JP2007254162A - Single crystal manufacturing device and recharge method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固形状原料のリチャージ機構を有するチョクラルスキー法(CZ法)単結晶製造装置およびリチャージ方法に関し、特に、リチャージ管リチャージ法により固形状原料を供給するリチャージ機構を有するチョクラルスキー法(CZ法)単結晶製造装置およびリチャージ方法に関する。 The present invention relates to a Czochralski method (CZ method) single crystal manufacturing apparatus and recharge method having a solid material recharge mechanism, and in particular, a Czochralski method having a recharge mechanism for supplying a solid material by a recharge tube recharge method. (CZ method) The present invention relates to a single crystal manufacturing apparatus and a recharging method.
単結晶、例えばシリコン単結晶の製造方法として、いわゆるチョクラルスキー法(CZ法)が知られている。この方法では、育成炉内に設置されたルツボに固形状のシリコン原料を収容し、ヒータを高温加熱してルツボ内の原料を融液とする。そして、原料融液面に種結晶を着液させ、種結晶の下方に所望の直径と品質とを有する単結晶を育成する。
もっとも、シリコン単結晶育成前にルツボに固形状のシリコン原料を隙間なく収容した場合でも、シリコン原料は溶融することで隙間がなくなり、必ずルツボの容積に若干の余裕が生ずる。一般にCZ法による結晶育成時に使用されるルツボは使い捨てであるため、ひとつのルツボで育成する結晶重量を増加させるほど、全体的なコスト削減につながることは以前からよく知られている。しかしながら、ルツボへ最初に固形状のシリコン原料を収容する際のシリコン原料を増加させることは既に限界に達している。そこで、最初に固形状のシリコン原料を一度溶融した後、シリコン融液に固形状のシリコン原料を追加供給することでルツボの容積を有効利用し、よって、育成する結晶重量を増加させる方法が提案されてきた。この技術はリチャージ技術と呼ばれる。
A so-called Czochralski method (CZ method) is known as a method for producing a single crystal, for example, a silicon single crystal. In this method, a solid silicon raw material is housed in a crucible installed in a growth furnace, and the heater is heated to a high temperature to use the raw material in the crucible as a melt. Then, a seed crystal is deposited on the surface of the raw material melt, and a single crystal having a desired diameter and quality is grown below the seed crystal.
However, even when a solid silicon raw material is accommodated in the crucible without any gap before the silicon single crystal is grown, the silicon raw material is melted so that there is no gap, and there is always a slight margin in the crucible volume. Generally, since the crucible used at the time of crystal growth by the CZ method is disposable, it has been well known that, as the weight of the crystal grown by one crucible is increased, the overall cost is reduced. However, it has already reached the limit to increase the silicon raw material when initially storing the solid silicon raw material in the crucible. Therefore, a method is proposed in which the solid silicon raw material is first melted and then the solid silicon raw material is additionally supplied to the silicon melt to effectively use the volume of the crucible, thereby increasing the weight of the crystal to be grown. It has been. This technique is called a recharge technique.
また、従来は、1回の操業で1本の単結晶を引上げる1本引き操業が広く用いられているが、複数の単結晶を引上げるマルチ引き操業も、上記のリチャージ技術の応用により次第に増える傾向にある。すなわち、例えば、1本のシリコン単結晶を引き上げた後、減少したシリコン融液に固形状のシリコン原料を追加供給して、2本目以降のシリコン単結晶を引き上げるのである。このようなマルチ引き操業も、一度しか使用できないルツボから複数本の単結晶を製造し、単結晶の生産性を向上させるとともに、高価なルツボを有効に活用して、単結晶製造コスト削減を図ることを目的としている。 Conventionally, a single pulling operation in which one single crystal is pulled in one operation is widely used. However, a multi-pulling operation in which a plurality of single crystals are pulled is gradually applied by applying the above-described recharge technology. It tends to increase. That is, for example, after pulling up one silicon single crystal, a solid silicon raw material is additionally supplied to the reduced silicon melt to pull up the second and subsequent silicon single crystals. Such multi-drawing operations also produce single crystals from crucibles that can only be used once, improve single crystal productivity, and effectively use expensive crucibles to reduce single crystal production costs. The purpose is that.
