単結晶精製中に精製室1内に浮遊するアモルファ
スが観察窓18の内面に到達して微粉末状となって析出
することが防止されている。また、単結晶の精製過程に
おいては、ウォータージャケット27の冷却水流通路2
8に冷却水が通水されて観察窓18のパッキン24、2
5の冷却が行われる。
In the process of purifying the single crystal, the heating coil 3 is controlled by the heating control of the inert gas heating controller 32.
Inert gas heated to the set temperature at 0 (argon gas)
Is introduced through the inert gas blowing port 29 and is continuously blown from the nozzle portion 29a to the region of the observation window 18, and the amorphous floating in the purification chamber 1 reaches the inner surface of the observation window 18 during the single crystal purification. Precipitation in the form of fine powder is prevented. In the process of purifying the single crystal, the cooling water flow passage 2 of the water jacket 27 is used.
8, cooling water is passed through the packings 24, 2 of the observation window 18.
5 is performed.

【0038】本実施形態例によれば、単結晶の精製過程
中は上記の如く常に冷却水流通路28に冷却水が通水さ
れているので、パッキン24、25の冷却が効果的に行
われることとなり、パッキン24、25の熱劣化を防止
でき、長期に亙るパッキンの安定使用が可能となる。
According to this embodiment, since the cooling water is always passed through the cooling water flow passage 28 during the single crystal refining process, the packings 24 and 25 are effectively cooled. Thus, thermal deterioration of the packings 24 and 25 can be prevented, and the packing can be stably used for a long period of time.

【0039】また、ガスドープ管19を高周波誘導加熱
コイル7と一体的にユニット構成としたので、ガスドー
プ管19を高周波誘導加熱コイル7とは別に専用に保持
する機構が不要となり、取り扱いの容易化と装置構成の
簡易化を達成できる。
Further, since the gas dope tube 19 is formed as a unit with the high-frequency induction heating coil 7, a mechanism for exclusively holding the gas dope tube 19 separately from the high-frequency induction heating coil 7 is not required, and the handling is simplified. Simplification of the device configuration can be achieved.

【0040】さらに、不活性ガス吹き付けポート29の
ノズル部29aから観察窓18に吹き付ける不活性ガス
を、精製室1内を不活性ガス雰囲気とするために不活性
ガス導入ポート16から精製室1内に導入する不活性ガ
ス(上記例ではアルゴンガス)と同じガス種にしたの
で、ノズル部29aから吹き出される不活性ガスによっ
て単結晶の精製条件が影響を受けることはなく、半導体
単結晶精製の信頼性を確保することが可能となる。
Further, the inert gas blown from the nozzle portion 29a of the inert gas blowing port 29 to the observation window 18 is supplied from the inert gas introduction port 16 to the inside of the purification chamber 1 in order to make the inside of the purification chamber 1 an inert gas atmosphere. Since the same gas species as that of the inert gas (argon gas in the above example) introduced into the nozzle is used, the conditions for refining the single crystal are not affected by the inert gas blown out from the nozzle portion 29a, and Reliability can be ensured.

【0041】さらに、単結晶の精製過程中は常に不活性
ガス吹き付けポート29のノズル部29aから設定温度
に加熱した不活性ガスが精製室1内の観察窓18の領域
に吹き付けられているので、精製室1内に浮遊するアモ
ルファスが観察窓18に近付こうとしても不活性ガスに
吹き飛ばされて近付くことができなくなり、たとえ、近
付いたとしても吹き出されている不活性ガスは精製室1
内の雰囲気温度(例えば、200℃)に加熱されている
ので、アモルファスが微粉末となって析出するのが抑制
されることとなるので、観察窓18の内面(窓板22の
内面)に付着する微粉末の量を少なくすることが可能と
なる。
Further, during the process of refining the single crystal, the inert gas heated to the set temperature is always blown from the nozzle portion 29a of the inert gas blowing port 29 to the region of the observation window 18 in the purification chamber 1. Even if the amorphous material floating in the purification chamber 1 approaches the observation window 18 and is blown off by the inert gas, it cannot be approached.
Since it is heated to the ambient temperature (for example, 200 ° C.) in the inside, the amorphous is prevented from becoming a fine powder and precipitated, so that it adheres to the inner surface of the observation window 18 (the inner surface of the window plate 22). It is possible to reduce the amount of fine powder to be formed.

【0042】したがって、半導体単結晶の精製完了後
に、清浄なガーゼによって拭くことにより、或いはガス
ブローすることにより、観察窓18の内面に付着した微
量の微粉末をきれいに除去することが可能となり、この
ことにより、半導体単結晶の精製を繰り返し行っても、
観察窓18の内面にアモルファス微粉末が付着蓄積する
量が少なくなり、その結果、観察窓18を取り外して、
研磨・洗浄するメインテナンスサイクルが延長され、こ
れに伴い、半導体単結晶精製の生産効率をアップするこ
とが可能となる。
Therefore, after the purification of the semiconductor single crystal is completed, a minute amount of fine powder adhering to the inner surface of the observation window 18 can be removed by wiping with a clean gauze or by gas blowing. Therefore, even if the purification of the semiconductor single crystal is repeatedly performed,
The amount of the amorphous fine powder adhering and accumulating on the inner surface of the observation window 18 is reduced, and as a result, the observation window 18 is removed,
The maintenance cycle of polishing and cleaning is extended, and accordingly, the production efficiency of semiconductor single crystal refining can be improved.

【0043】図5は、実験により前記本実施形態例の効
果を従来例と比較状態で検証したもので、同図の(a)
は従来例を、(b)は本実施形態例を示している。この
比較実験は、精製室1内の高周波誘導加熱コイル7に対
して対称となる精製室1の壁面に観察窓18を2つ取り
付け、一方側の観察窓18には上記本実施形態例の不活
性ガス吹き付けポート29を設けて上記実施形態例の構
成とし、他方側の観察窓18には不活性ガス吹き付けポ
ート29を設けない従来例の構成とし、それぞれの観察
窓18にCCDカメラ34を取り付け可能にして、図2
に示すようなCCDカメラ34を有する測定制御系を構
築可能にし、装置稼動回数の200回目を従来例の観察
窓18側に取り付けたCCDカメラ34の測定制御系を
用いて単結晶精製の自動運転を行い、装置稼動回数の2
01回目は本実施形態例の観察窓18側に取り付けたC
CDカメラ34の測定制御系により単結晶精製の自動運
転を行い、それぞれ単結晶精製時における多結晶素材6
の径と、単結晶8の径と、発振電圧の印加のデータを測
定して比較したものである。なお、前記それぞれの観察
窓18は高周波誘導加熱コイル7に対して対称に配置し
てあるので、両方の観察窓18周辺に浮遊しているアモ
ルファスの量は同等と考えてよい。
FIG. 5 shows the effect of the embodiment of the present invention verified by experiments in comparison with the conventional example.
Shows a conventional example, and (b) shows an example of the present embodiment. In this comparative experiment, two observation windows 18 were attached to the wall surface of the purification chamber 1 symmetrical with respect to the high-frequency induction heating coil 7 in the purification chamber 1, and one observation window 18 was attached to one of the observation windows 18. An active gas blowing port 29 is provided to provide the configuration of the above embodiment, and the other observation window 18 is provided with a conventional configuration in which the inert gas blowing port 29 is not provided, and a CCD camera 34 is attached to each observation window 18. Figure 2
(1) Automatic operation of single crystal refining by using the measurement control system of the CCD camera 34 attached to the observation window 18 side of the conventional example at the 200th operation of the apparatus. And 2
The 01 th time is C attached to the observation window 18 side of this embodiment.
The automatic operation of the single crystal purification is performed by the measurement control system of the CD camera 34, and the polycrystal material 6 at the time of the single crystal purification is
, The diameter of the single crystal 8, and the data of the application of the oscillation voltage were measured and compared. Since the respective observation windows 18 are arranged symmetrically with respect to the high-frequency induction heating coil 7, the amount of amorphous floating around both observation windows 18 may be considered to be equal.

