JP2705809B2 - 単結晶引上装置 - Google Patents
単結晶引上装置Info
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- JP2705809B2 JP2705809B2 JP63251151A JP25115188A JP2705809B2 JP 2705809 B2 JP2705809 B2 JP 2705809B2 JP 63251151 A JP63251151 A JP 63251151A JP 25115188 A JP25115188 A JP 25115188A JP 2705809 B2 JP2705809 B2 JP 2705809B2
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Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、引き上げ中の単結晶を冷却するための冷却
筒を備えた単結晶引上装置に関する。
筒を備えた単結晶引上装置に関する。
「従来の技術」 この種の単結晶引上装置の一例として、特開昭61-683
89号公報において提案されたシリコン単結晶の引上装置
を第４図に示す。
89号公報において提案されたシリコン単結晶の引上装置
を第４図に示す。
図中符号１は炉体であり、この炉体１内には、シリコ
ン溶湯Ｙを保持する石英ルツボ２が黒鉛サセプタ３を介
して回転軸４の上端に固定されている。また、ルツボ２
の周囲にはヒータ５および保温筒６が配置されるととも
に、ルツボ２の上方には図示しない引上機構が設けら
れ、引上ワイヤ７により、種結晶８を固定した種保持具
９が昇降および回転操作されるようになっている。
ン溶湯Ｙを保持する石英ルツボ２が黒鉛サセプタ３を介
して回転軸４の上端に固定されている。また、ルツボ２
の周囲にはヒータ５および保温筒６が配置されるととも
に、ルツボ２の上方には図示しない引上機構が設けら
れ、引上ワイヤ７により、種結晶８を固定した種保持具
９が昇降および回転操作されるようになっている。
また、引き上げられる単結晶Ｔの周囲には間隙をあけ
て同心に冷却筒10が配置され、炉体１の上壁を垂直に貫
通して固定されている。この冷却筒10は円筒形をなし、
その内部には冷却水等を通す冷媒路（図示略）が形成さ
れている。そして、この冷却筒10の上端からArガスが炉
体１内に供給されるようになっている。
て同心に冷却筒10が配置され、炉体１の上壁を垂直に貫
通して固定されている。この冷却筒10は円筒形をなし、
その内部には冷却水等を通す冷媒路（図示略）が形成さ
れている。そして、この冷却筒10の上端からArガスが炉
体１内に供給されるようになっている。
この装置によれば、冷却筒10によって引き上げ中の単
結晶Ｔへの輻射熱を防ぐとともに単結晶Ｔを冷却し、単
結晶Ｔの引上速度を高めることができる。
結晶Ｔへの輻射熱を防ぐとともに単結晶Ｔを冷却し、単
結晶Ｔの引上速度を高めることができる。
「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、上記装置を実際に使用した場合には、
原料溶解時時に冷却筒10によりルツボ２内の原料の熱量
が奪われ、冷却筒10を設けない形式の引上装置に比して
原料溶解に長時間かかり、その分、生産性が低いという
問題があった。
原料溶解時時に冷却筒10によりルツボ２内の原料の熱量
が奪われ、冷却筒10を設けない形式の引上装置に比して
原料溶解に長時間かかり、その分、生産性が低いという
問題があった。
また、本出願人らは、特願昭63-145260号において、
半導体デバイス工程での高温処理時に積層欠陥が生じに
くいシリコン単結晶の引上方法を提案した。この方法
は、溶湯から引き上げたシリコン単結晶が、850〜1050
℃の温度範囲を140分以下の滞留時間で通過するように
冷却温度の制御を行なうことを特徴としており、この方
法の実施に当たっては、単結晶の冷却効率をいかに制御
するかが問題となる。ところが上記の引上装置では、冷
却筒10が固定されているため冷却効率を調節することが
