JP2000281479A - Single crystal ingot production apparatus and method - Google Patents

Single crystal ingot production apparatus and method

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JP2000281479A
JP2000281479A JP11094695A JP9469599A JP2000281479A JP 2000281479 A JP2000281479 A JP 2000281479A JP 11094695 A JP11094695 A JP 11094695A JP 9469599 A JP9469599 A JP 9469599A JP 2000281479 A JP2000281479 A JP 2000281479A
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crystal ingot
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cooling
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茂夫 森本
Kazuhiro Mimura
和弘 三村
Toshiro Kotooka
敏朗 琴岡
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To surely control the temperature gradients at G1 and G2 parts in a CZ-type single crystal ingot production apparatus provided with a cooling mechanism to cool via a heat-conductive member by improving the heat- conductive member. SOLUTION: The Czochralski-type single crystal ingot production apparatus to pull up a single crystal ingot 17 from a molten raw material 12 in a furnace is provided with a heat-shielding member 18 surrounding the pulling single crystal ingot 17 and shielding the ingot from the ambient heat and a cooler 19 to cool a specific part of the pulling single crystal ingot 17. The cooler 19 has a heat-conducting member having high heat conductivity and a piping system passing a liquid refrigerant and connected to the upper part of the heat-conducting member. The heat-conducting member is composed of an anisotropic heat-conducting material to anisotropically conduct the heat from its bottom upward and the lower part of the conducting member is placed close to the part to be cooled.

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、チョクラルスキー
法(以下、CZ法)により単結晶インゴットを製造する
単結晶インゴット製造装置及び方法、特に装置内で引き
上げられている単結晶インゴットの特定部位の冷却を行
う冷却機構を備えた単結晶インゴット製造装置及び方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a single crystal ingot manufacturing apparatus and method for manufacturing a single crystal ingot by the Czochralski method (hereinafter referred to as CZ method), and in particular, to a specific portion of a single crystal ingot pulled up in the apparatus TECHNICAL FIELD The present invention relates to an apparatus and a method for manufacturing a single crystal ingot provided with a cooling mechanism for cooling a steel.

【0002】[0002]

【従来の技術】チョクラルスキー法(以下、CZ法)に
より単結晶を得る場合において、炉内で引き上げ中の単
結晶インゴット(以下、単結晶引き上げインゴット)の
結晶欠陥のコントロールを行うためには、引き上げ速度
Vと当該単結晶引き上げインゴットの温度勾配Gの比
「V/G」の制御を適切に行うことが有効であるとされ
ている(特開平8−337490号公報など)。
2. Description of the Related Art When a single crystal is obtained by the Czochralski method (hereinafter, CZ method), in order to control crystal defects of a single crystal ingot being pulled in a furnace (hereinafter, single crystal pulled ingot). It is said that it is effective to appropriately control the ratio "V / G" between the pulling speed V and the temperature gradient G of the single crystal pulling ingot (Japanese Patent Laid-Open No. 8-337490).

【0003】更に詳しくは、シリコンインゴットの場合
には、温度勾配Gは、G1(界面近傍の温度勾配)と称
されるシリコン融点から1350℃ないしは1300℃
の部分、及びG2(欠陥形成温度領域の温度勾配)と称
される1150℃から1080℃の部分についてのもの
を特に適切にコントロールすることが必要であるとされ
ている(特開平10−208987号公報)。
More specifically, in the case of a silicon ingot, the temperature gradient G is 1350 ° C. to 1300 ° C. from the silicon melting point called G1 (temperature gradient near the interface).
It is said that it is necessary to particularly appropriately control the area of 1150 ° C. to 1080 ° C., which is called G2 (temperature gradient of the defect formation temperature area) (Japanese Patent Laid-Open No. 10-208987). Gazette).

【0004】そして、かかる部分を適切に冷却するため
に、炉内に冷却機構(クーラー)を設けた単結晶インゴ
ット製造装置も発明されている(例えば、特開昭63−
256593号公報、特許第2562245号)。更に
は、冷却水を通す配管系からなるクーラーは、配管系が
破損をした場合の損害が甚大であることから、そのこと
を考慮して、液体冷媒を流通させるダクト系に熱伝導体
を接続した構造を有する冷却機構も提案されている(特
開平8−239291号公報)。
A single crystal ingot manufacturing apparatus in which a cooling mechanism (cooler) is provided in a furnace in order to appropriately cool such a portion has also been invented (for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. Sho 63-163).
No. 256593, Japanese Patent No. 2562245). Furthermore, in the case of a cooler consisting of a piping system through which cooling water passes, the damage is enormous if the piping system is damaged.In consideration of this, a heat conductor is connected to the duct system through which the liquid refrigerant flows. A cooling mechanism having such a structure has also been proposed (JP-A-8-239291).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記のような特開平8
−239291号公報に記載の単結晶インゴット製造装
置は、冷却水が流通する配管系で直接的に単結晶引き上
げインゴットの冷却を行うものではなく、固体である熱
伝導体を介して冷却を行うものであるため、配管が破損
して冷却水が漏出した場合の損害を低減することが可能
となっている。
SUMMARY OF THE INVENTION As described above,
The single crystal ingot manufacturing apparatus described in -239291 does not directly cool the single crystal pulling ingot in a piping system through which cooling water flows, but performs cooling through a solid heat conductor. Therefore, it is possible to reduce the damage when the piping is damaged and the cooling water leaks.

