JP2008019133A - Crystal production apparatus - Google Patents

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Katsuyo Tawara
勝代 田原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a crystal production apparatus by which single crystals and polycrystals can continuously, easily and inexpensively be produced with high quality. <P>SOLUTION: A raw material-charged crucible body 14 is disposed in a heating furnace 11 and is kept at a temperature equal to or higher than the melting point of the raw material while preventing oxidation in an inert gas atmosphere. After refining the raw material by rotating a stirrer 102, the refined material melt 92 is made to flow down from a through-hole 17 formed at the bottom of the crucible body 14 into a storage tank arranged at the lower part of the crucible body 14. The downflow melt 92 is brought into contact with the upper surface of a seed crystal plate 101 mounted on a lifting table 31 in the lower part of the crucible body 14. A crystal is grown by lowering the seed crystal plate 101 together with the lifting table 31 in the above contact state. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は結晶製造装置に関し、特に量産に適した単結晶もしくは多結晶を製造する製造装置に関するものである。 The present invention relates to a crystal manufacturing apparatus, and more particularly to a manufacturing apparatus for manufacturing a single crystal or polycrystal suitable for mass production.

シリコン加工品は、半導体、液晶、光通信機器等に用いられている。このシリコン加工品は、多結晶(熱還元法、キャスト法、電磁キャスト法)、単結晶(CZ法)のほぼ4種の方法で製造され、用途に応じた使い分けをしている。
ちなみに、多結晶および単結晶シリコンの特徴を列記すると、
(1)多結晶シリコン(熱還元法)
原料の三塩化シランを、高精度の蒸留塔で繰り返し蒸留して精製し、別途精製された水素を還元剤として大型還元炉で製造した棒状多結晶である。半導体ウェーハの原料として使用されるもので、9N〜11Nといった非常に高い純度を持っている。
(2)多結晶シリコン(キャスト法)
熱還元法で製造した多結晶シリコンを、ルツボで溶解し、鋳型に入れて凝固させたインゴット状の多結晶シリコンである。大型のルツボを使用することで、直径420φまでのインゴットが製造可能となる。
(3)多結晶シリコン(電磁キャスト法)
熱還元法で製造した多結晶シリコンを、高周波誘導コイルにて溶解し、電磁力によりルツボと非接触のまま連続的に凝固させたインゴット状の多結晶シリコンである。
石英ルツボ等を使用する方法と比較し、生産性の高いインゴットができることが特徴である。
(4)単結晶シリコン(CZ法)
熱還元法で製造した多結晶シリコンを、石英ルツボで溶解し、それをCZ法(チョクラルスキー法)で引き上げて単結晶シリコンのロッドにする。
なお、半導体用シリコンウェーハは、この単結晶シリコンのロッドをスライスして製造されている。
Silicon processed products are used in semiconductors, liquid crystals, optical communication devices, and the like. This processed silicon product is manufactured by almost four types of methods, namely polycrystalline (thermal reduction method, casting method, electromagnetic casting method) and single crystal (CZ method), and is used properly according to the application.
By the way, the characteristics of polycrystalline and single crystal silicon are listed.
(1) Polycrystalline silicon (thermal reduction method)
It is a rod-like polycrystal produced by repetitively distilling raw material silane trichloride in a high-precision distillation column and using a separately purified hydrogen as a reducing agent in a large reduction furnace. It is used as a raw material for semiconductor wafers and has a very high purity of 9N to 11N.
(2) Polycrystalline silicon (cast method)
It is ingot-shaped polycrystalline silicon obtained by melting polycrystalline silicon produced by a thermal reduction method with a crucible, and solidifying it in a mold. By using a large crucible, it is possible to manufacture ingots up to a diameter of 420φ.
(3) Polycrystalline silicon (electromagnetic casting method)
It is an ingot-shaped polycrystalline silicon obtained by melting polycrystalline silicon produced by a thermal reduction method with a high-frequency induction coil and continuously solidifying it without electromagnetic contact with a crucible.
Compared with a method using a quartz crucible or the like, it is characterized in that an ingot with high productivity can be obtained.
(4) Single crystal silicon (CZ method)
Polycrystalline silicon produced by the thermal reduction method is melted with a quartz crucible and pulled up by the CZ method (Czochralski method) to form a single crystal silicon rod.
The semiconductor silicon wafer is manufactured by slicing the single crystal silicon rod.

しかしながら、熱還元法では設備が大型となり、キャスト法および電磁キャスト法では鋳型に入れて成形するために品質が安定しにくいという問題があり、チョクラルスキー法では引き上げの際にインゴットの上部において折れにくくするため、吊下げ機構を特殊な構造とする必要があり、他の方法による結晶製造装置に比べて一般に高価であるという問題もあった。 However, the thermal reduction method has a large equipment, and the casting method and the electromagnetic casting method have a problem that the quality is difficult to stabilize because they are molded in a mold, and the Czochralski method breaks at the top of the ingot when it is pulled up. In order to make it difficult, it is necessary to make the suspension mechanism have a special structure, and there is a problem that it is generally more expensive than a crystal manufacturing apparatus by other methods.

この発明と同様に、種子結晶を下降させる結晶製造方法としては、特開平11−240789号公報(特許文献1参照)およびWO99/063132(特許文献2参照)に記載のように、電気炉内に原料を溶かすための坩堝を配置してこれを当該原料の融点以上の温度に保ち、坩堝の底部に形成された細孔から漏れ出た原料融液に種子結晶の上端部を接触させた状態で種子結晶を回転させながら引き下げることによって結晶を成長させる単結晶製造装置が知られている。
特開平11−240789号公報 WO99/063132
Similarly to this invention, as a crystal manufacturing method for lowering seed crystals, as described in JP-A-11-240789 (see Patent Document 1) and WO99 / 063132 (see Patent Document 2), an electric furnace is used. In a state where a crucible for melting the raw material is arranged and maintained at a temperature equal to or higher than the melting point of the raw material, the upper end of the seed crystal is in contact with the raw material melt leaked from the pores formed at the bottom of the crucible. There is known a single crystal manufacturing apparatus for growing a crystal by pulling down a seed crystal while rotating it.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-240789 WO99 / 063132

しかしながら、上記引き下げ法においては、白金坩堝の底の細孔から流出する融液の流量が坩堝内の融液量に伴って変化するため、直胴部すなわち均一な径の部分を多く有する良質な単結晶を得ることが難しいという問題があった。すなわち、坩堝内の融液量が多いときは細孔から流出する融液の流量も多いが、坩堝内の融液量が減少するに連れて流量が減少していくため、直胴部を多く得るためには、育成開始から終わりにかけて徐々に育成速度を低下させていく必要があり、そのための炉内温度制御や種子結晶の引き下げ速度制御などが困難であった。
また、いずれの育成方法においても坩堝内の原料容積が限定されており、育成される結晶の寸法(長さ、直径など)には制限があるばかりか、例えばシリコンインゴットを連続的に製造することはできなかった。
この発明は上記問題を解決すべく創案されたものであり、単結晶や多結晶を連続的に低コストで容易に良質に製造できる結晶製造装置を提供することにある。
However, in the above-described pulling-down method, the flow rate of the melt flowing out from the pores at the bottom of the platinum crucible changes with the amount of melt in the crucible, so that the high quality having a large number of straight body portions, that is, portions having a uniform diameter. There was a problem that it was difficult to obtain a single crystal. In other words, when the amount of melt in the crucible is large, the flow rate of the melt flowing out from the pores is also large, but the flow rate decreases as the amount of melt in the crucible decreases, so that the straight body portion is increased. In order to obtain it, it was necessary to gradually reduce the growth rate from the start to the end of the growth, and it was difficult to control the temperature in the furnace and control the rate of pulling down the seed crystals.
Moreover, in any growth method, the raw material volume in the crucible is limited, and there are restrictions on the dimensions (length, diameter, etc.) of the crystal to be grown. For example, silicon ingots are manufactured continuously. I couldn't.
The present invention was devised to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a crystal manufacturing apparatus capable of manufacturing single crystals and polycrystals continuously at low cost and with good quality.