できず、単結晶Ｔの温度制御が困難であるという問題も
あった。
半導体デバイス工程での高温処理時に積層欠陥が生じに
くいシリコン単結晶の引上方法を提案した。この方法
は、溶湯から引き上げたシリコン単結晶が、850〜1050
℃の温度範囲を140分以下の滞留時間で通過するように
冷却温度の制御を行なうことを特徴としており、この方
法の実施に当たっては、単結晶の冷却効率をいかに制御
するかが問題となる。ところが上記の引上装置では、冷
却筒10が固定されているため冷却効率を調節することが
できず、単結晶Ｔの温度制御が困難であるという問題も
あった。
「課題を解決するための手段」 本発明は上記課題を解決するためになされたもので、
請求項１記載の単結晶引上装置では、炉体内に配された
溶湯を保持するルツボと、このルツボ内の溶湯から単結
晶を成長させながら引き上げる引上機構と、引き上げ中
の単結晶の周囲に同心に配置される冷却筒とを備えた単
結晶引上装置において、前記冷却筒を前記炉体内でその
軸線方向に昇降させる昇降機構を設けたことを特徴とす
る。
請求項１記載の単結晶引上装置では、炉体内に配された
溶湯を保持するルツボと、このルツボ内の溶湯から単結
晶を成長させながら引き上げる引上機構と、引き上げ中
の単結晶の周囲に同心に配置される冷却筒とを備えた単
結晶引上装置において、前記冷却筒を前記炉体内でその
軸線方向に昇降させる昇降機構を設けたことを特徴とす
る。
また、請求項２記載の単結晶引上装置では、請求項１
記載の単結晶引上装置におい、前記昇降機構は、前記炉
体を気密状態に貫通し端部に前記冷却筒が固定された昇
降ロッドを備え、該昇降ロッドは、前記冷却筒の軸線方
向に昇降可能に設けられていることを特徴とする。
記載の単結晶引上装置におい、前記昇降機構は、前記炉
体を気密状態に貫通し端部に前記冷却筒が固定された昇
降ロッドを備え、該昇降ロッドは、前記冷却筒の軸線方
向に昇降可能に設けられていることを特徴とする。
さらに、請求項３記載の単結晶引上装置では、請求項
２記載の単結晶引上装置において、前記炉体の上部を気
密状態に貫通するとともに前記冷却筒と同軸上に配され
炉体内に所定の所定の気体を供給するガス供給パイプを
備え、前記冷却筒は、前記ガス供給パイプの外周に略気
密状態かつ摺動可能に配されていることを特徴とする。
２記載の単結晶引上装置において、前記炉体の上部を気
密状態に貫通するとともに前記冷却筒と同軸上に配され
炉体内に所定の所定の気体を供給するガス供給パイプを
備え、前記冷却筒は、前記ガス供給パイプの外周に略気
密状態かつ摺動可能に配されていることを特徴とする。
「作用」 この装置では、昇降機構により冷却筒を上昇させた状
態でルツボ内の原料を溶解し、完全に溶解した後、冷却
筒を降下させて単結晶の引き上げを行なう。これによ
り、原料溶解時の冷却筒による熱量損失を防ぎ、溶解を
早めて生産性が向上できる。また、単結晶引き上げ中に
冷却筒を適宜昇降させることにより、任意の温度条件で
単結晶の冷却が行なえる。
態でルツボ内の原料を溶解し、完全に溶解した後、冷却
筒を降下させて単結晶の引き上げを行なう。これによ
り、原料溶解時の冷却筒による熱量損失を防ぎ、溶解を
早めて生産性が向上できる。また、単結晶引き上げ中に
冷却筒を適宜昇降させることにより、任意の温度条件で
単結晶の冷却が行なえる。
「実施例」 第１図は、本発明に係わる単結晶引上装置の第１実施
例を示し、前記の従来例と同一部分には同一符号を付し
て説明を省略する。
例を示し、前記の従来例と同一部分には同一符号を付し
て説明を省略する。
この装置においては、炉体１の上壁に円形の開口部20
を形成し、この開口部20を通して円筒形の冷却筒21を昇
降可能に配置したことを特徴とする。この冷却筒21の上
端部にはフランジ部21Aが形成され、このフランジ部21A
と前記開口部20の周縁部との間には、冷却筒21の外周面
を覆う円筒状の蛇腹部材22が気密的に張設されている。
この蛇腹部材22はSUS製等のもので、十分な耐熱性を有
するとともに、冷却筒21の摺動に追従して伸縮し、さら
に炉体１内が減圧された場合にも、炉体１外との気圧差
に耐えて縮径しない構造となっている。そして冷却筒21
