JPH0297480A - 単結晶引上装置 - Google Patents
単結晶引上装置Info
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- JPH0297480A JPH0297480A JP25115388A JP25115388A JPH0297480A JP H0297480 A JPH0297480 A JP H0297480A JP 25115388 A JP25115388 A JP 25115388A JP 25115388 A JP25115388 A JP 25115388A JP H0297480 A JPH0297480 A JP H0297480A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (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、引き上げ中、の単結晶を冷却するための冷却
筒を備えた単結晶引上装置に関する。
筒を備えた単結晶引上装置に関する。
「従来の技術」
この種の単結晶引上装置の一例として、特開昭６１−６
８３８９号公報において提案されたシリコン単結晶の引
上装置を第５図に示す。
８３８９号公報において提案されたシリコン単結晶の引
上装置を第５図に示す。
図中符号１は炉体であり、この炉体ｌ内には、シリコン
溶７１ｚ Ｙを保持する石英ルツボ２が黒鉛ザセブタ３
を介して回転軸４の上端に固定されている。また、ルツ
ホ２の周囲にはヒータ５および保温筒６が配置されると
としに、ルツボ２の上方には図示しない引上機構が設け
られ、引上ワイヤ７により、種結晶８を固定した種保持
具９が昇降および回転操作されるようになっている。
溶７１ｚ Ｙを保持する石英ルツボ２が黒鉛ザセブタ３
を介して回転軸４の上端に固定されている。また、ルツ
ホ２の周囲にはヒータ５および保温筒６が配置されると
としに、ルツボ２の上方には図示しない引上機構が設け
られ、引上ワイヤ７により、種結晶８を固定した種保持
具９が昇降および回転操作されるようになっている。
また、引き上げられる単結晶Ｔの周囲には間隙をあけて
同心に冷却筒１０が配置され、炉体１の土壁を垂直に貫
通して固定されている。この冷却筒１０は円筒形をなし
、その内部には冷却水等を通す冷媒路（図示路）が形成
され、さらに冷却筒ＩＯの上端からはＡｒガスが炉体１
内に供給される。
同心に冷却筒１０が配置され、炉体１の土壁を垂直に貫
通して固定されている。この冷却筒１０は円筒形をなし
、その内部には冷却水等を通す冷媒路（図示路）が形成
され、さらに冷却筒ＩＯの上端からはＡｒガスが炉体１
内に供給される。
また、冷却筒ＩＯの下端部には上下に長い開口部１１が
形成される一方、炉体ｌの上壁には透明な窓部１２が形
成されており、この窓部１２および開口部１１を通して
テレビカメラ等で単結晶成長部を観察し、引き上げ速度
の制御を行なう構成となっている。
形成される一方、炉体ｌの上壁には透明な窓部１２が形
成されており、この窓部１２および開口部１１を通して
テレビカメラ等で単結晶成長部を観察し、引き上げ速度
の制御を行なう構成となっている。
この装置によれば、冷却筒ｌＯによって引き上げ中の単
結晶Ｔへの輻射熱を防ぐとともに単結晶Ｔを冷却し、育
成速度を高めることができる。
結晶Ｔへの輻射熱を防ぐとともに単結晶Ｔを冷却し、育
成速度を高めることができる。
「発明が解決しようとする課題」
しかし上記装置においては、冷却筒ｌＯに開口部１１を
形成しているため、この開口部１１を通して輻射熱や高
温の雰囲気ガスが冷却筒ＩＯ内に流入し、開口部１１と
対向する部分の溶＞ａ Ｙの表面の冷却効果が低下する
。このため、単結晶Ｔの成長界面において熱的中心軸と
引上中心軸とにずれが生じ、単結晶の成長方向に凹凸す
なオ）ち成長縞が生じるうえ、単結晶中のドーパント濃
度が軸方向に不均一になり歩留まりが低下するへ点があ
った。なお仮に、冷却筒１０の開口部１１に透明板を固
定したとして乙、この透明板を冷却することは困難であ
り、前記冷却むらはあまり改善されないうえ、耐熱性や
透明度の点で材質の選択が難しい。
形成しているため、この開口部１１を通して輻射熱や高
温の雰囲気ガスが冷却筒ＩＯ内に流入し、開口部１１と