【0044】図5に示されるグラフデータの横軸は単結
晶長を、左縦軸は発振電圧を、右縦軸は多結晶素材6お
よび単結晶8の径をそれぞれ示している。前記多結晶素
材6の径と単結晶8の径は画像処理装置35による画像
処理によって求めたものであり、これらのデータは、多
結晶素材6のテーパ6aの部分(図9参照)が先端側か
らテーパ終端側に掛けて溶融されて行く過程を示してい
る。
The horizontal axis of the graph data shown in FIG. 5 indicates the length of the single crystal, the left vertical axis indicates the oscillation voltage, and the right vertical axis indicates the diameters of the polycrystalline material 6 and the single crystal 8, respectively. The diameter of the polycrystalline material 6 and the diameter of the single crystal 8 were obtained by image processing using an image processing device 35. These data indicate that the portion of the taper 6a of the polycrystalline material 6 (see FIG. 9) is on the tip side. 2 shows the process of melting from the end to the taper end side.

【0045】図5の(a)の従来例のデータでは、多結
晶素材6のテーパ6aの径が正確に測定されておらず、
測定値が上下に乱雑に変動しながらテーパ6aの径の増
加に伴って増加しており、観察窓18の内面がアモルフ
ァス微粉末によってひどく汚染されている様子が伺われ
る。テーパ6aの径は本来単調増加するように形成して
あるので、測定データも単調増加のデータとして得られ
るはずであるが、観察窓18の内面がアモルファス微粉
末の蓄積によって汚れているため透明度が低下し、ばら
つきのある乱雑変動のデータとして得られており、その
乱雑変動のため、発振電圧(発振電圧は多結晶素材6の
径が大きくなるに連れ溶融量を増加するために大に制御
され、その逆に多結晶素材6の径が小さくなるに連れ溶
融量を減少するために小に制御される)にもその変動の
影響が現れており、この変動の影響で、精製される単結
晶の径も波打って増加していることが分かる。
In the data of the conventional example shown in FIG. 5A, the diameter of the taper 6a of the polycrystalline material 6 is not accurately measured.
The measured value fluctuates up and down randomly and increases with an increase in the diameter of the taper 6a, indicating that the inner surface of the observation window 18 is heavily contaminated with the amorphous fine powder. Since the diameter of the taper 6a is originally formed so as to monotonically increase, measurement data should be obtained as monotonically increasing data. However, since the inner surface of the observation window 18 is contaminated by accumulation of the amorphous fine powder, the transparency is low. It is obtained as data of a random fluctuation with a decrease and variation. Due to the random fluctuation, the oscillation voltage (the oscillation voltage is largely controlled to increase the melting amount as the diameter of the polycrystalline material 6 increases. Conversely, as the diameter of the polycrystalline material 6 becomes smaller, the amount of melting is controlled to be small to reduce the amount of melting). It can be seen that the diameter of the undulation also increased.

【0046】これに対し、図5の(b)に示される本実
施形態例の場合は、単結晶精製時毎に不活性ガス吹き付
けポート29のノズル部29aから不活性ガスが観察窓
18に吹き付けられることで、観察窓18の内面は未だ
汚染されておらず、多結晶素材6のテーパ6aの径がテ
ーパ先端からテーパ終端にかけて直線状に増加するきれ
いな単調増加のグラフデータが得られている。このよう
な乱雑変動のない正確な多結晶素材6の測定径のデータ
が得られることで、発振電圧も多結晶素材6のテーパ径
の増加に対応して増加する乱雑変動のない正常なデータ
となっており、これに伴い精製される単結晶の径も前記
多結晶素材6のテーパ径の増加に従い直線状に単調増加
するきれいな正常データが得られていることが分かる。
On the other hand, in the case of this embodiment shown in FIG. 5B, the inert gas is blown into the observation window 18 from the nozzle portion 29a of the inert gas blow port 29 every time the single crystal is refined. As a result, the inner surface of the observation window 18 is not contaminated yet, and clean monotonically increasing graph data in which the diameter of the taper 6a of the polycrystalline material 6 increases linearly from the taper tip to the taper end is obtained. Since accurate data of the measured diameter of the polycrystalline material 6 without such random fluctuations is obtained, the oscillation voltage also increases with the increase of the taper diameter of the polycrystalline material 6 with normal data without random fluctuations. It can be seen that fine normal data is obtained in which the diameter of the single crystal to be purified also monotonically increases linearly as the taper diameter of the polycrystalline material 6 increases.

【0047】図5の(a)に示すような多結晶素材6の
乱雑変動データが得られるということは、観察窓18の
内面にアモルファス微粉末が蓄積して窓の透明度が大幅
に低下していることを意味し、作業者が観察窓18を通
し目視により浮遊溶融帯域9の状態を観察して単結晶精
製条件を操作する場合はもちろんのこと、観察窓18を
通し、CCDカメラ34によって取り込んだ浮遊溶融帯
域9の状態画像を処理して単結晶精製条件を自動制御す
る場合においても、多結晶素材6の径を正確に把握でき
ず、多結晶素材6のテーパ6aを溶融して半導体単結晶
のテーパ部を精製する工程中に高周波誘導加熱コイル7
に適切な発振電圧を印加することができなくなるため、
半導体単結晶精製が不可能になる。
The fact that random fluctuation data of the polycrystalline material 6 as shown in FIG. 5A is obtained means that amorphous fine powder accumulates on the inner surface of the observation window 18 and the transparency of the window is greatly reduced. Means that the operator visually observes the state of the floating melting zone 9 through the observation window 18 and operates the single crystal refining conditions, and also captures the image by the CCD camera 34 through the observation window 18. Even when the condition image of the floating melting zone 9 is processed and the single crystal refining conditions are automatically controlled, the diameter of the polycrystalline material 6 cannot be accurately grasped, and the taper 6a of the polycrystalline material 6 is melted to melt the semiconductor single crystal. During the process of purifying the tapered portion of the crystal, the high-frequency induction heating coil 7 is used.
It is not possible to apply an appropriate oscillation voltage to
Semiconductor single crystal purification becomes impossible.