には、図示しない昇降機構が付設されるとともに、その
上端にはArガス等の供給管（図示略）が気密的に連結さ
れている。
を形成し、この開口部20を通して円筒形の冷却筒21を昇
降可能に配置したことを特徴とする。この冷却筒21の上
端部にはフランジ部21Aが形成され、このフランジ部21A
と前記開口部20の周縁部との間には、冷却筒21の外周面
を覆う円筒状の蛇腹部材22が気密的に張設されている。
この蛇腹部材22はSUS製等のもので、十分な耐熱性を有
するとともに、冷却筒21の摺動に追従して伸縮し、さら
に炉体１内が減圧された場合にも、炉体１外との気圧差
に耐えて縮径しない構造となっている。そして冷却筒21
には、図示しない昇降機構が付設されるとともに、その
上端にはArガス等の供給管（図示略）が気密的に連結さ
れている。
なお冷却筒21は、Mo,SUS製等の筒体を２重に重ねて均
等に空隙をあけ、端部を封止した中空構造をなし、前記
空隙内を仕切りで区画し、冷媒路をその全体に亙って形
成したものである。そしてこの冷媒路には、供給管（図
示略）を通じて冷却水が循環されるようになっている。
等に空隙をあけ、端部を封止した中空構造をなし、前記
空隙内を仕切りで区画し、冷媒路をその全体に亙って形
成したものである。そしてこの冷媒路には、供給管（図
示略）を通じて冷却水が循環されるようになっている。
上記構成からなる単結晶引上装置によれば、昇降機構
により冷却筒21を上昇させた状態でルツボ２内の原料を
溶解し、完全に溶解した後に冷却筒21を溶湯Ｙの近傍ま
で降下させて単結晶Ｔの引き上げを行なうことができ
る。これにより、冷却筒21による原料溶解時の熱量損失
を防ぎ、原料の溶解を早めて生産性向上が図れる。
により冷却筒21を上昇させた状態でルツボ２内の原料を
溶解し、完全に溶解した後に冷却筒21を溶湯Ｙの近傍ま
で降下させて単結晶Ｔの引き上げを行なうことができ
る。これにより、冷却筒21による原料溶解時の熱量損失
を防ぎ、原料の溶解を早めて生産性向上が図れる。
また、この装置では、単結晶引き上げ中に冷却筒21を
適宜昇降操作することにより、任意の温度条件で単結晶
Ｔの冷却が行なえるため、例えばシリコン単結晶製造時
には、引き上げられた単結晶の850〜1050℃の温度範囲
での滞留時間を140分以下にフィールドバック方式等に
より制御することが容易で、半導体デバイス工程におけ
る高温処理後も積層欠陥が発生しにくい優れた単結晶が
得られる。
適宜昇降操作することにより、任意の温度条件で単結晶
Ｔの冷却が行なえるため、例えばシリコン単結晶製造時
には、引き上げられた単結晶の850〜1050℃の温度範囲
での滞留時間を140分以下にフィールドバック方式等に
より制御することが容易で、半導体デバイス工程におけ
る高温処理後も積層欠陥が発生しにくい優れた単結晶が
得られる。
なお、本発明の効果を実証するため、第１図に示した
装置と、冷却筒20以外は全く同構成・同寸法の従来装置
（第４図参照）を用い、それぞれシリコン原料の溶解試
験を行なった。各装置における冷却筒の直径、冷却水の
供給量、ルツボ内のシリコン原料充填量は全て統一し
た。そして本発明の装置では、冷却筒の下端が溶湯表面
から100cmの高さになるように上昇させる一方、従来装
置では冷却筒の下端が溶湯から30cmの高さになるように
設定した。その結果、本発明の装置では、従来装置に比
して約80％の所要時間で原料溶解が完了した。
装置と、冷却筒20以外は全く同構成・同寸法の従来装置
（第４図参照）を用い、それぞれシリコン原料の溶解試
験を行なった。各装置における冷却筒の直径、冷却水の
供給量、ルツボ内のシリコン原料充填量は全て統一し
た。そして本発明の装置では、冷却筒の下端が溶湯表面
から100cmの高さになるように上昇させる一方、従来装
置では冷却筒の下端が溶湯から30cmの高さになるように
設定した。その結果、本発明の装置では、従来装置に比
して約80％の所要時間で原料溶解が完了した。
次に第２図は本発明の第２の実施例を示し、この例で
は、炉体１内に比較的短い冷却筒30を単結晶Ｔと同心に
配置し、この冷却筒30の上端のフランジ部30Aに一対の
