JPH0340990A - Crucible for single crystal production - Google Patents

Crucible for single crystal production

Info

Publication number
JPH0340990A
JPH0340990A JP17437789A JP17437789A JPH0340990A JP H0340990 A JPH0340990 A JP H0340990A JP 17437789 A JP17437789 A JP 17437789A JP 17437789 A JP17437789 A JP 17437789A JP H0340990 A JPH0340990 A JP H0340990A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
crucible
single crystal
quartz
partition
porosity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP17437789A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0825832B2 (en
Inventor
Takeshi Kaneto
兼頭 武
Teruo Fujibayashi
晃夫 藤林
Yoshinobu Shima
島 芳延
Kenji Araki
健治 荒木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NKK Corp, Nippon Kokan Ltd filed Critical NKK Corp
Priority to JP17437789A priority Critical patent/JPH0825832B2/en
Publication of JPH0340990A publication Critical patent/JPH0340990A/en
Publication of JPH0825832B2 publication Critical patent/JPH0825832B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the thermal circumstances of Si molten liquid in a single crystal growing part, to restrain the generation of bubbles in the growing part, and to stably pulling the single crystal up by specifying the material and the thickness of each part of the quartz crucible of double structure. CONSTITUTION:This crucible is the crucible for growing Si single crystal in which a partition member 31 is provided in the inner part so as to enclose the crystal concentrically and the partition member 31 has small holes through which the molten liquid of the outside is allowed to move into the inside. In this crucible, the thickness of the crucible bottom part 32 of the part enclosed with the member 31, that is the single crystal growing part, is made larger than 1.3 times the thicker member of the outside part of partition, that is a member 30, and the member 31, and <=2 times the sum of both members. Moreover, the average porosity of the bottom part 32 is not less than the average porosity of the member 31. By this method, the quantity of heat supplied from the side surface of the crucible is larger than that supplied from the bottom part.

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によるシリコン41結晶
製造に用いる石英るつぼに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a quartz crucible used for producing silicon-41 crystals by the Czochralski method.

[従来の技術J チョクラルスキー法によるシリコン単結晶の製造法は従
来から行なわれており、はぼ完成された技術となってい
る。
[Prior Art J The Czochralski method for producing silicon single crystals has been practiced for a long time and is a nearly perfected technology.

この技術は、周知のように石英製のるつぼに融鮮したシ
リコン原料を入れ、シリコン種結晶をこの融液面に接す
ると同時に回転させながら徐々に引き上げると、引き上
げられたシリコン単結晶と融液表面の接触面の凝固と共
にシリコン単結晶が成長し、これにより円柱状のシリコ
ン単結晶を得るようにしたものである。
As is well known, in this technology, a fresh silicon raw material is placed in a quartz crucible, and a silicon seed crystal is brought into contact with the surface of the melt, and at the same time the silicon seed crystal is rotated and pulled up gradually. As the surface contact surface solidifies, the silicon single crystal grows, thereby obtaining a cylindrical silicon single crystal.

このとき、目的に応じてシリコン単結晶をI)型又はN
型の半導体にするため、シリコン原料に適量のボロン、
アンチモン、リン等のドープ材を混入している。これら
のドープ材がシリコン融液から結晶中に取り込まれる割
合(偏析係数)は一般に1より小さい、シリコン単結晶
中のドープ材濃度はその抵抗率を決定するので結晶中で
一定であることが望ましい。
At this time, depending on the purpose, the silicon single crystal may be I) type or N type.
To make a type of semiconductor, an appropriate amount of boron,
Dopants such as antimony and phosphorus are mixed in. The rate at which these dopants are taken into the crystal from the silicon melt (segregation coefficient) is generally less than 1. The concentration of the dopants in a silicon single crystal determines its resistivity, so it is desirable to be constant in the crystal. .

また、上記のようにシリコン単結晶内に意識的に混入す
るドープ材以外に、製造上不可避的に混入する酸素の存
在も大きい、即ち、シリコン牡結晶内に取り込まれた酸
素濃度は半導体製品の特性や歩留まりを大きく左右する
ので、やはり単結晶の上部から下部まで均一であること
が望ましい。
In addition to the doping material intentionally mixed into silicon single crystals as mentioned above, there is also a large amount of oxygen that is unavoidably mixed into the silicon single crystal. Since it greatly affects the characteristics and yield, it is desirable that the thickness be uniform from the top to the bottom of the single crystal.

ところが、シリコン単結晶の引き上げが進むにしたがっ
てるつぼ内のシリコン融液が減少し、上記の不純物濃度
が変化してしまう、即ち、ドープ材の偏析係数がlより
小さいためにシリコン融液中のドープ材濃度は次第に高
くなり、その結果、シリコン単結晶中のドープ材濃度が
結晶上部から下部に向かって変化してしまう、また、シ
リコン融液中の酸素濃度は石英るつぼからシリコン融液
に溶出する酸素量に依存するためシリコン融液の減少と
ともに結晶に取り込まれる酸素濃度も変化してしまう。
However, as the pulling of the silicon single crystal progresses, the silicon melt in the crucible decreases, and the above impurity concentration changes. The dopant concentration gradually increases, and as a result, the dopant concentration in the silicon single crystal changes from the top to the bottom of the crystal, and the oxygen concentration in the silicon melt elutes from the quartz crucible into the silicon melt. Since it depends on the amount of oxygen, the concentration of oxygen taken into the crystal changes as the silicon melt decreases.

