JPH03218994A - 単結晶引上装置 - Google Patents
単結晶引上装置Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
却装置とを具備したチョクラルスキー法による単結晶引
上装置に関する。
ように、炉本体1の上部に輻明熱遮蔽体12を具備し、
融液面からの輻射熱による引上結晶への熱影響の制御と
アルゴン流を整流し、融液面から放出されるSiOを効
果的にルツボ上部から系外に排出し、またヒータからの
COガスによる結晶汚染を防止する構造が用いられ、更
に引上単結晶の熱影響を制御するため内部を冷却水によ
り冷却する単結晶冷却筒13が設置されるような複雑な
構造が用いられるようになった。この単結晶冷却部8の
上方から流量計10を有する不活性ガス(アルコンガス
)供給用の導入管11が連結されたものが知られている
。輻射熱遮蔽体には、特公昭57−40119号公報に
示されるような輻射熱遮蔽体がある。そして、この単結
晶引上装置を用いてシリコン単結晶を製造する場合には
、炉本体上部の単結晶冷却部8の上端の導入管11から
内部にアルゴンガスを供給し、融液面を通過し黒鉛ルツ
ボと保温筒の間隙部を通って炉本体1の底部から真空ポ
ンプにより排出する。単結晶弓上は炉本体1内の雰囲気
をアルコンガスに置換すると共に、上記ヒータ6によっ
てルツボ2内の融液5の温度を単結晶引上げに適した温
度に制御した後に、上方よりワイヤ9の下端に把持され
た状態の種結晶を下降させて融液5に浸漬させ、さらに
、ルツボ2と種結晶を回転させながら引上げることによ
り、シリコン単結晶4を得るようにしている。
報に示されるような輻射熱遮蔽体を有する単結晶引上装
置においてシリコン単結晶4を引上げる場合には、シリ
コン単結晶4の上部の肩部か、上記輻射熱遮蔽体12の
下端に接近する状態および単結晶が輻射熱遮蔽体l2に
入る場合、また結晶冷却筒13の下端に接近する状態お
よび単結晶か輻射熱遮蔽体12に入る場合には、単結晶
冷却部8内を流下しているアルゴンガスの流路面積か減
少すると共に、融液面で加熱されたアルコンガスか上昇
気流となりアルコンガスの融液面への流れを阻害するた
め、融液5からの反応生成カスの排気も効果的に行われ
ない状態か生じ、結晶成長界面の温度か変動するため、
引き上げられた結晶に結晶欠陥が生じたり酸素濃度が変
化したり、また結晶が有転位化することもある。このた
め特開平1−100086に示されるような輻射熱遮蔽
体12を用いてこの保温筒の上端には、複数の係止部に
よってなり、この空隙部にもアルゴンガスが流れる構造
によりヒータ6や保温筒7から発生するCOガスの侵入
をより効果的に防止すると共に、SiOを含む加熱され
たアルゴンガスを冷たいガス流によりアスビレータの作
用で吸い出す構造が使用されるようになったが、ごの場
合シリコン単結晶4の上部の肩部が、上記輻射熱遮蔽体
12の下端に接近する状態になると、アルゴンガスか主
として輻射熱遮蔽体の係止部に流れ、その後に融液面へ
流れる流速が急激に増加し、また流路も乱れる。この現
象は結晶が単結晶冷却筒13の下端に接近する状態ても
生じる。この結果、流速の増大により結晶表面及び結晶
成長界面が冷却され、結晶径が増大し、これを補償する
ためヒータ熱供給を急増することにより温度/Nランス
か変動し、単結晶の成長支び品質に悪影響を及ぼすとい
う問題かあった。
5079号公報に記載の単結晶製造装置が知られている
。この単結晶製造装置は、雰囲気ガスの流入管と、該流
入管に流量を調整して雰囲気ガスを導入する手段と、前
記流入管と同軸な第2の1個又は複数個の流入管と、該
第2の流入管に雰囲気ガスを、前記導入する手段と、独
立に又は連動し該雰囲気ガス流量を調整して導入する手
段とを有することにより、雰囲気ガス(アルゴンガス)
の流路を2系統とし、雰囲気カスの流量を単結晶引上段
階に応じて制御して、単結晶引き上げ条件の変動を緩和
しようとするものである。しかしながら、この単結晶製
造装置にあっては、2つの流入管に導入する雰囲気ガス
のa.量をそれぞれ制御するため、機構が複雑になる上
に、単結晶引上段階に対する流量制御用のプログラムが
