JPH05208891A - Single crystal growing apparatus - Google Patents
Single crystal growing apparatusInfo
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- JPH05208891A JPH05208891A JP16391692A JP16391692A JPH05208891A JP H05208891 A JPH05208891 A JP H05208891A JP 16391692 A JP16391692 A JP 16391692A JP 16391692 A JP16391692 A JP 16391692A JP H05208891 A JPH05208891 A JP H05208891A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、結晶原料の融液を収容
するるつぼと、前記融液を加熱するために前記るつぼの
周囲に配設された加熱手段と、前記融液から単結晶を引
上げる引上げ手段とをそれぞれ具備する単結晶成長装置
に関するものであって、棒状の単結晶を高速度で成長さ
せる装置に用いて最適なものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a crucible for accommodating a melt of a crystal raw material, a heating means arranged around the crucible for heating the melt, and a single crystal from the melt. The present invention relates to a single crystal growth apparatus each equipped with a pulling means for pulling up, and is most suitable for an apparatus for growing a rod-shaped single crystal at a high speed.
【０００２】[0002]
【従来の技術】シリコン単結晶を引上げ成長させるに
は、従来からチヨクラルスキー法（ＣＺ法）が用いられ
ている。このＣＺ法によれば、図１２に示すように、グ
ラファイト製のるつぼ１内に設けられている石英製のる
つぼ２内に収容した結晶原料の融液３を上記るつぼ１を
囲むように設けられている発熱体４により加熱しつつ、
種結晶５から棒状に成長した単結晶６を、この種結晶５
が保持されているチャック７により、融液３から引上げ
るようにしている。この引上げの際には、るつぼ１，２
および単結晶６をそれぞれ軸８およびチャック７によっ
て、例えば互いに逆方向に一定速度で回転させると共
に、融液３の液面に対して発熱体４が一定位置となるよ
うに、軸８によってるつぼ１を上昇させている。2. Description of the Related Art The Czochralski method (CZ method) has been conventionally used for pulling and growing a silicon single crystal. According to the CZ method, as shown in FIG. 12, a melt 3 of a crystal raw material contained in a quartz crucible 2 provided in a graphite crucible 1 is provided so as to surround the crucible 1. While heating with the heating element 4
A single crystal 6 grown in a rod shape from the seed crystal 5 is
Is held by the chuck 7 and pulled from the melt 3. At the time of this pulling up, crucibles 1 and 2
And the single crystal 6 are rotated by the shaft 8 and the chuck 7, respectively, in opposite directions at a constant speed, and the crucible 1 is rotated by the shaft 8 so that the heating element 4 is at a constant position with respect to the liquid surface of the melt 3. Is rising.
【０００３】このＣＺ法により得られる単結晶６の最大
成長速度Ｖmax は、この単結晶６と融液３との固液界面
が平坦でかつこの単結晶６の半径方向の温度勾配が存在
しないと仮定した場合、 Ｖmax ＝ｋ／（ｈ・ρ）（ｄＴ／ｄｘ） で与えられる。ここで、ｋは単結晶６の熱伝導率、ｈは
その融解熱、ρはその密度、（ｄＴ／ｄｘ）は固液界面
における固相（単結晶６）中の温度勾配である。なお、
ｘは単結晶６の軸方向の座標である。上式において、
ｋ、ｈ、ρは物質によって決まる固有の値であるため
に、大きなＶmax を得るためには、（ｄＴ／ｄｘ）を大
きくする必要がある。The maximum growth rate V max of the single crystal 6 obtained by the CZ method is such that the solid-liquid interface between the single crystal 6 and the melt 3 is flat and there is no temperature gradient in the radial direction of the single crystal 6. Assuming that V max = k / (h · ρ) (dT / dx). Here, k is the thermal conductivity of the single crystal 6, h is its heat of fusion, ρ is its density, and (dT / dx) is the temperature gradient in the solid phase (single crystal 6) at the solid-liquid interface. In addition,
x is the coordinate of the single crystal 6 in the axial direction. In the above formula,
Since k, h, and ρ are unique values determined by the substance, it is necessary to increase (dT / dx) in order to obtain a large V max .
