JPH0315550Y2 - - Google Patents

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JPH0315550Y2
JPH0315550Y2 JP1985067877U JP6787785U JPH0315550Y2 JP H0315550 Y2 JPH0315550 Y2 JP H0315550Y2 JP 1985067877 U JP1985067877 U JP 1985067877U JP 6787785 U JP6787785 U JP 6787785U JP H0315550 Y2 JPH0315550 Y2 JP H0315550Y2
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melt
crucible
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heating
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【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、結晶原料の融液を収容するるつぼ
と、前記融液を加熱するために前記るつぼの周囲
に設けられている第1の加熱手段と、前記融液か
ら単結晶を引き上げる引上げ手段とをそれぞれ具
備する単結晶成長装置に関するものであつて、棒
状の単結晶を成長させるのに用いて最適なもので
ある。
〔考案の概要〕
本考案は、結晶原料の融液を収容するるつぼ
と、前記融液を加熱するために前記るつぼの周囲
に設けられている第1の加熱手段と、前記融液か
ら単結晶を引き上げる引上げ手段とをそれぞれ具
備する単結晶成長装置において、前記るつぼと前
記融液と引き上げられた前記単結晶とによつて形
成される空間のうちで前記融液の液面と前記るつ
ぼの内壁とが接する部分の近傍に配されている第
2の加熱手段と、この第2の加熱手段と前記単結
晶との間に配されている熱遮蔽体とを有すること
により、大きな成長速度でしかも結晶欠陥が少な
くて品質が良好な単結晶を成長させることができ
るようにしたものである。
〔従来の技術〕
シリコン単結晶を引き上げ成長させるには、従
来からチヨクラルスキー法(CZ法)が用いられ
ている。このCZ法によれば、第4図に示すよう
に、グラフアイト製のるつぼ1内に設けられてい
る石英製のるつぼ2内に収容した結晶原料の融液
3を上記るつぼ1を囲むように設けらている発熱
体4により加熱しつつ、この融液3から、種結晶
5に成長した棒状の単結晶6をチヤツク7により
引き上げるようになつている。この引き上げの際
には、るつぼ1,2及び単結晶6をそれぞれ軸8
及びチヤツク7によつて例えば互いに逆方向に一
定速度で回転させると共に、融液3の液面に対し
て発熱体4が一定位置となるように軸8によつて
るつぼ1を上昇させている。
このCZ法により得られる単結晶6の最大成長
速度Vnaxは、この単結晶6と融液3との固液界
面が平坦でかつこの単結晶6の半径方向の温度勾
配が存在しないと仮定した場合、 Vnax=k/h・ρ(dT/dx) で与えられる。ここで、kは単結晶6の熱伝導
率、hはその融解熱、ρはその密度、(dT/dx)
は固液界面における固相(単結晶6)中の温度勾
配である。なおxは単結晶6の軸方向の座標であ
る。上式においてk,h,ρは物質によつて決ま
る固有の値であるため、大きなVnaxを得るため
には(dT/dx)を大きくする必要がある。とこ
ろが、上述のCZ法においては、引き上げられた
単結晶6は、融液3の表面、るつぼ2の内壁及び
発熱体4等からの放射熱により熱せられるため、
上記の(dT/dx)はその分だけ小さくなり、従
つて実際に得られる成長速度も小さい。
この成長速度は、発熱体4の温度を全体的に下
げることによつて大きくすることが可能である
が、融液3の表面近傍の温度は中心部に比べてか
なり低くなつているため、このようにすると融液
3のうちのこの融液3の液面とるつぼ2とに隣接
する部分3aにおいて固化が起き、その結果単結
晶6の引き上げを継続することが困難になつてし
まうという欠点がある。このため、第4図に示す
単結晶成長装置でなんら支障なく単結晶6の引き
上げを継続することのできる成長速度は最大でも
1mm/分程度であつた。しかも、単結晶6が大口
径になるに従つて上述の固化が起りやすくなるた
め、さらに成長速度を低下せざるを得なかつた。
なお本考案に関連する先行技術が記載された文
献として特願昭59−176420号が挙げられ、この文
献には、るつぼ中の融液のうちこの融液の液面と