必要であり、コストが嵩むという問題がある。また、特
開平] − 1 0 0 0 8 7においてアルコン
流を単結晶冷却筒の内部と外部に分岐したたけでは引上
初期の制御が難しく、単結晶が有転位化する確率が高か
った。
とするところは、比較的簡単な構造でがつ炉本体内の雰
囲気ガスの流れの変動を効果的に抑制できると共に、高
品質無転位単結晶を円滑にかつ確実に得ることができる
単結晶引上装置を提供することにある。
設けられた筒状の単結晶冷却部の上部に雰囲気ガスの導
入管を連結し、かつ上記単結晶冷却部の外周部であって
上記炉本体の上部に分岐管の流出口を形成すると共に、
上記導入管と分岐管とを互いに連結して同一の雰囲気ガ
ス供給源から一定量の雰囲気ガスを供給する一方、上記
導入管と分岐管のうち少なくとも一方にバルブを設けた
ものである。
ルコンカスは輻射熱遮蔽体12の開口部と係止部に流れ
、加熱された上昇気流の抵抗も含めて融液面を整流にて
SiOを含む加熱されたアルゴンガスか吸い出される。
状態になると、単結晶冷却部内のアルゴンガスの流路抵
抗が大きくなり、従って、必然的に導入管よりも分岐管
から黒鉛ルツボ外側に供給されるガスの流量が増加し、
SiOを含む加熱されたアルゴンガスが吸い出される量
が増大し、再び導入管からのガス流量が増大するが、こ
の変動は係止部に流れるガスに加算されるだけなので大
巾に緩和されながらハランスされる。
様の構成の部分については、同符号を付して説明を省略
する。
上部には小径の首部8か形成されている。
却筒13が嵌め込まれており、単結晶冷却筒l3と炉本
体1の首部8との間に筒状の流路が形成されている。ま
た、上記首部8の上端には、アルゴンガスを単結晶冷却
筒13内に供給する分岐管16が連結されており、かつ
上記炉本体1の単結晶冷却筒13の上方にバルブ17を
備えた分岐管15が連結されている。そして、上記分岐
管15.16は互いに連結されて流量計10を備えた供
給管11に接続されており、この供給管l1はアルゴン
ガス供給源(図示せず)に連結されている。また、上記
保温筒7の上端には、複数の係止部によって、筒状の輻
射熱遮蔽体12が支持されており、この輻射熱遮蔽体1
2の下部は縮径して形成されている。なお、上記単結晶
冷却筒13は炉本体1内に突出しており、引上中のシリ
コン単結晶4の熱履歴を制御し、輻射熱遮蔽体12は引
き上かった結晶の熱履歴の変動を防止すると共にヒータ
や黒鉛ルツポから発生したCOガス等が不純物として単
結晶に導入しない機能を有している。
ン単結晶4を引上げる場合には、まず、分岐管l5に備
えたバルブ17を操作して所定の開度に調整した状態で
、上記導入管11及び分岐管15.16を介してアルゴ
ンガスを内部に供給することにより、炉本体1内のプ囲
気をアルゴンガスに置換すると共に、ヒータ6によって
ルツボ2内の融液5の温度を単結晶引上げに適した温度
に制御した後に、上方よりワイヤ9の下端に把持された
状態の種結晶を下降させて融液5に浸漬さセル。 次い
で、従来公知の方法により、ルツボ2と種結晶を回転さ
せながら引上げることによりシリコン単結晶4を引上げ
成長させる。
ンリコン単結晶4の上部の肩部か輻射熱遮蔽体l2の縮
径された開口部およひ単結晶冷却筒13の下端に接近す
ることにより、単結晶冷却筒l3および輻射熱遮蔽体1
2の内部を流下する7 I1,コンカスの流路抵抗か増
大するが、その分分岐管15に流れるアルゴンガスの流
量が増え融液と輻射熱遮蔽体l2の間にある加熱された
Si○を含むガスが吸い出される量が増えるため、結果
として、結晶成長面に供給されるアルゴンガスの流れか
急激に変動することが抑制される。従って、ルツボ2内
の結晶成長界面付近の急激な温度変化は生しることがな
く、かつ円滑に融液5からのSiOの排気が行われるか
ら、結晶欠陥も生じず、また酸素濃度の変化もないシリ
コン単結晶4を有転位化することなく引き上げ成長させ
ることができる。
発明の単結晶引上装置を用いて、ルツボ2内に原料を4
0K9収納し、131■φの単結晶引上実験を行った。
かつバルブ17の開度を40%としたところ、約100
0mlの無転位単結晶を引上げ成長させることかできた
。また、弓上途中において、アルコンカスの流速の変化
