JP2884379B2 - 単結晶製造装置 - Google Patents
単結晶製造装置Info
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Description
用いてシリコン単結晶を成長させる単結晶製造装置に関
する。
ン単結晶の製造方法の一つとして、るつぼ内の原料融液
から円柱状の単結晶を引き上げるチョクラルスキー法
(以下CZ法という)が用いられている。CZ法におい
ては、黒鉛るつぼの内面に嵌着した石英るつぼに高純度
の多結晶シリコンを充填し、これを前記黒鉛るつぼの外
周に設けた黒鉛ヒータによって加熱溶融した上、シード
軸に取り付けた種子結晶を前記融液に浸潰し、シード軸
およびるつぼを同方向または逆方向に回転しつつシード
軸を引き上げてシリコン単結晶を成長させる。
長を行う場合、石英るつぼとシリコン融液との反応によ
って生じる揮発性のSiOが石英るつぼの内面やチャン
バ内壁等に凝縮、堆積し、これが剥離して融液中に落下
することによって、引き上げ中の単結晶が有転位化、多
結晶化する等の不具合を生じることが知られている。そ
の対策として、単結晶引き上げ過程でチャンバ上方から
融液面に向けてAr等の不活性ガスをキャリアガスとし
て供給し、融液面から発生するSiOガスを前記キャリ
アガスによって排除した上、チャンバ外部に排出する構
成が採用されている。このとき、前記キャリアガスの大
部分は黒鉛るつぼと黒鉛ヒータとの間および黒鉛ヒータ
と黒鉛からなる保温筒の間を流下するため、これらの黒
鉛部材とSiOガスとが接触し、下記の式で表されるよ
うな反応が起こる。 SiO+2C→SiC+CO 2SiO+3C→SiC+CO2 このため、黒鉛るつぼ、黒鉛ヒータ、保温筒等の表面が
SiC化し、亀裂、損傷が発生したり、黒鉛ヒータの発
熱分布が変化して単結晶の酸素濃度にばらつきを生じ、
結晶の内部品質に悪影響を及ぼす。また上式に示すよう
に、SiCとともに発生するCO、CO2が融液と接触
することによって単結晶中にCが取り込まれ、結晶欠陥
を生じる等の問題がある。このような問題を解決するた
め、たとえば特開昭64−37492号公報による単結
晶成長装置が提案されている。
492号公報による単結晶成長装置は、キャリアガスを
るつぼの開口部よりも高い位置に導いてチャンバ外に排
出する構造になっているため、排気管が上部チャンバに
接続されている。従って、ホットゾーンパーツの点検、
清掃、交換あるいはチャンバ内の清掃に当たって、上部
チャンバと下部チャンバとを分離する際、そのつど前記
排気管を切り離す必要があり、これらの作業に手間がか
かるため、実用性、コストの面で問題がある。本発明は
上記従来の問題点に着目してなされたもので、SiOガ
スによるホットゾーンパーツの劣化を回避することがで
きるとともに、構造が簡単で、メンテナンスコストが低
く、かつ、従来の単結晶製造装置に対しても適用するこ
とができるような、単結晶製造装置を提供することを目
的としている。
め、本発明に係る単結晶製造装置は、例えば図1を参照
して説明すれば、第1に、石英製のるつぼ2と、るつぼ
2を包囲する黒鉛製のヒータ4と、ヒータ4を包囲する
黒鉛製の保温筒5と、ヒータ4によって加熱したるつぼ
2内の原料融液に浸したシード軸を引き上げて単結晶9
を製造する際にチャンバ1の上部から導入され単結晶9
の外周に沿って流下したキャリアガスを原料融液から発
生するガスと共にチャンバ1の内壁と保温筒5の外周と
の間で形成した流路に導入したのちチャンバ1の下部か
ら外部へ排出させる遮蔽体とを有する単結晶製造装置に
おいて、遮蔽体8は、単結晶9の下端と原料融液面とに
対し隙間を設けて包囲すると共に、るつぼ2内周面近
傍、ヒータ4及び保温筒5等でなるホットゾーンパーツ
を上方から被覆し、かつ、チャンバ1の内壁と保温筒5
の外周との間で形成した流路に原料融液から発生するガ
スと共にキャリアガスを導くように、チャンバ1の内壁
に設けられていることを特徴としている。 第2に、上記
第1の構成の単結晶製造装置において、遮蔽体8は、単
結晶9の下端を包囲する逆さ円錐状の遮蔽筒部8aと、
遮蔽筒部8aの上端外縁とチャンバ1の内壁との隙間を
塞ぐように遮蔽筒部8aの上端外縁とチャンバ1内壁と
を接続した仕切り部8bとを有してなることを特徴とし
ている。
作用効果を奏する。遮蔽体8が単結晶9 の下端と原料融
液面とに対し隙間を設けて包囲すると共に、石英製のる
つぼ2の内周面近傍、黒鉛製のヒータ4及び黒鉛製の保
温筒5等でなるホットゾーンパーツを上方から被覆し、
かつ、チャンバ1の内壁と保温筒5の外周との間で形成
した流路に原料融液から石英製のるつぼ2と反応して発
生するガスSiOと共にキャリアガスを導くように、チ
