JP2003165791A - Method for producing silicon single crystal and device using the same - Google Patents

Method for producing silicon single crystal and device using the same

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JP2003165791A
JP2003165791A JP2001364722A JP2001364722A JP2003165791A JP 2003165791 A JP2003165791 A JP 2003165791A JP 2001364722 A JP2001364722 A JP 2001364722A JP 2001364722 A JP2001364722 A JP 2001364722A JP 2003165791 A JP2003165791 A JP 2003165791A
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crystal
single crystal
silicon single
cooling
height
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Japanese (ja)
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Manabu Nishimoto
学 西元
Takeshi Nakamura
中村  剛
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Sumco Corp
Original Assignee
Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable the high-speed growth of a silicon single crystal by Czochralski method and also to improve its yield in the high-speed growth thereof. <P>SOLUTION: A cooling body 8 is provided within a thermally shielded body 7 surrounding the silicon single crystal 11 which is picked from material molten liquid 10 in a crucible 3. A heater 9 is formed below the cooling body 8. The pulled crystal is forcibly cooled with the cooling body 8 and the deformation of the crystal is suppressed, thus the high-speed growth of the crystal is made possible. The vicinity of the solid-liquid interface of the pulled crystal is forcibly heated by the heater 9, thus the cracking of the crystal or the formation of dislocation thereof which is caused by the increase of thermal stress in the vicinity of the solid-liquid interface due to forcible cooling is prevented, so that the yield of the crystal is improved. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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
法によりルツボ内の原料融液からシリコン単結晶を引上
げるシリコン単結晶製造方法及び装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a silicon single crystal manufacturing method and apparatus for pulling a silicon single crystal from a raw material melt in a crucible by the Czochralski method.

【0002】[0002]

【従来の技術】シリコン単結晶の製造方法としてチョク
ラルスキー法(CZ法)が広く使用されている。CZ法
によるシリコン単結晶の製造では、石英製の坩堝内で結
晶用原料(多結晶シリコン)を溶融させて原料融液を形
成し、引上げ軸の下端に固定した種結晶を前記融液中に
浸漬して、坩堝及び引上げ軸を回転させながら引上げ軸
を上昇させることにより、種結晶の下方にシリコン単結
晶を育成する。
2. Description of the Related Art The Czochralski method (CZ method) is widely used as a method for producing a silicon single crystal. In the production of a silicon single crystal by the CZ method, a raw material melt (polycrystalline silicon) is melted in a quartz crucible to form a raw material melt, and a seed crystal fixed to the lower end of a pulling shaft is placed in the melt. The silicon single crystal is grown below the seed crystal by immersing and raising the pulling shaft while rotating the crucible and the pulling shaft.

【0003】このようなCZ法によるシリコン単結晶の
製造では、生産性が結晶育成速度に依存する。このた
め、育成速度を大きくする試みが種々行われているが、
一般的な傾向として育成速度を大きくすると結晶変形が
顕著となるので、引上げ速度を大きくしたときの結晶変
形を抑制することが重要であり、その方法の一つとし
て、原料融液から引上げられるシリコン単結晶を包囲す
る筒状の熱遮蔽体の設置があり、更には、そのシリコン
単結晶を強制冷却する冷却体の設置が有効とされている
(特開昭63−256593号公報、特開平08−08
1294号公報、特開平08−239291号公報)。
In the production of silicon single crystals by the CZ method, the productivity depends on the crystal growth rate. Therefore, various attempts have been made to increase the growth rate,
As a general tendency, when the growth rate is increased, the crystal deformation becomes remarkable, so it is important to suppress the crystal deformation when the pulling rate is increased, and as one of the methods, silicon pulled from the raw material melt is used. There is a cylindrical heat shield surrounding the single crystal, and it is effective to install a cooling body for forcibly cooling the silicon single crystal (Japanese Patent Laid-Open Nos. 63-256593 and 08). -08
1294, Japanese Patent Laid-Open No. 08-239291).

【0004】冷却体を用いたときに育成速度を向上させ
得る理由は以下のように考えられる。結晶の育成速度
は、結晶の軸方向温度勾配と密接な関係がある。結晶育
成中には、結晶の固液界面近傍に凝固潜熱が発生し、こ
の凝固潜熱が固液界面から結晶中を伝って上方へ逸散で
きなければ、結晶が変形し、育成が不安定になる。結晶
の固液界面近傍に発生する凝固潜熱は、育成速度の増加
と共に増加するが、軸方向温度勾配が大きいと、より大
きい凝固潜熱を固液界面から結晶中を伝って上方へと除
去することができる。つまり、より高速で結晶を育成す
ることができる。このため、結晶を強制的に冷却するこ
とにより結晶の育成速度を増大させることが従来から行
われてきたのである。
The reason why the growth rate can be improved when the cooling body is used is considered as follows. The crystal growth rate is closely related to the axial temperature gradient of the crystal. During crystal growth, solidification latent heat is generated near the solid-liquid interface of the crystal, and if this solidification latent heat cannot be dissipated upward from the solid-liquid interface through the crystal, the crystal deforms and the growth becomes unstable. Become. The solidification latent heat generated near the solid-liquid interface of the crystal increases as the growth rate increases, but if the axial temperature gradient is large, a larger solidification latent heat must be removed from the solid-liquid interface through the crystal upward. You can That is, the crystal can be grown at a higher speed. Therefore, it has been conventionally performed to increase the crystal growth rate by forcibly cooling the crystal.

【0005】このような傾向は大径結晶についても例外
ではなく、最近製造が始まった300mm径のシリコン
単結晶の育成速度は、冷却体を用いて強制冷却しないと
0.6〜0.8mm/minに止まるが、強制冷却によ
り結晶変形を抑制すると1.0mm/minを超えるこ
とが可能になる。
This tendency is not an exception even for large-diameter crystals, and the growth rate of a silicon single crystal of 300 mm diameter, which has recently been manufactured, is 0.6 to 0.8 mm / unless forced cooling is performed using a cooling body. However, if crystal deformation is suppressed by forced cooling, it becomes possible to exceed 1.0 mm / min.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、原料融
液から引上げられるシリコン単結晶を強制冷却して、高
速育成を行った場合、固液界面の熱応力増加により、単
結晶の育成中に結晶が割れることがある。
However, when the silicon single crystal pulled up from the raw material melt is forcibly cooled and grown at high speed, the crystal is grown during the growth of the single crystal due to an increase in thermal stress at the solid-liquid interface. It may break.

