JP2949806B2 - 単結晶製造装置 - Google Patents
単結晶製造装置Info
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- JP2949806B2 JP2949806B2 JP21336990A JP21336990A JP2949806B2 JP 2949806 B2 JP2949806 B2 JP 2949806B2 JP 21336990 A JP21336990 A JP 21336990A JP 21336990 A JP21336990 A JP 21336990A JP 2949806 B2 JP2949806 B2 JP 2949806B2
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- hole
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- airtight container
- crystal
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- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、蒸気圧制御チョクラルスキー法により、
半導体用高解離圧化合物の単結晶を育成する単結晶製造
装置に関するものである。
半導体用高解離圧化合物の単結晶を育成する単結晶製造
装置に関するものである。
［従来の技術］ 蒸気圧制御チョクラルスキー法により、高解離圧化合
物の単結晶を製造する従来の装置の一例を第２図に示
す。第２図を参照しながら、この装置を以下に説明す
る。
物の単結晶を製造する従来の装置の一例を第２図に示
す。第２図を参照しながら、この装置を以下に説明す
る。
チャンバ１の内部には、気密容器11が設けられてい
る。気密容器11の上部は、通し孔11aとそれに繋がる液
溜12が形成されている。この通し孔11aには、上軸２が
通されている。一方、気密容器11の下部には、下軸３を
通すための通し管11bが形成されている。この通し管11b
の下方には、下軸３を通すための通し孔13aが形成され
た液溜13が設けられている。上述した上軸２および下軸
３が気密容器11に通されている部分は、図に示すよう
に、封止剤で密封されている。すなわち、上軸２と通し
孔11aとのクリアランスは、液溜12に収容される封止剤1
4で密封され、下軸３と通し管11bとのクリアランスは、
液溜13に収容される封止剤15に通し管11bの下端が浸か
ることにより密封されている。また、下軸３と液溜13の
通し孔13aとのクリアランスは、封止剤15で密封されて
いる。
る。気密容器11の上部は、通し孔11aとそれに繋がる液
溜12が形成されている。この通し孔11aには、上軸２が
通されている。一方、気密容器11の下部には、下軸３を
通すための通し管11bが形成されている。この通し管11b
の下方には、下軸３を通すための通し孔13aが形成され
た液溜13が設けられている。上述した上軸２および下軸
３が気密容器11に通されている部分は、図に示すよう
に、封止剤で密封されている。すなわち、上軸２と通し
孔11aとのクリアランスは、液溜12に収容される封止剤1
4で密封され、下軸３と通し管11bとのクリアランスは、
液溜13に収容される封止剤15に通し管11bの下端が浸か
ることにより密封されている。また、下軸３と液溜13の
通し孔13aとのクリアランスは、封止剤15で密封されて
いる。
このようにして、密封された気密容器11内には、原料
融液７および封止剤８を収容するるつぼ６がサセプタ５
内に設けられ、下軸３で支持されている。なお、必要に
応じてであるが、図に示すように、密封容器11には、高
解離圧成分18を収容するためのアンプル19が蒸気導入路
23を介して設けられる。
融液７および封止剤８を収容するるつぼ６がサセプタ５
内に設けられ、下軸３で支持されている。なお、必要に
応じてであるが、図に示すように、密封容器11には、高
解離圧成分18を収容するためのアンプル19が蒸気導入路
23を介して設けられる。
また、気密容器11の周囲には、種々のヒータが設けら
れている。図に示すように、気密容器11の下方液溜13の
周囲には、ヒータ21が設けられ、封止剤15の溶融を制御
するとともに、気密容器11内の下部の温度を制御してい
る。気密容器11の胴体の周囲には、ヒータ16および17が
設けられ、気密容器11内の温度を制御している。また、
気密容器11の上部で液溜12の周囲には、ヒータ20が設け
られ、封止剤14および気密容器11内上部の温度を制御し
ている。さらに、アンプル19の周囲には、ヒータ22が設
けられ、このヒータ22により高解離圧成分18が加熱され
て、蒸気導入路23を通じ気密容器11内に高解離圧成分18
