JP5404264B2 - Single crystal silicon manufacturing method and single crystal silicon manufacturing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、単結晶シリコンの製造方法及びその製造装置に関するものであり、特に、熱遮蔽板とシリコン融液との接触を有効に回避し得る方法及びそれを可能とする装置を与えるものである。 The present invention relates to a method for manufacturing single crystal silicon and an apparatus for manufacturing the same, and more particularly, to provide a method capable of effectively avoiding contact between a heat shielding plate and a silicon melt and an apparatus enabling the same. .
半導体材料のシリコンウェーハに用いる単結晶シリコンの製造方法として、チョクラルスキー法(CZ法)が広く採用されている。CZ法は、石英ガラスルツボ内のシリコン融液に種結晶を浸漬させ、単結晶シリコンを成長させつつ引上げを行う方法である。 The Czochralski method (CZ method) has been widely adopted as a method for producing single crystal silicon used for silicon wafers of semiconductor materials. The CZ method is a method in which a seed crystal is immersed in a silicon melt in a quartz glass crucible and pulled up while growing single crystal silicon.
このCZ法により成長される単結晶の品質は、成長中の温度に依存することが一般に知られている。結晶の温度に大きな影響を与える因子としては、ルツボ内の融液から受ける輻射熱が挙げられ、これを制御するために、CZ法による単結晶引上げ装置においては、通常、成長中の結晶の周りに黒鉛等からなる熱遮蔽板が配置される。 It is generally known that the quality of a single crystal grown by this CZ method depends on the temperature during growth. A factor that greatly affects the temperature of the crystal is the radiant heat received from the melt in the crucible. In order to control this, in a single crystal pulling apparatus by the CZ method, usually around the growing crystal. A heat shielding plate made of graphite or the like is disposed.
一般に、熱遮蔽板は、下方に向けて径が狭まるテーパ形状を有し、その下端部は、上記目的のために単結晶シリコンの引上げ時において、シリコン融液の液面近傍に位置させることが肝要である。この、熱遮蔽板の下端部とシリコン融液の液面との間の間隔の制御は、引上げられる単結晶シリコンの品質の制御のために非常に重要である。 In general, the heat shielding plate has a tapered shape whose diameter narrows downward, and its lower end portion is positioned near the liquid surface of the silicon melt when pulling up the single crystal silicon for the above purpose. It is essential. The control of the distance between the lower end portion of the heat shielding plate and the surface of the silicon melt is very important for controlling the quality of the single crystal silicon that is pulled up.
しかし、上記のディスクリート製品の場合、熱遮蔽板の下端部とシリコン融液の液面との間の間隔を結晶引き上げ後半部分で数mmから十数mmの狭い範囲で制御する必要がある一方、従来、そのように熱遮蔽板の下端部とシリコン融液の液面との間の間隔を精度良く測定することは困難であった。さらに、仮に熱遮蔽板がシリコン融液に接触すると、シリコン融液を汚染し結晶成長を中断させなければならなくなる虞がある。このため、熱遮蔽板の下端部とシリコン融液の液面との間の間隔を測定し、制御する種々の方法が提案されている。 However, in the case of the above discrete products, it is necessary to control the interval between the lower end portion of the heat shielding plate and the liquid surface of the silicon melt in a narrow range of several mm to several tens of mm in the latter half of the crystal pulling, Conventionally, it has been difficult to accurately measure the distance between the lower end portion of the heat shield plate and the surface of the silicon melt. Furthermore, if the heat shield plate comes into contact with the silicon melt, the silicon melt may be contaminated and the crystal growth may have to be interrupted. For this reason, various methods for measuring and controlling the distance between the lower end portion of the heat shielding plate and the liquid surface of the silicon melt have been proposed.