【0007】また、結晶育成速度を増大させる別の手段
として水平磁場の印加が知られている〔Semiconductor
Silicon (1986)142─152〕。水平磁場の印
加によって育成速度の増大が可能になるのは、その磁場
印加によって坩堝内の融液の対流状態が変化し、結晶変
形が抑制されることによる。しかながら、熱応力に関し
ては、結晶径が100mm程度と小さい場合は問題ない
が、結晶径が大きくなると、熱応力の増大による割れが
発生し、割れに至らないまでも、育成中に結晶が頻繁に
有転位化する。
Further, application of a horizontal magnetic field is known as another means for increasing the crystal growth rate [Semiconductor
Silicon (1986) 142-152]. The growth rate can be increased by applying a horizontal magnetic field because the application of the magnetic field changes the convection state of the melt in the crucible and suppresses crystal deformation. However, regarding the thermal stress, there is no problem when the crystal diameter is as small as about 100 mm, but when the crystal diameter becomes large, cracks occur due to the increase in thermal stress, and even if the cracks do not occur, the crystals frequently grow during the growth. To dislocation.

【0008】本発明の目的は、育成中の結晶の割れや有
転位化を抑制しつつ、高速育成を可能にするシリコン単
結晶製造方法及び装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a method and apparatus for producing a silicon single crystal which enables high speed growth while suppressing cracking and dislocation formation of the crystal during growth.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】これまでの実験結果か
ら、本発明者らは、引上げ結晶を強制冷却した場合に、
結晶を変形させずに育成速度を増大できることを確認し
たが、同時に、育成途中で結晶の割れもしばしば経験
し、割れに至らない場合でも、育成中に結晶が頻繁に有
転位化する現象を経験した。通常のCZ引上げでは、こ
のような結晶割れは今までなかったことである。
From the results of the experiments so far, the present inventors have found that when the pulled crystal is forcibly cooled,
Although it was confirmed that the growth rate could be increased without deforming the crystal, at the same time, we often experienced cracks in the crystal during growth, and even when cracks did not occur, we experienced a phenomenon in which the crystal frequently became dislocation during growth. did. In the usual CZ pulling up, such crystal cracks have never been found.

【0010】そこで、本発明者らは、その割れの原因や
有転位化が頻発する原因について調査検討したところ、
先にも触れたが、結晶の固液界面近傍に発生する大きな
熱応力が原因であることが考えられた。即ち、通常のC
Z引上げでは、高速で結晶を育成できない。高速で育成
した場合、結晶変形が顕著になる。高速で結晶が育成さ
れない場合、凝固潜熱による固液界面の上方に凸の傾向
は比較的軽度であり、固液界面近傍に発生する熱応力は
小さいと考えられるが、結晶を強制冷却して高速育成を
行った場合は、固液界面近傍の上方に凸の傾向が顕著に
なり、固液界面近傍に発生する熱応力が大きくなったた
め、割れや有転位化が生じやすくなったと考えられる。
Therefore, the present inventors have investigated and examined the cause of the cracks and the cause of frequent occurrence of dislocations.
As mentioned earlier, it was thought that the cause was the large thermal stress generated near the solid-liquid interface of the crystal. That is, normal C
Crystals cannot be grown at high speed by Z pulling. Crystal growth becomes noticeable when grown at high speed. When the crystal is not grown at high speed, the tendency of upward convexity on the solid-liquid interface due to the latent heat of solidification is relatively low, and it is considered that the thermal stress generated near the solid-liquid interface is small. It is considered that, when the growth was performed, the tendency of upward convexation near the solid-liquid interface became remarkable and the thermal stress generated near the solid-liquid interface became large, so that cracking and dislocation formation were likely to occur.

【0011】有転位化について詳しく説明すると、有転
位化の原因として融液内或いは融液表面上の異物がシリ
コン結晶内に取り込まれることによって生じる異物周囲
の局所応力の発生が考えられる。一方、固液界面近傍に
は結晶の温度分布に起因する熱応力が発生しており、こ
の熱応力が大きいほど異物による応力と熱応力が重畳的
に作用して転位が発生しやすくなる。この固液界面近傍
の熱応力は、結晶中心部と結晶外周部の冷却の度合いが
異なることにより発生する。そのため、単に結晶の周囲
に冷却体を設置して結晶を強制冷却すると、結晶中心部
と結晶外周部における冷却度に差が生じるため、具体的
には外周部の冷却度がより大きくなるため、熱応力が増
大する。
Explaining in detail the generation of dislocation, it is considered that the cause of the generation of dislocation is the generation of local stress around the foreign material caused by the inclusion of the foreign material in the melt or on the surface of the melt into the silicon crystal. On the other hand, thermal stress due to the temperature distribution of the crystal is generated in the vicinity of the solid-liquid interface, and the larger the thermal stress, the more the stress due to the foreign matter and the thermal stress act in a superimposed manner to easily cause dislocation. The thermal stress in the vicinity of the solid-liquid interface occurs due to the different degrees of cooling of the crystal central portion and the crystal outer peripheral portion. Therefore, when the crystal is simply cooled by installing a cooling body around the crystal, a difference in cooling degree between the crystal central portion and the crystal outer peripheral portion occurs, and specifically, the degree of cooling of the outer peripheral portion becomes larger, Thermal stress increases.

【0012】そこで、本発明者らは結晶を強制冷却した
場合に固液界面近傍の結晶中心部と結晶外周部の冷却度
差を緩和することが有転位化の抑制に有効と考え、冷却
体の下方でヒータにより結晶の固液界面近傍を局部的に
強制加熱した。その結果、強制冷却による結晶の変形抑
制効果を低下させることなく、割れや有転位化を抑制で
きることが判明した。
Therefore, the inventors of the present invention consider that it is effective to suppress the generation of dislocations by mitigating the difference in cooling degree between the crystal central portion and the crystal outer peripheral portion in the vicinity of the solid-liquid interface when the crystal is forcibly cooled. In the lower part of the, the vicinity of the solid-liquid interface of the crystal was forcibly heated locally by the heater. As a result, it has been found that cracking and dislocation generation can be suppressed without reducing the effect of suppressing crystal deformation by forced cooling.

【0013】本発明のシリコン単結晶製造方法は、かか
る知見に基づいて開発されたものであり、チョクラルス
キー法によりルツボ内の原料融液からシリコン単結晶を
引上げる際に、引上げ結晶を強制冷却すると共に、その
冷却部下方の結晶下部を強制加熱及び/又は保温するも
のである。
The method for producing a silicon single crystal of the present invention has been developed based on such findings, and when pulling a silicon single crystal from a raw material melt in a crucible by the Czochralski method, the pulling crystal is forced. In addition to cooling, the lower part of the crystal below the cooling part is forcibly heated and / or kept warm.

