JPH0412086A - シリコン単結晶の製造装置 - Google Patents
シリコン単結晶の製造装置Info
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- JPH0412086A JPH0412086A JP2114521A JP11452190A JPH0412086A JP H0412086 A JPH0412086 A JP H0412086A JP 2114521 A JP2114521 A JP 2114521A JP 11452190 A JP11452190 A JP 11452190A JP H0412086 A JPH0412086 A JP H0412086A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/10—Crucibles or containers for supporting the melt
- C30B15/12—Double crucible methods
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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- Y10T117/1024—Apparatus for crystallization from liquid or supercritical state
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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、チョクラルスキー法による大口径シリコン単
結晶の製造装置に関するものである。
結晶の製造装置に関するものである。
［従来の技術］
ＬＳＩ分野ではシリコン単結晶に要求される口径は年々
大きくなっている。今日、最新鋭デバイスでは直径６イ
ンチの結晶が使われている。将来１０インチあるいはそ
れ以上の直径の結晶、例えば１２インチ径の結晶が必要
になるだろうといわれている。
大きくなっている。今日、最新鋭デバイスでは直径６イ
ンチの結晶が使われている。将来１０インチあるいはそ
れ以上の直径の結晶、例えば１２インチ径の結晶が必要
になるだろうといわれている。
大口径シリコン単結晶の製造法としてしられているチョ
クラルスキー法（ＣＺ法）では結晶成長とともにるつぼ
中の融液量が減少する。したがって結晶成長とともに結
晶中のドーパント濃度が上昇し、酸素濃度が低下する。
クラルスキー法（ＣＺ法）では結晶成長とともにるつぼ
中の融液量が減少する。したがって結晶成長とともに結
晶中のドーパント濃度が上昇し、酸素濃度が低下する。
すなわち結晶の性質がその成長方向に変動する。ＬＳＩ
の高密度化と共にシリコン単結晶に要求される品質か年
々厳しくなるのてこ力問題は解決されねばならない。
の高密度化と共にシリコン単結晶に要求される品質か年
々厳しくなるのてこ力問題は解決されねばならない。
この問題を解決する手段として、通常Ｃ７法力石英るつ
は内をシリコン融液の小孔を有する石英製仕切りで仕切
り、内側を単結晶育成部材、外側を原料溶解部とし、こ
の原ｆｌ溶解部に原料シリコンを連続的に供給しながら
、内側て円柱状のシリコン単結晶を育成する方法が古く
から知られており、多くの特許が開示されている（特公
昭４０１０１８４、 、特開昭６２−２４］８８９、特
開昭６３−２３３０９２、特開昭６３−３１９２８７
、特開昭６４−７６９９２、特開平１９６０８７ ）。
は内をシリコン融液の小孔を有する石英製仕切りで仕切
り、内側を単結晶育成部材、外側を原料溶解部とし、こ
の原ｆｌ溶解部に原料シリコンを連続的に供給しながら
、内側て円柱状のシリコン単結晶を育成する方法が古く
から知られており、多くの特許が開示されている（特公
昭４０１０１８４、 、特開昭６２−２４］８８９、特
開昭６３−２３３０９２、特開昭６３−３１９２８７
、特開昭６４−７６９９２、特開平１９６０８７ ）。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、前記のような従来技術をもとに内部に仕
切り部材を具備する二重構造るつぼを用いてシリコン単
結晶を製造する場合、シリコン融液中の熱的環境は通常
の仕切り部材のない一重構造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。
切り部材を具備する二重構造るつぼを用いてシリコン単
結晶を製造する場合、シリコン融液中の熱的環境は通常
の仕切り部材のない一重構造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。
第９図、第１０図はそれぞれ上記の一重構造るつぼ、二
重構造るつぼ を示す縦断面図である。
重構造るつぼ を示す縦断面図である。
前記両図において ２１はるつぼ、２２は仕切り、４は
シリコン融液、５は引き上げられたシリコン単結晶、１
２は仕切り２２に設けられたシリコン融液の小孔である
。また矢印はシリコンＭ液の対流の方向を示す。
シリコン融液、５は引き上げられたシリコン単結晶、１
２は仕切り２２に設けられたシリコン融液の小孔である
