JP3123155B2 - 単結晶引上装置 - Google Patents
単結晶引上装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＣＺ法（Ｃｚｏｃｈｒ
ａｌｓｋｉ法）によって多結晶融液から単結晶を引き上
げるための単結晶引上装置に関する。
ａｌｓｋｉ法）によって多結晶融液から単結晶を引き上
げるための単結晶引上装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】斯かる単結晶引上装置はチャンバー内に
石英ルツボ、ヒーター等を収納して構成され、該単結晶
引上装置においては、石英ルツボに供給されたシリコン
等の多結晶原料はヒーターによって加熱されて溶融し、
石英ルツボ内には多結晶融液（以下、メルトと称す）が
収容される。そして、このメルトに、ワイヤー等の上軸
の下端に取り付けられた種結晶を浸漬し、該上軸を回転
させながらこれを所定の速度で引き上げれば、種結晶の
先に単結晶を成長させることができる。
石英ルツボ、ヒーター等を収納して構成され、該単結晶
引上装置においては、石英ルツボに供給されたシリコン
等の多結晶原料はヒーターによって加熱されて溶融し、
石英ルツボ内には多結晶融液（以下、メルトと称す）が
収容される。そして、このメルトに、ワイヤー等の上軸
の下端に取り付けられた種結晶を浸漬し、該上軸を回転
させながらこれを所定の速度で引き上げれば、種結晶の
先に単結晶を成長させることができる。
【０００３】上述のＣＺ法による単結晶の育成において
は、ドーパントの偏析現象によって単結晶中の抵抗率が
単結晶の引き上げと共に次第に低下して歩留りが悪くな
るため、石英ルツボ内のメルトに粒状原料を連続的に供
給しながら単結晶を引き上げる連続チャージ法が開発さ
れ、実用に供されている。
は、ドーパントの偏析現象によって単結晶中の抵抗率が
単結晶の引き上げと共に次第に低下して歩留りが悪くな
るため、石英ルツボ内のメルトに粒状原料を連続的に供
給しながら単結晶を引き上げる連続チャージ法が開発さ
れ、実用に供されている。
【０００４】上述のように粒状原料を連続的に供給しな
がら単結晶を育成させる場合、メルトの自由表面には自
然対流によるルツボ側から単結晶側へ向かう流れが強く
存在するため、供給された粒状原料が単結晶に付着し、
結晶の有転位化が引き起こされる。又、粒状原料とメル
トとの温度差に起因してメルト中に局所的な温度変動が
生じ、この温度変動によっても結晶の有転位化が引き起
こされる。
がら単結晶を育成させる場合、メルトの自由表面には自
然対流によるルツボ側から単結晶側へ向かう流れが強く
存在するため、供給された粒状原料が単結晶に付着し、
結晶の有転位化が引き起こされる。又、粒状原料とメル
トとの温度差に起因してメルト中に局所的な温度変動が
生じ、この温度変動によっても結晶の有転位化が引き起
こされる。
【０００５】
そこで、この連続チャージ法においては、
石英ルツボ内のメルト中に筒状の隔壁を浸漬せしめるこ
とにより、石英ルツボ内を単結晶育成部と原料供給部と
に区画し、この隔壁によって、原料供給部に粒状原料が
供給された場合でも、原料供給部に生じるメルトの温度
変動を直接単結晶育成部に伝えることなく、メルトの温
度分布を均一化するとともに、育成中の単結晶への粒状
原料の付着に起因する単結晶の多結晶化を防止するよう
にした単結晶引上装置が用いられている。
石英ルツボ内のメルト中に筒状の隔壁を浸漬せしめるこ
とにより、石英ルツボ内を単結晶育成部と原料供給部と
に区画し、この隔壁によって、原料供給部に粒状原料が
供給された場合でも、原料供給部に生じるメルトの温度
変動を直接単結晶育成部に伝えることなく、メルトの温
度分布を均一化するとともに、育成中の単結晶への粒状
原料の付着に起因する単結晶の多結晶化を防止するよう
にした単結晶引上装置が用いられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
この種の単結晶引上装置では上記隔壁の取付構造が複雑
で、装置コストが高くなるという問題があった。また、
上記隔壁をルツボ等に使用されているものと同等の半透
明石英ガラスで構成した場合には、この半透明石英ガラ
スは内部にバブルを含むため、当該石英隔壁が超高温の
メルト中に浸漬されると、石英内部のバブルが膨張する
ために、該石英隔壁のメルト中に浸漬されている部分が
浸食によって激しく劣化し、この劣化によって石英隔壁
から脱落した石英片がメルト中に浮遊して結晶の多結晶
化を招くという問題があった。
この種の単結晶引上装置では上記隔壁の取付構造が複雑
で、装置コストが高くなるという問題があった。また、
上記隔壁をルツボ等に使用されているものと同等の半透
明石英ガラスで構成した場合には、この半透明石英ガラ
スは内部にバブルを含むため、当該石英隔壁が超高温の
メルト中に浸漬されると、石英内部のバブルが膨張する
ために、該石英隔壁のメルト中に浸漬されている部分が
浸食によって激しく劣化し、この劣化によって石英隔壁