【0006】しかしながら、特開平8−239291号
公報に記載のものでは、高い熱伝導率を有するとは言っ
ても、熱伝導体を介することによる冷却効率の低下が決
して小さくはないため、前記したG1及びG2の部分を
十分に冷却することができず、かかる部分の温度勾配を
的確にコントロールすることができないという問題があ
った。
[0006] However, in the device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-239291, even though it has a high thermal conductivity, the decrease in cooling efficiency due to the interposition of the heat conductor is not small. There was a problem that the portions G1 and G2 could not be sufficiently cooled, and the temperature gradient in such portions could not be controlled accurately.

【0007】本発明は以上のような課題に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、熱伝導体を介して冷却を行
う冷却機構を備えたCZ法単結晶インゴット製造装置に
おいて、熱伝導体の部分を改良し、G1及びG2の部分
の温度勾配を的確にコントロールできるようにすること
を実現することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a CZ single crystal ingot manufacturing apparatus having a cooling mechanism for cooling via a heat conductor. Is to improve the temperature gradient of the G1 and G2 portions.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】以上のような目的を達成
するために、本発明者らが鋭意研究を行った結果、「G
1及びG2の部分」から「冷却水が流通する配管系」に
向かって異方的に熱伝導をする異方性熱伝導体によって
当該特定部位の冷却を行うようにすることにより、G1
及びG2の部分の温度勾配を的確にコントロールするこ
とができるということを見出し、本発明を完成するに至
った。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present inventors have conducted intensive research and have found that "G
1 and G2), the specific portion is cooled by an anisotropic heat conductor that conducts heat anisotropically toward the “pipe system through which the cooling water flows”, whereby G1
And that the temperature gradient in the portion of G2 can be accurately controlled, and the present invention has been completed.

【0009】より具体的には、本発明は以下のようなも
のを提供する。
[0009] More specifically, the present invention provides the following.

【0010】(1) 原料の融液から単結晶インゴット
を炉内で引き上げるチョクラルスキー法単結晶インゴッ
ト製造装置であって、引き上げられている単結晶インゴ
ットを囲繞して周囲の熱から遮蔽する熱遮蔽体と、引き
上げられている単結晶インゴットの特定部位の冷却を行
う冷却機構と、を備えるチョクラルスキー法単結晶イン
ゴット製造装置において、前記冷却機構は、高い熱伝導
率を有する熱伝導体と、液体冷媒を流通させる配管系
と、を前記熱伝導体の上部において接続したものからな
り、前記熱伝導体は、その下部から上部に向かって異方
的に熱伝導をする異方性熱伝導体で構成されていると共
に、その下部が、冷却をしたい部位の近傍に配置されて
いることを特徴とするチョクラルスキー法単結晶インゴ
ット製造装置。
(1) A Czochralski method single crystal ingot manufacturing apparatus for pulling a single crystal ingot from a raw material melt in a furnace, wherein the heat surrounds the pulled single crystal ingot and shields it from surrounding heat. In a Czochralski method single crystal ingot manufacturing apparatus including a shield, and a cooling mechanism for cooling a specific portion of the single crystal ingot being pulled up, the cooling mechanism includes a heat conductor having a high thermal conductivity. , A piping system through which a liquid refrigerant flows, is connected at the upper part of the heat conductor, and the heat conductor is anisotropic heat conductor that conducts heat anisotropically from the lower part to the upper part. An apparatus for producing a Czochralski single crystal ingot, comprising a body and a lower portion thereof being disposed near a portion to be cooled.

【0011】(2) 上記記載のチョクラルスキー法単
結晶インゴット製造装置において、前記異方性熱伝導体
は、減圧下で所定の冷却媒体が封入された封入管からな
り、前記封入管内において「引き上げられている単結晶
インゴットからの放熱によってその下部で液体状態の冷
却媒体が気化し、当該気化した冷却媒体がその上部で前
記上側部分により冷却されて液化し、当該封入管内を落
下して再び気化する」というサイクルによって冷却を行
うものであることを特徴とするチョクラルスキー法単結
晶インゴット製造装置。
(2) In the above-mentioned Czochralski method single crystal ingot manufacturing apparatus, the anisotropic heat conductor comprises a sealed tube in which a predetermined cooling medium is sealed under reduced pressure. The cooling medium in a liquid state is vaporized at the lower portion by heat radiation from the single crystal ingot being pulled up, and the vaporized cooling medium is cooled and liquefied by the upper portion at the upper portion, falls in the sealed tube and falls again. An apparatus for producing a Czochralski single crystal ingot, wherein cooling is performed by a cycle of “vaporization”.