例えば、特許文献1には、熱遮蔽板の下端部にルツボ側に延在する石英ピンを配置し、石英ピンがルツボ内のシリコン融液に接触するまでルツボを上昇させ、その時点での熱遮蔽板の下端部とシリコン融液との間隔を基準として、かかる間隔が初期設定値になるまでルツボを下降させることにより、熱遮蔽板の下端部とシリコン融液の液面との間の間隔を測定し、初期設定値とすることが可能となる方法が開示されている。 For example, in Patent Document 1, a quartz pin extending to the crucible side is disposed at the lower end portion of the heat shielding plate, and the crucible is raised until the quartz pin comes into contact with the silicon melt in the crucible. Using the distance between the lower end of the shielding plate and the silicon melt as a reference, the distance between the lower end of the heat shielding plate and the surface of the silicon melt is lowered by lowering the crucible until the distance reaches the initial setting value. Is disclosed, and a method that can be used as an initial setting value is disclosed.
また、特許文献2には、熱遮蔽板の下端部に基準反射体を設け、この基準反射体およびこの基準反射体がシリコン融液面に反射されて形成される鏡像を、CCDカメラ等の画像検出手段によって検出し、画像処理により、基準反射体とその鏡像との距離を算出することによって、基準反射体とシリコン融液面との距離を測定する方法が開示されている。 In Patent Document 2, a reference reflector is provided at the lower end of the heat shielding plate, and a mirror image formed by reflecting the reference reflector and the reference reflector on the silicon melt surface is an image of a CCD camera or the like. A method of measuring the distance between the reference reflector and the silicon melt surface by detecting the detection means and calculating the distance between the reference reflector and its mirror image by image processing is disclosed.
あるいは、特許文献3には、成長中の単結晶直胴部の長さを常時検出するとともに、例えばCCDカメラ等の画像検出手段を用いて、単結晶とシリコン融液との成長界面に発生するフュージョンリングを検出することによって、単結晶成長中の融液表面位置を検出し、熱遮蔽板の下端部とシリコン融液の液面との間の間隔を測定する方法も開示されている。
Alternatively,
しかし、特許文献1に示す石英ピンを用いる方法では、熱遮蔽板とシリコン融液との距離を初期設定値に設定後に、外乱による引上げ条件の変動や、液面振動等の影響を受け、初期設定値が維持されずに、熱遮蔽板とシリコン融液との距離が小さくなり過ぎて、熱遮蔽板とシリコン融液とが接触してしまう虞がある。
また、特許文献2に記載の基準反射体とその鏡像を用いる方法では、液面振動の影響を受け、鏡像が見え難くなり、熱遮蔽板の下端部とシリコン融液の液面との間の間隔の測定精度が低下する虞がある。また、基準反射体はシリコン融液の液面から充分に離す必要があるため、熱遮蔽板そのものの陰になってしまい、有効に熱遮蔽板の下端部とシリコン融液の液面との間の間隔を測定することができない可能性もある。
更に、特許文献3に記載の画像検出手段によりフュージョンリングを検出する方法では、熱遮蔽板の下端部とシリコン融液の液面との間の間隔の変化に対して観察されるフュージョンリングの大きさの変化は急峻ではないため、精度の高い熱遮蔽板の下端部とシリコン融液の液面との間の間隔の測定は困難である。上述したように、熱遮蔽板の下端部とシリコン融液の液面との間の間隔の測定精度が低下すると、熱遮蔽板とシリコン融液とが接触してしまう虞がある。
However, in the method using the quartz pin shown in Patent Document 1, after setting the distance between the heat shielding plate and the silicon melt to the initial setting value, the initial value is affected by fluctuations in pulling conditions due to disturbance, liquid level vibration, and the like. The set value is not maintained, and the distance between the heat shield plate and the silicon melt may become too small, and the heat shield plate and the silicon melt may come into contact with each other.
Further, in the method using the reference reflector and its mirror image described in Patent Document 2, the mirror image is difficult to see due to the influence of liquid surface vibration, and between the lower end portion of the heat shielding plate and the liquid surface of the silicon melt. There is a possibility that the measurement accuracy of the interval is lowered. In addition, since the reference reflector needs to be sufficiently separated from the surface of the silicon melt, it is behind the heat shield plate itself, and effectively between the lower end of the heat shield plate and the surface of the silicon melt. It may be impossible to measure the interval.
