JPH05279172A - 結晶成長方法及び結晶成長装置 - Google Patents
結晶成長方法及び結晶成長装置Info
- Publication number
- JPH05279172A JPH05279172A JP11523691A JP11523691A JPH05279172A JP H05279172 A JPH05279172 A JP H05279172A JP 11523691 A JP11523691 A JP 11523691A JP 11523691 A JP11523691 A JP 11523691A JP H05279172 A JPH05279172 A JP H05279172A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crystal
- pulling
- temperature
- melt
- single crystal
- 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
Links
Classifications
-
- 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
- C30B15/14—Heating of the melt or the crystallised materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 単結晶成長の成長速度向上による、生産
性の向上を図るのを目的とする。 【構成】 単結晶成長装置内に、温度制御板を設
け、融液表面の温度分布を理想的な状態に常時維持す
る。
性の向上を図るのを目的とする。 【構成】 単結晶成長装置内に、温度制御板を設
け、融液表面の温度分布を理想的な状態に常時維持す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、引上げ法による結晶成
長技術、とくに半導体の単結晶引上げ技術に 整理番号＝９１０４２０００１
ページ（２／９） 適用され、るつぼ内に充填された素材融液の表面温度の
半径方向の温度分布を、融液表面上に温度制御板をもう
けることにより制御し、単結晶の引上げ速度と得られる
結晶の品質を向上させる技術に関する。
長技術、とくに半導体の単結晶引上げ技術に 整理番号＝９１０４２０００１
ページ（２／９） 適用され、るつぼ内に充填された素材融液の表面温度の
半径方向の温度分布を、融液表面上に温度制御板をもう
けることにより制御し、単結晶の引上げ速度と得られる
結晶の品質を向上させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体の単結晶引上げ技術、とく
にチョクラルスキー（以下ＣＺ）法によるシリコン単結
晶の引上げ技術においては、生産性の向上や、引上げ途
上における熱履歴の結晶への影響を制御するために、た
とえば、特公昭57-40119号や、特公平2-31040号公報に
開示されるような、引上げ結晶の周りに逆円錐状の一種
の熱輻射板のようなものを設けた技術がある。これら
は、るつぼを介して及んでくる加熱用ヒータからの熱
や、融液面からの輻射熱をさえぎるか又は反射すること
により、引上げ結晶の冷却速度を速めるものである。
にチョクラルスキー（以下ＣＺ）法によるシリコン単結
晶の引上げ技術においては、生産性の向上や、引上げ途
上における熱履歴の結晶への影響を制御するために、た
とえば、特公昭57-40119号や、特公平2-31040号公報に
開示されるような、引上げ結晶の周りに逆円錐状の一種
の熱輻射板のようなものを設けた技術がある。これら
は、るつぼを介して及んでくる加熱用ヒータからの熱
や、融液面からの輻射熱をさえぎるか又は反射すること
により、引上げ結晶の冷却速度を速めるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの技術
では熱輻射板により輻射された熱で、融液表面が部分的
に過熱したり、このため融液全体の温度分布が正常でな
くなり、かえって結晶特性に悪影響がでたりすることも
あった。また、引上げ速度もさらに向上させることが、
生産性の上からも望まれている。
では熱輻射板により輻射された熱で、融液表面が部分的
に過熱したり、このため融液全体の温度分布が正常でな
くなり、かえって結晶特性に悪影響がでたりすることも
あった。また、引上げ速度もさらに向上させることが、
生産性の上からも望まれている。
【０００４】また、従来よりＣＺ法においては、融液面
の温度分布状態に関し、引上げを実際に行なうオペレー
タは、１本の単結晶引上げ途中でもそのパターンがかわ
ってくることをよく知っている。通常このパターンは、
単結晶のトップ側（引上げ初め）からテール側（引上げ
終わり）に進行するにしたがって、図４のＸからＺへ変
化していくが、Ｚのような状態になると単結晶の引上げ
が困難になり、途中で引上げを断念するようなこともあ
る。
の温度分布状態に関し、引上げを実際に行なうオペレー
タは、１本の単結晶引上げ途中でもそのパターンがかわ
ってくることをよく知っている。通常このパターンは、
単結晶のトップ側（引上げ初め）からテール側（引上げ
終わり）に進行するにしたがって、図４のＸからＺへ変
化していくが、Ｚのような状態になると単結晶の引上げ
が困難になり、途中で引上げを断念するようなこともあ
る。
【０００５】より高速で単結晶を引き上げようとすれば
するほど、この温度分布のパターンは一層Ｙ、Ｚの傾向
を帯びてくる。これはシリコンの凝固を速めるために、
ヒー 整理番号＝９１０４２０００１
ページ（３／９） ターの発熱量を下げる必要があるものの、シリコンの凝
固熱(430cal/ｇ)の単位時間当たりの発生量は増加する
ことから、るつぼ内壁面側の温度は下がり気味にならざ
るをえないことによる。ＣＺ法では、融液のるつぼ半径
方向の温度を制御しなければならないにもかかわらず、
その有効な技術がないため、従来これが行われていなか
ったもので、そのため従来は、上記の温度分布のパター
ンがＹからＺになると、引上げ速度を低下させたり、ヒ
ーターへの電力を上げたりして、引上げができなくなる
のを逃げるのが普通であった。これは引上げられた単結
晶の品質、生産性に極めて悪い影響を与えるものであ
る。
するほど、この温度分布のパターンは一層Ｙ、Ｚの傾向
を帯びてくる。これはシリコンの凝固を速めるために、
ヒー 整理番号＝９１０４２０００１
ページ（３／９） ターの発熱量を下げる必要があるものの、シリコンの凝
固熱(430cal/ｇ)の単位時間当たりの発生量は増加する
ことから、るつぼ内壁面側の温度は下がり気味にならざ
るをえないことによる。ＣＺ法では、融液のるつぼ半径
方向の温度を制御しなければならないにもかかわらず、
その有効な技術がないため、従来これが行われていなか
ったもので、そのため従来は、上記の温度分布のパター
ンがＹからＺになると、引上げ速度を低下させたり、ヒ
ーターへの電力を上げたりして、引上げができなくなる
のを逃げるのが普通であった。これは引上げられた単結
晶の品質、生産性に極めて悪い影響を与えるものであ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、こうした従来
技術の問題解決のために、融液の半径方向の温度分布制
御を可能にする新たな引上げ技術を提供するもので、る
つぼ内に充填されて、このるつぼを取り囲む外部加熱手
段としてのヒータにより溶融状態にされた素材融液に、
種結晶を浸漬して徐々にこれを引上げることにより、結
晶を成長させる技術において、融液面の上方であって、
引上げ結晶を取り囲む領域に温度制御板を設けること
で、融液表面の温度分布を、結晶の引上げ中、引上げ結
晶下の固液界面において最も低くなるように、同時に、
るつぼ内壁面に向かう方向に次第に高くなるように常に
維持する方法及びその装置にあることを特徴としてい
る。
技術の問題解決のために、融液の半径方向の温度分布制
御を可能にする新たな引上げ技術を提供するもので、る
つぼ内に充填されて、このるつぼを取り囲む外部加熱手
段としてのヒータにより溶融状態にされた素材融液に、