上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明に係る結晶製造装置は、加熱炉内に原料の入った坩堝本体を配置してこれを不活性ガス雰囲気中で酸化を防止しつつ当該原料の融点以上の温度に保ち、回転攪拌により精製した後、坩堝本体の底部に形成した通孔から坩堝本体の下部に配置した貯留槽に精製した原料融液を流下させるようにしたことを特徴とするものである。
請求項2に記載の発明に係る結晶製造装置は、加熱炉内に原料の入った坩堝本体を配置してこれを不活性ガス雰囲気中で酸化を防止しつつ当該原料の融点以上の温度に保ち、回転攪拌により精製した後、坩堝本体の底部に形成した通孔から流下した原料融液を、坩堝本体下部において昇降テーブル上に搭載した種子結晶板の上面に接触させた状態で、昇降テーブルとともに種子結晶板を下降させることによって結晶を成長させる結晶製造装置であって、
原料を融解させて原料融液を生成するための原料融解槽と、
この原料融解槽に原料を供給する原料供給手段と、
当該原料融解槽内の原料融液を前記坩堝本体内に導入する原料融液導入手段と、
坩堝本体内の原料融液を回転攪拌する回転攪拌手段と、
坩堝本体下部において昇降テーブルとともに種子結晶板を下降させるエリアを温度調整する温度管理手段とを有する、
ことを特徴とするものである。
請求項3に記載の発明に係る結晶製造装置は、加熱炉内に原料の入った坩堝本体を配置してこれを不活性ガス雰囲気中で酸化を防止しつつ当該原料の融点以上の温度に保ち、回転攪拌により精製した後、坩堝本体の底部に形成した通孔から流下した原料融液を、昇降テーブル上に搭載した種子結晶板の上面に接触させた状態で、昇降テーブルとともに種子結晶板を下降させることによって結晶を成長させる結晶製造装置と、
加熱炉内の昇降テーブル上に種子結晶板を搬送する種子結晶板供給手段と、
加熱炉内の昇降テーブル上の種子結晶板上に成長したインゴットを冷却部に搬送するインゴット排出手段とを備えていることを特徴とするものである。
請求項4に記載の発明に係る結晶製造装置は、加熱炉が、
外壁と、
外壁の内側に設けた加熱装置と、
加熱装置の内側に配設した耐熱性金属からなる坩堝本体と、耐熱性金属製の坩堝本体の内側に配設したセラミック製の内張りとを備えるとともに、
その底部に形成した通孔に向けて坩堝本体上部から棒状開閉弁を昇降させて通孔を開閉するようにしたことを特徴とするものである。
請求項5に記載の発明に係る結晶製造装置は、回転攪拌手段が、
坩堝本体の通孔の棒状開閉弁の周囲を取巻く筒状本体と、
筒状本体の下部に形成した攪拌翼と、
筒状本体の上部に取り付けた回転駆動機構とを備え、
坩堝本体内の原料融液を適宜回転攪拌するようにしたことを特徴とするものである。
In order to solve the above-described problem, the crystal manufacturing apparatus according to the first aspect of the present invention includes a crucible body containing raw materials in a heating furnace, and prevents the oxidation in an inert gas atmosphere while preventing the oxidation. After maintaining the temperature above the melting point of the raw material and purifying by rotary stirring, the purified raw material melt is allowed to flow from the through hole formed at the bottom of the crucible body to the storage tank located at the bottom of the crucible body. It is what.
The crystal manufacturing apparatus according to the second aspect of the present invention has a crucible main body containing raw materials placed in a heating furnace and keeps it at a temperature equal to or higher than the melting point of the raw materials while preventing oxidation in an inert gas atmosphere. The raw material melt flowing down from the through hole formed in the bottom of the crucible body after being purified by rotary stirring is in contact with the upper surface of the seed crystal plate mounted on the lifting table at the bottom of the crucible body, together with the lifting table A crystal manufacturing apparatus for growing a crystal by lowering a seed crystal plate,
A raw material melting tank for melting the raw material to produce a raw material melt;
A raw material supply means for supplying the raw material to the raw material melting tank;
Raw material melt introduction means for introducing the raw material melt in the raw material melting tank into the crucible body,
A rotating stirring means for rotating and stirring the raw material melt in the crucible body;
Temperature control means for adjusting the temperature of the area where the seed crystal plate is lowered together with the lifting table at the bottom of the crucible body,
It is characterized by this.
The crystal manufacturing apparatus according to the invention described in claim 3 is arranged such that a crucible body containing a raw material is placed in a heating furnace and kept at a temperature equal to or higher than the melting point of the raw material while preventing oxidation in an inert gas atmosphere. The raw material melt flowing down from the through hole formed in the bottom of the crucible body after being purified by rotary stirring is in contact with the upper surface of the seed crystal plate mounted on the lifting table, and the seed crystal plate is mounted together with the lifting table. A crystal manufacturing apparatus for growing crystals by lowering; and
Seed crystal plate supply means for transporting the seed crystal plate on a lifting table in a heating furnace;
And an ingot discharging means for transporting the ingot grown on the seed crystal plate on the lifting table in the heating furnace to the cooling section.
In the crystal manufacturing apparatus according to the invention of claim 4, the heating furnace includes:
The outer wall,
A heating device provided inside the outer wall;
A crucible body made of a heat-resistant metal disposed inside the heating device and a ceramic lining disposed inside the heat-resistant metal crucible body,
It is characterized in that the through-hole is opened and closed by raising and lowering the rod-shaped on-off valve from the upper part of the crucible body toward the through-hole formed in the bottom.
In the crystal manufacturing apparatus according to the invention described in claim 5, the rotary stirring means is
A tubular body surrounding the periphery of the rod-shaped on-off valve of the crucible body,
A stirring blade formed at the bottom of the tubular body;
A rotation drive mechanism attached to the upper part of the cylindrical body,
The raw material melt in the crucible body is appropriately rotated and stirred.