これらの、シリコン融液上に固形状のシリコン原料を追加供給するリチャージ技術の中で、実用性の観点から注目されている技術の一つとして、リチャージ管リチャージ法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
図8は従来技術のリチャージ管リチャージ法で用いられるシリコン単結晶製造装置を説明する模式的縦断面図である。図8に示すように、シリコン単結晶製造装置100にはリチャージ装置が設けられている。そして、このリチャージ装置は、固形状シリコン多結晶原料155が充填されるリチャージ管201を構成要素とする筒状の原料容器200、この筒状の原料容器200を吊り下げるワイヤ129、ワイヤ129を巻き上げる引上げモータ141で構成されている。そして、ワイヤ129は原料容器200の中心を通り、原料容器200の底蓋203の中心で固定されている。原料容器200全体は、この底蓋203がリチャージ管201の下端を支えることによって、保持されている。
そして、リチャージ管201に充填された固形状シリコン多結晶原料155は、原料容器200が石英ルツボ101にむけて下降し、図9に示すようにストッパ205がサブチャンバ127の内壁に設けられたフリンジ128に掛け止めされた後、さらに底蓋203のみが降下し、隙間210が生ずることによって、石英ルツボ101のシリコン融液105面へと供給される構成になっている。
Among these recharge technologies for additionally supplying a solid silicon raw material onto a silicon melt, a recharge tube recharge method is known as one of the technologies attracting attention from the viewpoint of practicality (for example, Patent Document 1).
FIG. 8 is a schematic longitudinal sectional view for explaining a silicon single crystal manufacturing apparatus used in the conventional recharge tube recharging method. As shown in FIG. 8, the silicon single
Then, the solid silicon polycrystalline
近年、単結晶の大口径化が進み、特にシリコン単結晶では、Φ300mm(12インチ)結晶製造が主流になりつつある。そして、このような大口径シリコン単結晶において高い生産性を実現するためには、リチャージ管201に充填する固形状多結晶原料155の重量を増やしリチャージ回数をできるだけ少なくする必要がある。このため、リチャージ管201の口径も大口径化することが図られている。
もっとも、引上げ単結晶の温度コントロールにより高品質結晶を得るために、単結晶製造装置100内には輻射シールド125が、引上げ単結晶周囲を取り巻く形で設置されている。そこで、通常、リチャージ管201の最大径は図8、図9に示されるように輻射シールド125の内径より十分小さく抑えられている。このように、リチャージ管201の最大径を制限する理由は以下の通りである。
In recent years, the diameter of single crystals has been increased, and in particular for silicon single crystals, production of Φ300 mm (12 inches) crystals is becoming mainstream. And in order to implement | achieve high productivity in such a large diameter silicon single crystal, it is necessary to increase the weight of the solid-state polycrystalline
However, in order to obtain a high-quality crystal by controlling the temperature of the pulled single crystal, a
固形状多結晶シリコン原料155の供給は、リチャージ管201の先端が、輻射シールド125の下端より低い位置で行なわれる必要があった。これは固形状多結晶シリコン原料155の供給の際、固形状多結晶シリコン原料155が直接輻射シールド125に衝突することを回避する為であった。このように、衝突を回避するのは、石英ルツボ101やシリコン融液105の輻射熱を遮断するために、輻射シールド125は、断熱性の高い物質、すなわち、例えば、モリブデン、タングステン、タンタル等の金属や、カーボン、カーボンの表面を炭化ケイ素で被覆したもの等が使われる。そして、これらの金属元素や、カーボンが落下してくる固形状シリコン多結晶原料155の衝撃により不純物としてシリコン融液105中に取り込まれると、シリコン単結晶に転位が発生する要因となるからである。
また、リチャージ管201の内径を輻射シールド125の内径より大きくすると、図9に示すようにリチャージ管201を輻射シールド下端まで挿入することが不可能になり、必然的に固形状多結晶シリコン155供給時のリチャージ管201下端のシリコン融液面あるいは固化面106からの位置が高くなる。そうすると、供給される固形状多結晶シリコン原料155の落下エネルギーが大きくなり、シリコン融液飛び跳ねや、固形面から跳ね返った固形状多結晶シリコン原料155による石英ルツボ損壊等の問題が生ずる恐れも有る。
If the inner diameter of the
上記の理由から、リチャージ管201の内径には、輻射シールドの内径に起因する制約があった。したがって、さらに、リチャージ管に充填する固形状原料の重量を増やすためには、リチャージ管の長さを長くするというアプローチが取られていた。
しかしながら、リチャージ管の長さを長くすることは、リチャージ管最上部に充填される固形状多結晶シリコン原料の落下エネルギーを増大させる。したがって、リチャージ管の下部にクラック、カケ等の破損が生ずるという問題が顕在化してきた。
For the above reason, the inner diameter of the
However, increasing the length of the recharge tube increases the drop energy of the solid polycrystalline silicon raw material that fills the top of the recharge tube. Therefore, the problem that breakage such as cracks and chippings occurs in the lower part of the recharge pipe has become apparent.