種結晶を浸漬して徐々にこれを引上げることにより、結
晶を成長させる技術において、融液面の上方であって、
引上げ結晶を取り囲む領域に温度制御板を設けること
で、融液表面の温度分布を、結晶の引上げ中、引上げ結
晶下の固液界面において最も低くなるように、同時に、
るつぼ内壁面に向かう方向に次第に高くなるように常に
維持する方法及びその装置にあることを特徴としてい
る。
【０００７】さらに、この温度制御板を、結晶引上げ
中、融液面からの距離が引上げ状況に応じて可変になる
よう移動させると、融液表面の温度分布を、前記の状態
に制御しやすくなる。
中、融液面からの距離が引上げ状況に応じて可変になる
よう移動させると、融液表面の温度分布を、前記の状態
に制御しやすくなる。
【０００８】また、温度制御板は、結晶引上げ域に沿っ
た保持部と、その下端部分に設けた、外方向下向き又は
水平に開いてるつぼ内壁面付近に達する傘状部とを有し
ている。
た保持部と、その下端部分に設けた、外方向下向き又は
水平に開いてるつぼ内壁面付近に達する傘状部とを有し
ている。
【０００９】ここで、温度制御板の傘状部の傾きを、水
平面に対して15°以下に設定すると 整理番号＝９１０４２０００１
ページ（４／９） 、融液表面の温度分布の状態が良好になる。
平面に対して15°以下に設定すると 整理番号＝９１０４２０００１
ページ（４／９） 、融液表面の温度分布の状態が良好になる。
【００１０】
【作用】本発明においては、前記したようにヒータによ
り加熱溶融された素材融液の、結晶直下の部分から、る
つぼ内壁と接する部分までの表面の温度分布状態を、引
上げ途中のどの時点においても、結晶直下部分が最も低
温で、外側に向かうにつれ高温となるよう制御して、良
好な品質をもった結晶の高速引上げを実現しようとする
ものである。本発明がこうした作用を用いる理由は、Ｉ
Ｃ用の優れた品質の大径シリコン単結晶を得るには、た
とえばＣＺ法において、最も重視しなければならないの
が、結晶が融液から固化する位置Ａ（図４）を中心にし
て、引上げられたシリコン単結晶の温度履歴を決定す
る、いわゆる縦方向の温度分布状態と、融液からの固化
状態を左右する、いわゆるるつぼ内壁に向かう融液表面
の横方向の温度分布状態とにあるからである。
り加熱溶融された素材融液の、結晶直下の部分から、る
つぼ内壁と接する部分までの表面の温度分布状態を、引
上げ途中のどの時点においても、結晶直下部分が最も低
温で、外側に向かうにつれ高温となるよう制御して、良
好な品質をもった結晶の高速引上げを実現しようとする
ものである。本発明がこうした作用を用いる理由は、Ｉ
Ｃ用の優れた品質の大径シリコン単結晶を得るには、た
とえばＣＺ法において、最も重視しなければならないの
が、結晶が融液から固化する位置Ａ（図４）を中心にし
て、引上げられたシリコン単結晶の温度履歴を決定す
る、いわゆる縦方向の温度分布状態と、融液からの固化
状態を左右する、いわゆるるつぼ内壁に向かう融液表面
の横方向の温度分布状態とにあるからである。
【００１１】前者は、固化完了直後の高温状態(1350℃
以上)から、少し引上げが進んだやや上方の中温状態(13
00〜900℃)、さらに上方の低温状態(900〜450℃)への推
移による、単結晶内での固溶酸素の析出や、あるいはま
たドナー化、さらに各種結晶欠陥の発生消滅等の、ドラ
マティックな生起を左右していると推定されている。
以上)から、少し引上げが進んだやや上方の中温状態(13
00〜900℃)、さらに上方の低温状態(900〜450℃)への推
移による、単結晶内での固溶酸素の析出や、あるいはま
たドナー化、さらに各種結晶欠陥の発生消滅等の、ドラ
マティックな生起を左右していると推定されている。
【００１２】一方後者は、こうした単結晶内での物理現
象にはかかわらず、いかに支障なく結晶が引上がるかど
うかを左右している。シリコン融液の適性温度は、原理
的には単にシリコン単結晶直下の融液の温度のみできま
ると考えられるが、工業的に製造するとなると、るつぼ
内融液全体、とりわけその表面の温度分布の制御が大切
になる。
象にはかかわらず、いかに支障なく結晶が引上がるかど
うかを左右している。シリコン融液の適性温度は、原理
的には単にシリコン単結晶直下の融液の温度のみできま
ると考えられるが、工業的に製造するとなると、るつぼ
内融液全体、とりわけその表面の温度分布の制御が大切
になる。
【００１３】外周からヒーターにより加熱する方式が一
般的なＣＺ法では、黒鉛るつぼ、石英るつぼ及びシリコ
ン融液等の被加熱体からは常に、伝導、輻射あるいは対
流により放熱が行なわれている。結果的に、望ましい横
方向の温度分布は図３に示し 整理番号＝９１０４２０００１
ページ（５／９） たイのようになるが、もちろんヒーターへの電力を制御
して、図４中の結晶直下（符号Ａの部分）の温度が、シ
リコンの凝固温度(1420℃)に維持されるよう、通常自動
制御はなされている。これには、シリコン単結晶の直径
を光学的に計測して制御に用いる、いわゆる「光学式」
と、シリコン単結晶の直径の変動を重量で感知してこれ
を制御に用いる、いわゆる「重量式」とがあるが、いづ
れの方式であっても、融液を加熱しているヒーターの発
熱量と、単結晶の引上げ速度とを、同時に制御する手段
が制御系に組み込まれているのが一般的である。しか
し、品質の良い結晶を得るためには、引上げ速度にその
制御の割合の多くを受けもたせることは良くないとさ
れ、したがってシリコン融液への温度制御の割合を多く
することが望ましい。
般的なＣＺ法では、黒鉛るつぼ、石英るつぼ及びシリコ
ン融液等の被加熱体からは常に、伝導、輻射あるいは対
流により放熱が行なわれている。結果的に、望ましい横
方向の温度分布は図３に示し 整理番号＝９１０４２０００１
ページ（５／９） たイのようになるが、もちろんヒーターへの電力を制御
して、図４中の結晶直下（符号Ａの部分）の温度が、シ
リコンの凝固温度(1420℃)に維持されるよう、通常自動
制御はなされている。これには、シリコン単結晶の直径
を光学的に計測して制御に用いる、いわゆる「光学式」
と、シリコン単結晶の直径の変動を重量で感知してこれ
を制御に用いる、いわゆる「重量式」とがあるが、いづ
れの方式であっても、融液を加熱しているヒーターの発
熱量と、単結晶の引上げ速度とを、同時に制御する手段
が制御系に組み込まれているのが一般的である。しか
し、品質の良い結晶を得るためには、引上げ速度にその
制御の割合の多くを受けもたせることは良くないとさ
れ、したがってシリコン融液への温度制御の割合を多く
することが望ましい。
【００１４】すなわち、図１乃至図３に示した本発明に
係る技術を採用すると、温度制御板７、７’、７”の傘
状部９、９’、９”が、融液表面の放熱を抑えるととも
に、結晶周囲の保持部８、８’、８”は伝導により熱を
上方へと逃がし固液界面の冷却速度を速めることから、
融液表面の半径方向の温度分布状態が図４中のＸの理想
的パターンを保ち、引上げ途中のあらゆる状況におい
て、ＹやＺの状態に陥ることがないものと考えられる。
したがって、この温度制御板を融液面水準の変動に追従
するように可動にすると、この作用効果もさらに安定す
る。
係る技術を採用すると、温度制御板７、７’、７”の傘
状部９、９’、９”が、融液表面の放熱を抑えるととも
に、結晶周囲の保持部８、８’、８”は伝導により熱を
上方へと逃がし固液界面の冷却速度を速めることから、
融液表面の半径方向の温度分布状態が図４中のＸの理想
的パターンを保ち、引上げ途中のあらゆる状況におい
て、ＹやＺの状態に陥ることがないものと考えられる。
したがって、この温度制御板を融液面水準の変動に追従
するように可動にすると、この作用効果もさらに安定す
る。
【００１５】
【比較例】図５に示したＣＺ法による単結晶成長装置
の、黒鉛ルツボ１内に石英るつぼ（16インチ）２を入
れ、あらかじめセットされていた円筒状黒鉛ヒーター
（内径１６インチ）３内に設置し、石英るつぼ中に素材
のシリコンナゲットを４５kg装填した。装置内を真空引
きし、アルゴンガス置換を行い、黒鉛ヒーター３により
素材を加熱溶解して、融液としたのち、５mm×５mmの種
結晶４をこの融液表面に浸して、なじませた。種結晶を