【0012】(3) 上記記載のチョクラルスキー法単
結晶インゴット製造装置において、前記封入管は、その
上部の部分において、他の部分よりも内部からの圧力に
対して弱いものであるように設定され、かつ、当該弱い
部分に破損カバーを取り付けていることを特徴とするチ
ョクラルスキー法単結晶インゴット製造装置。
(3) In the above-described apparatus for manufacturing a single crystal ingot of the Czochralski method, the enclosing tube is set such that an upper portion thereof is weaker than an internal pressure than other portions. A Czochralski method single crystal ingot manufacturing apparatus, wherein a damaged cover is attached to the weak part.

【0013】(4) 引き上げられている単結晶インゴ
ットから発せられる輻射熱を受けるフィンが、前記封入
管の下部に取り付けられていることを特徴とする上記記
載のチョクラルスキー法単結晶インゴット製造装置。な
お、上記「フィン」は、装置に取りつけられる複数の封
入管の間の隙間から漏れる輻射熱をキャッチして、冷却
効果を向上させるものであり、そのような目的を達成で
きるものであればいかなるものでもよい。例えば、前記
封入管の下部に団扇のように取り付けられたものでも、
複数の封入管の間にスクリーン状に張られたようなもの
であってもよい。
(4) The apparatus for producing a Czochralski single crystal ingot according to the above description, wherein a fin receiving radiant heat generated from the pulled single crystal ingot is attached to a lower portion of the sealed tube. In addition, the above-mentioned "fin" catches radiant heat leaking from a gap between a plurality of sealing pipes attached to the device, and improves a cooling effect. May be. For example, even those attached like a fan at the bottom of the sealed tube,
It may be a screen stretched between a plurality of sealing tubes.

【0014】(5) 前記配管系中の液体冷媒と前記封
入管とは、互いに非接触状態で配置されていることを特
徴とする上記記載のチョクラルスキー法単結晶インゴッ
ト製造装置。このようにすることで、前記封入管が万が
一破裂した場合でも、それに追従して冷却機構までもが
破壊されるという危険が著しく低減される。
(5) The Czochralski single crystal ingot manufacturing apparatus as described above, wherein the liquid refrigerant in the piping system and the sealing pipe are arranged in a non-contact state with each other. In this way, even if the sealing tube ruptures, the danger that even the cooling mechanism is destroyed following the rupture is significantly reduced.

【0015】(6) 上記記載のチョクラルスキー法単
結晶インゴット製造装置において、前記異方性熱伝導体
は、前記熱遮蔽体内に内蔵されており、その下端が単結
晶に対向して露出していることを特徴とするチョクラル
スキー法単結晶インゴット製造装置。
(6) In the above-described apparatus for manufacturing a Czochralski single crystal ingot, the anisotropic heat conductor is incorporated in the heat shield, and a lower end thereof is exposed to face the single crystal. An apparatus for producing a Czochralski single crystal ingot.

【0016】(7) 上記記載のチョクラルスキー法単
結晶インゴット製造装置において、前記熱遮蔽体内に内
蔵された前記異方性熱伝導体は、層状グラファイトであ
ることを特徴とするチョクラルスキー法単結晶インゴッ
ト製造装置。
(7) In the above-mentioned Czochralski method single crystal ingot manufacturing apparatus, the anisotropic heat conductor contained in the heat shield is a layered graphite. Single crystal ingot manufacturing equipment.

【0017】(8) 上記記載のチョクラルスキー法単
結晶インゴット製造装置において、前記熱遮蔽体内に内
蔵された前記異方性熱伝導体は、光熱反射材で構成され
た内壁を備える空洞であることを特徴とするチョクラル
スキー法単結晶インゴット製造装置。ここで、「光熱反
射材」というのは、例えばミラーのような光学反射部材
のことである。
(8) In the above-mentioned apparatus for manufacturing a single crystal ingot of the Czochralski method, the anisotropic heat conductor contained in the heat shield is a cavity having an inner wall made of a light-heat reflecting material. A Czochralski method single crystal ingot manufacturing apparatus, characterized in that: Here, the “photoreflective member” refers to an optical reflective member such as a mirror.

【0018】(9) チョクラルスキー法単結晶インゴ
ット製造装置内で引き上げられている単結晶インゴット
の特定部位の冷却を行う方法であって、当該特定部位か
ら所定の方向に異方的に熱伝導をする異方性熱伝導体に
より当該特定部位の冷却を行う方法。
(9) A method for cooling a specific portion of a single crystal ingot pulled up in a Czochralski method single crystal ingot manufacturing apparatus, wherein anisotropically conducting heat from the specific portion in a predetermined direction. A method of cooling the specific portion by using an anisotropic heat conductor.