上記のように請求項1に記載の発明に係る結晶製造装置によれば、加熱炉内に原料の入った坩堝本体を配置してこれを不活性ガス雰囲気中で酸化を防止しつつ当該原料の融点以上の温度に保ち、回転攪拌により精製した後、坩堝本体の底部に形成した通孔から坩堝本体の下部に配置した貯留槽に精製した原料融液を流下させるようにしたことにより、坩堝本体内の原料融液を適宜回転攪拌して原料融液の精製度を高め、高品質の結晶を迅速に得ることができる。
上記のように請求項2に記載の発明に係る結晶製造装置によれば、加熱炉内に原料の入った坩堝本体を配置してこれを不活性ガス雰囲気中で酸化を防止しつつ当該原料の融点以上の温度に保ち、回転攪拌により精製した後、坩堝本体の底部に形成した通孔から流下した原料融液を、坩堝本体下部において昇降テーブル上に搭載した種子結晶板の上面に接触させた状態で、昇降テーブルとともに種子結晶板を下降させることによって結晶を成長させることにより、坩堝本体内の原料融液を適宜回転攪拌して原料融液の精製度を高め、高品質の結晶の育成を迅速に行うことができる。
また、請求項3に記載の発明に係る結晶製造装置によれば、種子結晶板の搬送から加熱炉への搬入、加熱炉における種子結晶板上へのインゴットの成長、インゴットの冷却部への搬出および冷却部における搬送を連続的に行なうことができることを特徴としている。
請求項4に記載の発明に係る結晶製造装置によれば、耐久性に優れた加熱炉が得られることを特徴としている。
請求項5に記載の発明に係る結晶製造装置によれば、坩堝本体内の原料融液を効率よく回転攪拌することができるので、より精製度を高めた高品質のインゴットを提供できることを特徴とするものである。
As described above, according to the crystal manufacturing apparatus according to the first aspect of the present invention, the crucible main body containing the raw material is arranged in the heating furnace, and this is prevented while oxidizing the raw material in an inert gas atmosphere. By maintaining the temperature above the melting point and purifying by rotary stirring, the purified raw material melt is allowed to flow from the through hole formed at the bottom of the crucible body to the storage tank located at the bottom of the crucible body. The raw material melt can be appropriately rotated and agitated to increase the purity of the raw material melt, and high quality crystals can be obtained quickly.
As described above, according to the crystal manufacturing apparatus according to the second aspect of the present invention, the crucible main body containing the raw material is placed in the heating furnace, and the raw material is prevented from being oxidized in an inert gas atmosphere. After maintaining the temperature above the melting point and purifying by rotary stirring, the raw material melt flowing down from the through hole formed in the bottom of the crucible body was brought into contact with the upper surface of the seed crystal plate mounted on the lifting table at the bottom of the crucible body. In this state, the seed crystal plate is lowered together with the lifting table to grow the crystal, thereby appropriately rotating and stirring the raw material melt in the crucible body to increase the purity of the raw material melt and to grow high quality crystals. Can be done quickly.
Moreover, according to the crystal manufacturing apparatus according to the third aspect of the present invention, the seed crystal plate is transported to the heating furnace, the ingot is grown on the seed crystal plate in the heating furnace, and the ingot is transported to the cooling unit. Further, it is characterized in that the conveyance in the cooling unit can be performed continuously.
According to the crystal manufacturing apparatus of the fourth aspect of the present invention, a heating furnace having excellent durability can be obtained.
According to the crystal manufacturing apparatus according to the invention of claim 5, since the raw material melt in the crucible body can be efficiently rotated and stirred, a high-quality ingot having a higher degree of purification can be provided. To do.

以下、図面に示す実施の形態によりこの発明をより詳細に説明する。
図1はこの発明に係る結晶製造装置の実施の形態の一例を示す概略図である。この例では、シリコン単結晶を製造する場合について説明する。また図2はこの発明に係る結晶製造装置への原料融液の供給手段の1例を示す概略図、図3はこの発明に係る結晶製造装置の要部を示す概略斜視図、図4はこの発明に係る結晶製造装置の要部に係る他の例を示す概略斜視図、図5は種子結晶板の加熱炉への搬入から加熱炉における種子結晶板上へのインゴットの成長、インゴットの冷却部への搬出までを示す概略図、図6はこの発明に係る結晶製造装置の実施の形態の他の例を示す概略図である。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments shown in the drawings.
FIG. 1 is a schematic view showing an example of an embodiment of a crystal manufacturing apparatus according to the present invention. In this example, a case where a silicon single crystal is manufactured will be described. FIG. 2 is a schematic view showing an example of a means for supplying a raw material melt to the crystal manufacturing apparatus according to the present invention. FIG. 3 is a schematic perspective view showing the main part of the crystal manufacturing apparatus according to the present invention. FIG. 5 is a schematic perspective view showing another example of the main part of the crystal manufacturing apparatus according to the invention, and FIG. FIG. 6 is a schematic view showing another example of the embodiment of the crystal manufacturing apparatus according to the present invention.

図1において加熱炉11は、耐熱性素材からなる筒状の外壁12と、その内部に配設した高周波加熱手段等を筒状に配設してなる加熱装置13と、その内部に配設したモリブデン−ランタン合金からなる筒状の坩堝本体14と、その内壁から底部にかけて配設した窒化ケイ素等からなる耐熱性の内張り15とで構成されている。16は、内張り15の底部に形成した通孔17に向けて昇降可能とした棒状の開閉弁で、筒状の外壁12上に取り付けた上蓋18中央の貫通孔19にはめ込まれている。棒状の開閉弁16、上蓋18等も窒化ケイ素等からなる耐熱性素材で形成されている。図において20−1は原料融液92の供給口、20−2は抵抗調整物の供給ノズルである。また21は、加熱装置13による加熱時において酸化を防止するための不活性ガス、例えばアルゴンガスの供給口、22はアルゴンガスの排出口である。
上記棒状開閉弁16の周囲には、これを包み込むように取付けた筒状本体101と、該筒状本体101の下部に形成した攪拌翼102とからなる回転攪拌手段が装着されている。攪拌翼102の回転駆動機構として、上記筒状本体101の上部に歯車ないしプーリ103等を取付け、加熱炉11上に設置した駆動モータ104の駆動力を歯車ないし駆動ベルト105等を介して伝達する構成を採用している。
したがって、駆動モータ104を駆動させて、筒状本体101とともに攪拌翼102を回転させることにより、坩堝本体14内の原料融液92を回転攪拌することができるようになり、酸素や炭素、窒素等に起因する軽元素不純物を坩堝本体14の上方に移動させて、原料融液92の精製度を大幅に向上させ、高品質のインゴットを得ることができるようになる。
106は上記棒状開閉弁16の上端に取り付けた過負荷防止用スプリングである。
上記坩堝本体14下部において外壁12の底部には、後述する昇降テーブル31とともに種子結晶板101を下降させるエリア23が設けられており、その周囲にはこのエリア23を温度調整する温度管理手段、例えば温度管理可能な加熱装置24が取り付けられている。25はエリア外壁、26はエリア部坩堝、27は耐熱性の内張りである。
In FIG. 1, a heating furnace 11 includes a cylindrical outer wall 12 made of a heat-resistant material, a heating device 13 in which high-frequency heating means and the like disposed therein are disposed in a cylindrical shape, and a heating apparatus 13 disposed therein. A cylindrical crucible main body 14 made of a molybdenum-lanthanum alloy and a heat-resistant lining 15 made of silicon nitride or the like disposed from the inner wall to the bottom thereof. Reference numeral 16 denotes a rod-like on-off valve that can be raised and lowered toward the through-hole 17 formed at the bottom of the lining 15 and is fitted into a through-hole 19 at the center of the upper lid 18 attached on the cylindrical outer wall 12. The rod-shaped on-off valve 16 and the upper lid 18 are also made of a heat resistant material made of silicon nitride or the like. In the figure, 20-1 is a supply port for the raw material melt 92, and 20-2 is a supply nozzle for resistance adjustment. Reference numeral 21 denotes a supply port for an inert gas, for example, argon gas, for preventing oxidation during heating by the heating device 13, and 22 is an argon gas discharge port.
Around the rod-shaped on-off valve 16, there is mounted a rotary stirring means comprising a cylindrical main body 101 attached so as to wrap it and a stirring blade 102 formed at the lower part of the cylindrical main body 101. As a rotational drive mechanism of the stirring blade 102, a gear or pulley 103 is attached to the upper part of the cylindrical main body 101, and the driving force of the drive motor 104 installed on the heating furnace 11 is transmitted via the gear or drive belt 105. The configuration is adopted.
Therefore, by driving the drive motor 104 and rotating the stirring blade 102 together with the cylindrical main body 101, the raw material melt 92 in the crucible main body 14 can be rotated and stirred, and oxygen, carbon, nitrogen, etc. By moving the light element impurities resulting from the above to the upper part of the crucible body 14, the purity of the raw material melt 92 is greatly improved, and a high-quality ingot can be obtained.
Reference numeral 106 denotes an overload prevention spring attached to the upper end of the rod-shaped on-off valve 16.
At the bottom of the crucible main body 14, an area 23 for lowering the seed crystal plate 101 together with a lifting table 31 to be described later is provided at the bottom of the outer wall 12, and temperature management means for adjusting the temperature of this area 23, for example, A heating device 24 capable of temperature control is attached. Reference numeral 25 is an area outer wall, 26 is an area crucible, and 27 is a heat resistant lining.