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、1回のリチャージで供給できる固形状原料の総量を増やし、高い生産性を実現することが可能な単結晶製造装置およびリチャージ方法を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and its object is to increase the total amount of solid raw materials that can be supplied by a single recharge, and to achieve high productivity. It is to provide an apparatus and a recharging method.
本発明の一態様の単結晶製造装置は、
結晶融液を貯留するルツボに、リチャージ管に充填された固形状原料を、前記リチャージ管下端外縁部と前記リチャージ管下端に配置される底蓋との隙間から供給するリチャージ機構を有する単結晶製造装置であって、
前記ルツボ内面側に配置された輻射シールドと、
前記輻射シールド内面側および上面側を覆う輻射シールドカバーを有することを特徴とする単結晶製造装置である。
An apparatus for producing a single crystal of one embodiment of the present invention includes:
Single crystal production having a recharge mechanism for supplying a solid raw material filled in a recharge tube to a crucible for storing a crystal melt from a gap between the outer edge of the lower end of the recharge tube and a bottom lid disposed at the lower end of the recharge tube A device,
A radiation shield disposed on the inner surface side of the crucible;
A single crystal manufacturing apparatus comprising a radiation shield cover covering the inner surface side and the upper surface side of the radiation shield.
ここで、前記リチャージ管下端の内径が、前記輻射シールドの最小内径よりも大きいことが望ましい。 Here, it is desirable that an inner diameter of the lower end of the recharge pipe is larger than a minimum inner diameter of the radiation shield.
ここで、前記輻射シールドカバーが透明石英により形成されていることが望ましい。 Here, it is desirable that the radiation shield cover is made of transparent quartz.
本発明の一態様のリチャージ方法は、
結晶融液を貯留するルツボに、リチャージ管に充填された固形状原料を供給するリチャージ方法であって、
前記リチャージ管から前記固形状原料を、輻射シールド内面側および上面側を覆う輻射シールドカバー上に落下させることによって前記ルツボに前記固形状原料を供給するステップを有することを特徴とするリチャージ方法である。
The recharge method of one embodiment of the present invention includes:
A recharging method for supplying a solid raw material filled in a recharge pipe to a crucible for storing a crystal melt,
A recharging method comprising: supplying the solid raw material to the crucible by dropping the solid raw material from the recharge pipe onto a radiation shield cover covering a radiation shield inner surface side and an upper surface side. .
本発明によれば、リチャージ管の内径を増大させることにより、1回のリチャージで供給できる固形状原料の総量を増やし、高い生産性を実現することが可能な単結晶製造装置およびリチャージ方法を提供することが可能になる。 According to the present invention, there is provided a single crystal manufacturing apparatus and a recharge method capable of increasing the total amount of solid raw materials that can be supplied by one recharge by increasing the inner diameter of the recharge pipe and realizing high productivity. It becomes possible to do.
以下、本発明に係る単結晶製造装置およびリチャージ方法についての実施の形態につき、添付図面に基づき説明する。なお、ここでは単結晶として、シリコン単結晶を製造する場合を例として記載する。 Embodiments of a single crystal manufacturing apparatus and a recharging method according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Here, a case where a silicon single crystal is manufactured as a single crystal will be described as an example.
