JP2022010815A - Radiation shield - Google Patents

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信 下坂
Makoto Shimozaka
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Abstract

To provide a radiation shield by constituting detachably an inner diameter adjustment ring to a radiation shield body provided in a silicon single crystal pulling-up device.SOLUTION: In a radiation shield provided in a silicon single crystal pulling-up device, and comprising a radiation shield body and an inner diameter adjustment ring, the inner diameter adjustment ring comprises an inverted cone-shaped upper side tip, and a cylindrical lower side trunk to be fitted to the radiation shield, and the inner diameter adjustment ring is detachably attached to the radiation shield body.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、輻射シールドに関し、特に、チョクラルスキー法によるシリコン単結晶引き上げ装置に用いる輻射シールドに関する。 The present invention relates to a radiation shield, and more particularly to a radiation shield used in a silicon single crystal pulling device by the Czochralski method.

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)が知られている。CZ法では、原料となる粒塊状の多結晶シリコンをルツボ内に投入し、ルツボを囲繞するヒーターにより、多結晶シリコンを加熱して溶融させる。ルツボ内にシリコン融液が形成されると、ルツボを一定方向に回転させながら、ルツボ上に保持した種結晶を下降させて、ルツボ内のシリコン融液の表面に接触させる。種結晶を所定の方向に回転させながら上昇させると、種結晶の下方に円柱状のシリコン単結晶が成長する。シリコン単結晶インゴットの育成では、まず種結晶を引き上げ、細長い結晶を成長させてネック部が形成され、ネック部から結晶が直径方向に成長して肩部が形成され、製品部分となる直胴部が形成される。直胴部が形成された後、直径は徐々に縮小されてインゴットの底部が形成される。 The Czochralski method (CZ method) is known as a method for producing a silicon single crystal. In the CZ method, granular polycrystalline silicon as a raw material is put into a crucible, and the polycrystalline silicon is heated and melted by a heater surrounding the crucible. When the silicon melt is formed in the crucible, the seed crystal held on the crucible is lowered while rotating the crucible in a certain direction, and is brought into contact with the surface of the silicon melt in the crucible. When the seed crystal is raised while rotating in a predetermined direction, a columnar silicon single crystal grows below the seed crystal. In the growth of silicon single crystal ingots, the seed crystal is first pulled up and elongated crystals are grown to form the neck part, and the crystals grow from the neck part in the radial direction to form the shoulder part, and the straight body part that becomes the product part. Is formed. After the straight body is formed, the diameter is gradually reduced to form the bottom of the ingot.

このようなシリコン単結晶の育成方法では、種結晶の先端をシリコン融液に接触させると、接触部分がシリコン融液の表面温度で急激に上昇することとなり、種結晶に熱衝撃または急激な温度勾配が生じてスリップ転位が発生する。種結晶とシリコン融液との接触部位に発生した転位は、結晶成長時にインゴット下部に伝播され、シリコン単結晶を有転位化する。 In such a method for growing a silicon single crystal, when the tip of the seed crystal is brought into contact with the silicon melt, the contact portion rapidly rises at the surface temperature of the silicon melt, resulting in a thermal shock or a sudden temperature at the seed crystal. A gradient is generated and slip dislocations occur. The dislocations generated at the contact site between the seed crystal and the silicon melt are propagated to the lower part of the ingot during crystal growth, and dislocations occur in the silicon single crystal.

このため、シリコン単結晶の引き上げ装置内では、シリコン単結晶の引き上げ領域を囲むように、ルツボの上側に輻射シールドを設けて、シリコン融液の表面からの輻射熱を遮断して、引き上げ中のインゴット温度を全長に渡り均一化して有転位化を抑制するとともに、シリコン単結晶の変形など無い、正常な凝固を促進して引き上げ速度を上げ、生産性を向上させている。 For this reason, in the silicon single crystal pulling device, a radiation shield is provided on the upper side of the rutsubo so as to surround the silicon single crystal pulling region to block the radiant heat from the surface of the silicon melt, and the ingot being pulled. The temperature is made uniform over the entire length to suppress dislocations, and the silicon single crystal is not deformed, normal solidification is promoted, the pulling speed is increased, and productivity is improved.