Further, in the method of detecting the fusion ring by the image detection means described in
したがって、これらの点に着目してなされた本発明の目的は、単結晶シリコンの引上げの前に、シリコン融液の液面と熱遮蔽板のルツボ側の端部との距離を適正な距離とし、その後の単結晶シリコンの引上げの際に、熱遮蔽板がシリコン融液に接触することを未然に防止する単結晶シリコンを製造する方法、及び、それを可能とする単結晶シリコンの製造装置を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention, which has been made by paying attention to these points, is to make the distance between the surface of the silicon melt and the end of the heat shield plate on the crucible side appropriate before the pulling of the single crystal silicon. A method of manufacturing single crystal silicon that prevents the heat shield plate from coming into contact with the silicon melt during subsequent pulling of the single crystal silicon, and a single crystal silicon manufacturing apparatus that enables the method It is to provide.
本発明の要旨構成は、次のとおりである。
(1)シリコン融液を収容するルツボの上方に、単結晶シリコンの引上げ経路を囲む熱遮蔽板を設置した単結晶シリコン引上げ装置を使用して、チョクラルスキー法により単結晶シリコンを製造するにあたり、前記熱遮蔽板の下端部に、該下端部からルツボ側に延びる、長さの異なる少なくとも2本の棒状ピンを配置し、該熱遮蔽板に向けてルツボを、前記棒状ピンの最も長い棒状ピンがルツボ内のシリコン融液に接触するまで上昇させ、その時点での熱遮蔽板の下端部とシリコン融液との間隔を基準として該間隔が初期設定値になるまでルツボを下降させ、次いで、シリコン融液から単結晶シリコンの引上げを行って単結晶を育成する過程において、前記棒状ピンの最も短い棒状ピンがシリコン融液に接触した際に、少なくともルツボの上昇を停止し、前記熱遮蔽板とシリコン融液との接触を回避することを特徴とする単結晶シリコンの製造方法。
The gist configuration of the present invention is as follows.
(1) In manufacturing single crystal silicon by the Czochralski method using a single crystal silicon pulling apparatus in which a heat shielding plate surrounding the single crystal silicon pulling path is installed above the crucible containing the silicon melt. At least two rod-like pins with different lengths extending from the lower end to the crucible side are arranged at the lower end of the heat shielding plate, and the crucible is directed toward the heat shielding plate with the longest rod shape of the rod-like pin. The pin is raised until it comes into contact with the silicon melt in the crucible, and the crucible is lowered until the interval reaches an initial set value based on the interval between the lower end of the heat shield plate and the silicon melt at that time, and then In the process of growing the single crystal by pulling single crystal silicon from the silicon melt, when the shortest pin of the rod pin comes into contact with the silicon melt, at least above the crucible. The stops and the method for producing a single-crystal silicon, characterized in that to avoid contact with the heat shield plate and the silicon melt.
(2)前記(1)に記載の単結晶シリコンの製造方法において、前記棒状ピンがシリコン融液に接触したことを電気的に検出することを特徴とする単結晶シリコンの製造方法。 (2) The method for producing single crystal silicon according to (1), wherein the contact of the rod-shaped pin with the silicon melt is electrically detected.
(3)前記(1)または(2)に記載の単結晶シリコンの製造方法において前記棒状ピンがシリコン融液に接触したことを視覚的に検出することを特徴とする単結晶シリコンの製造方法。 (3) The method for producing single crystal silicon according to (1) or (2), wherein it is visually detected that the rod-shaped pin has contacted the silicon melt.
