JP2721242B2 - シリコン単結晶の引上方法 - Google Patents
シリコン単結晶の引上方法Info
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- JP2721242B2 JP2721242B2 JP1144358A JP14435889A JP2721242B2 JP 2721242 B2 JP2721242 B2 JP 2721242B2 JP 1144358 A JP1144358 A JP 1144358A JP 14435889 A JP14435889 A JP 14435889A JP 2721242 B2 JP2721242 B2 JP 2721242B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、シリコン単結晶の引上方法に関し、特に、
大容量の引上げや単一の石英るつぼでシリコン単結晶を
繰返し引上げるのに好適するものである。
大容量の引上げや単一の石英るつぼでシリコン単結晶を
繰返し引上げるのに好適するものである。
（従来の技術） 従来から利用されているシリコン単結晶の製造方法
は、石英るつぼに収納したシリコン原料融液に浸した種
結晶を引上げて単一のシリコン単結晶を引上げる方法が
一般的であり、これを第３図を参照して簡単に説明する
が、本発明に必要な部品に止どめる。図にあるように鉛
直方向に軸方向がある中空の引上チャンバー50の中心線
上に配置した回転軸51にカーボンるつぼ52を配置し、こ
こに密着内挿した石英るつぼ53にはシリコン原料を収納
後加熱してその融液が充填される。これに対してドープ
剤を添加するドープ剤投下器54を引上チャンバー50に設
置する外に、シリコン原料融液に浸して引上げる種結晶
は、チャンバー50の中心線上にその中心を位置させて移
動させる。
は、石英るつぼに収納したシリコン原料融液に浸した種
結晶を引上げて単一のシリコン単結晶を引上げる方法が
一般的であり、これを第３図を参照して簡単に説明する
が、本発明に必要な部品に止どめる。図にあるように鉛
直方向に軸方向がある中空の引上チャンバー50の中心線
上に配置した回転軸51にカーボンるつぼ52を配置し、こ
こに密着内挿した石英るつぼ53にはシリコン原料を収納
後加熱してその融液が充填される。これに対してドープ
剤を添加するドープ剤投下器54を引上チャンバー50に設
置する外に、シリコン原料融液に浸して引上げる種結晶
は、チャンバー50の中心線上にその中心を位置させて移
動させる。
（発明が解決しようとする課題） 一般に使用されているシリコン原料は、不定形な塊状
であるために大量を一遍に石英るつぼ53に収納するのは
非常に難しく当然量にも限界がある。その上、例え大量
のシリコン原料を収納できてもその溶融では、しばしば
原料同士がブリッジを形成するか、石英るつぼ53の内壁
に未溶融のシリコン原料が付着して引上げが非常に困難
になり、大容量のシリコン単結晶の引上げが非常に難し
い。
であるために大量を一遍に石英るつぼ53に収納するのは
非常に難しく当然量にも限界がある。その上、例え大量
のシリコン原料を収納できてもその溶融では、しばしば
原料同士がブリッジを形成するか、石英るつぼ53の内壁
に未溶融のシリコン原料が付着して引上げが非常に困難
になり、大容量のシリコン単結晶の引上げが非常に難し
い。
更に、一回の引上げ毎に高価な新しい石英るつぼを使
用しなければならず、コスト高となっている。
用しなければならず、コスト高となっている。
更にまた、シリコン単結晶の引上げが終了する毎に加
熱用原源をオフにして引上結晶を取出し、中空の引上チ
ャンバー即ち炉部材を室温程度まで冷却してから、清浄
工程を行って、新たな石英るつぼをカーボンるつぼにセ
ットし、更に、シリコン原料を収納しなければならな
い。
熱用原源をオフにして引上結晶を取出し、中空の引上チ
ャンバー即ち炉部材を室温程度まで冷却してから、清浄
工程を行って、新たな石英るつぼをカーボンるつぼにセ
ットし、更に、シリコン原料を収納しなければならな
い。
本発明はこのような事情により成されたもので、特
に、石英るつぼに充填されるシリコン原料融液の増量及
