JP3220542B2 - Semiconductor single crystal rod manufacturing equipment - Google Patents

Semiconductor single crystal rod manufacturing equipment

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JP3220542B2
JP3220542B2 JP00033893A JP33893A JP3220542B2 JP 3220542 B2 JP3220542 B2 JP 3220542B2 JP 00033893 A JP00033893 A JP 00033893A JP 33893 A JP33893 A JP 33893A JP 3220542 B2 JP3220542 B2 JP 3220542B2
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cooling cylinder
single crystal
crystal rod
heating chamber
semiconductor
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博世 芳賀
正道 大久保
勲 神田
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ワッカー・エヌエスシーイー株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、チョクラルスキー法に
よる半導体単結晶棒製造装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for manufacturing a semiconductor single crystal rod by the Czochralski method.

【0002】[0002]

【従来の技術】各種集積回路の製造に用いられる半導体
単結晶、特にシリコン単結晶の製造には、チョクラルス
キー(以下、CZと略す)法により製造された単結晶棒
が用いられている。
2. Description of the Related Art A single crystal rod manufactured by the Czochralski (hereinafter abbreviated as CZ) method is used for manufacturing a semiconductor single crystal used for manufacturing various integrated circuits, particularly a silicon single crystal.

【0003】これまでにもCZ法による単結晶棒の製造
装置は、転位や各種の結晶欠陥等を極力少なくし、ま
た、より低いコストで単結晶棒を製造するために多くの
改良がなされている。
[0003] Up to now, a single crystal rod manufacturing apparatus by the CZ method has been greatly improved in order to minimize dislocations and various crystal defects, and to manufacture a single crystal rod at lower cost. I have.

【0004】その一つに、加熱チャンバ内部に引上げ中
の単結晶棒を取り囲むように冷却筒を設け、引上げ中の
単結晶棒を効率よく冷却することにより引上げ速度を速
くしても転位や結晶欠陥等が生じないような方法および
装置が提案されている。この様な冷却筒を設けた引上げ
方法およびその装置として、例えば特公平3−35,2
79号公報に開示されているものがある。
[0004] One of them is to provide a cooling cylinder inside the heating chamber so as to surround the single crystal rod being pulled up, and to efficiently cool the single crystal rod being pulled up, so that even if the pulling speed is increased, dislocations or crystals are generated. Methods and apparatuses have been proposed that do not cause defects or the like. As a pulling method and a device provided with such a cooling cylinder, for example, JP-B-3-35,2
There is one disclosed in Japanese Patent Publication No. 79.