。また矢印はシリコンＭ液の対流の方向を示す。
第９図の場合、るつぼ側壁部がるつぼ底部より高温にな
っている。すなわち、るつぼ側壁部から投入される熱量
がるつぼ底部から供給される熱量よりも大きい。これを
反映して、石英るつぼ２］中のシリコン融液の対流は第
９図の矢印で示す流れが支配的であるといわれている。
っている。すなわち、るつぼ側壁部から投入される熱量
がるつぼ底部から供給される熱量よりも大きい。これを
反映して、石英るつぼ２］中のシリコン融液の対流は第
９図の矢印で示す流れが支配的であるといわれている。
ところが、第１０図の場合、るつぼ側面から単結晶育成
部に投入される熱量は、第９図の場合に比べてるつぼ２
１の底部からの入熱の割合が大きくなる。これは仕切り
２２の側部が熱源から遠いことと、原料溶解部のシリコ
ン融液４中の温度分布が底部はど高温であることを考え
れば明かである。このような底部からの入熱の割合が大
きい熱環境のもとでは、単結晶育成部内のシリコン融液
の熱対流が、第９図とはまったく逆の第１０図のような
対流か支配的になる二とかある。このような対流の場合
、るつぼ２１の底部における高温のシリコン融液か直接
シリコン単結晶の固液界面に直接運はれてくることにな
り、この結果、シリコン単結晶の安定な引き上げか阻害
されるという問題か生していた。
部に投入される熱量は、第９図の場合に比べてるつぼ２
１の底部からの入熱の割合が大きくなる。これは仕切り
２２の側部が熱源から遠いことと、原料溶解部のシリコ
ン融液４中の温度分布が底部はど高温であることを考え
れば明かである。このような底部からの入熱の割合が大
きい熱環境のもとでは、単結晶育成部内のシリコン融液
の熱対流が、第９図とはまったく逆の第１０図のような
対流か支配的になる二とかある。このような対流の場合
、るつぼ２１の底部における高温のシリコン融液か直接
シリコン単結晶の固液界面に直接運はれてくることにな
り、この結果、シリコン単結晶の安定な引き上げか阻害
されるという問題か生していた。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたちのて、仕切り
部材を有する二重構造るつぼを用いて、るつぼの底部か
ら高温のシリコン融液が固液界面に運はれることなく、
安定したシリコン単結晶の引き上げができるシリコン単
結晶の製造用装置を提供しようとするものである。
部材を有する二重構造るつぼを用いて、るつぼの底部か
ら高温のシリコン融液が固液界面に運はれることなく、
安定したシリコン単結晶の引き上げができるシリコン単
結晶の製造用装置を提供しようとするものである。
［課題を解決するための手段、作用］
第］の発明のシリコン結晶の製造装置は、シリコン融液
を収納する自転型石英るつぼと、前記石英るつぼを側面
から加熱する電気抵抗加熱体と、前記石英るつぼ内でシ
リコン融液を内側の単結晶育成部材と外側の原料溶解部
とに分割しかつ溶融液が流通できる小孔を有する石英製
仕切り部材と、前記原料溶解部に原料シリコンを連続供
給する原料供給装置とを有するシリコン単結晶製造装置
において、 該仕切り部材がるつぼ型であること、 該仕切り部材の底部か上記石英るつぼの底部内面に密着
していること、 該仕切り部材の融液面上の肉厚の平均値が３ＩＮＩＮ以
上でかつ融液面下の肉厚の平均値の８０％以下であるこ
とを特徴とする。
を収納する自転型石英るつぼと、前記石英るつぼを側面
から加熱する電気抵抗加熱体と、前記石英るつぼ内でシ
リコン融液を内側の単結晶育成部材と外側の原料溶解部
とに分割しかつ溶融液が流通できる小孔を有する石英製
仕切り部材と、前記原料溶解部に原料シリコンを連続供
給する原料供給装置とを有するシリコン単結晶製造装置
において、 該仕切り部材がるつぼ型であること、 該仕切り部材の底部か上記石英るつぼの底部内面に密着
していること、 該仕切り部材の融液面上の肉厚の平均値が３ＩＮＩＮ以
上でかつ融液面下の肉厚の平均値の８０％以下であるこ
とを特徴とする。
第２の発明のシリコン結晶の製造装置は、シリコン融液
を収納する自転型石英るつぼと、前記石英るつぼを側面
から加熱する電気抵抗加熱体と、前記石英るつぼ内てシ
リコン融液を内側の単結晶育成部材と外側の原料溶解部
とに分割しかつ溶融液が流通できる小孔を有する石英製
仕切り部材と、前記原料溶解部に原料シリコンを連続供
給する原料供給装置とを有するシリコン単結晶製造装置
において、 該仕切り部材がるつぼ型であること、 該仕切り部材の底部が上記石英るつぼの底部内面に密着
していること、 該仕切り部材の底部か、該仕切り部材の側面の外径より
小さい内径を有し、かつ該仕切り部材の内径よりも大き
い外径を有する円筒状石英部材で支えられていることを
特徴とする。
を収納する自転型石英るつぼと、前記石英るつぼを側面
から加熱する電気抵抗加熱体と、前記石英るつぼ内てシ
リコン融液を内側の単結晶育成部材と外側の原料溶解部
とに分割しかつ溶融液が流通できる小孔を有する石英製
仕切り部材と、前記原料溶解部に原料シリコンを連続供
給する原料供給装置とを有するシリコン単結晶製造装置
において、 該仕切り部材がるつぼ型であること、 該仕切り部材の底部が上記石英るつぼの底部内面に密着
していること、 該仕切り部材の底部か、該仕切り部材の側面の外径より
小さい内径を有し、かつ該仕切り部材の内径よりも大き