[実施の形態]
(単結晶製造装置)
最初に、実施の形態で用いられるシリコン単結晶製造装置の構成について説明する。
図1は、本実施の形態で用いられるシリコン単結晶製造装置の模式的縦断面図である。
図1に示すシリコン単結晶製造装置は、原料となる多結晶シリコンが充填されるルツボ101、103、多結晶シリコンを加熱、溶融しシリコン融液105とするための主ヒータ107および、下部ヒータ109がチャンバ111内に格納されている。
[Embodiment]
(Single crystal manufacturing equipment)
First, the configuration of the silicon single crystal manufacturing apparatus used in the embodiment will be described.
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a silicon single crystal manufacturing apparatus used in the present embodiment.
The silicon single crystal manufacturing apparatus shown in FIG. 1 has
なお、上記ルツボ101、103は、内側にシリコン融液105を直接収容する石英ルツボ101と、石英ルツボ101を外側で支持するためのカーボンルツボ103とから構成されている。ルツボ101、103は、シリコン単結晶製造装置の下部に取り付けられた回転駆動機能(図示せず)によって回転昇降自在なルツボシャフト113によって支持されている。
ルツボ101、103を取り囲むように主ヒータ107および、下部ヒータ109が配置されており、主ヒータ107の外側には、主ヒータ107からの熱がチャンバ111に直接輻射されるのを防止するための第1の保温材115、第2の保温材117が主ヒータ107の周囲を取り囲むように設けられている。加えて、シリコン融液105やルツボ101、103からの熱がチャンバ111に直接輻射されるのを防止するための第3の保温材119、第4の保温材121が設けられている。そして、シリコン融液105やルツボ101、103からの熱が引上げシリコン単結晶の冷却を阻害しないように輻射シールド125が、シリコン融液105、ルツボ101、103とシリコン単結晶間に設けられている。なお、保温材115、117の材質については、特に保温性に優れているものを使用することが望ましく、通常成形断熱材が用いられている。保温材119、121の材質については、例えば、成形断熱材、カーボン、あるいはカーボンの表面を炭化ケイ素で被覆したものが用いられている。輻射シールド125については、輻射熱を調整する役目を果たしているので、断熱性の高い材質、例えば、モリブデン、タングステン、タンタル等の金属や、カーボン、カーボンの表面を炭化ケイ素で被覆したもの及びこれらの内側に成形断熱材を設置したものが用いられる。
The
A
本実施の形態の単結晶製造装置は、輻射シールド125の内面側および上面側を覆うように輻射シールドカバー301が設けられていることを特徴とする。この輻射シールドカバー301は、原料容器200から供給される固形状多結晶シリコン原料155が輻射シールド125に衝突することを防止している。
The single crystal manufacturing apparatus of the present embodiment is characterized in that a
なお、この輻射シールドカバー301はシリコン融液105中に入っても比較的シリコン単結晶の品質に影響を与えない物質、すなわち、例えば、シリコン、石英等で形成されていることが望ましい。
そして、熱透過性が高くチャンバ111内の熱環境を変化させないため、既存の単結晶製造装置に容易に取り付けられるという観点からは透明石英で形成されていることが望ましい。
The
And since it has high heat permeability and does not change the thermal environment in the chamber 111, it is desirable that it be formed of transparent quartz from the viewpoint of being easily attached to an existing single crystal manufacturing apparatus.
さらに、輻射シールドカバー301の水平面に対する最大傾斜角は、図1に示すように、輻射シールドの水平面に対する最大傾斜角よりも小さいことが望ましい。なぜなら、このようにテーパを持たせることにより、供給される固形状シリコン多結晶原料155の落下エネルギーを低下させ、シリコン融液105の飛び跳ねや衝撃による石英ルツボ損壊の問題等を抑制することが可能になるからである。
また、輻射シールドカバー301下端からシリコン融液105までの距離は、飛び跳ねや衝撃による石英ルツボ損壊を防止するため十分短くするよう設計されることが望ましく、400mm以下であることが特に望ましい。
Furthermore, as shown in FIG. 1, it is desirable that the maximum inclination angle of the
The distance from the lower end of the
なお、チャンバ111は、ステンレス等の耐熱性、熱伝導性に優れた金属により形成されており、冷却管(図示せず)を通して水冷されている。
さらに、チャンバ111上部にはゲートバルブ135を介して、シリコン融液105から引上げられたシリコン単結晶や後述する原料容器200を保持して取り出すためのサブチャンバ127が設けられている。また、サブチャンバ127上端は天板147により封鎖されている。そして、引上げられたシリコン単結晶の取り出しや後述する原料容器200を取り出し可能にするサブチャンバの蓋(図示せず)がサブチャンバ上方側面に設けられている。
そして、サブチャンバ127上部には、引上げモータ141を設けている。引上げモータ141は、ワイヤ129を上下動自在に保持しており、ワイヤ129は天板147を通して、サブチャンバ127の中心軸に沿って吊り下げられている。ワイヤ129の下端には、シリコン単結晶引上げ工程の際には図2に示すように種結晶131が吊り下げられ、リチャージ工程の際には図1に示すように、原料容器200が吊り下げられる。
The chamber 111 is made of a metal having excellent heat resistance and thermal conductivity, such as stainless steel, and is water-cooled through a cooling pipe (not shown).