(4)シリコン融液を収容するルツボ、該ルツボ内のシリコン融液から単結晶シリコンを引上げる引上げ手段、該単結晶シリコンの引上げ経路を囲む熱遮蔽板、及び、前記ルツボの昇降手段を具える単結晶シリコン引上げ装置であって、前記熱遮蔽板の下端部に取り付けられ、該下端部から前記ルツボ側に延びる、長さの異なる少なくとも2本の棒状ピンと、該棒状ピンが前記シリコン融液に接触したことを検出する検出手段と、前記熱遮蔽板に向けて前記ルツボを、前記棒状ピンの最も長い棒状ピンが前記ルツボ内のシリコン融液に接触するまで上昇させ、その時点での前記熱遮蔽板の下端部と前記シリコン融液との間隔を基準として該間隔が初期設定値になるまで前記ルツボを下降させ、次いで、前記引上げ手段が前記シリコン融液から前記単結晶シリコンの引上げを行って前記単結晶シリコンを育成する過程において、前記棒状ピンの最も短い棒状ピンが前記シリコン融液に接触した際に、少なくとも前記ルツボの上昇を停止させ、前記熱遮蔽板と前記シリコン融液との接触を回避するように、前記検出手段の出力に基づき前記昇降手段の駆動を制御する制御手段と、を有することを特徴とする単結晶シリコン引上げ装置。 (4) A crucible for containing a silicon melt, a pulling means for pulling up the single crystal silicon from the silicon melt in the crucible, a heat shielding plate surrounding the pulling path of the single crystal silicon, and a lifting means for the crucible obtaining a single crystal silicon pulling apparatus, attached to a lower end portion of the heat shield plate extends into the crucible side from the lower end, at least two rod-like pins of different lengths, rod-shaped pin the silicon melt Detecting means for detecting contact with the liquid, and raising the crucible toward the heat shield plate until the longest rod-shaped pin of the rod-shaped pin comes into contact with the silicon melt in the crucible, The crucible is lowered until the gap reaches an initial set value based on the gap between the lower end of the heat shield plate and the silicon melt, and then the pulling means is moved from the silicon melt. In the process of growing the single crystal silicon by pulling up the single crystal silicon, when the shortest rod-shaped pin of the rod-shaped pin comes into contact with the silicon melt, at least the rising of the crucible is stopped, and the heat shielding A single crystal silicon pulling apparatus comprising: a control unit that controls driving of the elevating unit based on an output of the detection unit so as to avoid contact between a plate and the silicon melt .
(5)前記(4)に記載の単結晶シリコン引上げ装置において、前記棒状ピンは、前記熱遮蔽板の下端部に設けられた孔に、着脱自在に嵌め込まれてなることを特徴とする単結晶シリコン引上げ装置。 (5) The single crystal silicon pulling apparatus according to (4), wherein the rod-like pin is detachably fitted into a hole provided in a lower end portion of the heat shielding plate. Silicon pulling device.
(6)前記(4)又は(5)のいずれかに記載の単結晶シリコン引上げ装置において、前記棒状ピンの直径は、2.0mm以上であることを特徴とする単結晶シリコン引上げ装置。 (6) The single crystal silicon pulling apparatus according to any one of (4) and (5), wherein the diameter of the rod-shaped pin is 2.0 mm or more.
(7)前記(4)〜(6)のいずれかに記載の単結晶シリコン引上げ装置において、前前記棒状ピンは、石英又はシリコン結晶のいずれかからなることを特徴とする単結晶シリコン引上げ装置。 (7) The single crystal silicon pulling apparatus according to any one of (4) to (6), wherein the rod-shaped pin is made of either quartz or silicon crystal.
(8)前記(4)〜(7)のいずれかに記載の単結晶シリコン引上げ装置において、前記検出手段が、前記棒状ピンがシリコン融液に接触したことを電気的に検出する手段であることを特徴とする単結晶シリコン引上げ装置。 (8) In the above (4) single-crystal silicon pulling apparatus according to any one of (1) to (7), said detecting means, said rod-shaped pin is a means for electrically detecting that in contact with the silicon melt Single crystal silicon pulling device characterized by
(9)前記(4)〜(8)のいずれかに記載の単結晶シリコン引上げ装置において、前記検出手段が、前記棒状ピンがシリコン融液に接触したことを視覚的に検出する手段であることを特徴とする単結晶シリコン引上げ装置。
(9) In the above (4) single-crystal silicon pulling apparatus according to any one of the - (8), said detection means, said rod-shaped pin is a means to visually detect that the contact with the silicon melt Single crystal silicon pulling device characterized by
本発明によれば、上記した熱遮蔽板の下端部に長さの異なる少なくとも2本の棒状ピンを取り付けることで、単結晶シリコンの引上げの前に、シリコン融液の液面と熱遮蔽板のルツボ側の端部との距離を適正な距離とし、その後の単結晶シリコンの引上げの際に、熱遮蔽板がシリコン融液に接触しないように単結晶シリコンの引上げを実現するために、高品質の単結晶シリコンを製造することができる。 According to the present invention, by attaching at least two rod-like pins having different lengths to the lower end portion of the above-described heat shield plate, the surface of the silicon melt and the heat shield plate can be High quality to achieve the proper distance from the end on the crucible side, and to pull up the single crystal silicon so that the heat shield plate does not come into contact with the silicon melt during the subsequent pulling of the single crystal silicon Single crystal silicon can be produced.
