JPH0497982A - シリコン単結晶の製造方法及びその装置 - 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１ 本発明は、チョクラルスキー法によってシリコン等の半
導体等の単結晶を連続的に製造する方法及びその装面に
間する。

［従来の枝Ｕす］ 石英坩堝内で多結晶シリコンを融解して融液とし、この
融液からシリコン単結晶を引上げるチョクラルスキー法
による単結晶シリコン製造方法においては、単結晶引上
げによる坩堝内の融液Ｊｌ減少に伴って、坩堝からの酸
素の溶出が減少する。

そのためウェハな切り出す際の単結晶の部位によって酸
素濃度が異なる。また、ウェハの電気的性質を所望のも
のとするため、融液にはリン、ホウ素等のドーパント元
素が微量加えられる。引上げを進めて行くと不純物の偏
析現象によって融液中のドーパント元素の濃度が上昇し
、単結晶の長さ方向でドーパント濃度も変化する。

これらの問題点を改善するため、特開昭６２−２４１８
８９号公報では、第２図に示すように、単結晶１０の引
上げに応じて、粒状の多結晶シリコン８を坩堝２内に順
次供給することによって融液９の量を一定に保ち、坩堝
２内の条件変化を防ぐ方法が開発された。受は皿に原料
供２給管７から多結晶シリコン８を供給すると、坩堝２
に沿った供給路内に導入され、そこで坩堝の熱によって
多結晶シリコンは融解して融液となり、透孔を通して坩
堝内に穏やかに供給される。その際、原料の多結晶シリ
コンに一定量のドーパントを加えることによって、単結
晶の長さ方向で酸素濃度とドーパント濃度が一定である
単結晶を製造することができる。

［発明が解決しようとする課題］ 単結晶の引上げによる坩堝内の融液量の減少を防止する
ため多結晶シリコンを融解させながら供給し、融液量を
一定に保つ方法では、酸素濃度、ドーパント濃度が長さ
方向に一定な単結晶の製造が可能となるが、原料を供給
しながら単結晶をづ上げるため、単結晶の総長は長くな
り、単結晶の長大化に伴って成長室を長くしなければな
らないことや成長室の長さによって製造可能な単結晶の
長さが制約を受けることから、長期間の操業には適さな
いという問題があった。

本発明は、前記問題点を解決した単結晶育成中における
単結晶の成長室からの取出し技術と長期間連続操業する
ことができる技術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］ 本発明は、多結晶シリコンを融解させながら坩堝へ供給
し、その坩堝内の融液からシリコン単結晶を成長させな
がら引上げる単結晶製Ｌ　Ｘ置を用い、引上げ中の単結
晶の一部に、直径を細くしたくびれ部を形成し、単結晶
の引上げを続けながら前記くびれ部で破断させて単結晶
を上下に分割し、この分割した上側の単結晶を取出すこ
とを特徴とするシリコン単結晶の製造方法である。

上記方法を好適に実施することができる本発明の装置は
単結晶製造装置において、単結晶の直胴部を側面から挟
んで引続き単結晶を引上げ製造する把持装置を備えたこ
とを特徴とする。

［作用］ 本発明は坩堝に多結晶シリコンを融解させながら供給し
、単結晶の引上げが行われている最中に、引上げを継続
させたままの状態で単結晶の部を切り取って成長室の外
へ取出すことを可能にし、長期間の連続操業を可能にし
たものである。

本発明によれば単結晶の製造にあたり、直径を細くする
テール部と太くするクラウン部を周期的に繰返してくび
れ部を形成し、一方直径が一定である直胴部を把持装置
で挟んで単結晶を支え回転を加えながら単結晶を引上げ
る。単結晶は異なる直胴部を２箇所で支えられ、総長が
一定の長さに到達すると２箇所のうち上部（坩堝からの
距離が長い方）の回転数を変化させることによって単結
晶に応力を加λてくびれ部で破断させる。このようにし
て上部の単結晶は下部の単結晶と切り離される。上部の
単結晶は成長室の上方に吊り上げられて取出し容器中へ
運ばれた後、成長室と取出し容器の間の遮へい板を閉じ
、単結晶を取出す。成長室では上部の単結晶が切り離さ
れる前と全（同じ状態で引上げを継続する。その後、下
部の単結晶を把持していた箇所よりもさらに下方にある
直胴部を新しく把持し、再び総長が一定の長さに達した
段階で前言己の操作を繰返す。このようにして頃結晶の
引上げを継続しながら既に生成した単結晶を取出すこと
ができるようになり、長期間の操業が可能となる。