ところで、シリコンウェーハの寸法は規格化されており、引き上げるシリコン単結晶の直径φは、例えば、305mm程度である(φ300±0.2;JEIDA EM-3602参考)。305mmの直径のシリコン単結晶を引き上げるには、その太さに合わせた内径を有する輻射シールドを用いる必要がある。よって、305mmの直径のシリコン単結晶用の輻射シールドは、それとは異なる直径のシリコン単結晶の引き上げには用いることができない。このため、直径の異なるシリコン単結晶を製造するには、それ専用の輻射シールドを用意することとなり、コスト面で問題となる。 By the way, the dimensions of the silicon wafer are standardized, and the diameter φ of the silicon single crystal to be pulled up is, for example, about 305 mm (φ300 ± 0.2; see JEIDA EM-3602). In order to pull up a silicon single crystal with a diameter of 305 mm, it is necessary to use a radiation shield with an inner diameter that matches its thickness. Therefore, a radiation shield for a silicon single crystal with a diameter of 305 mm cannot be used to pull up a silicon single crystal with a different diameter. Therefore, in order to manufacture silicon single crystals having different diameters, it is necessary to prepare a radiation shield dedicated to the silicon single crystals, which poses a problem in terms of cost.

このような問題を解決する方法として、ルツボ上方に配置された輻射シールドにおいて、該輻射シールドが円筒状の直胴部と、直胴部の下端から内側に湾曲し、下端部開口を形成する下肩部とを有し、該下端部開口の周縁部において、周方向の所定位置に、所定幅をもって径方向に突出しかつ高さ方向に所定の厚さを持つ熱遮蔽インナー部材を備えた輻射シールドが開示されている(特許文献1)。特許文献1では、熱遮蔽インナー部材を輻射シールドの下端部開口の周縁部において周方向に沿って移動可能にすることにより、単結晶の育成中、シリコン融液が減少するに従い、適宜、熱遮蔽インナー部材の位置を調整し、より効果的に単結晶を保温しつつシリコン融液が過度に冷却されるのを抑制し、結晶の変形などによる有転位化を防止している。 As a method for solving such a problem, in the radiation shield arranged above the rutsubo, the radiation shield is curved inward from the cylindrical straight body portion and the lower end of the straight body portion to form the lower end opening. A radiation shield having a shoulder and a heat-shielding inner member having a heat-shielding inner member that protrudes in the radial direction with a predetermined width and has a predetermined thickness in the height direction at a predetermined position in the circumferential direction at the peripheral edge of the lower end opening. Is disclosed (Patent Document 1). In Patent Document 1, by making the heat shield inner member movable along the circumferential direction at the peripheral edge of the lower end opening of the radiation shield, the heat shield is appropriately obtained as the silicon melt decreases during the growth of the single crystal. By adjusting the position of the inner member, it is possible to suppress the silicon melt from being excessively cooled while keeping the single crystal warm more effectively, and to prevent dislocation due to deformation of the crystal.

特許文献2には、輻射シールドと、該輻射シールドの下端部開口に対し係着可能に設けられた円環状の分離インナー部材と、該分離インナー部材を輻射シールドの下端部開口に向かって昇降移動させる昇降手段とを備え、該昇降手段により下降させた分離インナー部材を輻射シールドの下端部開口に係着することにより、該輻射シールドの下端部開口が縮小されるシリコン単結晶の引き上げ装置が開示されている。 In Patent Document 2, a radiation shield, an annular separation inner member provided so as to be engaged with the lower end opening of the radiation shield, and the separation inner member are moved up and down toward the lower end opening of the radiation shield. A device for pulling up a silicon single crystal in which the lower end opening of the radiation shield is reduced by engaging the separation inner member lowered by the raising / lowering means to the lower end opening of the radiation shield is disclosed. Has been done.

特許文献1、2とも、輻射シールドに加えて、熱遮蔽インナー部材または分離インナー部材を設けて、輻射シールドとシリコン単結晶の外周面との距離を調節することで、インゴットへの結晶欠陥の発生を抑制できること、また、引き上げ速度の向上に繋がることが開示されている。 In both Patent Documents 1 and 2, in addition to the radiation shield, a heat shield inner member or a separate inner member is provided to adjust the distance between the radiation shield and the outer peripheral surface of the silicon single crystal, thereby causing crystal defects in the ingot. It is disclosed that it is possible to suppress the problem and that it leads to an improvement in the pulling speed.