い外径を有する円筒状石英部材で支えられていることを
特徴とする。
単結晶育成部内の底部からの入熱量に比べて側面部から
の入熱量が増大され、シリコン融液の熱的環境が通常の
一重構造のるつぼ内の熱的環境と同等のものとなり、さ
らには長時間経過後のるつぼ型仕切り部材の沈み込み変
形も防止される。
の入熱量が増大され、シリコン融液の熱的環境が通常の
一重構造のるつぼ内の熱的環境と同等のものとなり、さ
らには長時間経過後のるつぼ型仕切り部材の沈み込み変
形も防止される。
［実施例コ
最初に本発明に至るまでの検討経過について説明する。
前述の第１０図のような、石英るつぼ内に円筒状の仕切
り部材を配置した二重構造るつぼの問題点を解決するた
めには、第１１図に示すような単結晶育成部の底部の石
英の肉厚を厚くした二重構造のるつぼを用いることを検
討しな。同図で２３はるつぼで、小孔１２を有する仕切
り２４と一体構造になっており、単結晶育成部の底面は
他の部分より厚い肉厚を有している。
り部材を配置した二重構造るつぼの問題点を解決するた
めには、第１１図に示すような単結晶育成部の底部の石
英の肉厚を厚くした二重構造のるつぼを用いることを検
討しな。同図で２３はるつぼで、小孔１２を有する仕切
り２４と一体構造になっており、単結晶育成部の底面は
他の部分より厚い肉厚を有している。
単結晶育成部の底部の石英の厚みを増すことにより、単
結晶育成部内の底部から投入される熱量を抑制すること
かできる。その結果、単結晶育成部の側面からの入熱量
を相対的に増大できるので、通常の一重構造のるつぼを
用いた場合と同等の熱対流を得ることが可能である。と
ころか、このようなるつぼ各部の肉厚が均一てないるつ
は構造を産業上利用しようとすると生産コストの面で問
題がある。
結晶育成部内の底部から投入される熱量を抑制すること
かできる。その結果、単結晶育成部の側面からの入熱量
を相対的に増大できるので、通常の一重構造のるつぼを
用いた場合と同等の熱対流を得ることが可能である。と
ころか、このようなるつぼ各部の肉厚が均一てないるつ
は構造を産業上利用しようとすると生産コストの面で問
題がある。
そこで、第１１図に示すような、単結晶育成部の底部の
石英厚みを厚くした二重構造のるつぼ２３を構成するた
めに、石英るつは内にそれよりも口径の小さいるつぼ型
仕切り部材を配置することにより同等の効果が得られる
のではないかと考えた。
石英厚みを厚くした二重構造のるつぼ２３を構成するた
めに、石英るつは内にそれよりも口径の小さいるつぼ型
仕切り部材を配置することにより同等の効果が得られる
のではないかと考えた。
ところが口径の異なる大小二つの石英るつぼの組み合わ
せにより二重構造るつぼを構成する場合には以下のよう
な問題が発生する。すなわち通常の石英るつぼの底部は
その製造上、曲率を持たざるを得ない、すなわち１通常
の石英るつぼ形状は、口径Ｄ、るつぼ底部の曲率半径Ｒ
１，るっは底部と側面部とをつなぐ部分の曲率半径Ｒ２
によって決定される。口径の異なる大小二つの石英るつ
ぼの組み合わせにより二重構造るっほを構成する場合に
は、石英るつぼ内面とるつぼ型仕切り部材底部外面との
間に曲率半径の差に相当する間隙が形成される。
せにより二重構造るつぼを構成する場合には以下のよう
な問題が発生する。すなわち通常の石英るつぼの底部は
その製造上、曲率を持たざるを得ない、すなわち１通常
の石英るつぼ形状は、口径Ｄ、るつぼ底部の曲率半径Ｒ
１，るっは底部と側面部とをつなぐ部分の曲率半径Ｒ２
によって決定される。口径の異なる大小二つの石英るつ
ぼの組み合わせにより二重構造るっほを構成する場合に
は、石英るつぼ内面とるつぼ型仕切り部材底部外面との
間に曲率半径の差に相当する間隙が形成される。
この間隙を最小にするためにはまず、石英るつぼのＲ１
とるつぼ型仕切り部材のＲ１を等しくする必要がある。
とるつぼ型仕切り部材のＲ１を等しくする必要がある。
さらにるつぼ型仕切り部材のＲ２はできるたけ小さいほ
うがよいが、通常の製造方法によればＲ２を完全に０と
することは不可能である。たとえば２０インチ径の石英
るつぼ内にそれとＲ１が等しく、Ｒ２を５０ｍｍとした
１４インチ径石英るつぼと配置させて二重構造るつぼを
構成した場合、るつぼ型仕切り部材の底部外面と石英る
つぼ内面との間に最大１５ｍｍ程度の間隙が形成される
。
うがよいが、通常の製造方法によればＲ２を完全に０と
することは不可能である。たとえば２０インチ径の石英
るつぼ内にそれとＲ１が等しく、Ｒ２を５０ｍｍとした
１４インチ径石英るつぼと配置させて二重構造るつぼを
構成した場合、るつぼ型仕切り部材の底部外面と石英る
つぼ内面との間に最大１５ｍｍ程度の間隙が形成される
。
このような形状の二重構造るつぼを２０時間以上の長時
間用いた場合の問題点として、時間の経過とともにるつ
ぼ型仕切り部材内高温めシリコン融液に浸漬している部
分が軟化し、るつぼ型仕切り部材の自重により沈み込む
。第１２図は肉厚の一様なるつぼ型仕切り部材１１をる
つぼ１に同心的に設置したるつぼの縦断面図を示す図で
、１２はシリコン融液４を連通ずる小孔である。第１２
図ａは単結晶育成前、第１２図すは単結晶育成後の状態
を示す。単結晶育成前はるつぼ１とるつぼ型仕切り部材
１１が同じ高さであったが、育成後はるつぼ型仕切り部