び引上げ単結晶の重量増更に、単一の石英るつぼにより
所望のシリコン単結晶を複数本繰返して引上げることを
目的とする。
に、石英るつぼに充填されるシリコン原料融液の増量及
び引上げ単結晶の重量増更に、単一の石英るつぼにより
所望のシリコン単結晶を複数本繰返して引上げることを
目的とする。
（課題を解決するための手段） 回転自在なカーボンるつぼに引上工程を終えた石英る
つぼを密着内挿する工程と、この石英るつぼに充填した
シリコン原料溶融液に、鉛直方向に沿った引上方向に固
定した棒状シリコン原料を追加溶融する工程と、このシ
リコン原料溶融液にドープ剤を追加する工程と、このシ
リコン原料溶融液に、前記引上方向に固定した種結晶を
追加溶融液に浸しながら所定の速度で前記引上方向に引
上げる工程とに本発明に係るシリコン単結晶の引上方法
の特徴がある。
つぼを密着内挿する工程と、この石英るつぼに充填した
シリコン原料溶融液に、鉛直方向に沿った引上方向に固
定した棒状シリコン原料を追加溶融する工程と、このシ
リコン原料溶融液にドープ剤を追加する工程と、このシ
リコン原料溶融液に、前記引上方向に固定した種結晶を
追加溶融液に浸しながら所定の速度で前記引上方向に引
上げる工程とに本発明に係るシリコン単結晶の引上方法
の特徴がある。
（作 用） 本発明では、石英るつぼにチャージできるシリコン原
料を増大させるために、石英るつぼ内のシリコン原料溶
融液に棒状シリコン原料を接触させて追加溶融させる手
法によりシリコン原料溶融液を増加させ、この追加溶融
により縮小した棒状シリコン原料を種結晶と交換してか
ら、追加溶融液に浸してシリコン単結晶を製造した。こ
の種結晶と棒状シリコン原料の交換を実施するために中
空の引上チャンバーにはゲートバルブを設置することに
よって結晶収納室と炉部材収納室に区分し、この結晶収
納室で上記の交換を行う。
料を増大させるために、石英るつぼ内のシリコン原料溶
融液に棒状シリコン原料を接触させて追加溶融させる手
法によりシリコン原料溶融液を増加させ、この追加溶融
により縮小した棒状シリコン原料を種結晶と交換してか
ら、追加溶融液に浸してシリコン単結晶を製造した。こ
の種結晶と棒状シリコン原料の交換を実施するために中
空の引上チャンバーにはゲートバルブを設置することに
よって結晶収納室と炉部材収納室に区分し、この結晶収
納室で上記の交換を行う。
また、炉部材収納室には、ドープ剤投下器を設置し
て、追加溶融液に必要なドープ在添加ができるようにし
て、原料の追加溶融とシリコン単結晶の育成を繰返して
行なえるようにすると共に、２本以上のシリコン単結晶
の育成を１個の石英るつぼの使用により行なえるもので
ある。
て、追加溶融液に必要なドープ在添加ができるようにし
て、原料の追加溶融とシリコン単結晶の育成を繰返して
行なえるようにすると共に、２本以上のシリコン単結晶
の育成を１個の石英るつぼの使用により行なえるもので
ある。
（実施例） ４ 第１図及び第２図ａ〜ｆにより本発明の実施例を説
明する。即ち、第１図の要部断面図に示すように引上チ
ャンバー１は、径大な炉部材収納室２と径小な結晶収納
室３をその境界付近に設置するゲートバルブ４によって
区分可能とするが、径小な結晶収納室３は、径大な炉部
材収納室２の中央部分に形成され、この両者は勿論中空
である。
明する。即ち、第１図の要部断面図に示すように引上チ
ャンバー１は、径大な炉部材収納室２と径小な結晶収納
室３をその境界付近に設置するゲートバルブ４によって
区分可能とするが、径小な結晶収納室３は、径大な炉部
材収納室２の中央部分に形成され、この両者は勿論中空
である。
径大な炉部材収納室２には、その中央部分に回転軸端
５を固定し、ここにカーボンるつぼ６を設置し、更に石
英るつぼ７を密着内挿、配置するので、両るつぼ６、７
は回転可能となる。石英るつぼ７に充填するシリコン原
料溶融液８に必要なドープ材を投入するドープ剤投下器
９が石英るつぼ７から斜上方に位置する炉部材収納室２
に設置される。
５を固定し、ここにカーボンるつぼ６を設置し、更に石
英るつぼ７を密着内挿、配置するので、両るつぼ６、７
は回転可能となる。石英るつぼ７に充填するシリコン原
料溶融液８に必要なドープ材を投入するドープ剤投下器