Further, a sub chamber 127 for holding and taking out a silicon single crystal pulled from the
A pulling
次に、リチャージ装置について説明する。まず、本発明で用いられうるリチャージ装置においては、図1に示すように、原料容器200がワイヤ129により吊り下げられる。原料容器200は、リチャージ管201と底蓋203およびリチャージ管201をサブチャンバ127の中心軸に安定させるためにワイヤ129を通すリング204から構成されている。ワイヤ129は底蓋203の中心部に固定されており、リチャージ管201は、底蓋203によって保持されている。また、リチャージ管201上部外周には、リチャージ管201をサブチャンバ127に設けられたフランジ128で掛け止めするためのストッパ205が設けられている。
Next, the recharging device will be described. First, in the recharging apparatus that can be used in the present invention, the raw material container 200 is suspended by a wire 129 as shown in FIG. The raw material container 200 includes a
そして、本実施の形態において、リチャージ管201下端の内径は、輻射シールド125の最小内径と略同一あるいは同一以上であることを特徴とする。これにより、原料容器200に充填される固形状シリコン多結晶原料の量を従来に比較して増加させることが可能となる。特に、リチャージ管201下端の内径は、輻射シールド125の最小内径より大きくすること望ましい。これにより、従来に比べ大幅にリチャージ管201に充填できる固形状シリコン多結晶原料155を増加させることが可能となるからである。
また、リチャージ管201下端の内径は、輻射シールドカバー301の傾斜部の外径よりも小さいことが望ましい。なぜなら、落下する固形状多結晶シリコン原料151が、石英ルツボ内に供給されない恐れが高いからである。
ここで、リチャージ管201および底蓋203は、シリコン融液105と接近するため、耐熱性に優れるほか、ウェーハを汚染しないものとすることが好ましく、加工性に優れ比較的安価な点から石英が好ましいが、炭化ケイ素、窒化ケイ素等を用いることが出来る。
In the present embodiment, the inner diameter of the lower end of the
The inner diameter of the lower end of the
Here, since the
(リチャージ方法)
次に、上記のように構成されたシリコン単結晶製造装置を用いたリチャージ方法について図1乃至図7を用いて説明する。
(Recharge method)
Next, a recharging method using the silicon single crystal manufacturing apparatus configured as described above will be described with reference to FIGS.