上記のように、引き上げられたシリコン単結晶の品質は
引き上げ方向に沿って変動している。ところが、実際に
ウェーハとして使用される製品は、ある限られた範囲の
ドープ材濃度及び酸素濃度を有したものに限られる。そ
の結果、引き上げられたシリコン単結晶から製品として
使用できる範囲はごく限られたものであった。
As mentioned above, the quality of the pulled silicon single crystal varies along the pulling direction. However, products that are actually used as wafers are limited to those having dopant concentration and oxygen concentration within a certain limited range. As a result, the range of products that can be used from pulled silicon single crystals is extremely limited.

このような問題を解決するためにいくつかの方法が提案
されているが、実用上可能と考えられる代表的な方法と
して二重構造のるつぼを用いたものがある。
Several methods have been proposed to solve these problems, and one of the representative methods considered to be practically possible is one using a double-structured crucible.

すなわち、外周から加熱しつる同心円状のるつばにおい
て、その外側のるつぼの融液と内側の融液とが壁によつ
で隔てられてはいるが相互に連絡するように構成され、
かつこの中央から半導体結晶を引き出すと同時にこの外
側の融液に半導体材料を供給する方法が、特告昭40−
10184によって公知となっている。
That is, in a concentric crucible that is heated from the outer periphery, the melt in the outer crucible and the melt in the inner crucible are separated by a wall but are configured so that they communicate with each other,
A method of simultaneously drawing out the semiconductor crystal from the center and simultaneously supplying the semiconductor material to the outer melt was disclosed in the Japanese Patent Publication 1973-
10184.

第10図は二重構造のるつぼを用いたシリコン41結晶
の製造装置を模式的に示したもので、るつぼ22と仕切
り部材23とが高純度石英で一体に構成されている#2
5はるつぼ22内に入れられたシリコン融液、26は仕
切り部材23内のシリコン融液面から引き上げられたシ
リコン単結晶である。なお、仕切り部材23の下部には
仕切り部材の外側と内側との間をシリコン融液25が流
動するための穴24が開けられている。
FIG. 10 schematically shows an apparatus for producing silicon 41 crystal using a double-structured crucible.
5 is a silicon melt placed in the crucible 22, and 26 is a silicon single crystal pulled up from the surface of the silicon melt in the partition member 23. Note that a hole 24 is formed in the lower part of the partition member 23 for allowing the silicon melt 25 to flow between the outside and inside of the partition member.

第10図tar  は、バッチ式のシリコン単結晶の製
造装置に二重るつぼを適用した場合の模式図である。仕
切り部材23の内側には所定のドープ材濃度を有したシ
リコン融液が入れられており、その外側にはドープ材を
含まないシリコン融液が入れられている。単結晶育成部
からシリコン単結晶26を引き上げるとともに、仕切り
部材の外側から単結晶育成部に向かってシリコン融液が
流入することにより、単結晶育成部中のドープ材濃度が
常に一定になるようにしたものである。
FIG. 10 is a schematic diagram when a double crucible is applied to a batch type silicon single crystal production apparatus. A silicon melt having a predetermined dopant concentration is placed inside the partition member 23, and a silicon melt containing no dopant is placed outside of the partition member 23. While pulling up the silicon single crystal 26 from the single crystal growth section, the silicon melt flows from the outside of the partition member toward the single crystal growth section, so that the dopant concentration in the single crystal growth section is always constant. This is what I did.

また、第1θ図+b+ に示すものは、単結晶育成部か
らシリコン単結晶を引き上げつつ、原料供給管28から
原料供給部に粉末状原料29を連続的に供給するように
し、唯結晶育成部内のシリコン融液4(を一定に保つよ
うにしたもので、単結晶育成部のシリコン融液中のドー
プ材濃度および酸素濃度を一定にすることを目的とした
ものである。
In addition, in the case shown in Fig. 1θ+b+, the powdered raw material 29 is continuously supplied from the raw material supply pipe 28 to the raw material supply section while pulling the silicon single crystal from the single crystal growth section. The silicon melt 4 is kept constant, and the purpose is to keep the dopant concentration and oxygen concentration constant in the silicon melt in the single crystal growth section.

[発明が解決しようとする課題] 前記のような従来技術をもとに、二重構造のるつぼを用
いてシリコン41結晶を引き上げる場合、シリコン融液
中の熱的環境は通常の一重るつぼを用いた場合とまった
く逆のものになってしまう。
[Problems to be Solved by the Invention] Based on the above-mentioned conventional technology, when pulling silicon 41 crystal using a double-structured crucible, the thermal environment in the silicon melt is different from that when using a normal single-layered crucible. It would turn out to be exactly the opposite of what it would have been.