９が石英るつぼ７から斜上方に位置する炉部材収納室２
に設置される。
更に、径小な結晶収納室３の頂部には棒状シリコン追
加原料10を吊下げる引上げワイヤ11の引上駆動機構12が
取付けてあり、この引上げワイヤ11は、シリコン種結晶
13も上下させる。
加原料10を吊下げる引上げワイヤ11の引上駆動機構12が
取付けてあり、この引上げワイヤ11は、シリコン種結晶
13も上下させる。
回転軸５に取付けたカーボンるつぼ６及び石英るつぼ
７を囲んで、加熱ヒータ17及びカーボン保温部材18径大
な炉部材収納室２に設置する。
７を囲んで、加熱ヒータ17及びカーボン保温部材18径大
な炉部材収納室２に設置する。
第１図には、石英るつぼ７内に収納した高純度シリコ
ン原料40kg（第１図に示していない）を加熱した溶融液
８に、引上げワイヤ11に固定された棒状シリコン追加原
料10を接触させて徐々に溶融させ、所定量が溶融した時
点で径小な結晶収納室３に収容してからゲートバルブ４
を閉めて炉外に取出した。この時の原料の追加量は約20
kgで石英るつぼ７内の溶融液量は約60kgとなった。次に
所定量のドープ剤をドープ剤投下器９から投入して所定
の比抵抗値の単結晶が得られるように溶融液内に添加
し、更に径小な結晶収納室３で引上げワイヤ11に固定し
たシリコン種結晶13を溶融液に浸して総重量約56kg6吋
Φの無転位シリコン単結晶が製造できた。
ン原料40kg（第１図に示していない）を加熱した溶融液
８に、引上げワイヤ11に固定された棒状シリコン追加原
料10を接触させて徐々に溶融させ、所定量が溶融した時
点で径小な結晶収納室３に収容してからゲートバルブ４
を閉めて炉外に取出した。この時の原料の追加量は約20
kgで石英るつぼ７内の溶融液量は約60kgとなった。次に
所定量のドープ剤をドープ剤投下器９から投入して所定
の比抵抗値の単結晶が得られるように溶融液内に添加
し、更に径小な結晶収納室３で引上げワイヤ11に固定し
たシリコン種結晶13を溶融液に浸して総重量約56kg6吋
Φの無転位シリコン単結晶が製造できた。
第２図ａ〜ｆにより他の実施例を説明する。即ち、第
２図ａにあるように直径16吋Φの石英るつぼ７内には、
35kgの塊状の高純度シリコン原料14を収納後溶融後、ゲ
ートバルブ４を開いてシリコン種結晶13をシリコン原料
溶融液８に接触（第２図ｂ参照）させてから通常の速度
によって引上工程を行う。この工程で得られた単結晶は
重量が約25kgの５吋Φの無転位シリコン単結晶であっ
た。
２図ａにあるように直径16吋Φの石英るつぼ７内には、
35kgの塊状の高純度シリコン原料14を収納後溶融後、ゲ
ートバルブ４を開いてシリコン種結晶13をシリコン原料
溶融液８に接触（第２図ｂ参照）させてから通常の速度
によって引上工程を行う。この工程で得られた単結晶は
重量が約25kgの５吋Φの無転位シリコン単結晶であっ
た。
詳細に説明するとゲートバルブ４を閉じて径小な結晶
収納室３に収容し（第２図ｃ参照）たシリコン単結晶15
は、棒状シリコン追加原料10と交換する（第２図ｄ参
照）。
収納室３に収容し（第２図ｃ参照）たシリコン単結晶15
は、棒状シリコン追加原料10と交換する（第２図ｄ参
照）。
再びゲートバルブ４を開けて引上げワイヤ11に固定さ
れた約25kgの棒状シリコン追加原料10を降下させて高純
度シリコン溶融液８に徐々に接触して所定量の追加溶融
が完了した時点で引上げワイヤ11の引上駆動機構12を稼
働して引上げワイヤ11を引上げる。この状態を第２図ｅ
には接触溶融する状況を示した。
れた約25kgの棒状シリコン追加原料10を降下させて高純
度シリコン溶融液８に徐々に接触して所定量の追加溶融
が完了した時点で引上げワイヤ11の引上駆動機構12を稼
働して引上げワイヤ11を引上げる。この状態を第２図ｅ
には接触溶融する状況を示した。
棒状シリコン追加原料10は、引上げワイヤ11の引上駆
動機構12により移動させるが、その溶融量は移動量検出
センサシステムによって管理している。即ち、引上げら
れた単結晶の重量を先ず測定してから、所定のチャージ
量の棒状シリコン追加原料10を引上げワイヤ11に取付け
てから、徐々に引上量と等量を溶融する。