【0048】このようになった場合には観察窓18を取
り外し、観察窓18の研磨・洗浄を行って蓄積したアモ
ルファス微粉末を除去するメインテナンスをしなければ
ならない。本実施形態例の場合は、図5の(a)に示さ
れるような測定データが得られるようになるのは650
回前後の単結晶精製からであり、本実施形態例の如く半
導体単結晶精製中にノズル部29aから加熱した不活性
ガスを観察窓18の領域に吹き付けることにより、メイ
ンテナンスサイクルを3倍余り延長でき、生産効率を高
め得ることを確認できた。
In such a case, the observation window 18 must be removed, and the observation window 18 must be polished and cleaned to perform maintenance for removing the accumulated amorphous fine powder. In the case of the present embodiment, the measurement data as shown in FIG.
The maintenance cycle can be extended more than three times by blowing the inert gas heated from the nozzle portion 29a to the region of the observation window 18 during the purification of the semiconductor single crystal as in the present embodiment as in the present embodiment. It was confirmed that the production efficiency could be improved.

【0049】次に、本発明の第2実施形態例を説明す
る。前記第1実施形態例では、半導体単結晶の精製中に
のみノズル部29aから不活性ガスを観察窓18の領域
に吹き付けるようにしたが、この第2実施形態例は、単
結晶精製中はもちろんのこと半導体単結晶の精製後にお
いても精製室1内の自然冷却期間に亙り延長してノズル
部29aから加熱した不活性ガスを観察窓18の領域に
吹き付ける、不活性ガス延長噴出手段を設けたことを特
徴とし、それ以外の構成は前記第1実施形態例と同様で
ある。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, the inert gas is blown from the nozzle portion 29a to the region of the observation window 18 only during the purification of the semiconductor single crystal. However, the second embodiment is, of course, performed during the purification of the single crystal. That is, even after the purification of the semiconductor single crystal, there is provided an inert gas extension jetting means for extending the inert gas heated from the nozzle portion 29a to the region of the observation window 18 while extending over the natural cooling period in the purification chamber 1. The other features are the same as those of the first embodiment.

【0050】前記不活性ガス延長噴出手段は、例えば、
精製室1内の冷却温度検出手段と、図1に示される如
く、前記不活性ガス加熱制御部32に付加される設定温
度メモリ39および比較判断部40とを有して構成され
る。前記冷却温度検出手段は精製室1内の適宜の位置に
設置される室内温度検出センサ41によって構成され、
室内温度検出センサ41は精製室1内の温度を検出し、
その室内検出温度の情報を比較判断部40に加える。設
定温度メモリ39には単結晶精製後、精製室1内のアモ
ルファスが自然冷却の進行により微粉末となってほぼ又
は完全に析出完了するに至る温度のデータが析出完了冷
却温度として記憶設定されている。この析出完了冷却温
度は精製室1の仕様によって異なるので、各仕様の装置
毎に適したデータが実験等により求められて設定温度メ
モリ39に記憶設定される。
The inert gas extension jetting means is, for example,
As shown in FIG. 1, the cooling temperature detecting means in the refining chamber 1 is provided with a set temperature memory 39 and a comparison judging unit 40 added to the inert gas heating control unit 32. The cooling temperature detecting means is constituted by an indoor temperature detecting sensor 41 installed at an appropriate position in the purification chamber 1,
The indoor temperature detection sensor 41 detects the temperature inside the purification chamber 1,
The information on the detected room temperature is added to the comparison determination unit 40. In the set temperature memory 39, after the single crystal purification, data of the temperature at which the amorphous in the purification chamber 1 becomes a fine powder due to the progress of natural cooling and almost or completely completes the precipitation is stored and set as the precipitation completion cooling temperature. I have. Since the precipitation completion cooling temperature varies depending on the specifications of the refining chamber 1, data suitable for each apparatus of each specification is obtained by an experiment or the like, and is stored and set in the set temperature memory 39.

【0051】前記比較判断部40は、室内温度検出セン
サ41で検出される温度と設定温度メモリ39に設定さ
れている析出完了冷却温度とを比較し、検出温度が析出
完了冷却温度を下回ったときに停止信号を不活性ガス加
熱制御部32に加える。不活性ガス加熱制御部32はこ
の停止信号を受けて駆動部31による加熱コイル30の
加熱駆動を停止させるとともに、ガス導入管29bの弁
(図示せず)を閉じて不活性ガスの供給を停止する。
The comparison judging section 40 compares the temperature detected by the indoor temperature detecting sensor 41 with the precipitation completion cooling temperature set in the set temperature memory 39, and when the detected temperature falls below the precipitation completion cooling temperature. , A stop signal is applied to the inert gas heating controller 32. Upon receiving the stop signal, the inert gas heating control unit 32 stops the driving of the heating coil 30 by the driving unit 31 and closes a valve (not shown) of the gas introduction pipe 29b to stop the supply of the inert gas. I do.

【0052】この第2実施形態例によれば、精製室1内
に浮遊するアモルファスが最も析出し易い単結晶精製後
の冷却期間に亙り、アモルファスが精製室1内で析出完
了し終わるまでノズル部29aから加熱した不活性ガス
を観察窓18の領域に吹き出し続けるので、アモルファ
スが観察窓18の内面に析出するのをより一層効果的に
抑制できることとなり、前記第1実施形態例よりもより
効果的に観察窓18の汚染を防止でき、観察窓18のメ
インテナンスサイクルをより延長でき、半導体単結晶精
製の生産効率をさらに一層高めることが可能となる。
According to the second embodiment, over the cooling period after the purification of the single crystal in which the amorphous material floating in the purification chamber 1 is most likely to precipitate, the nozzle portion is maintained until the amorphous material is completely precipitated in the purification chamber 1. Since the heated inert gas is continuously blown out from the region 29a into the region of the observation window 18, it is possible to more effectively suppress the deposition of the amorphous substance on the inner surface of the observation window 18, which is more effective than the first embodiment. Further, the contamination of the observation window 18 can be prevented, the maintenance cycle of the observation window 18 can be further extended, and the production efficiency of semiconductor single crystal purification can be further improved.

