JP2716023B2 - シリコン単結晶育成装置 - Google Patents

シリコン単結晶育成装置

Info

Publication number
JP2716023B2
JP2716023B2 JP7304791A JP30479195A JP2716023B2 JP 2716023 B2 JP2716023 B2 JP 2716023B2 JP 7304791 A JP7304791 A JP 7304791A JP 30479195 A JP30479195 A JP 30479195A JP 2716023 B2 JP2716023 B2 JP 2716023B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
single crystal
silicon single
growing
pulling
ring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP7304791A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH09142989A (ja
Inventor
匡人 渡邉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP7304791A priority Critical patent/JP2716023B2/ja
Priority to CN96120692A priority patent/CN1046972C/zh
Priority to US08/754,158 priority patent/US5827366A/en
Publication of JPH09142989A publication Critical patent/JPH09142989A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2716023B2 publication Critical patent/JP2716023B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/30Mechanisms for rotating or moving either the melt or the crystal
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S117/00Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
    • Y10S117/917Magnetic
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T117/00Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
    • Y10T117/10Apparatus
    • Y10T117/1004Apparatus with means for measuring, testing, or sensing
    • Y10T117/1008Apparatus with means for measuring, testing, or sensing with responsive control means

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はチョクラルスキー法
によるシリコン単結晶を育成するための装置に関し、特
に成長縞の発生を抑制した装置に関する。
【0002】
【従来の技術】チョクラルスキー法によるシリコン単結
晶育成装置では、種結晶部分をチャックで固定し、この
種結晶にシリコン単結晶を成長させながら金属製のワイ
ヤでを溶融シリコン槽から上方に徐々に一定速度で引き
上げて単結晶を育成する方法がとられている。このた
め、直径が12インチ以上で、1m以上の長さのシリコ
ン単結晶棒を育成しようとしたときには、その重量が結
晶の育成に伴って増大されるため、種結晶部分に加えら
れる荷重、すなわち金属製ワイヤに加えられる張力や、
引き上げ機構に加わる荷重等が極めて大きなものにな
り、その引き上げが困難になり、結局育成そのものが困
難になる。
【0003】このため、従来では、例えば特開昭63−
252991号公報に記載されているように、育成して
いる結晶の肩部の直径を直胴部よりも大きくし、この部
分を安全リングで保持することにより、種結晶部分で担
っていた重量を安全リングで支えることができ、結晶の
重量が大きくなった場合にも結晶の引き上げを可能にし
たものが提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
たように、徐々に育成される結晶を金属製のワイヤで引
き上げる構成では、結晶の重量の増加に伴って金属製の