徐々に引上げることで、単結晶５の製造を開始し、直径
６インチの太さまで成長させた。その後引上げスピード
が１.３mm／minになるように黒鉛ヒーターの発熱量を調
整し、さらに成長を続けた。単結晶の成長長 整理番号＝９１０４２０００１
ページ（６／９） さが、400mmにさしかかると、るつぼの内壁６の一部か
らシリコン融液の一部が島状に凝固始めた。その島はだ
んだん大きくなり、るつぼの中心方向にのび、結晶長48
0mmのところで結晶と島との接触の危険性がでてきたた
め、引上げを断念した。
の、黒鉛ルツボ１内に石英るつぼ（16インチ）２を入
れ、あらかじめセットされていた円筒状黒鉛ヒーター
（内径１６インチ）３内に設置し、石英るつぼ中に素材
のシリコンナゲットを４５kg装填した。装置内を真空引
きし、アルゴンガス置換を行い、黒鉛ヒーター３により
素材を加熱溶解して、融液としたのち、５mm×５mmの種
結晶４をこの融液表面に浸して、なじませた。種結晶を
徐々に引上げることで、単結晶５の製造を開始し、直径
６インチの太さまで成長させた。その後引上げスピード
が１.３mm／minになるように黒鉛ヒーターの発熱量を調
整し、さらに成長を続けた。単結晶の成長長 整理番号＝９１０４２０００１
ページ（６／９） さが、400mmにさしかかると、るつぼの内壁６の一部か
らシリコン融液の一部が島状に凝固始めた。その島はだ
んだん大きくなり、るつぼの中心方向にのび、結晶長48
0mmのところで結晶と島との接触の危険性がでてきたた
め、引上げを断念した。
【００１６】
実施例１ 比較例と全く同一装置をつかい、素材シリコンを全溶解
後、図１に示したように、引上装置内に温度制御板７を
装填した。温度制御板７は、円筒状の保持部８と傘状部
９とを有しており、保持部８は、引上げ予定の単結晶の
周囲を取り囲む。さらに、保持部８の中間高さには、温
度制御板を支えるための支承部１４が設けられ、単結晶
成長装置の断熱筒１５の上部に固定される。また、傘状
部９の外縁１０は、石英るつぼ内壁の融液との境界面付
近に達している。保持部の内径は２２９mmφ、傘状部の
水平面に成す角度αは５°、融液面からの最短距離は25
mm、外縁１０と石英るつぼ２との間隔は25mmである。傘
状部９は、融液面の保温を、保持部は伝導により固液界
面の放熱をはかる。
後、図１に示したように、引上装置内に温度制御板７を
装填した。温度制御板７は、円筒状の保持部８と傘状部
９とを有しており、保持部８は、引上げ予定の単結晶の
周囲を取り囲む。さらに、保持部８の中間高さには、温
度制御板を支えるための支承部１４が設けられ、単結晶
成長装置の断熱筒１５の上部に固定される。また、傘状
部９の外縁１０は、石英るつぼ内壁の融液との境界面付
近に達している。保持部の内径は２２９mmφ、傘状部の
水平面に成す角度αは５°、融液面からの最短距離は25
mm、外縁１０と石英るつぼ２との間隔は25mmである。傘
状部９は、融液面の保温を、保持部は伝導により固液界
面の放熱をはかる。
【００１７】比較例と同様の操作を行ない、引上げ速度
１.３mm／min．で、直径６インチの単結晶引上げを開始
した。結晶長400mmになってもるつぼ内壁からの凝固島
は現われず、最後まで同一引上げ速度を維持し、最終的
に６４０mm長のシリコン単結晶を得た。
１.３mm／min．で、直径６インチの単結晶引上げを開始
した。結晶長400mmになってもるつぼ内壁からの凝固島
は現われず、最後まで同一引上げ速度を維持し、最終的
に６４０mm長のシリコン単結晶を得た。
【００１８】本実施例のように、傘状部に若干の傾斜を
もたせると、るつぼ内壁面と融液表面の円周状接点領域
を固液界面部分より効果的に保温することができるが、
傾斜を水平面から15°を越えて設定しても、その効果に
はとくに顕著さは生じないことが判明した。
もたせると、るつぼ内壁面と融液表面の円周状接点領域
を固液界面部分より効果的に保温することができるが、
傾斜を水平面から15°を越えて設定しても、その効果に
はとくに顕著さは生じないことが判明した。
【００１９】実施例２整理番号＝９１０４２０００１
ページ（７／９） 単結晶の成長長さ300mmまでは、温度制御板７の融液面
からの最短距離（Ｈとする）を100mmにセットし、その
後、400mmのところではＨ=50mm、600mmのところでは、
Ｈ＝25mmにするよう徐々にＺを変化させた点を除けば、
他の条件等は実施例１と同様にしてシリコン単結晶の引
上げを行なった。引上げ速度は、１.３mm／min.の一定
で最後まで島の発生はなかった。最終的に６４２mm長の
シリコン単結晶を得た。
ページ（７／９） 単結晶の成長長さ300mmまでは、温度制御板７の融液面
からの最短距離（Ｈとする）を100mmにセットし、その
後、400mmのところではＨ=50mm、600mmのところでは、
Ｈ＝25mmにするよう徐々にＺを変化させた点を除けば、
他の条件等は実施例１と同様にしてシリコン単結晶の引
上げを行なった。引上げ速度は、１.３mm／min.の一定
で最後まで島の発生はなかった。最終的に６４２mm長の
シリコン単結晶を得た。
【００２０】温度制御板７’は、図２に示したように保
持部８’上端に固定された軸１１が、引上装置チャンバ
ー内壁１２に設けられてチャンバー外からの駆動源（図
示せず）により回転する歯車１３、に連動して上下方向
に動く。
持部８’上端に固定された軸１１が、引上装置チャンバ
ー内壁１２に設けられてチャンバー外からの駆動源（図
示せず）により回転する歯車１３、に連動して上下方向
に動く。
【００２１】実施例３ 実施例１と全く同じようにしたが、温度制御板７”の形
状を図３のようにした。本実施例に採用した温度制御板
の形状は、傘状部９”が水平に設定されており、かつ保
持部８”は、厚みを持たせてある。融液表面は、傘状部
９”の反射保温作用により高温に保たれ、固液界面付近
は、逆に肉厚の保持部８”の伝導作用により効果的に放
熱されて、低温に維持される。加熱源は、るつぼ外にあ
るから、るつぼ中央から外側に向かって上昇する融液面
の理想的温度勾配パターンが形成される。
状を図３のようにした。本実施例に採用した温度制御板
の形状は、傘状部９”が水平に設定されており、かつ保
持部８”は、厚みを持たせてある。融液表面は、傘状部
９”の反射保温作用により高温に保たれ、固液界面付近
は、逆に肉厚の保持部８”の伝導作用により効果的に放
熱されて、低温に維持される。加熱源は、るつぼ外にあ
るから、るつぼ中央から外側に向かって上昇する融液面
の理想的温度勾配パターンが形成される。
【００２２】本実施例によっても略同じ効果が見られ、
結晶長６４４mm、直径６インチのシリコン単結晶を得る
ことができた。
結晶長６４４mm、直径６インチのシリコン単結晶を得る
ことができた。
【００２３】なお、実施例１乃至３により得られた単結
晶につき、その物性を調べたが、従来法により製造した
ものとの大きな差異は認められなかった。
晶につき、その物性を調べたが、従来法により製造した
ものとの大きな差異は認められなかった。
【００２４】いずれの実施例においても、温度制御板の
材質にはグラファイトを用いたが、もちろんこれ以外に
も、モリブデン等の金属材料が用いられる。また、多層
構造 整理番号＝９１０４２０００１
ページ（８／９） にしても良い。
材質にはグラファイトを用いたが、もちろんこれ以外に
も、モリブデン等の金属材料が用いられる。また、多層
構造 整理番号＝９１０４２０００１
ページ（８／９） にしても良い。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、融液表面のるつぼ半径
方向の温度分布のパターンを、引上げ開始から終了まで
のどのような段階においても、固液界面部分からるつぼ
内壁面に向かって次第に上昇するように維持することが
でき、このため単結晶の引上げ速度を上げても、るつぼ
側の融液温度が下がることはない。したがって、従来で
は、融液上に凝固島を生じて引上げが不可能になってい
たような速度での結晶の引上げが可能になり、生産性の
向上をはかることがきる。
方向の温度分布のパターンを、引上げ開始から終了まで
のどのような段階においても、固液界面部分からるつぼ