昇降テーブル31は、加熱炉11の下部に配設した操作室32に収納された昇降シリンダ33によって昇降自在となっている。
すなわち、操作室32は上部を開放して、坩堝本体14下部に設けたエリア23の底部開口部34に昇降テーブル31がはめ込まれるようになっている。またその側壁開口部35にはシャッタ36が取り付けられていて、側壁開口部35を開閉自在としている。また操作室32の底部には上記昇降シリンダ33が進退する底部開口部37が配設されている。
昇降シリンダ33はその上部に基台38が固定されており、この基台38上には搬送台39を介して上記昇降テーブル31が積載されている。なお上記搬送台39は2枚のセラミック板40,41をスペーサ42を介して所定の間隔に配設したもので、基台38との間はボールベアリング43によってスライド可能としてあり、ボールベアリング43のはまり合う位置に仮固定孔44が設けられている。
上記昇降テーブル31のほぼ中央には、熱伝導性の良好な金属、例えば銅からなる冷却材45が埋め込まれ、これを空冷等によって冷却することにより、種子結晶板101上の原料融液92に温度勾配を付与し、原料融液92の中央部分から結晶の成長を図って不純物が周辺部分へ移動するよう構成されている。このようにすることにより、得たインゴット102から不純物が含まれている周辺部分を切断して後工程に送られるのである。
46は昇降シリンダ33の周囲に配設したシリンダ保護カバー、47は昇降シリンダ33が下降した位置において搬送台39を側壁開口部35に向けて押し出す排出シリンダ、48はアルゴンガスの供給口、49は水冷用の循環パイプである。
上記昇降テーブル31のほぼ中央に設置した冷却材45は、上記供給口48からアルゴンガスを搬送台39の2枚のセラミック板40,41間を通して供給することにより空冷することができる。50は上部セラミック板40に設けた空冷用の通気孔である。
さらに、上記操作室32の側壁開口部35側には冷却部51が配設されており、その底部にはシリコンインゴット102を搭載した昇降テーブル31を搬送台39とともに移送する搬送ローラ52が、また上部にはヘリウムガスの供給口53が設けられている。
また、54は加熱炉11部分の点検窓(センサ部)で原料融液92の分量や状態、温度等を監視するためのものであり、55は種子結晶板101を下降させるエリア23の点検窓(センサ部)でインゴット102の生成状態、温度等を監視するためのものである。
The elevating table 31 can be raised and lowered by an elevating cylinder 33 housed in an operation chamber 32 disposed at the lower part of the heating furnace 11.
That is, the operation chamber 32 is opened at the top, and the elevating table 31 is fitted into the bottom opening 34 of the area 23 provided at the lower portion of the crucible body 14. A shutter 36 is attached to the side wall opening 35 so that the side wall opening 35 can be freely opened and closed. A bottom opening 37 through which the elevating cylinder 33 advances and retreats is disposed at the bottom of the operation chamber 32.
The elevating cylinder 33 has a base 38 fixed to the upper part thereof, and the elevating table 31 is stacked on the base 38 via a transport base 39. The transfer table 39 includes two ceramic plates 40 and 41 arranged at a predetermined interval via a spacer 42, and can be slid by a ball bearing 43 between the base plate 38 and the ball bearing 43. Temporary fixing holes 44 are provided at positions where they fit.
A cooling material 45 made of a metal having a good thermal conductivity, for example, copper, is embedded in the substantially center of the lifting table 31, and this is cooled by air cooling or the like, so that the raw material melt 92 on the seed crystal plate 101 is cooled. A temperature gradient is applied, and the crystal is grown from the central portion of the raw material melt 92 so that the impurities move to the peripheral portion. In this way, the peripheral portion containing impurities is cut from the obtained ingot 102 and sent to the subsequent process.
46 is a cylinder protective cover disposed around the elevating cylinder 33, 47 is a discharge cylinder that pushes the conveying table 39 toward the side wall opening 35 at a position where the elevating cylinder 33 is lowered, 48 is an argon gas supply port, and 49 is It is a circulation pipe for water cooling.
The coolant 45 installed at substantially the center of the lift table 31 can be air-cooled by supplying argon gas from the supply port 48 through the two ceramic plates 40 and 41 of the transfer table 39. Reference numeral 50 denotes an air cooling vent provided in the upper ceramic plate 40.
Further, a cooling unit 51 is disposed on the side of the side wall opening 35 of the operation chamber 32, and a transport roller 52 for transporting the elevating table 31 on which the silicon ingot 102 is mounted together with the transport table 39 to the bottom is also provided. A helium gas supply port 53 is provided at the top.
Reference numeral 54 denotes an inspection window (sensor part) for the heating furnace 11 for monitoring the amount, state, temperature, etc. of the raw material melt 92, and 55 an inspection window for the area 23 where the seed crystal plate 101 is lowered. The (sensor unit) is for monitoring the generation state, temperature, etc. of the ingot 102.