ャンバ1の内壁に設けられている。従って遮蔽体8は、
ホットゾーンパーツから単結晶(9)及び単結晶(9)
の外周を流下するキャリアガスへの輻射熱を遮蔽する。
このため単結晶(9)の外周面を適度に冷却でき、単結
晶9に適正な温度勾配を与えることができ、これにより
冷却速度を上げることができる。しかも原料融液から発
生したガスを含んだキャリアガスがホットゾーンパーツ
から輻射熱や伝熱や対流熱を受けて昇温し上昇し、これ
により従来技術よりもさらに、るつぼ(2)とヒータ
(4)との間やヒータ(4)と保温筒(5)との間に流
下し難くなり、チャンバ(1)の内壁と保温筒(5)の
外壁との間で形成した流路に導入され易くなり、そのの
ちチャンバ(1)の下部から外部へ排出される。即ち従
来技術よりもさらに、融液面から発生するSiOガスが
黒鉛製のヒータ(4)等に接触する機会が少なくなり、
各種黒鉛部材の表面がSiC化することによって起こる
亀裂、損傷やヒータの発熱分布の変化を防止できる。 上
記第2の構成は上記第1の構成の具現化例である。従っ
て第2の構成は第1の構成と同様の作用効果を奏する。
について、図面を参照して説明する。図1は単結晶製造
装置の概略構成を示す部分断面説明図である。同図にお
いて、上下に分割可能なチャンバ1の下部チャンバ1a
中心には、内面に石英るつぼ2を嵌着した黒鉛るつぼ3
が設置され、黒鉛るつぼ3を包囲するように黒鉛ヒータ
4と黒鉛製の保温筒5とが設けられている。この保温筒
5は取り付け部材6に固着され、取り付け部材6の下端
は底板7に固着されている。そして、前記取り付け部材
6にキャリアガスを通す孔6aが、底板7にキャリアガ
スを排出する排出口7aがそれぞれ複数個穿設されてい
る。
9の下端を包囲する円錐状の遮蔽筒部8aと、遮蔽筒部
8aの上端外縁と下部チャンバ1aの内壁との隙間を塞
ぐように形成された皿ばね状の仕切り部8bとを一体に
構成したものである。仕切り部8bの外周は下部チャン
バ1aの内壁に、遮蔽筒部8aの下端と融液面10との
間に所定の隙間ができるような高さに固着されている。
なお、11はるつぼ軸である。
ンバ上方から供給されるAr等のキャリアガスは成長中
のシリコン単結晶の周囲を流下し、融液面10と遮蔽筒
部8aの下端との隙間から遮蔽筒部8aの外周面に沿っ
て上昇する。そして、仕切り部8bと保温筒5の上端肩
部との隙間Aを通過した後、下部チャンバ1aの内壁と
保温筒5の外周面との隙間を流下し、孔6aを経て排出
口7aから外部に吸引・排出される。このとき、融液面
10から発生するSiOガスはキャリアガスとともに速
やかに運び去られる。
したことにより、キャリアガスの流路が著しく変化し
た。従来の単結晶製造装置においては、下部チャンバ1
aの内壁と保温筒5の外周上端との隙間を遮蔽する仕切
り板が取着されていたこともあって、キャリアガスの全
量が黒鉛るつぼ3と黒鉛ヒータ4との隙間あるいは黒鉛
ヒータ4と保温筒5の内周面との隙間を流下していた。
しかし本実施例では、キャリアガスの質量流量の99%
が従来流れのなかった仕切り部8b下面と保温筒5上端
肩部との隙間Aを経て流下し、黒鉛るつぼ3の外周と保
温筒5の上端内周との隙間Bに殆ど流入しないことが分
かった。従って、黒鉛るつぼ3および黒鉛ヒータ4とS
iOガスとの接触をほぼ完全に回避することができるよ
うになった。なお、本実施例のようなキャリアガス流路
の改良は、既設の単結晶製造装置に対しても適用可能で
ある。
内壁から引き上げ単結晶9に放射される輻射熱は、遮蔽
筒部8aによって遮断される。また、引き上げ単結晶9
と遮蔽筒部8aの内周面との隙間を流下する適温の不活
性ガスによって、引き上げ単結晶9の外周面が適度に冷
却されるとともに、融液面10や石英るつぼ2の内壁か
らの輻射熱の影響が極めて小さくなるので、引き上げ単
結晶9に適正な温度勾配を与えるとともに、冷却速度を
上げることができる。
7aを下部チャンバ1aの底板7に設け、前記排出口7
aに排気管(図示せず)を接続する構成としたので、ホ
ットゾーンパーツの点検、清掃、交換あるいはチャンバ
内の清掃に当たって、上部チャンバと下部チャンバとを
分離する際、前記排気管をチャンバ1から切り離す必要
がない。従って、メンテナンス作業を能率よく実施する
ことができ、メンテナンスコストを低減させることがで
きる。
する。引き上げ単結晶の下端を包囲する円錐状の遮蔽筒
部と、前記遮蔽筒部の上端外縁とチャンバ内壁との隙間
を塞ぐように遮蔽筒部の上端外縁に接続する仕切り部と
からなる黒鉛製の遮蔽体をチャンバ内に設置し、融液面
から発生するSiOガスを、キャリアガスとともにチャ
ンバの内壁と保温筒の外周との間を通して排出すること