内壁面に向かって次第に上昇するように維持することが
でき、このため単結晶の引上げ速度を上げても、るつぼ
側の融液温度が下がることはない。したがって、従来で
は、融液上に凝固島を生じて引上げが不可能になってい
たような速度での結晶の引上げが可能になり、生産性の
向上をはかることがきる。
【図１】本発明の一実施例を示した単結晶成長装置の縦
断面図。
断面図。
【図２】本発明の異なる実施例を示した単結晶成長装置
の縦断面図。
の縦断面図。
【図３】本発明のさらに異なる実施例を示した単結晶成
長装置の縦断面図。
長装置の縦断面図。
【図４】融液面の温度分布状態を示した模式図。
【図５】従来の単結晶成長装置の縦断面図。
１ 黒鉛るつぼ ２ 石英るつぼ ３ 黒鉛ヒーター ４ 種結晶 ５ 単結晶 ６ るつぼ内壁整理番号＝９１０４２０００１
ページ（９／９） ７，７’，７” 温度制御板 ８，８’，８” 保持部 ９，９’，９” 傘状部 １０ 外縁 １１ 軸 １２ チャンバー内壁 １３ 歯車 １４ 支承部 １５ 断熱筒
ページ（９／９） ７，７’，７” 温度制御板 ８，８’，８” 保持部 ９，９’，９” 傘状部 １０ 外縁 １１ 軸 １２ チャンバー内壁 １３ 歯車 １４ 支承部 １５ 断熱筒
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年３月２７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 結晶成長方法及び結晶成長装置
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、引上げ法による結晶成
長技術、とくに半導体の単結晶引上げ技術に適用され、
るつぼ内に充填された素材融液の表面温度の半径方向の
温度分布を、融液表面上に温度制御板をもうけることに
より制御し、単結晶の引上げ速度と得られる結晶の品質
を向上させる技術に関する。
長技術、とくに半導体の単結晶引上げ技術に適用され、
るつぼ内に充填された素材融液の表面温度の半径方向の
温度分布を、融液表面上に温度制御板をもうけることに
より制御し、単結晶の引上げ速度と得られる結晶の品質
を向上させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体の単結晶引上げ技術、とく
にチョクラルスキー（以下ＣＺ）法によるシリコン単結
晶の引上げ技術においては、生産性の向上や、引上げ途
上における熱履歴の結晶への影響を制御するために、た
とえば、特公昭57-40119号や、特公平2−31040号公報に
開示されるような、引上げ結晶の周りに逆円錐状の一種
の熱輻射板のようなものを設けた技術がある。これら
は、るつぼを介して及んでくる加熱用ヒータからの熱
や、融液面からの輻射熱をさえぎるか又は反射すること
により、引上げ結晶の冷却速度を速めるものである。
にチョクラルスキー（以下ＣＺ）法によるシリコン単結
晶の引上げ技術においては、生産性の向上や、引上げ途
上における熱履歴の結晶への影響を制御するために、た
とえば、特公昭57-40119号や、特公平2−31040号公報に
開示されるような、引上げ結晶の周りに逆円錐状の一種
の熱輻射板のようなものを設けた技術がある。これら
は、るつぼを介して及んでくる加熱用ヒータからの熱
や、融液面からの輻射熱をさえぎるか又は反射すること
により、引上げ結晶の冷却速度を速めるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの技術
では熱輻射板により輻射された熱で、融液表面が部分的
に過熱したり、このため融液全体の温度分布が正常でな
くなり、かえって結晶特性に悪影響がでたりすることも
あった。また、引上げ速度もさらに向上させることが、
生産性の上からも望まれている。
では熱輻射板により輻射された熱で、融液表面が部分的
に過熱したり、このため融液全体の温度分布が正常でな
くなり、かえって結晶特性に悪影響がでたりすることも
あった。また、引上げ速度もさらに向上させることが、
生産性の上からも望まれている。
【０００４】また、従来よりＣＺ法においては、融液面
の温度分布状態に関し、引上げを実際に行なうオペレー
タは、１本の単結晶引上げ途中でもそのパターンがかわ
ってくることをよく知っている。通常このパターンは、
単結晶のトップ側（引上げ初め）からテール側（引上げ
終わり）に進行するにしたがって、図４のＸからＺへ変
化していくが、Ｚのような状態になると単結晶の引上げ
が困難になり、途中で引上げを断念するようなこともあ
る。
の温度分布状態に関し、引上げを実際に行なうオペレー
タは、１本の単結晶引上げ途中でもそのパターンがかわ
ってくることをよく知っている。通常このパターンは、
単結晶のトップ側（引上げ初め）からテール側（引上げ
終わり）に進行するにしたがって、図４のＸからＺへ変
化していくが、Ｚのような状態になると単結晶の引上げ
が困難になり、途中で引上げを断念するようなこともあ
る。
【０００５】より高速で単結晶を引き上げようとすれば
するほど、この温度分布のパターンは一層Ｙ、Ｚの傾向
を帯びてくる。これはシリコンの凝固を速めるために、
ヒーターの発熱量を下げる必要があるものの、シリコン
の凝固熱(430cal／ｇ)の単位時間当たりの発生量は増加
することから、るつぼ内壁面側の温度は下がり気味にな
らざるをえないことによる。ＣＺ法では、融液のるつぼ
半径方向の温度を制御しなければならないにもかかわら
ず、その有効な技術がないため、従来これが行われてい
なかったもので、そのため従来は、上記の温度分布のパ
ターンがＹからＺになると、引上げ速度を低下させた
り、ヒーターへの電力を上げたりして、引上げができな
くなるのを逃げるのが普通であった。これは引上げられ
た単結晶の品質、生産性に極めて悪い影響を与えるもの
である。
するほど、この温度分布のパターンは一層Ｙ、Ｚの傾向
を帯びてくる。これはシリコンの凝固を速めるために、
ヒーターの発熱量を下げる必要があるものの、シリコン
の凝固熱(430cal／ｇ)の単位時間当たりの発生量は増加
することから、るつぼ内壁面側の温度は下がり気味にな
らざるをえないことによる。ＣＺ法では、融液のるつぼ
半径方向の温度を制御しなければならないにもかかわら
ず、その有効な技術がないため、従来これが行われてい
なかったもので、そのため従来は、上記の温度分布のパ
ターンがＹからＺになると、引上げ速度を低下させた
り、ヒーターへの電力を上げたりして、引上げができな
くなるのを逃げるのが普通であった。これは引上げられ
た単結晶の品質、生産性に極めて悪い影響を与えるもの
である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、こうした従来
技術の問題解決のために、融液の半径方向の温度分布制
御を可能にする新たな引上げ技術を提供するもので、る
つぼ内に充填されて、このるつぼを取り囲む外部加熱手
段としてのヒータにより溶融状態にされた素材融液に、
種結晶を浸漬して徐々にこれを引上げることにより、結
晶を成長させる技術において、融液面の上方であって、
引上げ結晶を取り囲む領域に温度制御板を設けること
で、融液表面の温度分布を、結晶の引上げ中、引上げ結
晶下の固液界面において最も低くなるように、同時に、
るつぼ内壁面に向かう方向に次第に高くなるように常に
維持する方法及びその装置にあることを特徴としてい
る。
技術の問題解決のために、融液の半径方向の温度分布制
御を可能にする新たな引上げ技術を提供するもので、る
つぼ内に充填されて、このるつぼを取り囲む外部加熱手
段としてのヒータにより溶融状態にされた素材融液に、
種結晶を浸漬して徐々にこれを引上げることにより、結
晶を成長させる技術において、融液面の上方であって、
引上げ結晶を取り囲む領域に温度制御板を設けること
で、融液表面の温度分布を、結晶の引上げ中、引上げ結
晶下の固液界面において最も低くなるように、同時に、
るつぼ内壁面に向かう方向に次第に高くなるように常に
維持する方法及びその装置にあることを特徴としてい
る。
【０００７】さらに、この温度制御板を、結晶引上げ
中、融液面からの距離が引上げ状況に応じて可変になる
よう移動させると、融液表面の温度分布を、前記の状態