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のＣＺ
法においては、引上げられた単結晶６は、融液３の表
面、るつぼ２の内壁、発熱体４などからの放射熱により
熱せられるために、上記の（ｄＴ／ｄｘ）はその分だけ
小さくなり、従って、実際に得られる成長速度も小さ
い。However, the above-mentioned CZ
In the method, the pulled single crystal 6 is heated by the radiation heat from the surface of the melt 3, the inner wall of the crucible 2, the heating element 4, etc., so that the above (dT / dx) becomes smaller accordingly. Therefore, the growth rate actually obtained is also small.
【０００５】この成長速度は、発熱体４の温度を全体的
に下げることによって大きくすることが可能である。し
かし、図９のＡおよびＢから理解されるように、融液３
の表面近傍の温度は中心部に比べてかなり低くなってい
るから、このようにすると、融液３のうちのこの融液３
の液面とるつぼ２とに隣接する部分３ａにおいて固化が
起き、その結果、単結晶６の引上げを継続することが困
難になってしまうという欠点がある。このために、図１
２に示す単結晶成長装置で、なんら支障なく単結晶６の
引上げを継続することのできる成長速度は、最大でも１
ｍｍ／分程度であった。しかも、単結晶６が大口径にな
るに従って上述の固化が起こりやすくなるために、さら
に成長速度を低下させざるを得なかった。なお、図９の
Ａ（図１０のＡおよび図１１のＡにおいても同様）にお
いて、Ｔ1 ＜Ｔ2 ＜Ｔ3 、Ｔ 2 〜Ｔ5 、Ｔ 3 〜Ｔ4 であ
る。This growth rate can be increased by lowering the temperature of the heating element 4 as a whole. However, as can be seen from FIGS. 9A and 9B, melt 3
Since the temperature in the vicinity of the surface of the melt is much lower than that in the central part, if this is done, this melt 3
However, there is a drawback that solidification occurs in the portion 3a adjacent to the liquid surface and the crucible 2, and as a result, it becomes difficult to continue pulling up the single crystal 6. To this end, FIG.
With the single crystal growth apparatus shown in 2, the growth rate at which the pulling of the single crystal 6 can be continued without any hindrance is 1 at the maximum.
It was about mm / min. Moreover, the above-mentioned solidification is more likely to occur as the single crystal 6 has a larger diameter, so that the growth rate must be further reduced. Note that in A of FIG. 9 (the same applies to A of FIG. 10 and A of FIG. 11), T 1 <T 2 <T 3 , T 2 to T 5 , and T 3 to T 4 .
【０００６】なお、本発明に関連する先行文献として
は、特公昭５１−４７１５３号公報、特公昭５８−１０
８０号公報などが挙げられ、特に後者には、融液の上方
に輻射スクリーンを設けることにより２ｍｍ／分の成長
速度で単結晶を成長させた実施例が記載されている。As prior art documents related to the present invention, Japanese Patent Publication No. 51-47153 and Japanese Patent Publication No. 58-10.
No. 80 and the like, and particularly the latter describes an example in which a radiant screen is provided above the melt to grow a single crystal at a growth rate of 2 mm / min.
【０００７】本発明は、上述の問題にかんがみ、従来の
単結晶成長装置が有する上述のような欠点を是正した単
結晶成長装置を提供することを目的とする。In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a single crystal growth apparatus in which the above-mentioned drawbacks of the conventional single crystal growth apparatus are corrected.
【０００８】[0008]
【問題点を解決するための手段】本発明は、結晶原料の
融液を収容するるつぼと、断面積が前記融液の液面近傍
に対向する部分よりもそれより下方に位置する部分で大
きくなっている発熱体から成り前記融液の液面近傍に対
向する部分ではそれより下方に位置する部分よりも高い
温度で加熱する加熱手段と、前記融液から単結晶を引き
上げる引上げ手段と、前記引上げ手段により引上げられ
る前記単結晶の側面と前記加熱手段のこの側面に対向す
る部分との間に介在させた熱遮蔽手段とをそれぞれ具備
し、前記加熱手段による選択的加熱作用と前記熱遮蔽手
段による熱遮蔽作用との共働作用によって、前記融液の
液面近傍が前記るつぼに接する部分から前記るつぼの中
心に向うに従って次第に低い温度となる温度分布を有す
るように構成されていることを特徴とする単結晶成長装
置に係るものである。According to the present invention, a crucible for accommodating a melt of a crystal raw material and a portion whose cross-sectional area is located lower than a portion facing the vicinity of the liquid surface of the melt are large. A heating means for heating at a temperature higher than that of a portion located below it in a portion facing the vicinity of the liquid surface of the melt, and a pulling means for pulling a single crystal from the melt; The heat shield means is interposed between the side surface of the single crystal pulled by the pulling means and the portion of the heating means facing the side surface, and the selective heating action by the heating means and the heat shield means are provided. It is configured to have a temperature distribution in which the temperature near the liquid surface of the melt gradually decreases from the portion in contact with the crucible toward the center of the crucible by the synergistic action with the heat shielding effect by the. Those of the single crystal growth apparatus characterized by there.
