JP2705832B2 - Single crystal pulling device - Google Patents
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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、高純度シリコン単結晶等の製造に用いられ
る単結晶引き上げ装置に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a single crystal pulling apparatus used for producing a high-purity silicon single crystal or the like.
［従来の技術］ ルツボ内でシリコン等の多結晶を溶融して溶湯とし、
この溶湯から単結晶を成長させながら引き上げる、いわ
ゆる単結晶引き上げ装置として、従来より第３図に示さ
れるものが使用されている。[Prior art] A polycrystal such as silicon is melted in a crucible to form a molten metal.
As a so-called single crystal pulling apparatus for pulling a single crystal from the molten metal while growing the same, the apparatus shown in FIG. 3 has been conventionally used.
第３図において、図中符号１は炉体であり、この炉体
１の中央部には石英（SiO2）製のルツボ２が設けられて
いる。このルツボ２は黒鉛サセプタ３により保持されて
おり、この黒鉛サセプタ３の下端部は、接合部材４を介
して軸５の上端に取り付けられている。そして、ルツボ
２は、軸５に設置された図示しないルツボ回転モータ及
びルツボ昇降モータにより上昇及び回転されるようにな
っている。In FIG. 3, reference numeral 1 denotes a furnace, and a crucible 2 made of quartz (SiO 2 ) is provided at the center of the furnace 1. The crucible 2 is held by a graphite susceptor 3, and a lower end of the graphite susceptor 3 is attached to an upper end of a shaft 5 via a joining member 4. The crucible 2 is raised and rotated by a crucible rotating motor and a crucible lifting motor (not shown) installed on the shaft 5.
また、ルツボ２を保持する黒鉛サセプタ３の周囲には
ヒータ６が円筒状に配設され、このヒータ６が通電され
ることによりルツボ２が黒鉛サセプタ３を介して加熱さ
れるようになっている。さらに、炉体１とヒータ６との
間には、円筒状の断熱材７が配設されている。A heater 6 is arranged in a cylindrical shape around the graphite susceptor 3 holding the crucible 2, and the crucible 2 is heated via the graphite susceptor 3 when the heater 6 is energized. . Further, a cylindrical heat insulating material 7 is provided between the furnace body 1 and the heater 6.
上記炉体１の上方には、図示しない引き上げ機構が設
けられ、その引き上げ機構により引き上げワイヤ８がル
ツボ２の上方で上下動されるようになっている。この引
き上げワイヤ８の先端には、シード支持具９を介してシ
ード10（結晶の種）が取り付けられており、このシード
10はルツボ２内の溶湯11に浸された後、引き上げられる
ことにより、シード10を先端部として順次成長する単結
晶棒12が引き上げられるようになっている。Above the furnace body 1, a lifting mechanism (not shown) is provided, and the lifting mechanism vertically moves the lifting wire 8 above the crucible 2. A seed 10 (crystal seed) is attached to the tip of the pulling wire 8 via a seed support 9.
After being immersed in the molten metal 11 in the crucible 2, the rod 10 is pulled up, so that the single crystal rod 12 which grows sequentially with the seed 10 as the tip is pulled up.
［発明が解決しようとする課題］ ところで、溶湯11は、その表面11aの温度が溶湯底部1
1bの温度に比べて、炉体１内部に流入する雰囲気ガスと
の接触等により低くなる傾向にあり、そのため熱対流が
発生して溶湯11が底部11bから表面11aへ流動するように
なる。そして、前記ルツボ２の材質である石英（SiO2）
が、シリコン溶湯と反応して揮発性の酸化ケイ素（Si
O）を生成し、この酸化ケイ素が溶湯11内に一部混入す
るので、第３図中矢印のように、ルツボ２内壁から溶湯
11内部へ酸素が溶出される。[Problems to be Solved by the Invention] By the way, the temperature of the surface 11a of the molten metal 11
Compared to the temperature 1b, the temperature tends to be lower due to contact with the atmosphere gas flowing into the furnace body 1 and the like, so that heat convection is generated and the molten metal 11 flows from the bottom 11b to the surface 11a. Then, quartz (SiO 2 ) which is the material of the crucible 2
Reacts with the molten silicon to form volatile silicon oxide (Si)
O), and this silicon oxide is partially mixed into the molten metal 11, and as shown by the arrow in FIG.