に制御しやすくなる。
中、融液面からの距離が引上げ状況に応じて可変になる
よう移動させると、融液表面の温度分布を、前記の状態
に制御しやすくなる。
【０００８】また、温度制御板は、結晶引上げ域に沿っ
た保持部と、その下端部分に設けた、外方向下向き又は
水平に開いてるつぼ内壁面付近に達する傘状部とを有し
ている。
た保持部と、その下端部分に設けた、外方向下向き又は
水平に開いてるつぼ内壁面付近に達する傘状部とを有し
ている。
【０００９】ここで、温度制御板の傘状部の傾きを、水
平面に対して15°以下に設定すると、融液表面の温度分
布の状態が良好になる。
平面に対して15°以下に設定すると、融液表面の温度分
布の状態が良好になる。
【００１０】
【作用】本発明においては、前記したようにヒータによ
り加熱溶融された素材融液の、結晶直下の部分から、る
つぼ内壁と接する部分までの表面の温度分布状態を、引
上げ途中のどの時点においても、結晶直下部分が最も低
温で、外側に向かうにつれ高温となるよう制御して、良
好な品質をもった結晶の高速引上げを実現しようとする
ものである。本発明がこうした作用を用いる理由は、Ｉ
Ｃ用の優れた品質の大径シリコン単結晶を得るには、た
とえばＣＺ法において、最も重視しなければならないの
が、結晶が融液から固化する位置Ａ（図４）を中心にし
て、引上げられたシリコン単結晶の温度履歴を決定す
る、いわゆる縦方向の温度分布状態と、融液からの固化
状態を左右する、いわゆるるつぼ内壁に向かう融液表面
の横方向の温度分布状態とにあるからである。
り加熱溶融された素材融液の、結晶直下の部分から、る
つぼ内壁と接する部分までの表面の温度分布状態を、引
上げ途中のどの時点においても、結晶直下部分が最も低
温で、外側に向かうにつれ高温となるよう制御して、良
好な品質をもった結晶の高速引上げを実現しようとする
ものである。本発明がこうした作用を用いる理由は、Ｉ
Ｃ用の優れた品質の大径シリコン単結晶を得るには、た
とえばＣＺ法において、最も重視しなければならないの
が、結晶が融液から固化する位置Ａ（図４）を中心にし
て、引上げられたシリコン単結晶の温度履歴を決定す
る、いわゆる縦方向の温度分布状態と、融液からの固化
状態を左右する、いわゆるるつぼ内壁に向かう融液表面
の横方向の温度分布状態とにあるからである。
【００１１】前者は、固化完了直後の高温状態(1350℃
以上)から、少し引上げが進んだやや上方の中温状態(13
00〜900℃)、さらに上方の低温状態(900〜450 ℃)への
推移による、単結晶内での固溶酸素の析出や、あるいは
またドナー化、さらに各種結晶欠陥の発生消滅等の、ド
ラマティックな生起を左右していると推定されている。
以上)から、少し引上げが進んだやや上方の中温状態(13
00〜900℃)、さらに上方の低温状態(900〜450 ℃)への
推移による、単結晶内での固溶酸素の析出や、あるいは
またドナー化、さらに各種結晶欠陥の発生消滅等の、ド
ラマティックな生起を左右していると推定されている。
【００１２】一方後者は、こうした単結晶内での物理現
象にはかかわらず、いかに支障なく結晶が引上がるかど
うかを左右している。シリコン融液の適性温度は、原理
的には単にシリコン単結晶直下の融液の温度のみできま
ると考えられるが、工業的に製造するとなると、るつぼ
内融液全体、とりわけその表面の温度分布の制御が大切
になる。
象にはかかわらず、いかに支障なく結晶が引上がるかど
うかを左右している。シリコン融液の適性温度は、原理
的には単にシリコン単結晶直下の融液の温度のみできま
ると考えられるが、工業的に製造するとなると、るつぼ
内融液全体、とりわけその表面の温度分布の制御が大切
になる。
【００１３】外周からヒーターにより加熱する方式が一
般的なＣＺ法では、黒鉛るつぼ、石英るつぼ及びシリコ
ン融液等の被加熱体からは常に、伝導、輻射あるいは対
流により放熱が行なわれている。結果的に、望ましい横
方向の温度分布は図３に示したイのようになるが、もち
ろんヒーターへの電力を制御して、図４中の結晶直下
（符号Ａの部分）の温度が、シリコンの凝固温度(1420
℃)に維持されるよう、通常自動制御はなされている。
これには、シリコン単結晶の直径を光学的に計測して制
御に用いる、いわゆる「光学式」と、シリコン単結晶の
直径の変動を重量で感知してこれを制御に用いる、いわ
ゆる「重量式」とがあるが、いづれの方式であっても、
融液を加熱しているヒーターの発熱量と、単結晶の引上
げ速度とを、同時に制御する手段が制御系に組み込まれ
ているのが一般的である。しかし、品質の良い結晶を得
るためには、引上げ速度にその制御の割合の多くを受け
もたせることは良くないとされ、したがってシリコン融
液への温度制御の割合を多くすることが望ましい。
般的なＣＺ法では、黒鉛るつぼ、石英るつぼ及びシリコ
ン融液等の被加熱体からは常に、伝導、輻射あるいは対
流により放熱が行なわれている。結果的に、望ましい横
方向の温度分布は図３に示したイのようになるが、もち
ろんヒーターへの電力を制御して、図４中の結晶直下
（符号Ａの部分）の温度が、シリコンの凝固温度(1420
℃)に維持されるよう、通常自動制御はなされている。
これには、シリコン単結晶の直径を光学的に計測して制
御に用いる、いわゆる「光学式」と、シリコン単結晶の
直径の変動を重量で感知してこれを制御に用いる、いわ
ゆる「重量式」とがあるが、いづれの方式であっても、
融液を加熱しているヒーターの発熱量と、単結晶の引上
げ速度とを、同時に制御する手段が制御系に組み込まれ
ているのが一般的である。しかし、品質の良い結晶を得
るためには、引上げ速度にその制御の割合の多くを受け
もたせることは良くないとされ、したがってシリコン融
液への温度制御の割合を多くすることが望ましい。
【００１４】すなわち、図１乃至図３に示した本発明に
係る技術を採用すると、温度制御板７、７’、７”の傘
状部９、９’、９”が、融液表面の放熱を抑えるととも
に、結晶周囲の保持部８、８’、８”は伝導により熱を
上方へと逃がし固液界面の冷却速度を速めることから、
融液表面の半径方向の温度分布状態が図４中のＸの理想
的パターンを保ち、引上げ途中のあらゆる状況におい
て、ＹやＺの状態に陥ることがないものと考えられる。
したがって、この温度制御板を融液面水準の変動に追従
するように可動にすると、この作用効果もさらに安定す
る。
係る技術を採用すると、温度制御板７、７’、７”の傘
状部９、９’、９”が、融液表面の放熱を抑えるととも
に、結晶周囲の保持部８、８’、８”は伝導により熱を
上方へと逃がし固液界面の冷却速度を速めることから、
融液表面の半径方向の温度分布状態が図４中のＸの理想
的パターンを保ち、引上げ途中のあらゆる状況におい
て、ＹやＺの状態に陥ることがないものと考えられる。
したがって、この温度制御板を融液面水準の変動に追従
するように可動にすると、この作用効果もさらに安定す
る。
【００１５】
【比較例】図５に示したＣＺ法による単結晶成長装置
の、黒鉛ルツボ１内に石英るつぼ（16インチ）２を入
れ、あらかじめセットされていた円筒状黒鉛ヒーター
（内径１６インチ）３内に設置し、石英るつぼ中に素材
のシリコンナゲットを４５kg装填した。装置内を真空引
きし、アルゴンガス置換を行い、黒鉛ヒーター３により
素材を加熱溶解して、融液としたのち、５mm×５mmの種
結晶４をこの融液表面に浸して、なじませた。種結晶を
徐々に引上げることで、単結晶５の製造を開始し、直径
６インチの太さまで成長させた。その後引上げスピード
が１.３mm／minになるように黒鉛ヒーターの発熱量を調
整し、さらに成長を続けた。単結晶の成長長さが、400m
m にさしかかると、るつぼの内壁６の一部からシリコン
融液の一部が島状に凝固始めた。その島はだんだん大き
くなり、るつぼの中心方向にのび、結晶長480mm のとこ
ろで結晶と島との接触の危険性がでてきたため、引上げ
を断念した。
の、黒鉛ルツボ１内に石英るつぼ（16インチ）２を入
れ、あらかじめセットされていた円筒状黒鉛ヒーター
（内径１６インチ）３内に設置し、石英るつぼ中に素材
のシリコンナゲットを４５kg装填した。装置内を真空引
きし、アルゴンガス置換を行い、黒鉛ヒーター３により