【０００９】[0009]
【実施例】以下、本発明に係る単結晶成長装置の一実施
例につき、図面を参照しながら説明する。なお、以下の
図面においては、図１２と同一部分には同一の符号を付
し、必要に応じてその説明を省略する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the single crystal growth apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings below, the same parts as those in FIG. 12 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as necessary.
【００１０】図１に示すように、本実施例による単結晶
成長装置においては、図１２に示す従来の単結晶成長装
置と同様に、グラファイト製のるつぼ１内に設けられて
いる石英製のるつぼ２中にシリコンの融液３が収容さ
れ、さらに、上記るつぼ１を囲むようにグラファイト製
の発熱体４および保温材９がそれぞれ設けられている。
そして、これら全体を囲むように、水冷ジャケット１０
ａ〜１０ｃが設けられている。なお、この水冷ジャケッ
ト１０ｂには、引上げられた単結晶６を観察するための
窓１２が設けられ、また、水冷ジャケット１０ａの底面
には、上方から水冷ジャケット１０ａ〜１０ｃの内側に
導入される不活性ガス（雰囲気ガス）を排出するための
排出管１３が設けられている。また、るつぼ１の下部に
は、このるつぼ１を回転および昇降させるための軸８が
水冷ジャケット１０ａの底面に設けられた開口１０ｄを
通して設けられている。さらに、発熱体４の下端はリン
グ板１４に固定され、このリング板１４の下部には、発
熱体４を昇降させるための昇降軸１５が水冷ジャケット
１０ａの底面に設けられた開口１０ｅ，１０ｆを通して
設けられている。一方、融液３の上方には、その底面に
単結晶６よりも少し径の大きい開口を有する例えばモリ
ブデン製の円筒から成る熱遮蔽体１６が設けられてい
る。さらにその上方には、引上げ軸１７の下端に取付け
られているチャック７に保持された種結晶５が設けら
れ、この種結晶５から棒状の単結晶６が成長するように
なっている。As shown in FIG. 1, in the single crystal growing apparatus according to the present embodiment, similarly to the conventional single crystal growing apparatus shown in FIG. 12, a quartz crucible provided in a graphite crucible 1 is used. A melt 3 of silicon is contained in the heating element 2, and a heating element 4 made of graphite and a heat insulating material 9 are provided so as to surround the crucible 1.
Then, the water cooling jacket 10 is provided so as to surround all of them.
a to 10c are provided. The water-cooling jacket 10b is provided with a window 12 for observing the pulled single crystal 6, and the bottom surface of the water-cooling jacket 10a is introduced into the water-cooling jackets 10a to 10c from above. A discharge pipe 13 for discharging the active gas (atmosphere gas) is provided. A shaft 8 for rotating and moving the crucible 1 up and down is provided in the lower portion of the crucible 1 through an opening 10d provided in the bottom surface of the water cooling jacket 10a. Further, the lower end of the heating element 4 is fixed to the ring plate 14, and an elevating shaft 15 for raising and lowering the heating element 4 is passed through the openings 10e and 10f provided on the bottom surface of the water cooling jacket 10a in the lower part of the ring plate 14. It is provided. On the other hand, above the melt 3, a heat shield 16 made of, for example, a molybdenum cylinder having an opening whose diameter is slightly larger than that of the single crystal 6 is provided on the bottom surface. Further, a seed crystal 5 held by a chuck 7 attached to the lower end of a pulling shaft 17 is provided above the seed crystal 5, and a rod-shaped single crystal 6 is grown from the seed crystal 5.