対向する部分の溶＞ａ Ｙの表面の冷却効果が低下する
。このため、単結晶Ｔの成長界面において熱的中心軸と
引上中心軸とにずれが生じ、単結晶の成長方向に凹凸す
なオ）ち成長縞が生じるうえ、単結晶中のドーパント濃
度が軸方向に不均一になり歩留まりが低下するへ点があ
った。なお仮に、冷却筒１０の開口部１１に透明板を固
定したとして乙、この透明板を冷却することは困難であ
り、前記冷却むらはあまり改善されないうえ、耐熱性や
透明度の点で材質の選択が難しい。
一方、本出願人らは、特願昭６３−１４５２６０号にお
いて、半導体デバイス工程での高温処理時に積層欠陥が
生じにくいシリコン単結晶の育成方法を提案した。この
方法は、溶湯から引き上げたシリコン単結晶が、８５０
〜１０５０℃の温度範囲を１４０分以下の滞留時間で通
過するように冷却温度の制御を行なうことを特徴とし、
滞留時間が１４．０分以下であれば、短いほど加熱処理
後に発生する積層欠陥の少ないことが判明１．ている。
いて、半導体デバイス工程での高温処理時に積層欠陥が
生じにくいシリコン単結晶の育成方法を提案した。この
方法は、溶湯から引き上げたシリコン単結晶が、８５０
〜１０５０℃の温度範囲を１４０分以下の滞留時間で通
過するように冷却温度の制御を行なうことを特徴とし、
滞留時間が１４．０分以下であれば、短いほど加熱処理
後に発生する積層欠陥の少ないことが判明１．ている。
このため、この点からも冷却筒１０による単結晶冷却効
果のばらつきを防ぐことが切望されている。
果のばらつきを防ぐことが切望されている。
「課題を解決するための手段」
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、冷
却手段を有する光路画成部を前記冷却筒から炉体外へ延
設するとともに、この光路画成部の炉体側の端部には光
路画成部内を通して単結晶を観察するための窓部を設け
たことを特徴とする。
却手段を有する光路画成部を前記冷却筒から炉体外へ延
設するとともに、この光路画成部の炉体側の端部には光
路画成部内を通して単結晶を観察するための窓部を設け
たことを特徴とする。
「作 用」
この装置では、冷却手段により冷却される光路画成部を
通して単結晶を観察するので、冷却筒内に輻射熱や高温
の雰囲気ガスが侵入せず、成長縞やドーパント濃度のば
らつきを防ぐことができる。
通して単結晶を観察するので、冷却筒内に輻射熱や高温
の雰囲気ガスが侵入せず、成長縞やドーパント濃度のば
らつきを防ぐことができる。
「実施例」
第１図は、本発明に係わる単結晶引上装置の一実施例を
示し、前記の従来例と同一部分には同一符号を付して説
明を省略する。
示し、前記の従来例と同一部分には同一符号を付して説
明を省略する。
この装置では、炉体１の土壁に貫通固定された冷却筒２
０の下端部に、斜め上方に向けて開口セる開口部２１が
形成され、この開口部２１の周縁に斜め上方に延びる筒
状の光路画成部２２が気密的に連結されたことを特徴と
する。
０の下端部に、斜め上方に向けて開口セる開口部２１が
形成され、この開口部２１の周縁に斜め上方に延びる筒
状の光路画成部２２が気密的に連結されたことを特徴と
する。
この光路画成部２２の上端は炉体ｌの一ヒ壁を貫通して
固定され、その上端部内には耐熱ガラス等の透明板（窓
部）２３が軸線方向に対し直角かつ気密的にはめ込まれ
ており、この窓部２３から光路画成部２２を通して、単
結晶′ｒの成長部が観察できるように各部が位置決めさ
れている。なお、光路画成部２２の内径は、冷却むらが
極力低減されるように、観察に支障がない範囲で小さい
ほうが望ましい。
固定され、その上端部内には耐熱ガラス等の透明板（窓
部）２３が軸線方向に対し直角かつ気密的にはめ込まれ
ており、この窓部２３から光路画成部２２を通して、単
結晶′ｒの成長部が観察できるように各部が位置決めさ
れている。なお、光路画成部２２の内径は、冷却むらが
極力低減されるように、観察に支障がない範囲で小さい
ほうが望ましい。
また、光路画成部２２内には、その全域に亙って内部に
冷媒路（図示略）が形成され、上端部に連結された一対
の冷媒供給管２４を通じて、この冷媒路内に冷却水か循
環されるようになっている。
冷媒路（図示略）が形成され、上端部に連結された一対