【0019】[本発明の適用対象等]一般に、G1(界
面近傍の温度勾配)及びG2(欠陥形成温度領域の温度
勾配)については、前述したような温度範囲が報告され
ており、現時点では、得られる単結晶の品質を良好にす
るために重点的に温度勾配のコントロールをしなければ
ならない部位と認識されているが、本発明は、G1及び
G2以外にそのような部位が発見された場合には、当該
部位に対しても適用することができる。即ち、本発明に
おいては、冷却機構の下部を冷却したい部位にまで移動
させることが自在に行えるため、「引き上げられている
単結晶インゴットの特定部位」に対して冷却を行うよう
にするのはきわめて容易であるので、冷却あるいは温度
勾配制御の対象となる部位はG1及びG2に限られず、
G1及びG2以外にそのような部位が発見された場合に
は、当該部位に対しても適用できるのである。
[Applicable Objects of the Present Invention] Generally, the above-mentioned temperature ranges have been reported for G1 (temperature gradient near the interface) and G2 (temperature gradient in the defect formation temperature region). It is recognized that the temperature gradient must be controlled to improve the quality of the obtained single crystal. However, the present invention relates to a case where such a site is found in addition to G1 and G2. Can also be applied to the site. That is, in the present invention, since the lower part of the cooling mechanism can be freely moved to a part to be cooled, it is extremely difficult to cool the “specific part of the pulled single crystal ingot”. Because it is easy, the target of cooling or temperature gradient control is not limited to G1 and G2,
If such a site is found in addition to G1 and G2, the present invention can be applied to such a site.

【0020】また、これに関連し、本発明の対象となる
単結晶インゴットはシリコンインゴットに限られない。
即ち、「引き上げられている単結晶インゴットの特定部
位」は、例えばの場合にはG1及びG2について前述の
ような温度範囲の報告がなされているが、これはシリコ
ン特有のものであり、他の半導体の単結晶にはそれ固有
の特定部位が存在する。そして、当該特定部位について
は、任意に測定が可能であり、その測定結果に基づいて
冷却すべき位置を定めればよいことになるため、本発明
の対象となる単結晶インゴットがシリコンインゴットに
限られないことは明らかである。
In this connection, the single crystal ingot to which the present invention is applied is not limited to a silicon ingot.
In other words, in the case of the “specific portion of the pulled single crystal ingot”, for example, in the case of G1 and G2, the temperature range as described above has been reported. The semiconductor single crystal has its own specific site. Since the specific portion can be arbitrarily measured and the position to be cooled can be determined based on the measurement result, the single crystal ingot targeted by the present invention is limited to a silicon ingot. Obviously not.

【0021】「熱遮蔽体」は、原料融液液面からの輻射
熱や炉内のヒーターからの放熱を遮蔽するために炉内に
設置されるものであるが、これは炉内に流されるガスの
流れを整流する働きもする。ここで、もしガスの整流が
主目的であったとしても、結果として融液液面やヒータ
ーからの熱を何らかの形で遮蔽しているものであれば、
本発明に係る熱遮蔽体として機能するのに十分であるか
ら、何らかの形で熱遮蔽を行うものである限り、本発明
における「熱遮蔽体」の概念に含まれる。
The "heat shield" is installed in the furnace to shield radiant heat from the surface of the raw material melt and heat radiation from the heater in the furnace. It also works to rectify the flow of water. Here, even if gas rectification is the main purpose, as long as the heat from the melt surface or the heater is shielded in some way,
Since it is sufficient to function as the heat shield according to the present invention, the heat shield is included in the concept of “heat shield” in the present invention, as long as the heat shield is performed in any form.

【0022】[0022]

【発明を実施するための形態】[全体構成]図1は、本
発明に係るシリコン単結晶インゴット製造装置の好適な
実施形態を示すブロック図である。また、図2は、本発
明の要部を説明するためのブロック図であり、図3は、
図2のAで囲った部分を拡大して示した要部拡大図であ
り、本発明において用いられる破損カバーの実施形態を
示すものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [Overall Configuration] FIG. 1 is a block diagram showing a preferred embodiment of a silicon single crystal ingot manufacturing apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram for explaining a main part of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is an enlarged view of a main part in which a portion surrounded by A in FIG. 2 is enlarged and shows an embodiment of a damaged cover used in the present invention.

【0023】図1に示されるように、本発明に係るシリ
コン単結晶インゴット製造装置は、通常のCZ法シリコ
ン単結晶インゴット製造装置と同様に、密閉容器たるチ
ャンバー11内に、シリコン融液12の製造・貯蔵のた
めのルツボ13と、シリコンインゴット17を囲繞し、
シリコン融液12等からシリコンインゴット17への熱
の輻射を遮蔽するための熱遮蔽体18と、この熱遮蔽体
18の内側に配置されたクーラー19と、を備えてい
る。
As shown in FIG. 1, a silicon single crystal ingot manufacturing apparatus according to the present invention includes a silicon melt 12 and a silicon melt 12 in a closed chamber 11 similarly to a normal CZ method silicon single crystal ingot manufacturing apparatus. Surrounding crucible 13 for production and storage and silicon ingot 17,
The heat shield 18 includes a heat shield 18 for shielding heat radiation from the silicon melt 12 and the like to the silicon ingot 17, and a cooler 19 disposed inside the heat shield 18.

【0024】なお、本発明に係るシリコン単結晶インゴ
ット製造装置は、この他にも、通常のCZ法シリコン単
結晶インゴット製造装置と同様に、ルツボ13を加熱す
るためのヒータや、ルツボ13を昇降させる昇降装置、
その他断熱材などが備え付けられているが、本発明の本
質とは無関係であり、本発明のポイントを分かりやすく
説明するのに不要であるため図示していない。
The apparatus for manufacturing a silicon single crystal ingot according to the present invention also includes a heater for heating the crucible 13 and an elevation of the crucible 13 similarly to the conventional apparatus for manufacturing a silicon single crystal ingot of the CZ method. Lifting device,
Although other heat insulating materials and the like are provided, they are not shown because they are irrelevant to the essence of the present invention and are unnecessary for easily explaining the points of the present invention.