図2はこの発明の結晶製造装置へ原料融液を供給する手段を説明するためのもので、原料91を融解させて原料融液92を生成するための原料融解槽が、上段、中段、下段の3段に形成されており、ホッパ61から投入されたシリコン素材を粉末化した、あるいは粒状の原料を融解させて原料融液を生成する上段の原料融解槽62−1と、上段の原料融解槽61から交互に原料融液を投入する中段の一対の原料融解槽62−2,62−3と、分配された原料融液を順次投入する下段の原料融解槽62−4とで構成されている。各原料融解槽62−1〜62−4は、それぞれ上部を開放した耐熱性素材からなる容器状の外壁63と、その内部に配設した高周波加熱手段等を筒状に配設してなる加熱装置64と、その内部に配設したモリブデン−ランタン合金からなる筒状の坩堝本体65と、その内壁から底部にかけて配設した窒化ケイ素等からなる耐熱性の内張り66とで構成されている。67は、内張り66の底部に形成した通孔68に向けて昇降可能とした棒状の開閉弁で、容器状の外壁63上に取り付けた上蓋69中央の貫通孔70にはめ込まれている。棒状の開閉弁67、上蓋69等も窒化ケイ素等からなる耐熱性素材で形成されている。図において71は抵抗調整物の供給口、72は各原料融解槽62−1〜62−4の通孔68と上蓋69との間を連通させる連通管、73は各原料融解槽62−1〜62−4の点検窓(センサ部)、74はホッパ61のシャッタである。なお、不活性ガス、例えばアルゴンガスの供給口、排出口については省略した。 FIG. 2 is a view for explaining a means for supplying the raw material melt to the crystal manufacturing apparatus of the present invention. The raw material melting tanks for melting the raw material 91 to produce the raw material melt 92 include upper, middle and lower stages. The upper raw material melting tank 62-1 that forms the raw material melt by melting the raw material of silicon introduced from the hopper 61 or melting the granular raw material, and the upper raw material melting It consists of a middle pair of raw material melting tanks 62-2 and 62-3 for alternately charging the raw material melt from the tank 61, and a lower raw material melting tank 62-4 for sequentially charging the distributed raw material melt. Yes. Each raw material melting tank 62-1 to 62-4 is a heating in which a container-shaped outer wall 63 made of a heat-resistant material having an open top and a high-frequency heating means disposed inside thereof are arranged in a cylindrical shape. The apparatus 64 includes a cylindrical crucible main body 65 made of molybdenum-lanthanum alloy and a heat resistant lining 66 made of silicon nitride or the like provided from the inner wall to the bottom. Reference numeral 67 denotes a rod-like on-off valve that can be raised and lowered toward the through hole 68 formed in the bottom of the lining 66 and is fitted in the through hole 70 in the center of the upper lid 69 attached on the container-like outer wall 63. The rod-shaped on-off valve 67, the upper lid 69, and the like are also formed of a heat resistant material made of silicon nitride or the like. In the figure, 71 is a resistance adjusting material supply port, 72 is a communication pipe for communicating between the through hole 68 of each raw material melting tank 62-1 to 62-4 and the upper lid 69, and 73 is each raw material melting tank 62-1 to 62-1. 62-4 inspection windows (sensor parts), 74 is a shutter of the hopper 61. Note that a supply port and a discharge port for an inert gas such as argon gas are omitted.

図3および図4はこの発明に係る結晶製造装置の要部の例を示すもので、上から加熱炉11と、結晶成長エリア23と、種子結晶板101を搭載した昇降テーブル31と、昇降シリンダ33とを示している。
加熱炉11は、筒状の外壁12と、筒状の坩堝本体14とで構成されている(加熱装置等の他の構成材料は省略した)。16は棒状の開閉弁である。
昇降テーブル31とともに種子結晶板を下降させるエリア23も、エリア外壁25と、エリア部坩堝26とで構成されている(温度調整装置等の他の構成材料は省略した)。
昇降テーブル31は、搬送台39を介して昇降シリンダ33によって昇降自在に保持されている。
図3の例では、円形の種子結晶板101に応じてエリア23が円筒状に、また図4の例では方形の種子結晶板101に応じてエリア23が角筒状にそれぞれ形成されている。
したがって、円形の種子結晶板101もしくは方形の種子結晶板101に応じた形状のインゴットを得ることができ、どのような形状のインゴットを得るかに応じてこれらの装置を適宜に組み合わせることができる。
なお、得ようとするインゴットの外径方向のサイズや厚さは、エリア23の大きさや、加熱炉11に投入する原料融液92の投入量によって変えることができ、例えば一般的な単結晶の外径方向のサイズにほぼ等しいものから、より大きいものあるいは小さいもの等や、種々の厚さのインゴットを得ることができる。
3 and 4 show an example of the main part of the crystal manufacturing apparatus according to the present invention. From the top, the heating furnace 11, the crystal growth area 23, the lift table 31 on which the seed crystal plate 101 is mounted, and the lift cylinder 33.
The heating furnace 11 includes a cylindrical outer wall 12 and a cylindrical crucible body 14 (other constituent materials such as a heating device are omitted). Reference numeral 16 denotes a rod-shaped on-off valve.
The area 23 for lowering the seed crystal plate together with the lifting table 31 is also composed of an area outer wall 25 and an area crucible 26 (other constituent materials such as a temperature adjusting device are omitted).
The lifting table 31 is held by a lifting cylinder 33 via a transfer table 39 so as to be movable up and down.
In the example of FIG. 3, the area 23 is formed in a cylindrical shape according to the circular seed crystal plate 101, and in the example of FIG. 4, the area 23 is formed in a rectangular tube shape according to the square seed crystal plate 101.
Therefore, an ingot having a shape corresponding to the circular seed crystal plate 101 or the square seed crystal plate 101 can be obtained, and these apparatuses can be appropriately combined depending on what shape of the ingot is obtained.
In addition, the size and thickness of the ingot to be obtained can be changed depending on the size of the area 23 and the amount of the raw material melt 92 charged into the heating furnace 11. Ingots with various thicknesses, such as larger or smaller ones, and various thicknesses, can be obtained from those substantially equal to the size in the outer diameter direction.

この結晶製造装置の使用に際しては、次のように操作が行なわれる。
図2に示したホッパ61から所定量の原料91を上段の原料融解槽62−1に投入し、これを融解させて原料融液92を生成する。次いで上段の原料融解槽61から原料融液92を中段の一対の原料融解槽62−2,62−3に交互に投入する。次に、原料融解槽62−2,62−3に分配された原料融液92は、下段の原料融解槽62−4に順次投入する。したがって、原料融液92は下段の原料融解槽62−4から迅速に加熱炉11に供給される。これらの原料融解槽62−1〜62−4および加熱炉11においては、原料91および原料融液92を融点以上の温度(例えば、1450゜C)に加熱している
他方、図1に示すように昇降テーブル31上には種子結晶板101が搭載されており、その状態で坩堝本体14下部に設けたエリア23の底部開口部34に昇降テーブル31がはめ込まれている。
加熱炉11に供給された原料融液92は、棒状開閉弁16を上昇させて通孔17を開放することにより昇降テーブル31上の種子結晶板101上に流下し、所定量の原料に応じた厚みに積層される。
When using this crystal manufacturing apparatus, the following operations are performed.
A predetermined amount of raw material 91 is charged into the upper raw material melting tank 62-1 from the hopper 61 shown in FIG. 2 and melted to generate a raw material melt 92. Next, the raw material melt 92 is alternately charged from the upper raw material melting tank 61 into the pair of middle raw material melting tanks 62-2 and 62-3. Next, the raw material melt 92 distributed to the raw material melting tanks 62-2 and 62-3 is sequentially introduced into the lower raw material melting tank 62-4. Accordingly, the raw material melt 92 is quickly supplied to the heating furnace 11 from the lower raw material melting tank 62-4. In these raw material melting tanks 62-1 to 62-4 and the heating furnace 11, the raw material 91 and the raw material melt 92 are heated to a temperature higher than the melting point (for example, 1450 ° C.), as shown in FIG. In addition, the seed crystal plate 101 is mounted on the lifting table 31, and the lifting table 31 is fitted in the bottom opening 34 of the area 23 provided in the lower part of the crucible body 14 in this state.
The raw material melt 92 supplied to the heating furnace 11 flows down onto the seed crystal plate 101 on the elevating table 31 by raising the rod-shaped on-off valve 16 and opening the through-hole 17, and according to a predetermined amount of raw material. Laminated to thickness.