通常の一重構造のるつぼを用いたCZ法の場合、るつぼ
側壁部がるつぼ底部より置部になっている。
In the case of the CZ method using a normal single-layered crucible, the side wall of the crucible is placed closer to the bottom of the crucible.

すなわち、るつぼ側壁部から投入される熱量がるつぼ底
部から投入される熱量よりも大きい、こを反映し、石英
るつぼ中のシリコン融液の対流第8図のような流れが支
配的であるとHわれてる。このようなシリコン融液の対
流のもとではシリコン単結晶とシリコン融液との固液界
面の度変動が少なく、安定な単結晶成長が達成されいる
In other words, the amount of heat input from the side wall of the crucible is greater than the amount of heat input from the bottom of the crucible, and reflecting this, the convection flow of silicon melt in the quartz crucible as shown in Figure 8 is dominant. I'm tired. Under such convection of the silicon melt, there is little variation in the solid-liquid interface between the silicon single crystal and the silicon melt, and stable single crystal growth is achieved.

ところが、二重構造のるつぼを用いてシリコ単結晶の引
き上げを行なう場合、るつぼ側面か単結晶が底部に投入
される熱量は、原料供給部介して間接的に投入されるの
で一重構造のるっを用いた場合に比べて、るつぼ底部か
らの入熱割合が大きくなる。したがって、二重構造のる
ほの温度分布は一重構造のるつぼを用いた場合逆になり
、単結晶育成部を取り囲む石英るつぼ温度の最高値はる
つぼ底部に位置する。その温分布は、るつぼ底部で高温
で、仕切り部材壁面比較的低温になる。このような底部
からの入熱割合が大きい熱環境のもとでは、単結晶育成
部のシリコン融液の熱対流が、第8図とは全く逆第9図
のような流れ場が支配的になることがある、7このよう
な流れ場は不安定であるので、るつぼ底部の高温のシリ
コン融液が直接シリコン単結晶の固液界面に間欠的に運
ばれてくることになり、そのために発生する熱変動によ
り引き上げられるシリコン単結晶中に欠陥が誘因された
り、さらには有転位化の原因になっている。
However, when pulling a silico single crystal using a crucible with a double structure, the amount of heat input to the side of the crucible or the bottom of the single crystal is indirectly input through the raw material supply section, so it is The rate of heat input from the bottom of the crucible becomes larger than when using the crucible. Therefore, the temperature distribution in a crucible with a double structure is reversed when a crucible with a single structure is used, and the maximum temperature of the quartz crucible surrounding the single crystal growth area is located at the bottom of the crucible. The temperature distribution is such that the bottom of the crucible is at a high temperature and the wall surface of the partition member is at a relatively low temperature. Under such a thermal environment with a large proportion of heat input from the bottom, the thermal convection of the silicon melt in the single crystal growth zone is dominated by a flow field as shown in Figure 9, which is completely opposite to Figure 8. 7 Since such a flow field is unstable, the high-temperature silicon melt at the bottom of the crucible is intermittently transported directly to the solid-liquid interface of the silicon single crystal, which causes These thermal fluctuations induce defects in the pulled silicon single crystal, and even cause dislocations.

また、シリコン単結晶の安定な引き上げを阻害する要囚
として、石英るつぼ中に含まれる気孔も考えられる。す
なわち、石英るつぼ表面はシリコン融液と反応して侵食
されるが、このとき石英るつぼ中に閉じ込められていた
気孔がシリコン融液中に飛び出して、このとき発生した
気泡や石英の破片がシリコン単結晶の圃液界曲に到達す
ると、シリコン単結晶が有転位化してしまうという問題
が生じている。
In addition, pores contained in the quartz crucible are also considered to be a factor that inhibits the stable pulling of silicon single crystals. In other words, the surface of the quartz crucible reacts with the silicon melt and erodes, but at this time, the pores trapped in the quartz crucible pop out into the silicon melt, and the bubbles and quartz fragments generated at this time become silicon monomers. A problem has arisen in that the silicon single crystal becomes dislocated when it reaches the field-liquid boundary of the crystal.

[開明の目的] 本発明は、h記の課題を解決すべくなされたもので、二
重構造の石英るつぼにおいて、るつぼ各部の材質および
厚みを最適化することによって、単結晶育成部内のシリ
コン融液の熱的環境を改善すると同時に、単結晶育成部
内に5Δ生する気泡のグミ!生を抑制することにより5
シリコン単結晶の安定な引き]−げを達成することを目
的としたものである。
[Purpose of the invention] The present invention has been made to solve the problem described in item h. In a double-structured quartz crucible, by optimizing the material and thickness of each part of the crucible, silicon fusion in the single crystal growth section is improved. A bubble gummy that improves the thermal environment of the liquid and at the same time generates 5Δ inside the single crystal growth area! 5 by suppressing the life
The purpose of this method is to achieve stable pulling of silicon single crystals.