まず、シリコン単結晶製造装置100は、ゲートバルブ135を開き、サブチャンバ127の上方側面に設けられた蓋(図示せず)を閉じた状態にしておく。
次に、チャンバ111およびサブチャンバ127の内部を不活性ガスで置換した後、Ar等の不活性ガスを流した状態で低圧に保つ。その後、ヒータ107,109を加熱することにより、予め石英ルツボ101の内部に投入されている固形状多結晶シリコン原料(図示せず)を溶融し、シリコン融液105とする。
次に、図2に示すように、ゲートバルブ135を閉め、チャンバ111とサブチャンバ127と遮断する。これにより、チャンバ111内を不活性雰囲気に保持しシリコン融液105の酸化を防止した状態で、サブチャンバ127を常圧に戻す。その後、サブチャンバ127の蓋(図示せず)を開き、ワイヤ129の下端に種結晶131を吊り下げる。そして、ワイヤ129の下端に種結晶131を吊り下げた後、サブチャンバ127の蓋(図示せず)を閉じ、サブチャンバ127を密閉する。
First, the silicon single
Next, after the inside of the chamber 111 and the sub-chamber 127 is replaced with an inert gas, a low pressure is maintained in a state where an inert gas such as Ar is supplied. Thereafter, by heating the
Next, as shown in FIG. 2, the
その後、サブチャンバ127を減圧し、サブチャンバ127内部をAr等の不活性雰囲気で満たす。次に、ゲートバルブ135を開き、チャンバ111とサブチャンバ127を連通する。この状態で、種結晶131はシリコン融液105の真上に位置するため、シリコン融液105の輻射熱により予熱される。
次に、引上げモータ141を駆動し、ワイヤ129下端に吊り下げられた種結晶131を降下させ、種結晶131の少なくとも一部をシリコン融液105に浸す。種結晶131がシリコン融液105に浸されると、図3に示すように種結晶131下方に徐々にシリコン単結晶123が成長する。そして、シリコン単結晶123が成長するに従い、所定速度で種結晶131を引上げることにより、所望の直径および長さを有するシリコン単結晶インゴット150を引上げることが可能となる。
その後、成長したシリコン単結晶インゴット150を、図4に示すようにサブチャンバ127まで上昇させる。そして、ゲートバルブ135を閉じ、チャンバ111とサブチャンバ127とを遮断する。これにより、チャンバ111内を不活性雰囲気に保持し、シリコン融液105の酸化を防止した状態で、サブチャンバ127を常圧に戻す。その後、サブチャンバ127の蓋を開き、シリコン単結晶インゴット150を取り出す。このようにして、1本目のシリコン単結晶インゴット150の製造工程が終了する。
Thereafter, the subchamber 127 is depressurized and the subchamber 127 is filled with an inert atmosphere such as Ar. Next, the
Next, the pulling
Thereafter, the grown silicon
次に、単結晶製造装置外で、リチャージする原料となる固形状多結晶シリコン原料155を原料容器200に充填した後に、サブチャンバ127の蓋を開き、図5に示すように原料容器200をワイヤ129に吊り下げる。
次に、サブチャンバ127の蓋を閉じサブチャンバ127を密閉する。その後、サブチャンバ127を減圧し、サブチャンバ127内部を不活性雰囲気で満たす。
次に、ゲートバルブ135を開き、チャンバ111とサブチャンバ127内を連通させる。この状態で引上げモータ141を駆動させ、ワイヤ129と共に原料容器200を下降させる。
原料容器200が下降していくと、図1に示すように、ストッパ205がフランジ128に接触する。これから更にワイヤ129を下降させると、フランジ128によりリチャージ管201の下降が阻止され、図6に示すように、底蓋203のみが更に下降する。そうすると、リチャージ管201下端外縁部と底蓋203との間に、隙間210が生じ、この隙間210から、固形状多結晶シリコン原料155が、自重により輻射シールドカバー301上に落下し、輻射シールド301表面の傾斜を滑って、石英ルツボ101内に落下する。
Next, after filling the raw material container 200 with the solid polycrystalline silicon
Next, the cover of the sub chamber 127 is closed, and the sub chamber 127 is sealed. Thereafter, the subchamber 127 is depressurized, and the subchamber 127 is filled with an inert atmosphere.