材１１が沈み込んで、高さが低くなっている。
間用いた場合の問題点として、時間の経過とともにるつ
ぼ型仕切り部材内高温めシリコン融液に浸漬している部
分が軟化し、るつぼ型仕切り部材の自重により沈み込む
。第１２図は肉厚の一様なるつぼ型仕切り部材１１をる
つぼ１に同心的に設置したるつぼの縦断面図を示す図で
、１２はシリコン融液４を連通ずる小孔である。第１２
図ａは単結晶育成前、第１２図すは単結晶育成後の状態
を示す。単結晶育成前はるつぼ１とるつぼ型仕切り部材
１１が同じ高さであったが、育成後はるつぼ型仕切り部
材１１が沈み込んで、高さが低くなっている。
このるつぼ型仕切り部材の沈み込みによって、融液位置
の変動または単結晶育成部と原料供給部の体積変化が生
じ、結晶成長条件が時間とともに変化する。さらにはる
つぼ型仕切り部材に設けられた融液移動のための小孔が
閉塞したり、るつぼ型仕切り部材の外側の融液量が減少
するいう間圧が生じていた。
の変動または単結晶育成部と原料供給部の体積変化が生
じ、結晶成長条件が時間とともに変化する。さらにはる
つぼ型仕切り部材に設けられた融液移動のための小孔が
閉塞したり、るつぼ型仕切り部材の外側の融液量が減少
するいう間圧が生じていた。
以上の考察をもとになされた本発明の実施例について説
明する。第１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シリコン単結晶の
製造用装置の断面図である。同図て、１は石英るつぼて
、黒鉛るつぼ２の中にセ・ソトされており、黒鉛るつぼ
２はペテスタル３上に上下動及び回転可能に支持されて
いる。
明する。第１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シリコン単結晶の
製造用装置の断面図である。同図て、１は石英るつぼて
、黒鉛るつぼ２の中にセ・ソトされており、黒鉛るつぼ
２はペテスタル３上に上下動及び回転可能に支持されて
いる。
４はるつぼ１内に入れられたシリコン融液て、これから
円柱上に育成されたシリコン単結晶５か弓き上げられる
。６は黒鉛るつぼ２を取り囲む電気抵抗加熱体、７はこ
の電気抵抗加熱体６を取り囲むホットゾーン断熱部材、
８は気密容器になっているチャンバーで、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。１４はシリコン原料供給装置で、１
７はシリコン原料、１５．１６は温度検出器である。
円柱上に育成されたシリコン単結晶５か弓き上げられる
。６は黒鉛るつぼ２を取り囲む電気抵抗加熱体、７はこ
の電気抵抗加熱体６を取り囲むホットゾーン断熱部材、
８は気密容器になっているチャンバーで、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。１４はシリコン原料供給装置で、１
７はシリコン原料、１５．１６は温度検出器である。
第２図は第１図に示すシリコン単結晶の製造用装置のる
つぼ１を拡大しな縦断面図である。図において、１は石
英るつぼ、１１はるつぼ型仕切り部材である。るつぼ型
仕切り部材１１は石英るつぼ１のなかに同心的に設置さ
れている。るつぼ型仕切り部材１１はあらかじめ石英る
つぼ１に溶着されている。１２はるつぼ型仕切り部材に
開けられた小孔て、シリコン単結晶５育成中にこの小孔
１２を通して融液が仕切り外側から内側へ供給される０
本実施例では石英るつぼ１として内径４８４ＩＩＩｆｆ
ｉ、外径５００ ！Ｉ１１、底部の曲率半径Ｒ１が５０
０ ａｍ 、底部と側面部をつなぐ部分の曲率半径Ｒ２
が１２０１１１、るつぼ高さ２５０ ｃｍの石英るつぼ
を用いた。るつぼ型仕切り部材１１として、外径３５０
龍、Ｒ１が５００酊、Ｒ２が５０韻、るつぼ高さ２５０
ｍｍの石英るつぼを用いた。また、るつぼ型仕切り部
材の底部から１１０ｍｆｆ１の高さまでの肉厚平均を１
４！１１とし、それより上部の肉厚平均を５１１Ｉ＋と
した。
つぼ１を拡大しな縦断面図である。図において、１は石
英るつぼ、１１はるつぼ型仕切り部材である。るつぼ型
仕切り部材１１は石英るつぼ１のなかに同心的に設置さ
れている。るつぼ型仕切り部材１１はあらかじめ石英る
つぼ１に溶着されている。１２はるつぼ型仕切り部材に
開けられた小孔て、シリコン単結晶５育成中にこの小孔
１２を通して融液が仕切り外側から内側へ供給される０
本実施例では石英るつぼ１として内径４８４ＩＩＩｆｆ
ｉ、外径５００ ！Ｉ１１、底部の曲率半径Ｒ１が５０
０ ａｍ 、底部と側面部をつなぐ部分の曲率半径Ｒ２
が１２０１１１、るつぼ高さ２５０ ｃｍの石英るつぼ
を用いた。るつぼ型仕切り部材１１として、外径３５０
龍、Ｒ１が５００酊、Ｒ２が５０韻、るつぼ高さ２５０
ｍｍの石英るつぼを用いた。また、るつぼ型仕切り部
材の底部から１１０ｍｆｆ１の高さまでの肉厚平均を１
４！１１とし、それより上部の肉厚平均を５１１Ｉ＋と
した。
第１図に示すシリコン単結晶の製造用装置において、第
２図のような二重構造の石英るつぼを用いてシリコン原
料を２５ ｋ、 ｇ溶解した後シリコン単結晶を引き上
げると、単結晶育成部の底部からの入熱量が抑制され、
かつ、るつぼ型仕切り部材の沈み込みはほとんど抑えら
れ、長時間経過後においても安定したシリコン単結晶引
き上げ３行うことか可能となった。
２図のような二重構造の石英るつぼを用いてシリコン原