一方、ネック部を形成せずに大口径のシリコン単結晶を成長させる技術として、特許文献3では、ルツボの上側に配置される断熱手段として、成長したインゴットが通過できるホールと、該ホールのサイズを調節できるホールサイズ調節部と、ホールサイズ調節部を駆動する駆動部とを含む上側熱遮蔽体を備えたシリコン単結晶の引き上げ装置が開示されている。特許文献3では、上側熱遮蔽体の内部にホールサイズ調節部を装着し、種結晶をシリコン融液に浸漬する時に発生する熱衝撃を最小化することで、ネック部の直径を増加させている。 On the other hand, as a technique for growing a large-diameter silicon single crystal without forming a neck portion, in Patent Document 3, as a heat insulating means arranged on the upper side of the crucible, a hole through which the grown ingot can pass and a hole size thereof. A silicon single crystal pulling device including an upper heat shield including a hole size adjusting unit capable of adjusting the hole size and a driving unit for driving the hole size adjusting unit is disclosed. In Patent Document 3, a hole size adjusting portion is mounted inside the upper heat shield to minimize the thermal shock generated when the seed crystal is immersed in the silicon melt, thereby increasing the diameter of the neck portion. ..

特許文献1~3のいずれも、引き上げ中のシリコン単結晶または種結晶と、熱遮蔽体との距離を調節して、インゴット外周面に伝達するシリコン融液の輻射熱を調節することでシリコンインゴットの品質や生産性を向上している。しかしながら、前記シリコン単結晶と熱遮蔽体との距離を調節する手段は、装置に設けられた昇降手段で下降させて係着させたり、熱遮蔽体の内部にホールのサイズを調節するためのホールサイズ調整部を設け、さらには前記ホールサイズ調節部を制御する駆動部が配置されたりと装置が煩雑になっていた。 In all of Patent Documents 1 to 3, the distance between the silicon single crystal or seed crystal being pulled up and the heat shield is adjusted to adjust the radiant heat of the silicon melt transmitted to the outer peripheral surface of the ingot to adjust the radiant heat of the silicon ingot. It improves quality and productivity. However, the means for adjusting the distance between the silicon single crystal and the heat shield is a hole for lowering and engaging with the elevating means provided in the apparatus or for adjusting the size of the hole inside the heat shield. The device is complicated because a size adjusting unit is provided and a driving unit that controls the hole size adjusting unit is arranged.

特開2013-75785号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-75785 特開2013-199387号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-199387 特表2016-529198号公報Special Table 2016-529198

そこで、本発明では、シリコン単結晶引き上げ装置内に設けられる輻射シールド本体に対して、内径調整リングを着脱自在に構成することにより、輻射シールドを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a radiation shield by detachably configuring an inner diameter adjusting ring with respect to the radiation shield main body provided in the silicon single crystal pulling device.

本発明の輻射シールドは、輻射シールド本体と前記輻射シールド本体に着脱自在に嵌合された内径調整リングとからなり、前記内径調整リングは、逆円錐台形状の上側先端部と、円筒形状の下側胴部とが一体に形成されていることを特徴とする。
前記の構成を備えることにより、簡単にシリコン単結晶と輻射シールドとの距離を調節でき、所望の直径を有するシリコン単結晶を、黒鉛ヒーターやシリコン融液からの輻射熱に起因して生じる結晶変形による有転位化を抑制でき、歩留まり向上や引き上げ速度を向上することができる。
The radiation shield of the present invention comprises a radiation shield main body and an inner diameter adjusting ring detachably fitted to the radiation shield main body, and the inner diameter adjusting ring has an inverted truncated cone-shaped upper tip portion and a cylindrical lower portion. It is characterized in that the side body is integrally formed.
By providing the above configuration, the distance between the silicon single crystal and the radiation shield can be easily adjusted, and the silicon single crystal having a desired diameter is formed by crystal deformation caused by radiant heat from a graphite heater or a silicon melt. It is possible to suppress the formation of dislocations, improve the yield and improve the pulling speed.