【0005】特公平3−35,279号公報の開示技術
では、引上げ中の単結晶を同軸に囲み、その先端が融液
に近接する先細管状体にて、その構造は熱伝導率、熱輻
射率をそれぞれ特定した3層構造からなる。この方法お
よび装置では、管状体の外面を輻射率の高い黒鉛や炭化
珪素、窒化珪素とすることにより、原料半導体融液の近
傍まで冷却筒先端部を伸延し、引上げ中の単結晶棒を冷
却しているが、該冷却筒自体の抜熱が不十分であると原
料半導体融液近傍部が高温に加熱されて、むしろ該冷却
筒が黒鉛等により形成されているためにヒータ的作用を
示し、引上げ中の単結晶棒を加熱してしまうことがあ
る。このためこの公報の技術では、該冷却筒を中間に断
熱層を設けることにより冷却筒の温度上昇を抑えている
が、該冷却筒の抜熱に付いては中間に断熱層を設けても
不十分であり、冷却筒のヒータ的作用をなくすることが
できないという問題点がある。特に、単結晶棒の大口径
化により単結晶棒はもとより、単結晶棒製造装置内部の
原料融液やヒータなどの高温源の熱容量が大きくなると
冷却筒自体の十分な抜熱が必要である。
In the technique disclosed in Japanese Patent Publication No. 3-35,279, a single crystal being pulled is coaxially surrounded, and its tip is a tapered tubular body which is close to the melt, and its structure is thermal conductivity and heat radiation. It has a three-layer structure with specific rates. In this method and apparatus, the outer surface of the tubular body is made of graphite, silicon carbide, or silicon nitride having a high emissivity, so that the tip of the cooling cylinder extends to the vicinity of the raw material semiconductor melt and cools the single crystal rod being pulled. However, if the heat removal of the cooling cylinder itself is insufficient, the vicinity of the raw material semiconductor melt is heated to a high temperature. Rather, the cooling cylinder is formed of graphite or the like, and exhibits a heater-like effect. In some cases, the single crystal rod being pulled may be heated. For this reason, in the technology of this publication, the temperature rise of the cooling cylinder is suppressed by providing the heat insulating layer in the middle of the cooling cylinder. However, there is a problem that the function of the cooling cylinder cannot be eliminated. In particular, when the heat capacity of a high-temperature source such as a raw material melt or a heater inside a single crystal rod manufacturing apparatus becomes large as well as a single crystal rod due to an increase in diameter of the single crystal rod, it is necessary to sufficiently remove heat from the cooling cylinder itself.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、整
流冷却筒自体の温度上昇を抑え、結晶欠陥の少ない大口
径の半導体単結晶棒を製造するための半導体単結晶棒製
造装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention provides a semiconductor single crystal rod manufacturing apparatus for manufacturing a large-diameter semiconductor single crystal rod which suppresses a temperature rise of the rectifying cooling cylinder itself and has few crystal defects. The purpose is to:

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記諸目的は、半導体融
液が収容されるルツボおよび該ルツボ内の原料半導体を
加熱する加熱ヒータを格納した加熱チャンバ本体と、該
加熱チャンバの開口部を覆う加熱チャンバ天井部と、該
加熱チャンバ天井部の中央部分に位置し、引上げられた
半導体単結晶棒を収納する引上げチャンバ部および該加
熱チャンバ天井部と該引上げチャンバ部との接合部位よ
り加熱チャンバ内部に向かって伸延し、引上げ中の半導
体単結晶棒を取り囲む整流冷却筒が設けられた半導体単
結晶棒の製造装置において、該整流冷却筒が金属製の外
側冷却筒と、該外側冷却筒内部に嵌合する黒鉛、炭化珪
素および表面が炭化珪素で被覆された黒鉛よりなる群か
ら選択された少なくとも一つの素材により形成された内
部冷却筒からなる2重構造であることを特徴とする半導
体単結晶棒製造装置により達成される。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to cover a crucible accommodating a semiconductor melt, a heating chamber main body containing a heater for heating a raw material semiconductor in the crucible, and an opening of the heating chamber. A heating chamber ceiling portion, a pulling chamber portion located at a central portion of the heating chamber ceiling portion for storing the pulled semiconductor single crystal rod, and a joining portion between the heating chamber ceiling portion and the pulling chamber portion, inside the heating chamber. In the apparatus for manufacturing a semiconductor single crystal rod provided with a rectifying cooling cylinder surrounding the semiconductor single crystal rod during pulling, the rectifying cooling cylinder is formed of a metal outer cooling cylinder and an outer cooling cylinder. Consists of an internal cooling cylinder made of at least one material selected from the group consisting of graphite to be fitted, silicon carbide and graphite coated on the surface with silicon carbide It is achieved by a semiconductor single crystal ingot production device which is a heavy structure.

【0008】本発明は、該外側冷却筒が銅、ニッケルお
よび銅、ニッケル、チタン、モリブデン、タングステン
または白金属元素で被覆された銅またはニッケルよりな
る群から選択された少なくとも一つの素材により形成さ
れていることを特徴とする半導体単結晶棒製造装置であ
る。
According to the present invention, the outer cooling cylinder is formed of at least one material selected from the group consisting of copper, nickel and copper or nickel coated with copper, nickel, titanium, molybdenum, tungsten or a white metal element. A semiconductor single crystal rod manufacturing apparatus.