【0053】なお、上記第2実施形態例において、設定
温度メモリ39に析出完了冷却温度の値(データ)を直
接的な温度データとして設定し、室内温度検出センサ4
1により精製室1内の温度を直接的に検出したが、これ
とは異なり、析出完了冷却温度を間接的な温度データの
値で設定温度メモリ39に設定して同様な不活性ガス延
長噴出手段を構成することも可能である。この場合は、
例えば、室内温度検出センサ41の代わりにタイマ等の
時計手段を設け、設定温度メモリ39には半導体単結晶
精製後の冷却開始後から冷却の進行に伴い精製室1内の
アモルファスがほぼ又は完全に析出完了するまでの時間
を実験等により求めて間接的な析出完了冷却温度データ
として記憶設定しておく。そして、比較判断部40は冷
却開始からの経過時間情報を前記時計手段から取り込
み、経過時間が設定温度メモリ39に与えられている時
間を越えるときに停止信号を不活性ガス加熱制御部32
に送出するように構成することで、析出完了冷却温度を
直接的に設定する上記実施形態例の場合と同様に不活性
ガスの延長噴出動作を行わせることが可能である。
In the second embodiment, the value (data) of the precipitation completion cooling temperature is set as direct temperature data in the set temperature memory 39, and the room temperature detection sensor 4
1, the temperature inside the refining chamber 1 is directly detected. However, unlike the above, the cooling temperature at the completion of the deposition is set in the set temperature memory 39 with the value of the indirect temperature data, and the same inert gas extension jetting means is used. Can also be configured. in this case,
For example, a clock means such as a timer is provided in place of the room temperature detection sensor 41, and the set temperature memory 39 almost or completely becomes amorphous in the purification chamber 1 with the progress of cooling from the start of cooling after semiconductor single crystal purification. The time until the completion of the precipitation is determined by an experiment or the like, and is stored and set as indirect precipitation completion cooling temperature data. Then, the comparison / determination unit 40 captures information on the elapsed time from the start of cooling from the clock means, and outputs a stop signal when the elapsed time exceeds the time given to the set temperature memory 39.
, It is possible to perform the extended ejection operation of the inert gas in the same manner as in the case of the above embodiment in which the precipitation completion cooling temperature is directly set.

【0054】図4には、本発明の第3実施形態例が示さ
れている。この第3実施形態例が前記第1、第2の各実
施形態例と異なる特徴的なことは、精製室1内の観察窓
18の領域に前記不活性ガス吹き付けポート29のノズ
ル部29aと間隔を隔てて排気ポート42を配置したこ
とであり、それ以外の構成は前記第1、第2の各実施形
態例と同様である。排気ポート42は前記不活性ガス吹
き付けポート29のノズル部29aから吹き出す不活性
ガスを外部へ排出するものである。
FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention. The feature of the third embodiment that is different from the first and second embodiments is that an interval between the nozzle portion 29a of the inert gas spraying port 29 and the nozzle 29a in the region of the observation window 18 in the purification chamber 1 is different. The other configuration is the same as that of each of the first and second embodiments. The exhaust port 42 discharges the inert gas blown from the nozzle portion 29a of the inert gas blowing port 29 to the outside.

【0055】本実施形態例では、精製室1内の圧力を−
300mmAq〜+300mmAqの範囲の所定の圧力
で半導体単結晶の精製を行っており、精製室1内の圧力
を大気圧よりも大きい圧力に設定して単結晶の精製を行
う場合には精製室1内の圧力と大気圧の差圧を利用して
精製室1内から不活性ガスを外部へ排出でき、排気ポー
ト42の排気通路42aに強制排気の手段を必ずしも設
けなくてもよいが、図4(a)に示す装置では、ノズル
部29aから噴出される不活性ガスを強制的に排出する
ために排気通路42aに排気ポンプ43を設け、また、
排気ポンプ43よりも上流側の排気通路42aに精製室
1内のアモルファスを排気中に捕捉するためのフィルタ
44を設けている。
In this embodiment, the pressure in the purification chamber 1 is
The semiconductor single crystal is purified at a predetermined pressure in the range of 300 mmAq to +300 mmAq, and when the single crystal is purified by setting the pressure in the purification chamber 1 to a pressure higher than the atmospheric pressure, the purification in the purification chamber 1 is performed. The inert gas can be discharged from the refining chamber 1 to the outside by using the pressure difference between the pressure and the atmospheric pressure, and the means for forced exhaust is not necessarily provided in the exhaust passage 42a of the exhaust port 42. In the device shown in a), an exhaust pump 43 is provided in the exhaust passage 42a for forcibly discharging the inert gas ejected from the nozzle portion 29a.
A filter 44 is provided in the exhaust passage 42a on the upstream side of the exhaust pump 43 for trapping amorphous in the purification chamber 1 in exhaust gas.

【0056】この第3実施形態例では、強制排気式の排
気ポート42を設けたので、ノズル部29aから吹き出
す不活性ガスによって吹き飛ばされたアモルファスを吸
い込んで外部へ排出できるため、観察窓18にアモルフ
ァスが付着するのをより効果的に抑制できる上に、不活
性ガスによって吹き飛ばされたアモルファスが観察窓1
8以外の精製室1の壁面1a等に付着することも抑制で
き、壁面1a等に析出するアモルファス微粉末の量も減
少できるという効果を奏する。
In the third embodiment, since the exhaust port 42 of the forced exhaust type is provided, the amorphous gas blown off by the inert gas blown out from the nozzle portion 29a can be sucked and discharged to the outside. Can be more effectively prevented from adhering, and the amorphous glass blown off by the inert gas can be used as the observation window 1.
8 can be suppressed from adhering to the wall surface 1a or the like of the purification chamber 1 other than 8, and the effect that the amount of the amorphous fine powder deposited on the wall surface 1a or the like can be reduced.

【0057】また、フィルタ44を設けたことにより、
アモルファスを捕捉できるので、排気通路42aの目詰
まりを防止できる。また、フィルタ44は排気ポンプ4
3の上流側に設けられるので、排気ポンプ43内にアモ
ルファス微粉末が付着蓄積する不具合を防止することが
可能である。
Further, by providing the filter 44,
Since the amorphous can be captured, clogging of the exhaust passage 42a can be prevented. Further, the filter 44 is
3, it is possible to prevent the problem that the amorphous fine powder adheres and accumulates in the exhaust pump 43.

【0058】図6には本発明の第4実施形態例の要部構
成が示されている。この第4実施形態例は不活性ガス吹
き付けポート29の先端側に吹き出しガイド45を設け
てこれを噴出部と成し、排気ポート42の排気取り入れ
口を受けガイド46によって構成したものであり、それ
以外の構成は前記第3実施形態例と同様である。
FIG. 6 shows a main configuration of a fourth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment, a blowing guide 45 is provided on the tip side of the inert gas blowing port 29 to form a blowing section, and the exhaust intake port of the exhaust port 42 is formed by a guide 46. The other configuration is the same as that of the third embodiment.