前記内径調整リングは、内径の異なる複数の内径調整リングを備え、引き上げるシリコン単結晶の直径に対応する内径調整リングを輻射シールド本体に嵌合することが好ましい。
前記の構成により、簡単にシリコン単結晶と輻射シールドとの距離を調節できるため、種々の直径を有するシリコン単結晶を引き上げることができる。
It is preferable that the inner diameter adjusting ring includes a plurality of inner diameter adjusting rings having different inner diameters, and the inner diameter adjusting ring corresponding to the diameter of the silicon single crystal to be pulled up is fitted to the radiation shield main body.
With the above configuration, the distance between the silicon single crystal and the radiation shield can be easily adjusted, so that the silicon single crystal having various diameters can be pulled up.

前記内径調整リングは、カーボン材またはカーボン繊維材からなることが好ましい。
前記の構成により、引き上げ中のシリコン単結晶の温度を全長に渡り均一化することができ、かつ、結晶変形を抑制でき、有転位化を抑えることができる。
The inner diameter adjusting ring is preferably made of a carbon material or a carbon fiber material.
With the above configuration, the temperature of the silicon single crystal being pulled up can be made uniform over the entire length, crystal deformation can be suppressed, and dislocation can be suppressed.

前記内径調整リングが、逆円錐台形状の上側先端部と、輻射シールドに嵌合するためのテーパー状の下側胴部とからなり、前記下側胴部と、輻射シールド本体の内周面とをテーパー面で嵌合させることが好ましい。
内径調整リングの下側胴部がテーパー形状を有することで、輻射シールドとの嵌合が容易となり、また、嵌合が外れにくくなり、好適である。
The inner diameter adjusting ring comprises an inverted truncated cone-shaped upper tip portion and a tapered lower body portion for fitting to the radiation shield, and the lower body portion and the inner peripheral surface of the radiation shield main body. Is preferably fitted on a tapered surface.
Since the lower body portion of the inner diameter adjusting ring has a tapered shape, it is preferable because the fitting with the radiation shield is easy and the fitting is hard to come off.

本発明によれば、引き上げるシリコン単結晶の直径に応じて、1個または2個以上の内径調整リングを輻射シールド本体に嵌合することにより、内径調整リングの内径とシリコン単結晶インゴットの外表面との距離tを簡単に調節することができ、シリコン単結晶インゴットの結晶変形による有転位化を抑制でき、歩留まり向上や引き上げ速度を向上することができる。 According to the present invention, the inner diameter of the inner diameter adjusting ring and the outer surface of the silicon single crystal ingot are formed by fitting one or more inner diameter adjusting rings to the radiation shield main body according to the diameter of the silicon single crystal to be pulled up. The distance t to and from can be easily adjusted, dislocations due to crystal deformation of the silicon single crystal ingot can be suppressed, and the yield and the pulling speed can be improved.

図1は、本発明に係るシリコン単結晶引き上げ装置において、輻射シールド本体に内径調整リングを嵌合させて、シリコン単結晶インゴットを引き上げる様子を示す模式的縦断面図である。FIG. 1 is a schematic vertical sectional view showing a state in which an inner diameter adjusting ring is fitted to a radiation shield main body and a silicon single crystal ingot is pulled up in the silicon single crystal pulling device according to the present invention. 図2は内径調整リングにおいて,逆円錐台形状の上側先端部と、円筒形状の下側胴部を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an inverted truncated cone-shaped upper tip portion and a cylindrical lower trunk portion in the inner diameter adjusting ring. 図3は、本発明の他の実施形態として、輻射シールド本体に嵌合するための下側胴部がテーパー形状を有する内径調整リングを表す図である。FIG. 3 is a diagram showing an inner diameter adjusting ring having a tapered lower body portion for fitting to the radiation shield main body as another embodiment of the present invention. 図4は、輻射シールド本体に内径の異なる2つの内径調整リングを嵌合した図である。FIG. 4 is a diagram in which two inner diameter adjusting rings having different inner diameters are fitted to the radiation shield main body.

以下、図面を参照しながら、本発明の輻射シールドについて説明する。
図1では、本発明に係るシリコン単結晶引き上げ装置100の一部において、シリコン単結晶を引き上げる様子を示している。
前記シリコン単結晶引き上げ装置100において、メインチャンバ(図示せず)の内部には、シリコン融液2が収容される石英ルツボ3と、石英ルツボ3を外側で支持する黒鉛ルツボ4が配置され、黒鉛ルツボ4の下部は、シリコン融液2およびルツボ(石英ルツボ3および黒鉛ルツボ4)の荷重を支持するための支持構造体9および支持台10が配置されている。
Hereinafter, the radiation shield of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a state in which a silicon single crystal is pulled up in a part of the silicon single crystal pulling device 100 according to the present invention.
In the silicon single crystal pulling device 100, a quartz crucible 3 in which a silicon melt 2 is housed and a graphite crucible 4 for supporting the quartz crucible 3 on the outside are arranged inside a main chamber (not shown), and graphite is used. At the lower part of the crucible 4, a support structure 9 and a support base 10 for supporting the load of the silicon melt 2 and the crucible (quartz crucible 3 and the graphite crucible 4) are arranged.