11 Oxygen is eluted inside.
これにより、前記従来の単結晶引き上げ装置では、溶
湯の酸素濃度が単結晶引き上げ開始時の溶湯上部で高
く、以後、単結晶の引き上げにつれて、酸素濃度が低下
する。そのため、製造された単結晶棒12は、第４図に示
されるＰ線のように、トップＴ側においては酸素濃度が
高く、ボトムＢ側に向かうにつれ濃度が低下するものと
なり、その酸素の濃度変化は大きな勾配となる。As a result, in the conventional single crystal pulling apparatus, the oxygen concentration of the molten metal is high above the molten metal at the start of the single crystal pulling, and thereafter, the oxygen concentration decreases as the single crystal is pulled. Therefore, the manufactured single crystal rod 12 has a high oxygen concentration on the top T side and a decreasing concentration toward the bottom B side, as indicated by the line P shown in FIG. The change is a large gradient.
単結晶の酸素濃度が所定値よりも高い場合には、その
単結晶を熱処理する際に転位が生じ、積層欠陥の発生、
または結晶内の酸化物の析出により結晶構造が乱れ、そ
れにより半導体としての特性が悪化する原因となる。ま
た逆に、酸素濃度が低い場合には、半導体製造用として
は不適となるので、半導体製品用の単結晶の基準として
は、酸素濃度の上限Ｕ・下限Ｌがきめられている。If the oxygen concentration of the single crystal is higher than a predetermined value, dislocations occur when the single crystal is heat-treated, causing stacking faults,
Alternatively, the crystal structure is disturbed by the precipitation of an oxide in the crystal, which causes deterioration of characteristics as a semiconductor. Conversely, if the oxygen concentration is low, it is unsuitable for semiconductor production. Therefore, the upper limit U and the lower limit L of the oxygen concentration are determined as the standard of single crystals for semiconductor products.
ところが、従来の引き上げ装置により製造された単結
晶は、前述のようにそのトップＴからボトムＢに向って
酸素の濃度変化が大きいので、第４図のように半導体と
して使用可能な部分（酸素濃度Ｌ以上Ｕ以下）が少な
い。したがって、従来の引き上げ装置では、実質的な単
結晶の製造効率が悪いという課題があった。However, the single crystal manufactured by the conventional pulling apparatus has a large change in the oxygen concentration from the top T to the bottom B as described above. (L or more and U or less). Therefore, the conventional pulling apparatus has a problem that the production efficiency of a substantial single crystal is low.
本発明は、上記のような課題を解決し、含有酸素濃度
が最適なシリコン単結晶を円滑に製造することができる
単結晶引き上げ装置を提供することを目的とする。An object of the present invention is to provide a single crystal pulling apparatus capable of solving the above problems and smoothly producing a silicon single crystal having an optimum oxygen concentration.