素材を加熱溶解して、融液としたのち、５mm×５mmの種
結晶４をこの融液表面に浸して、なじませた。種結晶を
徐々に引上げることで、単結晶５の製造を開始し、直径
６インチの太さまで成長させた。その後引上げスピード
が１.３mm／minになるように黒鉛ヒーターの発熱量を調
整し、さらに成長を続けた。単結晶の成長長さが、400m
m にさしかかると、るつぼの内壁６の一部からシリコン
融液の一部が島状に凝固始めた。その島はだんだん大き
くなり、るつぼの中心方向にのび、結晶長480mm のとこ
ろで結晶と島との接触の危険性がでてきたため、引上げ
を断念した。
【００１６】
【実施例】 実施例１ 比較例と全く同一装置をつかい、素材シリコンを全溶解
後、図１に示したように、引上装置内に温度制御板７を
装填した。温度制御板７は、円筒状の保持部８と傘状部
９とを有しており、保持部８は、引上げ予定の単結晶の
周囲を取り囲む。さらに、保持部８の中間高さには、温
度制御板を支えるための支承部１４が設けられ、単結晶
成長装置の断熱筒１５の上部に固定される。また、傘状
部９の外縁１０は、石英るつぼ内壁の融液との境界面付
近に達している。保持部の内径は２２９mmφ、傘状部の
水平面に成す角度αは５°、融液面からの最短距離は25
mm、外縁１０と石英るつぼ２との間隔は25mmである。傘
状部９は、融液面の保温を、保持部は伝導により固液界
面の放熱をはかる。
後、図１に示したように、引上装置内に温度制御板７を
装填した。温度制御板７は、円筒状の保持部８と傘状部
９とを有しており、保持部８は、引上げ予定の単結晶の
周囲を取り囲む。さらに、保持部８の中間高さには、温
度制御板を支えるための支承部１４が設けられ、単結晶
成長装置の断熱筒１５の上部に固定される。また、傘状
部９の外縁１０は、石英るつぼ内壁の融液との境界面付
近に達している。保持部の内径は２２９mmφ、傘状部の
水平面に成す角度αは５°、融液面からの最短距離は25
mm、外縁１０と石英るつぼ２との間隔は25mmである。傘
状部９は、融液面の保温を、保持部は伝導により固液界
面の放熱をはかる。
【００１７】比較例と同様の操作を行ない、引上げ速度
１.３mm／min．で、直径６インチの単結晶引上げを開始
した。結晶長400mm になってもるつぼ内壁からの凝固島
は現われず、最後まで同一引上げ速度を維持し、最終的
に６４０mm長のシリコン単結晶を得た。
１.３mm／min．で、直径６インチの単結晶引上げを開始
した。結晶長400mm になってもるつぼ内壁からの凝固島
は現われず、最後まで同一引上げ速度を維持し、最終的
に６４０mm長のシリコン単結晶を得た。
【００１８】本実施例のように、傘状部に若干の傾斜を
もたせると、るつぼ内壁面と融液表面の円周状接点領域
を固液界面部分より効果的に保温することができるが、
傾斜を水平面から15°を越えて設定しても、その効果に
はとくに顕著さは生じないことが判明した。
もたせると、るつぼ内壁面と融液表面の円周状接点領域
を固液界面部分より効果的に保温することができるが、
傾斜を水平面から15°を越えて設定しても、その効果に
はとくに顕著さは生じないことが判明した。
【００１９】実施例２ 単結晶の成長長さ300mm までは、温度制御板７の融液面
からの最短距離（Ｈとする）を100mmにセットし、その
後、400mmのところではＨ=50mm、600mmのところでは、
Ｈ＝25mmにするよう徐々にＺを変化させた点を除けば、
他の条件等は実施例１と同様にしてシリコン単結晶の引
上げを行なった。引上げ速度は、１．３mm／min.の一定
で最後まで島の発生はなかった。最終的に６４２mm長の
シリコン単結晶を得た。
からの最短距離（Ｈとする）を100mmにセットし、その
後、400mmのところではＨ=50mm、600mmのところでは、
Ｈ＝25mmにするよう徐々にＺを変化させた点を除けば、
他の条件等は実施例１と同様にしてシリコン単結晶の引
上げを行なった。引上げ速度は、１．３mm／min.の一定
で最後まで島の発生はなかった。最終的に６４２mm長の
シリコン単結晶を得た。
【００２０】温度制御板７’は、図２に示したように保
持部８’上端に固定された軸１１が、引上装置チャンバ
ー内壁１２に設けられてチャンバー外からの駆動源（図
示せず）により回転する歯車１３、に連動して上下方向
に動く。
持部８’上端に固定された軸１１が、引上装置チャンバ
ー内壁１２に設けられてチャンバー外からの駆動源（図
示せず）により回転する歯車１３、に連動して上下方向
に動く。
【００２１】実施例３ 実施例１と全く同じようにしたが、温度制御板７”の形
状を図３のようにした。本実施例に採用した温度制御板
の形状は、傘状部９”が水平に設定されており、かつ保
持部８”は、厚みを持たせてある。融液表面は、傘状部
９”の反射保温作用により高温に保たれ、固液界面付近
は、逆に肉厚の保持部８”の伝導作用により効果的に放
熱されて、低温に維持される。加熱源は、るつぼ外にあ
るから、るつぼ中央から外側に向かって上昇する融液面
の理想的温度勾配パターンが形成される。
状を図３のようにした。本実施例に採用した温度制御板
の形状は、傘状部９”が水平に設定されており、かつ保
持部８”は、厚みを持たせてある。融液表面は、傘状部
９”の反射保温作用により高温に保たれ、固液界面付近
は、逆に肉厚の保持部８”の伝導作用により効果的に放
熱されて、低温に維持される。加熱源は、るつぼ外にあ
るから、るつぼ中央から外側に向かって上昇する融液面
の理想的温度勾配パターンが形成される。
【００２２】本実施例によっても略同じ効果が見られ、
結晶長６４４mm、直径６インチのシリコン単結晶を得る
ことができた。
結晶長６４４mm、直径６インチのシリコン単結晶を得る
ことができた。
【００２３】なお、実施例１乃至３により得られた単結
晶につき、その物性を調べたが、従来法により製造した
ものとの大きな差異は認められなかった。
晶につき、その物性を調べたが、従来法により製造した
ものとの大きな差異は認められなかった。
【００２４】いずれの実施例においても、温度制御板の
材質にはグラファイトを用いたが、もちろんこれ以外に
も、モリブデン等の金属材料が用いられる。また、多層
構造にしても良い。
材質にはグラファイトを用いたが、もちろんこれ以外に
も、モリブデン等の金属材料が用いられる。また、多層
構造にしても良い。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、融液表面のるつぼ半径
方向の温度分布のパターンを、引上げ開始から終了まで
のどのような段階においても、固液界面部分からるつぼ
内壁面に向かって次第に上昇するように維持することが
でき、このため単結晶の引上げ速度を上げても、るつぼ
側の融液温度が下がることはない。したがって、従来で
は、融液上に凝固島を生じて引上げが不可能になってい
たような速度での結晶の引上げが可能になり、生産性の
向上をはかることがきる。
方向の温度分布のパターンを、引上げ開始から終了まで
のどのような段階においても、固液界面部分からるつぼ
内壁面に向かって次第に上昇するように維持することが
でき、このため単結晶の引上げ速度を上げても、るつぼ
側の融液温度が下がることはない。したがって、従来で
は、融液上に凝固島を生じて引上げが不可能になってい
たような速度での結晶の引上げが可能になり、生産性の
向上をはかることがきる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示した単結晶成長装置の縦
断面図。
断面図。
【図２】本発明の異なる実施例を示した単結晶成長装置
の縦断面図。
の縦断面図。
【図３】本発明のさらに異なる実施例を示した単結晶成
長装置の縦断面図。
長装置の縦断面図。
【図４】融液面の温度分布状態を示した模式図。
【図５】従来の単結晶成長装置の縦断面図。
【符号の説明】 １ 黒鉛るつぼ ２ 石英るつぼ ３ 黒鉛ヒーター ４ 種結晶 ５ 単結晶 ６ るつぼ内壁 ７，７’，７” 温度制御板 ８，８’，８” 保持部 ９，９’，９” 傘状部 １０ 外縁 １１ 軸 １２ チャンバー内壁 １３ 歯車 １４ 支承部 １５ 断熱筒
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図３】