昇降ロッド31を上向きに固定し、これら昇降ロッド31を
気密シール32を介して炉体１の上壁に貫通支持したもの
である。そして、各昇降ロッド31は図示しない昇降機構
により昇降操作されると同時に、これらを通じて冷却筒
30内に冷媒が循環されるようになっている。また炉体１
の上面には、冷却筒30と対向してArガス供給管33が垂直
に固定されている。この構成によれば、前記第１実施例
よりも冷却筒30のシール構造が簡略化されるため、設備
コストが安い利点がある。
は、炉体１内に比較的短い冷却筒30を単結晶Ｔと同心に
配置し、この冷却筒30の上端のフランジ部30Aに一対の
昇降ロッド31を上向きに固定し、これら昇降ロッド31を
気密シール32を介して炉体１の上壁に貫通支持したもの
である。そして、各昇降ロッド31は図示しない昇降機構
により昇降操作されると同時に、これらを通じて冷却筒
30内に冷媒が循環されるようになっている。また炉体１
の上面には、冷却筒30と対向してArガス供給管33が垂直
に固定されている。この構成によれば、前記第１実施例
よりも冷却筒30のシール構造が簡略化されるため、設備
コストが安い利点がある。
なお、上記の第２実施例では、炉体１内に供給された
Arガスが冷却筒30内を強制的に通される構成にはなって
いなかったが、第３図のようにArガス供給パイプ33の下
端を炉体１内に延長して、冷却筒30の上端に略気密的か
つ摺動可能に差し込んだ構成としてもよい。こうすれ
ば、Arガスと単結晶との熱交換が促進され、単結晶の冷
却効果が向上する。
Arガスが冷却筒30内を強制的に通される構成にはなって
いなかったが、第３図のようにArガス供給パイプ33の下
端を炉体１内に延長して、冷却筒30の上端に略気密的か
つ摺動可能に差し込んだ構成としてもよい。こうすれ
ば、Arガスと単結晶との熱交換が促進され、単結晶の冷
却効果が向上する。
また、以上の実施例ではいずれも、冷却筒が炉体１の
上方から昇降操作されていたが、必要に応じては昇降ロ
ッドを保温筒６の外側を通して炉体１の下壁に貫通支持
し、炉体１の下方から昇降操作する構成としてもよい。
上方から昇降操作されていたが、必要に応じては昇降ロ
ッドを保温筒６の外側を通して炉体１の下壁に貫通支持
し、炉体１の下方から昇降操作する構成としてもよい。
また、本発明はシリコンのみに限らず、多種の半導体
単結晶製造装置に適用してもよいし、さらに冷却筒の形
状を截頭円錐形等に変形したり、冷却筒に結晶成長部観
察用の窓を形成したり、冷却筒の内面に熱交換効率向上
用の突条や溝等を形成してもよい。
単結晶製造装置に適用してもよいし、さらに冷却筒の形
状を截頭円錐形等に変形したり、冷却筒に結晶成長部観
察用の窓を形成したり、冷却筒の内面に熱交換効率向上
用の突条や溝等を形成してもよい。
「発明の効果」 以上説明したように、請求項１記載の単結晶引上装置
は、冷却筒を炉体内でその軸線方向に昇降させる昇降機
構を設けたものなので、冷却筒を昇降させた状態でルツ
ボ内の原料を溶解し、完全に溶解した後に冷却筒を溶湯
の近傍まで降下させて単結晶の引き上げを行なうことが
できる。これにより、冷却筒による原料溶解時の熱量損
失を防ぎ、原料の溶解を早めて生産性向上が図れる。
は、冷却筒を炉体内でその軸線方向に昇降させる昇降機
構を設けたものなので、冷却筒を昇降させた状態でルツ
ボ内の原料を溶解し、完全に溶解した後に冷却筒を溶湯
の近傍まで降下させて単結晶の引き上げを行なうことが
できる。これにより、冷却筒による原料溶解時の熱量損
失を防ぎ、原料の溶解を早めて生産性向上が図れる。
また、この装置では、単結晶引き上げ中に冷却筒を適
宜昇降させることにより、冷却温度条件を任意に調節し
つつ、単結晶の引き上げが行なえる利点も有する。
宜昇降させることにより、冷却温度条件を任意に調節し
つつ、単結晶の引き上げが行なえる利点も有する。
また、請求項２記載の単結晶引上装置では、前記昇降
機構が、前記炉体を気密状態に貫通し端部に前記冷却筒
が固定された昇降ロッドを備え、該昇降ロッドは、前記
冷却筒の軸線方向に昇降可能に設けられているので、冷