から脱落した石英片がメルト中に浮遊して結晶の多結晶
化を招くという問題があった。
【０００７】 本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、連続チャージ法に用いる単結
晶引上装置において、引き上げられる結晶の多結晶化を
防いで高品位な単結晶を得ることができる単結晶引上装
置を、簡単・安価な構成で提供することにある。
で、その目的とする処は、連続チャージ法に用いる単結
晶引上装置において、引き上げられる結晶の多結晶化を
防いで高品位な単結晶を得ることができる単結晶引上装
置を、簡単・安価な構成で提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明（図１、図２）は、チャンバー内に収納された石英
ルツボ内のメルトに粒状原料を連続的に供給しながら単
結晶を引き上げる単結晶引上装置において、引上げ中の
単結晶１５を同心状に包囲するパージチューブ７を設
け、該パージチューブ７の下方部に熱遮蔽リング８を取
り付け、内部にバブルを含まない石英ガラス管からなる
筒状の石英隔壁１０を前記熱遮蔽リング８に、石英ルツ
ボ３内のメルト１２Ａ表面の上方で取り付け、前記石英
隔壁１０の下端部を前記石英ルツボ３内のメルト１２Ａ
中に浸漬せしめることにより、該石英ルツボ３内を単結
晶育成部とその外周側の原料供給部とに区画したことを
特徴とする。
発明（図１、図２）は、チャンバー内に収納された石英
ルツボ内のメルトに粒状原料を連続的に供給しながら単
結晶を引き上げる単結晶引上装置において、引上げ中の
単結晶１５を同心状に包囲するパージチューブ７を設
け、該パージチューブ７の下方部に熱遮蔽リング８を取
り付け、内部にバブルを含まない石英ガラス管からなる
筒状の石英隔壁１０を前記熱遮蔽リング８に、石英ルツ
ボ３内のメルト１２Ａ表面の上方で取り付け、前記石英
隔壁１０の下端部を前記石英ルツボ３内のメルト１２Ａ
中に浸漬せしめることにより、該石英ルツボ３内を単結
晶育成部とその外周側の原料供給部とに区画したことを
特徴とする。
【０００９】 本明細書において前記単結晶育成部とは、
石英ルツボ内のうち前記隔壁の内側すなわち、単結晶が
引き上げられる領域を、前記原料供給部とは前記隔壁の
外側すなわち、粒状原料が連続的に供給される領域を、
それぞれ意味する。
石英ルツボ内のうち前記隔壁の内側すなわち、単結晶が
引き上げられる領域を、前記原料供給部とは前記隔壁の
外側すなわち、粒状原料が連続的に供給される領域を、
それぞれ意味する。
【００１０】 又、本発明は前記石英隔壁１０を、前記熱
遮蔽リング８に筒状保持具９を介して取り付け、該筒状
保持具９の周壁にガス抜き孔９ａを形成したことを特徴
とする。さらに本発明は、前記石英隔壁１０が真空中で
の電気溶融法によって得られる透明石英ガラス管で構成
されることを特徴とする。さらに本発明は、前記石英隔
壁１０ の高さ寸法を８０ｍｍ以下に設定したことを特徴
とする。
遮蔽リング８に筒状保持具９を介して取り付け、該筒状
保持具９の周壁にガス抜き孔９ａを形成したことを特徴
とする。さらに本発明は、前記石英隔壁１０が真空中で
の電気溶融法によって得られる透明石英ガラス管で構成
されることを特徴とする。さらに本発明は、前記石英隔
壁１０ の高さ寸法を８０ｍｍ以下に設定したことを特徴
とする。
【００１１】
【作用】本発明によれば、メルト中に浸漬された石英隔
壁によって結晶育成部と原料供給部とを分離したため、
熱対流によるルツボ側から単結晶側へ向かう表面対流や
メルトの温度変動が抑制され、浮遊原料による結晶の有
転位化が防がれる。そして、この場合、石英隔壁の材質
として、内部にバブルを含まない石英ガラスを用いるこ
とにより、該石英隔壁を超高温のメルト中に浸漬しても
バブルの膨張による隔壁の劣化が生じず、浸漬部で浸食
が生じても、バブルを含まないために該石英隔壁の表面
は滑らかなままで劣化が生じず、この石英隔壁から石英
片が脱落することがなく、脱落した石英片の浮遊による
結晶の多結晶化が防がれ、高品位な単結晶が安定して育
成される。
壁によって結晶育成部と原料供給部とを分離したため、
熱対流によるルツボ側から単結晶側へ向かう表面対流や
メルトの温度変動が抑制され、浮遊原料による結晶の有
転位化が防がれる。そして、この場合、石英隔壁の材質
として、内部にバブルを含まない石英ガラスを用いるこ
とにより、該石英隔壁を超高温のメルト中に浸漬しても
バブルの膨張による隔壁の劣化が生じず、浸漬部で浸食
が生じても、バブルを含まないために該石英隔壁の表面
は滑らかなままで劣化が生じず、この石英隔壁から石英
片が脱落することがなく、脱落した石英片の浮遊による
結晶の多結晶化が防がれ、高品位な単結晶が安定して育
成される。
【００１２】
又、本発明では、パージチューブ内を流下
することで整流された不活性ガスを直接ルツボ内メルト
表面に供給するようにしてあるため、メルト表面からＳ
ｉＯ（一酸化珪素）として放出される酸素をチャンバー
外に排出する機能に優れているので、格子間酸素濃度の
低い単結晶を容易に育成することができる。さらに、石