【0009】[0009]

【作用】上述のように構成された本発明の半導体単結晶
棒製造装置は、加熱チャンバ天井部と該引上げチャンバ
部との接合部位より加熱チャンバ内部に向かって伸延
し、引上げ中の半導体単結晶棒を取り囲む整流冷却筒を
金属製の外側冷却筒と、該外側冷却筒内部に嵌合する内
部冷却筒からなる2重構造とすることにより、金属製、
例えば熱伝導率の高い金属、例えば銅、ニッケルまたは
銅、ニッケル、チタン、モリブデン、タングステン、白
金属元素により被覆された銅またはニッケル等により形
成された外側冷却筒は原料半導体融液やヒータ等からの
輻射熱を反射し、引上げ中の単結晶棒が加熱されるのを
防止すると共に、整流冷却筒自体の温度上昇を抑え、か
つ、内部に嵌合させた内部冷却筒の抜熱を十分行うこと
ができる。 そして、該内部冷却筒を輻射率の優れた黒
鉛、炭化珪素および表面が炭化珪素で被覆された黒鉛よ
りなる群から選択された少なくとも一つの素材により形
成することにより、引上げ中の単結晶棒からの輻射熱を
効率良く吸収し半導体棒を冷却することができ、また、
上述のように、この内部冷却筒の外側は金属製の外側冷
却筒に嵌合しているため、その抜熱が効率よく行われ、
該内部冷却筒の内側を流れるアルゴンガスの温度上昇を
抑制し、ガス冷却効果を高める。
The semiconductor single crystal rod manufacturing apparatus of the present invention constructed as described above extends from the junction between the heating chamber ceiling and the pulling chamber toward the inside of the heating chamber, and pulls the semiconductor single crystal during pulling. The rectifying cooling cylinder surrounding the rod has a double structure consisting of a metal outer cooling cylinder and an internal cooling cylinder fitted inside the outer cooling cylinder, so that a metal,
For example, an outer cooling cylinder formed of a metal having a high thermal conductivity, such as copper, nickel or copper, nickel, titanium, molybdenum, tungsten, copper or nickel coated with a white metal element, is made of a material semiconductor melt or a heater. To prevent the single crystal rod being heated from being heated by reflecting the radiant heat of the rectifying cooling cylinder itself, and to sufficiently remove the heat of the internal cooling cylinder fitted inside. Can be. And by forming the internal cooling cylinder from at least one material selected from the group consisting of graphite having excellent emissivity, silicon carbide and graphite whose surface is coated with silicon carbide, Can efficiently absorb the radiant heat of the semiconductor rod and cool the semiconductor rod.
As described above, since the outside of the internal cooling cylinder is fitted to the metal external cooling cylinder, the heat removal is efficiently performed,
The temperature rise of the argon gas flowing inside the internal cooling cylinder is suppressed, and the gas cooling effect is enhanced.

【0010】さらに、外側冷却筒および内部冷却筒を加
熱チャンバ内部に向かって縮径させることにより、内部
冷却筒の嵌合を容易に行うことができ、該外側冷却筒と
内部冷却筒との接触面積を多くとることができ、しかも
縮径されていることにより外側冷却筒および内部冷却筒
の内外径が熱膨脹により変化しても、その変化に追従す
るため前記内部冷却筒と前記外側冷却筒との熱伝達性を
良好に保つことができるので、内部冷却筒の抜熱効果が
損われることがない。
Further, by reducing the diameter of the outer cooling cylinder and the inner cooling cylinder toward the inside of the heating chamber, the inner cooling cylinder can be easily fitted, and the outer cooling cylinder and the inner cooling cylinder can be brought into contact with each other. Even if the inner and outer diameters of the outer cooling cylinder and the inner cooling cylinder change due to thermal expansion due to the reduced diameter, the inner cooling cylinder and the outer cooling cylinder can follow the change. The heat transfer effect of the internal cooling cylinder is not impaired because the heat transfer property of the internal cooling tube can be kept good.