【００１１】上記発熱体４は、図２に示すように、その
上部にテーパ部４ａが設けられている円筒状のグラファ
イトにその中心軸方向に延びる上部溝４ｂおよび下部溝
４ｃをその周方向に等間隔にかつ交互に設けたものであ
る。さらに、上記下部溝４ｃの一端には、この下部溝４
ｃの中心軸に対してほぼ４５°をなす方向に延びる溝４
ｄ，４ｅが形成されている。As shown in FIG. 2, the heating element 4 has an upper groove 4b and a lower groove 4c extending in the central axis direction in a cylindrical graphite having an upper portion provided with a tapered portion 4a in the circumferential direction. It is provided at equal intervals and alternately. Further, at one end of the lower groove 4c, the lower groove 4c
Groove 4 extending in a direction forming an angle of about 45 ° with respect to the central axis of c
d and 4e are formed.
【００１２】このように構成された単結晶成長装置を用
いて種結晶５にシリコンの融液３から単結晶６を成長さ
せるには、るつぼ１，２および単結晶６をそれぞれ軸８
および引上げ軸１７により例えば互いに逆方向に回転さ
せつつ、図示を省略した駆動機構により引上げ軸１７を
徐々に上昇させることによって単結晶６の引上げを行う
と共に、融液３の液面に対して発熱体４が一定位置とな
るようにるつぼ１，２を上昇させる。In order to grow the single crystal 6 from the melt 3 of silicon on the seed crystal 5 using the single crystal growth apparatus configured as described above, the crucibles 1 and 2 and the single crystal 6 are respectively provided with axes 8.
And the single crystal 6 is pulled by gradually raising the pulling shaft 17 by a drive mechanism (not shown) while rotating the pulling shaft 17 in opposite directions, and heat is generated with respect to the liquid surface of the melt 3. The crucibles 1, 2 are raised so that the body 4 is at a fixed position.
【００１３】上述の実施例によれば、次のように利点が
ある。すなわち、発熱体４の上部にはテーパ部４ａが設
けられ、さらに下部溝４ｃの一端に溝４ｄ，４ｅが設け
られているので、上記テーパ部４ａにおける発熱体４の
断面積は、その下部に比べて小さく、特に溝４ｄ，４ｅ
の近傍においてはきわめて小さくなっている。従って、
電流通電時においては、この発熱体４のテーパ部４ａが
下部に比べて高温に熱せられるので、このテーパ部４ａ
とほぼ同一の高さに位置する融液３の液面とるつぼ２の
内壁とにそれぞれ隣接する部分３ａの温度と融液３中の
最高温度との差は、図１０のＡおよびＢに示すように、
従来に比べて小さい（なお、発熱体４全体の電気抵抗は
テーパ部４ａなどを設けた分だけ従来に比べて高く、従
って、同一通電量では従来に比べて温度が高くなるの
で、本実施例においては、従来よりも通電量を少し落と
しており、このために、融液３中の温度は従来よりも多
少低くなっていると考えられる）。ゆえに、既述の温度
勾配（ｄＴ／ｄｘ）を大きくするために発熱体４の温度
を下げた場合においても、上記温度差が従来に比べて小
さい分だけ、融液３のうちのこの融液３の液面とるつぼ
２の内壁とに隣接する部分３ａの固化が起きにくくなる
ので、その分だけ発熱体４の温度を下げることができ
る。従って、単結晶６の成長速度を例えば２．０ｍｍ／
分と従来に比べてきわめて大きくすることができ、しか
も、単結晶６の成長を連続して行うことができる。その
結果、生産性が従来に比べて高く、従って、単結晶６の
成長コストを低減することができる。The above embodiment has the following advantages. That is, since the tapered portion 4a is provided above the heating element 4 and the grooves 4d and 4e are provided at one end of the lower groove 4c, the cross-sectional area of the heating element 4 in the tapered portion 4a is lower than that. Smaller than others, especially grooves 4d, 4e
It is extremely small in the vicinity of. Therefore,
Since the tapered portion 4a of the heating element 4 is heated to a higher temperature than the lower portion when a current is applied, the tapered portion 4a is heated.