そして、石英ルツボ3の上側には、シリコン融液2からシリコン単結晶1を引き上げる際に、シリコン融液2から放出される熱を遮断する輻射シールド本体7が設けられている。 Further, on the upper side of the quartz crucible 3, a radiation shield main body 7 that blocks heat released from the silicon melt 2 when the silicon single crystal 1 is pulled up from the silicon melt 2 is provided.

本発明の特徴は、シリコン単結晶1の外表面と輻射シールド70の内径との間を所定の距離にすべく、輻射シールド本体7の下端部開口の周縁部に、着脱自在な内径調整リング8を備えることにある。前記内径調整リング8は、図2に示すように、逆円錐台形状の上側先端部8aと、直径が略一定である円筒形状の下側胴部8bとが一体で形成されている。 The feature of the present invention is that a removable inner diameter adjusting ring 8 is provided on the peripheral edge of the lower end opening of the radiation shield main body 7 so that the outer surface of the silicon single crystal 1 and the inner diameter of the radiation shield 70 are kept at a predetermined distance. To prepare for. As shown in FIG. 2, the inner diameter adjusting ring 8 is integrally formed with an inverted truncated cone-shaped upper tip portion 8a and a cylindrical lower body portion 8b having a substantially constant diameter.

内径調整リング8は、輻射シールド本体7の下端部開口に隙間なく、かつ、着脱可能に装着できる大きさまたは形状を有する。内径調整リング8の下側胴部8bの外径は、輻射シールド本体7の下端部開口に嵌合できる大きさであればよく、通常400~600mmである。内径調整リング8における上側先端部8aは、下側胴部8bに対して、20~80°、具体的には55~65°ほど外側に傾いた逆円錐台形状をしている。前記逆円錐台部分の高さは20~100mm、好ましくは50~70mmである。この傾きと高さを有していることにより、螺子などの固定治具を用いず、簡単に輻射シールド本体7に嵌合することができる。一方、下側胴部8bの高さは、輻射シールド本体7の厚さ程度あればよく、通常20~60mm、好ましくは35~45mmである。 The inner diameter adjusting ring 8 has a size or shape that can be attached and detached without a gap in the opening at the lower end of the radiation shield main body 7. The outer diameter of the lower body portion 8b of the inner diameter adjusting ring 8 may be a size that can be fitted to the lower end opening of the radiation shield main body 7, and is usually 400 to 600 mm. The upper tip portion 8a of the inner diameter adjusting ring 8 has an inverted truncated cone shape inclined outward by 20 to 80 °, specifically 55 to 65 ° with respect to the lower body portion 8b. The height of the inverted cone portion is 20 to 100 mm, preferably 50 to 70 mm. By having this inclination and height, it can be easily fitted to the radiation shield main body 7 without using a fixing jig such as a screw. On the other hand, the height of the lower body portion 8b may be about the thickness of the radiation shield main body 7, and is usually 20 to 60 mm, preferably 35 to 45 mm.

前記内径調整リング8の下側胴部は、図3に示すように、テーパー形状を有していてもよい。内径調整リング8の下側胴部8bがテーパー形状を有することで、円筒形状である場合と比べて、収まりよく輻射シールド本体7に嵌合し、また、落下するといった嵌合外れも起こり難い。 The lower body portion of the inner diameter adjusting ring 8 may have a tapered shape as shown in FIG. Since the lower body portion 8b of the inner diameter adjusting ring 8 has a tapered shape, it fits better in the radiation shield main body 7 than in the case of a cylindrical shape, and it is unlikely that the fitting will be disengaged such as falling.