以下、この発明に従う単結晶シリコン引上げ装置について、図1を参照して詳しく説明する。
図1に示すように、この発明に従う単結晶シリコン引上げ装置1は、装置全体を外部雰囲気から密閉する円筒状のメインチャンバ2及び引上げチャンバ3、多結晶シリコンを収容する石英ガラスルツボ4、かかる石英ガラスルツボ4の形状を維持するにために石英ガラスルツボ4の外面を囲んで収容する黒鉛ルツボ5、それら石英ガラスルツボ4及び黒鉛ルツボ5を昇降させる昇降手段6、石英ガラスルツボ4及び黒鉛ルツボ5を外部から加熱し、石英ガラスルツボ4内の多結晶シリコンを加熱、溶融するためのヒーター7、かかるヒーター7からの熱がメインチャンバ2に直接輻射されるのを防止する断熱材8、ルツボ内のシリコン融液Sから単結晶シリコンを引上げるための種結晶9、かかる種結晶9のホルダ10、引上げワイヤ11及び引上げ駆動部12からなる引上げ手段13、並びに、単結晶シリコンの引上げ経路を囲み、引上げ中の単結晶シリコンに対する輻射熱を遮蔽する熱遮蔽板14を具える。また、熱遮蔽板14の下端部140には、ルツボ側に延びる、長さの異なる2本の石英製の棒状ピン15A、15B(15)が取り付けられている。なお、ここでいう、「棒状ピン15A、15Bの長さ」とは、ピン先端から熱遮蔽板14までの距離を言うものである。それら棒状ピン15A、15Bは、熱遮蔽板14の下端部140に設けられた孔(図示せず)に、着脱自在に嵌め込まれている。このように棒状ピン15A、15Bが着脱自在であることから、例え、棒状ピン15A、15Bが破損したり、シリコン融液S内にて溶解してしまっても、新しい棒状ピン15A、15Bに交換することができ、装置を繰返し使用できる観点から好ましい。なお、引上げチャンバ3の側壁には、不活性ガスを供給するための導入口(図示せず)が設けられ、メインチャンバ2の底部には、チャンバ内の不純物を不活性ガスとともに排出するための排出口(図示せず)が設けられ、排出口は排気用パイプ(図示せず)を介して真空ポンプ(図示せず)に接続される。これによって、単結晶シリコンの引上げ時には、メインチャンバ2および引上げチャンバ3内を低圧の不活性ガス雰囲気にすることができる。以下、図2を参照しつつ、上記した単結晶シリコン引上げ装置1を使用して単結晶シリコンを引上げる工程について詳細に説明する。
Hereinafter, a single crystal silicon pulling apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, a single crystal silicon pulling apparatus 1 according to the present invention includes a cylindrical main chamber 2 and a
図2(a)〜(e)は、この発明に従う単結晶シリコン引上げ装置を使用して単結晶シリコンを引上げる工程を示した図である。まず、図2(a)に示すように、熱棒状ピン15A、15Bが、回転している石英ガラスルツボ4内のシリコン融液Sの液面に接触しないように、石英ガラスルツボ4を予め定められた初期位置に配置する。次いで、図2(b)に示すように、昇降手段6を用いて、最も長い棒状ピン15Aがシリコン融液Sに接触するまで、石英ガラスルツボ4を上昇させる。かかる接触は、CCDカメラ17を用いて、最も長い棒状ピン15Aがシリコン融液Sに接触して発光するフュージョンリングを確認することにより、視覚的に検出される。なお、最も長い棒状ピン15Aの長さXは、例えば、13mmである。そして、図2(c)に示すように、最も長い棒状ピン15Aが液面に接触した時点での熱遮蔽板14の下端部140とシリコン融液Sとの間隔Y(ここでは13mm)基準として、ルツボを下降させることにより、輻射熱を遮蔽するに適当な初期設定値(ここでは27mm)まで間隔Yを広げる。ここで、初期設定値とは、製造される結晶の品質のバラツキを低減する為に、種結晶9をシリコン融液Sに接触させる前に設定する、熱遮蔽板14の下端140とシリコン融液Sとの距離Yをいうものである。なお、言うまでもなく、最も長い棒状ピン15Aは、ピン長さXが、初期設定値よりも短くなるよう設計されている。その後、図2(d)に示すように、シリコン融液Sから単結晶シリコン17の引上げを行って単結晶シリコン17を育成する。