【0025】[ヒートパイプを使用した冷却機構]図2
から明らかなように、本発明において特徴的なことは、
クーラー19の一部にいわゆるヒートパイプを使用して
いることである。ヒートパイプは、「減圧下で所定の冷
却媒体が封入された封入管からなり、前記封入管内にお
いて「引き上げられている単結晶インゴットからの放熱
によってその下部で液体状態の冷却媒体が気化し、当該
気化した冷却媒体がその上部で前記上側部分により冷却
されて液化し、当該封入管内を落下して再び気化する」
というサイクルによって冷却を行うもの」であり、この
実施の形態においては古河電気工業株式会社製のものを
使用している。また、ヒートパイプ19bは、図1(b)
に示されるように、シリコンインゴット17の周囲を囲
繞するように配置されており、その上部は、冷却部19
aと接続されている。この実施の形態において、冷却部
19aは、冷却水が流通される配管系(液体冷媒を流通
させる配管系)で構成している。
[Cooling Mechanism Using Heat Pipe] FIG.
As is apparent from the above, the features of the present invention are as follows.
That is, a so-called heat pipe is used as a part of the cooler 19. The heat pipe is `` formed of a sealed tube in which a predetermined cooling medium is sealed under reduced pressure, and in the sealed tube, `` a cooling medium in a liquid state is vaporized at a lower portion thereof by heat radiation from the single crystal ingot being pulled up. The vaporized cooling medium is cooled at the upper part by the upper part and liquefied, falls down in the sealed tube and vaporizes again. "
The cooling is performed by the cycle described above. In this embodiment, a product manufactured by Furukawa Electric Co., Ltd. is used. Further, the heat pipe 19b is shown in FIG.
Is arranged so as to surround the periphery of the silicon ingot 17, and the upper part thereof is provided with a cooling unit 19.
a. In this embodiment, the cooling unit 19a is configured by a piping system through which the cooling water flows (a piping system through which the liquid refrigerant flows).

【0026】ここで、ヒートパイプはその長さ方向には
熱を極めて良好に伝導するので(銀の約1000倍)、
図1(b)に示されるように、シリコンインゴット17の
周囲を囲繞するようにヒートパイプ19bを配置した場
合には、シリコンインゴット17の周方向には熱を殆ど
伝えない一方で、上下方向には極めて良好に熱伝導をす
る。そして、こうした異方性熱伝導により、冷却部19
aに対して効率良く熱を伝達できることとなる。
Here, the heat pipe conducts heat very well in its length direction (about 1000 times silver).
As shown in FIG. 1B, when the heat pipe 19b is arranged to surround the periphery of the silicon ingot 17, almost no heat is transmitted in the circumferential direction of the silicon ingot 17, while Conducts heat very well. The cooling unit 19 is provided by such anisotropic heat conduction.
The heat can be efficiently transmitted to a.

【0027】このため、この実施の形態に係るシリコン
単結晶インゴット製造装置によれば、目的の場所を効果
的に冷却することができ、この冷却効果により、引き上
げられているシリコンインゴット17の特定部位の温度
勾配のコントロールを的確に行うことができる。
Therefore, according to the apparatus for manufacturing a silicon single crystal ingot according to the present embodiment, a target location can be effectively cooled, and by this cooling effect, a specific portion of the silicon ingot 17 being pulled up can be cooled. The temperature gradient can be accurately controlled.

【0028】加えて、この実施の形態に係るシリコン単
結晶インゴット製造装置では、冷却部19aによる冷却
を、ヒートパイプを介して行うようにしているので、万
が一ヒートパイプ19bが破裂してしまった場合でも、
ヒートパイプ自体に収容されている液体の量が極微量の
ため、破裂による被害が少なくて済む。また、冷却部1
9aの配管に破損が生じて冷却水が漏出した場合でも、
冷却部19aは炉の外部にあるため、クーラー19を全
て配管で構成した場合と比較して、損害が小さくなる。
In addition, in the apparatus for manufacturing a silicon single crystal ingot according to this embodiment, the cooling by the cooling unit 19a is performed via the heat pipe, so that if the heat pipe 19b is ruptured, But
Since the amount of liquid contained in the heat pipe itself is extremely small, damage due to rupture can be reduced. Also, the cooling unit 1
Even if the cooling water leaks due to breakage of the piping of 9a,
Since the cooling unit 19a is located outside the furnace, damage is reduced as compared with a case where the cooler 19 is entirely formed of piping.