却筒のシール構造が簡略化されることにより、設備コス
トを安くすることができる。
機構が、前記炉体を気密状態に貫通し端部に前記冷却筒
が固定された昇降ロッドを備え、該昇降ロッドは、前記
冷却筒の軸線方向に昇降可能に設けられているので、冷
却筒のシール構造が簡略化されることにより、設備コス
トを安くすることができる。
さらに、請求項３記載の単結晶引上装置では、前記炉
体の上部を気密状態に貫通するとともに前記冷却筒と同
軸上に配され炉体内に所定の所定の気体を供給するガス
供給パイプを備え、前記冷却筒は、前記ガス供給パイプ
の外周に略気密状態かつ摺動可能に配されているので、
炉体内に供給される前記気体と単結晶との熱交換を促進
して、単結晶の冷却効果を向上させることができる。
体の上部を気密状態に貫通するとともに前記冷却筒と同
軸上に配され炉体内に所定の所定の気体を供給するガス
供給パイプを備え、前記冷却筒は、前記ガス供給パイプ
の外周に略気密状態かつ摺動可能に配されているので、
炉体内に供給される前記気体と単結晶との熱交換を促進
して、単結晶の冷却効果を向上させることができる。
第１図は本発明に係わる単結晶引上装置の第１実施例を
示す縦断面図、第２図および第３図は本発明の他の実施
例を示す縦断面図、第４図は従来の単結晶引上装置の一
例を示す縦断面図である。 Ｙ……シリコン溶湯、Ｔ……単結晶、１……炉体、２…
…ルツボ、21……冷却筒、22……蛇腹部材、30……冷却
筒、31……昇降ロッド、32……気密シール、33……Arガ
ス供給管。
示す縦断面図、第２図および第３図は本発明の他の実施
例を示す縦断面図、第４図は従来の単結晶引上装置の一
例を示す縦断面図である。 Ｙ……シリコン溶湯、Ｔ……単結晶、１……炉体、２…
…ルツボ、21……冷却筒、22……蛇腹部材、30……冷却
筒、31……昇降ロッド、32……気密シール、33……Arガ
ス供給管。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 樋口 朗 兵庫県朝来郡生野町口銀谷字猪野々985 ―１ 三菱金属株式会社生野工場内 (56)参考文献 特開 昭59−8692（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−205397（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】炉体内に配され溶湯を保持するルツボと、
このルツボ内の溶湯から単結晶を成長させながら引き上
げる引上機構と、引き上げ中の単結晶の周囲に同心に配
置される冷却筒とを備えた単結晶引上装置において、 前記冷却筒を前記炉体内でその軸線方向に昇降させる昇
降機構を設けたことを特徴とする単結晶引上装置。 - 【請求項２】請求項１記載の単結晶引上装置において、 前記昇降機構は、前記炉体を気密状態に貫通し端部に前
記冷却筒が固定された昇降ロッドを備え、 該昇降ロッドは、前記冷却筒の軸線方向に昇降可能に設
けられていることを特徴とする単結晶引上装置。 - 【請求項３】請求項２記載の単結晶引上装置において、 前記炉体の上部を気密状態に貫通するとともに前記冷却
筒と同軸上に配され炉体内に所定の気体を供給するガス
供給パイプを備え、 前記冷却筒は、前記ガス供給パイプの外周に略気密状態
かつ摺動可能に配されていることを特徴とする単結晶引
上装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63251151A JP2705809B2 (ja) | 1988-10-05 | 1988-10-05 | 単結晶引上装置 |
| US07/313,799 US4981549A (en) | 1988-02-23 | 1989-02-22 | Method and apparatus for growing silicon crystals |
| DE3905626A DE3905626B4 (de) | 1988-02-23 | 1989-02-23 | Vorrichtung zur Züchtung von Siliziumkristallen |