【0011】なお、外側冷却筒と内部冷却筒の長さは、
必ずしも同じ長さとすることはなく、好ましくは、黒鉛
等により形成された内部冷却筒を原料半導体融液直上ま
で延ばし、金属製の外側冷却筒は原料半導体融液から約
100mm以上の所までとするのがよい。これは、黒鉛
または炭化珪素等は、原料半導体融液直上に位置させて
も、例えば原料半導体がシリコンの場合、原料半導体融
液から出るSiOが付着してもそれが落下して融液を汚
染することがないが、金属の場合SiOが付着するとそ
れが落下して融液を汚染することがあるためである。
The length of the outer cooling cylinder and the inner cooling cylinder is
It is not necessarily the same length, preferably, the internal cooling cylinder formed of graphite or the like is extended to just above the raw material semiconductor melt, and the outer cooling cylinder made of metal is set to about 100 mm or more from the raw semiconductor melt. Is good. This is because even if graphite or silicon carbide is placed directly above the source semiconductor melt, for example, when the source semiconductor is silicon, even if SiO coming out of the source semiconductor melt adheres, it falls and contaminates the melt. This is because, in the case of metal, if SiO adheres, it may fall and contaminate the melt.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図1は、本発明にかかる半導体単結晶棒の
製造装置の概略の構成図である。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an apparatus for manufacturing a semiconductor single crystal rod according to the present invention.

【0013】この単結晶棒の製造装置1は、半導体原
料、例えばシリコンを溶融するための部材や結晶化した
シリコンを引き上げる機構などを有しており、シリコン
溶融のための部材は加熱チャンバ本体2aおよび加熱チ
ャンバ天井部2bよりなるチャンバ2内に収容され、こ
の加熱チャンバ本体2aと加熱チャンバ天井部2bは分
離機構20によって分離可能であり、シリコン単結晶を
引き上げる機構は引き上げチャンバ3内外に設けられて
いる。
The apparatus 1 for manufacturing a single crystal rod has a member for melting a semiconductor raw material, for example, silicon, a mechanism for pulling up crystallized silicon, and the like. The heating chamber main body 2a and the heating chamber ceiling 2b are separable by a separation mechanism 20, and a mechanism for pulling a silicon single crystal is provided inside and outside the pulling chamber 3. ing.

【0014】加熱チャンバ本体2a内には、溶融してい
るシリコンを収容するルツボ5が設けられ、このルツボ
5は駆動装置(図示せず)の回転軸4によって回転、昇
降自在に支持されている。駆動装置は、シリコン単結晶
棒Sの引き上げに伴う液面低下を補償すべくルツボ5を
液面低下分だけ上昇させ、また、シリコン融液の撹拌を
行なうためにルツボ5を常時所定の回転数で回転させ
る。回転軸4は加熱チャンバ本体2aを貫通している
が、チャンバ内外の気密を保持し、また極めて悪い温度
条件の下での使用となるために、特殊なベアリングで保
持してある。ルツボ5は、従来と同様に石英ルツボ5b
とこれを保護する黒鉛製ルツボ5aとから構成されてい
る。
A crucible 5 for accommodating molten silicon is provided in the heating chamber main body 2a. The crucible 5 is supported by a rotating shaft 4 of a driving device (not shown) so as to be rotatable and vertically movable. . The driving device raises the crucible 5 by an amount corresponding to the lowering of the liquid level in order to compensate for the lowering of the liquid level due to the pulling up of the silicon single crystal rod S. Rotate with. The rotating shaft 4 penetrates through the heating chamber main body 2a, but is held by a special bearing in order to maintain airtightness inside and outside the chamber and to be used under extremely poor temperature conditions. The crucible 5 is made of quartz crucible 5b as in the prior art.
And a graphite crucible 5a for protecting the same.