料を２５ ｋ、 ｇ溶解した後シリコン単結晶を引き上
げると、単結晶育成部の底部からの入熱量が抑制され、
かつ、るつぼ型仕切り部材の沈み込みはほとんど抑えら
れ、長時間経過後においても安定したシリコン単結晶引
き上げ３行うことか可能となった。
本兆明力実施例の効果を確かめるために、るつぼ型仕切
り部材１１のシリコン融液表面より下方（るつぼ型仕切
り部材め底部から１１０市より下方）の肉厚平均を７
ｏｎおよび１４ｍｍとし、それぞれの場合に対しシリコ
ン融液よつ上方の肉厚平均を変えた場合の、るつは型仕
切り部材１〕の沈み込み変形量を調べた。第３図は、石
英るつは１内に２５ｋｇのシリコン原料を充填し、加熱
溶解した後４０時間経過後のるつぼ型仕切り部材１１の
沈み込み量を測定した結果を示す。
り部材１１のシリコン融液表面より下方（るつぼ型仕切
り部材め底部から１１０市より下方）の肉厚平均を７
ｏｎおよび１４ｍｍとし、それぞれの場合に対しシリコ
ン融液よつ上方の肉厚平均を変えた場合の、るつは型仕
切り部材１〕の沈み込み変形量を調べた。第３図は、石
英るつは１内に２５ｋｇのシリコン原料を充填し、加熱
溶解した後４０時間経過後のるつぼ型仕切り部材１１の
沈み込み量を測定した結果を示す。
第３図から明らかなように、るつぼ型仕切り部材１１の
肉厚を均一に厚くした場合（７０口を１４１にした場合
）にはるつぼの剛性は増すがシリコン融液上の円筒状の
部分の重量も増すのでるつぼ底部が変形する。本実施例
に示したようにるつぼ型仕切り部材１１のシリコン融液
表面より上方の肉厚平均をそれより下方の肉厚平均の８
０％辺下とすることにより、単結晶育成に影響するよう
な仕切り部材の沈み込みを防止することができることが
わかった。また、融液上部の肉厚平均を３ ＋１１ｍよ
り小さくするとるつぼ型仕切り部材の沈み込み変形は防
止できても上部の撓み変形を生ずることがわかった。
肉厚を均一に厚くした場合（７０口を１４１にした場合
）にはるつぼの剛性は増すがシリコン融液上の円筒状の
部分の重量も増すのでるつぼ底部が変形する。本実施例
に示したようにるつぼ型仕切り部材１１のシリコン融液
表面より上方の肉厚平均をそれより下方の肉厚平均の８
０％辺下とすることにより、単結晶育成に影響するよう
な仕切り部材の沈み込みを防止することができることが
わかった。また、融液上部の肉厚平均を３ ＋１１ｍよ
り小さくするとるつぼ型仕切り部材の沈み込み変形は防
止できても上部の撓み変形を生ずることがわかった。
第４図は本発明の他の実施例を示す図て、第１図の実施
例と同様の効果を得るためにるつぼ型仕切り部材の側面
部の肉厚が上方はどテーパー状に薄くなるようにしたも
のである。
例と同様の効果を得るためにるつぼ型仕切り部材の側面
部の肉厚が上方はどテーパー状に薄くなるようにしたも
のである。
また、第１図や第４図に示すような上部と下部における
肉厚の平均値が異なるるつぼ構造は、厚さの異なる部分
で、上部と下部に分割して製造し、使用にあたって両者
をつなげるようにした、二体構造としてもよい。たとえ
ば、第２図の肉厚の厚い下部１１ａと、融液面の上にな
る肉厚の薄い上部１１ｂとを別々に製造し、下部１ ］
、 ａに切り欠き部を設け、ここで上部１ ］、 ｂと
下部１１ａとを嵌合させてもよい。また、下部１．１．
ａに切り欠き部を設けず、下部１１ａの上部に石英製
の爪状の突起物を溶着して、これに上部１１ｂを嵌合さ
せでもよい。
肉厚の平均値が異なるるつぼ構造は、厚さの異なる部分
で、上部と下部に分割して製造し、使用にあたって両者
をつなげるようにした、二体構造としてもよい。たとえ
ば、第２図の肉厚の厚い下部１１ａと、融液面の上にな
る肉厚の薄い上部１１ｂとを別々に製造し、下部１ ］
、 ａに切り欠き部を設け、ここで上部１ ］、 ｂと
下部１１ａとを嵌合させてもよい。また、下部１．１．
ａに切り欠き部を設けず、下部１１ａの上部に石英製
の爪状の突起物を溶着して、これに上部１１ｂを嵌合さ
せでもよい。
第５図は本発明の他の実施例を示したもので、仕切り部
材１１の底部を円筒状石英部材３０で支えるようにした
ものである。第５図において、石英るつぼ１は寸法、形
状とも第１図に示するつぼ１と同しものである。仕切り
部材１１は、外面形状は第１図に示す仕切り部材１１と
同して、肉厚は一様に７關である６また円筒状石英部材
３０は、内径を３３６關、その肉厚を７ＩＩ１１、高さ
を］５ＩＩ１１とし、その側面に直径５１１１の貫通孔
３１を等開隔に８カ所設けた。
材１１の底部を円筒状石英部材３０で支えるようにした
ものである。第５図において、石英るつぼ１は寸法、形
状とも第１図に示するつぼ１と同しものである。仕切り
部材１１は、外面形状は第１図に示す仕切り部材１１と
同して、肉厚は一様に７關である６また円筒状石英部材
３０は、内径を３３６關、その肉厚を７ＩＩ１１、高さ
を］５ＩＩ１１とし、その側面に直径５１１１の貫通孔
３１を等開隔に８カ所設けた。
第５図に示すような実施例の効果を確かめるために行っ
た実験結果を第６図に示す。円筒状石英部材３０の肉厚
を７Ｉｌｆｆｌで一定とし、異なる内径のものを用いて
実験を行った。また、二重構造石英るつぼの形状に合わ
せて、円筒状石英部材が石英るつぼ内面とるつぼ型仕切
り部材外面との両方に接するようにように円筒状石英部