ワイヤの張力が増加され、この張力の増加によってワイ
ヤの伸び量が変化されてしまう。また、育成炉内の温度
分布によってワイヤに伸縮が生じることもある。このた
め、結晶を引き上げる速度に変動が生じてしまい、一定
速度で引き上げを行った場合に比較すると、結晶の成長
速度の違いが原因とされる成長縞と称する不純物分布の
むらが生じてしまう。また、この引き上げ速度の変動
は、ワイヤを引き上げるための機械的伝動部での巻き上
げ緩みにもよって生じることがある。このよう成長縞
は、育成されたシリコン単結晶棒の結晶の均一性が損な
われ、これから製造されるシリコンウェハにおける結晶
欠陥の原因となる。
【0005】本発明の目的は、直径が12インチ以上で
長さが1m以上のシリコン単結晶棒を、成長縞が生じる
ことなく育成することが可能なシリコン単結晶育成装置
を提供することにある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明のシリコン単結
晶育成装置は、チョクラルスキー法によるシリコン単結
晶育成装置において、成長されるシリコン単結晶の一部
に一体的に取着される磁性体リングと、シリコン単結晶
の引き上げ経路の周囲に配置して前記磁性体リングに引
き上げ方向の磁力を発生させる電磁石とを備えることを
特徴とする。ここで、電磁石は、環状をした複数の電磁
石がシリコン単結晶の引き上げ経路に沿って上下に配列
され、シリコン単結晶の引き上げ速度に準じて、下方位
置のものから上方位置のものに順序的に通電が制御さ
れ、各磁石により磁性体リングに生じさせる上方向への
磁力を順次上方に向けて移動させるように構成される。
【0007】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図1は本発明の一実施形態の全体構
成を示す断面図である。チョクラルスキー法単結晶育成
炉1は、この炉を構成するハウンジングの下部内に、内
面に石英るつぼ2が一体化されたカーボンるつぼ3が配
置されており、その周囲に配置されたヒータ4によって
加熱される。育成されるシリコンは前記石英るつぼ2内
にいれられており、前記ヒータ4の熱により溶融状態と
される。そして、前記石英るつぼ2の周辺上方位置に
は、育成される単結晶棒を引き上げるための開口が設け
られた遮熱板5が配置され、前記各るつぼ2,3の熱が
育成炉1内の上部にまで影響することを防止している。
【0008】一方、前記育成炉1の上部は前記石英まつ
ぼ2の上方に向けて延長された筒状部1aとして形成さ
れ、この筒状部1aの上端部に引き上げ機構6が配置さ
れ、金属製ワイヤ7を上方に向けて引き上げるための駆
動機構として構成される。また、この筒状部1aの周囲
には、それぞれが円筒状をした複数個の電磁石8が筒軸
方向に沿って配列されている。これらの電磁石8は、石
英チューブ9で被覆されており、電磁石8による育成炉
1内の汚染が防止される。前記各電磁石8は磁石コント
ローラ10によってその通電が制御されるように構成さ
れている。また、前記引き上げ機構6から垂下されるワ
イヤ7は、その下端部に種結晶11が連結され、前記石
英るつぼ2内の溶融シリコンの表面から垂直上方に向け
て引き上げられるように構成される。
【0009】一方、前記育成炉1でのシリコン単結晶の
育成を行うために、図2に示す磁性体リング12が用意
される。図2(a)は平面図、(b)は正面図である。
この磁性体リング12は、例えば鉄、ニッケル等の強磁
性体部材13を半円環状に形成し、この強磁性体13を
石英ガラス14により被覆したものである。そして、一
対の半円環状の各リング12は、各端部に形成されたフ
ック15とフック凹部16とを互いに嵌合させること
で、円環状をした磁性体リングとして構成されるように
なっている。なお、この磁性体リング12の内径寸法
は、成長するシリコン単結晶棒の直径よりも若干小さな
径寸法、例えば12インチのシリコン単結晶棒を育成す
る場合にはその内径を10インチ程度とする。
【0010】以上のように構成されたシリコン単結晶育
成装置による、育成方法を説明する。図3はその工程説
明図である。先ず、図3(a)のように、これまでと同
様に、ワイヤ7の先端に固定された種結晶11を石英る
つぼ2内の溶融シリコン18に接触させ、シリコン単結
晶棒17を育成する。肩部19の成長が完成されたとこ
ろで、図3(b)のように、ヒータパワーをコントロー
ルし、直径が肩部よりも20%程度小さくし、その状態
でワイヤ7により2cm程度引き上げる。この後、再度
ヒータパワーをコントロールし、第2の肩部20を成長
し、以降は所定の条件により引き上げを実行する。そし
て、図3(c)のように第2の肩部20が遮熱板の上部
にまで引き上げられた時点で、前記磁性体リングを第1
及び第2の肩部19,20の間に形成された小径部21
の外周部に取り付ける。この取付方法としては、図3
(d)のように、2つの分割されているリング12を、
前記小径部21の両側から挟み込み、フック15とフッ
