JPH0383888A - 単結晶引き上げ装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、高純度シリコン単結晶等の製造に用いられる
単結晶引き上げ装置に関する。

［従来の技術］ ルツボ内でシリコン等の多結晶を溶融して溶湯とし、こ
の溶湯から単結晶を成長させながら引き上げる、いわゆ
る単結晶引き上げ装置として、従来より第３図に示され
るものが使用されている。

第３図において、図中符号ｌは炉体であり、この炉体１
の中央部には石英（ＳｉＯｗ）製のルツボ２が設けられ
ている。このルツボ２は黒鉛サセプタ３により保持され
ており、この黒鉛サセプタ３の下端部は、接合部材４を
介して軸５の上端に取り付けられている。そして、ルツ
ボ２は、軸５に設置された図示しないルツボ回転モータ
及びルツボ昇降モータにより上昇及び回転されるように
なっている。

また、ルツボ２を保持する黒鉛サセプタ３の周囲にはヒ
ータ６が円筒状に配設され、このヒータ６が通電される
ことによりルツボ２が黒鉛サセプタ３を介して加熱され
るようになっている。さらに、炉体ｌとヒータ６との間
には、円筒状の断舶材７が配設されている。

上記炉体ｌの上方には、図示しない引き上げ機構が設け
られ、その引き上げ機構により引き上げワイヤ８がルツ
ボ２の上方で上下動されるようになっている。この引き
上げワイヤ８の先端には、シード支持具９を介してシー
ド１０（結晶の種）が取り付けられており、このシード
１０はルツボ２内の溶？＆１１に浸された後、引き上げ
られることにより、シード１０を先端部として順次成長
する単結晶棒１２が引き上げられるようになっている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、溶湯１１は、その表面１１ａの温度が溶場底
部１１ｂの温度に比べて、炉体１内部に流入する雰囲気
ガスどの接触等により低くなる傾向にあり、そのため熱
対流が発生して溶湯１１が底部１１ｂから表面１１ａへ
流動するようになる。

そして、前記ルツボ２の材質である石英（ＳｉＯｘ）が
、シリコン溶湯と反応して揮発性の酸化ケイ素（Ｓｉｎ
）を生威し、この酸化ケイ素が溶湯１１内に一部混入す
るので、第３図中矢印のように、ルツボ２内壁から溶湯
１１内部−・酸素が溶出される。

これにより、前記従来の単結晶引き上げ装置では、溶湯
の酸素濃度が単結晶引き上げ開始時の溶湯上部で高く、
以後、単結晶の引き上げにつれて、酸素濃度が低下する
。そのため、製造された単結晶棒１２は、第４図に示さ
れるＰ線のように、トップＴ側においては酸素濃度が高
く、ボトムＢ側に向かうにつれて濃度が低下するものと
なり、その酸素の濃度変化は大きな勾配となる。

単結晶の酸素濃度か所定値よりも高い場合には、その単
結晶を熱処理する際に転位力（生じ、積層欠陥の発生、
または結晶内の酸化物の析出により結晶構造が乱れ、そ
れにより半導体としての特性が悪化する原因となる。ま
た逆に、酸素濃度が低い場合には、半導体製造用として
は不適となるので、半導体製品用の単結晶の基準として
は、酸素濃度の上限Ｕ・下限りがきめられている。

ところが、従来の引き上げ装置により製造された単結晶
は、前述のようにそのトップＴからホトムＢに向って酸
素の濃度変化が大きいので、第４図のように半導体とし
て使用可能な部分（酸素濃度し以上Ｕ以下）が少ない。

したがって、従来の引き上げ装置では、実質的な単結晶
の製造効率か悪いという課題があった。

本発明は、上記のような課題を解決し、含有酸素濃度が
最適なシリコン単結晶を円滑に製造することができる単
結晶引き上げ装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る単結晶引き上げ装置は、ルツボと、このル
ツボの周囲に設けられたヒータと、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き上げ具とからな
る単結晶引き上げ装置において、 ルツボの底部内部とヒータとの間に熱遮蔽手段を配設し
たことを特徴とするものである。

［作用］ 本発明の単結晶引き上げ装置によれば、ヒータとルツボ
の底部との間の空間部に配設された熱遮蔽手段により、
従来の方法であると過熱傾向にあるルツボ底部への入熱
を減少させるので、溶湯内部の表面と底部との温度が略
角−になり、それにより溶湯が流動せずに内部の酸素濃
度が全域に亙り均一になる。