材の高さを決定した。るつぼ内に充填したシリコン原料
は２５ｋｇとした。第６図は以上の実験条件下のもとて
シリコン原料を融解後４０時間経過した後のるつぼ型仕
切り部材の沈み込み量と円筒状石英部材の内径との関ｆ
系を示したものである。
た実験結果を第６図に示す。円筒状石英部材３０の肉厚
を７Ｉｌｆｆｌで一定とし、異なる内径のものを用いて
実験を行った。また、二重構造石英るつぼの形状に合わ
せて、円筒状石英部材が石英るつぼ内面とるつぼ型仕切
り部材外面との両方に接するようにように円筒状石英部
材の高さを決定した。るつぼ内に充填したシリコン原料
は２５ｋｇとした。第６図は以上の実験条件下のもとて
シリコン原料を融解後４０時間経過した後のるつぼ型仕
切り部材の沈み込み量と円筒状石英部材の内径との関ｆ
系を示したものである。
第６図から明らかなように、円筒状石英部材３０の内径
が３５０１１１より大きくなると円筒状石英部材とるつ
ぼ型仕切り部材とか接することかないので当然のことな
がらるつぼ型仕切り部材の沈み込みを防止する効果はま
ったくない。
が３５０１１１より大きくなると円筒状石英部材とるつ
ぼ型仕切り部材とか接することかないので当然のことな
がらるつぼ型仕切り部材の沈み込みを防止する効果はま
ったくない。
第７図は円筒状石英部材３０の外径が仕切り部材１１の
内径より小さい場合の比較例で、第６図の試験条件で単
結晶育成を行った後の状態て、るつぼ型仕切り部材が沈
み込み変形を生している。
内径より小さい場合の比較例で、第６図の試験条件で単
結晶育成を行った後の状態て、るつぼ型仕切り部材が沈
み込み変形を生している。
第８図は、本発明の他の実施例で、第１図に示す上下で
肉厚の異なる仕切り部材を、前述の円筒状石英部材３０
で支えたものである。本実施例によれば第５図の実施例
よりさらに安定したシリコン単結晶の引き上げが可能に
なった。
肉厚の異なる仕切り部材を、前述の円筒状石英部材３０
で支えたものである。本実施例によれば第５図の実施例
よりさらに安定したシリコン単結晶の引き上げが可能に
なった。
［発明の効果］
本発明のシリコン草結晶製造用るつぼによれば、仕切り
部材をるつぼ型としてるつぼ底部の肉厚とＪ￥くり、ま
た、仕切り部材のシリコン融液面上の肉厚を薄くし、ま
たは仕切り部材を円筒状石英部材により支えるので、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と
もに、長時間後におけるるつぼ型仕切り部材のしずみ込
み変形を防止でき、シリコン単結晶の安定な引き上げを
達成することができる。
部材をるつぼ型としてるつぼ底部の肉厚とＪ￥くり、ま
た、仕切り部材のシリコン融液面上の肉厚を薄くし、ま
たは仕切り部材を円筒状石英部材により支えるので、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と
もに、長時間後におけるるつぼ型仕切り部材のしずみ込
み変形を防止でき、シリコン単結晶の安定な引き上げを
達成することができる。
第１図は本発明の実施例を示すシリコン単結晶の製造装
置、第２図は上部がステップ状に薄くなる本実施例の仕
切り部材を示す縦断面図、第３図は仕切り部材の肉厚と
沈み込み量との関係を示すグラフ図、第４図は上部がテ
ーパー状に薄くなる本実施例の仕切り部材を示す縦断面
図、第５図は石英製円筒部材で支えられた仕切り部材を
示す縦断面図、第６図は石英製円筒部材の内径と仕切り
部材の沈み込み量との関係を示すグラフ図、第７図は石
英製円筒部材で支えられた仕切り部材が変形した比較例
の縦断面図、第８図は石英製円筒部材で支えられた上下
で肉厚の異なる仕切り部材を示す縦断面図、第９図は一
重構造のるつぼ内のシリコン融液の対流を模式的に示す
図、第１０図は二重構造るつぼ内のシリコン融液の対流
を模式的に示す図、第１１図は仕切りを有し、単結晶育
成部の底部の石英厚みを厚くした従来のるつぼを示す縦
断面図、第１２図は従来のるつぼ型仕切り部材の変形を
示す縦断面図である。 １・・・石英るつぼ、２・・・黒鉛るつぼ、３・・・ペ
デスタル、４・・・シリコン融液、５・・・シリコン単
結晶、６・・・電気抵抗加熱体、７・・・断熱部材、８
・・・チャンバー １１・・・るつぼ型仕切り部材、１
２・・・小孔、１４・・・原料供給装置、３０・・・円
筒状石英部材、３１・・・貫通孔。
置、第２図は上部がステップ状に薄くなる本実施例の仕
切り部材を示す縦断面図、第３図は仕切り部材の肉厚と
沈み込み量との関係を示すグラフ図、第４図は上部がテ
ーパー状に薄くなる本実施例の仕切り部材を示す縦断面
図、第５図は石英製円筒部材で支えられた仕切り部材を
示す縦断面図、第６図は石英製円筒部材の内径と仕切り
部材の沈み込み量との関係を示すグラフ図、第７図は石
英製円筒部材で支えられた仕切り部材が変形した比較例
の縦断面図、第８図は石英製円筒部材で支えられた上下
で肉厚の異なる仕切り部材を示す縦断面図、第９図は一
重構造のるつぼ内のシリコン融液の対流を模式的に示す
図、第１０図は二重構造るつぼ内のシリコン融液の対流
を模式的に示す図、第１１図は仕切りを有し、単結晶育
成部の底部の石英厚みを厚くした従来のるつぼを示す縦
断面図、第１２図は従来のるつぼ型仕切り部材の変形を
示す縦断面図である。 １・・・石英るつぼ、２・・・黒鉛るつぼ、３・・・ペ