【0029】[安全機構]本実施の形態に係るシリコン
単結晶インゴット製造装置においては、ヒートパイプ1
9bが破裂した場合の安全策として、ヒートパイプ19
bの上部の部分を他の部分よりも内部からの圧力に対し
て弱いものとし、同時に、当該弱いものとした部分に破
損カバー19cを取り付けている。このようにすること
で、万が一ヒートパイプ19bが破裂してしまったよう
な場合には、上部の弱い部分が破裂することとなり、そ
の場合には、当該破裂が破損カバー19cによって受け
止められることとなるので、被害が最小限に抑えられ
る。
[Safety Mechanism] In the silicon single crystal ingot manufacturing apparatus according to the present embodiment, the heat pipe 1
As a safety measure in case of rupture of heat pipe 9b, heat pipe 19
The upper part of b is made weaker against the internal pressure than the other parts, and at the same time, the damaged cover 19c is attached to the weakened part. By doing so, in the event that the heat pipe 19b ruptures, the upper weak portion will rupture, in which case the rupture will be caught by the breakage cover 19c. So the damage is minimized.

【0030】この安全機構に関し、この実施の形態によ
れば、図3に示されるように、冷却部19aを構成する
冷却ジャケットの部分は、液体冷媒がヒートパイプ19
bに直接接触をしないで冷却ジャケットの壁を通じて冷
却する構造になっている。このようにすることにより、
万が一にヒートパイプ19bが破裂した場合でも、冷却
ジャケット内の液体冷媒の漏出は防ぐことができる。
With respect to this safety mechanism, according to this embodiment, as shown in FIG.
The structure is such that cooling is performed through the wall of the cooling jacket without making direct contact with b. By doing this,
Even if the heat pipe 19b ruptures, leakage of the liquid refrigerant in the cooling jacket can be prevented.

【0031】[冷却効果を高めるためのフィン]本実施
の形態に係るシリコン単結晶インゴット製造装置におい
ては、図4に示されるように、ヒートパイプ19bの下
部に、シリコンインゴット17からの輻射熱を受けるフ
ィン20を設けるのが好ましい。このようなフィン20
を設けることにより、シリコンインゴット17から発せ
られた輻射熱がフィン20にキャッチされ、当該キャッ
チされた輻射熱が漏れなく冷却部19aへと伝えられる
こととなるので、フィン20が設けられた分だけ冷却効
果が高まることとなる。
[Fins for Improving Cooling Effect] In the apparatus for manufacturing a silicon single crystal ingot according to the present embodiment, as shown in FIG. 4, the radiant heat from silicon ingot 17 is received below heat pipe 19b. Preferably, fins 20 are provided. Such a fin 20
Is provided, the radiant heat generated from the silicon ingot 17 is caught by the fins 20, and the caught radiant heat is transmitted to the cooling portion 19a without leakage, so that the cooling effect is provided by the provision of the fins 20. Will increase.

【0032】なお、ヒートパイプ19bの上部の部分を
他の部分よりも弱くする方法としては、その部分の肉厚
を薄くしたり、破裂をしやすいような形状に加工したり
するなどの方法が挙げられる。しかしながら、ヒートパ
イプ19bの上部の部分を弱くするための方法は、これ
らに限られるものではなく、特定部位の弱体化のために
当業者が通常行い得るいかなる方法も採用することがで
きる。
The upper portion of the heat pipe 19b can be made weaker than the other portions by, for example, reducing the thickness of the portion or processing the upper portion of the heat pipe 19b into a shape that is easy to burst. No. However, the method for weakening the upper portion of the heat pipe 19b is not limited to these, and any method that can be normally performed by those skilled in the art for weakening a specific portion can be adopted.

【0033】[ヒートパイプ以外のものを使用した冷却
機構]図5は、本発明に係るチョクラルスキー法単結晶
インゴット製造装置の他の実施態様を示す図である。こ
の実施態様では、異方性熱伝導体として層状グラファイ
トが採用され、それは熱遮蔽体18内に内蔵されている
形態を構成している。即ち、この実施態様によれば、薄
層の断熱部材18aにより層状グラファイト18bが挟
みこまれることによって熱遮蔽体18が構成されてい
る。そして、層状グラファイト18bの下端はシリコン
インゴット17の特定部位に対向するように露出され、
その上端は冷却部19aに接続されている。
[Cooling Mechanism Using a Device Other Than a Heat Pipe] FIG. 5 is a view showing another embodiment of the Czochralski single crystal ingot manufacturing apparatus according to the present invention. In this embodiment, laminar graphite is employed as the anisotropic heat conductor, which constitutes a form incorporated in the heat shield 18. That is, according to this embodiment, the heat shield 18 is configured by sandwiching the layered graphite 18b between the thin heat insulating members 18a. Then, the lower end of the layered graphite 18b is exposed so as to face a specific portion of the silicon ingot 17,
The upper end is connected to the cooling unit 19a.

【0034】ここで、層状グラファイトは、それ自体が
異方的に熱を伝導するため、熱遮蔽体18の下端から上
端に向かって良熱伝導を示すように構成をすれば、先の
ヒートパイプを使用した実施形態と同様の効果を得るこ
とができる。
Here, since the layered graphite itself conducts heat anisotropically, if the layered graphite is configured to exhibit good heat conduction from the lower end to the upper end of the heat shield 18, the heat pipe can be used. The same effect as in the embodiment using.