具体的な一実施形態では、輻射シールド本体7の主たる部分を、シリコン単結晶1の直径の最大径に適した内径とし、内径調整リング8をその最小径に適した内径とする。なお、輻射シールド本体7の主たる部分の形状は、円筒部にシリコン単結晶1が接触しない範囲で、シリコン単結晶1の種々の直径に対応できるものであれば、限定されるものではない。 In one specific embodiment, the main portion of the radiation shield main body 7 has an inner diameter suitable for the maximum diameter of the silicon single crystal 1, and the inner diameter adjusting ring 8 has an inner diameter suitable for the minimum diameter thereof. The shape of the main portion of the radiation shield main body 7 is not limited as long as it can correspond to various diameters of the silicon single crystal 1 as long as the silicon single crystal 1 does not come into contact with the cylindrical portion.

シリコン単結晶1の外周面と内径調整リング8の内径との間の距離tは、内径調整リング8の下側胴部8bの厚みにより調節してもよい。下側胴部8bの厚みは、通常10~30mmであり、シリコン単結晶1の直径に合わせて調節する。 The distance t between the outer peripheral surface of the silicon single crystal 1 and the inner diameter of the inner diameter adjusting ring 8 may be adjusted by the thickness of the lower body portion 8b of the inner diameter adjusting ring 8. The thickness of the lower body portion 8b is usually 10 to 30 mm, and is adjusted according to the diameter of the silicon single crystal 1.

あるいは、内径調整リング8の下側胴部8bを、輻射シールド本体7の下端部開口の内周面側縁部に設けられた支持インナー部材(図示せず)に掛け留めして装着してもよい。具体的には、支持インナー部材の上面側に溝を設け、その溝に、内径調整リング8の下側胴部の上部に螺子で固定したフックを引っ掛けて止める。 Alternatively, the lower body portion 8b of the inner diameter adjusting ring 8 may be mounted by being fastened to a support inner member (not shown) provided on the inner peripheral surface side edge portion of the lower end opening of the radiation shield main body 7. good. Specifically, a groove is provided on the upper surface side of the support inner member, and a hook fixed with a screw is hooked on the upper portion of the lower body portion of the inner diameter adjusting ring 8 to stop the groove.

輻射シールド本体7に嵌合する内径調整リング8は1個でもよいし、引き上げるシリコン単結晶1の直径に応じて、2個以上の内径調整リング8を重ねてもよい。図4は輻射シールド本体7に2個の内径調整リング8を嵌合した縦断面図である。輻射シールド本体7に、シリコン単結晶1の直径に応じた内径調整リング8を1個または2個以上設けることで、内径調整リング8の内径と、シリコン単結晶1の外周面との間の距離を調節することができる。 The inner diameter adjusting ring 8 fitted to the radiation shield main body 7 may be one, or two or more inner diameter adjusting rings 8 may be stacked depending on the diameter of the silicon single crystal 1 to be pulled up. FIG. 4 is a vertical cross-sectional view in which two inner diameter adjusting rings 8 are fitted to the radiation shield main body 7. By providing one or two or more inner diameter adjusting rings 8 according to the diameter of the silicon single crystal 1 on the radiation shield main body 7, the distance between the inner diameter of the inner diameter adjusting ring 8 and the outer peripheral surface of the silicon single crystal 1 Can be adjusted.

内径調整リング8の内周面とシリコン単結晶1の外周面との距離tを、少なくとも20mm程度、好ましくは10~30mmになるように内径調整リング8を設ける。これにより、引き上げるシリコン単結晶1の直径が異なっても、それぞれのシリコン単結晶1は、同等の育成環境を有することができ、種々の直径を有するシリコン単結晶1を製造することができる。 The inner diameter adjusting ring 8 is provided so that the distance t between the inner peripheral surface of the inner diameter adjusting ring 8 and the outer peripheral surface of the silicon single crystal 1 is at least about 20 mm, preferably 10 to 30 mm. Thereby, even if the diameters of the silicon single crystals 1 to be pulled up are different, each silicon single crystal 1 can have the same growing environment, and the silicon single crystals 1 having various diameters can be produced.

内径調整リング8は、カーボン材、カーボン繊維材などの輻射シールド本体7と同じ材料、または育成中のシリコン単結晶の結晶を変形させない材料であればよい。 The inner diameter adjusting ring 8 may be made of the same material as the radiation shield main body 7, such as a carbon material or a carbon fiber material, or a material that does not deform the crystal of the silicon single crystal being grown.