【0014】また、本発明のシリコン単結晶製造装置
は、チョクラルスキー法によりルツボ内の原料融液から
引上げられるシリコン単結晶を強制冷却する冷却体を具
備すると共に、該冷却体の下方で前記シリコン単結晶の
下部を加熱する加熱体及び/又は前記下部を保温する保
温体を具備している。
Further, the apparatus for producing a silicon single crystal of the present invention is provided with a cooling body for forcibly cooling the silicon single crystal pulled from the raw material melt in the crucible by the Czochralski method, and below the cooling body. A heating body that heats the lower portion of the silicon single crystal and / or a heat retaining body that retains the lower portion is provided.

【0015】結晶中心部と結晶外周部の冷却度差を緩和
する指針について以下に記す。結晶中心部と結晶外周部
の冷却度差を緩和するためには、固液界面の中心を通る
水平面における結晶中心と結晶外周面の温度差を抑制す
ることが必要である。具体的には、温度差は200℃以
下に抑制する必要がある。この温度差は、等温線から見
た場合、図1に示すように、等温線が上方へ凸に湾曲す
ることで表される。そのため、半径方向の温度差を小さ
くすることは、等温線を水平に近づけることと同義であ
る。つまり、等温線が水平化すると結晶中心部と結晶外
周部が同じように冷却されていることとなる。等温線が
上方へ凸になるのは結晶外周面から熱が逃げているため
であり、等温線の水平化は結晶下部を外周面から加熱す
れば可能である。また、結晶下部の加熱に代えて、結晶
下部を保温しても同様の効果がある。
A guideline for relaxing the difference in cooling degree between the crystal central portion and the crystal outer peripheral portion will be described below. In order to reduce the difference in the degree of cooling between the crystal center and the crystal outer peripheral portion, it is necessary to suppress the temperature difference between the crystal center and the crystal outer peripheral surface in the horizontal plane passing through the center of the solid-liquid interface. Specifically, it is necessary to suppress the temperature difference to 200 ° C. or less. When viewed from the isotherm, this temperature difference is represented by the isotherm curving upward as shown in FIG. Therefore, reducing the temperature difference in the radial direction is synonymous with bringing the isotherms closer to horizontal. That is, when the isotherm is leveled, the crystal central portion and the crystal outer peripheral portion are cooled in the same manner. The isotherm is convex upward because the heat escapes from the outer peripheral surface of the crystal, and the isotherm can be leveled by heating the lower part of the crystal from the outer peripheral surface. Also, instead of heating the lower part of the crystal, the same effect can be obtained by keeping the lower part of the crystal warm.

【0016】本発明のシリコン単結晶製造方法において
は、結晶の変形抑制により、結晶径をA(mm)とし
て、結晶育成速度が270/A(mm/min)以上の
高速育成、更には360/A(mm/min)以上の高
速育成が可能であり、且つ、そのような高速育成でも結
晶の割れや有転位化が効果的に抑制される。この安定な
高速育成は、結晶径が300mm以上の場合も可能であ
る。磁場印加、具体的には融液に対する水平磁場の印加
を行うならば、更に高速の育成が可能になる。
In the method for producing a silicon single crystal of the present invention, by suppressing the deformation of the crystal, the crystal diameter is A (mm), the crystal growth rate is 270 / A (mm / min) or higher, and 360 / High-speed growth of A (mm / min) or more is possible, and cracks and dislocations of crystals are effectively suppressed even with such high-speed growth. This stable high-speed growth is possible even when the crystal diameter is 300 mm or more. If a magnetic field is applied, specifically, a horizontal magnetic field is applied to the melt, it is possible to grow at a higher speed.

【0017】また、本発明のシリコン単結晶製造装置に
おいては、冷却体、加熱体及び保温体を、シリコン単結
晶を包囲する熱遮蔽体の内側に配置することが好まし
い。これにより、育成速度の更なる高速化が実現され
る。
In the silicon single crystal manufacturing apparatus of the present invention, it is preferable that the cooling body, the heating body and the heat retaining body are arranged inside the heat shield surrounding the silicon single crystal. As a result, the growing speed can be further increased.

【0018】加熱体については、加熱体の高さをHL、
融液表面から加熱体下端までの高さをHHとして、(H
H+HL)、即ち融液表面から加熱体上端までの高さ
を、結晶半径以下にすることが好ましい。この高さが結
晶半径を超えると、固液界面近傍での熱応力低減効果が
飽和すると共に、上方の冷却体を上方へ押しやり、結晶
の固液界面近傍に対する強制冷却が低下する結果にな
り、結晶変形を抑制する効果が低下する。この高さの下
限については25mm以上が好ましい。これ未満だと熱
応力低下に対する効果が低減する。また、融液表面から
加熱体下端面までの高さHHについては、加熱体と融液
を接触させないという、安全上の観点から10mm以上
が好ましい。
For the heating element, the height of the heating element is HL,
Let HH be the height from the melt surface to the bottom of the heating element,
(H + HL), that is, the height from the melt surface to the upper end of the heating body is preferably set to be equal to or smaller than the crystal radius. If this height exceeds the crystal radius, the effect of reducing thermal stress near the solid-liquid interface saturates, and the upper cooling body is pushed upward, resulting in a decrease in forced cooling of the crystal near the solid-liquid interface. However, the effect of suppressing crystal deformation is reduced. The lower limit of this height is preferably 25 mm or more. If it is less than this, the effect for lowering the thermal stress is reduced. Further, the height HH from the melt surface to the lower end surface of the heating body is preferably 10 mm or more from the viewpoint of safety that the heating body and the melt are not brought into contact with each other.

【0019】加熱体としては例えば抵抗発熱式ヒータ
(高純度カーボン製)を用いることができる。
As the heating element, for example, a resistance heating type heater (made of high purity carbon) can be used.

【0020】保温体については、保温体の高さをDL
(mm)とし、融液表面から保温体下端までの高さをD
H(mm)としたときに、70≦2.3×DH+DL、
且つ3.6×DH+DL≦180を満足させることが好
ましい。
As for the heat retaining body, the height of the heat retaining body is DL
(Mm) and the height from the melt surface to the bottom of the heat retaining body is D
When H (mm), 70 ≦ 2.3 × DH + DL,
Moreover, it is preferable to satisfy the condition of 3.6 × DH + DL ≦ 180.