ク凹部16とを嵌合させる方法が採用できる。
【0011】しかる上で、ワイヤ7による継続した引き
上げにより磁性体リング12は単結晶棒17と共に上方
に移動される。そして、育成されるシリコン単結晶棒1
7の長さとともにその重量が徐々に増加されるが、磁性
体リング12が電磁石8の内側位置にまで引き上げられ
てくると、磁石コントローラ10によって各電磁石8へ
の通電が制御される。これにより、電磁石8により磁場
が形成され、磁性体リング12はこの磁場の影響により
上方への磁力を受けるようになる。これにより、それま
でワイヤ7の張力によって保持されていたシリコン単結
晶棒17が磁力によって保持されるようになり、その分
ワイヤ7の張力が低減される。そして、複数個の電磁石
8に対する通電を適切に制御して電磁石8における磁極
を順序的に反転させることで、磁性体リング12はワイ
ヤ7による引き上げと同期して電磁石8の配列に沿って
順次上方に移動される。したがって、各電磁石8への通
電制御により、好ましい結晶の引き上げ速度である、
0.5〜1.0mm/minの速度での引き上げが可能
となる。
【0012】したがって、このように磁性体リング12
に生じる磁力、すなわち上方向への浮遊力を利用するこ
とで、シリコン単結晶棒17の成長の進行に伴ってその
重量が増加される場合でもワイヤ7に生じる引き上げ張
力の増大が抑制でき、引き上げ機構6に加えられる負荷
を低減することが可能となる。これにより、金属製ワイ
ヤ7における伸びの発生が防止され、また、磁性体リン
グ12が電磁石8によってその移動速度が規制されるこ
とで、育成炉1内の温度分布によって金属製ワイヤ7に
伸縮が生じた場合でも引き上げ速度が一定化される。し
たがって、シリコン単結晶棒17を引き上げる速度が一
定化され、成長縞の発生が防止される。さらに、ワイヤ
7の引き上げ機構6での巻き上げ緩みが生じた場合で
も、引き上げ速度を一定化でき、成長縞の発生を防止す
ることができる。
【0013】
【実施例】ここで、前記した実施形態の育成炉1を用い
て、直径が12,14,16及び18インチのシリコン
単結晶棒をそれぞれ育成した。各結晶棒は、電磁石8に
よる磁場の移動速度を1.0mm/minとした。育成
された結晶棒の長さと、その引き上げ軸方向の断面をX
線トポグラフで観察し、成長縞の有無を調べた結果を表
1に示す。また、比較例として、従来の育成装置で育成
を行った場合の結果を併せて示している。
【0014】
【表1】
【0015】この表1から、本発明の育成装置により育
成されたシリコン単結晶棒では、直径が12インチ以上
の結晶を1m以上の長さで引き上げて育成することが可
能であり、しかもこの場合、いずれの結晶においても成
長縞が生じないことが確認された。このことから、いず
れの結晶においても成長速度の変動がなく育成が可能で
あることが確認できた。
【0016】これに対し、従来の育成装置のものでは、
直径が12インチの結晶が1m以上の引き上げは可能で
あるが、直径が14インチ以上になるとその引き上げが
困難であった。また、直径が12インチの結晶では、成
長縞が発生しており、成長速度の変動があったことが判
る。この結果、本発明の育成装置では、従来装置に比較
て成長縞の発生を有効に防止でき、しかも12インチ以
上の直径で1m以上の長さのシリコン単結晶の育成が可
能となることが確認された。
【0017】なお、前記実施形態では、磁性体リングを
2分割してシリコン単結晶の両側から挟むようにして一
体化しているが、C字型のリングを弾性力をもってシリ
コン単結晶の一側方向から嵌合させるようにしてもよ
い。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、成長され
るシリコン単結晶の一部に一体的に取着される磁性体リ
ングと、シリコン単結晶の引き上げ経路の周囲に配置さ
れて磁性体リングに引き上げ方向の磁力を発生させる電
磁石とを備えているので、電磁石に対する通電制御を、
シリコン単結晶の引き上げ速度に従って磁性体リングに
生じさせる上方向への磁力を順次上方に向けて移動させ
るように行うことで、シリコン単結晶を引き上げるワイ
ヤに加えられる荷重を増加させることがなく、引き上げ
速度を一定化でき、シリコン単結晶における成長縞の発
生を防止して高品質のシリコン単結晶を育成することが
できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のシリコン単結晶育成装置の一実施形態
の要部の断面図である。
【図2】磁性体リングの構成を説明するための平面図と
正面図である。
【図3】図1の育成装置を用いた単結晶棒の育成方法を
工程順に示す模式図である。
【符号の説明】
1 育成炉 2 石英るつぼ 4 ヒータ 5 遮熱板 6 引上げ機構 7 金属製ワイヤ 8 電磁石 10 磁石コントローラ 11 種結晶 12 磁性体リング 17 単結晶棒 18 シリコン溶融液 21 小径部