具体的には、シリコン融液Sに、種結晶ホルダ10に取り付けられた種結晶9を接触させた後に、引上ワイヤ11を介して引上げ駆動部12によりゆっくり引上げることによって、種結晶9と同じ結晶配列を有する単結晶シリコン17を成長させ、所望の直径を有する単結晶シリコン17を生成させる。このとき、図2(e)に示すように、かかる単結晶シリコン17の育成中に、熱遮蔽板14の下端部140とシリコン融液Sとの間隔Yが初期設定値よりも小さくなり、棒状ピン15Aよりも短い方の(最も短い)棒状ピン15Bがシリコン融液Sに接触してしまった際には、石英ガラスルツボ4の上昇を停止し、熱遮蔽板14の下端部140とシリコン融液Sとの間隔Yが更に狭くなることを抑制し、単結晶シリコン17の成長を継続させる。なお、短い方の棒状ピン15Bの長さZは、熱遮蔽板14とシリコン融液Sとの接触を回避し得る近接限界間隔と同等かそれ以上に設定されており、ここでは6mmとなっている。また、ここで、短い方の棒状ピン15Bの長さZは、熱遮蔽板14とシリコン融液Sとの接触を回避し得る近接限界間隔以上に設定されていることから、仮に、それよりも更に短い棒状ピンを熱遮蔽板13の下端部140に配設したとしても、該更に短い棒状ピンによってはこの発明の効果が有効に得られない虞がある。すなわち、短い方の棒状ピン15Bピンよりも更に短い棒状ピンを配設し、該更に短い棒状ピンがシリコン融液Sに接触した場合には、熱遮蔽板14とシリコン融液Sとが接触してしまう可能性があるからである。
FIGS. 2A to 2E are views showing a process of pulling up single crystal silicon using the single crystal silicon pulling apparatus according to the present invention. First, as shown in FIG. 2A, the quartz glass crucible 4 is determined in advance so that the
上述したように、熱遮蔽板14の下端部140とシリコン融液Sとの間隔Yを初期設定値とすることにより、熱遮蔽板14の下端部140とシリコン融液Sとの間隔Yが、引上げ中の単結晶シリコン17に対する輻射熱を遮蔽するに適当な間隔となり、輻射熱に起因した単結晶シリコン17の品質の低下を有効に抑制することが可能となる。また、上述したように、単結晶シリコン17の引上げを開始した後に、外的要因による引上げ条件の変動や、液面振動等の影響を受け、熱遮蔽板14の下端部140とシリコン融液Sとの間隔Yが狭くなって、短い方の棒状ピン15Bとシリコン融液Sとの接触が確認された場合には、少なくとも石英ガラスルツボ4の上昇を停止させる。この停止状態において、単結晶シリコン17の引上げを継続すれば、融液面が下降に転じることとなり、熱遮蔽板14の下端部140とシリコン融液Sとの間隔Yが更に狭くなることが抑制され、熱遮蔽板14とシリコン融液Sとの接触を有効に回避することが可能となる。
あるいは、図2(a)〜(e)の工程の後に、熱遮蔽板14の下端部140とシリコン融液Sとの間隔Yを一定のまま維持しつつ、単結晶シリコン17の引上げを行なったり、図3に示すように、熱遮蔽板14の下端部140とシリコン融液Sとの間隔Yを熱遮蔽板14がある程度(着液しない程度)に広げてから、単結晶シリコン17の引上げを再開させることも可能である。
As described above, by setting the interval Y between the
Alternatively, after the steps of FIGS. 2A to 2E, the
加えてまた、図1〜3に示す記棒状ピン15A及び15Bは、石英により構成されていたが、必要に応じて、その他に、シリコン結晶等から構成することも可能である。なお、製造される単結晶シリコン17の品質に最も影響の少ない棒状ピン15の材料としては、石英、シリコン結晶が挙げられる。