【0021】融液表面と保温体の間に形成される隙間を
通して、ヒータ熱が結晶の固液界面近傍に照射され、保
温体と同様に、結晶半径方向の温度差を緩和する効果が
ある。70≦2.3×DH+DLが満足されない場合、
即ち70>2.3×DH+DLの場合は、結晶育成速度
が前述した270/結晶径(mm)以上の高速育成にな
ると、固液界面に発生する熱応力が大きくなり、結晶が
割れて落下したり単結晶歩留りが低下するおそれがあ
る。一方、3.6×DH+DL≦180が満足されない
場合、即ち3.6×DH+DL>180の場合は、結晶
育成速度が前述した270/結晶径(mm)以上の高速
育成になると、育成中の結晶変形が生じ、育成自体が困
難になる。つまり、高速育成においては、70≦2.3
×DH+DL、且つ3.6×DH+DL≦180が満足
されるときに、結晶変形が防止されると共に、結晶の割
れや有転位化が防止され、安定な高速育成が可能にな
る。
Heat of the heater is radiated to the vicinity of the solid-liquid interface of the crystal through a gap formed between the surface of the melt and the heat retaining body, which has the effect of relaxing the temperature difference in the radial direction of the crystal like the heat retaining body. If 70 ≦ 2.3 × DH + DL is not satisfied,
That is, in the case of 70> 2.3 × DH + DL, when the crystal growth rate is a high-speed growth of 270 / crystal diameter (mm) or more, the thermal stress generated at the solid-liquid interface increases, and the crystal breaks and falls. Or, the yield of single crystal may decrease. On the other hand, when 3.6 × DH + DL ≦ 180 is not satisfied, that is, 3.6 × DH + DL> 180, when the crystal growth rate is the high-speed growth of 270 / crystal diameter (mm) or more, the crystal under growth is grown. Deformation occurs, and growing itself becomes difficult. That is, in high-speed growth, 70 ≦ 2.3
When × DH + DL and 3.6 × DH + DL ≦ 180 are satisfied, crystal deformation is prevented, and cracks and dislocations in the crystal are prevented, which enables stable high-speed growth.

【0022】但し、保温体を融液に近づけ過ぎると融液
と接触しやすくなるので、融液表面から保温体下端面ま
での高さDHは10mm以上が好ましく、15〜30m
mが特に好ましい。また、保温体の高さDLは、保温用
断熱材の強度確保の点から10mm以上が好ましく、3
0〜70mmが特に好ましい。
However, the height DH from the surface of the melt to the lower end surface of the heat retainer is preferably 10 mm or more, preferably 15 to 30 m, because if the heat retainer is brought too close to the melt, it easily comes into contact with the melt.
m is particularly preferred. Further, the height DL of the heat retaining body is preferably 10 mm or more from the viewpoint of ensuring the strength of the heat insulating heat insulating material, and 3
0 to 70 mm is particularly preferable.

【0023】保温体としては、高純度カーボン繊維製の
成形断熱材やフェルト等が好ましい。
As the heat retaining body, a molded heat insulating material made of high-purity carbon fiber, felt or the like is preferable.

【0024】冷却体については、その高さWLを50m
m以上とすることが好ましい。この高さWLは小さすぎ
ると結晶変形を抑制できない。結晶変形を抑制する点か
らは可能な限り大きい方が有効である。融液表面から冷
却体下端までの高さWHは400mm以下が好ましく、
250mm以下が特に好ましい。この高さWHが大きす
ぎると結晶の固液界面近傍に対する強制冷却が低下し、
結晶変形を抑制する効果が低下する。
The height WL of the cooling body is 50 m.
It is preferably m or more. If this height WL is too small, crystal deformation cannot be suppressed. From the viewpoint of suppressing crystal deformation, it is effective to have the largest possible size. The height WH from the melt surface to the lower end of the cooling body is preferably 400 mm or less,
Particularly preferred is 250 mm or less. If this height WH is too large, the forced cooling near the solid-liquid interface of the crystal is reduced,
The effect of suppressing crystal deformation is reduced.

【0025】冷却体としては、例えば通水構造の銅製又
はステンレス鋼製等の水冷体を用いることができる。
As the cooling body, for example, a water cooling body of water-permeable structure made of copper or stainless steel can be used.

【0026】なお、結晶外周面から加熱体又は保温体ま
での距離は10〜60mmが好ましく、15〜40mm
が特に好ましい。この距離が小さすぎると結晶の径変動
により、結晶外周面が加熱体又は保温体に接触するおそ
れがあり、大きすぎる場合は加熱体又は保温体としての
効果が低下する。
The distance from the outer peripheral surface of the crystal to the heating body or the heat retaining body is preferably 10 to 60 mm, and 15 to 40 mm.
Is particularly preferable. If this distance is too small, the diameter of the crystal may fluctuate, so that the outer peripheral surface of the crystal may come into contact with the heating body or the heat retaining body.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図2は本発明の一実施形態を示すシ
リコン単結晶製造用引上げ炉の縦断面図、図3は同引上
げ炉の主要部の斜視図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a vertical sectional view of a pulling furnace for producing a silicon single crystal showing an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a perspective view of a main part of the pulling furnace.

【0028】この引上げ炉は、炉体として大径のメイン
チャンバ1及び小径のプルチャンバ2を備えている。プ
ルチャンバ2はメインチャンバ1の中心部上に載置連結
されている。メインチャンバ1内の中心部には坩堝3が
設置されている。坩堝3は内側の石英坩堝3aと、黒鉛
からなる外側の保持坩堝3bとを組み合わせた二重構造
であり、ペディスタルと呼ばれる支持軸4の上に受け皿
を介して支持されている。支持軸4は坩堝3の昇降及び
回転を行う。
This pulling furnace is provided with a large-diameter main chamber 1 and a small-diameter pull chamber 2 as a furnace body. The pull chamber 2 is mounted and connected on the center of the main chamber 1. At the center of the main chamber 1, a crucible 3 is installed. The crucible 3 has a double structure in which an inner quartz crucible 3a and an outer holding crucible 3b made of graphite are combined, and is supported on a support shaft 4 called a pedestal via a saucer. The support shaft 4 moves up and down and rotates the crucible 3.

【0029】坩堝3の外側には環状のヒータ5が設置さ
れ、ヒータ5の外側には断熱材6がメインチャンバ1の
内面に沿って設置されている。一方、坩堝3の上方に
は、黒鉛からなる円筒形状の熱遮蔽体7が設置されてい
る。熱遮蔽体7は、坩堝3内に形成された原料融液10
から引上げされるシリコン単結晶11を包囲して、ヒー
タ5及び原料融液10からの輻射熱が単結晶11の外周
面に照射されるのを阻止するものであり、その単結晶1
1を包囲する本体部7aと、本体部7aの上端部から外
側へ張り出したフランジ部7bとを有している。本体部
7aは、単結晶11に対する遮蔽効果を高めるために、
上方に向かって直径が漸増したコーン形状になってい
る。
An annular heater 5 is installed outside the crucible 3, and a heat insulating material 6 is installed outside the heater 5 along the inner surface of the main chamber 1. On the other hand, above the crucible 3, a cylindrical heat shield 7 made of graphite is installed. The heat shield 7 is a raw material melt 10 formed in the crucible 3.
It surrounds the silicon single crystal 11 that is pulled from the single crystal 11 and prevents the radiant heat from the heater 5 and the raw material melt 10 from irradiating the outer peripheral surface of the single crystal 11.
1 has a main body portion 7a and a flange portion 7b protruding outward from the upper end portion of the main body portion 7a. In order to enhance the shielding effect on the single crystal 11, the main body portion 7a is
It has a cone shape with the diameter gradually increasing upward.