Next, the
As the raw material container 200 descends, the
このように、固形状多結晶シリコン原料155が、輻射シールドカバー301上に落下し、輻射シールド301表面の傾斜を滑ることにより、上述したように固形状多結晶シリコン原料155の落下エネルギーが低下する。したがって、従来技術に比べ、固形状多結晶シリコン155供給時のリチャージ管201下端のシリコン融液面あるいは固化面106からの位置が高くなったとしても、シリコン融液飛び跳ねや、石英ルツボ損壊等の問題を抑制することが可能になる。
As described above, the solid polycrystalline silicon
ここで、固形状多結晶シリコン原料155の石英ルツボ101内への落下は、ヒータ107,109を制御してチャンバ内温度を低下させ、石英ルツボ内の残余シリコン融液105の表面が固化した状態で行なわれることが望ましい。なぜなら、表面を固化させることにより、シリコン融液105の飛び跳ねによる飛沫がチャンバ内の部品に付着し部品寿命を短くするという問題を回避できるからである。
Here, the dropping of the solid polycrystalline silicon
リチャージ管127内部に装填されたすべての固形状多結晶シリコン原料155が、石英ルツボ101内に投入された後、ワイヤ129を上昇させる。すると、ワイヤ127と底蓋203が上昇する。そして、更にワイヤ129を上昇させることにより、底蓋203に保持されたリチャージ管201が、底蓋203と一体となって上昇する。
なお、リチャージ管127内部に装填されたすべての固形状多結晶シリコン原料155が、石英ルツボ101内に投入された後、シリコン融液105の表面固化のために、下げていたチャンバ111内温度を、ヒータ107,109を制御することによって上昇させ、石英ルツボ101内に投入した固形状多結晶シリコン原料155を溶融する。
そして、図7に示すように原料容器200が、サブチャンバ127まで完全に上昇した後に、ゲートバルブ135を閉め、チャンバ111とサブチャンバ127を遮断する。これにより、チャンバ111内を不活性雰囲気に保持し、シリコン融液105の酸化を防止した状態で、サブチャンバ127の蓋を開き、サブチャンバ127内を常圧に戻す。その後、原料容器200を単結晶製造装置100外部に取り出しリチャージ工程が完了する。
After all the solid polycrystalline silicon
Note that, after all the solid polycrystalline silicon
Then, as shown in FIG. 7, after the raw material container 200 is completely raised to the sub-chamber 127, the
上記のシリコン単結晶インゴット150の製造工程とリチャージ工程を繰り返すことにより、石英ルツボ101を交換することなく2本目以降のシリコン単結晶インゴットを連続して製造することが可能となる。
By repeating the manufacturing process and the recharging process of the silicon
ここで、上記記載した実施の形態においては、単結晶としてシリコン単結晶を例として記載したが、本発明の適用は、必ずしもシリコン単結晶に限られず、チョクラルスキー(CZ)法を用いて引上げられる単結晶であれば、例えば、GaAs単結晶、InP単結晶等の単結晶についても適用することが可能である。 Here, in the embodiment described above, a silicon single crystal is described as an example as a single crystal. However, the application of the present invention is not necessarily limited to a silicon single crystal, and is pulled up using the Czochralski (CZ) method. For example, a single crystal such as a GaAs single crystal or an InP single crystal can be applied.
なお、ここではリチャージ管に充填される固形状原料として、シリコン多結晶原料を例として記載したが、固形状原料は必ずしも多結晶に限られず、単結晶であっても両方であっても構わない。また、シリコン以外の単結晶を引上げる場合であっても、多結晶、単結晶あるいは両方を固形状原料として用いることができるのは同様である。 Here, as a solid material filled in the recharge tube, a silicon polycrystalline material has been described as an example, but the solid material is not necessarily limited to a polycrystalline material, and may be a single crystal or both. . Even when a single crystal other than silicon is pulled, it is the same that a polycrystal, a single crystal, or both can be used as a solid raw material.
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。実施の形態の説明においては、単結晶製造装置、リチャージ装置、リチャージ方法等で、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされる単結晶製造装置、リチャージ装置、リチャージ方法等に関わる要素を適宜選択して用いることができる。
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての単結晶製造装置およびリチャージ方法は、本発明の範囲に包含される。
The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. In the description of the embodiment, description of the single crystal manufacturing apparatus, the recharging apparatus, the recharging method, etc., which is not directly necessary for the description of the present invention is omitted, but the required single crystal manufacturing apparatus, the recharging are omitted. Elements related to the apparatus, the recharging method, etc. can be appropriately selected and used.
In addition, all single crystal manufacturing apparatuses and recharging methods that include elements of the present invention and that can be appropriately modified by those skilled in the art are included in the scope of the present invention.
以下、本発明の実施例について、図面を参照しつつ説明するが、これらによって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.