［実施例］ 第１図は本発明の実施例装置を示すもので、（ａ）縦断
面図と（ｂ）横断面図（（ａ）図中のＡ−Ａ矢視図）で
ある。炉体１の中央部には石英坩堝２が設置され、男鉛
サセプタ３、接合部材４によって支えられている。坩堝
２は坩堝軸５によって回転を加えながら昇降させ、ヒー
タ６によって加熱される。原車１供給管７を通して多結
晶シリコン８を融解させながら融液９の量が一定となる
ように供給する。

炉体１の上方では単結晶１０は把持装置１３に把持され
ている。Ｗ結晶の引上げは成長室１１の壁中に電磁石１
２を設け、単結晶把持装置１３には強力な永久１石を埋
め込んでｍ石の極性を利用して単結晶１０を挾みつけた
り、離したりすることができる。把持装置１３は歯車１
４を介して回転を加えられて昇降し、単結晶１０を挾ん
だ状態で引上げ軸１５により引上げられる。

坩堝２に原車４の多結晶シリコンを入れて融液９とした
直後の最初の引上げでは、従来通り、引上げワイヤー１
６の取付具１７に種結晶を固定して融液９に浸した後、
引上げを行う。その後、単結晶１０の直径が一定となる
直胴部を把持装置１３で両側からはさみつけ、ワイヤー
１６と同じように回転させながら引」二げる。単結晶が
一定の長さに到達した段階で一旦直径を絞り込んで細く
するくびれ部を作製し、しばらく細い部分を保ち、再度
直径を大くしでクラウン部を形成後、直胴部を形成する
。その直胴部をもう一つの単結晶把持装置１３で挾む。

その時の引上げ速度と回転数は上方の単結晶把持装置１
３と一致させ、テール部に近い箇所で支える。

単結晶１０の引上げが進み、２回目のテール部と３回目
のクラウン部の引上げを経て直胴部の弓十げが始まる段
階で、上方の把持装置１３の回転数を変化させて単結晶
１０に応力を加え、テール部とクラウン部の境界付近で
破断させる。その後、引上げワイヤー１６を下げ、破断
させた単結晶１０を取付具１７に固定して上部の単結晶
取出し容器１８内へ持ちあげる。その時、遮へい板１９
を閉じ、成長室１１の中では引き続き単結晶１０の引上
げが続行される。取出し容器１８へ納めた単結晶１０は
冷却後に容器１８内を大気圧に開放して取出すことがで
きる。把持装置１３は再び下方の単結晶１０の直胴部の
クラウン側を新しく支え、テール側を支えていた把持装
置１３はさらに下の単結晶１０の直胴部のテール側を新
しく支え直すことにより引上げの続行を図る。取出し容
器１８から単結晶１０が取出された後には、容器１８内
の圧力を成長室１１内の圧力と同じにし、遮へい板１９
を開く。

このように単結晶１０が引上げられている最中でもその
一部を分割して取出すことにより、長期間の操業が可能
となった。

［発明の効果］ 本発明は、単結晶の引上げが完了した後に単結晶を取出
す従来の技術に比べ、単結晶の引上げを継続しながらそ
の一部を分割して取出すようにしたため、長期間の操業
が可能となった。また、単結晶を引上げ完了後に取出す
場合よりも、単位長さあたりにｌ・要とされる時間が軽
減されるため、製造コストの低下をもたらす効果もある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例である単結晶製造装置を示す
もので（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図、第２図は
従来の多結晶シリコンを融解して融液とする坩堝を備え
た単結晶装置を示す縦断面図である。 】・・・すｐ体　　　　　　　２・・・石英用堝３・・
・黒鉛サセプタ　　　４・・接合部材５・・・坩堝軸　
　　　　　６・・・ヒータ７・原料供給管　　　　８・
多結晶シリコン９・・融液　　　　　　　ｌＯ・・・単
結晶１１・・・成長室　　　　　１２・・・電磁石１３
　・単結晶把持装置　１４・・・歯車１５・・・引上げ
軸　　　　１６・・・引上げワイヤ１７・・・取付具 １８・・・単結晶取出し容２ｘ １９　ｉ！へい板 出　　願　　人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　多結晶シリコンを融解させながら坩堝へ供給し、該
   坩堝内の融液からシリコン単結晶を成長させながら引上
   げる単結晶製造装置を用い、引上げ中の単結晶の一部に
   直径を細くしたくびれ部を形成し、単結晶の引上げを続
   けながら前記くびれ部で破断させて単結晶を上下に分割
   し、該分割した上側の単結晶を取出すことを特徴とする
   シリコン単結晶の製造方法。 ２　単結晶製造装置において、単結晶の直胴部を側面か
   ら挟んで引続き単結晶を引上げ製造する把持装置を備え
   たことを特徴とするシリコン単結晶の製造装置。