英隔壁を熱遮蔽リングに石英ルツボ内のメルト表面の上
方で取り付けたため、この取付け部がメルトにより劣化
するなどの不具合が回避される。
することで整流された不活性ガスを直接ルツボ内メルト
表面に供給するようにしてあるため、メルト表面からＳ
ｉＯ（一酸化珪素）として放出される酸素をチャンバー
外に排出する機能に優れているので、格子間酸素濃度の
低い単結晶を容易に育成することができる。さらに、石
英隔壁を熱遮蔽リングに石英ルツボ内のメルト表面の上
方で取り付けたため、この取付け部がメルトにより劣化
するなどの不具合が回避される。
【００１３】
さらに本発明では、ルツボ内メルトからの
輻射熱が熱遮蔽リング８で反射し、この反射輻射熱によ
り石英隔壁１０とメルトの界面付近が加熱されため、メ
ルトの固化が防がれるので、単結晶の育成速度（引上速
度）の向上を図ることができる。
輻射熱が熱遮蔽リング８で反射し、この反射輻射熱によ
り石英隔壁１０とメルトの界面付近が加熱されため、メ
ルトの固化が防がれるので、単結晶の育成速度（引上速
度）の向上を図ることができる。
【００１４】 さらに本発明では、石英隔壁を 真空中での
電気溶融法によって得られる透明石英ガラス管、或いは
電気放電によって形成される高温ガス雰囲気中で石英粉
末を溶融しつつ、石英ガラス管の内、外表面に透明石英
ガラス層を被覆することによって得られる石英ガラス管
で構成すれば、これらの石英ガラス管の製法には酸水素
火炎溶融法で用いられるＯ2 やＨ2 ガスを使用しないで
済むため、チューブの機械的強度を弱めるＯＨ基の含有
量が極めて少ない石英ガラスが得られ、石英隔壁をメル
ト中に浸漬しても該石英隔壁の変形が小さく抑えられ、
マルチプーリング等のような長時間連続操業が可能とな
る。
電気溶融法によって得られる透明石英ガラス管、或いは
電気放電によって形成される高温ガス雰囲気中で石英粉
末を溶融しつつ、石英ガラス管の内、外表面に透明石英
ガラス層を被覆することによって得られる石英ガラス管
で構成すれば、これらの石英ガラス管の製法には酸水素
火炎溶融法で用いられるＯ2 やＨ2 ガスを使用しないで
済むため、チューブの機械的強度を弱めるＯＨ基の含有
量が極めて少ない石英ガラスが得られ、石英隔壁をメル
ト中に浸漬しても該石英隔壁の変形が小さく抑えられ、
マルチプーリング等のような長時間連続操業が可能とな
る。
【００１５】 尚、特開平１−１４８７１８号公報（発明
の名称：石英ガラスルツボ及びその製造方法）には、石
英ルツボの内面のみの透明ガラス層の被覆に関する技術
が開示されているが、この技術を被覆基体となる石英ガ
ラス管の外表面に適用すれば、本発明の石英隔壁を製造
することができる。
の名称：石英ガラスルツボ及びその製造方法）には、石
英ルツボの内面のみの透明ガラス層の被覆に関する技術
が開示されているが、この技術を被覆基体となる石英ガ
ラス管の外表面に適用すれば、本発明の石英隔壁を製造
することができる。
【００１６】 電気放電による透明石英ガラス層は、電気
溶融法によるものと同様にＯＨ基の含有量が少なく、電
気放電法による場合は略完全な無気泡透明層が得られ、
作業雰囲気の温度を下げることにより透明石英ガラス層
のＯＨ基の含有量を下げることができ、又、石英粉末と
して合成石英粉末等の高純度石英粉末を使用すれば、そ
の純度を格段に高めることができる。
溶融法によるものと同様にＯＨ基の含有量が少なく、電
気放電法による場合は略完全な無気泡透明層が得られ、
作業雰囲気の温度を下げることにより透明石英ガラス層
のＯＨ基の含有量を下げることができ、又、石英粉末と
して合成石英粉末等の高純度石英粉末を使用すれば、そ
の純度を格段に高めることができる。
【００１７】 又、石英隔壁は、メルト中に２０〜５０ｍ
ｍ程度の深さだけ浸漬させれば、上記効果が得られるた
め、該石英隔壁の高さは、取り付け長さを考慮しても５
０〜８０ｍｍ程度で足るため、その材料費及び加工費が
低減されるとともに、メルトに浸漬している部分の面積
が小さくて済み、結晶中の格子間酸素濃度を低く抑える
ことができる。
ｍ程度の深さだけ浸漬させれば、上記効果が得られるた
め、該石英隔壁の高さは、取り付け長さを考慮しても５
０〜８０ｍｍ程度で足るため、その材料費及び加工費が
低減されるとともに、メルトに浸漬している部分の面積
が小さくて済み、結晶中の格子間酸素濃度を低く抑える
ことができる。
【００１８】
【実施例】以下に本発明の一実施例を添付図面に基づい
て説明する。図１は本発明に係る単結晶引上装置要部の
縦断面図、図２は図１のＡ部拡大詳細図、図３は同装置
要部の分解斜視図である。図１に示す単結晶引上装置１
において、２はステンレス製のチャンバーであって、こ
れの内部には石英ルツボ３がシャフト４上に取り付けら
れて収納されている。尚、シャフト４は不図示の駆動手
段によってその中心軸回りに回転駆動される。又、上記
チャンバー２内の前記石英ルツボ３の周囲には、カーボ
ン製の円筒状ヒーター５が配され、該ヒーター５の周囲
には同じくカーボン製の断熱材６が配されている。