| US07/933,879 US5264189A (en) | 1988-02-23 | 1992-08-21 | Apparatus for growing silicon crystals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63251151A JP2705809B2 (ja) | 1988-10-05 | 1988-10-05 | 単結晶引上装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0297478A JPH0297478A (ja) | 1990-04-10 |
| JP2705809B2 true JP2705809B2 (ja) | 1998-01-28 |
Family
ID=17218435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63251151A Expired - Lifetime JP2705809B2 (ja) | 1988-02-23 | 1988-10-05 | 単結晶引上装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2705809B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2509477B2 (ja) * | 1991-04-20 | 1996-06-19 | コマツ電子金属株式会社 | 結晶成長方法及び結晶成長装置 |
| US5900059A (en) * | 1996-05-29 | 1999-05-04 | Komatsu Electronic Metals Co., Ltd. | Method and apparatus for fabricating semiconductor single crystal |
| JP3992800B2 (ja) * | 1997-09-22 | 2007-10-17 | Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 | 単結晶製造装置および単結晶の製造方法 |
| JP4842861B2 (ja) * | 2007-03-12 | 2011-12-21 | コバレントマテリアル株式会社 | シリコン単結晶の製造方法 |
| JP6414135B2 (ja) * | 2015-12-07 | 2018-10-31 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶の製造方法及びシリコン単結晶製造装置 |
| CN110453277A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-11-15 | 包头美科硅能源有限公司 | 一种直拉法单晶炉热场快速冷却装置及冷却方法 |
| JP7264043B2 (ja) * | 2019-12-23 | 2023-04-25 | 株式会社Sumco | 単結晶育成方法および単結晶育成装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57205397A (en) * | 1981-06-12 | 1982-12-16 | Oki Electric Ind Co Ltd | Method and apparatus for growing single crystal |
| JPS598692A (ja) * | 1982-07-02 | 1984-01-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 単結晶の育成装置 |
-
1988
- 1988-10-05 JP JP63251151A patent/JP2705809B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0297478A (ja) | 1990-04-10 |
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