In addition, the recording rod pins 15A and 15B shown in FIGS. 1 to 3 are made of quartz, but may be made of silicon crystal or the like as needed. Examples of the material of the rod-
加えて、棒状ピン15の直径は、2.0mm以上であることが好ましい。なぜなら、棒状ピン15の直径が2.0mm未満の場合には、棒状ピン15がシリコン融液Sと接触したときに即座に溶解してしまい、同一の棒状ピン15を繰返しシリコン融液Sに接触させて使用することができない可能性があるからである。
In addition, the diameter of the rod-shaped
また、図1〜3に示す単結晶シリコン17の引上げ装置1においては、棒状ピン15A及び15Bがシリコン融液Sに接触したことは、CCDカメラ16を用いて視覚的に検出する手段により検出しているが、接触を検出する手段はこれに限定されるものではなく、棒状ピン15がシリコン融液Sに接触したことを電気的に検出する手段により検出することも可能である。図示は省略するが、電気的に検出する手段は、例えば、棒状ピン15の上端に取り付けられ、棒状ピン15がシリコン融液Sと接触したことを電気的に検出し、電気信号を送信する電気センサ及びかかる電気信号を受信する受信センサにより構成することができる。
In the
なお、上述したところはこの発明の実施形態の一部を示したに過ぎず、この発明の趣旨を逸脱しない限り、これらの構成を交互に組み合わせたり、種々の変更を加えたりすることができる。例えば、図示は省略するが、熱遮蔽板14の下端部140に3本以上の棒状ピン15を配置し、それら棒状ピン15の長さを段階的に異ならせたような構成を採用することも可能である。
The above description shows only a part of the embodiment of the present invention, and these configurations can be combined alternately or various changes can be made without departing from the gist of the present invention. For example, although illustration is omitted, it is also possible to employ a configuration in which three or more rod-
以上の説明から明らかなように、この発明によって、単結晶シリコンの引上げの前に、シリコン融液の液面と熱遮蔽板のルツボ側の端部との距離を適正な距離とし、その後の単結晶シリコンの引上げの際に、熱遮蔽板がシリコン融液に接触しないようにした単結晶シリコンを製造する方法、及び、それを可能とする単結晶シリコンの製造装置を提供することが可能となった。 As is apparent from the above description, according to the present invention, before pulling up the single crystal silicon, the distance between the liquid surface of the silicon melt and the end portion on the crucible side of the heat shielding plate is set to an appropriate distance, and the subsequent single unit is removed. It is possible to provide a method of manufacturing single crystal silicon in which the heat shielding plate is not brought into contact with the silicon melt when pulling up the crystalline silicon, and a single crystal silicon manufacturing apparatus that enables the method. It was.