本実施例においては、図1に示した構成を有するシリコン単結晶製造装置およびリチャージ装置を用いた。
まず、内径600mm(24インチ)の石英ルツボ101を使用した。そして、205mm(8インチ)単結晶用のカーボンから形成される、最小内径240mmの輻射シールド125がこの石英ルツボ101に設けられた。この輻射シールド125内面側および上面側を覆う厚さ5.0mmの透明石英で形成される輻射シールドカバー301が設けられた。
In this example, a silicon single crystal manufacturing apparatus and a recharging apparatus having the configuration shown in FIG. 1 were used.
First, a
そして、原料容器200のリチャージ管201は、内径φ270mm、長さ1400mmのサイズを用いた。このリチャージ管201により、従来、輻射シールド125の内径からくる制約のため、内径φ200mm、長さ1400mmであったリチャージ管に比べ、1.5倍すなわち重量60kgの固形状多結晶シリコン原料を充填することが可能となった。
そして、輻射シールドカバー301下端からシリコン融液105までの距離は、300mmとした。
And the recharge pipe |
The distance from the lower end of the
以上の構成により、リチャージ作業を行った。シリコン飛沫のチャンバ内の部品への付着、石英ルツボの衝撃による破損、リチャージ後の引上げシリコン単結晶の転位等の問題は顕在化しなかった。
そして、従来の内径φ200mmリチャージ管の場合は、60kgの固形状シリコン多結晶原料をリチャージするためには、2度のリチャージ作業が必要であった。しかし、本実施例の内径φ270mmリチャージ管の使用により1度のリチャージ作業に短縮でき、時間にして90分の作業時間短縮が実現された。
The recharging operation was performed with the above configuration. Problems such as adhesion of silicon droplets to parts in the chamber, damage due to the impact of the quartz crucible, and dislocation of the pulled silicon single crystal after recharging did not become apparent.
In the case of a conventional recharge tube having an inner diameter of 200 mm, two recharge operations are required to recharge 60 kg of solid silicon polycrystalline material. However, the use of the recharge tube having an inner diameter of 270 mm in this embodiment can reduce the recharge work to one time, and the work time can be reduced by 90 minutes.
このように、実施例において、従来より大口径のリチャージ管を有する本発明の単結晶製造装置およびリチャージ方法において、高い生産性を実現できることが判明した。 As described above, in the examples, it has been found that high productivity can be realized in the single crystal manufacturing apparatus and the recharging method of the present invention having a recharge pipe having a larger diameter than before.
101 石英ルツボ
105 シリコン融液
106 固化面
111 チャンバ
125 輻射シールド
127 サブチャンバ
129 ワイヤ
135 ゲートバルブ
141 引上げモータ
155 固形状多結晶シリコン原料
200 原料容器
201 リチャージ管
203 底蓋
210 隙間
301 輻射シールドカバー
101
141 Pull-up
Claims (4)
前記ルツボ内面側に配置された輻射シールドと、
前記輻射シールド内面側および上面側を覆う輻射シールドカバーを有することを特徴とする単結晶製造装置。 Single crystal production having a recharge mechanism for supplying a solid raw material filled in a recharge tube to a crucible for storing a crystal melt from a gap between the outer edge of the lower end of the recharge tube and a bottom lid disposed at the lower end of the recharge tube A device,
A radiation shield disposed on the inner surface side of the crucible;
An apparatus for producing a single crystal, comprising a radiation shield cover covering the radiation shield inner surface side and upper surface side.
前記リチャージ管から前記固形状原料を、輻射シールド内面側および上面側を覆う輻射シールドカバー上に落下させることによって前記ルツボに前記固形状原料を供給するステップを有することを特徴とするリチャージ方法。
A recharging method for supplying a solid raw material filled in a recharge pipe to a crucible for storing a crystal melt,
A recharging method comprising: supplying the solid raw material to the crucible by dropping the solid raw material from the recharge pipe onto a radiation shield cover covering a radiation shield inner surface side and an upper surface side.
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CN101838843A (en) * | 2010-06-02 | 2010-09-22 | 万关良 | Heat shield for single crystal furnace and single crystal furnace with same |
KR101407395B1 (en) | 2012-11-09 | 2014-06-17 | 주식회사 티씨케이 | Reflector for ingot growth device |
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2006
- 2006-03-20 JP JP2006076585A patent/JP2007254162A/en not_active Withdrawn
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A711 | Notification of change in applicant |
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A761 | Written withdrawal of application |
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