[課題を解決するための手J9] 仕切りで囲まれた部分(単結晶育成部)のるつぼ底のノ
1さが、仕切りの外側部および仕切りのうちの厚いほう
の部材の1.3倍以上で、か、つ両者を合わせたものの
2倍以ドとし、単結晶育成部内部に含まれる気孔率のi
V均値が、該仕切り部材の気孔率のs(L均値以上であ
るようにする。さらに、仕切り部材および単結晶育成部
のるつぼJ底部の内面の平均気孔率を0.2%以下の低
気孔率の同一の石英部材で構成する。
[How to solve the problem J9] The diameter of the bottom of the crucible in the part surrounded by the partition (single crystal growth part) is at least 1.3 times that of the outer part of the partition and the thicker part of the partition. The porosity i contained inside the single crystal growth area should be at least twice the sum of both.
The average value of V is set to be equal to or greater than the average value of s (L) of the porosity of the partition member.Furthermore, the average porosity of the partition member and the inner surface of the bottom of the crucible J in the single crystal growth section is set to 0.2% or less. Constructed from the same quartz material with low porosity.

単結晶育成部内に投入される熱量は、それを取り囲む石
英部材の特性および形状によって決定される。嘔結晶育
底部のるつぼ底部のノブさな大きくするのは1石英の熱
伝導性が悪いことを利用して、るつぼ底部からの入熱を
抑制するためである。二重構造のるつぼにおいて、従来
行なわれているようにるつぼの各部の厚さを同一とした
場合、通常の−inるつぼを用いた場合に比べるつぼ底
部からの熱流束が大きく、仕切り部材からのそれが小さ
くなり過ぎる。これは、仕切り部材外側のシリコン浴が
側面加熱帝からの熱流の障害となるからである。
The amount of heat input into the single crystal growth section is determined by the characteristics and shape of the quartz member surrounding it. The reason why the knob at the bottom of the crucible in the crystal growth bottom is made large is to take advantage of the poor thermal conductivity of quartz to suppress heat input from the bottom of the crucible. In a double structure crucible, when the thickness of each part of the crucible is the same as is conventionally done, the heat flux from the bottom of the crucible is larger than when using a normal -in crucible, and the heat flux from the partition member is large. It becomes too small. This is because the silicon bath on the outside of the partition member becomes an obstacle to the heat flow from the side heating element.

中結品lI底部のるつばj戊の厚さを仕切りの外側部お
よび仕切り部材のうちのノブいほうの部材の1.3倍以
上としたのは、この値−以下では通常の−・重るつばの
熱的環境を実現できないからである。
The reason why the thickness of the crucible at the bottom of the inner part is set to be 1.3 times or more than that of the outer part of the partition and the part of the partition member that is closer to the knob is because below this value, the thickness of the crucible is 1.3 times or more than that of the outer part of the partition and the part of the partition member that is closer to the knob. This is because the thermal environment of Tsutsuba cannot be achieved.

しかしながら5以上のるつぼの厚さに対する配慮のみで
はCZ法(−重るつぼ)の熱的環境は完全には達成され
ない、底部を厚くしたとしても、その材質が熱をよく通
すものであれば、厚くする効果が大きく減ぜられてしま
う。石英を介して出入りする熱量は熱伝導率によるもの
と輻射熱として透過するものがある1石英の熱伝導率は
数kcal/W・h・K程度であり、石英ガラスの不透
明度が増すほど熱伝導性は悪くなる。また、輻射熱とし
ての熱の透過性は石英ガラスの透明度にさらに強く依存
し、石英中の気孔率が高いほど輻射熱の散乱される割合
が大きくなるので透過率が減少する。底部を厚くするこ
とにより、熱伝導性を悪くすることはできるが、輻射熱
に対して透明であれば伝達される熱量を抑制する効果は
小さい、単結晶育成部のるつぼ底部の平均気孔率を仕切
り部材のそれと同等あるいはそれより高くするのは、以
上の点を考慮したものである。
However, the thermal environment of the CZ method (-heavy crucible) cannot be completely achieved by only considering the thickness of the crucible of 5 or more. Even if the bottom is made thicker, if the material is a material that conducts heat well, The effect of this will be greatly reduced. The amount of heat that enters and exits through quartz is determined by thermal conductivity and by transmission as radiant heat.1 The thermal conductivity of quartz is about several kcal/W・h・K, and the more opaque the quartz glass is, the higher the thermal conductivity becomes. Sex gets worse. Furthermore, the transmittance of heat as radiant heat is more strongly dependent on the transparency of the quartz glass, and the higher the porosity of the quartz, the greater the proportion of radiant heat that is scattered, and the lower the transmittance. By making the bottom thicker, thermal conductivity can be worsened, but if it is transparent to radiant heat, the effect of suppressing the amount of heat transferred is small. The reason for setting the height to be equal to or higher than that of the component is to take the above points into consideration.

