JPH02221184A - 単結晶製造方法及びその装置 - Google Patents
単結晶製造方法及びその装置Info
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- JPH02221184A JPH02221184A JP4066889A JP4066889A JPH02221184A JP H02221184 A JPH02221184 A JP H02221184A JP 4066889 A JP4066889 A JP 4066889A JP 4066889 A JP4066889 A JP 4066889A JP H02221184 A JPH02221184 A JP H02221184A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はチョクラルスキー法（Ｃ３法）により単結晶を
製造する方法及びその装置に関する。
製造する方法及びその装置に関する。
一般にチョクラルスキー法（ＣＺ法）による単結晶の製
造は、チャンバ内に配した坩堝内に、例えば多結晶シリ
コン等の結晶用原料を投入し、これをヒータにて加熱溶
融せしめた後、この溶融液中に引上軸に吊るした種結晶
を浸し、これを回転させつつ上方に引上げて種結晶下端
に単結晶を成長せしめることによって行われている。
造は、チャンバ内に配した坩堝内に、例えば多結晶シリ
コン等の結晶用原料を投入し、これをヒータにて加熱溶
融せしめた後、この溶融液中に引上軸に吊るした種結晶
を浸し、これを回転させつつ上方に引上げて種結晶下端
に単結晶を成長せしめることによって行われている。
第５図は従来のＣＺ法による単結晶製造方法の実施状態
を示す模式的縦断面図であり、チャンバｌの内部中央に
坩堝２が配設され、またチャンバ１の内周壁には保温材
らが設けられ、この坩堝２と保温材５との間にヒータ２
３が配設されている。
を示す模式的縦断面図であり、チャンバｌの内部中央に
坩堝２が配設され、またチャンバ１の内周壁には保温材
らが設けられ、この坩堝２と保温材５との間にヒータ２
３が配設されている。
坩堝２は石英製の内坩堝２ａの外周にグラファイト類の
外坩堝２ｂを配した二重構造に構成されており、その底
部中央にはチャンバ１の底壁を貫通させた軸２ｃの上端
が連結され、該軸２ｃにて回転させつつ昇降せしめられ
るようになっている。
外坩堝２ｂを配した二重構造に構成されており、その底
部中央にはチャンバ１の底壁を貫通させた軸２ｃの上端
が連結され、該軸２ｃにて回転させつつ昇降せしめられ
るようになっている。
坩堝２内には単結晶用の原料、例えば多結晶シリコンが
供給され、ヒータ２３にて加熱溶融せしめるようになっ
ている。
供給され、ヒータ２３にて加熱溶融せしめるようになっ
ている。
チャンバ１の上部壁中央にはチャンバ１内への雰囲気ガ
スの供給筒を兼ねる単結晶の保護筒１ａが立設され、保
護筒１ａの上方には回転、昇降機構（図示せず）に連繋
された引上げ軸７の上端が連結され、引上げ軸７の下端
にはチャックに掴持された種結晶８が吊設され、この種
結晶８を坩堝２内の溶融液６になじませた後、回転させ
つつ上昇させることによって、種結晶８の下端にシリコ
ンの単結晶９を成長せしめるようになっている。
スの供給筒を兼ねる単結晶の保護筒１ａが立設され、保
護筒１ａの上方には回転、昇降機構（図示せず）に連繋
された引上げ軸７の上端が連結され、引上げ軸７の下端
にはチャックに掴持された種結晶８が吊設され、この種
結晶８を坩堝２内の溶融液６になじませた後、回転させ
つつ上昇させることによって、種結晶８の下端にシリコ
ンの単結晶９を成長せしめるようになっている。
ところでこのような従来方法にあっては、ヒータ２３の
輻射熱にて外坩堝２ｂの周壁を加熱し、外坩堝２ｂから
の伝導熱にて内坩堝２ａを加熱し、結晶用原料を溶融す
るが、坩堝２の底部の温度が低く結晶用原料の溶融に４
〜６時間という長い時間を要するという問題があった。
輻射熱にて外坩堝２ｂの周壁を加熱し、外坩堝２ｂから
の伝導熱にて内坩堝２ａを加熱し、結晶用原料を溶融す
るが、坩堝２の底部の温度が低く結晶用原料の溶融に４
〜６時間という長い時間を要するという問題があった。