が供給される。
れている。図に示すように、気密容器11の下方液溜13の
周囲には、ヒータ21が設けられ、封止剤15の溶融を制御
するとともに、気密容器11内の下部の温度を制御してい
る。気密容器11の胴体の周囲には、ヒータ16および17が
設けられ、気密容器11内の温度を制御している。また、
気密容器11の上部で液溜12の周囲には、ヒータ20が設け
られ、封止剤14および気密容器11内上部の温度を制御し
ている。さらに、アンプル19の周囲には、ヒータ22が設
けられ、このヒータ22により高解離圧成分18が加熱され
て、蒸気導入路23を通じ気密容器11内に高解離圧成分18
が供給される。
以上のように構成された装置において、上軸２の下端
には種結晶10が取付けられ、以下に述べるようにして単
結晶が引上げられる。すなわち、まず、上軸２を下降さ
せ、種結晶10の先端を原料融液７に十分浸す。このと
き、気密容器11内は結晶育成に適切な温度に設定され
る。この状態で、種結晶10近傍の原料融液は、上軸２を
通じた放熱の効果により冷却され結晶として析出する。
つぎに、上軸２を一定速度で回転させながら引上げてい
く。上軸２の上昇とともに種結晶10の結晶方位に整合し
た単結晶９が育成され、引上げられていく。なお、この
ような単結晶製造に際し、気密容器11の内部を高圧（５
〜10atm）の高解離圧成分で満たすことにより、育成結
晶から高解離圧成分が揮発することを防止できる。
には種結晶10が取付けられ、以下に述べるようにして単
結晶が引上げられる。すなわち、まず、上軸２を下降さ
せ、種結晶10の先端を原料融液７に十分浸す。このと
き、気密容器11内は結晶育成に適切な温度に設定され
る。この状態で、種結晶10近傍の原料融液は、上軸２を
通じた放熱の効果により冷却され結晶として析出する。
つぎに、上軸２を一定速度で回転させながら引上げてい
く。上軸２の上昇とともに種結晶10の結晶方位に整合し
た単結晶９が育成され、引上げられていく。なお、この
ような単結晶製造に際し、気密容器11の内部を高圧（５
〜10atm）の高解離圧成分で満たすことにより、育成結
晶から高解離圧成分が揮発することを防止できる。
［発明が解決しようとする課題］ 上述した装置における単結晶製造の際、上軸２は一定
速度で回転している。上述したように、上軸２は通し孔
11aに通されているが、回転に伴い上軸２と通し孔11aの
内壁との摩擦による振動が発生し、この振動が無視でき
ないほどの場合があった。このような振動は、上軸２の
先端にまで伝わり、育成結晶の多結晶化を引き起こした
り結晶重量測定用のロードセルにノイズを発生させたり
した。
速度で回転している。上述したように、上軸２は通し孔
11aに通されているが、回転に伴い上軸２と通し孔11aの
内壁との摩擦による振動が発生し、この振動が無視でき
ないほどの場合があった。このような振動は、上軸２の
先端にまで伝わり、育成結晶の多結晶化を引き起こした
り結晶重量測定用のロードセルにノイズを発生させたり
した。
それゆえに、この発明の目的は、このような振動の発
生を食止め、より再現性よく安定した単結晶の製造を行
なうことができる装置を提供することにある。
生を食止め、より再現性よく安定した単結晶の製造を行
なうことができる装置を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ この発明は、原料融液を収容するるつぼと、るつぼを
支持する下軸と、下端に種結晶を取付け単結晶を引き上
げていくための回転昇降可能な上軸と、るつぼの周囲を
取囲み、るつぼを密封する気密容器とを備え、上軸は気
密容器に形成された通し孔に通され、上軸と通し孔との
クリアランスが封止剤により密封される単結晶製造装置
において、上軸の通し孔の垂直方向の長さが、20〜100m
mの範囲であり、かつ通し孔と上軸とのクリアランス
が、0.1〜0.4mmの範囲であることを特徴とする単結晶製
造装置である。
支持する下軸と、下端に種結晶を取付け単結晶を引き上
げていくための回転昇降可能な上軸と、るつぼの周囲を
取囲み、るつぼを密封する気密容器とを備え、上軸は気
密容器に形成された通し孔に通され、上軸と通し孔との
クリアランスが封止剤により密封される単結晶製造装置
において、上軸の通し孔の垂直方向の長さが、20〜100m
mの範囲であり、かつ通し孔と上軸とのクリアランス
が、0.1〜0.4mmの範囲であることを特徴とする単結晶製
造装置である。
［作用］ 上軸の振動の発生は、上述したように上軸と通し孔の
内壁との摩擦によるものであった。そこで本発明者ら
は、上軸が通し孔に通される構造について、検討を重ね
た結果、この発明に至った。
内壁との摩擦によるものであった。そこで本発明者ら
は、上軸が通し孔に通される構造について、検討を重ね
た結果、この発明に至った。
すなわち、まず、この発明では上軸と通し孔とのクリ
アランスを0.1〜0.4mmの範囲としている。クリアランス
が0.1mm未満であると、上記摩擦による振動が大きくな
り、単結晶の育成に悪影響を及ぼす。一方、クリアラン
スが0.4mmより大きいと、このクリアランスを密封する
封止剤が気密容器内に垂れ落ちていく。
アランスを0.1〜0.4mmの範囲としている。クリアランス
が0.1mm未満であると、上記摩擦による振動が大きくな
り、単結晶の育成に悪影響を及ぼす。一方、クリアラン
スが0.4mmより大きいと、このクリアランスを密封する
封止剤が気密容器内に垂れ落ちていく。
また、この発明では、上軸の通し孔の垂直方向の長さ
を20〜100mmの範囲としている。この長さが、20mm未満
であると、同様に封止剤が気密容器内に垂れ落ちてい
く。一方、この長さが100mmより大きい場合、上軸と通
し孔の内壁との接触面積が拡大して、摩擦による振動が
大きくなる。
を20〜100mmの範囲としている。この長さが、20mm未満
であると、同様に封止剤が気密容器内に垂れ落ちてい
く。一方、この長さが100mmより大きい場合、上軸と通
し孔の内壁との接触面積が拡大して、摩擦による振動が
大きくなる。
［実施例］ 第１図は、上軸が気密容器の上部に形成される通し孔
に通された構造の一例を示す断面図である。図に示すよ
うに、上軸２は、気密容器11の上部に形成される通し孔
11aに通されている。また、通し孔11aに繋がる気密容器
11の上端部には、液溜12が形成されている。液溜12に
は、封止剤14が収容され、図に示すように、通し孔11a
と上軸２とのクリアランスを密封している。
に通された構造の一例を示す断面図である。図に示すよ
うに、上軸２は、気密容器11の上部に形成される通し孔
11aに通されている。また、通し孔11aに繋がる気密容器
11の上端部には、液溜12が形成されている。液溜12に
は、封止剤14が収容され、図に示すように、通し孔11a
と上軸２とのクリアランスを密封している。
このように形成された通し孔11aにおいて、図に示す
ように、その垂直方向の長さｌおよび通し孔11aと上軸
２とのクリアランスの半分の幅ｍを第１表に示す値にし
て、ほかは第２図で示したと同様の構造を有する装置を
用いて、GaAS単結晶の育成を行なった。第１表におい
て、No.1〜３に示される本発明例は、この発明に従った
ものであり、No.4および５は従来のものである。
ように、その垂直方向の長さｌおよび通し孔11aと上軸
２とのクリアランスの半分の幅ｍを第１表に示す値にし
て、ほかは第２図で示したと同様の構造を有する装置を
用いて、GaAS単結晶の育成を行なった。第１表におい
て、No.1〜３に示される本発明例は、この発明に従った
ものであり、No.4および５は従来のものである。
投入原料としては、GaAs多結晶1kgを用い、装置中の
るつぼ内径４インチのPBN製のものを用いた。また、高
解離圧成分にはAsを用い、気密容器11内の気圧は5atmに
保った。
るつぼ内径４インチのPBN製のものを用いた。また、高
解離圧成分にはAsを用い、気密容器11内の気圧は5atmに
保った。
ヒータでるつぼ内に投入した原料を加熱溶融した後、
結晶成長温度に調整し、上軸２を下降させて種結晶を融
液内に十分馴染ませ、上軸２の引上げ速度を6mm/hr、上
軸２の回転速度を5rpm、下軸３の回転速度を10rpmとし
単結晶を育成させた。第１表における、本発明例および
従来例での単結晶の育成は、それぞれ10回ずつ行なっ
た。得られた結晶の寸法は、すべて60mmφ×100mm前後
であった。
結晶成長温度に調整し、上軸２を下降させて種結晶を融
液内に十分馴染ませ、上軸２の引上げ速度を6mm/hr、上
軸２の回転速度を5rpm、下軸３の回転速度を10rpmとし
単結晶を育成させた。第１表における、本発明例および
従来例での単結晶の育成は、それぞれ10回ずつ行なっ
た。得られた結晶の寸法は、すべて60mmφ×100mm前後
であった。
第１表に示すように、得られた結晶の単結晶化率は、
本発明例では80％、従来例では30％であった。このよう
に、この発明に従う装置により、単結晶化率を著しく向
上させることができた。
本発明例では80％、従来例では30％であった。このよう
に、この発明に従う装置により、単結晶化率を著しく向
上させることができた。
また、結晶重量を測定するロードセルのノイズは、本
発明例が±1gの範囲であったのに対し、従来例では±10
0gであった。したがって、この発明に従う装置は、従来
に比べ、結晶形状の制御も容易となっている。
発明例が±1gの範囲であったのに対し、従来例では±10
0gであった。したがって、この発明に従う装置は、従来
に比べ、結晶形状の制御も容易となっている。
［発明の効果］ 以上説明したように、蒸気圧制御チョクラルスキー法
で単結晶を育成する装置に、この発明に従う単結晶製造
装置を用いれば、上軸の振動の発生が押さえられ、再現
性用く安定した単結晶の製造を行なうことができる。そ
の結果、単結晶化率を向上させることができる他、結晶
重量測定用のロードセルのノイズも低下するため、結晶
形状を制御する能力も向上させることができる。
で単結晶を育成する装置に、この発明に従う単結晶製造
装置を用いれば、上軸の振動の発生が押さえられ、再現
性用く安定した単結晶の製造を行なうことができる。そ
の結果、単結晶化率を向上させることができる他、結晶
重量測定用のロードセルのノイズも低下するため、結晶
形状を制御する能力も向上させることができる。
第１図は、上軸が通し孔に通された構造の一例を示す断
面図である。 第２図は、蒸気圧制御チョクラルスキー法による従来の
単結晶製造装置の一例を示す断面図である。 図において、１はチャンバ、２は上軸、３は下軸、５は
サセプタ、６はるつぼ、７は原料融液、８、14および15
は封止剤、９は単結晶、10は種結晶、11は気密容器、11
aおよび13aは通し孔、11bは通し管、12および13は液
溜、16、17、20、21および22はヒータ、18は高解離圧成
分、19はアンプル、23は蒸気導入路を示す。
面図である。 第２図は、蒸気圧制御チョクラルスキー法による従来の
単結晶製造装置の一例を示す断面図である。 図において、１はチャンバ、２は上軸、３は下軸、５は
サセプタ、６はるつぼ、７は原料融液、８、14および15
は封止剤、９は単結晶、10は種結晶、11は気密容器、11
aおよび13aは通し孔、11bは通し管、12および13は液
溜、16、17、20、21および22はヒータ、18は高解離圧成
分、19はアンプル、23は蒸気導入路を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−257092（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−285887（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C30B 1/00 - 35/00
Claims (1)
- 【請求項１】原料融液を収容するるつぼと、前記るつぼ
を支持する下軸と、下端に種結晶を取付け単結晶を引上
げていくための回転昇降可能な上軸と、前記るつぼの周
囲を取り囲み、前記るつぼを密封する気密容器とを備
え、前記上軸は、前記気密容器に形成された通し孔に通
され、前記上軸と前記通し孔とのクリアランスは封止剤
により密封される単結晶製造装置において、 前記上軸の通し孔の垂直方向の長さは、20〜100mmの範
囲であり、かつ前記通し孔と前記上軸とのクリアランス
は、0.1〜0.4mmの範囲であることを特徴とする単結晶製
造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21336990A JP2949806B2 (ja) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | 単結晶製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21336990A JP2949806B2 (ja) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | 単結晶製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0497981A JPH0497981A (ja) | 1992-03-30 |
| JP2949806B2 true JP2949806B2 (ja) | 1999-09-20 |
Family
ID=16638044
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21336990A Expired - Lifetime JP2949806B2 (ja) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | 単結晶製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2949806B2 (ja) |
-
1990
- 1990-08-09 JP JP21336990A patent/JP2949806B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0497981A (ja) | 1992-03-30 |
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Legal Events
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