動機構12により移動させるが、その溶融量は移動量検出
センサシステムによって管理している。即ち、引上げら
れた単結晶の重量を先ず測定してから、所定のチャージ
量の棒状シリコン追加原料10を引上げワイヤ11に取付け
てから、徐々に引上量と等量を溶融する。
例えば約20kgの原料を追加する場合、100〜105φの棒
状多結晶シリコン追加原料の溶融長Ｌは πｒ ρｌ＝20000gr ここでｒ＝5.1cm、ρ（シリコ
ン密度）＝2.33 ｌ＝20000/190＝105cmとなる。
状多結晶シリコン追加原料の溶融長Ｌは πｒ ρｌ＝20000gr ここでｒ＝5.1cm、ρ（シリコ
ン密度）＝2.33 ｌ＝20000/190＝105cmとなる。
次に第２図ｆに明らかなように所定量のドープ剤をド
ープ剤投下器８から添加して所定の比抵抗をもった単結
晶製造に備えると共に追加溶融液16を形成する。ここで
径小な結晶収納室３にある引上げワイヤ11に固定したシ
リコン種結晶13を、引上げワイヤ11を上下させる機構12
の稼働により追加溶融液16に浸してから所定の速度で２
回目の引上げを行って総重量約56kgの５吋Φの無転位シ
リコン単結晶を得た。
ープ剤投下器８から添加して所定の比抵抗をもった単結
晶製造に備えると共に追加溶融液16を形成する。ここで
径小な結晶収納室３にある引上げワイヤ11に固定したシ
リコン種結晶13を、引上げワイヤ11を上下させる機構12
の稼働により追加溶融液16に浸してから所定の速度で２
回目の引上げを行って総重量約56kgの５吋Φの無転位シ
リコン単結晶を得た。
即ち、第２図ａ〜ｅでは、所定量の結晶成長後、引上
げワイヤ11からシリコン単結晶を取外して追加の棒状シ
リコン追加原料を取付けて結晶成長を行う他の実施例を
示したものである。なお、部品名称と番号は第１図と同
じとした。
げワイヤ11からシリコン単結晶を取外して追加の棒状シ
リコン追加原料を取付けて結晶成長を行う他の実施例を
示したものである。なお、部品名称と番号は第１図と同
じとした。
このように、本発明では、単一の石英るつぼ７を利用
して３本の無転位単結晶を合計約80kgが得られた。この
工程により引上チャンバ１内の汚れは従来方法と変わら
ないので容易に結晶育成ができる。
して３本の無転位単結晶を合計約80kgが得られた。この
工程により引上チャンバ１内の汚れは従来方法と変わら
ないので容易に結晶育成ができる。
本発明は、石英るつぼに収納するシリコン溶融液に棒
状シリコン原料を追加溶融することによって容量を増加
させることができる。更に、所定量の単結晶を引上げて
から、この単結晶を炉外に取出してから棒状シリコン原
料を石英るつぼ内に残ったシリコン溶融液に追加溶融す
る方法により、２本以上のシリコン単結晶を繰返して引
上げることができる。
状シリコン原料を追加溶融することによって容量を増加
させることができる。更に、所定量の単結晶を引上げて
から、この単結晶を炉外に取出してから棒状シリコン原
料を石英るつぼ内に残ったシリコン溶融液に追加溶融す
る方法により、２本以上のシリコン単結晶を繰返して引
上げることができる。
従って、結晶引上げの効率が向上し、また部品材料コ
ストの低減などに大きな効果があるのでより安価なシリ
コンウエーハを提供することができる。
ストの低減などに大きな効果があるのでより安価なシリ
コンウエーハを提供することができる。
第１図は本発明の実施例に利用する装置の要部を示す断
面図、第２図ａ〜ｆは他の実施例の工程毎の利用装置の
内部状態を示す断面図、第３図は従来の装置の概略を示
す断面図である。 1:引上チャンバー、2:炉部材収納室、 3:結晶収納室、4:ゲートバルブ、 5:回転軸、6:カーボンるつぼ、 7:石英るつぼ、8:溶融液、 9:ドープ剤投下器、 10:棒状シリコン追加原料、 11:引上げワイヤー、12:引上駆動機構、 13:シリコン種結晶、14:高純度シリコン原料、 15:シリコン単結晶、16:追加溶融液、 17:加熱ヒータ、18:カーボン保温材。
面図、第２図ａ〜ｆは他の実施例の工程毎の利用装置の
内部状態を示す断面図、第３図は従来の装置の概略を示