種子結晶板101上に所定の厚みに積層された原料融液92は、昇降テーブル31とともにエリア23内を所定の速度(例えば、0.75mm/h)で下降し、冷却材45部分を中心として加熱炉11内との僅かな温度勾配に応じて周辺に向かって徐々に結晶が析出する。
結晶の析出が終了した後、昇降シリンダ33により操作室32の最下部に下降したインゴット付きの昇降テーブル31は、搬送台39とともに側壁開口部35から排出シリンダ46によって冷却部51に排出され、冷却部51において搬送ローラ52で所定の場所に搬送される。そしてその間に冷却されたインゴットは高品質のシリコンインゴットとなる。
The raw material melt 92 laminated to a predetermined thickness on the seed crystal plate 101 descends in the area 23 together with the lifting table 31 at a predetermined speed (for example, 0.75 mm / h), with the coolant 45 as the center. Crystals gradually precipitate toward the periphery according to a slight temperature gradient with respect to the inside of the heating furnace 11.
After the precipitation of the crystals is finished, the lifting table 31 with the ingot lowered to the lowermost part of the operation chamber 32 by the lifting cylinder 33 is discharged from the side wall opening 35 together with the transport base 39 to the cooling unit 51 by the discharge cylinder 46 and cooled. In the part 51, the sheet is conveyed to a predetermined place by the conveyance roller 52. The ingot cooled during that time becomes a high-quality silicon ingot.

図5は種子結晶板の加熱炉への搬入から加熱炉における種子結晶板上へのインゴットの成長、インゴットの冷却部への搬出までを示すものである。
図において加熱炉11の側方には、種子結晶板101を供給する供給路81が形成され、その間に設けたシャッタ82を開放して供給シリンダ83により加熱炉11内に種子結晶板101が送り込まれる。もちろんその際、昇降テーブル31は操作室32の最下部に下降しており、種子結晶板101は昇降テーブル31上に搭載される(図示せず)。
加熱炉11内において不活性ガス雰囲気中で加熱された原料融液を坩堝本体14の底部に形成した通孔17から流下させ、上記昇降テーブル31上に搭載した種子結晶板101の上面に接触させた状態で、昇降テーブル31とともに種子結晶板101を下降させることによって結晶を成長させ(図示せず)、得たインゴット102を加熱炉11の他の側方に設けた徐冷室84に搬出する。すなわち、加熱炉11と徐令室84との間のシャッタ85を開放して、押出シリンダ86でインゴット付きの昇降テーブル31を搬送台39とともに徐令室84に押し出す。この徐令室84においては、結晶が成長する好適な温度勾配をインゴット102に与えることができるよう調整する。
次いで徐冷室84の側方に形成した冷却部51に、シャッタ87を開放して排出シリンダ46により、自然放熱によって冷却する冷却部51にインゴットを押し出す。
インゴット102は搬送台39とともに所定の場所へ搬出される。
FIG. 5 shows from the loading of the seed crystal plate into the heating furnace to the growth of the ingot onto the seed crystal plate in the heating furnace and the carrying out of the ingot to the cooling section.
In the drawing, a supply path 81 for supplying the seed crystal plate 101 is formed on the side of the heating furnace 11, and the seed crystal plate 101 is fed into the heating furnace 11 by the supply cylinder 83 by opening the shutter 82 provided therebetween. It is. Of course, at that time, the lifting table 31 is lowered to the lowermost part of the operation chamber 32, and the seed crystal plate 101 is mounted on the lifting table 31 (not shown).
The raw material melt heated in the inert gas atmosphere in the heating furnace 11 is caused to flow down from the through hole 17 formed in the bottom of the crucible body 14 and is brought into contact with the upper surface of the seed crystal plate 101 mounted on the lifting table 31. In this state, the seed crystal plate 101 is lowered together with the lifting table 31 to grow a crystal (not shown), and the obtained ingot 102 is carried out to a slow cooling chamber 84 provided on the other side of the heating furnace 11. . That is, the shutter 85 between the heating furnace 11 and the gradual chamber 84 is opened, and the lifting table 31 with the ingot is pushed out together with the transport table 39 into the gradual chamber 84 by the extrusion cylinder 86. The slow chamber 84 is adjusted so that a suitable temperature gradient for crystal growth can be given to the ingot 102.
Next, the shutter 87 is opened to the cooling part 51 formed on the side of the slow cooling chamber 84 and the ingot is pushed out to the cooling part 51 cooled by natural heat radiation by the discharge cylinder 46.
The ingot 102 is carried out together with the transport table 39 to a predetermined place.

図1においてはこの発明の結晶製造装置を成長炉とした場合について説明したが、この発明の結晶製造装置を精製炉とした場合について図6に基いて説明する。
図6において加熱炉11は、耐熱性素材からなる筒状の外壁12と、その内部に配設した高周波加熱手段等を筒状に配設してなる加熱装置13と、その内部に配設したモリブデン−ランタン合金からなる筒状の坩堝本体14と、その内壁から底部にかけて配設した窒化ケイ素等からなる耐熱性の内張り15とで構成されている。16は、内張り15の底部に形成した通孔17に向けて昇降可能とした棒状の開閉弁で、筒状の外壁12上に取り付けた上蓋18中央の貫通孔19にはめ込まれている。棒状の開閉弁16、上蓋18等も窒化ケイ素等からなる耐熱性素材で形成されている。図において20−1は原料融液92の供給口、20−2は抵抗調整物の供給ノズルである。また21は、加熱装置13による加熱時において酸化を防止するための不活性ガス、例えばアルゴンガスの供給口、22はアルゴンガスの排出口である。
Although the case where the crystal manufacturing apparatus of the present invention is a growth furnace has been described in FIG. 1, the case where the crystal manufacturing apparatus of the present invention is a refining furnace will be described with reference to FIG.
In FIG. 6, a heating furnace 11 includes a cylindrical outer wall 12 made of a heat-resistant material, a heating device 13 in which high-frequency heating means and the like disposed therein are disposed in a cylindrical shape, and a heating apparatus 13 disposed therein. A cylindrical crucible main body 14 made of a molybdenum-lanthanum alloy and a heat-resistant lining 15 made of silicon nitride or the like disposed from the inner wall to the bottom thereof. Reference numeral 16 denotes a rod-like on-off valve that can be raised and lowered toward the through-hole 17 formed at the bottom of the lining 15 and is fitted into a through-hole 19 at the center of the upper lid 18 attached on the cylindrical outer wall 12. The rod-shaped on-off valve 16 and the upper lid 18 are also made of a heat resistant material made of silicon nitride or the like. In the figure, 20-1 is a supply port for the raw material melt 92, and 20-2 is a supply nozzle for resistance adjustment. Reference numeral 21 denotes a supply port for an inert gas, for example, argon gas, for preventing oxidation during heating by the heating device 13, and reference numeral 22 denotes a discharge port for argon gas.