第６図は前述した従来方法におけるヒータに対する供給
電力（Ｋｗ）と結晶用原料の溶融時間との関係を示すグ
ラフであり、横軸に溶融時間（時間）を、縦軸に供給電
力（Ｋ−）をとって示しである。
電力（Ｋｗ）と結晶用原料の溶融時間との関係を示すグ
ラフであり、横軸に溶融時間（時間）を、縦軸に供給電
力（Ｋ−）をとって示しである。
このグラフから明らかなように、溶融開始後サイドヒー
タ出力を０から段階的に高め、１．５時間後に供給電力
を８０に−とし、その後はその出力を維持して溶融が終
了するまでに４．５〜６時間の長い時間を要することが
解る。
タ出力を０から段階的に高め、１．５時間後に供給電力
を８０に−とし、その後はその出力を維持して溶融が終
了するまでに４．５〜６時間の長い時間を要することが
解る。
この対策としてヒータ２３の出力を高めることが考えら
れるがヒータ出力を高め過ぎると、電力効率が悪くなる
うえ内坩堝２ａを構成する石英が軟化変形する虞れが生
じる問題があった。
れるがヒータ出力を高め過ぎると、電力効率が悪くなる
うえ内坩堝２ａを構成する石英が軟化変形する虞れが生
じる問題があった。
本発明はかかる知見に基づきなされたものであって、そ
の目的とするところは坩堝内の結晶用原料を迅速に、し
かも効率的に溶解せしめ得るようにした単結晶製造方法
及びその装置を提供するにある。
の目的とするところは坩堝内の結晶用原料を迅速に、し
かも効率的に溶解せしめ得るようにした単結晶製造方法
及びその装置を提供するにある。
本発明に係る単結晶製造方法は、ＣＺ法により単結晶を
坩堝から引上げて製造する方法において、主として坩堝
の周囲を加熱する第１の加熱手段と、主として坩堝の底
部を加熱する第２の加熱手段の出力を独立に制御しなが
ら原料を溶融する。
坩堝から引上げて製造する方法において、主として坩堝
の周囲を加熱する第１の加熱手段と、主として坩堝の底
部を加熱する第２の加熱手段の出力を独立に制御しなが
ら原料を溶融する。
本発明に係る単結晶製造装置は、ＣＺ法により単結晶を
坩堝から引上げて製造する装置において、主として坩堝
の周囲を加熱する第１の加熱手段と、主として坩堝の底
部を加熱する第２の加熱手段とを具備する。
坩堝から引上げて製造する装置において、主として坩堝
の周囲を加熱する第１の加熱手段と、主として坩堝の底
部を加熱する第２の加熱手段とを具備する。
本発明にあっては、これによって坩堝をその側周及び底
部から加熱することが可能となる。
部から加熱することが可能となる。
以下本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に説
明する。第１図は本発明に係る単結晶製造方法を本発明
に係る単結晶製造装置（以下本発明装置という）を用い
て実施している状態を示す模式的縦断面図であり、図中
１はチャンバ、２は坩堝、３．４はいずれも加熱手段を
構成するサイドヒータ、ボトムヒータ、５は保温材を示
している。
明する。第１図は本発明に係る単結晶製造方法を本発明
に係る単結晶製造装置（以下本発明装置という）を用い
て実施している状態を示す模式的縦断面図であり、図中
１はチャンバ、２は坩堝、３．４はいずれも加熱手段を
構成するサイドヒータ、ボトムヒータ、５は保温材を示
している。
チャンバ１の内部中央に坩堝２が配設され、その周囲に
所要の間隔を隔ててこの坩堝２と保温材５との間にサイ
ドヒータ３が、また坩堝２の下部に、これとの間に所要
の間隔を隔ててボトムヒータ４が夫々配設されている。
所要の間隔を隔ててこの坩堝２と保温材５との間にサイ
ドヒータ３が、また坩堝２の下部に、これとの間に所要
の間隔を隔ててボトムヒータ４が夫々配設されている。
坩堝２は石英製の内坩堝２ａの外周にグラファイト製の
外坩堝２ｂを配した二重構造に構成されており、その底
部中央にはチャンバ１の底壁を貫通させた軸２ｃの上端
が連結され、該軸２Ｃにて回転させつつ昇降せしめられ
るように構成され、内部に単結晶用の原料、例えば多結
晶シリコンを供給し、サイドヒータ３．ボトムヒータ４
にて加熱溶融せしめるようになっている。サイドヒータ
３は円筒形に形成され、坩堝２の側周壁を囲む態様で、
またボトムヒータ４は広幅の円環形に形成され、坩堝２