の冷媒供給管２４を通じて、この冷媒路内に冷却水か循
環されるようになっている。
一方、冷却筒２０にも内部全域に亙って冷媒路（図示略
）が形成され、その上端開口部にはＡｒガス等の雰囲気
ガス供給管（図示略）が接続されている。
）が形成され、その上端開口部にはＡｒガス等の雰囲気
ガス供給管（図示略）が接続されている。
上記構成からなる単結晶引上装置においては、冷却筒２
０に形成された開口部２１を光路画成部２２で気密的に
封止したうえ、この光路画成部２２を冷却筒２０と同様
に冷媒で冷却しているので、冷却筒２０内に炉体ｌ内の
輻射熱や高温の雰囲気ガスが侵入せず、単結晶Ｔの成長
界面での熱的中心軸と引上中心軸とのずれが生じない。
０に形成された開口部２１を光路画成部２２で気密的に
封止したうえ、この光路画成部２２を冷却筒２０と同様
に冷媒で冷却しているので、冷却筒２０内に炉体ｌ内の
輻射熱や高温の雰囲気ガスが侵入せず、単結晶Ｔの成長
界面での熱的中心軸と引上中心軸とのずれが生じない。
したがって、単結晶Ｔに成長縞やドーパント濃度むらが
生ることを防ぎ、高品質で歩留まりの良好な単結晶製造
が可能である。
生ることを防ぎ、高品質で歩留まりの良好な単結晶製造
が可能である。
また、引き上げられた単結晶Ｔを均一に効率良く冷却で
きることから、単結晶の８５０−１０５Ｏ′Ｃでの滞留
時間を１４０分以下に短縮することが容易で、半導体デ
バイス工程における高温処理後も積層欠陥が発生しにく
い単結晶が得られる。
きることから、単結晶の８５０−１０５Ｏ′Ｃでの滞留
時間を１４０分以下に短縮することが容易で、半導体デ
バイス工程における高温処理後も積層欠陥が発生しにく
い単結晶が得られる。
次に、第２図は本発明の他の実施例を示し、この例では
、炉体１の土壁に貫通固定された冷却筒３０の下端部か
ら炉体Ｉ外に露出する部分にかけて、長手方向に方向に
一定幅のスリット３＋を形成し、このスリット３１を覆
うように樋状の光路画成部３２を固定したことを特徴と
する。この光路画成部３２は、上端を除く他の周縁はス
リット３１の周縁部に気密的に接合され、その上端周縁
とスリット３１の上端周縁部との間には、透明板（窓部
）３３が気密的に嵌合されている。また、光路画成部３
２および冷却筒３０の内部には、互いに連通ずる冷媒路
（図示略）が形成され、これらに接続された冷媒供給管
３４を介して冷媒が循環されるようになっている。なお
、光路画成部３２と冷却筒３０の冷媒路を接続せず、そ
れぞれ別個に設けてもよい。
、炉体１の土壁に貫通固定された冷却筒３０の下端部か
ら炉体Ｉ外に露出する部分にかけて、長手方向に方向に
一定幅のスリット３＋を形成し、このスリット３１を覆
うように樋状の光路画成部３２を固定したことを特徴と
する。この光路画成部３２は、上端を除く他の周縁はス
リット３１の周縁部に気密的に接合され、その上端周縁
とスリット３１の上端周縁部との間には、透明板（窓部
）３３が気密的に嵌合されている。また、光路画成部３
２および冷却筒３０の内部には、互いに連通ずる冷媒路
（図示略）が形成され、これらに接続された冷媒供給管
３４を介して冷媒が循環されるようになっている。なお
、光路画成部３２と冷却筒３０の冷媒路を接続せず、そ
れぞれ別個に設けてもよい。
上記構成によれば、冷却筒３０および光路画成部３２の
構造が単純で、これらと炉体■との接合構造が単純化で
きるため、装置の製造コストが安く済むうえ、窓部３３
からの上下方向の視野角が広くとることができる利点を
有する。
構造が単純で、これらと炉体■との接合構造が単純化で
きるため、装置の製造コストが安く済むうえ、窓部３３
からの上下方向の視野角が広くとることができる利点を
有する。
なお、本発明はシリコンのみに限らず、他種の半導体単
結晶の製造装置に適用してもよい。さらに、冷却筒の形
状を円筒形から截頭円筒状等に変更したり、炉体に冷却
筒を直接固定する（Ｎわりに、棒体を介して炉体１の−
Ｌ壁から冷却筒を吊り下げた構成や、保温筒６の上端に
フランジ部材を介して冷却筒を支持する構成、冷却筒に
昇降機構を付設し炉体ｌ内で昇降操作可能とした構成等
ら実施可能である。この種の昇降機構を設けた場合、第
１図示の構成では冷却筒２０と光路画成部２２とを分離
可能にしておく必要がある。一方、第２図示の構成では