デスタル、４・・・シリコン融液、５・・・シリコン単
結晶、６・・・電気抵抗加熱体、７・・・断熱部材、８
・・・チャンバー １１・・・るつぼ型仕切り部材、１
２・・・小孔、１４・・・原料供給装置、３０・・・円
筒状石英部材、３１・・・貫通孔。
Claims (3)
- （１）シリコン融液を収納する自転型石英るつぼと、前
記石英るつぼを側面から加熱する電気抵抗加熱体と、前
記石英るつぼ内でシリコン融液を内側の単結晶育成部材
と外側の原料溶解部に分割しかつ溶融液が流通できる小
孔を有する石英製仕切り部材と、前記原料溶解部に原料
シリコンを連続供給する原料供給装置とを有するシリコ
ン単結晶の製造装置において、 該仕切り部材がるつぼ型であること、 該仕切り部材の底部が上記石英るつぼの底部内面に密着
していること、 該仕切り部材の融液面上の肉厚の平均値が３ｍｍ以上で
かつ融液面下の肉厚の平均値の８０％以下であることを
特徴とするシリコン単結晶の製造装置。 - （２）シリコン融液を収納する自転型石英るつぼと、前
記石英るつぼを側面から加熱する電気抵抗加熱体と、前
記石英るつぼ内でシリコン融液を内側の単結晶育成部材
と外側の原料溶解部に分割しかつ溶融液が流通できる小
孔を有する石英製仕切り部材と、前記原料溶解部に原料
シリコンを連続供給する原料供給装置とを有するシリコ
ン単結晶の製造装置において、 前記仕切り部材がるつぼ型であること、 該仕切り部材の底部の中心部がが上記石英るつぼの底部
に密着していること、 該仕切り部材の底部が、該仕切り部材の側面の外径より
小さい内径を有し、かつ該仕切り部材の内径よりも大き
い外径を有する円筒状石英部材で支えられていることを
特徴とするシリコン単結晶の製造装置。 - （３）前記仕切り部材の底部が、該仕切り部材の側面の
外径より小さい内径を有し、かつ該仕切り部材の内径よ
りも大きい外径を有する円筒状石英部材で支えられてい
ることを特徴とする請求項１のシリコン単結晶の製造装
置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2114521A JPH0825836B2 (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | シリコン単結晶の製造装置 |
| PCT/JP1991/000548 WO1991017290A1 (en) | 1990-04-27 | 1991-04-24 | Silicon single crystal manufacturing apparatus |
| EP91908796A EP0482212A1 (en) | 1990-04-27 | 1991-04-24 | Silicon single crystal manufacturing apparatus |
| KR1019910701957A KR920702734A (ko) | 1990-04-27 | 1991-04-24 | 실리콘 단결정 제조장치 |
| US07/778,885 US5279798A (en) | 1990-04-27 | 1991-04-24 | Silicon single crystal manufacturing apparatus |
| CN91102924A CN1056137A (zh) | 1990-04-27 | 1991-04-27 | 单晶硅生产设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2114521A JPH0825836B2 (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | シリコン単結晶の製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0412086A true JPH0412086A (ja) | 1992-01-16 |
| JPH0825836B2 JPH0825836B2 (ja) | 1996-03-13 |
Family
ID=14639836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2114521A Expired - Lifetime JPH0825836B2 (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | シリコン単結晶の製造装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5279798A (ja) |
| EP (1) | EP0482212A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0825836B2 (ja) |
| KR (1) | KR920702734A (ja) |
| CN (1) | CN1056137A (ja) |
| WO (1) | WO1991017290A1 (ja) |
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| JPH08333124A (ja) * | 1995-05-31 | 1996-12-17 | Shinetsu Quartz Prod Co Ltd | 石英製二重ルツボの製造方法 |