【0030】熱遮蔽体7の本体部7aの内側には、環状
の冷却体8が本体部7aの内面に沿って同心状に配置さ
れている。冷却体8は、内部を冷却水が通過するジャケ
ット構造であり、その内部を通過する冷却水により単結
晶11の外周面を強制冷却する。冷却体8の下方には、
環状の加熱体9が、本体部7aの下端部内面に沿って同
心状に配置されている。加熱体9は、図3に示すよう
に、坩堝3の外側に設置されるヒータ5と同一形式の抵
抗発熱式電気ヒータ(例えばカーボンヒータ)であり、
通電リードを兼ねる支持体9b,9bにより冷却体8の
下に環状の本体9aが支持される。
Inside the body portion 7a of the heat shield 7, an annular cooling body 8 is concentrically arranged along the inner surface of the body portion 7a. The cooling body 8 has a jacket structure in which cooling water passes through, and the outer peripheral surface of the single crystal 11 is forcibly cooled by the cooling water passing through the inside. Below the cooling body 8,
The annular heating body 9 is concentrically arranged along the inner surface of the lower end portion of the main body portion 7a. As shown in FIG. 3, the heating element 9 is a resistance heating type electric heater (for example, a carbon heater) of the same type as the heater 5 installed outside the crucible 3,
An annular main body 9a is supported below the cooling body 8 by the supports 9b and 9b which also serve as current-carrying leads.

【0031】操業では、炉体内を所定雰囲気に維持した
状態で、坩堝3内に原料融液10を形成する。プルチャ
ンバ2を通してメインチャンバ1内に垂下された引上げ
軸12の下端にシードチャック13により連結された種
結晶を、原料融液10に浸漬し、この状態から坩堝3及
び引上げ軸12を回転させながら引上げ軸12を上昇さ
せることにより、種結晶の下方に単結晶11を育成す
る。
In the operation, the raw material melt 10 is formed in the crucible 3 while maintaining a predetermined atmosphere in the furnace body. A seed crystal connected to a lower end of a pulling shaft 12 suspended in the main chamber 1 through a pull chamber 2 by a seed chuck 13 is dipped in a raw material melt 10 and pulled from this state while rotating the crucible 3 and the pulling shaft 12. By raising the shaft 12, the single crystal 11 is grown below the seed crystal.

【0032】このとき、原料融液10から引上げられる
単結晶11は、熱遮蔽体7による輻射熱の遮蔽、及び冷
却体8による強制冷却により、冷却が促進される。これ
により、単結晶11の変形が抑制され、高速育成が可能
になるが、一方では、図1(a)に示すように、結晶中
心部と結晶外周部の冷却度差が大きいために、これに起
因して発生する熱応力により割れや有転位化が多発する
ことは前述したとおりである。そこで、本実施形態で
は、単結晶11の冷却部より下の下部(固液界面近傍)
の外周面が加熱体9により周囲から強制加熱される。そ
の結果、図1(b)に示すように、等温線が水平化し
て、結晶中心部と結晶外周部の冷却度差が緩和される結
果、固液界面近傍に発生する熱応力が低減し、単結晶1
1の割れや有転位化が防止される。
At this time, cooling of the single crystal 11 pulled up from the raw material melt 10 is promoted by shielding the radiant heat by the heat shield 7 and forced cooling by the cooling body 8. This suppresses the deformation of the single crystal 11 and enables high-speed growth, but on the other hand, as shown in FIG. 1A, the difference in cooling degree between the crystal central portion and the crystal outer peripheral portion is large. As described above, cracks and dislocation formation frequently occur due to the thermal stress generated due to. Therefore, in the present embodiment, the lower portion (near the solid-liquid interface) of the single crystal 11 below the cooling portion.
The outer peripheral surface of is heated by the heating body 9 from the surroundings. As a result, as shown in FIG. 1 (b), the isotherm is leveled and the difference in cooling degree between the crystal central portion and the crystal outer peripheral portion is relaxed, resulting in reduction of thermal stress generated near the solid-liquid interface, Single crystal 1
1 cracking and dislocation generation are prevented.

【0033】次に、本実施形態の実施結果を説明する。Next, the implementation results of this embodiment will be described.

【0034】単結晶11は直径306mm、直胴部長5
00mmである。石英坩堝3aは直胴部内径が650m
m、高さ430mmであり、シリコン原料150kgを
収容した。単結晶11の育成速度は、引上げの進行と共
に0.6mm/min、0.8mm/min、0.9m
m/min、1.0mm/min、1.2mm/min
と段階的に増大させた。
The single crystal 11 has a diameter of 306 mm and a straight body length of 5
It is 00 mm. Quartz crucible 3a has an inner diameter of 650m
m, height 430 mm, and accommodated 150 kg of silicon raw material. The growth rate of the single crystal 11 was 0.6 mm / min, 0.8 mm / min, 0.9 m as the pulling proceeded.
m / min, 1.0 mm / min, 1.2 mm / min
And gradually increased.

【0035】熱遮蔽体7の内側に配置される冷却体8は
高さ300mm、最小内径(下端部内径)400mm、
最大内径(上端部内径)500mmであり、融液表面か
ら下端面までの高さが120mmとなる位置に設置し
た。加熱体9としては次の2種類を使用した。
The cooling body 8 arranged inside the heat shield 7 has a height of 300 mm, a minimum inner diameter (lower end inner diameter) of 400 mm,
The maximum inner diameter (upper end inner diameter) was 500 mm, and the height from the melt surface to the lower end surface was 120 mm. The following two types were used as the heating element 9.

【0036】No.1は高さHL30mm、内径370
mm、厚み15mm、ヒータパワー4kWであり、融液
表面から下端までの高さHHが30mmとなる位置に設
置した。No.2は高さHL70mm、内径370m
m、厚み15mm、ヒータパワー4kWであり、融液表
面から下端までの高さHHが30mmとなる位置に設置
した。
No. 1 is height HL 30mm, inner diameter 370
mm, thickness 15 mm, heater power 4 kW, and the height HH from the melt surface to the lower end was 30 mm. No. 2 is height HL 70mm, inner diameter 370m
m, thickness 15 mm, heater power 4 kW, and the height HH from the melt surface to the lower end was 30 mm.