【0035】一方、図6は、熱遮蔽体18を、内側が鏡
面18dとされた一対の鏡面体18cで構成した実施の
形態を示すブロック図である。この実施の形態によって
も、熱遮蔽体18下端の開口18eから進入した光(熱)
が、鏡面18dを反射して冷却部19aに至ることとな
るものであり、上述した実施の形態と同様の効果を得る
ことができる。
FIG. 6 is a block diagram showing an embodiment in which the heat shield 18 is constituted by a pair of mirror bodies 18c having a mirror surface 18d on the inside. Also in this embodiment, the light (heat) entering from the opening 18e at the lower end of the heat shield 18 is provided.
However, the light reflected from the mirror surface 18d reaches the cooling portion 19a, and the same effect as in the above-described embodiment can be obtained.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る単結
晶インゴット製造装置によれば、熱伝導体を介して冷却
を行う冷却機構を備えたCZ法単結晶インゴット製造装
置において、熱伝導体の部分を改良したことにより、引
き上げ中の単結晶インゴットの所望の部位を効果的に冷
却することができ、当該部位の温度勾配を的確にコント
ロールすることができるようになる。
As described above, according to the apparatus for manufacturing a single crystal ingot according to the present invention, in the apparatus for manufacturing a single crystal ingot of the CZ method provided with a cooling mechanism for cooling via a heat conductor, By improving the portion, the desired portion of the single crystal ingot being pulled can be effectively cooled, and the temperature gradient of the portion can be controlled accurately.

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

【図1】 本発明に係るシリコン単結晶インゴット製造
装置の好適な実施形態を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a preferred embodiment of a silicon single crystal ingot manufacturing apparatus according to the present invention.

【図2】 本発明の要部を説明するためのブロック図で
ある。
FIG. 2 is a block diagram for explaining a main part of the present invention.

【図3】 図2のAで囲った部分を拡大して示した要部
拡大図であり、本発明において用いられる破損カバーの
実施形態を示すブロック図である。
FIG. 3 is an enlarged view of a main part showing an enlarged part surrounded by A in FIG. 2, and is a block diagram showing an embodiment of a damaged cover used in the present invention.

【図4】 ヒートパイプの下部に団扇状のフィンを取り
付けた場合の実施形態を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an embodiment in which fan-shaped fins are attached to a lower portion of a heat pipe.

【図5】 本発明の別の実施形態を示すブロック図であ
る。
FIG. 5 is a block diagram showing another embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の更に別の実施形態を示すブロック図
である。
FIG. 6 is a block diagram showing still another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 チャンバー 12 シリコン融液 13 ルツボ 17 シリコンインゴット 18 熱遮蔽体 18a 薄層の断熱部材 18b 層状グラファイト 18c 鏡面体 18d 鏡面 18e 熱遮蔽体18下端の開口 19 クーラー 19a 冷却部(冷却水が流通される配管系) 19b ヒートパイプ 19c 破損カバー 20 フィン DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Chamber 12 Silicon melt 13 Crucible 17 Silicon ingot 18 Heat shield 18a Thin heat insulating member 18b Layered graphite 18c Mirror surface 18d Mirror surface 18e Opening at lower end of heat shield 18 Cooler 19a Cooling unit (Piping through which cooling water flows) System) 19b Heat pipe 19c Damage cover 20 Fin

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森本 茂夫 神奈川県平塚市万田1200番地 株式会社小 松製作所内 (72)発明者 三村 和弘 神奈川県平塚市万田1200番地 株式会社小 松製作所内 (72)発明者 琴岡 敏朗 神奈川県平塚市四之宮2612番地 コマツ電 子金属株式会社内 Fターム(参考) 4G077 AA02 CF10 FE01 FE18  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Shigeo Morimoto 1200 Manda, Hiratsuka-shi, Kanagawa Prefecture, Komatsu Ltd. (72) Inventor Kazuhiro Mimura 1200 Manda, Hiratsuka-shi, Kanagawa Komatsu Ltd. (72) Inventor Toshiro Kotooka 2612 Shinomiya, Hiratsuka-shi, Kanagawa F-term in Komatsu Electronic Metals Co., Ltd. 4G077 AA02 CF10 FE01 FE18

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 原料の融液から単結晶インゴットを炉内
で引き上げるチョクラルスキー法単結晶インゴット製造
装置であって、引き上げられている単結晶インゴットを
囲繞して周囲の熱から遮蔽する熱遮蔽体と、引き上げら
れている単結晶インゴットの特定部位の冷却を行う冷却
機構と、を備えるチョクラルスキー法単結晶インゴット
製造装置において、 前記冷却機構は、高い熱伝導率を有する熱伝導体と、液
体冷媒を流通させる配管系と、を前記熱伝導体の上部に
おいて接続したものからなり、 前記熱伝導体は、その下部から上部に向かって異方的に
熱伝導をする異方性熱伝導体で構成されていると共に、
その下部が、冷却をしたい部位の近傍に配置されている
ことを特徴とするチョクラルスキー法単結晶インゴット
製造装置。
1. A Czochralski single crystal ingot manufacturing apparatus for pulling a single crystal ingot from a raw material melt in a furnace, wherein the heat shield surrounds the pulled single crystal ingot and shields it from surrounding heat. Body, and a cooling mechanism for cooling a specific portion of the single crystal ingot being pulled up, in a Czochralski method single crystal ingot manufacturing apparatus, comprising: a heat conductor having a high thermal conductivity, And a piping system through which a liquid refrigerant flows is connected at an upper portion of the heat conductor. The heat conductor is an anisotropic heat conductor that conducts heat anisotropically from the lower portion to the upper portion. Is composed of
An apparatus for producing a Czochralski single crystal ingot, the lower part of which is arranged near a part to be cooled.
【請求項2】 請求項1記載のチョクラルスキー法単結
晶インゴット製造装置において、前記異方性熱伝導体
は、減圧下で所定の冷却媒体が封入された封入管からな
り、前記封入管内において「引き上げられている単結晶
インゴットからの放熱によってその下部で液体状態の冷
却媒体が気化し、当該気化した冷却媒体がその上部で前
記上側部分により冷却されて液化し、当該封入管内を落
下して再び気化する」というサイクルによって冷却を行
うものであることを特徴とするチョクラルスキー法単結
晶インゴット製造装置。
2. An apparatus for producing a Czochralski single crystal ingot according to claim 1, wherein said anisotropic heat conductor comprises a sealed tube in which a predetermined cooling medium is sealed under reduced pressure. `` The cooling medium in a liquid state is vaporized at the lower part by heat radiation from the single crystal ingot being pulled up, and the vaporized cooling medium is cooled and liquefied by the upper part at the upper part, and falls down in the sealed tube. An apparatus for producing a Czochralski single crystal ingot, wherein cooling is performed by a cycle of "vaporization again".
【請求項3】 請求項2記載のチョクラルスキー法単結
晶インゴット製造装置において、前記封入管は、その上
部の部分において、他の部分よりも内部からの圧力に対
して弱いものであるように設定され、かつ、当該弱い部
分に破損カバーを取り付けていることを特徴とするチョ
クラルスキー法単結晶インゴット製造装置。
3. The Czochralski method single crystal ingot manufacturing apparatus according to claim 2, wherein the sealed tube is weaker at the upper portion than at other portions against pressure from inside. An apparatus for manufacturing a Czochralski single crystal ingot, which is set and has a damaged cover attached to the weak portion.
【請求項4】 引き上げられている単結晶インゴットか
ら発せられる輻射熱を受けるフィンが、前記封入管の下
部に取り付けられていることを特徴とする請求項2また
は3記載のチョクラルスキー法単結晶インゴット製造装
置。
4. A Czochralski method single crystal ingot according to claim 2, wherein a fin receiving radiant heat generated from the pulled single crystal ingot is attached to a lower portion of the sealed tube. manufacturing device.
【請求項5】 前記配管系中の液体冷媒と前記封入管と
は、互いに非接触状態で配置されていることを特徴とす
る2から4いずれか記載のチョクラルスキー法単結晶イ
ンゴット製造装置。
5. The Czochralski single crystal ingot manufacturing apparatus according to any one of claims 2 to 4, wherein the liquid refrigerant and the sealing pipe in the piping system are arranged in a non-contact state with each other.
【請求項6】 請求項1記載のチョクラルスキー法単結
晶インゴット製造装置において、 前記異方性熱伝導体は、前記熱遮蔽体内に内蔵されてお
り、その下端が単結晶に対向して露出していることを特
徴とするチョクラルスキー法単結晶インゴット製造装
置。
6. The apparatus for manufacturing a Czochralski single crystal ingot according to claim 1, wherein the anisotropic heat conductor is built in the heat shield, and a lower end thereof is exposed to face the single crystal. A Czochralski method single crystal ingot manufacturing apparatus, comprising:
【請求項7】 請求項6記載のチョクラルスキー法単結
晶インゴット製造装置において、 前記熱遮蔽体内に内蔵された前記異方性熱伝導体は、層
状グラファイトであることを特徴とするチョクラルスキ
ー法単結晶インゴット製造装置。
7. The Czochralski single crystal ingot manufacturing apparatus according to claim 6, wherein the anisotropic heat conductor incorporated in the heat shield is a layered graphite. Method single crystal ingot manufacturing equipment.
【請求項8】 請求項6記載のチョクラルスキー法単結
晶インゴット製造装置において、 前記熱遮蔽体内に内蔵された前記異方性熱伝導体は、光
熱反射材で構成された内壁を備える空洞であることを特
徴とするチョクラルスキー法単結晶インゴット製造装
置。
8. The apparatus for producing a Czochralski single crystal ingot according to claim 6, wherein the anisotropic heat conductor built in the heat shield is a cavity having an inner wall made of a light-heat reflecting material. An apparatus for producing a Czochralski single crystal ingot, comprising:
【請求項9】 チョクラルスキー法単結晶インゴット製
造装置内で引き上げられている単結晶インゴットの特定
部位の冷却を行う方法であって、当該特定部位から所定
の方向に異方的に熱伝導をする異方性熱伝導体により当
該特定部位の冷却を行う方法。
9. A method for cooling a specific portion of a single crystal ingot pulled in a Czochralski method single crystal ingot manufacturing apparatus, wherein heat is transferred anisotropically in a predetermined direction from the specific portion. A method of cooling the specific portion by using an anisotropic heat conductor.
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