［課題を解決するための手段］ 請求項１記載の単結晶引き上げ装置は、ルツボと、こ
のルツボの周囲に設けられたヒータと、前記ルツボを保
持するサセプタと、該サセプタを支持する支持部と、前
記ルツボ内の溶湯から単結晶を成長させながら引き上げ
る引き上げ具とからなる単結晶引き上げ装置において、
前記サセプタは、その底部角部がテーパ状に形成され、
前記支持部は、前記ルツボの底部角部と前記ヒータとの
間に配された熱遮断手段を備え、該熱遮断手段は、前記
サセプタの底部角部に沿って配された円環状の熱遮断板
を備え、該熱遮断板は、その外径が前記サセプタの外径
と略同一に設定されていることを特徴とするものであ
る。[Means for Solving the Problems] A single crystal pulling apparatus according to claim 1, wherein a crucible, a heater provided around the crucible, a susceptor for holding the crucible, and a supporting portion for supporting the susceptor are provided. A pulling tool for pulling a single crystal from the molten metal in the crucible while growing the single crystal,
The susceptor has a bottom corner formed in a tapered shape,
The support portion includes a heat shutoff means disposed between a bottom corner of the crucible and the heater, and the heat shutoff means has an annular heat cutoff disposed along the bottom corner of the susceptor. A plate having an outer diameter substantially equal to an outer diameter of the susceptor.
また、請求項２記載の単結晶引き上げ装置は、請求項
１記載の単結晶引き上げ装置において、前記熱遮蔽板
は、モリブデンで形成されていることを特徴とする。A single crystal pulling apparatus according to a second aspect of the present invention is the single crystal pulling apparatus according to the first aspect, wherein the heat shield plate is formed of molybdenum.
［作用］ 本発明の単結晶引き上げ装置によれば、サセプタを支
持する支持部がルツボの底部角部とヒータとの間に配さ
れた熱遮断手段を備え、該熱遮断手段がサセプタの底部
角部に沿って配された円環状の熱遮断板を備えているこ
とにより、従来の方法であると過熱傾向にあるルツボ底
部への入熱を減少させるので、溶湯内部の表面と底部と
の温度が略均一になり、それにより溶湯が流動せずに内
部に酸素濃度が全域に亙り均一になる。[Operation] According to the single crystal pulling apparatus of the present invention, the supporting portion for supporting the susceptor is provided with the heat shutoff means disposed between the bottom corner of the crucible and the heater, and the heat shutoff means is provided at the bottom corner of the susceptor. By providing an annular heat shield plate arranged along the portion, the conventional method reduces heat input to the crucible bottom, which tends to overheat, so that the temperature between the surface inside the molten metal and the bottom is reduced. Is substantially uniform, whereby the molten metal does not flow and the oxygen concentration inside is uniform over the entire region.
したがって、酸素濃度の差が小さい単結晶棒を製造す
ることができ、半導体として使用可能な領域が増大する
ため、単結晶の製造効率を高めることができる。Therefore, a single crystal rod having a small difference in oxygen concentration can be manufactured, and a region usable as a semiconductor increases, so that manufacturing efficiency of a single crystal can be improved.
［実施例］ 本発明による単結晶引き上げ装置の一実施例につい
て、第１図及び第２図を参照して説明する。なお、上記
従来例と同様な部分には、同一符号を付し、その説明を
省略する。[Embodiment] An embodiment of a single crystal pulling apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. 1 and FIG. The same parts as those in the above-described conventional example are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
第１図の単結晶引き上げ装置においては、黒鉛サセプ
タ３の底部角部3a（ルツボ２の底部角部）とヒータ６と
の間に、黒鉛サセプタ３の下部位置から斜め上方に延出
している熱遮蔽手段が配設されている。いすなわち、黒
鉛サセプタ３のテーパ状に形成された底部角部3aと接合
部材４との間には、材質がモリブデン等からなる薄板を
略円錘台形状に加工成形した熱遮蔽部材20が載置されて
いる。したがって、軸５、接合部材４および熱遮断部材
20は黒鉛サセプタ３を支持する支持部を構成する。この
熱遮断部材20は、底面部20bと、この底面部20bの縁部か
ら底部角部3aに沿ってテーパがやや大きくなって延びる
円環状の熱遮断板20aとから構成されている。上記底面
部20bのテーパは、それぞれ黒鉛サセプタ３及び接合部
材４の該当箇所と一致している。また、熱遮断板20aの
外径は、第１図に示すように、黒鉛サセプタ３の外径と
略同一に設定されている。In the single crystal pulling apparatus shown in FIG. 1, heat extending obliquely upward from a lower position of the graphite susceptor 3 is provided between a bottom corner 3a of the graphite susceptor 3 (a bottom corner of the crucible 2) and the heater 6. Shielding means is provided. In other words, a heat shielding member 20, which is formed by processing a thin plate made of molybdenum or the like into a substantially frustoconical shape, is placed between the tapered bottom corner 3a of the graphite susceptor 3 and the joining member 4. Is placed. Therefore, the shaft 5, the joining member 4, and the heat blocking member
Reference numeral 20 denotes a supporting portion for supporting the graphite susceptor 3. The heat shielding member 20 includes a bottom surface portion 20b, and an annular heat shielding plate 20a that extends from the edge of the bottom surface portion 20b along the bottom corner 3a with a slightly increased taper. The taper of the bottom portion 20b matches the corresponding portions of the graphite susceptor 3 and the joining member 4, respectively. Further, as shown in FIG. 1, the outer diameter of the heat shield plate 20a is set to be substantially the same as the outer diameter of the graphite susceptor 3.