にしたので、黒鉛製のるつぼ、ヒータ等に対する前記S
iOガスの接触を回避することができる。従って、ホッ
トゾーンパーツの亀裂、損傷発生が低減され、大幅な長
寿命化を実現することが可能となる。また、引き上げ単
結晶に対する輻射熱を遮断する遮蔽筒部によって引き上
げ単結晶を保護することにしたので、単結晶の外周への
熱履歴を制御することができるとともに、単結晶の冷却
性能を向上させることができる。そしてこのような改良
により、結晶内部品質特に酸素濃度が一定に保たれるの
で、高品質の単結晶を得ることが可能となる。更に本発
明によれば、キャリアガスを下部チャンバの底板から排
出することにしたので、ホットゾーンパーツの点検、清
掃、交換等に当たり、排気管をチャンバから切り離さず
に上部チャンバと下部チャンバとを分離することができ
る。従って、メンテナンス作業を能率よく実施すること
ができ、メンテナンスコストの低減が可能となる。
図である。
保温筒、7a:排出口、8:遮蔽体、8a:遮蔽筒部、
8b:仕切り部、9:引き上げ単結晶、10:融液面
Claims (2)
- 【請求項1】 石英製のるつぼ(2)と、るつぼ(2)
を包囲する黒鉛製のヒータ(4)と、ヒータ(4)を包
囲する黒鉛製の保温筒(5)と、ヒータ(4)によって
加熱したるつぼ(2)内の原料融液に浸したシード軸を
引き上げて単結晶(9)を製造する際にチャンバ(1)
の上部から導入され単結晶(9)の外周に沿って流下し
たキャリアガスを原料融液から発生するガスと共にチャ
ンバ(1)の内壁と保温筒(5)の外周との間で形成し
た流路に導入したのちチャンバ(1)の下部から外部へ
排出させる遮蔽体とを有する単結晶製造装置において、
遮蔽体(8)は、単結晶(9)の下端と原料融液面とに
対し隙間を設けて包囲すると共に、るつぼ(2)内周面
近傍、ヒータ(4)及び保温筒(5)等でなるホットゾ
ーンパーツを上方から被覆し、かつ、チャンバ(1)の
内壁と保温筒(5)の外周との間で形成した流路に原料
融液から発生するガスと共にキャリアガスを導くよう
に、チャンバ(1)の内壁に設けられていることを特徴
とする単結晶製造装置。 - 【請求項2】 遮蔽体(8)は、単結晶(9)の下端を
包囲する逆さ円錐状の遮蔽筒部(8a)と、遮蔽筒部
(8a)の上端外縁とチャンバ(1)の内壁との隙間を
塞ぐように遮蔽筒部(8a)の上端外縁とチャンバ
(1)内壁とを接続した仕切り部(8b)とを有してな
ることを特徴とする請求項1記載の単結晶製造装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22948992A JP2884379B2 (ja) | 1992-08-06 | 1992-08-06 | 単結晶製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22948992A JP2884379B2 (ja) | 1992-08-06 | 1992-08-06 | 単結晶製造装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0656570A JPH0656570A (ja) | 1994-03-01 |
JP2884379B2 true JP2884379B2 (ja) | 1999-04-19 |
Family
ID=16892970
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22948992A Expired - Lifetime JP2884379B2 (ja) | 1992-08-06 | 1992-08-06 | 単結晶製造装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2884379B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4730937B2 (ja) | 2004-12-13 | 2011-07-20 | Sumco Techxiv株式会社 | 半導体単結晶製造装置および製造方法 |
JP2009001489A (ja) * | 2008-08-28 | 2009-01-08 | Sumco Techxiv株式会社 | 単結晶の製造装置及び製造方法 |
-
1992
- 1992-08-06 JP JP22948992A patent/JP2884379B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0656570A (ja) | 1994-03-01 |
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