はほとんとなく、結晶成長界面付近の急激な温度変化は
認められなかった。さらに、第2図に示すように、分岐
開度をバルブ17によって各種に変更した場合において
、引上げられた単結晶中の格子間酸素濃度量〔○i〕を
第3図に示した。この図からも明らかなように、分岐開
度が10%,30%であると、格子間酸素濃度量[Oi
]に変動がみられるが、分岐開度が60%,70%にな
ると、ほとんど変動が認められない。分岐開度の好まし
い範囲は、40〜90%となる。
れた輻射、熱遮蔽体と単結晶冷却筒を具備した単結晶冷
却部の上部に雰囲気ガスの導入管を連結し、かつ上記単
結晶冷却部の外周部であって上記炉本体の上部に分岐管
の流出口を形成すると共に、上記導入管と分岐管とを互
いに連結して同一の雰囲気ガス供給源から雰囲気ガスを
供給する一方、上記導入管と分岐管のうち少なくとも一
方にハルブを設けたものであるから、引上単結晶が輻射
熱遮蔽体および単結晶冷却筒に接近し、冷却されていく
過程において、単結晶冷却部内を流下する雰囲気ガスの
流路抵抗が増大すると、自動的に導入管よりも分岐管か
ら炉本体内に供給される雰囲気ガスの流量が増加して、
雰囲気ガスの流れの変゛化を抑制することにより、従来
装置に比べて構造が簡単でかつ安価な上に、酸素濃度変
化もなく、結晶欠陥も少ない無転位単結晶を円滑にかつ
確実に引上げ成長させることができるという優れた効果
を有する。
、第1図に示した単結晶引上装置において操作した分岐
開度の特性図、第3図は、第2図に示した分岐開度にお
いて得られた単結晶中の格子間酸素濃度量の特性図、第
4図は従来の単結晶引上装置を示す概略構成図である。 1・・・枦本体、2・・石英ルツポ、3・・黒鉛ルツポ
、4 ・ンリコン単結晶、5・・・融液、8・・首部、
11・導入管、12・・・輻射熱遮蔽体、13・・・単
結晶冷却筒、l5,16・分岐管、17 ・ノ・ルフ。 第1 図 第2 図 固化幸% d化一% 第4 図
Claims (2)
- (1)炉本体の上部に輻射熱遮蔽体と単結晶冷却筒が設
けられ、かつ上記炉本体内にルツボが設けられると共に
、チョクラルスキー法を用いて、このルツボ内に収納さ
れた融液から単結晶を引上げる単結晶引上装置において
、上記単結晶冷却部の上部に雰囲気ガスの導入管が連結
され、かつ上記単結晶冷却部の外周部であって上記炉本
体の上部に分岐管の流出口が形成されると共に、上記導
入管と分岐管とが互いに連結されて同一の雰囲気ガス供
給源から雰囲気ガスが供給される一方、上記導入管と分
岐管のうち少なくとも一方にバルブが設けられたことを
特徴とする単結晶引上装置。 - (2)炉本体の上部に輻射熱遮蔽体と単結晶冷却筒が設
けられ、かつ上記炉本体内にルツボが設けられると共に
、このルツボの外周に設けられた保温筒の上部に複数の
係止部によって輻射熱遮蔽体が支持され、チョクラルス
キー法を用いて、このルツボ内に収納された融液から単
結晶を引上げる単結晶引上装置において、上記単結晶冷
却部の上部に雰囲気ガスの導入管が連結され、かつ上記
単結晶冷却部の外周部であって上記炉本体の上部に分岐
管の流出口が形成されると共に、上記導入管と分岐管と
が互いに連結されて同一の雰囲気ガス供給源から雰囲気
ガスが供給される一方、上記導入管と分岐管のうち少な
くとも一方にバルブが設けられたことを特徴とする単結
晶引上装置。
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JP2014082A JP2710433B2 (ja) | 1990-01-24 | 1990-01-24 | 単結晶引上装置 |
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-
1990
- 1990-01-24 JP JP2014082A patent/JP2710433B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP2710433B2 (ja) | 1998-02-10 |
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