【図２】
【図４】
【図５】
Claims (6)
- 【請求項１】 容器内に充填され、外部加熱手段により
溶融状態とした素材融液中に、種結晶を浸漬して徐々に
これを引上げることにより、結晶を成長させる方法にお
いて、融液充填域上方の結晶引上げ域を取り囲む領域に
温度制御板を設けることにより、融液表面の温度分布
を、結晶引上げ中引上げ結晶下の固液界面において最も
低く、容器内壁面に向かう方向に次第に高く常時維持す
ることを特徴とする結晶成長方法。 - 【請求項２】 結晶引上げ中、温度制御板の位置を融液
面の変位に応じて変動させることにより、融液表面の温
度分布を、結晶引上げ中引上げ結晶下の固液界面におい
て最も低く維持し、容器内壁面に向かう方向に次第に高
く維持することを特徴とする請求項１記載の結晶成長方
法。 - 【請求項３】 容器内に充填され、外部加熱手段により
溶融状態とした素材融液中に、種結晶を浸漬して徐々に
これを引上げることにより、結晶を成長させるものにお
いて、融液充填域上方の結晶引上げ域を取り囲む領域に
温度制御板を設けたことを特徴とする結晶成長装置。 - 【請求項４】 温度制御板が、結晶引上げ域に沿った保
持部と、その下端部分に設けた、外方向下向き又は水平
に開いて容器内壁面近傍に達する傘状部とを有すること
を特徴とする請求項３記載の結晶成長装置。 - 【請求項５】 温度制御板の傘状部の傾きが、水平面に
対して15°以下であることを特徴とする請求項４記載の
結晶成長装置。 - 【請求項６】 温度制御板が上下可動に構成されている
ことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項に記載
の結晶成長装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3115236A JP2509477B2 (ja) | 1991-04-20 | 1991-04-20 | 結晶成長方法及び結晶成長装置 |
| PCT/JP1991/001450 WO1992018672A1 (en) | 1991-04-20 | 1991-10-23 | Device and method for growing crystal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3115236A JP2509477B2 (ja) | 1991-04-20 | 1991-04-20 | 結晶成長方法及び結晶成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05279172A true JPH05279172A (ja) | 1993-10-26 |
| JP2509477B2 JP2509477B2 (ja) | 1996-06-19 |
Family
ID=14657715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3115236A Expired - Lifetime JP2509477B2 (ja) | 1991-04-20 | 1991-04-20 | 結晶成長方法及び結晶成長装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2509477B2 (ja) |
| WO (1) | WO1992018672A1 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5667584A (en) * | 1994-12-05 | 1997-09-16 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method for the preparation of a single crystal of silicon with decreased crystal defects |
| US5824152A (en) * | 1996-07-09 | 1998-10-20 | Komatsu Electronic Metals Co., Ltd. | Semiconductor single-crystal pulling apparatus |
| JP2006131433A (ja) * | 2004-11-02 | 2006-05-25 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 炭化珪素単結晶の製造方法 |
| JP2007186356A (ja) * | 2006-01-11 | 2007-07-26 | Sumco Corp | 単結晶製造装置および製造方法 |
| CN106048723A (zh) * | 2016-08-01 | 2016-10-26 | 中国电子科技集团公司第四十六研究所 | 一种采用提拉法生长氧化镓晶体的固液界面控制方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19711922A1 (de) * | 1997-03-21 | 1998-09-24 | Wacker Siltronic Halbleitermat | Vorrichtung und Verfahren zum Ziehen eines Einkristalls |
| JPH1179889A (ja) * | 1997-07-09 | 1999-03-23 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 結晶欠陥が少ないシリコン単結晶の製造方法、製造装置並びにこの方法、装置で製造されたシリコン単結晶とシリコンウエーハ |
| DE19756613A1 (de) * | 1997-12-18 | 1999-07-01 | Wacker Siltronic Halbleitermat | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Einkristalls |
| JP3943717B2 (ja) | 1998-06-11 | 2007-07-11 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶ウエーハ及びその製造方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS538375A (en) * | 1976-07-12 | 1978-01-25 | Sony Corp | Method and apparatus for pulling up single crystal |
| JPS5740119A (en) * | 1980-07-18 | 1982-03-05 | Skf Kugellagerfabriken Gmbh | Thin bearing bush made by pressdrawing |
| JPS581080A (ja) * | 1981-06-16 | 1983-01-06 | ノルクス・ヒドロ・アクシエセルスカ−ブ | 水電解槽用隔膜 |
| JPS6168389A (ja) * | 1984-09-06 | 1986-04-08 | Sony Corp | 単結晶成長装置 |
| JPS6461383A (en) * | 1987-08-31 | 1989-03-08 | Nippon Steel Corp | Method for pulling up single crystal rod and apparatus therefor |
| JPS6465086A (en) * | 1987-09-05 | 1989-03-10 | Shinetsu Handotai Kk | Apparatus and process for producing single crystal rod |
| JPH0231040A (ja) * | 1988-07-20 | 1990-02-01 | Tokico Ltd | 油圧緩衝器 |