【0015】ルツボ5の側壁部分には、シリコンを溶融
させる加熱ヒータ6がその周囲を取り囲むように配置さ
れている。この加熱ヒータ6の外側には、加熱ヒータ6
からの熱が加熱チャンバ本体2aに直接輻射されるのを
防止する断熱部材11がその周囲を取り囲むように設け
られている。なお、加熱ヒータ6と断熱部材11とは支
持台24に取り付けられている。
A heater 6 for melting silicon is disposed on the side wall of the crucible 5 so as to surround the periphery thereof. Outside the heater 6, a heater 6
A heat insulating member 11 for preventing heat from being directly radiated to the heating chamber main body 2a is provided so as to surround the periphery thereof. Note that the heater 6 and the heat insulating member 11 are attached to a support 24.

【0016】引き上げチャンバ3には、ワイヤ巻上機1
0に一端が取り付けられ、引き上げチャンバ3の頂壁を
挿通して垂れ下げられた引き上げワイヤ7が設けられて
おり、この引き上げワイヤ7の下端には、種結晶を保持
するチャック9が取り付けられている。ワイヤ巻上機1
0は種結晶の下端側に徐々に成長するシリコン単結晶棒
Sをその成長速度等にしたがって引き上げ、同時に、ル
ツボ5の回転方向とは反対に常時回転させる。
The lifting chamber 3 includes a wire hoisting machine 1
0 is provided with a pull-up wire 7 which is inserted through the top wall of the pull-up chamber 3 and is suspended therefrom. At the lower end of the pull-up wire 7, a chuck 9 for holding a seed crystal is mounted. I have. Wire hoisting machine 1
Numeral 0 pulls up the silicon single crystal rod S that gradually grows on the lower end side of the seed crystal in accordance with the growth rate or the like, and at the same time, constantly rotates the crucible 5 in the opposite direction to the rotation direction.

【0017】チャンバ2内部は、引き上げチャンバ3に
設けられたガス導入口12からアルゴンガスが導入さ
れ、内部を流通し、単結晶棒引上げ中は大気圧もしくは
数Torr程度の低い圧力に保たれて、ガス流出口13
から排出される。このようにアルゴンガスを流通させる
のは、シリコンの溶融に伴ってチャンバ内部に発生する
SiOがチャンバ内部の各種部材に付着し、これのシリ
コン融液上への落下によるシリコン融液内の汚染や結晶
の有転位化を防止し、かつアルゴンガスにより引上げ中
のシリコン単結晶棒を冷却するためである。
The inside of the chamber 2 is supplied with an argon gas through a gas inlet 12 provided in the pulling chamber 3 and circulates therethrough. During the pulling of the single crystal rod, the pressure is maintained at atmospheric pressure or a low pressure of about several Torr. , Gas outlet 13
Is discharged from The argon gas is circulated in this manner because SiO generated inside the chamber due to the melting of silicon adheres to various members inside the chamber, and contamination of the silicon melt due to the falling of the SiO 2 onto the silicon melt. This is for preventing dislocation of the crystal and cooling the silicon single crystal rod being pulled by the argon gas.