このような、単結晶引き上げ装置を使用して単結晶棒
12を製造する場合、ヒータ６からの輻射熱が熱遮蔽板20
aにより遮蔽されるため、ヒータ６からルツボ２の溶湯
底部11bへ加えられる熱量が減少し、溶湯底部11bの溶湯
温度が抑制される。そして、溶湯底部11bと溶湯表面11a
との温度が略均一状態になることにより、溶湯11は熱対
流の発生を抑制するので、酸素濃度も略均一状態にな
る。Such a single crystal rod using a single crystal pulling device
12 is manufactured, the radiant heat from the heater 6 is
Since it is shielded by a, the amount of heat applied from the heater 6 to the molten metal bottom 11b of the crucible 2 is reduced, and the temperature of the molten metal at the molten metal bottom 11b is suppressed. Then, the molten metal bottom 11b and the molten metal surface 11a
When the temperature of the molten metal 11 becomes substantially uniform, the molten metal 11 suppresses the generation of thermal convection, so that the oxygen concentration also becomes substantially uniform.
以下、本実施例における単結晶棒12の製造例を具体的
に説明すると、 ルツボ回転数 ５ rpm 単結晶回転数 15 rpm 単結晶直径 ６ mm 単結晶引き上げ速度 0.8〜1.0 mm/min ヒータ加熱温度 1600〜1700 ℃ 溶湯温度 （表面） 1420 ℃ 製造された単結晶中の酸素濃度規定値 Ｌ値 1.4、Ｕ値 1.7 （×1018atoms/cm3） である。上記条件により製造された単結晶棒12は、第４
図のＮ線に示されるように、酸素濃度の均一なものが得
られる。Hereinafter, a specific example of the production of the single crystal rod 12 in this embodiment will be described. The crucible rotation speed is 5 rpm, the single crystal rotation speed is 15 rpm, the single crystal diameter is 6 mm, the single crystal pulling speed is 0.8 to 1.0 mm / min, and the heater heating temperature is 1600. 11700 ° C. Melt temperature (surface) 1420 ° C. Oxygen concentration specified value in manufactured single crystal L value 1.4, U value 1.7 (× 10 18 atoms / cm 3 ). The single crystal rod 12 manufactured under the above conditions is
As shown by the line N in the figure, a uniform oxygen concentration can be obtained.