の底部に面して軸２ｃの回りに夫々上、下方向に位置調
節可能に配設され、且つ独立して出力制御が可能となっ
ている。
外坩堝２ｂを配した二重構造に構成されており、その底
部中央にはチャンバ１の底壁を貫通させた軸２ｃの上端
が連結され、該軸２Ｃにて回転させつつ昇降せしめられ
るように構成され、内部に単結晶用の原料、例えば多結
晶シリコンを供給し、サイドヒータ３．ボトムヒータ４
にて加熱溶融せしめるようになっている。サイドヒータ
３は円筒形に形成され、坩堝２の側周壁を囲む態様で、
またボトムヒータ４は広幅の円環形に形成され、坩堝２
の底部に面して軸２ｃの回りに夫々上、下方向に位置調
節可能に配設され、且つ独立して出力制御が可能となっ
ている。
チャンバ１の上部壁中央にはチャンバ１内への雰囲気ガ
スの供給筒を兼ねる単結晶の保護筒１ａが立設され、保
護筒１ａの上方には回転、昇降機構（図示せず）に連繋
された引上げ軸７の上端が連結されている。引上げ軸７
の下端にはチャックに掴持された種結晶８が吊設され、
この種結晶８を坩堝２内の溶融液６になじませた後、回
転させつつ上昇させることによって、種結晶８の下端に
シリコンの単結晶９を成長せしめるようになっている。
スの供給筒を兼ねる単結晶の保護筒１ａが立設され、保
護筒１ａの上方には回転、昇降機構（図示せず）に連繋
された引上げ軸７の上端が連結されている。引上げ軸７
の下端にはチャックに掴持された種結晶８が吊設され、
この種結晶８を坩堝２内の溶融液６になじませた後、回
転させつつ上昇させることによって、種結晶８の下端に
シリコンの単結晶９を成長せしめるようになっている。
而してこのような本発明にあっては、先ず坩堝２内に結
晶用原料を装入し、サイドヒータ３．ボトムヒータ４を
用いて溶融を開始するが、この熔融開始から溶融終了ま
での間、サイドヒータ３゜ボトムヒータ４の出力を次の
如く制御する。
晶用原料を装入し、サイドヒータ３．ボトムヒータ４を
用いて溶融を開始するが、この熔融開始から溶融終了ま
での間、サイドヒータ３゜ボトムヒータ４の出力を次の
如く制御する。
第２図は本発明装置における結晶用原料の溶融終了まで
のサイドヒータ、ボトムヒータに対する供給電力（にｗ
）の推移を示すグラフであり、横軸に時間を、また縦軸
に供給電力（Ｋ−）をとって示しである。グラフ中のは
サイドヒータ３の、またＯはボトムヒータ４の、更に０
は総合出力を示している。
のサイドヒータ、ボトムヒータに対する供給電力（にｗ
）の推移を示すグラフであり、横軸に時間を、また縦軸
に供給電力（Ｋ−）をとって示しである。グラフ中のは
サイドヒータ３の、またＯはボトムヒータ４の、更に０
は総合出力を示している。
このグラフから明らかな如く、サイドヒータ３への供給
電力は溶融開始後から急速度で３０に−に迄高めた後、
その出力を維持し、またボトムヒータ４への供給電力は
溶融開始後からサイドヒータへの供給電力よりも綴るや
かな速度で４０に−に迄上昇させ、その出力を維持し、
原料のばらつき等を考慮しても３〜３．５時間で溶融が
終了していることが解る。総合出力についてみても供給
電カフ０Ｋｗで３〜３．５時間で溶融が終了し、第５，
６図に示す従来装置と比較して約２０％消費電力の節減
を図ることが出来ることが確認された。
電力は溶融開始後から急速度で３０に−に迄高めた後、
その出力を維持し、またボトムヒータ４への供給電力は
溶融開始後からサイドヒータへの供給電力よりも綴るや
かな速度で４０に−に迄上昇させ、その出力を維持し、
原料のばらつき等を考慮しても３〜３．５時間で溶融が
終了していることが解る。総合出力についてみても供給
電カフ０Ｋｗで３〜３．５時間で溶融が終了し、第５，
６図に示す従来装置と比較して約２０％消費電力の節減
を図ることが出来ることが確認された。
第１図、第５図に示す如き本発明方法、従来方法を用い
て、直径１６インチの石英製の内坩堝２ａ内に第３図（
イ）に示す如く結晶用原料である多結晶シリコン５０Ｋ
ｇを装入し、サイドヒータ３．ボトムヒータ４及び従来
方法にあってはヒータ１３に通電し、通電２時間後にお
いて第３図（ロ）に示す如き坩堝２のａ、ｂ−、ｃの３
点の温度を測定し、また結晶用原料の溶解状態を観察し