上記棒状開閉弁16の周囲には、これを包み込むように取付けた筒状本体101と、該筒状本体101の下部に形成した攪拌翼102とからなる回転攪拌手段が装着されている。攪拌翼102の回転駆動機構として、上記筒状本体101の上部に歯車ないしプーリ103等を取付け、加熱炉11上に設置した駆動モータ104の駆動力を歯車ないし駆動ベルト105等を介して伝達する構成を採用している。
したがって、駆動モータ104を駆動させて、筒状本体101とともに攪拌翼102を回転させることにより、坩堝本体14内の原料融液92を回転攪拌することができるようになり、酸素や炭素、窒素等に起因する軽元素不純物を坩堝本体14の上方に移動させて、原料融液92の精製度を大幅に向上させ、高品質のインゴットを得ることができるようになる。
106は上記棒状開閉弁16の上端に取り付けた過負荷防止用スプリングである。
上記坩堝本体14下部において外壁12の底部には、原料融液92を流下させるエリア23が設けられており、その周囲にはこのエリア23を温度調整する温度管理手段、例えば温度管理可能な加熱装置24が取り付けられている。25はエリア外壁、26はエリア部坩堝、27は耐熱性の内張りである。
Around the rod-shaped on-off valve 16, there is mounted a rotary stirring means comprising a cylindrical main body 101 attached so as to wrap it and a stirring blade 102 formed at the lower part of the cylindrical main body 101. As a rotational drive mechanism of the stirring blade 102, a gear or pulley 103 is attached to the upper part of the cylindrical main body 101, and the driving force of the drive motor 104 installed on the heating furnace 11 is transmitted via the gear or drive belt 105. The configuration is adopted.
Therefore, by driving the drive motor 104 and rotating the stirring blade 102 together with the cylindrical main body 101, the raw material melt 92 in the crucible main body 14 can be rotated and stirred, and oxygen, carbon, nitrogen, etc. By moving the light element impurities resulting from the above to the upper part of the crucible body 14, the purity of the raw material melt 92 is greatly improved, and a high-quality ingot can be obtained.
Reference numeral 106 denotes an overload prevention spring attached to the upper end of the rod-shaped on-off valve 16.
An area 23 through which the raw material melt 92 flows down is provided at the bottom of the outer wall 12 at the lower part of the crucible body 14, and temperature management means for adjusting the temperature of the area 23, such as a heating device capable of temperature control, is provided around the area 23. 24 is attached. Reference numeral 25 is an area outer wall, 26 is an area crucible, and 27 is a heat resistant lining.

坩堝本体14の下部に配置され、エリア外壁25、エリア部坩堝26、および耐熱性の内張り27で構成される貯留槽には、坩堝本体14内で精製度を大幅に向上させた原料融液92が流下して貯留されるので、高品質のインゴットが得られることとなる。
この場合、得たインゴットは成長炉やさらに精製するために精製炉に供給されて、より高品質のインゴットを得るために使用される。
In a storage tank which is arranged at the lower part of the crucible main body 14 and is composed of the area outer wall 25, the area crucible 26, and the heat resistant lining 27, a raw material melt 92 having a greatly improved degree of purification in the crucible main body 14. Since the water flows down and is stored, a high-quality ingot is obtained.
In this case, the obtained ingot is supplied to a growth furnace or a refining furnace for further purification and used to obtain a higher quality ingot.

なお、上記実施の形態ではシリコン単結晶を製造する場合を例にとり説明したが、上記構成の結晶製造装置は、シリコン単結晶のみならず、シリコン多結晶、光アイソレータの材料に使用されるルチル、シンチレータの材料に使用されるBGO、BSO、非線形光学材料の一種であるCLBO、圧電・光学材料として知られるLN、LT、等の単結晶製造用としても応用できるものである。 In the above embodiment, the case where a silicon single crystal is manufactured has been described as an example. However, the crystal manufacturing apparatus having the above configuration is not only a silicon single crystal but also a silicon polycrystal, a rutile used as a material for an optical isolator, It can also be applied to the production of single crystals such as BGO and BSO used as scintillator materials, CLBO as a kind of nonlinear optical material, and LN and LT known as piezoelectric / optical materials.

この発明に係る結晶製造装置の実施の形態の一例を示す概略図である。この例では、シリコン単結晶を製造する場合について説明する。It is the schematic which shows an example of embodiment of the crystal manufacturing apparatus based on this invention. In this example, a case where a silicon single crystal is manufactured will be described. この発明に係る結晶製造装置への原料融液の供給手段の1例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the supply means of the raw material melt to the crystal manufacturing apparatus based on this invention. この発明に係る結晶製造装置の要部を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the principal part of the crystal manufacturing apparatus based on this invention. この発明に係る結晶製造装置の要部に係る他の例を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the other example which concerns on the principal part of the crystal manufacturing apparatus based on this invention. 種子結晶板の加熱炉への搬入から加熱炉における種子結晶板上へのインゴットの成長、インゴットの冷却部への搬出までを示す概略図である。It is the schematic which shows from the carrying in of a seed crystal plate to the heating furnace to the growth of the ingot on the seed crystal plate in a heating furnace, and carrying out to the cooling part of an ingot. この発明に係る結晶製造装置の実施の形態の他の例を示す概略図である。It is the schematic which shows the other example of embodiment of the crystal manufacturing apparatus based on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

11 加熱炉
12 外壁
13 加熱装置
14 坩堝本体
15 内張り
16 棒状開閉弁
17 通孔
18 上蓋
19 貫通孔
20−1 供給口
20−2 抵抗調整物の供給ノズル
21 アルゴンガスの供給口
22 アルゴンガスの排出口
23 エリア
24 加熱装置
25 エリア外壁
26 エリア部坩堝
27 内張り
31 昇降テーブル
32 操作室
33 昇降シリンダ
34 底部開口部
35 側壁開口部
36 シャッタ
37 底部開口部
38 基台
39 搬送台
40,41 セラミック板
42 スペーサ
43 ボールベアリング
44 仮固定孔
45 冷却材
46 シリンダ保護カバー
47 排出シリンダ
48 アルゴンガスの供給口
49 循環パイプ
50 通気孔
51 冷却部
52 搬送ローラ
53 ヘリウムガスの供給口
54 点検窓(センサ部)
55 点検窓(センサ部)
61 ホッパ
62−1,62−2,62−3,62−4 原料融解槽
63 外壁
64 加熱装置
65 坩堝本体
66 内張り
67 棒状開閉弁
68 通孔
69 上蓋
70 貫通孔
71 抵抗調整物の供給口
72 連通管
73 点検窓(センサ部)
74 シャッタ
81 供給路
82 シャッタ
83 供給シリンダ
84 徐冷室
85 シャッタ
86 押出シリンダ
87 シャッタ
91 原料
92 原料融液
101 筒状本体
102 攪拌
103 歯車ないしプーリ
104 駆動モータ
105 歯車ないし駆動ベルト
106 過負荷防止用スプリング
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Heating furnace 12 Outer wall 13 Heating apparatus 14 Crucible body 15 Inner lining 16 Rod-like on-off valve 17 Through hole 18 Top cover 19 Through hole 20-1 Supply port 20-2 Resistance adjustment material supply nozzle 21 Argon gas supply port 22 Argon gas exhaust Exit 23 Area 24 Heating device 25 Area outer wall 26 Area part crucible 27 Inner lining 31 Lifting table 32 Operation chamber 33 Lifting cylinder 34 Bottom opening 35 Side wall opening 36 Shutter 37 Bottom opening 38 Base 39 Transfer platform 40, 41 Ceramic plate 42 Spacer 43 Ball bearing 44 Temporary fixing hole 45 Coolant 46 Cylinder protection cover 47 Discharge cylinder 48 Argon gas supply port 49 Circulation pipe 50 Vent hole 51 Cooling unit 52 Transport roller 53 Helium gas supply port 54 Inspection window (sensor unit)
55 Inspection window (sensor part)
61 Hopper 62-1, 62-2, 62-3, 62-4 Raw Material Melting Tank 63 Outer Wall 64 Heating Device 65 Crucible Body 66 Inner Line 67 Rod Opening Valve 68 Through Hole 69 Top Cover 70 Through Hole 71 Resistance Adjusting Material Supply Port 72 Communication pipe 73 Inspection window (sensor part)
74 Shutter 81 Supply path 82 Shutter 83 Supply cylinder 84 Slow cooling chamber 85 Shutter 86 Extrusion cylinder 87 Shutter 91 Raw material 92 Raw material melt 101 Tubular main body 102 Stirring 103 Gear or pulley 104 Drive motor 105 Gear or drive belt 106 Overload prevention spring