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| JP2007269533A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Japan Siper Quarts Corp | 石英ガラスルツボおよび用途 |
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| WO2009107834A1 (ja) * | 2008-02-29 | 2009-09-03 | ジャパンスーパークォーツ株式会社 | シリコン単結晶引上げ用石英ルツボ及びその製造方法 |
| WO2009140406A2 (en) * | 2008-05-13 | 2009-11-19 | Applied Materials, Inc. | Crystal growth apparatus for solar cell manufacturing |
| US9863062B2 (en) | 2013-03-14 | 2018-01-09 | Corner Star Limited | Czochralski crucible for controlling oxygen and related methods |
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| CN109850905B (zh) * | 2019-04-16 | 2020-11-06 | 大连理工大学 | 一种电子束熔炼过程中提高挥发性杂质除杂量的方法及装置 |
| CN111041551B (zh) * | 2020-01-06 | 2021-02-05 | 北京北方华创真空技术有限公司 | 直拉硅单晶炉 |
| CN112981519A (zh) * | 2021-03-16 | 2021-06-18 | 大连连城数控机器股份有限公司 | 用于连续单晶硅生长的石英坩埚及其制造方法和组合坩埚 |
| CN113862778A (zh) * | 2021-09-30 | 2021-12-31 | 西安奕斯伟材料科技有限公司 | 坩埚组件、拉晶炉及拉制单晶硅棒的方法 |
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| JPS6379790A (ja) * | 1986-09-22 | 1988-04-09 | Toshiba Corp | 結晶引上げ装置 |
| JPH0733305B2 (ja) * | 1987-03-20 | 1995-04-12 | 三菱マテリアル株式会社 | 石英製二重ルツボの製造方法 |
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| CA1306407C (en) * | 1987-06-08 | 1992-08-18 | Michio Kida | Apparatus for growing crystals of semiconductor materials |
| JPH0633218B2 (ja) * | 1987-12-08 | 1994-05-02 | 日本鋼管株式会社 | シリコン単結晶の製造装置 |
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-
1990
- 1990-04-27 JP JP2114521A patent/JPH0825836B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-04-24 KR KR1019910701957A patent/KR920702734A/ko not_active Application Discontinuation
- 1991-04-24 US US07/778,885 patent/US5279798A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-04-24 EP EP91908796A patent/EP0482212A1/en not_active Withdrawn
- 1991-04-24 WO PCT/JP1991/000548 patent/WO1991017290A1/en not_active Application Discontinuation
- 1991-04-27 CN CN91102924A patent/CN1056137A/zh active Pending
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| KR920702734A (ko) | 1992-10-06 |
| US5279798A (en) | 1994-01-18 |
| WO1991017290A1 (en) | 1991-11-14 |
| EP0482212A1 (en) | 1992-04-29 |
| JPH0825836B2 (ja) | 1996-03-13 |
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