た。結果は第３図（ハ）、（ニ）、（ホ）に示す通りで
ある。
て、直径１６インチの石英製の内坩堝２ａ内に第３図（
イ）に示す如く結晶用原料である多結晶シリコン５０Ｋ
ｇを装入し、サイドヒータ３．ボトムヒータ４及び従来
方法にあってはヒータ１３に通電し、通電２時間後にお
いて第３図（ロ）に示す如き坩堝２のａ、ｂ−、ｃの３
点の温度を測定し、また結晶用原料の溶解状態を観察し
た。結果は第３図（ハ）、（ニ）、（ホ）に示す通りで
ある。
第３図（ハ）は本発明方法、従来方法の実施過程におけ
るａ、ｂ、ｃの３点の温度を示すグラフであり、縦軸に
温度をとって示しである。
るａ、ｂ、ｃの３点の温度を示すグラフであり、縦軸に
温度をとって示しである。
グラフ中Ｏ印でプロットしであるのは本発明方法の、ま
たＸ印でプロットしであるのは従来方法の坩堝温度であ
る。このグラフから明らかなように、本発明方法に依っ
た場合には３点ａ、 ｂ、 ｃの温度差が小さく、
特に坩堝底部の温度が従来装置に比較して約１００°Ｃ
上昇していることが解る。
たＸ印でプロットしであるのは従来方法の坩堝温度であ
る。このグラフから明らかなように、本発明方法に依っ
た場合には３点ａ、 ｂ、 ｃの温度差が小さく、
特に坩堝底部の温度が従来装置に比較して約１００°Ｃ
上昇していることが解る。
第３図（ニ）、（ホ）は坩堝内の結晶用原料の溶解状態
を示す模式図であり、従来装置では坩堝底部の溶解の進
行が遅く、原料がブリッジを形成するのに対し、本発明
方法では坩堝の側周及び底部から夫々原料が溶解し始め
る結果、ブリッジが形成されることがなく、溶解液と原
料との接触面積が大きく、溶解終了までの時間は第２図
に示した如く３〜３．５時間で済み、溶解終了迄の時間
が大幅に短縮され、また加熱効率が向上し、消費電力も
節減することが出来る。
を示す模式図であり、従来装置では坩堝底部の溶解の進
行が遅く、原料がブリッジを形成するのに対し、本発明
方法では坩堝の側周及び底部から夫々原料が溶解し始め
る結果、ブリッジが形成されることがなく、溶解液と原
料との接触面積が大きく、溶解終了までの時間は第２図
に示した如く３〜３．５時間で済み、溶解終了迄の時間
が大幅に短縮され、また加熱効率が向上し、消費電力も
節減することが出来る。
第４図は本発明の他の実施例を示す模式的縦断図であり
、この実施例では加熱手段を構成する３個の円筒形をな
すヒータ１１．１２．１３を坩堝２の外周壁に沿わせて
上下方向に同心状に配設してあり、ヒータ１１，１２は
主として坩堝２の側周壁を加熱するだめのものであり、
一方ヒータ１３は主として坩堝２の底部を加熱するため
のものである。各ヒータ１１．１２．１３は夫々上、下
方向に位置調節可能であり、また夫々独立して出力制御
が可能となっている。
、この実施例では加熱手段を構成する３個の円筒形をな
すヒータ１１．１２．１３を坩堝２の外周壁に沿わせて
上下方向に同心状に配設してあり、ヒータ１１，１２は
主として坩堝２の側周壁を加熱するだめのものであり、
一方ヒータ１３は主として坩堝２の底部を加熱するため
のものである。各ヒータ１１．１２．１３は夫々上、下
方向に位置調節可能であり、また夫々独立して出力制御
が可能となっている。
他の構成及び作用は第１図に示した実施例のものと実質
的に同じであり、対応する部材には同じ番号を付して説
明を省略する。
的に同じであり、対応する部材には同じ番号を付して説
明を省略する。
以との如く本発明方法及び装置にあっては、坩堝内の結
晶用原料は坩堝の側周及び底部側から同時的に溶解する
ことが可能となり、結晶用原料を熱効率良く溶解し得て
溶解時間の大幅な短縮が可能となる等本発明は優れた効
果を奏するものである。
晶用原料は坩堝の側周及び底部側から同時的に溶解する
ことが可能となり、結晶用原料を熱効率良く溶解し得て
溶解時間の大幅な短縮が可能となる等本発明は優れた効
果を奏するものである。
第１図は本発明方法及びその装置の実施状態を示す模式
的縦断面図、第２図は本発明方法及びその装置における
サイドヒータ、ボトムヒータへの供給電力の推移を示す
グラフ、第３図（イ）は坩堝に結晶用原料を装入した状
態を示す模式的縦断面図、第３図（ロ）は坩堝の温度測