本発明によれば、輻射シールド本体7に、内径調整リング8を適宜嵌合することで、種々の直径を有するシリコン単結晶1を引き上げることができる。また、引き上げられたシリコン単結晶は、結晶変形による有転位化などは認められず、シリコン単結晶を40本引上げた際の歩留まりは80%以上である。 According to the present invention, the silicon single crystal 1 having various diameters can be pulled up by appropriately fitting the inner diameter adjusting ring 8 to the radiation shield main body 7. Further, the pulled-up silicon single crystal is not dislocated due to crystal deformation, and the yield when 40 silicon single crystals are pulled up is 80% or more.

以下、本発明を実験例に基づいて具体的に説明するが、本発明は、これらにより制限されるものではない。
[実施例1]
石英ルツボに原料シリコンを投入し、直径460mmのシリコン単結晶を引き上げた。このとき、下端部開口の直径が560mmである輻射シールド本体、および、下側胴部に対して外側に60°傾斜した上側先端部、下端部開口の直径(内径調整リングの内径)が520mmである内径調整リングを使用し、内径調整リングの内周面と引上げるシリコン単結晶の外周面との距離tを30mmになるようにした。
なお、内径調整リングは、カーボン材基材からマシニング加工で削り出し加工を行って作製した。
この条件において、引き上げられたシリコン単結晶は、結晶変形による有転位化も生じず、同様の方法でシリコン単結晶を40本引上げた際の歩留まりは85.2%であった。また、結晶変形も生じなかった。さらに比較例1の平均引上げ速度を1とした場合の平均引上げ速度比は、1.2であった。
Hereinafter, the present invention will be specifically described based on experimental examples, but the present invention is not limited thereto.
[Example 1]
The raw material silicon was put into a quartz crucible, and a silicon single crystal having a diameter of 460 mm was pulled up. At this time, the diameter of the radiation shield main body having the diameter of the lower end opening of 560 mm, the upper tip portion inclined outward by 60 ° with respect to the lower body portion, and the diameter of the lower end opening (inner diameter of the inner diameter adjusting ring) is 520 mm. A certain inner diameter adjusting ring was used, and the distance t between the inner peripheral surface of the inner diameter adjusting ring and the outer peripheral surface of the silicon single crystal to be pulled up was set to 30 mm.
The inner diameter adjusting ring was manufactured by machining from a carbon material base material by machining.
Under this condition, the pulled-up silicon single crystal did not undergo dislocation due to crystal deformation, and the yield when 40 silicon single crystals were pulled up by the same method was 85.2%. In addition, no crystal deformation occurred. Further, when the average pulling speed of Comparative Example 1 was 1, the average pulling speed ratio was 1.2.

[実施例2]
石英ルツボに原料シリコンを投入し、直径420mmのシリコン単結晶を引き上げた。このとき、下端部開口の直径が560mmである輻射シールド本体、下側胴部に対して外側に60°傾斜した上側先端部、下端部開口の直径(第1の内径調整リングの内径)が520mmである第1の内径調整リング、および、第1の内径調整リングの内側に嵌合した、下側胴部に対して外側に40°傾斜した上側先端部、下端部開口の直径(第2の内径調整リングの内径)が480mmである第2の内径調整リングを使用し、第2の内径調整リングの内周面と引上げるシリコン単結晶の外周面との距離tを30mmになるようにした。
なお、内径調整リングは、カーボン材基材からマシニング加工で削り出し加工を行って作製した。
この条件において、引き上げられたシリコン単結晶は、結晶変形による有転位化数十も生じず、同様の方法でシリコン単結晶を40本引上げた際の歩留まりは83.0%であった。また、結晶変形も生じなかった。さらに比較例1の平均引上げ速度を1とした場合の平均引上げ速度比は、1.3であった。
[Example 2]
The raw material silicon was put into a quartz crucible, and a silicon single crystal having a diameter of 420 mm was pulled up. At this time, the radiation shield main body having a diameter of the lower end opening of 560 mm, the upper tip portion inclined outward by 60 ° with respect to the lower body portion, and the diameter of the lower end portion opening (inner diameter of the first inner diameter adjusting ring) is 520 mm. The diameter of the upper tip and lower end openings (second) fitted inside the first inner diameter adjusting ring and the upper tip and lower end, which are fitted inside the first inner diameter adjusting ring and are inclined outward by 40 ° with respect to the lower body. A second inner diameter adjusting ring having an inner diameter adjusting ring (inner diameter of 480 mm) was used, and the distance t between the inner peripheral surface of the second inner diameter adjusting ring and the outer peripheral surface of the silicon single crystal to be pulled up was set to 30 mm. ..
The inner diameter adjusting ring was manufactured by machining from a carbon material base material by machining.
Under these conditions, the pulled-up silicon single crystal did not undergo dozens of dislocations due to crystal deformation, and the yield when 40 silicon single crystals were pulled up by the same method was 83.0%. In addition, no crystal deformation occurred. Further, when the average pulling speed of Comparative Example 1 was 1, the average pulling speed ratio was 1.3.