The difference between the temperature of the portion 3a adjacent to the liquid surface of the melt 3 and the inner wall of the crucible 2 and the maximum temperature in the melt 3 which are located at substantially the same height as is shown in A and B of FIG. like,
Smaller than the conventional one (Note that the electric resistance of the entire heating element 4 is higher than that of the conventional one due to the provision of the tapered portion 4a and the like. Therefore, at the same energization amount, the temperature becomes higher than that of the conventional one. In (1), the energization amount is slightly lower than in the prior art, and it is considered that the temperature in the melt 3 is somewhat lower than in the prior art). Therefore, even when the temperature of the heating element 4 is lowered in order to increase the above-mentioned temperature gradient (dT / dx), this melt of the melt 3 is reduced by the amount that the temperature difference is smaller than in the conventional case. Since the solidification of the portion 3a adjacent to the liquid surface of 3 and the inner wall of the crucible 2 is less likely to occur, the temperature of the heating element 4 can be reduced accordingly. Therefore, the growth rate of the single crystal 6 is, for example, 2.0 mm /
The size of the single crystal 6 can be significantly increased as compared with the conventional one, and the single crystal 6 can be continuously grown. As a result, the productivity is higher than in the past, and therefore the growth cost of the single crystal 6 can be reduced.
【００１４】また、従来のように１ｍｍ／分程度の成長
速度で単結晶６を成長させる場合に得られる単結晶６中
の積層欠陥密度は、図３に示すようにきわめて大きいの
に対して、上述の実施例のように高速、例えば２ｍｍ／
分程度の成長速度で単結晶６を成長させた場合に得られ
る単結晶６中の積層欠陥密度は、この図３に示すように
きわめて小さいから、単結晶６の品質はきわめて良好で
ある。Further, as shown in FIG. 3, the stacking fault density in the single crystal 6 obtained when the single crystal 6 is grown at a growth rate of about 1 mm / min as in the prior art is extremely large. High speed as in the above embodiment, eg 2 mm /
Since the stacking fault density in the single crystal 6 obtained when the single crystal 6 is grown at a growth rate of about a minute is extremely small as shown in FIG. 3, the quality of the single crystal 6 is very good.
【００１５】また、融液３の上方には、既述のように、
その底面に単結晶６よりも少し径の大きい開口を有する
円筒から成る熱遮蔽体１６を設けているので、この融液
３、発熱体４などからの放射熱により単結晶６が加熱さ
れるのを防止することができる。このために、この分だ
け温度勾配（ｄＴ／ｄｘ）を大きくすることができるか
ら、これによっても単結晶６の成長速度を大きくするこ
とができる。Above the melt 3, as described above,
Since the heat shield 16 made of a cylinder having an opening having a diameter slightly larger than that of the single crystal 6 is provided on the bottom surface, the single crystal 6 is heated by the radiant heat from the melt 3, the heating element 4 and the like. Can be prevented. For this reason, since the temperature gradient (dT / dx) can be increased by this amount, the growth rate of the single crystal 6 can also be increased by this.
【００１６】さらに、発熱体４の上部の断面積は従来に
比べて小さいので、この発熱体４全体の電気抵抗もその
分だけ高く、従って、従来に比べて低い電力で融液３を
従来と同程度の温度に加熱することができる。このため
に、発熱体４による消費電力を従来に比べて低減するこ
とができる。Further, since the cross-sectional area of the upper part of the heating element 4 is smaller than that of the conventional one, the electric resistance of the entire heating element 4 is correspondingly higher, and therefore, the melt 3 is required to have a lower electric power than the conventional one. It can be heated to about the same temperature. Therefore, the power consumption of the heating element 4 can be reduced as compared with the conventional one.
【００１７】本発明は、上述の実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の技術的思想に基づく種々の変形が可
能である。例えば、上述の実施例においては、発熱体４
の上部にテーパ部４ａを設けると共に、下部溝４ｃの一
端に溝４ｄ，４ｅを設けたが、テーパ部４ａのみを設け
てもよい。さらに、例えば図４に示すように発熱体４を
上部が薄肉となるようにテーパ状としたり、図５に示す
ように発熱体４の上部に凹部４ｆを設けたり、図６に示
すように発熱体４の上部に例えばそれぞれ深さの異なる
多数の溝４ｇを設けたりしてもよい。さらにまた、図７
に示すように発熱体４の上部の幅ｔ1 を下部の幅ｔ2 に
比べて小さくしてもよい。The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but various modifications can be made based on the technical idea of the present invention. For example, in the above embodiment, the heating element 4
Although the tapered portion 4a is provided on the upper part of the above and the grooves 4d and 4e are provided on one end of the lower groove 4c, only the tapered portion 4a may be provided. Further, for example, as shown in FIG. 4, the heating element 4 is tapered so that the upper portion has a thin wall, or as shown in FIG. 5, a concave portion 4f is provided in the upper portion of the heating element 4, and as shown in FIG. For example, a large number of grooves 4g having different depths may be provided on the upper portion of the body 4. Furthermore, FIG.