定点を示す説明図、第３図（ハ）は各温度測定点の温度
を示すグラフ、第３図（ニ）は本発明方法及びその装置
における坩堝内の結晶用原料の溶解状態を示す説明図、
第３図（ホ）は従来方法における坩堝内の結晶用原料の
溶解状態を示す説明図、第４図は本発明の他の実施例を
示す模式的縦断面図、第５図は従来方法の実施状態を示
す模式的縦断面図、第６図は同じ〈従来方法におけるヒ
ータへの供給電力の推移を示すグラフである。 ｌ・・・チャンバ ２・・・坩堝 ２ａ・・・内坩堝２
ｂ・・・外坩堝 ３・・・サイドヒータ ４・・・ボト
ムヒータ ８・・・種結晶 ９・・・単結晶 １１，１
２．１３・・・ヒータ特 許 出願人 大阪チタニウム
製造株式会社（外１名） 代理人 弁理士 河 野 登 夫図 （イ） （ロ） （ハ） 図 図 図 図
的縦断面図、第２図は本発明方法及びその装置における
サイドヒータ、ボトムヒータへの供給電力の推移を示す
グラフ、第３図（イ）は坩堝に結晶用原料を装入した状
態を示す模式的縦断面図、第３図（ロ）は坩堝の温度測
定点を示す説明図、第３図（ハ）は各温度測定点の温度
を示すグラフ、第３図（ニ）は本発明方法及びその装置
における坩堝内の結晶用原料の溶解状態を示す説明図、
第３図（ホ）は従来方法における坩堝内の結晶用原料の
溶解状態を示す説明図、第４図は本発明の他の実施例を
示す模式的縦断面図、第５図は従来方法の実施状態を示
す模式的縦断面図、第６図は同じ〈従来方法におけるヒ
ータへの供給電力の推移を示すグラフである。 ｌ・・・チャンバ ２・・・坩堝 ２ａ・・・内坩堝２
ｂ・・・外坩堝 ３・・・サイドヒータ ４・・・ボト
ムヒータ ８・・・種結晶 ９・・・単結晶 １１，１
２．１３・・・ヒータ特 許 出願人 大阪チタニウム
製造株式会社（外１名） 代理人 弁理士 河 野 登 夫図 （イ） （ロ） （ハ） 図 図 図 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ＣＺ法により単結晶を坩堝から引上げて製造する方
法において、主として坩堝の周囲を加熱する第１の加熱
手段と、主として坩堝の底部を加熱する第２の加熱手段
の出力を独立に制御しながら原料を溶融することを特徴
とする単結晶製造方法。 ２、ＣＺ法により単結晶を坩堝から引上げて製造する装
置において、主として坩堝の周囲を加熱する第１の加熱
手段と、主として坩堝の底部を加熱する第２の加熱手段
とを具備す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 |
|---|---|---|---|
| JP4066889A JPH02221184A (ja) | 1989-02-20 | 1989-02-20 | 単結晶製造方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4066889A JPH02221184A (ja) | 1989-02-20 | 1989-02-20 | 単結晶製造方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02221184A true JPH02221184A (ja) | 1990-09-04 |
Family
ID=12586910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4066889A Pending JPH02221184A (ja) | 1989-02-20 | 1989-02-20 | 単結晶製造方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02221184A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0532479A (ja) * | 1991-02-20 | 1993-02-09 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 結晶成長装置及び該装置を用いた結晶成長方法 |
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