ところがこのようにるつぼ底部を気孔率の高い石英で構
成すると、石英が加熱されたときに内在する気孔が膨張
し、石英表面の溶解が進むにつれ。
However, when the bottom of the crucible is made of quartz with high porosity, when the quartz is heated, the internal pores expand, and as the quartz surface melts.

シリコン融液中に気泡や石英の破片が放出されて、シリ
コン単結晶の有転位化の原因になると言われている。単
結晶育成部のるつぼ底部の内面を低気孔率の石英で構成
するのは、この現象を回避するためである。
It is said that bubbles and quartz fragments are released into the silicon melt, causing dislocations in the silicon single crystal. The reason why the inner surface of the bottom of the crucible in the single crystal growth section is made of quartz with low porosity is to avoid this phenomenon.

また、単結晶育成部の底部の厚さを仕切り部材と仕切り
部材の外側の部材とをあわせたものの2倍以下とするは
、これ以上底部が厚くなり過ぎると、単結晶育成部に必
要とする入熱量を確保できなくなるからである。
In addition, the thickness of the bottom of the single crystal growth section should be less than twice the thickness of the partition member and the members outside the partition member combined. This is because the amount of heat input cannot be secured.

仕切り部材の気孔率を0.2%以下とするのは単結晶a
底部への側面からの入熱を促進し、全体として必要な入
熱量を確保するためである。すなわち、仕切り部材を気
孔率の高い石英で構成すると、これを通過する熱量が減
少するので、その分るつぼ底部の厚みをさらに大きくし
なければならず。
Single crystal a makes the porosity of the partition member 0.2% or less.
This is to promote heat input to the bottom from the sides and ensure the required amount of heat input as a whole. That is, if the partition member is made of quartz with high porosity, the amount of heat passing through it will be reduced, so the thickness of the bottom of the crucible must be increased accordingly.

やはり単結晶部に必要な入熱量を確保できなくなるから
である。
This is because it becomes impossible to secure the necessary amount of heat input to the single crystal part.

[作用] 結晶を同心円状に囲むような仕切りが内部に設置され、
かつ該仕切りの外側の融液が内側へ移動しうるような小
孔が該仕切りに設けられているシリコン単結晶i!?成
用石英るつぼを用いてシリコン単結晶を引き上げる方法
において、 石英るつぼ内の各部のノ1みを最適化することにより、
単結晶育成部内の熱的環境が改善され、シリコン融液の
熱対流が安定化される。
[Function] A partition is installed inside to surround the crystal in concentric circles,
And the silicon single crystal i! is provided with a small hole in the partition so that the melt on the outside of the partition can move inward. ? In the method of pulling silicon single crystals using a synthetic quartz crucible, by optimizing each part of the quartz crucible,
The thermal environment within the single crystal growth section is improved, and thermal convection of the silicon melt is stabilized.

また、石英部品の熱の透過率は実用的には石英中の気孔
率に依存し、それが低いほど熱の透過率が高くなるので
、仕切り部材の気孔率をるつぼ底部の気孔率より低くす
ること番こより、るつぼの底に比べてるつぼ側[?II
I(仕切り部材)からの熱の投入量を増加させることが
できる。
In addition, the heat transmittance of quartz parts practically depends on the porosity of the quartz, and the lower it is, the higher the heat transmittance becomes, so the porosity of the partition member should be lower than the porosity of the bottom of the crucible. From Kotobanko, the crucible side compared to the bottom of the crucible [? II
The amount of heat input from I (partition member) can be increased.

さらに、単結晶育成部を取り囲む石英部材の表面を低気
孔率にすることにより、気泡の発生を防止することがで
きる。
Furthermore, by making the surface of the quartz member surrounding the single crystal growth region low in porosity, it is possible to prevent the generation of air bubbles.

[実施例] 第1図は本発明の実施例を模式的に示した断面図である
1図において30は石英るつぼの側壁、31は仕切り部
材、32は単結晶育成部のるつぼ底部である。
[Example] FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of the present invention. In FIG. 1, 30 is a side wall of a quartz crucible, 31 is a partition member, and 32 is a crucible bottom of a single crystal growth section.

仕切り部材31はヅ均気孔率が0,2%以下の低気孔率
の石英で構成し、30および32は平均気孔率0゜5%
〜1.5%の通常の不透明石英で構成する。るつぼ各部
の厚みを、たとえばるつぼ側壁30を10m、仕切り部
材31をIOM、るつは底部を2(+nとする。
The partition member 31 is made of low-porosity quartz with an average porosity of 0.2% or less, and 30 and 32 have an average porosity of 0.5%.
Composed of ~1.5% regular opaque quartz. The thickness of each part of the crucible is, for example, 10 m for the crucible side wall 30, IOM for the partition member 31, and 2(+n) for the bottom of the crucible.