| JPH02157180A (ja) * | 1988-12-12 | 1990-06-15 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶棒の引上げ装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0733307B2 (ja) * | 1986-08-18 | 1995-04-12 | ソニー株式会社 | 単結晶成長装置 |
| JP2705809B2 (ja) * | 1988-10-05 | 1998-01-28 | 三菱マテリアル株式会社 | 単結晶引上装置 |
-
1991
- 1991-04-20 JP JP3115236A patent/JP2509477B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1991-10-23 WO PCT/JP1991/001450 patent/WO1992018672A1/ja active Application Filing
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS538375A (en) * | 1976-07-12 | 1978-01-25 | Sony Corp | Method and apparatus for pulling up single crystal |
| JPS5740119A (en) * | 1980-07-18 | 1982-03-05 | Skf Kugellagerfabriken Gmbh | Thin bearing bush made by pressdrawing |
| JPS581080A (ja) * | 1981-06-16 | 1983-01-06 | ノルクス・ヒドロ・アクシエセルスカ−ブ | 水電解槽用隔膜 |
| JPS6168389A (ja) * | 1984-09-06 | 1986-04-08 | Sony Corp | 単結晶成長装置 |
| JPS6461383A (en) * | 1987-08-31 | 1989-03-08 | Nippon Steel Corp | Method for pulling up single crystal rod and apparatus therefor |
| JPS6465086A (en) * | 1987-09-05 | 1989-03-10 | Shinetsu Handotai Kk | Apparatus and process for producing single crystal rod |
| JPH0231040A (ja) * | 1988-07-20 | 1990-02-01 | Tokico Ltd | 油圧緩衝器 |
| JPH02157180A (ja) * | 1988-12-12 | 1990-06-15 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶棒の引上げ装置 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5667584A (en) * | 1994-12-05 | 1997-09-16 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method for the preparation of a single crystal of silicon with decreased crystal defects |
| US5824152A (en) * | 1996-07-09 | 1998-10-20 | Komatsu Electronic Metals Co., Ltd. | Semiconductor single-crystal pulling apparatus |
| JP2006131433A (ja) * | 2004-11-02 | 2006-05-25 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 炭化珪素単結晶の製造方法 |
| JP2007186356A (ja) * | 2006-01-11 | 2007-07-26 | Sumco Corp | 単結晶製造装置および製造方法 |
| CN106048723A (zh) * | 2016-08-01 | 2016-10-26 | 中国电子科技集团公司第四十六研究所 | 一种采用提拉法生长氧化镓晶体的固液界面控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2509477B2 (ja) | 1996-06-19 |
| WO1992018672A1 (en) | 1992-10-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6053974A (en) | Heat shield for crystal puller | |
| US5714004A (en) | Process for producing polycrystalline semiconductors | |
| US6110274A (en) | Process and apparatus for producing polycrystalline semiconductor | |
| US4645560A (en) | Liquid encapsulation method for growing single semiconductor crystals | |
| US5137699A (en) | Apparatus and method employing interface heater segment for control of solidification interface shape in a crystal growth process | |
| KR20180101586A (ko) | 실리콘 단결정의 제조 방법 | |
| JP2509477B2 (ja) | 結晶成長方法及び結晶成長装置 | |
| US5132091A (en) | Apparatus and method employing focussed radiative heater for control of solidification interface shape in a crystal growth process | |
| KR20110036896A (ko) | 단결정 제조장치 및 단결정의 제조방법 | |
| KR101596550B1 (ko) | 잉곳성장장치 및 잉곳성장방법 | |
| US20090293802A1 (en) | Method of growing silicon single crystals | |
| JPH09221380A (ja) | チョクラルスキー法による結晶製造装置、結晶製造方法、およびこの方法から製造される結晶 | |
| JPH0524969A (ja) | 結晶成長装置 | |
| JP3079991B2 (ja) | 単結晶の製造装置および製造方法 | |
| JP3120662B2 (ja) | 結晶育成用るつぼ | |
| JPH05294784A (ja) | 単結晶成長装置 | |
| JPH0656571A (ja) | 単結晶引き上げ時における単結晶酸素濃度の制御方法及び該方法に使用する結晶成長装置 | |
| JPH09202685A (ja) | 単結晶引き上げ装置 | |
| JP4413055B2 (ja) | シリコン単結晶製造方法 | |
| JPH08259371A (ja) | Ｓｒの均一化に優れる単結晶成長方法 | |
| JPH06279168A (ja) | 単結晶の製造装置 | |
| JPH09255480A (ja) | 単結晶引き上げ装置及び単結晶引き上げ方法 | |
| JPH0782084A (ja) | 単結晶成長方法及び単結晶成長装置 | |
| JPH05319973A (ja) | 単結晶製造装置 | |
| JPH08319190A (ja) | 熱遮蔽体 |