【0059】前記吹き出しガイド45と受けガイド46
は図6の紙面に直交する方向の幅が観察窓18の同方向
の幅とほぼ等しく形成されており、吹き出しガイド45
の吹き出し口は絞られて吹き出しノズルとなっており、
吹き出し口から吹き出される不活性ガスは観察窓18の
全内面に沿って、窓面と平行に流れ、窓面の前面に不活
性ガス流の遮断層(ガス流れの遮断カーテン)が形成さ
れる構成となっている。一方、受けガイド46は受け口
が開拡形成されていて、吹き出しガイド45から吹き出
されて流れてくる不活性ガスの層流を全体的に受け止め
て排気ポート42へ導出する構成と成している。
The blowing guide 45 and the receiving guide 46
The width of the observation window 18 in the direction perpendicular to the plane of FIG. 6 is substantially equal to the width of the observation window 18 in the same direction.
Outlet is squeezed to form a blowing nozzle,
The inert gas blown out from the outlet flows along the entire inner surface of the observation window 18 in parallel with the window surface, and an inert gas flow blocking layer (gas flow blocking curtain) is formed in front of the window surface. It has a configuration. On the other hand, the receiving guide 46 has a receiving port formed to be expanded and formed so as to entirely receive a laminar flow of the inert gas blown out from the blowing guide 45 and flow out to the exhaust port 42.

【0060】この第4実施形態例では、吹き出しガイド
45から受けガイド46に向かう不活性ガスの流れによ
って窓の全内面を覆う不活性ガスの遮断層が形成される
ので、精製室1内の浮遊アモルファスが窓内面に浮遊し
て付着するのをほぼ完璧に防止でき、しかも不活性ガス
は加熱コイル30によって加熱されているので、仮に窓
内面へアモルファスが浮遊して来たとしても窓内面への
析出が抑制されることとなり、アモルファス微粉末によ
る窓内面の汚染をきわめて効果的に抑制することが可能
となる。
In the fourth embodiment, the flow of the inert gas from the blowing guide 45 toward the receiving guide 46 forms an inert gas blocking layer covering the entire inner surface of the window. The amorphous gas can be almost completely prevented from floating and adhering to the inner surface of the window, and since the inert gas is heated by the heating coil 30, even if the amorphous material floats on the inner surface of the window, the amorphous gas may not adhere to the inner surface of the window. Precipitation is suppressed, and contamination of the window inner surface with the amorphous fine powder can be extremely effectively suppressed.

【0061】しかも、吹き出しガイド45から噴出され
る不活性ガスによって吹き飛ばされるアモルファスはそ
の不活性ガスの流れに乗って受けガイド46に受け止め
られて排出されるので、不活性ガスによって吹き飛ばさ
れたアモルファスが精製室1内に拡散するのが防止さ
れ、観察窓18以外の精製室1の壁面1a等に付着する
ことも効果的に抑制されることとなり、このことによ
り、精製室1内の全体的なアモルファス微粉末の蓄積汚
染量を減少できるという効果を奏することができるもの
である。
Further, since the amorphous blown off by the inert gas blown out from the blowout guide 45 is received by the receiving guide 46 and discharged by riding on the flow of the inert gas, the amorphous blown out by the inert gas is removed. Diffusion into the purification chamber 1 is prevented, and adhesion to the wall 1a of the purification chamber 1 other than the observation window 18 is also effectively suppressed. The effect of reducing the accumulated contamination amount of the amorphous fine powder can be obtained.

【0062】なお、本発明は上記各実施形態例に限定さ
れることなく様々な実施の形態を採り得る。例えば、上
記各実施形態例では、窓ホルダ23を23aの部分と2
3bの部分で構成し、両ホルダ部分23a、23bで窓
板22を挟んで保持したが、図7に示すように、窓ホル
ダ23は単体物で構成し、パッキン24を介して窓板2
2を精製室1の窓開口20の窓板受部47に押え固定
し、ウォータージャケット27は精製室1側の窓板受部
47に設けるようにしてもよい。
The present invention can adopt various embodiments without being limited to the above embodiments. For example, in each embodiment described above, the window holder 23 is
3b, the window plate 22 is held between the holder portions 23a and 23b, but as shown in FIG.
The water jacket 27 may be provided on the window plate receiving portion 47 of the purification chamber 1 by pressing and fixing the water jacket 2 to the window plate receiving portion 47 of the window opening 20 of the purification chamber 1.

【0063】また、精製室1内に構築する半導体単結晶
の精製機構は必ずしも図8(a)、(b)に示すような
FZ方式の機構とは限らず、CZ方式の単結晶精製機構
でもよく、本発明は、単結晶の精製に際し、浮遊成分が
観察窓18の内面を汚染する不具合が生じる場合に、そ
の汚染の抑制が必要な各種の半導体単結晶製造装置に適
用されるものである。
Further, the refining mechanism of the semiconductor single crystal constructed in the refining chamber 1 is not necessarily limited to the FZ type mechanism as shown in FIGS. 8A and 8B. The present invention is often applied to various types of semiconductor single crystal manufacturing apparatuses which need to suppress the contamination when the floating components cause contamination of the inner surface of the observation window 18 during purification of the single crystal. .

【0064】さらに、上記各実施形態例の構成におい
て、観察窓18のメインテナンスのタイミングを自動チ
ェックする手段を付加して機能アップの構成としてもよ
い。この場合は、図2の破線で示すように、コンピュー
タ36にセルフチェック機構48を連係接続することに
よって実現可能であり、セルフチェック機構48には、
例えば、図5の(a)の多結晶素材6の径測定グラフの
乱雑変動幅の判定基準幅の値をメモリ等に与えておき、
コンピュータ36には画像処理装置35の画像処理デー
タに基づき多結晶素材6の径の乱雑変動幅を求める演算
部を備えておき、セルフチェック機構48で前記コンピ
ュータ36で求められる乱雑変動幅を前記判定基準幅と
比較し、乱雑変動幅の演算値が判定基準幅の値を上回っ
たときに観察窓18の汚染が限度に達したものと判断し
てメインテナンスの到来をブザー、ランプ表示等の適宜
の報知形態によって、作業者に報知するようにすればよ
い。
Further, in the configuration of each of the above embodiments, a means for automatically checking the maintenance timing of the observation window 18 may be added to improve the function. This case can be realized by connecting a self-check mechanism 48 to the computer 36 as shown by a broken line in FIG.
For example, the value of the determination reference width of the random fluctuation range in the diameter measurement graph of the polycrystalline material 6 in FIG.
The computer 36 is provided with a calculation unit for calculating the random fluctuation width of the diameter of the polycrystalline material 6 based on the image processing data of the image processing device 35, and the self-checking mechanism 48 determines the random fluctuation width obtained by the computer 36. Compared with the reference width, when the calculated value of the random fluctuation width exceeds the value of the determination reference width, it is determined that the contamination of the observation window 18 has reached the limit, and the arrival of maintenance is determined by an appropriate buzzer, lamp display, or the like. The operator may be notified according to the notification mode.