るつぼとに隣接する部分をこの融液の他の部分よ
り高い熱量で加熱し得るように第1の加熱手段を
構成した単結晶成長装置が開示されている。
〔考案が解決しようとする問題点〕
本考案は、上述の問題にかんがみ、従来の単結
晶成長装置が有する上述のような欠点を是正した
単結晶成長装置を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本考案に係る単結晶成長装置は、結晶原料の融
液を収容するるつぼ(例えばシリコンの融液3を
収容するるつぼ2)と、前記融液を加熱するため
に前記るつぼの周囲に設けられている第1の加熱
手段(例えば発熱体4)と、前記融液から単結晶
を引き上げる引上げ手段(例えば引上げ軸19及
びチヤツク7)とをそれぞれ具備する単結晶成長
装置において、前記るつぼと前記融液と引き上げ
られた前記単結晶とによつて形成される空間(例
えば空間15)のうちで前記融液の液面と前記る
つぼの内壁とが接する部分の近傍に配されている
第2の加熱手段(例えば発熱体16)と、この第
2の加熱手段と前記単結晶との間に配されている
熱遮蔽体(例えば熱遮蔽体17)とを有してい
る。
〔作用〕
このように構成することによつて、るつぼ中の
融液のうちこの融液の液面とるつぼとに隣接する
部分を効果的に加熱することが可能となり、しか
も引き上げた単結晶が第2の加熱手段によつて加
熱されるのを防止することができる。
〔実施例〕
以下本考案に係る単結晶成長装置の一実施例に
つき図面を参照しながら説明する。なお以下の図
面においては第4図と同一部分には同一の符号を
付し、必要に応じてその説明を省略する。
第1図及び第2図に示すように、本実施例によ
る単結晶成長装置においては、第4図に示す従来
の単結晶成長装置と同様に、グラフアイト製のる
つぼ1内に設けられている石英製のるつぼ2中に
シリコンの融液3が収容され、さらに上記るつぼ
1を囲むようにグラフアイト製の発熱体4及び保
温材9がそれぞれ設けられている。そしてこれら
全体を囲むように水冷ジヤケツト10a〜10c
が設けられている。なおこの水冷ジヤケツト10
bには、引き上げられた単結晶6を観察するため
の窓11が設けられ、また水冷ジヤケツト10a
の底面には、上方から水冷ジヤケツト10a〜1
0c内に導入される不活性ガス(雰囲気ガス)の
排出用の排出管12が設けられている。またるつ
ぼ1の下部には、水冷ジヤケツト10aの底面に
設けられた開口10dを通じてこのるつぼ1を回
転及び昇降させるための軸8が設けられている。
さらに発熱体4の下端はリング板13に固定さ
れ、このリング板13の下部には、水冷ジヤケツ
ト10aの底面に設けられた開口10e,10f
を通じて発熱体4を昇降させるための昇降軸14
が設けられている。
一方、るつぼ2と融液3と単結晶6とによつて
形成される空間15には、融液3の液面に近接し
て環状の発熱体16が設けられている。この発熱
体16は、円筒状の熱遮蔽体17の底面17aに
断熱材(図示せず)を介して取り付けられてい
る。さらにこの熱遮蔽体17は軸方向(上下方
向)に移動可能に設けられ、この熱遮蔽体17を
移動させることによつて発熱体16と融液3との
間の距離を変え得るようになつている。さらに上
方には、引上げ軸18の下端に取り付けられてい
るチヤツク7に種結晶5が保持され、この種結晶
5から棒状の単結晶6が成長するようになつてい
る。
このように構成された単結晶成長装置を用いて
種結晶5にシリコンの融液3から単結晶6を成長
させるには、るつぼ1,2及び単結晶6をそれぞ
れ軸8及び引上げ軸18により例えば互いに逆方
向に回転させつつ、図示省略した駆動機構により
引上げ軸18を徐々に上昇させることによつて単
結晶6の引き上げを行い、かつ融液3の液面に対
して発熱体4が一定位置となるようにるつぼ1,
2を上昇させる。
上述の実施例によれば次のような利点がある。
すなわち、るつぼ2と融液3と単結晶6とによ
り形成される空間15に、融液3の液面に近接し
て発熱体16を設けているので、この発熱体16
により融液3の液面近傍を選択的にしかも効果的
に加熱することができる。従つて、融液3の液面
近傍の温度と融液3中の最高温度との差を従来に
比べて小さくすることができる。このため、既述
の温度勾配(dT/dx)を大きくするために発熱
体4の温度を下げた場合においても、上記温度差
が従来に比べて小さい分だけ、融液3のうちのこ
の融液3の液面とるつぼ2の内壁とに隣接する部
分3aにおいて固化が起きにくくなるので、その
分だけ発熱体4の温度を下げることができる。従
つて、単結晶6の成長速度を例えば2.0mm/分と
従来に比べて極めて大きくすることができ、しか
も単結晶6の成長をなんら支障なく連続して行う