As shown in, the width t 1 of the upper part of the heating element 4 may be made smaller than the width t 2 of the lower part.
【００１８】さらに、図８に示す別の実施例のように、
上述の実施例または上述の種々の変形例において水冷ジ
ャケット１０ａの周囲に電磁石２１を設けて、融液３に
磁場を印加しつつ単結晶６の引上げ成長を行うようにし
てもよい。このようにすれば、電気伝導性を有する融液
３は上記磁場により電磁気的な力を受け、その結果、熱
対流が抑制される。このように熱対流が抑制された状態
では、発熱体４における温度分布が融液３の温度分布に
忠実に反映されるので、図１１のＡおよびＢに示すよう
に、融液３の中心部では温度が低く周辺では温度が高く
なると共に、融液３の液面とるつぼ２の内壁とにそれぞ
れ隣接する部分とその中心部との温度差が上述の実施例
よりもさらに大きくなる。その結果、磁場を印加しない
場合に比べて単結晶６の成長速度をさらに大きくするこ
とができる。なお磁場の印加方向は垂直方向であっても
よい。Further, as in another embodiment shown in FIG.
An electromagnet 21 may be provided around the water cooling jacket 10a in the above-described embodiment or the various modifications described above, and pull-up growth of the single crystal 6 may be performed while applying a magnetic field to the melt 3. By doing so, the melt 3 having electrical conductivity is subjected to an electromagnetic force by the magnetic field, and as a result, thermal convection is suppressed. In such a state where the thermal convection is suppressed, the temperature distribution in the heating element 4 is faithfully reflected in the temperature distribution of the melt 3, and therefore, as shown in A and B of FIG. The temperature is low and the temperature is high in the surroundings, and the temperature difference between the central portion and the portions adjacent to the liquid surface of the melt 3 and the inner wall of the crucible 2 becomes larger than that in the above-described embodiment. As a result, the growth rate of the single crystal 6 can be further increased as compared with the case where no magnetic field is applied. The magnetic field may be applied in the vertical direction.
【００１９】具体例１ １２インチ径のるつぼ２に原料として２０ｋｇの多結晶
シリコンを装填し、次いで、これを融解させた後、単結
晶６を引上げ成長させた。第１２図に示す従来の場合
は、１．２ｍｍ／分の成長速度で融液３のうちのるつぼ
２と液面とに隣接する部分３ａで固化が起きたのに対し
て、融液３の上方に熱遮蔽体１６を設けた場合には、
１．５ｍｍ／分の成長速度で単結晶６の成長を行うこと
ができた。さらに、上述の実施例のように熱遮蔽体１６
を設けると共に、発熱体４にテーパ４ａおよび溝４ｄ，
４ｅを設けた場合には、２．０ｍｍ／分の成長速度で直
径４インチの単結晶６を成長させることができた。Concrete Example 1 A crucible 2 having a diameter of 12 inches was charged with 20 kg of polycrystalline silicon as a raw material, which was then melted and then a single crystal 6 was pulled and grown. In the conventional case shown in FIG. 12, the solidification occurred in the portion 3a of the melt 3 adjacent to the crucible 2 and the liquid surface at the growth rate of 1.2 mm / min, whereas the melt 3 When the heat shield 16 is provided above,
The single crystal 6 could be grown at a growth rate of 1.5 mm / min. Further, as in the above-described embodiment, the heat shield 16
And the heating element 4 has a taper 4a and a groove 4d,
4e was provided, the single crystal 6 having a diameter of 4 inches could be grown at a growth rate of 2.0 mm / min.
【００２０】具体例２ 具体例１の場合と同様に、１２インチ径のるつぼ２に２
０ｋｇの多結晶シリコン原料を装填して融解させ、次い
で、単結晶６の引上げを行った。上述の実施例のように
熱遮蔽体１６とテーパ部４ａおよび溝４ｄ，４ｅが設け
られた発熱体４とを設置した場合、成長速度２．０ｍｍ
／分で単結晶６を成長させることができた。さらに、図
８に示すように磁場を印加して単結晶６の成長を行った
場合には、成長速度２．３ｍｍ／分を達成することがで
きた。Concrete Example 2 As in the case of Concrete Example 1, two crucibles having a diameter of 12 inches are provided.