【0065】さらに、上記各実施形態例では、観察窓1
8の窓内面にアモルファスが析出するのを抑制するため
に、加熱した不活性ガスをノズル部29aから吹き出さ
せたが、不活性ガス噴出手段に代えて、観察窓18の内
面に透明な発熱シートを貼付したものでもよく、さらに
は、観察窓18の内面に透明な発熱シートを貼付し、か
つ、上記各実施形態例の不活性ガス噴出手段を設けて、
発熱シートと不活性ガス噴出手段の併用によって観察窓
内面のアモルファス微粉末汚染を抑制するようにしても
よいものである。
Further, in each of the above embodiments, the observation window 1
The heated inert gas was blown out from the nozzle portion 29a in order to suppress the deposition of the amorphous material on the inner surface of the window 8; however, a transparent heating sheet was formed on the inner surface of the observation window 18 instead of the inert gas blowing means. May be attached, and furthermore, a transparent heat generating sheet may be attached to the inner surface of the observation window 18, and the inert gas ejection means of each of the above embodiments may be provided.
The contamination of the amorphous fine powder on the inner surface of the observation window may be suppressed by using the heat generating sheet and the inert gas ejecting means in combination.

【0066】さらに、上記各実施形態例では、ノズル部
29aから吹き出す不活性ガスを加熱コイル30で加熱
するようにしたが、不活性ガスの加熱手段を省略し、加
熱しない不活性ガスをノズル部29aから吹き出すよう
にすることも可能である。加熱しない不活性ガスをノズ
ル部29aから噴出した場合であっても、観察窓18へ
向けて浮遊するアモルファスを吹き飛ばして観察窓18
へ寄せ付けないようにできるため、不活性ガスを吹き出
す構成のない従来例に比べ観察窓18内面の汚染を抑制
する効果が得られることとなる。ただ、上記各実施形態
例の如くノズル部29aから加熱した不活性ガスを噴出
することにより、アモルファスの析出抑制の効果が充分
に達成され、より一層の観察窓18内面の汚染防止効果
が得られるので、好ましくは、加熱した不活性ガスをノ
ズル部29aから噴出するようにした方がよい。
Further, in each of the above embodiments, the inert gas blown from the nozzle portion 29a is heated by the heating coil 30. However, the inert gas heating means is omitted, and the inert gas which is not heated is removed from the nozzle portion 29a. It is also possible to blow out from 29a. Even when an inert gas that is not heated is ejected from the nozzle portion 29a, the amorphous gas floating toward the observation window 18 is blown off to remove the inert gas.
As a result, it is possible to obtain an effect of suppressing contamination of the inner surface of the observation window 18 as compared with a conventional example having no configuration for blowing out an inert gas. However, by ejecting the heated inert gas from the nozzle portion 29a as in each of the above embodiments, the effect of suppressing the deposition of amorphous is sufficiently achieved, and the effect of further preventing contamination of the inner surface of the observation window 18 is obtained. Therefore, it is preferable that the heated inert gas be ejected from the nozzle 29a.

【0067】さらに、上記第1実施形態例では、ノズル
部29aから観察窓18の領域に不活性ガスを半導体単
結晶の精製中にのみ噴出するようにしたが、例えば、操
作スイッチを設け、半導体単結晶の精製開始後、操作ス
イッチが手動によりオフ操作されるまで不活性ガスを噴
出(吹き出し)し続けるように構成すれば、半導体単結
晶の精製中から精製後の冷却期間に亙った所望の期間に
かけて不活性ガスの噴出時間を自在に選定可能となり、
使用上便利である。
Further, in the first embodiment, the inert gas is ejected from the nozzle portion 29a to the region of the observation window 18 only during the purification of the semiconductor single crystal. If the inert gas is continuously ejected (blown) until the operation switch is manually turned off after the start of the purification of the single crystal, the desired period from the purification of the semiconductor single crystal to the cooling period after the purification can be achieved. , The inert gas ejection time can be freely selected over the period
It is convenient for use.

【0068】さらに、上記第2実施形態例では、半導体
単結晶精製後の冷却期間中に精製室1内の室温が直接的
又は間接的に設定した析出完了冷却温度に達するまで自
動的にノズル部29aから加熱した不活性ガスを観察窓
18の領域に吹き出すようにしたが、この加熱した不活
性ガスは精製室1の蓋を開けて精製した半導体単結晶を
取り出すときまで吹き出させておくようにしてもよく、
或いは、作業者が設定(可変設定)した精製室1内の冷
却温度、又は冷却開始からの時間等の作業者の設定条件
が満たされるまで不活性ガスを吹き出させておくように
してもよいものである。
Further, in the second embodiment, during the cooling period after refining the semiconductor single crystal, the nozzle unit is automatically automatically adjusted until the room temperature in the refining chamber 1 directly or indirectly reaches the set precipitation completion cooling temperature. The heated inert gas is blown from 29a into the region of the observation window 18, but this heated inert gas is blown out until the purified semiconductor single crystal is taken out by opening the lid of the purification chamber 1. May be
Alternatively, the inert gas may be blown out until the conditions set by the operator such as the cooling temperature in the purification chamber 1 set by the operator (variable setting) or the time from the start of cooling are satisfied. It is.

【0069】さらに、加熱した不活性ガスを半導体単結
晶精製中から精製後の冷却期間にかけて吹き出す場合、
半導体単結晶精製中に吹き出す不活性ガスの温度と精製
後の冷却期間にかけて吹き出す不活性ガスの温度は異な
るようにしてもよく、例えば、半導体単結晶精製中に吹
き出す不活性ガスの温度よりも精製後の冷却期間にかけ
て吹き出す不活性ガスの温度を高くして、アモルファス
が析出し易い環境となる冷却期間中のアモルファス析出
をできるかぎり抑制するようにしてもよい。
Further, in the case where the heated inert gas is blown from during the purification of the semiconductor single crystal to the cooling period after the purification,
The temperature of the inert gas blown during the semiconductor single crystal refining and the temperature of the inert gas blown over the cooling period after the refining may be different, for example, the temperature of the inert gas blown during the semiconductor single crystal refining may be higher than the temperature of the inert gas blown during the semiconductor single crystal refining. The temperature of the inert gas which is blown out during the subsequent cooling period may be increased to suppress as much as possible the amorphous deposition during the cooling period, which is an environment in which amorphous is likely to precipitate.