[比較例1]
実施例1において、内径調整リングを使用しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、シリコン単結晶を引き上げた。
引き上げられたシリコン単結晶は、結晶変形による有転位化を起こしており、比較例1と同様の条件でシリコン単結晶を40本引上げた際の歩留まりも50.5%と、実施例1に比べて劣っていた。さらに、結晶変形を起こしていた。
[Comparative Example 1]
The silicon single crystal was pulled up in the same manner as in Example 1 except that the inner diameter adjusting ring was not used in Example 1.
The pulled-up silicon single crystal undergoes dislocation due to crystal deformation, and the yield when 40 silicon single crystals are pulled up under the same conditions as in Comparative Example 1 is 50.5%, which is higher than that of Example 1. Was inferior. Furthermore, crystal deformation was caused.

実施例1では、比較例1に比べて、引上げ本数40本における歩留まりは約69%向上していた。また、実施例1では、結晶変形を起こさなかったため、比較例1に比べて、平均引上げ速度を約20%上げることができた。 In Example 1, the yield at the number of raised lines of 40 was improved by about 69% as compared with Comparative Example 1. Further, in Example 1, since the crystal was not deformed, the average pulling speed could be increased by about 20% as compared with Comparative Example 1.

1 シリコン単結晶
2 シリコン融液
3 石英ルツボ
4 黒鉛ルツボ
5 黒鉛ヒーター
6 断熱材
7 輻射シールド本体
8 内径調整リング
8a 逆円錐台形状の上側先端部
8b 円筒形状の下側胴部
9 支持構造体
10 支持台
70 輻射シールド
100 シリコン単結晶引き上げ装置
1 Silicon single crystal 2 Silicon crucible 3 Quartz crucible 4 Graphite crucible 5 Graphite heater 6 Insulation material 7 Radiation shield body 8 Inner diameter adjustment ring 8a Inverted conical trapezoidal upper tip 8b Cylindrical lower body 9 Support structure 10 Support base 70 Radiation shield 100 Silicon single crystal pulling device

Claims (4)

輻射シールド本体と前記輻射シールド本体に着脱自在に嵌合された内径調整リングとからなり、
前記内径調整リングは、逆円錐台形状の上側先端部と、円筒形状の下側胴部とが一体に形成されていることを特徴とする輻射シールド。
It consists of a radiation shield body and an inner diameter adjusting ring that is detachably fitted to the radiation shield body.
The inner diameter adjusting ring is a radiation shield characterized in that an upper tip portion having an inverted truncated cone shape and a lower body portion having a cylindrical shape are integrally formed.
前記内径調整リングは、内径の異なる複数の内径調整リングを備えることを特徴とする請求項1に記載の輻射シールド。 The radiation shield according to claim 1, wherein the inner diameter adjusting ring includes a plurality of inner diameter adjusting rings having different inner diameters. 前記内径調整リングが、カーボン材またはカーボン繊維材からなることを特徴とする、請求項1または2に記載の輻射シールド。 The radiation shield according to claim 1 or 2, wherein the inner diameter adjusting ring is made of a carbon material or a carbon fiber material. 前記内径調整リングが、逆円錐台形状の上側先端部と、テーパー状の下側胴部とからなり、
前記下側胴部と、輻射シールド本体の内周面とがテーパー面で嵌合することを特徴とする、請求項1~3のいずれか一項に記載の輻射シールド。
The inner diameter adjusting ring comprises an inverted truncated cone-shaped upper tip portion and a tapered lower trunk portion.
The radiation shield according to any one of claims 1 to 3, wherein the lower body portion and the inner peripheral surface of the radiation shield main body are fitted with a tapered surface.
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