第4図は上記のような石英るつぼを用いてシリコン単結
晶を引き上げる場合に用いる装置全体の断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of the entire apparatus used for pulling silicon single crystals using the quartz crucible as described above.

1は石英るつぼで、黒鉛るっぽ2の中にセットされてお
り、黒鉛るつば2はペデスタル3」二に上下動および回
転可能に支持されている。4はるつばl内に入れられた
シリコン原料で、これから柱状に育成されたシリコンt
it結晶5が弓き上げられる。6は黒鉛るつば2を取り
咀むヒータ、7はこのヒータ6を取り囲むホットゾーン
断熱材で、これらは通常のチョクラルスキー法による単
結晶引き上げ装置と基本的には同じである。
A quartz crucible 1 is set in a graphite crucible 2, and the graphite crucible 2 is supported by a pedestal 3'' so that it can move up and down and rotate. 4 is the silicon raw material placed in the melting pot, and the silicon t that is grown into a columnar shape.
IT crystal 5 is raised. Reference numeral 6 denotes a heater that takes and chews the graphite crucible 2, and 7 denotes a hot zone insulating material surrounding this heater 6, which is basically the same as a single crystal pulling apparatus using the ordinary Czochralski method.

このような装置において、第1図のような二重構造の石
英るつぼを用いると、単結晶育成部の底部からの投入熱
量が抑制され、それに比べて側面部(仕切り部材)から
の投入熱量を増加させることができるようになり、シリ
コン融液の安定した対流が得られるようになった。
In such an apparatus, if a double-structured quartz crucible as shown in Figure 1 is used, the amount of heat input from the bottom of the single crystal growth section is suppressed, and in comparison, the amount of heat input from the side part (partition member) is suppressed. It is now possible to increase the convection of the silicon melt, making it possible to obtain stable convection of the silicon melt.

第1図に示すような実施例の効果を確かめるための究明
者らの実験結果を第5図および第6閃に示す、第5国は
仕切り部材および仕切りの外側部の厚さをそれぞれlO
w、仕切り部材の平均気孔率を0.2%、るつぼ底部の
・IL均気気孔率085%としたときのるつぼ底部の厚
さとり、  F、  (dislo−cation f
ree)率の関係を示したものである。
The experimental results of the researchers to confirm the effect of the embodiment shown in FIG. 1 are shown in FIGS. 5 and 6.
w, the thickness of the bottom of the crucible when the average porosity of the partition member is 0.2% and the uniform porosity of the bottom of the crucible is 085%, F, (dislo-cation f
ree) rate relationship.

第5図から明らかなように、るつぼ底部の厚みが13陣
以下ではるつぼ底部からの入熱抑制効果がないためにシ
リコン単結晶の安定な引き上げは達成されず、逆に40
am以上とするとるつぼ底部からの入熱が抑制され過ぎ
て、原料シリコンを加熱溶解する段階において問題を生
じることがわかった。
As is clear from Fig. 5, when the thickness of the bottom of the crucible is less than 13 layers, there is no effect of suppressing heat input from the bottom of the crucible, so stable pulling of silicon single crystals cannot be achieved;
It has been found that when the temperature is higher than am, the heat input from the bottom of the crucible is suppressed too much, causing a problem in the step of heating and melting the raw material silicon.

第6図は仕切り部材および仕切りの外側部の厚さをそれ
ぞれ1Onv、るつぼ底部の厚さを13mmとし、るつ
ぼIfF、部のヅ均気孔率を0.5%と0.2%とした
場合の仕切り部材の気孔率とり、F、率との関係を示し
たものである。この図から明らかなように、仕切り部材
の気孔率がるつぼ底部の平均気孔率よりも大きくなるか
、あるいは0.2%よりも大きくなるとシリコン単結晶
の安定な引き上げが肌害されてしまうことがわかった。
Figure 6 shows the case where the thickness of the partition member and the outer part of the partition is 1 Onv, the thickness of the bottom of the crucible is 13 mm, and the average porosity of the crucible IfF is 0.5% and 0.2%. It shows the relationship between the porosity, F, and ratio of the partition member. As is clear from this figure, if the porosity of the partition member becomes larger than the average porosity of the bottom of the crucible or exceeds 0.2%, stable pulling of silicon single crystals may be impaired. Understood.

第2Ij!Jの実施例は単結晶育成部内外面を気孔率の
高い石英で構成し、内面を気孔率の低い石英で構成した
ものである。第2図の実施例の効果を確かめるための実
験結果を第7図に示す、第7図は仕切り部材および仕切
りの外側部の厚みをそれぞれI Omm 、るつぼ底の
厚さを20mmとし、仕切り部材の気孔率を0.2%、
るつぼ底の外側の気孔率を1.2%としたときのるつぼ
底部内面の気孔率と1)、F、率との関係を示したもの
である。
2nd Ij! In Example J, the inner and outer surfaces of the single crystal growth section are made of high-porosity quartz, and the inner surface is made of low-porosity quartz. The results of an experiment to confirm the effect of the embodiment shown in FIG. 2 are shown in FIG. 7. In FIG. The porosity of 0.2%,
This figure shows the relationship between the porosity of the inner surface of the bottom of the crucible and 1), F, when the porosity of the outside of the crucible bottom is 1.2%.