【0037】[0037]

【表1】 [Table 1]

【0038】各条件で10本の引上げを行ったときの結
果を表1に示す。本発明例1は冷却体8とNo.1加熱
体9を併用した例、本発明例2は冷却体8とNo.2加
熱体9を併用した例である。
Table 1 shows the results when 10 pieces were pulled up under each condition. Inventive Example 1 includes the cooling body 8 and the No. In the example of the present invention example 2 in which the heating element 9 is used in combination, the cooling element 8 and No. 1 are used. This is an example in which two heating elements 9 are used together.

【0039】冷却体8も加熱体9も使用しない通常CZ
の場合、育成速度が0.9mm/min以上の高速育成
で変形が顕著により、育成が不可となった。冷却体8を
設置した場合は、結晶変形による高速育成の制限は回避
されたが、育成速度が1.0mm/min以上の高速育
成では、結晶が割れて落下することが見られた。また、
育成速度が0.9mm/min以上では、有転位化が起
こりやすくなり、育成速度が1.2mm/min以上で
はこれが顕著化した。
Normal CZ without using cooling body 8 or heating body 9
In the case of No. 2, the growth became impossible due to the remarkable deformation at the high speed growth of 0.9 mm / min or more. When the cooling body 8 was installed, the limitation of high-speed growth due to crystal deformation was avoided, but it was found that the crystal cracked and dropped during high-speed growth at a growth rate of 1.0 mm / min or more. Also,
When the growth rate was 0.9 mm / min or more, dislocation was likely to occur, and when the growth rate was 1.2 mm / min or more, this became remarkable.

【0040】冷却体9を使用する代わりに、坩堝3内の
原料融液10に3000ガウスの水平磁場を印加した。
結晶変形による高速育成の制限は回避されたが、育成速
度が1.2mm/min以上の高速育成では、結晶が割
れて落下することが1回経験された。また、育成速度が
0.9mm/min以上では、有転位化が起こりやかっ
た。
Instead of using the cooling body 9, a horizontal magnetic field of 3000 gauss was applied to the raw material melt 10 in the crucible 3.
Although the restriction of high-speed growth due to crystal deformation was avoided, it was once experienced that the crystal would crack and drop during high-speed growth at a growth rate of 1.2 mm / min or more. In addition, dislocation dislocation easily occurred when the growth rate was 0.9 mm / min or more.

【0041】これらに対し、冷却体8及び加熱体9を併
用した本発明例1、2では、育成速度が0.9mm/m
in以上の高速育成でも変形が抑制され、その高速育成
が問題なく実現された。また、その高速育成で結晶の割
れも有転位化も防止され、高い歩留りが確保された。
On the other hand, in Invention Examples 1 and 2 in which the cooling body 8 and the heating body 9 were used in combination, the growth rate was 0.9 mm / m.
Deformation was suppressed even at high speed growth of in or more, and the high speed growth was realized without any problem. In addition, the high-speed growth prevented crystal cracking and dislocation formation, and ensured a high yield.

【0042】育成速度を1.5mm/minにした場
合、冷却体8及び加熱体9を併用しても、顕著な変形に
より育成が不可であった。しかし、この状態で坩堝3内
の原料融液10に3000ガウスの水平磁場を印加し
た。変形が抑制され、育成が可能になった。加えて、5
本の引上げで割れの発生はなく、5本中1本で有転位化
が生じたに過ぎなかった。
When the growth rate was set to 1.5 mm / min, even if the cooling body 8 and the heating body 9 were used together, the growth was impossible due to the remarkable deformation. However, in this state, a horizontal magnetic field of 3000 gauss was applied to the raw material melt 10 in the crucible 3. Deformation was suppressed and it became possible to grow. In addition, 5
No cracking occurred when the book was pulled up, and dislocation occurred only in one of the five books.

【0043】図4は本発明の別の実施形態を示すシリコ
ン単結晶製造用引上げ炉の縦断面図、図5は同引上げ炉
の主要部の縦断面図である。
FIG. 4 is a vertical sectional view of a pulling furnace for producing a silicon single crystal showing another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a vertical sectional view of a main part of the pulling furnace.

【0044】本実施形態では、グラファイトからなる熱
遮蔽体7の内側に配置される冷却体8の下方に、加熱体
9に代えて保温体15が設置されている。保温体15
は、耐熱性の断熱材であるカーボンファイバーの成形体
からなり、単結晶11の下部を包囲する環状体に成形さ
れている。この保温体15は、熱遮蔽体7の下端部を内
側へ延出して形成したグラファイト支持体16により支
持されている。
In this embodiment, a heat retaining body 15 is installed below the cooling body 8 arranged inside the heat shield 7 made of graphite, instead of the heating body 9. Insulator 15
Is formed of a carbon fiber molded body which is a heat resistant heat insulating material, and is molded into an annular body surrounding the lower portion of the single crystal 11. The heat retaining body 15 is supported by a graphite support body 16 formed by extending the lower end portion of the heat shield body 7 inward.

【0045】他の構成については、前述の実施形態と同
一であるので、同一部分に同一番号を付して説明を省略
する。
The other parts of the configuration are the same as those of the above-described embodiment, so the same parts are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted.

【0046】本実施形態でも、原料融液10から引上げ
られる単結晶11は、熱遮蔽体7による輻射熱の遮蔽、
及び冷却体8による強制冷却により、冷却が促進され
る。これにより、単結晶11の変形が抑制され、高速育
成が可能になる。加えて、単結晶11の冷却部より下の
下部(固液界面近傍)の外周面が保温体15により保温
され、外周面からの放熱冷却が抑制される。その結果、
結晶中心部と結晶外周部の冷却度差が緩和され、固液界
面近傍に発生する熱応力が低減し、単結晶11の割れや
有転位化が防止される。
Also in this embodiment, the single crystal 11 pulled up from the raw material melt 10 shields the radiant heat by the heat shield 7.
And the forced cooling by the cooling body 8 promotes cooling. Thereby, the deformation of the single crystal 11 is suppressed, and high-speed growth becomes possible. In addition, the outer peripheral surface of the lower part (near the solid-liquid interface) below the cooling part of the single crystal 11 is kept warm by the heat retaining body 15, and the heat radiation cooling from the outer peripheral surface is suppressed. as a result,
The difference in the degree of cooling between the crystal central portion and the crystal outer peripheral portion is relaxed, the thermal stress generated in the vicinity of the solid-liquid interface is reduced, and cracking and dislocation generation of the single crystal 11 are prevented.