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下部に溶融シリコンを入れたるつぼが配
    置され、上部に前記溶融シリコンからシリコン単結晶を
    成長させる種結晶をワイヤにより引き上げる引き上げ機
    構を備えるチョクラルスキー法によるシリコン単結晶育
    成装置において、成長されるシリコン単結晶の一部に一
    体的に取着される磁性体リングと、前記シリコン単結晶
    の引き上げ経路の周囲に配置して前記磁性体リングに引
    き上げ方向の磁力を発生させる電磁石とを備えることを
    特徴とするシリコン単結晶育成装置。
  2. 【請求項2】 電磁石は、環状をした複数の電磁石がシ
    リコン単結晶の引き上げ経路に沿って上下に配列され、
    磁石コントローラにより各電磁石への通電が制御される
    請求項1のシリコン単結晶育成装置。
  3. 【請求項3】 各電磁石は、シリコン単結晶の引き上げ
    速度に準じて、下方位置のものから上方位置のものに順
    序的に通電が制御され、各磁石により磁性体リングに生
    じさせる上方向への磁力を順次上方に向けて移動させる
    請求項2のシリコン単結晶育成装置。
  4. 【請求項4】 磁性体リングは、シリコン単結晶よりも
    内径が小さい環状をした強磁性体が石英ガラスで被覆さ
    れ、シリコン単結晶の長さ方向の一部に設けられた小径
    部に嵌合されて一体支持される請求項1ないし3のいず
    れかのシリコン単結晶育成装置。
  5. 【請求項5】 磁性体リングは半円環状の一対のリング
    で構成され、シリコン単結晶の両側からこれを挟むよう
    にして互いに嵌合されてシリコン単結晶に一体支持され
    る請求項4シリコン単結晶育成装置。
JP7304791A 1995-11-22 1995-11-22 シリコン単結晶育成装置 Expired - Lifetime JP2716023B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7304791A JP2716023B2 (ja) 1995-11-22 1995-11-22 シリコン単結晶育成装置
CN96120692A CN1046972C (zh) 1995-11-22 1996-11-21 抑制长的大直径单晶硅生长条纹的直拉生长方法及装置
US08/754,158 US5827366A (en) 1995-11-22 1996-11-22 Czochralski growing apparatus suppressing growth striation of long large-diameter monocrystalline silicon