この図からるつぼ底部内面の気孔率を0.2%以下にす
ることにより、さらに安定したシリコン単結晶の引き上
げが達成されることがわかった。
From this figure, it was found that by setting the porosity of the inner surface of the bottom of the crucible to 0.2% or less, more stable silicon single crystal pulling could be achieved.

第2図のような二重構造るつぼの溶着作業は、−殻内に
はるつぼ製造作業の一環として行なわれるが、シリコン
原料溶解時にその投入熱量によって各部の石英部材の溶
着を達成することも可能である。第3図の実施例は、気
孔率の高い大径のるつば35と気孔率の低い小径のるつ
ぼの2個のるつぼを用い、小径のるつぼの底部外面と大
径のるつぼの底部内面とをm着させることにより、結果
として第2図の実施例とほぼ同等の効果を得るための二
重構造のるつぼを構成したものである。
Welding of a double-structured crucible as shown in Figure 2 is carried out as part of the crucible manufacturing process inside the shell, but it is also possible to weld the quartz parts of each part using the amount of heat input when melting the silicon raw material. It is. The embodiment shown in FIG. 3 uses two crucibles, a large-diameter crucible 35 with high porosity and a small-diameter crucible with low porosity, and the outer bottom surface of the small-diameter crucible and the inner bottom surface of the large-diameter crucible are As a result, a double-structured crucible is constructed to obtain substantially the same effect as the embodiment shown in FIG. 2.

[発明の効果] 以上の説明から明らかなように、本光明は二重構造のる
つぼを用いたシリコン単結晶製造法において、単結晶育
成部内の01面から投入される熱量を底部から供給され
るそれより大きくし、シリコン融液の安定した熱対流を
得るとともに、石英からの気泡の発生を防止することに
より、シリコン単結晶の安定な引き上げを達成でき、実
施による効果大である。
[Effects of the Invention] As is clear from the above explanation, this Komei is a silicon single crystal manufacturing method using a double-structured crucible, in which the amount of heat input from the 01 plane in the single crystal growth section is supplied from the bottom. By making it larger than that, stable thermal convection of the silicon melt is obtained, and generation of bubbles from the quartz is prevented, stable pulling of the silicon single crystal can be achieved, and the effect of implementation is large.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図、第2図、第3図は本発明実施例を模式的に示し
た断面図、第4図は本発明を実施する場合に用いるシリ
コン単結晶引き上げ装置の一例を模式的に示した断面図
、第5図、第6図、第7図は本発明の実施例の実験結果
を示す図、第8図、第9図はそれぞれ一重構造のるつぼ
を用いた場合と従来の二重構造のるつぼを用いた場合の
シリコン融液の対流を模式的に示した国、第10図は二
重構造のるつぼを用いたシリコン単結晶製造方法の例を
示す説明図である。 1:るつぼ、2:黒鉛るつぼ、3:シリコン原料、4:
シリコン溶融液、5・シリコン単結晶、6・ヒータ、8
゛チヤンバー、ll:仕切り部材。 (内側るつぼ)、12:小孔、30:るつぼ側壁部、3
1:仕切り部材、32:るつぼ底部、35:大径るつぼ
、36;小径るつぼ 出 願 人   書本鋼管株式会社 第 1 図 第 因 第 第 図 第 図 第 図 0:るつぼ底部の平均気孔率=0.5%口:るつぼ底部
の平均気孔率=0.2%第 7 図 るつぼ底部内面の気孔率(%) 第 区
Figures 1, 2, and 3 are cross-sectional views schematically showing examples of the present invention, and Figure 4 schematically shows an example of a silicon single crystal pulling apparatus used in carrying out the present invention. 5, 6, and 7 are diagrams showing the experimental results of the embodiment of the present invention, and FIGS. 8 and 9 are diagrams showing the case using a single structure crucible and the conventional double structure respectively. FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of a silicon single crystal production method using a double-structured crucible. 1: Crucible, 2: Graphite crucible, 3: Silicon raw material, 4:
Silicon melt, 5. Silicon single crystal, 6. Heater, 8
゛Chamber, ll: Partition member. (inner crucible), 12: small hole, 30: crucible side wall, 3
1: Partition member, 32: Crucible bottom, 35: Large-diameter crucible, 36: Small-diameter crucible Applicant: Shomoto Steel Tube Co., Ltd. 1 Figure 0: Average porosity of crucible bottom = 0 .5% mouth: Average porosity of the bottom of the crucible = 0.2% Figure 7 Porosity of the inner surface of the bottom of the crucible (%) Section