ことができる。その結果、生産性が従来に比べて
高く、従つて単結晶6の成長コストを低減するこ
とができる。
また上述のように高速、例えば2mm/分程度の
成長速度で単結晶6を成長させた場合に得られる
単結晶6中の積層欠陥密度は極めて小さく、この
ため単結晶6の品質は極めて良好である。
さらに単結晶6の周囲に熱遮蔽体17を設けて
いるので、発熱体4,16、融液3、るつぼ2等
からの放射熱により単結晶6が加熱されるのを防
止することができる。このため、この分だけ温度
勾配(dT/dx)を大きくすることができ、従つ
てこれによつても単結晶6の成長速度を大きくす
ることができる。
のみならず、融液3の液面に近接して発熱体1
6を設けるだけでよいので、単結晶成長装置を安
価に構成することができる。
以上本考案を実施例につき説明したが、本考案
は上述の実施例に限定されるものではなく、本考
案の技術的思想に基づく種々の変形が可能であ
る。例えば、上述の実施例においては、発熱体1
6を熱遮蔽体17の底面にこれと一体的に取り付
けているが、必要に応じて第3図に示すように発
熱体16と熱遮蔽体17とを別々に設けることも
可能である。なお第3図において符号19は、発
熱体16を支持するための支持棒である。また必
ずしも上述の実施例のように融液3の液面全体を
加熱する必要はなく、例えば発熱体16の外径は
そのままにして幅を狭くすることにより、融液3
のうちこの融液3の液面とるつぼ2とに隣接する
部分3aを選択的に加熱し得るようにしてもよ
い。さらに円筒状の熱遮蔽体17の代わりに、こ
の熱遮蔽体17の底面17aと同一形状の熱遮蔽
板を設け、この熱遮蔽板の下面に発熱体16を取
り付けてもよい。さらにまた、発熱体16と融液
3の液面との間の距離は必要に応じて変更可能で
ある。なお熱遮蔽体17は必要に応じて水冷等に
より冷却してもよい。
〔考案の効果〕
本考案に係る単結晶成長装置によれば、るつぼ
と融液と引き上げられた単結晶とによつて形成さ
れる空間のうちで融液の液面とるつぼの内壁とが
接する部分の近傍に配されている第2の加熱手段
を有しているので、るつぼ中の融液のうちこの融
液の液面とるつぼとに隣接する部分を効果的に加
熱することができ、従つて第1の加熱手段による
加熱温度を低くした場合においても前記融液の前
記部分において固化が起きるのを防止することが
できる。しかも、第2の加熱手段と単結晶との間
に配されている熱遮蔽体を有しているので、単結
晶が第2の加熱手段によつて加熱されるのを防止
することもできる。このため従来に比べて大きな
成長速度でしかも結晶欠陥が少なくて品質が良好
な単結晶を成長させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案に係る単結晶成長装置の一実施
例を示す断面図、第2図は第1図に示す単結晶成
長装置を要部を示す拡大断面図、第3図は本考案
の変形例を示す第2図と同様な拡大断面図、第4
図はCZ法による従来の単結晶成長装置の要部を
示す断面図である。 なお図面に用いた符号において、1,2……る
つぼ、3……融液、4,16……発熱体、6……
単結晶、15……空間、17……熱遮蔽体、18
……引上げ軸である。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 結晶原料の融液を収容するるつぼと、前記融液
    を加熱するために前記るつぼの周囲に設けられて
    いる第1の加熱手段と、前記融液から単結晶を引
    き上げる引上げ手段とをそれぞれ具備する単結晶
    成長装置において、前記るつぼと前記融液と引き
    上げられた前記単結晶とによつて形成される空間
    のうちで前記融液の液面と前記るつぼの内壁とが
    接する部分の近傍に配されている第2の加熱手段
    と、この第2の加熱手段と前記単結晶との間に配
    されている熱遮蔽体とを有することを特徴とする
    単結晶成長装置。
JP1985067877U 1985-05-08 1985-05-08 Expired JPH0315550Y2 (ja)

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JP1985067877U JPH0315550Y2 (ja) 1985-05-08 1985-05-08

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JP1985067877U JPH0315550Y2 (ja) 1985-05-08 1985-05-08

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