【0070】[0070]

【発明の効果】本発明は、半導体単結晶精製室内の観察
窓の領域に不活性ガスを吹き付ける不活性ガス噴出手段
を設けたものであるから、半導体単結晶精製時に精製室
内に浮遊するアモルファスが観察窓へ向けて浮遊してき
たときにはそのアモルファスを吹き飛ばして窓面に寄せ
付けないようにできる。そのため、観察窓周辺のアモル
ファスの浮遊量を減少させることができ、このことによ
り、アモルファスが観察窓の内面に析出蓄積して窓の透
明度を低下させる現象を抑制できることとなり、これに
伴い、観察窓を取り外して窓内面を研磨・洗浄するメイ
ンテナンスのサイクルを延長でき、半導体単結晶精製の
生産効率を高めることが可能となるものである。
According to the present invention, since the inert gas blowing means for blowing the inert gas is provided in the region of the observation window in the semiconductor single crystal refining chamber, the amorphous floating in the refining chamber at the time of refining the semiconductor single crystal. When floating toward the observation window, the amorphous can be blown away so as not to approach the window surface. As a result, the amount of amorphous floating around the observation window can be reduced, which can suppress the phenomenon that amorphous deposits and accumulates on the inner surface of the observation window and lowers the transparency of the window. Can be extended to extend the maintenance cycle of polishing and cleaning the inner surface of the window, thereby increasing the production efficiency of semiconductor single crystal refining.

【0071】特に、不活性ガス噴出手段から加熱した不
活性ガスを噴出するように構成することにより、精製室
内のアモルファスがたとえ観察窓の内面に浮遊してきた
としてもその浮遊アモルファスは加熱された温度の高い
不活性ガスに触れて析出が抑制されるので、窓内面への
アモルファス微粉末の蓄積をさらに一層効果的に抑制で
き、前記メインテナンスサイクルをさらに延長して半導
体単結晶精製の生産効率をより一層アップさせることが
可能である。
In particular, since the heated inert gas is ejected from the inert gas ejecting means, even if the amorphous material in the purification chamber floats on the inner surface of the observation window, the floating amorphous material is heated to the heated temperature. Since the deposition is suppressed by touching a high inert gas, the accumulation of amorphous fine powder on the inner surface of the window can be more effectively suppressed, and the maintenance cycle can be further extended to improve the production efficiency of semiconductor single crystal purification. It is possible to further improve.

【0072】また、半導体単結晶精製中はもちろんのこ
とその精製後の冷却期間(精製室内の冷却期間)に亙っ
て加熱した不活性ガスを不活性ガス噴出手段から精製室
内の観察窓の領域に吹き付けるようにすることにより、
精製室内の浮遊アモルファスが最も析出し易い冷却期間
中においても、そのアモルファスが観察窓へ析出するの
を抑制できるので、観察窓内面のアモルファス蓄積によ
る汚染防止の効果がより一層高くなり、前記メインテナ
ンスサイクルをさらに一層延長して半導体単結晶精製の
生産効率を格段にアップさせることが可能である。
The inert gas heated during the cooling period (cooling period in the refining chamber) after the refining as well as during the refining of the semiconductor single crystal is supplied to the region of the observation window in the refining chamber through the inert gas jetting means. By spraying on
Even during the cooling period during which the floating amorphous material in the purification chamber is most likely to precipitate, the amorphous material can be prevented from being deposited on the observation window. Can be further extended to significantly improve the production efficiency of semiconductor single crystal refining.

【0073】さらに、精製室内の観察窓の領域に排気ポ
ートを設けることにより、前記不活性ガス噴出手段によ
って吹き飛ばされたアモルファスを噴出された不活性ガ
スとともに取り込んで外部へ排出できるので、観察窓へ
のアモルファス微粉末の付着を抑制できるとともに、吹
き飛ばしたアモルファスが観察窓以外の精製室内の壁面
等に付着するの抑制できるという効果が得られることと
なり、特に、排気ポートの排気通路に排気ポンプを設け
て排気ポートから不活性ガス噴出手段によって吹き飛ば
されたアモルファスを強制的に排出する構成とすること
により、その効果をより一層高めることができる。
Furthermore, by providing an exhaust port in the region of the observation window in the purification chamber, the amorphous gas blown out by the inert gas jetting means can be taken in together with the jetted inert gas and discharged to the outside. And the effect of preventing the blown-off amorphous particles from adhering to the walls of the purification chamber other than the observation window can be obtained.In particular, an exhaust pump is provided in the exhaust passage of the exhaust port. By forcibly discharging the amorphous gas blown out by the inert gas jetting means from the exhaust port, the effect can be further enhanced.

【0074】さらに、不活性ガス噴出手段の不活性ガス
噴出部と排気ポートの排気取り入れ口を観察窓の窓内面
両端側で対向配置し、不活性ガス噴出部から噴出された
不活性ガスを窓面に沿って流して排気取り入れ口で受け
止め排気するように構成することにより、観察窓の窓内
面の前面に不活性ガスの流れの遮断層が形成されるの
で、精製室内のアモルファスが窓内面に浮遊してくるの
を前記不活性ガス流の遮断層によってほぼ完璧に遮断で
き、その上、窓側に浮遊してくるアモルファスを不活性
ガスの流れに吸引して強制排出できる。そのため、前記
アモルファス微粉末蓄積に伴う窓内面汚染を防止する効
果がきわめて大となり、前記観察窓のメインテナンスサ
イクルのさらに大幅な延長が可能となり、半導体単結晶
精製の生産効率を抜群に高めることが可能となるもので
ある。
Further, the inert gas ejecting portion of the inert gas ejecting means and the exhaust inlet of the exhaust port are arranged to face each other on both ends of the inner surface of the observation window, and the inert gas ejected from the inert gas ejecting portion is supplied to the window. By flowing along the surface and receiving and exhausting at the exhaust inlet, an inert gas flow blocking layer is formed in front of the inner surface of the window of the observation window, so that the amorphous inside the purification chamber The floating can be almost completely blocked by the inert gas flow blocking layer, and furthermore, the amorphous floating on the window side can be sucked into the inert gas flow and forcedly discharged. Therefore, the effect of preventing the contamination of the inner surface of the window due to the accumulation of the amorphous fine powder is extremely large, the maintenance cycle of the observation window can be further extended, and the production efficiency of semiconductor single crystal refining can be remarkably increased. It is what becomes.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1、第2の各実施形態例の構成を含
む装置説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of an apparatus including a configuration of each of first and second embodiments of the present invention.

【図2】単結晶精製中の浮遊溶融帯域近辺の撮影画像を
処理して半導体単結晶精製を自動制御するシステム構成
の一実施形態例の図である。
FIG. 2 is a diagram of an embodiment of a system configuration for automatically controlling semiconductor single crystal purification by processing a captured image near a floating melting zone during single crystal purification.

【図3】高周波誘導加熱コイル7にガスドープ管19を
一体的に装着して高周波誘導加熱コイル7とガスドープ
管19をユニット構成とした本実施形態例の説明図であ
る。
FIG. 3 is an explanatory view of this embodiment in which a gas dope tube 19 is integrally mounted on the high-frequency induction heating coil 7 and the high-frequency induction heating coil 7 and the gas dope tube 19 are configured as a unit.