このように、本実施例の単結晶引き上げ装置では、ヒ
ータ６と黒鉛サセプタ３の底部角部3aとの間に配設され
る熱遮蔽板20aにより、溶湯11内部の温度が略均一にな
り、それにより溶湯11内部の酸素濃度が全域に亙り均一
になる。したがって、第４図のＮ線に示されるように、
トップＴ側とボトムＢ側での酸素濃度の差が小さい単結
晶棒12を製造することができ、半導体として使用可能な
領域が増大するため、単結晶の製造効率を高めることが
できる。As described above, in the single crystal pulling apparatus of the present embodiment, the temperature inside the molten metal 11 becomes substantially uniform by the heat shielding plate 20a disposed between the heater 6 and the bottom corner 3a of the graphite susceptor 3. Thereby, the oxygen concentration in the molten metal 11 becomes uniform over the entire region. Therefore, as shown by the N line in FIG.
The single crystal rod 12 having a small difference in oxygen concentration between the top T side and the bottom B side can be manufactured, and the region usable as a semiconductor increases, so that the single crystal manufacturing efficiency can be improved.
ここで、溶湯11の底部11bの熱遮蔽手段としては、上
記実施例に限られるものではなく、第２図に示されるよ
うなものであっても上記と同様の作用効果が得られる。
すなわち、第２図に示す単結晶の引き上げ装置にあって
は、接合部材４の上部に熱遮蔽部材21がネジ部材22によ
り固定されており、その上端周面に形成された熱遮蔽板
21aにより、黒鉛サセプタ３の底部角部3aが遮蔽される
ようになっている。Here, the heat shielding means for the bottom 11b of the molten metal 11 is not limited to the above-described embodiment, and the same operation and effect as described above can be obtained even if it is as shown in FIG.
That is, in the single crystal pulling apparatus shown in FIG. 2, a heat shield member 21 is fixed to the upper part of the joining member 4 by a screw member 22, and a heat shield plate formed on the upper peripheral surface thereof.
The bottom corner 3a of the graphite susceptor 3 is shielded by 21a.
なお、上記実施例では、シリコン単結晶の製造に用い
た例を示したが、本発明はこれに限るものではなく、ゲ
ルマニウム等、他の単結晶にも適用可能である。In the above embodiment, an example was described in which the present invention was used for manufacturing a silicon single crystal. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to other single crystals such as germanium.
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の単結晶引き上げ装置
は、サセプタを支持する支持部がルツボの底部角部とヒ
ータとの間に配された熱遮断手段を備え、該熱遮断手段
がサセプタの底部角部に沿って配された円環状の熱遮断
板を備えていることにより、溶湯内部の温都が略均一に
なり、それにより溶湯内部の酸素濃度が全域に亙り均一
になる。したがって、この装置では、トップ側とボトム
側での酸素濃度の変化が小さい単結晶棒を製造すること
ができ、半導体として使用可能な領域が増大するため、
単結晶の製造効率を高めることができる。[Effects of the Invention] As described above, the single crystal pulling apparatus of the present invention includes the heat blocking means in which the supporting portion for supporting the susceptor is disposed between the bottom corner of the crucible and the heater. Since the means is provided with an annular heat shield arranged along the bottom corner of the susceptor, the temperature inside the molten metal becomes substantially uniform, whereby the oxygen concentration inside the molten metal becomes uniform over the entire area. Become. Therefore, in this apparatus, a single crystal rod having a small change in the oxygen concentration between the top side and the bottom side can be manufactured, and a region usable as a semiconductor increases,
Single crystal production efficiency can be improved.
第１図及び第２図は本発明の単結晶引き上げ装置の実施
例を示すもので、第１図は本発明の第一の実施例を示す
断面図、第２図は本発明の他の実施例を示す断面図、第
３図は従来の単結晶引き上げ装置を示す断面図、第４図
は従来と本実施例の効果の比較を示す説明図である。 １……炉体、２……ルツボ、 ６……ヒータ、８……引き上げワイヤ、 11……溶湯、11a……溶湯表面、 11b……溶湯底面、12……単結晶棒 20、21……熱遮蔽部材（熱遮蔽手段）、 20a、21a……熱遮蔽板、 22……ネジ部材。1 and 2 show an embodiment of a single crystal pulling apparatus according to the present invention. FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is another embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a conventional single crystal pulling apparatus, and FIG. 4 is an explanatory view showing a comparison between the effects of the present embodiment and a conventional single crystal pulling apparatus. 1 Furnace body, 2 Crucible, 6 Heater, 8 Pulling wire, 11 Melt, 11a Melt surface, 11b Melt bottom, 12 Single crystal rods 20, 21 ... Heat shielding member (heat shielding means), 20a, 21a ... heat shielding plate, 22 ... screw member.