0 kg of polycrystalline silicon raw material was loaded and melted, and then the single crystal 6 was pulled up. When the heat shield 16 and the heating element 4 provided with the tapered portion 4a and the grooves 4d and 4e are installed as in the above-described embodiment, the growth rate is 2.0 mm.
It was possible to grow the single crystal 6 at the speed of 1 / min. Further, when the single crystal 6 was grown by applying a magnetic field as shown in FIG. 8, a growth rate of 2.3 mm / min could be achieved.
【００２１】[0021]
【発明の効果】本発明に係る単結晶成長装置は、断面積
が融液の液面近傍に対向する部分よりもそれより下方に
位置する部分で大きくなっている発熱体から成り前記融
液の液面近傍に対向する部分ではそれより下方に位置す
る部分よりも高い温度で加熱する加熱手段と、引上げ手
段により引上げられる単結晶の側面と前記加熱手段のこ
の側面に対向する部分との間に介在させた熱遮蔽手段と
をそれぞれ具備し、前記加熱手段による選択的加熱作用
と前記熱遮蔽手段による熱遮蔽作用との共働作用によっ
て、前記融液の液面近傍がるつぼに接する部分からるつ
ぼの中心に向うに従って次第に低い温度となる温度分布
を有するように構成されている。従って、前記融液の液
面近傍をるつぼに接する部分よりも中心部分で充分に低
温にすることができると共に、るつぼに接する融液の液
面近傍よりも単結晶部分を充分低温にすることができる
から、加熱手段の発熱量を比較的低くした場合に、るつ
ぼに接する融液の液面近傍で固化が起きるのを効果的に
防止することができ、このために、従来の装置に比べ
て、大きな成長速度で、しかも、結晶欠陥が少なくて高
品質の単結晶を成長させることができる。The single crystal growth apparatus according to the present invention comprises a heating element having a cross-sectional area which is larger at a portion located below the portion facing the vicinity of the liquid surface of the melt. Between the heating means for heating at a temperature higher than that of the portion located below the liquid surface and the side surface of the single crystal pulled by the pulling means, and the portion of the heating means facing the side surface. And a heat shield means interposed between the crucible and the crucible in which the vicinity of the liquid surface of the melt is in contact with the crucible by the cooperative action of the selective heating effect of the heating means and the heat shield effect of the heat shield means. The temperature distribution is such that the temperature gradually decreases toward the center of the. Therefore, the temperature near the liquid surface of the melt can be made sufficiently lower in the central portion than in the portion in contact with the crucible, and the temperature of the single crystal portion can be made sufficiently lower than in the vicinity of the liquid surface of the melt in contact with the crucible. Therefore, when the heating value of the heating means is made relatively low, it is possible to effectively prevent solidification from occurring in the vicinity of the liquid surface of the melt in contact with the crucible. A high-quality single crystal can be grown at a high growth rate and with few crystal defects.
【図１】本発明に係る単結晶成長装置の一実施例を示す
断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a single crystal growth apparatus according to the present invention.
【図２】図１に示す単結晶成長装置における発熱体の拡
大斜視図である。FIG. 2 is an enlarged perspective view of a heating element in the single crystal growth apparatus shown in FIG.
【図３】成長された単結晶中の積層欠陥密度と酸素濃度
と引上げ速度との関係を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the relationship between stacking fault density, oxygen concentration, and pulling rate in a grown single crystal.
【図４】本発明の一変形例を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a modified example of the present invention.
【図５】本発明の別の変形例を示す断面図である。FIG. 5 is a sectional view showing another modification of the present invention.
【図６】本発明のさらに別の変形例を示す断面図であ
る。FIG. 6 is a sectional view showing still another modified example of the present invention.
【図７】本発明のさらに別の変形例を示す正面図であ
る。FIG. 7 is a front view showing still another modification of the present invention.
【図８】本発明の別の実施例を示す断面図である。FIG. 8 is a sectional view showing another embodiment of the present invention.
【図９】ＡおよびＢは、それぞれ従来の融液中の温度分
布を等温線で示す模式図および融液の中心軸方向の温度
分布を示すグラフである。9A and 9B are a schematic diagram showing a temperature distribution in a conventional melt by an isotherm and a graph showing a temperature distribution in the central axis direction of the melt, respectively.
【図１０】ＡおよびＢは、本発明の実施例についての図
９のＡおよびＢと同様な模式図およびグラフである。10A and 10B are schematic diagrams and graphs similar to FIGS. 9A and 9B for an embodiment of the present invention.