【0047】次に、本実施形態の実施結果を説明する。
基本的な育成条件は先の実施形態と同一とした。
Next, the implementation results of this embodiment will be described.
The basic growing conditions were the same as in the previous embodiment.

【0048】保温体15は厚み10mm、内径360m
mであり、これを支持するグラファイト支持体16の厚
みは5mmである。保温体15を使用しない従来の結果
は前述したとおりである。保温体15を使用し、且つそ
の高さDL及び融液表面から保温体下端までの高さDH
を種々変更した。融液表面から保温体下端までの高さD
Hは、融液表面から熱遮蔽体下端までの高さに一致させ
た。各保温体15につき5本ずつ育成をおこなったとき
の結果を表2に示す。
The heat insulator 15 has a thickness of 10 mm and an inner diameter of 360 m.
m, and the thickness of the graphite support 16 supporting this is 5 mm. The conventional results without using the heat retaining body 15 are as described above. The heat insulator 15 is used, and its height DL and the height DH from the surface of the melt to the lower end of the heat insulator
Was changed variously. Height D from the melt surface to the bottom of the heat insulator
H was made to match the height from the melt surface to the lower end of the heat shield. Table 2 shows the results when 5 pieces were grown for each heat retaining body 15.

【0049】[0049]

【表2】 [Table 2]

【0050】本発明例1〜3は、保温体の高さをDL
(mm)とし、融液表面から保温体下端までの高さをD
H(mm)としたときに、70≦2.3×DH+DL、
且つ3.6×DH+DL≦180を満足する。更に、D
L=30〜70mm及びDH=15〜30mmを満足す
る。育成速度が1.2mm/minというかなり高速の
育成でも、単結晶の変形及び割れがなく、安定に育成が
行われた。
In Examples 1 to 3 of the present invention, the height of the heat retaining body is set to DL.
(Mm) and the height from the melt surface to the bottom of the heat retaining body is D
When H (mm), 70 ≦ 2.3 × DH + DL,
Further, it satisfies 3.6 × DH + DL ≦ 180. Furthermore, D
L = 30 to 70 mm and DH = 15 to 30 mm are satisfied. Even at a fairly high growth rate of 1.2 mm / min, the single crystal was not deformed or cracked, and the growth was stable.

【0051】また、本発明例4、5は結晶育成の後半、
育成速度が1.1〜1.2mm/minという高速域で
結晶変形を生じたが、その程度は軽微であり、育成は可
能であった。
The invention examples 4 and 5 are the second half of the crystal growth,
Crystal deformation occurred in the high-speed range of the growth rate of 1.1 to 1.2 mm / min, but the extent was slight, and the growth was possible.

【0052】比較例は、保温体を使用するも、3.6×
DH+DL≦180を満足しない。具体的には、保温体
の高さDLに比して融液表面から保温体下端までの高さ
DHが過大である。結晶変形のため育成困難であった。
In the comparative example, a heat insulator was used, but 3.6 ×
DH + DL ≦ 180 is not satisfied. Specifically, the height DH from the melt surface to the lower end of the heat retaining body is excessively large as compared with the height DL of the heat retaining body. It was difficult to grow due to crystal deformation.

【0053】育成速度を1.5mm/minにした場
合、冷却体8及び保温体15を併用しても、顕著な変形
により育成が不可であった。しかし、この状態で坩堝3
内の原料融液10に3000ガウスの水平磁場を印加し
た。変形が抑制され、育成が可能にった。加えて、5本
の引上げで割れの発生はなく、5本中1本で有転位化が
生じたに過ぎなかった。
When the growth rate was set to 1.5 mm / min, even if the cooling body 8 and the heat retaining body 15 were used together, the growth was impossible due to the remarkable deformation. However, in this state, crucible 3
A horizontal magnetic field of 3000 gauss was applied to the raw material melt 10 inside. Deformation was suppressed and it became possible to grow. In addition, cracking did not occur in pulling five, and only one of the five had dislocation.

【0054】図6は本発明の更に別の実施形態を示すシ
リコン単結晶製造用引上げ炉の主要部の縦断面図であ
る。
FIG. 6 is a vertical cross-sectional view of the main part of a pulling furnace for producing a silicon single crystal showing another embodiment of the present invention.

【0055】図6に示すように、保温体15は、断熱材
15aをグラファイト等からなるシェル15bにより補
強することも可能である。
As shown in FIG. 6, in the heat retaining body 15, the heat insulating material 15a can be reinforced by a shell 15b made of graphite or the like.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上に説明したとおり、本発明のシリコ
ン単結晶製造方法及び装置は、CZ法によりルツボ内の
原料融液からシリコン単結晶を引上げる際に、引上げ結
晶を強制冷却すると共に、その冷却部下方の結晶下部を
強制加熱及び/又は保温することにより、結晶変形を抑
制して高速育成を可能にすると共に、その高速育成のた
めの結晶冷却で問題になる固液界面での熱応力の増大に
起因する結晶の割れや有転位化を効果的に抑制すること
ができる。
As described above, the method and apparatus for producing a silicon single crystal of the present invention, when pulling the silicon single crystal from the raw material melt in the crucible by the CZ method, forcibly cool the pulled crystal, and By forcibly heating and / or maintaining the lower part of the crystal under the cooling part, crystal deformation is suppressed to enable high-speed growth, and heat at the solid-liquid interface, which is a problem in crystal cooling for the high-speed growth, becomes a problem. It is possible to effectively suppress the cracking of crystals and the generation of dislocations due to the increase in stress.

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

【図1】ΔTを変化させたときの結晶面内の温度分布を
模式的に示す図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a temperature distribution in a crystal plane when ΔT is changed.

【図2】本発明の一実施形態を示すシリコン単結晶製造
用引上げ炉の縦断面図である。
FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of a pulling furnace for producing a silicon single crystal showing an embodiment of the present invention.

【図3】同引上げ炉の主要部の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a main part of the pulling furnace.

【図4】本発明の別の実施形態を示すシリコン単結晶製
造用引上げ炉の縦断面図である。
FIG. 4 is a vertical cross-sectional view of a pulling furnace for producing a silicon single crystal showing another embodiment of the present invention.

【図5】同引上げ炉の主要部の縦断面図である。FIG. 5 is a vertical sectional view of a main part of the pulling furnace.