したがって、酸素濃度の差が小さい単結晶棒を製造する
ことができ、半導体として使用可能な領域が増大するた
め、単結晶の製造効率を高めろことができる。

［実施例］ 本発明による単結晶引き上げ装置の一実施例について、
第１図及び第２図を参照して説明する。

なお、上記従来例と同様な部分には、同一符号を付し、
その説明を省略する。

第１図の単結晶引き上げ装置においては、黒鉛サセプタ
３の底部角部３ａ（ルツボ２の底部角部）とヒータ６と
の間に、黒鉛サセプタ３の下部（載置から斜め上方に延
出している熱遮蔽手段が配設されている。すなわち、黒
鉛サセプタ３と接合部材４との間には、材質かモリブデ
ン等からなる薄板を略円錐台形状に加工成形した熱遮蔽
部材２０が載置されている。この熱遮蔽部材２０は、底
面部２０ｂと、この底面部２０ｂの縁部からテーバがや
や大きくなって延びる熱遮蔽板２０ａとから構成されて
いる。上記底面部２０ｂのテーバは、それぞれ黒鉛サセ
プタ３及び接合部材４の該当箇所と一致している。

このような、単結晶引き上げ装置を使用して単結晶棒１
２を製造する場合、ヒータ６からの輻射熱が熱遮蔽板２
０ａにより遮蔽されるため、ヒータ６からルツボ２のＢ
局底部１．１ｂへ加えられる回置が減少し、溶湯底部１
．ｌｂの溶湯温度が抑制される。そして、溶〆易底部１
１ｂと溶湯表面１１ａとの温度が略角−状態になること
により、溶湯１１は熱対流の発生を抑制するので、酸素
濃度も略角−状態になる。

以下、本実施例における単結晶棒１２の製造例を具体的
に説明すると、 ル゛ツボ回乍云敢　５　　ｒｐｍ 単結晶回転数　１５　　ｒｐｍ 単結晶直径　　６　　ｍｍ 単結晶引き上げ速度　０．８　〜１．０　　ｍｍ／ｍｉ
ｎｍｍタ加熱温度　１６００〜１７００　　°Ｃ溶湯温
度　　（表面）　　　１４２０　　℃製造された単結晶
中の酸素濃度規定値 り値　１．４　　Ｕ値　１．７　　（ｘｌＯ”　ａｔｏ
ｍｓ／ａｍ’）である。上記条件により製造された単結
晶棒１２は、第４図のＮ線に示されるように、酸素濃度
の均一なものが得られる。

このように、本実施例の単結晶引き上げ装置では、ヒー
タ６と黒鉛サセプタ３の底部角部３ａとの間に配設され
る熱遮蔽板２０ａにより、溶湯ｌｌ内部の温度が略角−
になり、それにより溶湯ｌｌ内部の酸素濃度か全域に亙
り均一になる。したがって、第４図のＮ線に示されるよ
うに、トップＴ側とボトムＢ側での酸素濃度の差が小さ
い単結晶棒１２を製造することができ、半導体として使
用可能な領域が増大するため、単結晶の製造効率を高め
ることができる。

ここで、１ｌＦｉｌｌの底部１１．ｂの熱遮蔽手段とし
ては、上記実施例に限られるものではなく、第２図に示
されるようなものであっても上記と同様の作用効果が得
られる。すなわち、第２図に示す単結晶の引き上げ装置
にあっては、接合部材４の上部に熱遮蔽部材２１がネジ
部材２２により固定されており、その上端周面に形成さ
れた熱遮蔽板２１ａにより、黒鉛サセプタ３の底部角部
３ａが遮蔽されるようになっている。

なお、上記実施例では、ンリコン単結晶の製造に用いた
例を示したが、本発明はこれに限るものではなく、ゲル
マニウム等、（也の単結晶にも適用可能である。

［発明の効果］ 以上説明（、たように、本発明の単結晶引き上げ装置は
、ヒータとルツボの底部角部との間に配設される熱遮蔽
手段により、溶湯内部の／ｉ度が略角−になり、それに
より溶湯内部の酸素濃度が全域に亙り均一になる。した
がって、この装置では、トップ測とボトム側での酸素濃
度の変化が小さい単結晶棒を製造することができ、半導
体として使用可能な領域が増大ずろため、単結晶の製造
効率を高めることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の単結晶引き上げ装置の実施
例を示すもので、第１図は本発明の第一の実施例を示す
断面図、第２図は本発明の他の実施例を示す断面図、第
３図は従来の単結晶引き上げ装置を示す断面図、第４図
は従来と本実施例の効果の比較を示す説明図である。 ・・・・・炉体、　　　　　２・・・・・ルツボ、・・
・・・ヒータ、　　　　８・・・・・引き上げワイヤ、
ｌ・・・・・溶湯、　　　　ｌｌａ・・・・・溶湯表面
、ｌｂ・・・・・溶湯底部、　　１２・・・・・単結晶
棒０．２１・・・・・熱遮蔽部材（熱遮蔽手段）、０ａ
１２１ａ・・・・・熱遮蔽板、 ２・・・・・ネジ部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ルツボと、このルツボの周囲に設けられたヒータと、前
   記ルツボ内の溶湯から単結晶を成長させながら引き上げ
   る引き上げ具とからなる単結晶引き上げ装置において、 前記ルツボの底部角部と前記ヒータとの間に熱遮蔽手段
   が配設されていることを特徴とする単結晶引き上げ装置
   。