て説明する。図１は本発明に係る単結晶引上装置要部の
縦断面図、図２は図１のＡ部拡大詳細図、図３は同装置
要部の分解斜視図である。図１に示す単結晶引上装置１
において、２はステンレス製のチャンバーであって、こ
れの内部には石英ルツボ３がシャフト４上に取り付けら
れて収納されている。尚、シャフト４は不図示の駆動手
段によってその中心軸回りに回転駆動される。又、上記
チャンバー２内の前記石英ルツボ３の周囲には、カーボ
ン製の円筒状ヒーター５が配され、該ヒーター５の周囲
には同じくカーボン製の断熱材６が配されている。
【００１９】 ところで、チャンバー２内の上部からはカ
ーボン製のパージチューブ７が上下動自在に吊り下げら
れており、該パージチューブ７のチャンバー２内に臨む
下端にはカーボン製の熱遮蔽リング８が保持されてい
る。又、この熱遮蔽リング８にはカーボン製の筒状保持
具９が螺着されており、この筒状保持具９には高さ８０
ｍｍ以下の円筒状の石英隔壁１０が保持されている。
尚、パージチューブ７は、これの上部に設けられた不図
示の駆動手段によって上下動せしめられる。
ーボン製のパージチューブ７が上下動自在に吊り下げら
れており、該パージチューブ７のチャンバー２内に臨む
下端にはカーボン製の熱遮蔽リング８が保持されてい
る。又、この熱遮蔽リング８にはカーボン製の筒状保持
具９が螺着されており、この筒状保持具９には高さ８０
ｍｍ以下の円筒状の石英隔壁１０が保持されている。
尚、パージチューブ７は、これの上部に設けられた不図
示の駆動手段によって上下動せしめられる。
【００２０】 ここで、前記熱遮蔽リング８、筒状保持具
９及び石英隔壁１０の取付構造を図２及び図３に基づい
て説明する。図３に示すように、前記パージチューブ７
には大小２つの覗き窓７ａ，７ｂが形成されており、そ
の下部外側には３つの鍵状溝７ｃが形成されている。
尚、小さい覗き窓７ｂは単結晶の直径計測用イメージセ
ンサーのためのものである。
９及び石英隔壁１０の取付構造を図２及び図３に基づい
て説明する。図３に示すように、前記パージチューブ７
には大小２つの覗き窓７ａ，７ｂが形成されており、そ
の下部外側には３つの鍵状溝７ｃが形成されている。
尚、小さい覗き窓７ｂは単結晶の直径計測用イメージセ
ンサーのためのものである。
【００２１】 熱遮蔽リング８は漏斗状の内リング８Ａと
外リング８Ｂとを組み合わせて構成され、外リング８Ｂ
の内周部に突設された３つの突起８ａ（図３参照）がパ
ージチューブ７に形成された前記鍵状溝７ｃに係合する
ことによって、該熱遮蔽リング８がパージチューブ７の
下端に保持される。
外リング８Ｂとを組み合わせて構成され、外リング８Ｂ
の内周部に突設された３つの突起８ａ（図３参照）がパ
ージチューブ７に形成された前記鍵状溝７ｃに係合する
ことによって、該熱遮蔽リング８がパージチューブ７の
下端に保持される。
【００２２】 ところで、外リング８Ｂの外周には、上方
に向かって広がる傾斜面８ｂが形成されており、該傾斜
面８ｂは水平に対して所定角度θ（＝３０°〜４５°）
だけ傾斜している（図２参照）。そして、この傾斜面８
ｂの一部には突起８ｃが全周に亘って形成されており、
この突起８ｃに前記筒状保持具９が逆ネジの関係（石英
ルツボ３の回転方向に締まる関係）で螺着されている。
に向かって広がる傾斜面８ｂが形成されており、該傾斜
面８ｂは水平に対して所定角度θ（＝３０°〜４５°）
だけ傾斜している（図２参照）。そして、この傾斜面８
ｂの一部には突起８ｃが全周に亘って形成されており、
この突起８ｃに前記筒状保持具９が逆ネジの関係（石英
ルツボ３の回転方向に締まる関係）で螺着されている。
【００２３】 又、筒状保持具９の周壁には計６つのガス
抜き孔９ａと鍵状溝９ｂが形成されている。尚、本実施
例では、前記熱遮蔽リング８と筒状保持具９の全表面に
ＳｉＣコート処理が施されている。更に、前記石英隔壁
１０の外周上部には６つの突起１０ａが突設されてお
り、これらの突起１０ａを筒状保持具９に形成された前
記鍵状溝９ｂに係合させることによって、石英隔壁１０
が筒状保持具９に保持される。
抜き孔９ａと鍵状溝９ｂが形成されている。尚、本実施
例では、前記熱遮蔽リング８と筒状保持具９の全表面に
ＳｉＣコート処理が施されている。更に、前記石英隔壁
１０の外周上部には６つの突起１０ａが突設されてお
り、これらの突起１０ａを筒状保持具９に形成された前
記鍵状溝９ｂに係合させることによって、石英隔壁１０
が筒状保持具９に保持される。
【００２４】 而して、石英隔壁１０は内部にバブルを含
まない石英ガラス管で構成され、具体的には、真空中で
の電気溶融法によって得られる透明石英ガラス管、或い
は電気放電によって形成される高温ガス雰囲気中で石英
粉末を溶融しつつ、石英ガラス管の内、外表面に透明石
英ガラス層を被覆することによって得られる石英ガラス
管で構成される。
まない石英ガラス管で構成され、具体的には、真空中で
の電気溶融法によって得られる透明石英ガラス管、或い
は電気放電によって形成される高温ガス雰囲気中で石英
粉末を溶融しつつ、石英ガラス管の内、外表面に透明石