、冷却筒３０と光路画成部３２が全体で筒状をなすので
、これらを炉体ｌに対し昇降可能に支持することが容易
である。
結晶の製造装置に適用してもよい。さらに、冷却筒の形
状を円筒形から截頭円筒状等に変更したり、炉体に冷却
筒を直接固定する（Ｎわりに、棒体を介して炉体１の−
Ｌ壁から冷却筒を吊り下げた構成や、保温筒６の上端に
フランジ部材を介して冷却筒を支持する構成、冷却筒に
昇降機構を付設し炉体ｌ内で昇降操作可能とした構成等
ら実施可能である。この種の昇降機構を設けた場合、第
１図示の構成では冷却筒２０と光路画成部２２とを分離
可能にしておく必要がある。一方、第２図示の構成では
、冷却筒３０と光路画成部３２が全体で筒状をなすので
、これらを炉体ｌに対し昇降可能に支持することが容易
である。
さらにまた、冷却筒の内面に溝や突条等の凹凸部を形成
して表面積を増毛たり、冷却筒の内面を黒くして単結晶
の冷却効果を高めてもよい。
して表面積を増毛たり、冷却筒の内面を黒くして単結晶
の冷却効果を高めてもよい。
「実験例」
次に、実験例を挙げて本発明の効果を実証する。
まず、第５図に示すような冷却筒１０を備えたシリコン
単結晶の引上装置を使用し、直径６インチのシリコン単
結晶を引き上げた。冷却筒１０の内径は４００ ｍｍ、
開口部１１は幅５０１１ｘｘ高さ６０■のスリット状で
、その下端は冷却筒１０の下端から１０ｍｍであった。
単結晶の引上装置を使用し、直径６インチのシリコン単
結晶を引き上げた。冷却筒１０の内径は４００ ｍｍ、
開口部１１は幅５０１１ｘｘ高さ６０■のスリット状で
、その下端は冷却筒１０の下端から１０ｍｍであった。
次に、前記装置の冷却筒に第１図のように光路画成部２
２を溶接固定し、この光路画成部２２を冷却しつつ単結
晶引き上げを行なった。なお、冷却筒への冷却水供給量
、ルツボ内のシリコン原料充填量、単結晶の直径、引き
上げ速度、引き上げ時の冷却筒の位置は全て統一した。
２を溶接固定し、この光路画成部２２を冷却しつつ単結
晶引き上げを行なった。なお、冷却筒への冷却水供給量
、ルツボ内のシリコン原料充填量、単結晶の直径、引き
上げ速度、引き上げ時の冷却筒の位置は全て統一した。
そして、得られた２本の単結晶インゴットそれぞれから
多数のウェーハを切り出し、これらウェーハのドーパン
トの濃度を広がり抵抗測定法により測定し、インゴット
の長手方向にその濃度変化を任依単位系でプロットした
。本発明の装置での結果を第３図、従来装置での結果を
第４図に示す。
多数のウェーハを切り出し、これらウェーハのドーパン
トの濃度を広がり抵抗測定法により測定し、インゴット
の長手方向にその濃度変化を任依単位系でプロットした
。本発明の装置での結果を第３図、従来装置での結果を
第４図に示す。
これらグラフから明らかなように、本発明の装置では単
結晶長手方向のドーパント濃度むらが著しく低減されて
おり、また、単結晶の成長縞ら格段に少なかった。
結晶長手方向のドーパント濃度むらが著しく低減されて
おり、また、単結晶の成長縞ら格段に少なかった。
「発明の効果」
以上説明したように、本発明に係わる単結晶引上装置は
、冷却手段を有する光路画成部を冷却筒から炉体外へ延
設し、この光路画成部の端部を窓部で封止したものなの
で、冷却筒内に炉体内の輻射熱や高温の雰囲気ガスが侵
入せず、単結晶の成長界面での熱的中心軸と引上中心軸
のずれが生じない。したがって、単結晶に成長縞やドー
パント濃度むらが生じることを防ぎ、高品質で歩留まり
の良好な単結晶製造が可能である。
、冷却手段を有する光路画成部を冷却筒から炉体外へ延
設し、この光路画成部の端部を窓部で封止したものなの
で、冷却筒内に炉体内の輻射熱や高温の雰囲気ガスが侵
入せず、単結晶の成長界面での熱的中心軸と引上中心軸
のずれが生じない。したがって、単結晶に成長縞やドー
パント濃度むらが生じることを防ぎ、高品質で歩留まり
の良好な単結晶製造が可能である。
また、本発明をンリコン単結晶引き上げに適用した場合
、引き上げられた単結晶を均一に効率良く冷却できるこ
とから、単結晶の８５０〜１０５０°Ｃでの滞留時間を
１４０分以下に短縮することが容易で、高温処理後も積
層欠陥が発生しにくい単結晶が得られる。
、引き上げられた単結晶を均一に効率良く冷却できるこ
とから、単結晶の８５０〜１０５０°Ｃでの滞留時間を