す断面図である。 1:引上チャンバー、2:炉部材収納室、 3:結晶収納室、4:ゲートバルブ、 5:回転軸、6:カーボンるつぼ、 7:石英るつぼ、8:溶融液、 9:ドープ剤投下器、 10:棒状シリコン追加原料、 11:引上げワイヤー、12:引上駆動機構、 13:シリコン種結晶、14:高純度シリコン原料、 15:シリコン単結晶、16:追加溶融液、 17:加熱ヒータ、18:カーボン保温材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 米田 洋 神奈川県川崎市川崎区駅前本町25番地１ 東芝マイクロエレクトロニクス株式会 社内 (56)参考文献 特開 平２−188487（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】回転自在なカーボンるつぼに引上工程を終
えた石英るつぼを密着内挿する工程と、この石英るつぼ
に充填したシリコン原料溶融液に、鉛直方向に沿った引
上方向に固定した棒状シリコン原料を追加溶融する工程
と、このシリコン原料溶融液にドープ剤を追加する工程
と、このシリコン原料溶融液に、前記引上方向に固定し
た種結晶を追加溶融液に浸しながら所定の速度で前記引
上方向に引上げる工程とを具備することを特徴とするシ
リコン単結晶の引上方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1144358A JP2721242B2 (ja) | 1989-06-07 | 1989-06-07 | シリコン単結晶の引上方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1144358A JP2721242B2 (ja) | 1989-06-07 | 1989-06-07 | シリコン単結晶の引上方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0312385A JPH0312385A (ja) | 1991-01-21 |
| JP2721242B2 true JP2721242B2 (ja) | 1998-03-04 |
Family
ID=15360249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1144358A Expired - Lifetime JP2721242B2 (ja) | 1989-06-07 | 1989-06-07 | シリコン単結晶の引上方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2721242B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04260686A (ja) * | 1991-02-08 | 1992-09-16 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶引上装置 |
| JPH089169Y2 (ja) * | 1992-02-18 | 1996-03-13 | コマツ電子金属株式会社 | 単結晶製造装置 |
| JP3572998B2 (ja) * | 1999-06-04 | 2004-10-06 | 三菱住友シリコン株式会社 | 単結晶シリコンの製造方法 |
| CN111394783A (zh) * | 2019-01-02 | 2020-07-10 | 宁夏隆基硅材料有限公司 | 一种拉晶方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0617279B2 (ja) * | 1989-01-17 | 1994-03-09 | 大阪チタニウム製造株式会社 | 棒状多結晶シリコンの自動供給方法 |
-
1989
- 1989-06-07 JP JP1144358A patent/JP2721242B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0312385A (ja) | 1991-01-21 |
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