【0018】加熱チャンバ本体2aおよび加熱チャンバ
天井部2bは、ステンレスにより形成されており、冷却
管が通り水冷されている。そして、加熱チャンバ天井部
2bには引上げチャンバ3下部分より加熱チャンバ本体
2a内部に向かって、単結晶棒を取り囲むように加熱チ
ャンバ2bに載置されて、引上げチャンバ3下部分より
加熱チャンバ本体2a内部に向かって縮径している外側
冷却筒30と、該外側冷却筒に嵌合する内部冷却筒25
の2重構造の整流冷却筒が設けられている。この外側冷
却筒30は、熱伝導性の良い銅、ニッケルおよび銅、ニ
ッケルまたは蒸気圧の低いチタンモリブデン、タングス
テン、白金属元素等の金属で被覆された銅またはニッケ
ル等の素材により形成されており、好ましくは銅にニッ
ケルまたは白金メッキを施したもので形成することによ
り、黒鉛製の内部冷却筒25を嵌合させた場合に黒鉛と
反応することなく。また、銅は熱伝導性に優れニッケル
および白金は銅に比べてその蒸気圧が低いので、高温と
なるチャンバ2内部にあってもチャンバ2内を汚染する
ことがない。
The heating chamber main body 2a and the heating chamber ceiling 2b are made of stainless steel, and are water-cooled through a cooling pipe. The heating chamber 2b is placed on the heating chamber ceiling 2b from the lower part of the pulling chamber 3 toward the inside of the heating chamber main body 2a so as to surround the single crystal rod. An outer cooling cylinder 30 having a diameter reduced toward the inside, and an inner cooling cylinder 25 fitted to the outer cooling cylinder.
Rectifying cooling cylinder having a double structure is provided. The outer cooling cylinder 30 is formed of a material such as copper or nickel coated with a metal such as copper, nickel and copper, nickel, or titanium molybdenum, tungsten or a low-metal element having a low vapor pressure, which has good heat conductivity. Preferably, it is formed of copper plated with nickel or platinum so that it does not react with graphite when the internal cooling cylinder 25 made of graphite is fitted. Further, copper has excellent thermal conductivity, and nickel and platinum have lower vapor pressures than copper, so that even inside the chamber 2 where the temperature becomes high, the inside of the chamber 2 is not contaminated.

【0019】そして、内部冷却筒25が十分抜熱されて
いるため、内部冷却筒25の内側を引上げ中の単結晶棒
Sに沿って流通しているアルゴンガスの昇温を抑制する
ことができる。また、外側冷却筒30の素材は上述のよ
うに銅、ニッケルまたは白金メッキ等が施されているこ
とにより、外側冷却筒の外側部分は、チャンバ2内部の
輻射熱が反射されるため冷却筒30自体の昇温も少なく
てすむ。
Since the internal cooling cylinder 25 is sufficiently discharged, the temperature rise of the argon gas flowing along the single crystal rod S while the inside of the internal cooling cylinder 25 is being pulled can be suppressed. . Further, since the material of the outer cooling cylinder 30 is plated with copper, nickel, or platinum as described above, the outer portion of the outer cooling cylinder reflects the radiant heat inside the chamber 2, so that the cooling cylinder 30 itself is reflected. The temperature rise of the steel can be reduced.

【0020】また、この外側冷却筒30の長さは、単結
晶棒Sの結晶径以上で、シリコン融液界面より300〜
100mm程度とすることが望ましい。この長さが結晶
径より短い場合には結晶棒Sからの輻射熱を十分抜熱す
ることができず、一方融液界面に100mmより近い場
合には、SiOが付着し、それが落下して融液を汚染す
る恐れがある。
The length of the outer cooling cylinder 30 is not less than the crystal diameter of the single crystal rod S, and is 300 to 300 mm from the silicon melt interface.
It is desirable to set it to about 100 mm. If the length is shorter than the crystal diameter, the radiant heat from the crystal rod S cannot be sufficiently removed, while if it is closer to the melt interface than 100 mm, SiO adheres and drops and melts. The liquid may be contaminated.