英ガラス層を被覆することによって得られる石英ガラス
管で構成される。
【００２５】 次に、本発明に係る単結晶引上装置１の作
用を説明する。例えば、シリコン単結晶の引上げに際し
ては、パージチューブ７が熱遮蔽リング８、筒状保持具
９および石英隔壁１０と共に一体的に上昇せしめられて
石英ルツボ３の直上空間が充分に開放される。この状態
において、チャンバー２内がＡｒガス雰囲気下の減圧状
態（例えば、３０ｍｂａｒ）に保たれ、石英ルツボ３内
には原料供給管１１から粒状のポリシリコン１２が供給
され、石英ルツボ３内に供給されたポリシリコン１２は
ヒーター５によって加熱されて溶融し、石英ルツボ３内
にはメルト１２Ａが収容される。
用を説明する。例えば、シリコン単結晶の引上げに際し
ては、パージチューブ７が熱遮蔽リング８、筒状保持具
９および石英隔壁１０と共に一体的に上昇せしめられて
石英ルツボ３の直上空間が充分に開放される。この状態
において、チャンバー２内がＡｒガス雰囲気下の減圧状
態（例えば、３０ｍｂａｒ）に保たれ、石英ルツボ３内
には原料供給管１１から粒状のポリシリコン１２が供給
され、石英ルツボ３内に供給されたポリシリコン１２は
ヒーター５によって加熱されて溶融し、石英ルツボ３内
にはメルト１２Ａが収容される。
【００２６】 次に、パージチューブ７が石英隔壁１０等
と共に一体的に下げられ、図１に示すように、石英隔壁
１０が石英ルツボ３内のメルト１２Ａの上部に部分的に
浸漬される。そして、パージチューブ７内に吊り下げら
れたワイヤー１３の下端に結着された種結晶１４が石英
ルツボ３内のメルト１２Ａに浸漬され、石英ルツボ３が
シャフト４によって図示矢印ＣＲ（時計方向）に回転駆
動されると同時に、種結晶１４も図示矢印ＳＲ方向（反
時計方向）に回転されながら所定の速度ＳＥで引き上げ
られると、種結晶１４には図示のように単結晶１５が成
長する。このとき、パージチューブ７内にはＡｒガスが
下方に向かって流され、Ａｒガスは筒状保持具９に形成
されたガス抜き孔９ａからチャンバー２内に流出し、メ
ルト１２Ａの表面から蒸発したＳｉＯと共にチャンバー
２外へ排出される。
と共に一体的に下げられ、図１に示すように、石英隔壁
１０が石英ルツボ３内のメルト１２Ａの上部に部分的に
浸漬される。そして、パージチューブ７内に吊り下げら
れたワイヤー１３の下端に結着された種結晶１４が石英
ルツボ３内のメルト１２Ａに浸漬され、石英ルツボ３が
シャフト４によって図示矢印ＣＲ（時計方向）に回転駆
動されると同時に、種結晶１４も図示矢印ＳＲ方向（反
時計方向）に回転されながら所定の速度ＳＥで引き上げ
られると、種結晶１４には図示のように単結晶１５が成
長する。このとき、パージチューブ７内にはＡｒガスが
下方に向かって流され、Ａｒガスは筒状保持具９に形成
されたガス抜き孔９ａからチャンバー２内に流出し、メ
ルト１２Ａの表面から蒸発したＳｉＯと共にチャンバー
２外へ排出される。
【００２７】 このように、パージチューブ７内にＡｒガ
スを流すと、これが整流されてメル ト１２Ａ表面に直接
供給されるため、ＳｉＯがチャンバー２外へ有効に排出
されるので、ＳｉＯによる単結晶１５の有転位化が防が
れるとともに、格子間酸素濃度の低い単結晶を容易に育
成することができる他、単結晶１５の成長界面付近はＡ
ｒガスによって強制的に冷却されるため、メルト１２Ａ
の温度を低下させることなく単結晶１５の育成速度（引
上げ速度）ＳＥを上げることができる。
スを流すと、これが整流されてメル ト１２Ａ表面に直接
供給されるため、ＳｉＯがチャンバー２外へ有効に排出
されるので、ＳｉＯによる単結晶１５の有転位化が防が
れるとともに、格子間酸素濃度の低い単結晶を容易に育
成することができる他、単結晶１５の成長界面付近はＡ
ｒガスによって強制的に冷却されるため、メルト１２Ａ
の温度を低下させることなく単結晶１５の育成速度（引
上げ速度）ＳＥを上げることができる。
【００２８】 又、メルト１２Ａからの輻射熱は熱遮蔽リ
ング８の傾斜面８ｂで反射されて石英隔壁１０とメルト
１２Ａの界面付近を加熱するため、メルト１２Ａの固化
が防がれ、この結果、単結晶１５の育成速度（引上げ速
度）ＳＥを高めて生産効率の向上を図ることができる。
尚、熱遮蔽リング８と筒状保持具９は常に１４００℃以
上の超高温に晒されるが、これらは前述のようにその全
表面にＳｉＣコート処理が施されているため、超高温で
の強度が高められ、これらが劣化してカーボンが落下す
ることがなく、カーボンによって単結晶１５の育成が阻
害されることがない。
ング８の傾斜面８ｂで反射されて石英隔壁１０とメルト
１２Ａの界面付近を加熱するため、メルト１２Ａの固化
が防がれ、この結果、単結晶１５の育成速度（引上げ速
度）ＳＥを高めて生産効率の向上を図ることができる。
尚、熱遮蔽リング８と筒状保持具９は常に１４００℃以
上の超高温に晒されるが、これらは前述のようにその全
表面にＳｉＣコート処理が施されているため、超高温で
の強度が高められ、これらが劣化してカーボンが落下す
ることがなく、カーボンによって単結晶１５の育成が阻