フロントページの続き (72)発明者 島貫 康 埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地 三 菱金属株式会社中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−202892（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−119198（ＪＰ，Ａ)Continuation of the front page (72) Inventor Yasushi Shimanuki 1-297 Kitabukuro-cho, Omiya-shi, Saitama Mitsui Kinzoku Co., Ltd. Central Research Laboratory (56) References JP-A-62-202892 (JP, A) JP-A-62- 119198 (JP, A)
Claims (2)
ヒータと、前記ルツボを保持するサセプタと、該サセプ
タを支持する支持部と、前記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き上げ具とからなる単結
晶引き上げ装置において、 前記サセプタは、その底部角部がテーパ状に形成され、 前記支持部は、前記ルツボの底部角部と前記ヒータとの
間に配された熱遮断手段を備え、 該熱遮断手段は、前記サセプタの底部角部に沿って配さ
れた円環状の熱遮断板を備え、 該熱遮断板は、その外径が前記サセプタの外径と略同一
に設定されていることを特徴とする単結晶引き上げ装
置。1. A crucible, a heater provided around the crucible, a susceptor for holding the crucible, a support for supporting the susceptor, and a pull-up for growing a single crystal from the molten metal in the crucible In the single crystal pulling apparatus comprising: a susceptor, the bottom corner of the susceptor is formed in a tapered shape; and the support section includes a heat cutoff means disposed between the bottom corner of the crucible and the heater. The heat blocking means includes an annular heat blocking plate disposed along a bottom corner of the susceptor, and the heat blocking plate has an outer diameter substantially equal to an outer diameter of the susceptor. A single crystal pulling apparatus.
て、 前記熱遮蔽板は、モリブデンで形成されていることを特
徴とする単結晶引き上げ装置。2. The single crystal pulling apparatus according to claim 1, wherein said heat shield plate is formed of molybdenum.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1219424A JP2705832B2 (en) | 1989-08-25 | 1989-08-25 | Single crystal pulling device |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP1219424A JP2705832B2 (en) | 1989-08-25 | 1989-08-25 | Single crystal pulling device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0383888A JPH0383888A (en) | 1991-04-09 |
| JP2705832B2 true JP2705832B2 (en) | 1998-01-28 |
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ID=16735176
Family Applications (1)
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| JP1219424A Expired - Lifetime JP2705832B2 (en) | 1989-08-25 | 1989-08-25 | Single crystal pulling device |
Country Status (1)
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| JP (1) | JP2705832B2 (en) |
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Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
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| JPS62119198A (en) * | 1985-11-19 | 1987-05-30 | Mitsubishi Monsanto Chem Co | Device for rotating and pulling up single crystal provided with magnetic field impressing device |
| JPH0639353B2 (en) * | 1986-02-28 | 1994-05-25 | 東芝セラミックス株式会社 | Silicon single crystal pulling device |
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1989
- 1989-08-25 JP JP1219424A patent/JP2705832B2/en not_active Expired - Lifetime
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| KR20170052341A (en) * | 2015-11-04 | 2017-05-12 | (주)포인트엔지니어링 | Susceptor and Vaccum chamber including the same |
| KR102409329B1 (en) * | 2015-11-04 | 2022-06-16 | (주)포인트엔지니어링 | Susceptor and Vaccum chamber including the same |
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|---|---|
| JPH0383888A (en) | 1991-04-09 |
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