【図6】本発明の更に別の実施形態を示すシリコン単結
晶製造用引上げ炉の主要部の縦断面図である。
FIG. 6 is a vertical cross-sectional view of a main part of a pulling furnace for producing a silicon single crystal showing still another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 メインチャンバ 2 プルチャンバ 3 坩堝 4 ヒータ 5 支持軸 6 断熱材 7 熱遮蔽体 8 冷却体 9 加熱体 10 原料融液 11 単結晶 12 引上げ軸 13 シードチャック 15 保温体 1 Main chamber 2 pull chamber 3 crucible 4 heater 5 Support shaft 6 insulation 7 Heat shield 8 Cooling body 9 heating element 10 Raw material melt 11 single crystal 12 Lifting shaft 13 Seed chuck 15 heat retaining body

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 剛 佐賀県杵島郡江北町大字上小田2201番地 住友金属工業株式会社シチックス事業本部 内 Fターム(参考) 4G077 AA02 BA04 CF10 EG15 EG19 EG20 EJ02 HA12 PE22 PE27   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Tsuyoshi Nakamura             2201 Kamioda, Oita, Kohoku-cho, Kishima-gun, Saga Prefecture             Sumitomo Metal Industries, Ltd. Sitix Business Division             Within F term (reference) 4G077 AA02 BA04 CF10 EG15 EG19                       EG20 EJ02 HA12 PE22 PE27

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 チョクラルスキー法によりルツボ内の原
料融液からシリコン単結晶を引上げる際に、引上げ結晶
を強制冷却すると共に、その冷却部下方の結晶下部を強
制加熱することを特徴とするシリコン単結晶製造方法。
1. When pulling a silicon single crystal from a raw material melt in a crucible by the Czochralski method, the pulled crystal is forcibly cooled, and the lower part of the crystal below the cooling part is forcibly heated. Silicon single crystal manufacturing method.
【請求項2】 チョクラルスキー法によりルツボ内の原
料融液からシリコン単結晶を引上げる際に、引上げ結晶
を強制冷却すると共に、その冷却部下方の結晶下部を保
温することを特徴とするシリコン単結晶製造方法。
2. When pulling a silicon single crystal from a raw material melt in a crucible by the Czochralski method, the pulled crystal is forcibly cooled and the lower portion of the crystal below the cooling part is kept warm. Single crystal manufacturing method.
【請求項3】 結晶径をA(mm)として、結晶育成速
度が270/A(mm/min)以上である請求項1又
は2に記載のシリコン単結晶製造方法。
3. The method for producing a silicon single crystal according to claim 1, wherein the crystal diameter is A (mm) and the crystal growth rate is 270 / A (mm / min) or more.
【請求項4】 結晶径が300mm以上である請求項
1、2又は3に記載のシリコン単結晶製造方法。
4. The method for producing a silicon single crystal according to claim 1, 2 or 3, wherein the crystal diameter is 300 mm or more.
【請求項5】 磁場印加を行う請求項1、2、3又は4
に記載のシリコン単結晶製造方法。
5. The method according to claim 1, 2, 3 or 4 for applying a magnetic field.
The method for producing a silicon single crystal according to 1.
【請求項6】 チョクラルスキー法によりルツボ内の原
料融液から引上げられるシリコン単結晶を強制冷却する
冷却体と、該冷却体の下方で前記シリコン単結晶の下部
を強制加熱する加熱体とを具備することを特徴とするシ
リコン単結晶製造装置。
6. A cooling body for forcibly cooling a silicon single crystal pulled from a raw material melt in a crucible by the Czochralski method, and a heating body for forcibly heating a lower portion of the silicon single crystal below the cooling body. An apparatus for producing a silicon single crystal, comprising:
【請求項7】 前記冷却体及び加熱体が、前記シリコン
単結晶を包囲する熱遮蔽体の内側に配置されている請求
項6に記載のシリコン単結晶製造装置。
7. The silicon single crystal manufacturing apparatus according to claim 6, wherein the cooling body and the heating body are arranged inside a heat shield that surrounds the silicon single crystal.
【請求項8】 融液表面から加熱体上端までの高さ(H
H+HL)が、結晶半径以下である請求項6又は7に記
載のシリコン単結晶製造装置。
8. The height from the melt surface to the upper end of the heating element (H
H + HL) is a crystal radius or less, The silicon single crystal manufacturing apparatus of Claim 6 or 7.
【請求項9】 チョクラルスキー法によりルツボ内の原
料融液から引上げられるシリコン単結晶を強制冷却する
冷却体と、該冷却体の下方で前記シリコン単結晶の下部
を保温する保温体とを具備することを特徴とするシリコ
ン単結晶製造装置。
9. A cooling body for forcibly cooling a silicon single crystal pulled from a raw material melt in a crucible by the Czochralski method, and a heat insulating body for keeping a lower part of the silicon single crystal under the cooling body. An apparatus for producing a silicon single crystal, characterized by:
【請求項10】 前記冷却体及び保温体が、前記シリコ
ン単結晶を包囲する熱遮蔽体の内側に配置されている請
求項9に記載のシリコン単結晶製造装置。
10. The silicon single crystal manufacturing apparatus according to claim 9, wherein the cooling body and the heat retaining body are arranged inside a heat shield surrounding the silicon single crystal.
【請求項11】 保温体の高さをDL(mm)とし、融
液表面から保温体下端までの高さをDH(mm)とした
ときに、70≦2.3×DH+DL、且つ3.6×DH
+DL≦180を満足する請求項9又は10に記載のシ
リコン単結晶製造装置。
11. When the height of the heat retaining body is DL (mm) and the height from the melt surface to the lower end of the heat retaining body is DH (mm), 70 ≦ 2.3 × DH + DL, and 3.6. × DH
The silicon single crystal manufacturing apparatus according to claim 9 or 10, which satisfies + DL ≦ 180.
【請求項12】 保温体の高さDLが30〜70mmで
あり、融液表面から保温体下端までの高さDHが15〜
30mmである請求項11に記載のシリコン単結晶製造
装置。
12. The height DL of the heat retaining body is 30 to 70 mm, and the height DH from the melt surface to the lower end of the heat retaining body is 15 to.
The silicon single crystal manufacturing apparatus according to claim 11, having a length of 30 mm.
【請求項13】 冷却体の高さWLが50mm以上であ
り、融液表面から冷却体下端までの高さWHが400m
m以下である請求項6、7、8、9、10、11又は1
2に記載のシリコン単結晶製造装置。
13. The height WL of the cooling body is 50 mm or more, and the height WH from the melt surface to the lower end of the cooling body is 400 m.
m or less, claim 6, 7, 8, 9, 10, 11 or 1
2. The silicon single crystal manufacturing apparatus according to 2.
JP2001364722A 2001-11-29 2001-11-29 Method for producing silicon single crystal and device using the same Pending JP2003165791A (en)

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