害されることがない。
【００２９】 ところで、本実施例においては、メルト１
２Ａ中に浸漬された石英隔壁１０によって石英ルツボ３
内を結晶育成部と原料供給部とに分離したため、熱対流
による石英ルツボ３側から単結晶１５側へ向かう表面対
流やメルト１２Ａの温度変動が抑制され、メルト１２Ａ
上を浮遊するポリシリコン１２（粒状原料）による結晶
の有転位化が防がれる。
２Ａ中に浸漬された石英隔壁１０によって石英ルツボ３
内を結晶育成部と原料供給部とに分離したため、熱対流
による石英ルツボ３側から単結晶１５側へ向かう表面対
流やメルト１２Ａの温度変動が抑制され、メルト１２Ａ
上を浮遊するポリシリコン１２（粒状原料）による結晶
の有転位化が防がれる。
【００３０】 そして、この場合、石英隔壁１０の材質と
して、内部にバブルを含まない石英ガラスが用いられて
いるため、該石英隔壁１０を超高温のメルト１２Ａ中に
浸漬しても、バブルの膨張による石英隔壁１０の劣化が
生じず、石英隔壁１０の浸漬部で浸食が生じても、石英
はバブルを含まないために該石英隔壁１０の表面は滑ら
かなままで劣化が生じず、この石英隔壁１０から石英片
が脱落することがなく、脱落した石英片の浮遊による結
晶の多結晶化が防がれ、高品位な単結晶１５が安定して
育成される。
して、内部にバブルを含まない石英ガラスが用いられて
いるため、該石英隔壁１０を超高温のメルト１２Ａ中に
浸漬しても、バブルの膨張による石英隔壁１０の劣化が
生じず、石英隔壁１０の浸漬部で浸食が生じても、石英
はバブルを含まないために該石英隔壁１０の表面は滑ら
かなままで劣化が生じず、この石英隔壁１０から石英片
が脱落することがなく、脱落した石英片の浮遊による結
晶の多結晶化が防がれ、高品位な単結晶１５が安定して
育成される。
【００３１】 特に、本実施例では、石英隔壁１０を、真
空中での電気溶融法によって得られる透明石英ガラス
管、或いは電気放電によって形成される高温ガス雰囲気
中で石英粉末を溶融しつつ、石英ガラス管の内、外表面
に透明石英ガラス層を被覆することによって得られる石
英ガラス管で構成しており、これらの石英ガラス管の製
法には酸水素火炎溶融法で用いられるＯ2 やＨ2 ガスを
使用しないで済むため、チューブの機械的強度を弱める
ＯＨ基の含有量が極めて少ない石英ガラス管が得られ、
石英隔壁１０をメルト１２Ａ中に浸漬しても該石英隔壁
１０の変形が小さく抑えられ、マルチプーリング等のよ
うな長時間連続操業が可能となる。
空中での電気溶融法によって得られる透明石英ガラス
管、或いは電気放電によって形成される高温ガス雰囲気
中で石英粉末を溶融しつつ、石英ガラス管の内、外表面
に透明石英ガラス層を被覆することによって得られる石
英ガラス管で構成しており、これらの石英ガラス管の製
法には酸水素火炎溶融法で用いられるＯ2 やＨ2 ガスを
使用しないで済むため、チューブの機械的強度を弱める
ＯＨ基の含有量が極めて少ない石英ガラス管が得られ、
石英隔壁１０をメルト１２Ａ中に浸漬しても該石英隔壁
１０の変形が小さく抑えられ、マルチプーリング等のよ
うな長時間連続操業が可能となる。
【００３２】 又、石英隔壁１０はメルト１２Ａ中に２０
〜５０ｍｍ程度の深さだけ浸漬されれば、上記効果が得
られるため、該石英隔壁１０の高さとしては、取り付け
長さを考慮しても、５０〜８０ｍｍ程度で足りるため、
その材料費及び加工費が低減されるとともに、メルト１
２Ａに浸漬している部分の面積が小さくて済み、単結晶
１５中の格子間酸素濃度を低く抑えることができる。
〜５０ｍｍ程度の深さだけ浸漬されれば、上記効果が得
られるため、該石英隔壁１０の高さとしては、取り付け
長さを考慮しても、５０〜８０ｍｍ程度で足りるため、
その材料費及び加工費が低減されるとともに、メルト１
２Ａに浸漬している部分の面積が小さくて済み、単結晶
１５中の格子間酸素濃度を低く抑えることができる。
【００３３】 その他、本実施例では、前述のように筒状
保持具９は熱遮蔽リング８に対して逆ネジの関係で螺着
されているため、万一、メルト１２Ａの固化が生じたと
しても、筒状保持具９と石英隔壁１０が外れて落下する
ようなことがなく、安全である。
保持具９は熱遮蔽リング８に対して逆ネジの関係で螺着
されているため、万一、メルト１２Ａの固化が生じたと
しても、筒状保持具９と石英隔壁１０が外れて落下する
ようなことがなく、安全である。
【００３４】
【発明の効果】以上の説明で明らかな如く、本発明によ
れば、チャンバー内に収納された石英ルツボ内の多結晶
融液に粒状原料を連続的に供給しながら単結晶を引き上
げる連続チャージ法による単結晶引上装置において、引
上げ中の単結晶を同心状に包囲するパージチューブを設
け、該パージチューブの下方部に熱遮蔽リングを取り付
け、内部にバブルを含まない石英ガラス管からなる筒状
の石英隔壁を前記熱遮蔽リングに、石英ルツボ内のメル
ト表面の上方で取り付け、前記石英隔壁の下端部を前記
石英ルツボ内のメルト中に浸漬せしめることにより、該
石英ルツボ内を単結晶育成部とその外周側の原料供給部
とに区画したため、引き上げられる単結晶 の有転位化を