1 単結晶シリコン引上げ装置
2 メインチャンバ
3 引上げチャンバ
4 石英ガラスルツボ
5 黒鉛ルツボ
6 昇降手段
7 ヒーター
8 断熱材
9 種結晶
10 種結晶ホルダ
11 引上げワイヤ
12 引上げ駆動部
13 引上げ手段
14 熱遮蔽板
140 下端部
15A、15B 棒状ピン
16 CDDカメラ
17 単結晶シリコン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Single-crystal silicon pulling apparatus 2
Claims (9)
前記熱遮蔽板の下端部に、該下端部からルツボ側に延びる、長さの異なる少なくとも2本の棒状ピンを配置し、
該熱遮蔽板に向けてルツボを、前記棒状ピンの最も長い棒状ピンがルツボ内のシリコン融液に接触するまで上昇させ、その時点での熱遮蔽板の下端部とシリコン融液との間隔を基準として該間隔が初期設定値になるまでルツボを下降させ、
次いで、シリコン融液から単結晶シリコンの引上げを行って単結晶シリコンを育成する過程において、
前記棒状ピンの最も短い棒状ピンがシリコン融液に接触した際に、少なくともルツボの上昇を停止し、前記熱遮蔽板とシリコン融液との接触を回避することを特徴とする単結晶シリコンの製造方法。 In producing single crystal silicon by the Czochralski method using a single crystal silicon pulling apparatus in which a heat shield plate surrounding the pulling path of single crystal silicon is installed above the crucible containing the silicon melt,
At least two rod-like pins with different lengths extending from the lower end to the crucible side are arranged at the lower end of the heat shielding plate,
The crucible is raised toward the heat shield plate until the longest pin-shaped pin of the rod-shaped pin comes into contact with the silicon melt in the crucible, and the distance between the lower end of the heat shield plate and the silicon melt at that time is increased. As a reference, lower the crucible until the interval reaches the default value,
Next, in the process of growing the single crystal silicon by pulling the single crystal silicon from the silicon melt,
When the shortest pin of the rod-shaped pin comes into contact with the silicon melt, at least the rise of the crucible is stopped and the contact between the heat shielding plate and the silicon melt is avoided. Method.
前記熱遮蔽板の下端部に取り付けられ、該下端部から前記ルツボ側に延びる、長さの異なる少なくとも2本の棒状ピンと、
該棒状ピンが前記シリコン融液に接触したことを検出する検出手段と、
前記熱遮蔽板に向けて前記ルツボを、前記棒状ピンの最も長い棒状ピンが前記ルツボ内のシリコン融液に接触するまで上昇させ、その時点での前記熱遮蔽板の下端部と前記シリコン融液との間隔を基準として該間隔が初期設定値になるまで前記ルツボを下降させ、次いで、前記引上げ手段が前記シリコン融液から前記単結晶シリコンの引上げを行って前記単結晶シリコンを育成する過程において、前記棒状ピンの最も短い棒状ピンが前記シリコン融液に接触した際に、少なくとも前記ルツボの上昇を停止させ、前記熱遮蔽板と前記シリコン融液との接触を回避するように、前記検出手段の出力に基づき前記昇降手段の駆動を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする単結晶シリコン引上げ装置。 A crucible for containing a silicon melt, a pulling means for pulling up the single crystal silicon from the silicon melt in the crucible, a heat shielding plate surrounding the pulling path of the single crystal silicon, and a single crystal comprising a lifting means for the crucible A silicon pulling device,
Attached to the lower end portion of the heat shield plate extends into the crucible side from the lower end, at least two rod-like pins of different lengths,
Detecting means for detecting that the rod-shaped pin is in contact with the silicon melt;
The crucible is raised toward the heat shielding plate until the longest rod-shaped pin of the rod-shaped pin comes into contact with the silicon melt in the crucible, and the lower end portion of the heat shielding plate and the silicon melt at that time In the process of raising the single crystal silicon by lowering the crucible until the interval reaches an initial set value, and then the pulling means pulls the single crystal silicon from the silicon melt. The detecting means is configured to stop at least the rising of the crucible when the shortest pin-shaped pin of the rod-shaped pin comes into contact with the silicon melt and avoid contact between the heat shielding plate and the silicon melt. Control means for controlling the drive of the lifting means based on the output of
A single crystal silicon pulling apparatus characterized by comprising:
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