Claims (5)

加熱炉内に原料の入った坩堝本体を配置してこれを不活性ガス雰囲気中で酸化を防止しつつ当該原料の融点以上の温度に保ち、回転攪拌により精製した後、坩堝本体の底部に形成した通孔から坩堝本体の下部に配置した貯留槽に精製した原料融液を流下させるようにしたことを特徴とする結晶製造装置。 Place the crucible body containing the raw material in the heating furnace, keep it at a temperature above the melting point of the raw material while preventing oxidation in an inert gas atmosphere, purify it by rotary stirring, and then form it at the bottom of the crucible body A crystal production apparatus characterized in that the refined raw material melt is allowed to flow from a through hole formed into a storage tank disposed at the bottom of the crucible body. 加熱炉内に原料の入った坩堝本体を配置してこれを不活性ガス雰囲気中で酸化を防止しつつ当該原料の融点以上の温度に保ち、回転攪拌により精製した後、坩堝本体の底部に形成した通孔から流下した原料融液を、坩堝本体下部において昇降テーブル上に搭載した種子結晶板の上面に接触させた状態で、昇降テーブルとともに種子結晶板を下降させることによって結晶を成長させる結晶製造装置であって、
原料を融解させて原料融液を生成するための原料融解槽と、
この原料融解槽に原料を供給する原料供給手段と、
当該原料融解槽内の原料融液を前記坩堝本体内に導入する原料融液導入手段と、
坩堝本体内の原料融液を回転攪拌する回転攪拌手段と、
坩堝本体下部において昇降テーブルとともに種子結晶板を下降させるエリアを温度調整する温度管理手段とを有する、
ことを特徴とする結晶製造装置。
Place the crucible body containing the raw material in the heating furnace, keep it at a temperature above the melting point of the raw material while preventing oxidation in an inert gas atmosphere, purify it by rotary stirring, and then form it at the bottom of the crucible body Production of crystals by lowering the seed crystal plate together with the lifting table while the raw material melt flowing down from the through hole is in contact with the upper surface of the seed crystal plate mounted on the lifting table at the lower part of the crucible body A device,
A raw material melting tank for melting the raw material to produce a raw material melt;
A raw material supply means for supplying the raw material to the raw material melting tank;
Raw material melt introduction means for introducing the raw material melt in the raw material melting tank into the crucible body,
A rotating stirring means for rotating and stirring the raw material melt in the crucible body;
Temperature control means for adjusting the temperature of the area where the seed crystal plate is lowered together with the lifting table at the bottom of the crucible body,
A crystal manufacturing apparatus.
加熱炉内に原料の入った坩堝本体を配置してこれを不活性ガス雰囲気中で酸化を防止しつつ当該原料の融点以上の温度に保ち、回転攪拌により精製した後、坩堝本体の底部に形成した通孔から流下した原料融液を、昇降テーブル上に搭載した種子結晶板の上面に接触させた状態で、昇降テーブルとともに種子結晶板を下降させることによって結晶を成長させる結晶製造装置と、
加熱炉内の昇降テーブル上に種子結晶板を搬送する種子結晶板供給手段と、
加熱炉内の昇降テーブル上の種子結晶板上に成長したインゴットを冷却部に搬送するインゴット排出手段とを備えていることを特徴とする結晶製造装置。
Place the crucible body containing the raw material in the heating furnace, keep it at a temperature above the melting point of the raw material while preventing oxidation in an inert gas atmosphere, purify it by rotary stirring, and then form it at the bottom of the crucible body A crystal production apparatus for growing a crystal by lowering the seed crystal plate together with the lifting table in a state where the raw material melt flowing down from the through hole is in contact with the upper surface of the seed crystal plate mounted on the lifting table;
Seed crystal plate supply means for transporting the seed crystal plate on a lifting table in a heating furnace;
A crystal manufacturing apparatus comprising: an ingot discharging means for transporting an ingot grown on a seed crystal plate on a lifting table in a heating furnace to a cooling unit.
加熱炉が、
外壁と、
外壁の内側に設けた加熱装置と、
加熱装置の内側に配設した耐熱性金属からなる坩堝本体と、耐熱性金属製の坩堝本体の内側に配設したセラミック製の内張りとを備えるとともに、
その底部に形成した通孔に向けて坩堝本体上部から棒状開閉弁を昇降させて通孔を開閉するようにしたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の結晶製造装置。
The heating furnace
The outer wall,
A heating device provided inside the outer wall;
A crucible body made of a heat-resistant metal disposed inside the heating device and a ceramic lining disposed inside the heat-resistant metal crucible body,
The crystal manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein a through-hole is opened and closed by raising and lowering a rod-shaped on-off valve from the upper part of the crucible body toward the through-hole formed in the bottom.
回転攪拌手段が、
坩堝本体の通孔の棒状開閉弁の周囲を取巻く筒状本体と、
筒状本体の下部に形成した攪拌翼と、
筒状本体の上部に取り付けた回転駆動機構とを備え、
坩堝本体内の原料融液を適宜回転攪拌するようにしたことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の結晶製造装置。
Rotating stirring means
A tubular body surrounding the periphery of the rod-shaped on-off valve of the crucible body,
A stirring blade formed at the bottom of the tubular body;
A rotation drive mechanism attached to the upper part of the cylindrical body,
The crystal manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the raw material melt in the crucible body is appropriately rotated and stirred.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110788302A (en) * 2019-09-10 2020-02-14 浙江大学 Air cooling system suitable for supergravity directional solidification
CN114739171A (en) * 2022-05-05 2022-07-12 湖南江滨机器(集团)有限责任公司 Composite material preparation device and preparation method
TWI828452B (en) * 2022-11-30 2024-01-01 財團法人金屬工業研究發展中心 Segregation purification equipment and control method of cooling fluid flow path

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101288529B1 (en) 2011-12-15 2013-07-26 디케이아즈텍 주식회사 Manufacturing apparatus of polycrystalline sapphire
CN110788302A (en) * 2019-09-10 2020-02-14 浙江大学 Air cooling system suitable for supergravity directional solidification
CN110788302B (en) * 2019-09-10 2023-11-28 浙江大学 Air cooling system suitable for supergravity directional solidification
CN114739171A (en) * 2022-05-05 2022-07-12 湖南江滨机器(集团)有限责任公司 Composite material preparation device and preparation method
TWI828452B (en) * 2022-11-30 2024-01-01 財團法人金屬工業研究發展中心 Segregation purification equipment and control method of cooling fluid flow path

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