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)結晶を同心円状に囲むような仕切が内部に設置さ
れ、かつ該仕切の外側の融液が内側へ移動しうるような
小孔が該仕切りに開けられているシリコン単結晶育成用
石英るつぼにおいて、仕切りで囲まれた部分(単結晶育
成部)のるつぼ底の厚さが、仕切りの外側部および仕切
りのうち厚いほうの部材の1.3倍よりも厚く、かつ両
者を合わせたものの2倍以下であり、さらに該結晶育成
部のるつぼ底部の気孔率の平均値が、該仕切り部の気孔
率の平均値以上であることを特徴とするシリコン単結晶
育成用石英るつぼ。
(1) Quartz for silicon single crystal growth in which a partition is installed inside to surround the crystal concentrically, and a small hole is opened in the partition so that the melt on the outside of the partition can move inward. In a crucible, the thickness of the bottom of the crucible in the part surrounded by the partition (single crystal growth part) is thicker than 1.3 times the outer part of the partition and the thicker part of the partition, and 1. A quartz crucible for growing silicon single crystals, wherein the average porosity of the bottom of the crucible in the crystal growth section is greater than or equal to the average porosity of the partition.
(2)特許請求の範囲(1)において、該単結晶育成部
のるつぼ底部が、気孔率の低い内側の層と気孔率の高い
外側の層よりなることを特徴とする単結晶育成用石英る
つぼ。
(2) A quartz crucible for single crystal growth according to claim (1), characterized in that the bottom of the crucible of the single crystal growth section consists of an inner layer with low porosity and an outer layer with high porosity. .
(3)特許請求の範囲(2)において、該単結晶育成部
のるつぼ底部の内側の層と仕切り部材とが同一の石英部
材で構成されていることを特徴とする単結晶育成用石英
るつぼ。
(3) The quartz crucible for single crystal growth according to claim (2), characterized in that the inner layer of the crucible bottom of the single crystal growth section and the partition member are made of the same quartz member.
(4)特許請求の範(3)において、該単結晶育成部の
るつぼ底部の内側の層と、仕切り部材とが気孔率0.2
%以下の低気孔るつぼで構成されることを特徴とする単
結晶育成用石英るつぼ。
(4) In claim (3), the layer inside the crucible bottom of the single crystal growth section and the partition member have a porosity of 0.2.
A quartz crucible for growing single crystals, characterized in that it is composed of a low porosity crucible of less than %.
JP17437789A 1989-07-06 1989-07-06 Crucible for single crystal production Expired - Lifetime JPH0825832B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17437789A JPH0825832B2 (en) 1989-07-06 1989-07-06 Crucible for single crystal production

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17437789A JPH0825832B2 (en) 1989-07-06 1989-07-06 Crucible for single crystal production

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0340990A true JPH0340990A (en) 1991-02-21
JPH0825832B2 JPH0825832B2 (en) 1996-03-13

Family

ID=15977551

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP17437789A Expired - Lifetime JPH0825832B2 (en) 1989-07-06 1989-07-06 Crucible for single crystal production

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0825832B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5873938A (en) * 1995-12-27 1999-02-23 Mitsubishi Materials Silicon Corporation Single crystal pulling apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5873938A (en) * 1995-12-27 1999-02-23 Mitsubishi Materials Silicon Corporation Single crystal pulling apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0825832B2 (en) 1996-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0283903B1 (en) Method of manufacturing quartz double crucible and method of manufacturing a silicon monocrystalline rod
TW482831B (en) Single crystal production apparatus and production of single crystal
US10145024B2 (en) Cooling rate control apparatus and ingot growing apparatus including same
US20220106703A1 (en) Semiconductor crystal growth device
US20100101485A1 (en) Manufacturing method of silicon single crystal
KR930003044B1 (en) Method and apparatus for manufacturing silicon single crystal
JPH02133389A (en) Production device of silicon single crystal
JPH03295891A (en) Device for producing silicon single crystal
US10557213B2 (en) Crystal growing systems and methods including a transparent crucible
US4957712A (en) Apparatus for manufacturing single silicon crystal
EP0220174A1 (en) Continuously pulled single crystal silicon ingots
JPH0412088A (en) Production of silicon single crystal
US5284631A (en) Crucible for manufacturing single crystals
JPH0340990A (en) Crucible for single crystal production
TWI771007B (en) Method for producing si ingot single crystal, si ingot single crystal, and apparatus thereof
TWI784314B (en) Manufacturing method of single crystal silicon
JPS63303894A (en) Method for growing silicon single crystal
JP2006151745A (en) Method for producing single crystal and oxide single crystal obtained by using the same
JPS6236096A (en) Production of single crystal and device therefor
JPH07110798B2 (en) Single crystal manufacturing equipment
JPH01286994A (en) Production of silicon single crystal and apparatus therefor
JPH0259494A (en) Production of silicon single crystal and apparatus
JPH0316989A (en) Production device of silicon single crystal
JPH04144990A (en) Growth of crystal
JPH01294588A (en) Production of silicon single crystal and unit therefor