【図１１】ＡおよびＢは、融液に磁場を印加した図８に
示す本発明の別の実施例についての図９のＡおよびＢと
同様な模式図およびグラフである。11A and 11B are schematic diagrams and graphs similar to FIGS. 9A and 9B for another embodiment of the present invention shown in FIG. 8 in which a magnetic field is applied to the melt.
【図１２】ＣＺ法による従来の単結晶成長装置の要部を
示す断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view showing a main part of a conventional single crystal growth apparatus by the CZ method.
１，２ るつぼ ３ 融液 ４ 発熱体（加熱手段） ４ａ テーパ部 ５ 種結晶 ６ 単結晶 １６ 熱遮蔽体（熱遮蔽手段） １７ 引上げ軸（引上げ手段） 1, crucible 3 melt 4 heating element (heating means) 4a tapered portion 5 seed crystal 6 single crystal 16 heat shield (heat shield means) 17 pulling shaft (pulling means)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大久保 安教 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Ankyo Okubo 6-735 Kitashinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony Corporation
Claims (1)
より下方に位置する部分で大きくなっている発熱体から
成り前記融液の液面近傍に対向する部分ではそれより下
方に位置する部分よりも高い温度で加熱する加熱手段
と、 前記融液から単結晶を引き上げる引上げ手段と、 前記引上げ手段により引上げられる前記単結晶の側面と
前記加熱手段のこの側面に対向する部分との間に介在さ
せた熱遮蔽手段とをそれぞれ具備し、 前記加熱手段による選択的加熱作用と前記熱遮蔽手段に
よる熱遮蔽作用との共働作用によって、前記融液の液面
近傍が前記るつぼに接する部分から前記るつぼの中心に
向うに従って次第に低い温度となる温度分布を有するよ
うに構成されていることを特徴とする単結晶成長装置。1. A crucible for accommodating a melt of a crystal raw material, and a heating element having a cross-sectional area which is larger in a portion located below the portion facing the vicinity of the liquid surface of the melt. A heating means for heating at a temperature higher than a portion located below it in a portion facing the vicinity of the liquid surface of the liquid, a pulling means for pulling a single crystal from the melt, and a pulling means for pulling the single crystal A heat shield means interposed between a side surface and a portion of the heating means opposed to the side surface, respectively, and a cooperative action of a selective heating effect of the heating means and a heat shield effect of the heat shielding means. The single bond is characterized by having a temperature distribution in which the vicinity of the liquid surface of the melt gradually decreases from the portion in contact with the crucible toward the center of the crucible. Crystal growth equipment.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16391692A JPH0660080B2 (en) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | Single crystal growth equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16391692A JPH0660080B2 (en) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | Single crystal growth equipment |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59176420A Division JPS6153187A (en) | 1984-08-24 | 1984-08-24 | Device for growing single crystal |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05208891A true JPH05208891A (en) | 1993-08-20 |
| JPH0660080B2 JPH0660080B2 (en) | 1994-08-10 |
Family
ID=15783263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16391692A Expired - Lifetime JPH0660080B2 (en) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | Single crystal growth equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0660080B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003522086A (en) * | 1998-06-26 | 2003-07-22 | エムイーエムシー・エレクトロニック・マテリアルズ・インコーポレイテッド | Electric resistance heater for crystal growth apparatus and method of using the same |
| JP2010254487A (en) * | 2009-04-21 | 2010-11-11 | Sumco Corp | Method for growing single crystal |
| JP2017506206A (en) * | 2014-02-21 | 2017-03-02 | モーメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・インク | Multi-zone variable power density heater, apparatus including the heater and method of using the heater |
-
1992
- 1992-05-29 JP JP16391692A patent/JPH0660080B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003522086A (en) * | 1998-06-26 | 2003-07-22 | エムイーエムシー・エレクトロニック・マテリアルズ・インコーポレイテッド | Electric resistance heater for crystal growth apparatus and method of using the same |
| JP2010254487A (en) * | 2009-04-21 | 2010-11-11 | Sumco Corp | Method for growing single crystal |
| JP2017506206A (en) * | 2014-02-21 | 2017-03-02 | モーメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・インク | Multi-zone variable power density heater, apparatus including the heater and method of using the heater |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0660080B2 (en) | 1994-08-10 |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |