JP2001072492A

JP2001072492A - 単結晶引上装置

Info

Publication number: JP2001072492A
Application number: JP24792599A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ishikawa; 高志石川
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 1999-09-01
Filing date: 1999-09-01
Publication date: 2001-03-21
Anticipated expiration: 2019-09-01
Also published as: JP4255578B2

Abstract

(57)【要約】【課題】単結晶の直胴部テールコーン側の結晶欠陥を制
御できる単結晶引上装置を提供する。【解決手段】炉体２内に設置された３ルツボと、このル
ツボ３に充填された原料を加熱して融液Ｍにするヒータ
５と、引上げ領域を囲むようにルツボ３の上方に設置さ
れた輻射シールド９とを有し、融液Ｍにシード１２を浸
漬して単結晶Ｉｇを引上げる単結晶引上装置１におい
て、輻射シールド９は支持部２４と、この支持部２４に
可動自在に設けられ下部開口部２６を形成する可動シー
ルド部１１と、この可動シールド部１１を動かす駆動手
段１０とを有し、駆動手段１０により可動シールド部１
１を動かして下部開口部２６の直径を変化させ、下部開
口部２６の直径を引上げられる単結晶の直径よりも小さ
できるようにした単結晶引上装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は単結晶引上装置に係
わり、特に単結晶の結晶欠陥を制御できる単結晶引上装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に半導体デバイスの基板には主にシ
リコン単結晶が用いられているが、このシリコン単結晶
は、多結晶シリコンからチョクラルスキー法（以下、Ｃ
Ｚ法という。）により製造される。

【０００３】図１２に示すように、このＣＺ法は、単結
晶引上装置５１の炉体５２内に設置した石英ガラスルツ
ボ５３に原料であるポリシリコンを充填し、石英ガラス
ルツボ５３の外周に設けたヒータ５４によってポリシリ
コンを加熱溶解した上、シードチャックに取り付けたシ
ード５５をシリコン融液Ｍに浸漬し、シードチャックお
よび石英ガラスルツボ５３を同方向または逆方向に回転
させながらシードチャックを引上げて単結晶Ｉｇを成長
させる方法である。

【０００４】上記単結晶引上装置５１を用いたＣＺ法に
よる単結晶引上げにおいて、無転位で引上げを完結させ
るためにテールコーンｔを作成する必要がある。

【０００５】テールコーンｔは一般的にシリコン融液Ｍ
に対して逆円錐形状をしており、コーン傾斜部ｔ０がシ
リコン融液Ｍに対向することにより、直胴部ｓ育成時よ
りもテールコーンｔ引上げ時の方が、シリコン融液Ｍに
対向する単結晶Ｉｇの表面積は大きくなり、また、単結
晶Ｉｇの直径を絞込むので融液Ｍの露出面積Ａ_０が大き
くなる。従って、直胴部ｓ育成時よりもテールコーンｔ
引上げ時の方が、単結晶Ｉｇがシリコン融液Ｍから受け
る輻射熱量は大きくなる。

【０００６】このため直胴部ネックｓｎ側とテールコー
ンｓｔ側とでは不純物を捕獲する効果（ＩＧ効果＝Ｉｎ
ｔｒｉｓｉｃＧｅｔｔｅｒｉｎｇ）を持たせることが
できる領域をシリコンウェーハ内に形成するに必要な結
晶欠陥（酸素析出欠陥）に影響を及ぼす温度帯の体験時
間（いわゆる熱履歴）が異なり、結晶欠陥分布が不均一
であった。

【０００７】一方、単結晶引上げ時の輻射熱を制御する
ものとして、特開昭５７―４０１１９号公報に記載され
る単結晶引上装置のように、結晶成長部だけを残して他
の融液面を遮熱シールドで覆うものがある。図１３に示
すように、この単結晶引上装置６１の輻射シールド６
２、下部開口部６３の直径ｄが単結晶Ｉｇの直径Ｄより
も大きく形成されているので、融液Ｍの露出面積Ａ_０が
一定であり、テールコーンｔ作成中に単結晶Ｉｇの直下
の融液Ｍから輻射熱を制御することは不可能であり、結
晶欠陥を制御することはできなかった。

【０００８】また、特開昭６３―３０３８８７号公報に
記載された単結晶引上げ装置のように、輻射シールド自
身を可動的にし、引上げ工程に応じて輻射シールドを開
閉して、消費電力の低減を図るもの、あるいは、特開平
９―１３２４９６号公報に記載され図１４に示すよな単
結晶引上げ方法のように、輻射シールド６１の下部開口
部６２に揺動可能に設けられた整流板６３により、不活
性ガスＧの流れを制御して、単結晶Ｉｇに含まれる酸素
濃度を調整する方法はあるが、この単結晶引上げ方法も
整流板７１の閉塞時にあっても、融液Ｍの露出面積Ａ_０
は減じられることがなく一定であるので、テールコーン
ｔ作成中に単結晶Ｉｇの直下の融液Ｍからの輻射熱を制
御することが不可能であり、結晶欠陥を制御することは
できなかった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】そこで、単結晶の直胴
部テールコーン側の結晶欠陥を制御できる単結晶引上装
置が要望されており、本発明は上述した事情を考慮して
なされたもので単結晶の直胴部テールコーン側の結晶欠
陥を制御できる単結晶引上装置を提供することを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた本願請求項１の発明は、炉体内に設置された
ルツボと、このルツボに充填された半導体原料を加熱し
て融液にするヒータと、引上げ領域を囲むようにルツボ
の上方に設置された輻射シールドとを有し、融液にシー
ドを浸漬して単結晶を引上げる単結晶引上装置におい
て、前記輻射シールドは支持部と、この支持部に可動自
在に設けられ下部開口部を形成する可動シールド部と、
この可動シールド部を動かす駆動手段とを有し、前記駆
動手段により前記可動シールド部を動かして前記下部開
口部の直径を変化させ、前記下部開口部の直径を引上げ
られる単結晶の直径よりも小さくできるようにしたこと
を特徴とする単結晶引上装置であることを要旨としてい
る。

【００１１】本願請求項２の発明では、上記可動シール
ド部は、単結晶のテールコーンの成長に合わせ、前記可
動シールド部で被覆されない融液露出面積が一定もしく
は減少するように制御されることを特徴とする請求項１
に記載の単結晶引上装置であることを要旨としている。

【００１２】本願請求項３の発明では、上記可動シール
ド部は、この可動シールド部を形成するシールド片が支
持部に一端で回動自在に軸支され、前記シールド片の傾
き角度を変えることにより、前記可動シールド部で被覆
されない融液露出面積が一定もしくは減少するように制
御されることを特徴とする請求項１または２に記載の単
結晶引上装置であることを要旨としている。

【００１３】本願請求項４の発明では、上記駆動手段
は、この駆動手段に接続された制御装置への入力により
作動されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
か１項に記載の単結晶引上装置であることを要旨として
いる。

【００１４】本願請求項５の発明では、上記制御装置へ
の入力は、記憶装置に記憶された単結晶引上げプログラ
ムに基づき行われることを特徴とする請求項１ないし３
のいずれか１項に記載の単結晶引上装置であることを要
旨としている。

【００１５】本願請求項６の発明では、上記制御装置へ
の入力は、単結晶のテールコーンを撮像する撮像手段の
画像信号に基づき行われることを特徴とする請求項１な
いし３のいずれか１項に記載の単結晶引上装置であるこ
とを要旨としている。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる単結晶引上
装置の実施の形態について添付図面に基づき説明する。

【００１７】図１は本発明に係わる単結晶引上装置１
で、この単結晶引上装置１は水冷された炉体２と、この
炉体２に収納され原料であるポリシリコンを溶融しシリ
コン融液Ｍにする石英ルツボ３と、この石英ルツボ３を
保持する黒鉛ルツボ４と、この黒鉛ルツボ４を囲繞する
ヒータ５とを有している。この黒鉛ルツボ４は炉体２を
貫通し、モータ６に結合されて回転され、かつ昇降装置
７によって昇降されるルツボ回転軸８に取り付けられて
いる。

【００１８】また、石英ルツボ３の上方には引上げ領域
を囲み、シリコン融液Ｍからの熱輻射を防止し、かつ炉
体２内を流れる不活性ガス、例えばアルゴンガス（以下
Ａｒという。）の流路を制御する輻射シールド９が設け
られ、この輻射シールド９は駆動手段、例えばシールド
用モータ１０により駆動される可動シールド部１１を有
している。

【００１９】さらに、石英ルツボ３の上方には、単結晶
引上げのためのシード１２を保持するシードチャック１
３が取付けられた引上げ用のワイヤー１４が設けられて
いる。このワイヤー１４は炉体２外に設けられモータ
（図示せず）により付勢されワイヤー１４を巻き取ると
共に回転させるワイヤー回転装置１５が取り付けられて
いる。また、炉体２の上部外壁には、透孔を耐熱ガラス
により塞ぎ透光可能な監視窓１６が設けられている。

【００２０】さらに、単結晶引上装置１は制御装置１７
を有し、この制御装置１７により、シリコン融液Ｍの温
度を制御するヒータ５への供給電力量を制御するヒータ
制御器１８、石英ルツボ３の回転数を制御するルツボモ
ータ制御器１９、石英ルツボ３の高さを制御する昇降装
置制御器２０、成長結晶の引上げ速度と回転数を制御す
るワイヤーリール回転装置制御装置２１および可動シー
ルド部１１のシールド用モータ１０の回転を制御するシ
ールド用モータ制御器２２等を制御する。制御装置１７
からの出力によりヒータ制御器１８、ルツボモータ制御
器１９、昇降装置制御器２０、ワイヤーリール回転装置
制御装置２１およびシールド用モータ制御器２２を制御
して、引上げ条件を変更し、単結晶Ｉｇの直径Ｄを制御
し、テールコーンｔを形成する。

【００２１】なお、単結晶引上げ工程中、制御装置１７
によるヒータ制御器１８、ルツボモータ制御器１９、昇
降装置制御器２０、ワイヤーリール回転装置制御装置２
１、シールド用モータ制御器２２およびＡｒ供給制御装
置制御器（図示せず）の制御は、事前に制御装置１７に
プログラムされた制御手順に従って行われ、また、必要
に応じ制御装置１７に設けられた入力手段２３からの入
力により行われる。

【００２２】また、図１および図２に示すように、上記
輻射シールド９は、炉体２に取付けられた支持部２４
と、この支持部２４に固定的に設けられ円筒形状の通気
路形成部２５と、支持部２４に可動自在に軸支され、通
気路形成部２５に収納され、かつ下部開口部２６を形成
する可動シールド部１１と、この可動シールド部１１を
動かす上記シールド用モータ１０とを有している。な
お、可動シールド部１１は必ずしも直接支持部２４に軸
支する必要はなく、通気路形成部２５の中間部に軸支
し、通気路形成部２５を介して支持部２４に取付けても
よく、さらに通気路形成部２５を設けず、支持部２４と
可動シールド部１１とで輻射シールド９を形成してもよ
い。

【００２３】さらに、可動シールド部１１はシールド用
モータ１０により作動され下部開口部２６の直径ｄを変
化させることができるようになっており、下部開口部２
６の直径ｄを引上げられる単結晶Ｉｇの直径Ｄよりも小
さく絞れるようになっている。

【００２４】従って、図２に示すように、下部開口部２
６を貫通する単結晶Ｉｇのテールコーンｔ（直径Ｄｔ）
に対して露出する融液露出面積Ａは、Ａ＝（（ｄ／２）
^２−（Ｄｔ／２）^２）πで表され、可動シールド部１１
を動かすことにより変えられる。

【００２５】さらに、図３に示すように、可動シールド
部１１は、放射形状に切断された９枚のシールド片２７
で形成されている。このシールド片２７は、同一形状を
有するリング形状の板体を７分割して得られる放射形状
板片であるので、９枚用いて再度リング形状に組立ると
各シールド片２７間で側縁に重合部分２７ｃができ、リ
ング形状の可動シールド部１１に形成される下部開口部
２６の直径ｄを変化させるために各シールド片２７を動
かしても各シールド片２７間に空隙が生じないようにな
っている。

【００２６】可動シールド部１１を形成する９枚のシー
ルド片２７は、３枚毎にワイヤーケーブル２８により支
持されており、このワイヤーケーブル２８が取付けられ
たシールド片２７ａは、両隣のシールド片２７とは側縁
が下方から重なり、重合部分２７ｃで両隣のシールド片
２７を支持するようになっている。

【００２７】シールド片２７はその材質としてＴａやＭ
ｏなどの金属、あるいはＣ，ＳｉＣなどのセラミックス
が用いられており、可動シールド部１１を形成するシー
ルド片２７はある重量を有しており、常時下方に重力が
かかっているが、シールド片２７は剛性を有し、ワイヤ
ーケーブル２８によって支持されているので、上記のよ
うに可動シールド部１１に形成される下部開口部２６の
直径ｄを変化させるために、各シールド片２７を動かし
ても重合部分２７ｃは重合を維持し、各シールド片２７
間に空隙が生じない。

【００２８】また、一端にシールド片２７ａが取付けら
れた各々のワイヤーケーブル２８の他端は、ドラム（図
示せず）を介してシールド用モータ１０に接続され、こ
のシールド用モータ１０の回動により、シールド片２７
を上下に動かし、可動シールド部１１の下部開口部２６
の直径ｄ、位置を変えることができるようになってい
る。

【００２９】この可動シールド部１１は、下部開口部２
６の直径ｄが最大の場合には、截頭円錐体形状をなし、
最小の場合には、扁平リング形状をなすようになってい
る。

【００３０】炉体２の上方から導入されたＡｒが、輻射
シールド９に設けられ、シード１２から成長したシリコ
ン単結晶Ｉｇが貫通する輻射シールド９の上部開口部２
９および石英ルツボ３とヒータ５の間に形成された通気
路３０を介し炉体２外に排出されるように、炉体２の底
部３１には複数個例えば２個の排気口３２が設けられて
いる。

【００３１】次に本発明に係わる単結晶引上装置を用い
た単結晶の引上げ方法について説明する。

【００３２】図１に示すように、原料のポリシリコンを
石英ルツボ３に入れ、プログラムに基づく制御装置１７
の出力により、ヒータ制御器１８、ルツボモータ制御器
１９、昇降装置制御器２０、ワイヤーリール回転装置制
御装置２１、シールド用モータ制御器２２およびＡｒ供
給制御装置制御器を制御する。これにより、Ａｒを炉体
２の上方より炉体２内に流入させ、ヒータ５の付勢によ
り石英ルツボ３を加熱し、モータ６の付勢によりモータ
６に結合された回転軸８を回転させて石英ルツボ３を回
転させる。

【００３３】一方、輻射シールド９は、シールド用モー
タ制御器２２の作用によりシールド用モータ１０は駆動
され、ワイヤーケーブル２８は降下されて、このワイヤ
ーケーブル２８に支持された各シールド片２７ａも解放
端が最下位に位置する。

【００３４】図４（ａ）に示すように、この解放端が最
下位に位置すると、可動シールド部１１に形成された下
部開口部２６の直径ｄはｄ_１となって最大になり、引上
げられる単結晶Ｉｇの直径Ｄよりも大きくなる。一定時
間が経過した後、ワイヤー１４を下ろし、シード１２を
シリコン融液Ｍの液面に接触させシード１２から単結晶
Ｉｇが成長し、この単結晶Ｉｇは輻射シールド９に設け
られた下部開口部２６、上部開口部２９を通って引上げ
られていく。

【００３５】図４（ｂ）に示すように、引上げ工程が進
行し、単結晶Ｉｇの直胴部ｓの長さまで引上げられる
と、図１に示すように、プログラムに基づく制御装置１
７の出力により、ヒータ制御器１８、ルツボモータ制御
器１９、昇降装置制御器２０、ワイヤーリール回転装置
制御装置２１、シールド用モータ制御器２２を制御し
て、ヒータ６の出力、石英ルツボ３の回転数と上昇速
度、ワイヤー１４の上昇速度を変更し、引上げ条件を変
え、単結晶Ｉｇの下端にテールコーンｔを形成すること
を開始する。

【００３６】このテールコーンｔの形成開始後、プログ
ラムに基づく制御装置１７の出力により、シールド用モ
ータ制御器２２を制御して、シールド用モータ１０を回
転させ、ワイヤーケーブル２８を巻上げ、このワイヤー
ケーブル２８に支持された各シールド片２７ａを中間位
置に上昇させる。

【００３７】この解放端が中間位置に位置すると下部開
口部２６を貫通する単結晶Ｉｇのテールコーンｔ（直径
Ｄｔ_２）に対して露出する融液露出面積Ａ_２は、Ａ_２＝
（（ｄ_２／２）^２−（Ｄｔ_２／２）^２）πで表される値
となり、図１２に示すよな輻射シールドを有しない場合
の融液露出面積Ａ_０、あるいは、図１３および図１４に
示すように、輻射シールドが融液からテールコーンに対
する輻射を全く遮らない場合の融液露出面積Ａ_０よりも
小さな値となり、融液Ｍからテールコーンｔに達する輻
射熱量は減じられる。

【００３８】さらに、テールコーンｔの形成工程が継続
される。図１に示すように、プログラムに基づく制御装
置１７の出力により、シールド用モータ制御器２２を制
御して、シールド用モータ１０を回転させ、ワイヤーケ
ーブル２８を巻上げ、このワイヤーケーブル２８に支持
された各シールド片２７ａを上部位置に上昇させる。

【００３９】図４（ｃ）に示すようにこの解放端が上部
位置に位置すると、下部開口部２７を貫通する単結晶Ｉ
ｇのテールコーンｔ（直径Ｄｔ_３）に対して露出する融
液露出面積Ａ_３は、Ａ_３＝（（ｄ_３／２）^２−（Ｄｔ_３
／２）^２））πで表される値となり、図４（ｂ）に示す
融液露出面積Ａ_２よりもさらに小さな値となり、融液Ｍ
からテールコーンｔに達する輻射熱量は減じられる。

【００４０】なお、融液露出面積Ａ_３は融液露出面積Ａ
_２よりも小さいことが好ましいが、融液露出面積Ａ_３、
融液露出面積Ａ_２が、輻射を全く遮らない場合の融液露
出面積よりも小さければよく、融液露出面積Ａ_３は融液
露出面積Ａ_２に等しくてもよい。

【００４１】上記のように可動シールド部１１を操作す
ることにより、融液露出面積Ａを制御し、テールコーン
ｔ形成時、輻射熱の制御を可能にし、結晶欠陥の制御を
行うことができる。

【００４２】次に本発明に係わる単結晶引上装置の他の
実施形態について説明する。

【００４３】なお、上述した実施形態と同一部分には同
一符号を付して説明する。

【００４４】図５に示すように、他の実施形態の単結晶
引上装置４１は、炉体２の上部外側に設置された撮像手
段、例えば２次元ＣＣＤカメラ４２が設けられており、
この２次元ＣＣＤカメラ４２は、炉体外壁に設けられた
カメラポート４３を介して、引上げられる単結晶Ｉｇの
テールコーンｔが撮像できるようになっている。

【００４５】また、この２次元ＣＣＤカメラ４２は、２
値化回路４４、画像処理装置４５を介して制御装置４６
に接続されており、２次元ＣＣＤカメラ４２の画像信号
は２値化回路４４に供給され、さらに２値化回路４４か
らの入力電圧は２値化され、画像処理装置４５に供給さ
れ、画像処理装置４５により画像処理され、テールコー
ンｔの直径が検出されてシールド用モータ制御器２２に
出力されるようになっている。

【００４６】従って、２次元ＣＣＤカメラ４２の画像信
号により、シールド用モータ制御器２２を制御して、上
述のように可動シールド部１１はシールド用モータ１０
により作動され、下部開口部２６の直径ｄを変化させる
ことができるようになっており、下部開口部２６の直径
ｄを引上げられる単結晶Ｉｇの直径Ｄよりも小さく絞れ
るようになっている。なお、２次元ＣＣＤカメラは、単
結晶のネック形成時に用いられる撮像装置を兼用しても
よい。

【００４７】次に本実施形態の単結晶引上装置４１を用
いた単結晶の引上げ方法について説明する。

【００４８】図５に示すように、原料のポリシリコンを
石英ルツボ３に入れ、プログラムに基づく制御装置４６
の出力により、ヒータ制御器１８、ルツボモータ制御器
１９、昇降装置制御器２０、ワイヤーリール回転装置制
御装置２１、シールド用モータ制御器２２およびＡｒ供
給制御装置制御器を制御する。これらの制御により、Ａ
ｒを炉体２の上方より炉体２内に流入させ、ヒータ５の
付勢により石英ルツボ３を加熱し、モータ６の付勢によ
りモータ６に結合された回転軸８を回転させて石英ルツ
ボ３を回転させる。

【００４９】一方、輻射シールド９は、プログラムに基
づく制御装置４６の出力により、シールド用モータ制御
器２２は制御されて、シールド用モータ１０は駆動さ
れ、ワイヤーケーブル２８は降下し、このワイヤーケー
ブル２８に支持された各シールド片２７ａも解放端が最
下位に位置する。

【００５０】図６（ａ）に示すように、この解放端が最
下位に位置すると、可動シールド部１１に形成された下
部開口部２６の直径ｄはｄ_１となって最大になり、引上
げられる単結晶Ｉｇの直径Ｄよりも大きくなり、この状
態を維持する。一定時間が経過した後、ワイヤー１４を
下ろし、シード１２をシリコン融液Ｍの液面に接触させ
シード１２から単結晶Ｉｇが成長し、この単結晶Ｉｇは
輻射シールド９に設けられた下部開口部２６、上部開口
部２９を通って引上げられていく。

【００５１】図６（ｂ）に示すように、引上げ工程が進
行し、単結晶Ｉｇの直胴部ｓの長さまで引上げられる
と、プログラムに基づく制御装置４６の出力により、ヒ
ータ制御器１８、ルツボモータ制御器１９、昇降装置制
御器２０、ワイヤーリール回転装置制御装置２１、シー
ルド用モータ制御器２２を制御して、ヒータ６の出力、
石英ルツボ３の回転数と上昇速度、ワイヤー１４の上昇
速度を変更し、引上げ条件を変え、単結晶Ｉｇで下端に
テールコーンｔの形成を開始する。

【００５２】このテールコーンｔの形成開始後、２次元
ＣＣＤカメラ４２は、テールコーンｔの外周部を撮像
し、この画像信号を２値化回路４４に供給し、さらに２
値化回路４４からの入力電圧は２値化され、画像処理装
置４５に供給され、画像処理装置４５により画像処理さ
れ、制御装置１７に供給され、テールコーンｔの直径Ｄ
ｔ_２が検出されて、シールド用モータ制御器２２に出力
される。

【００５３】この出力により、シールド用モータ制御器
２２は制御され、シールド用モータ１０を回転させ、ワ
イヤーケーブル２８を巻上げ、このワイヤーケーブル２
８に支持された各シールド片２７ａを中間位置に上昇さ
せる。この解放端が中間位置に位置すると下部開口部２
７を貫通する単結晶Ｉｇのテールコーンｔ（直径Ｄ
ｔ _２）に対して露出する融液露出面積Ａ_２は、Ａ_２＝
（（ｄ_２／２）^２−（Ｄｔ_２／２）^２））πで表される
値となり、融液Ｍからテールコーンｔに達する輻射熱量
は減じられる。

【００５４】さらに、図６（ｃ）に示すように、テール
コーンｔの形成工程が継続される。２次元ＣＣＤカメラ
４２は、引続きテールコーンｔの外周部を撮像し、上記
同様にしてテールコーンｔの直径Ｄｔ_３が検出されて、
シールド用モータ制御器２２に出力される。この出力に
より、シールド用モータ制御器２２は制御され、シール
ド用モータ１０を回転させ、ワイヤーケーブル２８を巻
上げ、このワイヤーケーブル２８に支持された各シール
ド片２７ａを上部位置に上昇させる。この解放端が上部
位置に位置すると下部開口部２７を貫通する単結晶Ｉｇ
のテールコーンｔ（直径Ｄｔ_３）に対して露出する融液
露出面積Ａ_３は、Ａ_３＝（（ｄ_３／２） ^２−（Ｄｔ_３／
２）^２））πで表される値となり、融液Ｍからテールコ
ーンｔに達する輻射熱量は減じられる。

【００５５】上記のように２次元ＣＣＤカメラ４２によ
り、テールコーンｔの外周部を撮像し、この画像信号に
基づきシールド用モータ制御器２２は制御され、シール
ド用モータ１０により可動シールド部１１を動かすこと
により、融液露出面積Ａを制御するので、確実に輻射熱
の制御を可能にし、結晶欠陥の制御を行うことができ
る。

【００５６】図５に示した本実施形態では、この可動シ
ールド部１１を動かす駆動手段として、シールド用モー
タ１０を用い、このシールド用モータ１０を用いて、２
次元ＣＣＤカメラ４２からの画像信号に基づき制御装置
４６によりシールド用モータ制御器２２を制御し、シー
ルド用モータ１０を回転させ、ワイヤーケーブル２８を
巻上げ、可動シールド部１１を動かしている。また、図
１に示した第１の実施形態では、プログラムに基づく制
御装置１７の出力により、駆動手段としてシールド用モ
ータ１０を用いて、シールド用モータ１０を回転させ、
ワイヤーケーブル２８を巻上げ、可動シールド部１１を
動かしている。

【００５７】しかし、本発明に係わる単結晶引上げ装置
は、駆動手段として、シールド用モータを用い、このシ
ールド用モータを炉体に設けられた監視窓から作業者が
テールコーンを観察し、この観察結果を制御装置に設け
られた入力手段から入力して、制御装置を介してシール
ド用モータを作動させても良く、また、モータを設け
ず、作業者が手動によりドラムを回転させ、ワイヤケー
ブルを巻上げ、可動シールド部を動かすようにしてもよ
い。

【００５８】

【実施例】（１）試験１：図７に示すような単結晶引上
げ装置（ホットゾーン１６インチ、シリコン単結晶直径
６インチ）を用い、可動シールド部に解放端とテールコ
ーンの表面との距離が常に２０ｍｍになるようにシール
ド片の角度θを変え、テールの長さと露出面積の関係を
調べた。

【００５９】結果：図８に示すように、実施例は、テー
ルの長さが増大しても、露出面積はほぼ一定ないし減少
していることがわかった。

【００６０】一方、輻射シールドを有しない従来例（図
７）は、テールの長さの増大と共に、露出面積が著しく
増大することがわかった。

【００６１】（２）試験２：図９に示すような単結晶引
上げ装置（ホットゾーン１６インチ、シリコン単結晶直
径６インチ）を用い、下部開口部の直径を一定（ｄ／２
＝一定）とし、テールの長さと結晶温度の関係を調べ
た。

【００６２】結果：図１０に示すように、実施例は、可
動シールド部による熱遮蔽効果により、析出核を消滅さ
せる１１００℃以上の体験時間が短く、かつ温度降下の
度合も大きいことがわかった。

【００６３】一方、輻射シールドを有しない従来例（図
７）は、１１００℃以上の体験時間が長く、かつ温度降
下の度合も小さいことがわかった。

【００６４】（３）試験３：上記試験２と同様にして引
上げた単結晶の長さと欠陥密度の関係を調べた。

【００６５】結果：図１１に示すように、実施例は、直
胴部テール側でも酸素析出が見られ一定欠陥密度を維持
している（４０個／ｃｍ２以上）ことがわかった。

【００６６】一方、輻射シールドを有しない従来例（図
７）は、直胴部テール側では、酸素析出が見られず、欠
陥密度が著しく減少していることがわかった。

【００６７】

【発明の効果】本発明に係わる単結晶引上装置によれ
ば、引上げられる単結晶の結晶欠陥を制御することがで
きる。

【００６８】即ち、輻射シールドの可動シールド部によ
り下部開口部の直径を引上げられる単結晶の直径よりも
小さくできるようにし、テールコーンへの輻射熱量を制
御し、単結晶の直胴部テールコーン側の結晶欠陥を制御
でき、この単結晶から切断されウェーハとして用いられ
る場合には、このウェーハに制御された不純物の捕獲効
果を持たせることができる。

【００６９】また、可動シールド部は、単結晶のテール
コーンの成長に合わせ、前記可動シールド部で被覆され
ない融液露出面積が一定もしくは減少するように制御さ
れるので、テールコーンへの輻射熱量を制御し、直胴部
テール側の結晶欠陥を制御でき、この単結晶から切断さ
れウェーハとして用いられる場合には、このウェーハに
制御された不純物の捕獲効果を持たせることができる。

【００７０】また、可動シールド部は、この可動シール
ド部を形成するシールド片が支持部に一端で回動自在に
軸支され、前記シールド片の傾き角度を変えることによ
り、前記可動シールド部で被覆されない融液露出面積が
一定もしくは減少するように制御されるので、確実にテ
ールコーンへの輻射熱量を制御できると共に、不活性ガ
スの流路制御も行うことができ、両者の相乗作用でより
確実にテールコーンへの輻射熱量の制御、直胴部テール
側の結晶欠陥の制御ができる。

【００７１】また、駆動手段は、この駆動手段に接続さ
れた制御装置への入力により作動されるので、テールコ
ーンの長さ、直径に応じて輻射熱量を制御でき、テール
コーンへの輻射熱量の制御、直胴部テール側の結晶欠陥
の制御ができる。

【００７２】また、制御装置への入力は、記憶装置に記
憶された単結晶引上げプログラムに基づき行われるの
で、自動的にテールコーンの長さ、直径に応じて輻射熱
量を制御でき、テールコーンへの輻射熱量の制御、直胴
部テール側の結晶欠陥の制御ができる。

【００７３】また、制御装置への入力は、単結晶のテー
ルコーンを撮像する撮像手段の画像信号に基づき行われ
るので、テールコーンの直径を確実に把握でき、正確に
直径に応じて輻射熱量を制御することが可能となり、テ
ールコーンへの輻射熱量の制御、直胴部テール側の結晶
欠陥の制御ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる単結晶引上装置の縦断面図。

【図２】本発明に係わる単結晶引上装置の要部を拡大し
て示す断面図。

【図３】本発明に係わる単結晶引上装置に用いられる可
動シールド部の斜視図。

【図４】（ａ）から（ｃ）は各々本発明に係わる単結晶
引上装置を用いた単結晶の引上げ工程の説明図。

【図５】本発明に係わる単結晶引上装置の他の実施形態
の断面図。

【図６】（ａ）から（ｃ）は各々本発明に係わる単結晶
引上装置の他の実施形態を用いた単結晶の引上げ工程の
説明図。

【図７】実施例に用いられた本発明に係わる単結晶引上
装置の説明図。

【図８】本発明に係わる単結晶引上装置を用いた単結晶
の引上げにおいて、テール長さと露出面積の関係を示す
試験結果図。

【図９】実施例に用いられた本発明に係わる単結晶引上
装置の説明図。

【図１０】本発明に係わる単結晶引上装置を用いた単結
晶の引上げにおいて、テール長さと結晶温度の関係を示
す試験結果図。

【図１１】本発明に係わる単結晶引上装置を用いた単結
晶の引上げにおいて、結晶長さと欠陥密度の関係を示す
試験結果図。

【図１２】従来の単結晶引上装置の要部拡大縦断面図。

【図１３】従来の単結晶引上装置の要部拡大縦断面図。

【図１４】従来の単結晶引上装置の要部拡大縦断面図。

【符号の説明】

１単結晶引上装置２炉体３石英ルツボ４黒鉛ルツボ５ヒータ６モータ７昇降装置８ルツボ回転軸９輻射シールド１０シールド用モータ１１可動シールド部１２シード１３シードチャック１４ワイヤー１５ワイヤー回転装置１６監視窓１７制御装置１８ヒータ制御器１９ルツボモータ制御器２０昇降装置制御器２１ワイヤーリール回転装置制御装置２２シールド用モータ制御器２３入力手段２４支持部２５通気路形成部２６下部開口部２７シールド片２７ａシールド片２７ｃ重合部分２８ワイヤーケーブル２９上部開口部３０通気路３１底部３２排気口４１単結晶引上装置４２２次元ＣＣＤカメラ４３カメラポート４４２値化回路４５画像処理装置４６制御装置Ａ融液露出面積ＡｒアルゴンガスＤ単結晶の直径Ｄｔテールコーンの直径ｄ下部開口部の直径Ｉｇ単結晶Ｍ融液ｓ直胴部ｔテールコーン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炉体内に設置されたルツボと、このルツ
ボに充填された原料を加熱して融液にするヒータと、引
上げ領域を囲むようにルツボの上方に設置された輻射シ
ールドとを有し、融液にシードを浸漬して単結晶を引上
げる単結晶引上装置において、前記輻射シールドは支持
部と、この支持部に可動自在に設けられ下部開口部を形
成する可動シールド部と、この可動シールド部を動かす
駆動手段とを有し、前記駆動手段により前記可動シール
ド部を動かして前記下部開口部の直径を変化させ、前記
下部開口部の直径を引上げられる単結晶の直径よりも小
さくできるようにしたことを特徴とする単結晶引上装
置。
【請求項２】上記可動シールド部は、単結晶のテール
コーンの成長に合わせ、前記可動シールド部で被覆され
ない融液露出面積が一定もしくは減少するように制御さ
れることを特徴とする請求項１に記載の単結晶引上装
置。
【請求項３】上記可動シールド部は、この可動シール
ド部を形成するシールド片が支持部に一端で回動自在に
軸支され、前記シールド片の傾き角度を変えることによ
り、前記可動シールド部で被覆されない融液露出面積が
一定もしくは減少するように制御されることを特徴とす
る請求項１または２に記載の単結晶引上装置。
【請求項４】上記駆動手段は、この駆動手段に接続さ
れた制御装置への入力により作動されることを特徴とす
る請求項１ないし３のいずれか１項に記載の単結晶引上
装置。
【請求項５】上記制御装置への入力は、記憶装置に記
憶された単結晶引上げプログラムに基づき行われること
を特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の
単結晶引上装置。
【請求項６】上記制御装置への入力は、単結晶のテー
ルコーンを撮像する撮像手段の画像信号に基づき行われ
ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に
記載の単結晶引上装置。