【図4】本発明の第3実施形態例の構成説明図である。FIG. 4 is a configuration explanatory view of a third embodiment of the present invention.

【図5】本実施形態例の場合と従来例の場合との構成の
違いによる観察窓の汚染の程度を比較状態で示すグラフ
データの図である。
FIG. 5 is a graph data diagram showing the degree of contamination of the observation window due to a difference in configuration between the case of the present embodiment and the case of the conventional example in a comparative state.

【図6】本発明の第4実施形態例の要部構成を示す説明
図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a main configuration of a fourth embodiment of the present invention.

【図7】観察窓18の他の構成例の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of another configuration example of the observation window 18;

【図8】半導体単結晶製造装置の従来例の説明図であ
る。
FIG. 8 is an explanatory view of a conventional example of a semiconductor single crystal manufacturing apparatus.

【図9】多結晶素材6の形態説明図である。FIG. 9 is a diagram illustrating the form of a polycrystalline material 6;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 精製室 6 多結晶素材 8 単結晶 9 浮遊溶融帯域 18 観察窓 29 不活性ガス吹き付けポート 30 加熱コイル 42 排気ポート Reference Signs List 1 Refining room 6 Polycrystalline material 8 Single crystal 9 Floating melting zone 18 Observation window 29 Inert gas blowing port 30 Heating coil 42 Exhaust port

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体単結晶の精製室壁面に室内を観察
する観察窓が前記精製室壁面に対して気密に装着され、
前記精製室内には前記観察窓の領域に不活性ガスを吹き
付ける不活性ガス噴出手段が設けられていることを特徴
とする半導体単結晶製造装置。
An observation window for observing the interior of a room for purifying a semiconductor single crystal is hermetically attached to the wall of the purification chamber.
An apparatus for producing a semiconductor single crystal, characterized in that an inert gas blowing means for blowing an inert gas into a region of the observation window is provided in the purification chamber.
【請求項2】 不活性ガス噴出手段から噴出するための
不活性ガスを加熱する不活性ガス加熱手段が装備され、
この不活性ガス加熱手段で加熱した不活性ガスを不活性
ガス噴出手段から観察窓の領域に噴出させる構成とした
請求項1記載の半導体単結晶製造装置。
2. An inert gas heating means for heating an inert gas for jetting from the inert gas jetting means is provided.
2. The semiconductor single crystal manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the inert gas heated by the inert gas heating means is jetted from the inert gas jetting means to a region of the observation window.
【請求項3】 精製室内における観察窓の配置領域には
不活性ガス噴出手段から噴出された不活性ガスを外部へ
排気する排気ポートが配置されていることを特徴とする
請求項1又は請求項2記載の半導体単結晶製造装置。
3. An exhaust port for exhausting the inert gas ejected from the inert gas ejecting means to the outside in an area where the observation window is arranged in the purification chamber. 3. The semiconductor single crystal manufacturing apparatus according to 2.
【請求項4】 不活性ガス噴出手段の不活性ガス噴出部
と排気ポートの排気取り入れ口は観察窓を挟んで窓面の
両端側において対向配置され、不活性ガス噴出部から噴
出された不活性ガスは観察窓の内面に沿って流れて前記
排気取り入れ口に受け止められる構成とした請求項3記
載の半導体単結晶製造装置。
4. An inert gas ejecting portion of an inert gas ejecting means and an exhaust inlet of an exhaust port are disposed opposite to each other on both ends of a window surface with an observation window interposed therebetween, and inert gas ejected from the inert gas ejecting portion is provided. 4. The semiconductor single crystal manufacturing apparatus according to claim 3, wherein the gas flows along the inner surface of the observation window and is received by the exhaust inlet.
【請求項5】 排気ポートの排気通路には強制排気を施
す排気ポンプが設けられていることを特徴とする請求項
3又は請求項4記載の半導体単結晶製造装置。
5. The semiconductor single crystal manufacturing apparatus according to claim 3, wherein an exhaust pump for performing forced exhaust is provided in an exhaust passage of the exhaust port.
【請求項6】 排気ポートの排気通路には半導体単結晶
の精製時に発生したアモルファスを捕捉するフィルタが
設けられていることを特徴とする請求項5記載の半導体
単結晶製造装置。
6. The semiconductor single crystal manufacturing apparatus according to claim 5, wherein a filter is provided in an exhaust passage of the exhaust port to capture amorphous generated during purification of the semiconductor single crystal.
【請求項7】 半導体単結晶精製完了後の精製室の冷却
開始後、精製室内に浮遊するアモルファスがほぼ析出完
了するものとして予め定めた直接的又は間接的な析出完
了冷却温度に達するまで、不活性ガス噴出手段から加熱
した不活性ガスを精製室内の観察窓の領域に吹き付け続
ける不活性ガス延長噴出手段が設けられていることを特
徴とする請求項2乃至請求項6の何れか1つに記載の半
導体単結晶製造装置。
7. After the cooling of the refining chamber is started after the completion of the semiconductor single crystal refining, the temperature of the amorphous or the floating in the refining chamber is not changed until it reaches a predetermined direct or indirect precipitating cooling temperature at which it is determined that the precipitation is almost completed. 7. An apparatus according to claim 2, further comprising an inert gas extension jetting means for continuously blowing the inert gas heated from the active gas jetting means into an observation window area in the purification chamber. Semiconductor single crystal manufacturing apparatus according to the above.
【請求項8】 観察窓は精製室壁面に設けられた窓開口
を窓体で覆い該窓体を精製室壁面にパッキンを介して気
密に取り付けた構成と成し、観察窓の前記パッキン配置
近傍領域にはパッキン冷却用の冷却水流通路が形成され
ていることを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか
1つに記載の半導体単結晶製造装置。
8. The observation window covers the window opening provided on the wall surface of the purification chamber with a window body, and the window body is air-tightly attached to the wall surface of the purification chamber via a packing. The semiconductor single crystal manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein a cooling water flow passage for packing cooling is formed in the region.
【請求項9】 半導体単結晶の精製は高周波誘導加熱コ
イルの加熱によって単結晶と多結晶素材との接合境界部
に浮遊溶融帯域を形成するFZ法の構成と成し、前記高
周波誘導加熱コイルには前記浮遊溶融帯域にドーパント
ガスをドープするガスドープ管が取り付けられている請
求項1乃至請求項8の何れか1つに記載の半導体単結晶
製造装置。
9. The semiconductor single crystal is purified by a FZ method in which a floating melting zone is formed at a junction between the single crystal and the polycrystalline material by heating a high-frequency induction heating coil. 9. The semiconductor single crystal manufacturing apparatus according to claim 1, wherein a gas doping tube for doping a dopant gas is attached to the floating melting zone.
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