１４０分以下に短縮することが容易で、高温処理後も積
層欠陥が発生しにくい単結晶が得られる。
第１図は本発明に係わる単結晶引上装置の一実施例を示
す縦断面図、第２図は本発明の他の実施例を示す縦断面
図、第３図および第４図は本発明の実験例の効果を示す
グラフである。 一方、第５図は従来の単結晶引上装置の一例を示す縦断
面図である。 Ｙ・・・シリコシ溶湯、 Ｔ・・・単結晶、１・炉体、
２・ルツボ、 ０・・冷却筒、 ２１・・・開口部、２ ・光路
画成部、 ２３・・窓部、 ４・・冷媒供給管（冷却手段）、 ０・・冷却筒、 ３１・・開口部、２・・光路画
成部、 ３３・窓部、 ４・・冷媒供給管（冷却手段）。
す縦断面図、第２図は本発明の他の実施例を示す縦断面
図、第３図および第４図は本発明の実験例の効果を示す
グラフである。 一方、第５図は従来の単結晶引上装置の一例を示す縦断
面図である。 Ｙ・・・シリコシ溶湯、 Ｔ・・・単結晶、１・炉体、
２・ルツボ、 ０・・冷却筒、 ２１・・・開口部、２ ・光路
画成部、 ２３・・窓部、 ４・・冷媒供給管（冷却手段）、 ０・・冷却筒、 ３１・・開口部、２・・光路画
成部、 ３３・窓部、 ４・・冷媒供給管（冷却手段）。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 溶湯を保持するルツボと、このルツボ内の溶湯から単結
晶を成長させながら引き上げる引上機構と、引き上げ中
の単結晶の周囲に同心に配置される冷却筒とを、炉体内
に備えた単結晶引上装置において、 冷却手段を有する光路画成部を前記冷却筒から炉体外へ
延設するとともに、この光路画成部の炉体側の端部には
光路画成部内を通して単結晶の成長部を観察するための
窓部を設けたことを特徴とする単結晶引上装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63251153A JP2705810B2 (ja) | 1988-10-05 | 1988-10-05 | 単結晶引上装置 |
| US07/313,799 US4981549A (en) | 1988-02-23 | 1989-02-22 | Method and apparatus for growing silicon crystals |
| DE3905626A DE3905626B4 (de) | 1988-02-23 | 1989-02-23 | Vorrichtung zur Züchtung von Siliziumkristallen |
| US07/933,879 US5264189A (en) | 1988-02-23 | 1992-08-21 | Apparatus for growing silicon crystals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63251153A JP2705810B2 (ja) | 1988-10-05 | 1988-10-05 | 単結晶引上装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0297480A true JPH0297480A (ja) | 1990-04-10 |
| JP2705810B2 JP2705810B2 (ja) | 1998-01-28 |
Family
ID=17218464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63251153A Expired - Lifetime JP2705810B2 (ja) | 1988-02-23 | 1988-10-05 | 単結晶引上装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2705810B2 (ja) |
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1988
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2705810B2 (ja) | 1998-01-28 |
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