防止することができるうえ、引き上げられる結晶の多結
晶化を防いで高品位な単結晶を安定して得ることができ
る。
れば、チャンバー内に収納された石英ルツボ内の多結晶
融液に粒状原料を連続的に供給しながら単結晶を引き上
げる連続チャージ法による単結晶引上装置において、引
上げ中の単結晶を同心状に包囲するパージチューブを設
け、該パージチューブの下方部に熱遮蔽リングを取り付
け、内部にバブルを含まない石英ガラス管からなる筒状
の石英隔壁を前記熱遮蔽リングに、石英ルツボ内のメル
ト表面の上方で取り付け、前記石英隔壁の下端部を前記
石英ルツボ内のメルト中に浸漬せしめることにより、該
石英ルツボ内を単結晶育成部とその外周側の原料供給部
とに区画したため、引き上げられる単結晶 の有転位化を
防止することができるうえ、引き上げられる結晶の多結
晶化を防いで高品位な単結晶を安定して得ることができ
る。
【００３５】
又、本発明では、パージチューブ内を流下
することで整流された不活性ガスを直接ルツボ内メルト
表面に供給するようにしてあるため、メルト表面からの
酸素をチャンバー外に排出する機能に優れているので、
格子間酸素濃度の低い単結晶を容易に育成することがで
きるという効果がある。
することで整流された不活性ガスを直接ルツボ内メルト
表面に供給するようにしてあるため、メルト表面からの
酸素をチャンバー外に排出する機能に優れているので、
格子間酸素濃度の低い単結晶を容易に育成することがで
きるという効果がある。
【００３６】
さらに本発明では、ルツボ内メルトからの
輻射熱が熱遮蔽リング８で反射し、この反射輻射熱によ
り石英隔壁１０とメルトの界面付近が加熱されため、メ
ルトの固化が防がれるので、単結晶の育成速度（引上速
度）の向上を図ることができる。
輻射熱が熱遮蔽リング８で反射し、この反射輻射熱によ
り石英隔壁１０とメルトの界面付近が加熱されため、メ
ルトの固化が防がれるので、単結晶の育成速度（引上速
度）の向上を図ることができる。
【００３７】
さらに本発明では、熱遮蔽リングおよび石
英隔壁の取付け構造が簡単であるため、低コストで装置
の作製が可能であるうえ、石英ルツボ加熱用のヒーター
を解体清掃する際の作業性にも優れている。さらに、装
置構造が簡単であるため、単結晶の大口径化に伴う大型
ルツボの使用に対しても容易に対応できるし、石英隔壁
を熱遮蔽リングに石英ルツボ内のメルト表面の上方で取
り付けたため、この取付け部がメルトにより劣化するな
どの不具合が回避される効果もある。
英隔壁の取付け構造が簡単であるため、低コストで装置
の作製が可能であるうえ、石英ルツボ加熱用のヒーター
を解体清掃する際の作業性にも優れている。さらに、装
置構造が簡単であるため、単結晶の大口径化に伴う大型
ルツボの使用に対しても容易に対応できるし、石英隔壁
を熱遮蔽リングに石英ルツボ内のメルト表面の上方で取
り付けたため、この取付け部がメルトにより劣化するな
どの不具合が回避される効果もある。
【図１】本発明に係る単結晶引上装置要部の縦断面図で
ある。
ある。
【図２】図１のＡ部拡大詳細図である。
【図３】本発明に係る単結晶引上装置要部の分解斜視図
である。
である。
１ 単結晶引上装置 ２ チャンバー ３ 石英ルツボ７ パージチューブ ８ 熱遮蔽リング ９ 筒状保持具 ９ａ ガス抜き孔 １０ 石英隔壁 １２ 粒状原料 １２Ａ メルト（多結晶融液） １５ 単結晶
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−88793（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−172888（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−9790（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−48492（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C30B 15/00 - 15/36 C30B 29/06
Claims (4)
- 【請求項１】 チャンバー内に収納された石英ルツボ内
の多結晶融液に粒状原料を連続的に供給しながら単結晶
を引き上げる単結晶引上装置において、引上げ中の単結
晶を同心状に包囲するパージチューブを設け、該パージ
チューブの下方部に熱遮蔽リングを取り付け、内部にバ
ブルを含まない石英ガラス管からなる筒状の石英隔壁を
前記熱遮蔽リングに、石英ルツボ内の融液表面の上方で
取り付け、前記石英隔壁の下端部を前記石英ルツボ内の
融液中に浸漬せしめることにより、該石英ルツボ内を単
結晶育成部とその外周側の原料供給部とに区画したこと
を特徴とする単結晶引上装置。 - 【請求項２】 前記石英隔壁を前記熱遮蔽リングに筒状
保持具を介して取り付け、該筒状保持具の周壁にガス抜
き孔を形成したことを特徴とする請求項１記載の単結晶
引上装置。 - 【請求項３】 前記石英隔壁は、真空中での電気溶融法
によって得られる透明石英ガラス管で構成されることを
特徴とする請求項１又は２記載の単結晶引上装置。 - 【請求項４】 前記石英隔壁 の高さ寸法は、８０ｍｍ以
下に設定されることを特徴とする請求項１，２又は３記
載の単結晶引上装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03310106A JP3123155B2 (ja) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | 単結晶引上装置 |
| US07/961,764 US5373805A (en) | 1991-10-17 | 1992-10-15 | Single crystal pulling apparatus |
| DE69201292T DE69201292T2 (de) | 1991-10-17 | 1992-10-16 | Vorrichtung zur Einkristallziehung. |
| EP92309452A EP0538048B1 (en) | 1991-10-17 | 1992-10-16 | A single crystal pulling apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03310106A JP3123155B2 (ja) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | 単結晶引上装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05117077A JPH05117077A (ja) | 1993-05-14 |
| JP3123155B2 true JP3123155B2 (ja) | 2001-01-09 |
Family
ID=18001256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03310106A Expired - Fee Related JP3123155B2 (ja) | 1991-10-17 | 1991-10-30 | 単結晶引上装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3123155B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0625655U (ja) * | 1992-09-01 | 1994-04-08 | 自動車機器株式会社 | チェンジレバーユニット |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6702169B2 (ja) * | 2016-12-15 | 2020-05-27 | 株式会社Sumco | 熱遮蔽部材、単結晶引き上げ装置および単結晶シリコンインゴットの製造方法 |
| AT16098U1 (de) * | 2017-05-03 | 2019-01-15 | Plansee Se | Glasschmelzkomponente |
| KR101892107B1 (ko) * | 2017-06-01 | 2018-08-27 | 에스케이실트론 주식회사 | 실리콘 단결정 성장 장치 및 이를 이용한 실리콘 단결정 성장 방법 |
| CN113058487A (zh) * | 2021-03-23 | 2021-07-02 | 上海兰钧新能源科技有限公司 | 搅拌设备和搅拌工艺 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0666715B2 (ja) * | 1982-09-14 | 1994-08-24 | オムロン株式会社 | 電源重畳通信装置 |
| JPH02172888A (ja) * | 1988-12-26 | 1990-07-04 | Nkk Corp | シリコン単結晶引き上げ用るつぼ |
| JP3026088B2 (ja) * | 1989-08-30 | 2000-03-27 | 三菱マテリアル株式会社 | シリコン単結晶引上げ用石英ルツボ |
-
1991
- 1991-10-30 JP JP03310106A patent/JP3123155B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0625655U (ja) * | 1992-09-01 | 1994-04-08 | 自動車機器株式会社 | チェンジレバーユニット |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05117077A (ja) | 1993-05-14 |
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Legal Events
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