【0021】この内部冷却筒25は、取り外しが自由に
行えるため、様々な長さや肉厚の内部冷却筒25を取り
揃え、適宜交換することにより、引上げ中の単結晶棒の
急冷域を変化させることができ所望の品質のシリコン単
結晶を得ることが可能となる。すなわち、内部冷却筒2
5を融液界面近くまで長くした場合には、引き上げ中の
シリコン単結晶棒Sを引上げ直後より急冷することがで
き単結晶棒トップ側の品質のシリコン単結晶が得られ、
内部冷却筒25を短くし、融液界面からの距離を多くと
った場合には、引上げ直後は徐冷されることになり、単
結晶棒ボトム側の品質のシリコン単結晶が得られる。
Since the internal cooling cylinder 25 can be freely removed, the quenching area of the single crystal rod during pulling can be changed by having various lengths and thicknesses of the internal cooling cylinder 25 and replacing them appropriately. Thus, it becomes possible to obtain a silicon single crystal of a desired quality. That is, the internal cooling cylinder 2
In the case where 5 is extended to near the melt interface, the silicon single crystal rod S during pulling can be rapidly cooled immediately after pulling, and a silicon single crystal of the top quality of the single crystal rod can be obtained,
When the internal cooling cylinder 25 is shortened and the distance from the melt interface is increased, cooling is performed gradually immediately after the pulling, and a silicon single crystal having a quality on the bottom side of the single crystal rod is obtained.

【0022】また、この内部冷却筒25の素材となる黒
鉛は、融液界面近くに設置してもSiOが付着しても融
液内に落下することなく融液の汚染や結晶の有転位化を
生ずることがない。
The graphite used as the material of the internal cooling cylinder 25 does not fall into the melt even if it is placed near the melt interface and SiO adheres to the melt without causing contamination of the melt or dislocation of crystals. Does not occur.

【0023】以上のように構成された本発明による半導
体単結晶棒製造装置を用いてシリコン単結晶を製造した
ときの単結晶引上げ速度および結晶欠陥発生率の結果を
表1に示す。また、比較のために、整流冷却筒として、
金属製の整流冷却筒を用いた場合と、黒鉛のみの整流冷
却筒を用いた場合について同じく表1に示す。なお、こ
のときのルツボは16インチ直径のものを使用し、製造
した単結晶棒は呼び径6インチのもので、冷却筒の下部
分はシリコン融液界面から70mmのところまで伸延し
たものを用いた。
Table 1 shows the results of the single crystal pulling rate and the crystal defect generation rate when a silicon single crystal was manufactured using the semiconductor single crystal rod manufacturing apparatus according to the present invention configured as described above. Also, for comparison, as a rectifying cooling cylinder,
Table 1 also shows a case where a rectifying cooling cylinder made of metal is used and a case where a rectifying cooling cylinder made of only graphite is used. In this case, the crucible used had a diameter of 16 inches, the manufactured single crystal rod had a nominal diameter of 6 inches, and the lower part of the cooling cylinder was extended to 70 mm from the silicon melt interface. Was.

【0024】[0024]

【表1】 [Table 1]