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7304791A JP2716023B2 (ja) 1995-11-22 1995-11-22 シリコン単結晶育成装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09142989A JPH09142989A (ja) 1997-06-03
JP2716023B2 true JP2716023B2 (ja) 1998-02-18

Family

ID=17937286

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7304791A Expired - Lifetime JP2716023B2 (ja) 1995-11-22 1995-11-22 シリコン単結晶育成装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5827366A (ja)
JP (1) JP2716023B2 (ja)
CN (1) CN1046972C (ja)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2940437B2 (ja) * 1995-06-01 1999-08-25 信越半導体株式会社 単結晶の製造方法及び装置
JP3528888B2 (ja) * 1995-12-28 2004-05-24 信越半導体株式会社 シリコン単結晶の製造装置および方法
JP3850500B2 (ja) * 1996-12-06 2006-11-29 コマツ電子金属株式会社 磁場印加単結晶引上げ装置用種結晶保持器
JPH1179889A (ja) * 1997-07-09 1999-03-23 Shin Etsu Handotai Co Ltd 結晶欠陥が少ないシリコン単結晶の製造方法、製造装置並びにこの方法、装置で製造されたシリコン単結晶とシリコンウエーハ
US6482261B2 (en) 2000-12-29 2002-11-19 Ebara Solar, Inc. Magnetic field furnace
DE10349339A1 (de) * 2003-10-23 2005-06-16 Crystal Growing Systems Gmbh Kristallzüchtungsanlage
KR20040088448A (ko) * 2004-09-21 2004-10-16 정세영 단결정 와이어 제조방법
JP4858019B2 (ja) * 2006-09-05 2012-01-18 株式会社Sumco シリコン単結晶の製造方法
CN100565221C (zh) * 2007-11-05 2009-12-02 中国科学院物理研究所 交流磁化率测量用压力胞及其施压装置和交流磁化率测量系统
CN101419273B (zh) * 2008-11-14 2011-06-15 东北大学 基于增强摩西效应的磁化率测量方法及装置
KR101771611B1 (ko) 2014-04-03 2017-08-25 부산대학교 산학협력단 단결정 금속 극세선 제조방법
CN104726931A (zh) * 2015-03-30 2015-06-24 江苏盎华光伏工程技术研究中心有限公司 具有退火装置的单晶炉及其控制方法
JP6786905B2 (ja) * 2016-06-27 2020-11-18 株式会社Sumco シリコン単結晶の製造方法
KR20200070759A (ko) * 2018-12-10 2020-06-18 웅진에너지 주식회사 실리콘 잉곳 성장장치
KR20200070760A (ko) * 2018-12-10 2020-06-18 웅진에너지 주식회사 잉곳 성장장치

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3432467C1 (de) * 1984-09-04 1986-03-27 Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170 Jülich Stab- und Tiegelhalterung
JPS63252991A (ja) * 1987-04-09 1988-10-20 Mitsubishi Metal Corp 落下防止保持部を有するcz単結晶
DE69213059T2 (de) * 1991-03-22 1997-04-10 Shinetsu Handotai Kk Verfahren zum Züchten eines einkristallinen Siliziumstabes
JPH08231294A (ja) * 1995-02-24 1996-09-10 Toshiba Ceramics Co Ltd 水平磁界下シリコン単結晶引上方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN1160091A (zh) 1997-09-24
US5827366A (en) 1998-10-27
JPH09142989A (ja) 1997-06-03
CN1046972C (zh) 1999-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2716023B2 (ja) シリコン単結晶育成装置
JPH09286692A (ja) 半導体単結晶製造装置及び半導体単結晶製造方法
US5851283A (en) Method and apparatus for production of single crystal
US8795432B2 (en) Apparatus for pulling silicon single crystal
US6086671A (en) Method for growing a silicon single crystal
EP1908861A1 (en) Silicon single crystal pulling apparatus and method thereof
US7201801B2 (en) Heater for manufacturing a crystal
US6042644A (en) Single crystal pulling method
JP2009292663A (ja) シリコン単結晶の育成方法
JP3849639B2 (ja) シリコン半導体単結晶の製造装置及び製造方法
JP2822904B2 (ja) シリコン単結晶の製造方法
JPWO2012137822A1 (ja) 単結晶引上げ装置の結晶保持機構および単結晶インゴット製造方法
JPS6027684A (ja) 単結晶製造装置
JP3870650B2 (ja) 単結晶製造方法及び単結晶製造装置
JPH10120487A (ja) 単結晶引上装置および引上方法
KR20180111668A (ko) 성형된 잉곳 상에 액체를 피딩함으로써 성형된 실리콘 잉곳의 성장
TWI797764B (zh) 單結晶的製造方法、磁場產生裝置及單結晶製造裝置
JP3241518B2 (ja) シリコン単結晶の製造装置
JP2592244B2 (ja) 均一結晶の育成装置
JPH03197386A (ja) 化合物半導体単結晶の製造方法
JPS6270286A (ja) 単結晶製造装置
JP2855498B2 (ja) 半導体単結晶引上げ装置
JP2006160552A (ja) シリコン単結晶の製造方法
JPH10167875A (ja) 単結晶製造装置
JPH0543377A (ja) シリコン単結晶棒の成長方法