【0025】表1からわかるように、本発明の半導体単
結晶棒製造装置により製造したシリコン単結晶棒は結晶
欠陥発生率が低く、かつ引上げ速度を速くすることが可
能である。
As can be seen from Table 1, the silicon single crystal rod manufactured by the semiconductor single crystal rod manufacturing apparatus according to the present invention has a low crystal defect occurrence rate and can increase the pulling speed.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体単
結晶棒製造装置は、整流冷却筒を金属製の外側冷却筒と
黒鉛等による内部冷却筒の2重構造としたことにより、
整流冷却筒自体の抜熱に優れ、内部を流通するアルゴン
ガスの昇温を抑制すると同時に、原料半導体融液からの
輻射熱を反射することができるため、単結晶棒をより急
冷することができる。さらに内部の黒鉛製の内部冷却筒
を嵌合させることにより原料融液直上から引上げ中の単
結晶棒を急冷することが可能である。
As described above, in the semiconductor single crystal rod manufacturing apparatus of the present invention, the rectifying cooling cylinder has a double structure of an outer cooling cylinder made of metal and an inner cooling cylinder made of graphite or the like.
Since the rectifying cooling cylinder itself is excellent in heat removal, the temperature rise of the argon gas flowing inside can be suppressed, and the radiant heat from the raw material semiconductor melt can be reflected, so that the single crystal rod can be cooled more rapidly. Further, by fitting the internal cooling cylinder made of graphite inside, it is possible to rapidly cool the single crystal rod being pulled from just above the raw material melt.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明による半導体単結晶棒製造装置を説明
するための図面である。
FIG. 1 is a view for explaining a semiconductor single crystal rod manufacturing apparatus according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半導体単結晶棒製造装置、 2…チャン
バ、2a…加熱チャンバ本体、 2b…
加熱チャンバ天井部、3…引上げチャンバ、
4…回転軸、5…ルツボ、
5a…黒鉛ルツボ、5b…石英ルツボ、
6…加熱ヒータ、7…ワイヤ、
9…チャック、10…ワイ
ヤ巻上機、 11…断熱材、12…
ガス導入口、 13…ガス排出
口、20…分離機構、 25…
内部冷却筒、30…外側冷却筒。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor single crystal rod manufacturing apparatus, 2 ... Chamber, 2a ... Heating chamber main body, 2b ...
Heating chamber ceiling, 3 ... pulling chamber,
4 ... rotary axis, 5 ... crucible,
5a: graphite crucible, 5b: quartz crucible,
6 ... heater, 7 ... wire,
9: chuck, 10: wire winding machine, 11: heat insulating material, 12:
Gas inlet 13 Gas outlet 20 Separation mechanism 25
Internal cooling cylinder, 30 ... Outer cooling cylinder.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−286793(JP,A) 特開 平4−89388(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C30B 1/00 - 35/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-5-286793 (JP, A) JP-A-4-89388 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C30B 1/00-35/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体融液が収容されるルツボおよび該
ルツボ内の原料半導体を加熱する加熱ヒータを格納した
加熱チャンバ本体と、該加熱チャンバの開口部を覆う加
熱チャンバ天井部と、該加熱チャンバ天井部の中央部分
に位置し、引上げられた半導体単結晶棒を収納する引上
げチャンバ部および該加熱チャンバ天井部と該引上げチ
ャンバ部との接合部位より加熱チャンバ内部に向かって
伸延し、引上げ中の半導体単結晶棒を取り囲む整流冷却
筒が設けられた半導体単結晶棒の製造装置において、該
整流冷却筒が金属製の外側冷却筒と、該外側冷却筒内部
に嵌合する黒鉛、炭化珪素および表面が炭化珪素で被覆
された黒鉛よりなる群から選択された少なくとも一つの
素材により形成された内部冷却筒からなる2重構造であ
ることを特徴とする半導体単結晶棒製造装置。
1. A heating chamber body containing a crucible accommodating a semiconductor melt and a heater for heating a raw material semiconductor in the crucible; a heating chamber ceiling covering an opening of the heating chamber; The pulling chamber portion, which is located at the central portion of the ceiling portion and accommodates the pulled semiconductor single crystal rod, extends from the junction between the heating chamber ceiling portion and the pulling chamber portion toward the inside of the heating chamber, during the pulling. In a semiconductor single crystal rod manufacturing apparatus provided with a rectifying cooling cylinder surrounding a semiconductor single crystal rod, the rectifying cooling cylinder has a metal outer cooling cylinder, and graphite, silicon carbide, and a surface fitted inside the outer cooling cylinder. Is a double structure comprising an internal cooling cylinder formed of at least one material selected from the group consisting of graphite coated with silicon carbide. Semiconductor single crystal rod manufacturing equipment.
【請求項2】 該金属性の外側冷却筒が銅、ニッケルお
よび銅、ニッケル、チタン、モリブデン、タングステン
または白金属元素で被覆された銅またはニッケルよりな
る群から選択された少なくとも一つの素材により形成さ
れていることを特徴とする請求項1に記載の半導体単結
晶棒製造装置。
2. The metallic outer cooling cylinder is made of copper, nickel and at least one material selected from the group consisting of copper, nickel, titanium, molybdenum, tungsten or copper or nickel coated with a white metal element. The semiconductor single crystal rod manufacturing apparatus according to claim 1, wherein:
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