JPH05286793A

JPH05286793A - 引上装置

Info

Publication number: JPH05286793A
Application number: JP11411292A
Authority: JP
Inventors: Naoki Ono; 直樹小野; Hiroshige Abe; 啓成安部; Michio Kida; 道夫喜田; Tateaki Sahira; 健彰佐平
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1992-04-07
Filing date: 1992-04-07
Publication date: 1993-11-02

Abstract

(57)【要約】【目的】水冷ジャケットを用いることなく、引き上げ
中のシリコン単結晶棒の温度を調節することができる引
上装置を提供する。【構成】シリコン単結晶棒９を外気から遮蔽するチャ
ンバ２を設ける。このチャンバ２内でシリコン融液４を
保持する石英坩堝３を設ける。シリコン融液４を加熱す
るヒータ５を設ける。シリコン融液４からシリコン単結
晶棒９を引き上げる引上機構を設ける。引き上げられる
シリコン単結晶棒９の周囲に、ホットゾーンを画成する
吸熱筒１０を設ける。この吸熱筒１０を、上記ホットゾ
ーンに露出したカーボン製の高吸熱体１２と、チャンバ
２の内壁に対向するカーボン製の高放熱体１３と、これ
らの間のモリブデン製の円筒状高熱伝達体１１と、で構
成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＣＺ（Czochralski）
法による引上装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は、先に、特開平１−３１３３
８４号公報「シリコン単結晶育成方法」において、ＣＺ
法により引き上げたシリコン単結晶棒中の積層欠陥の発
生を抑制する方法を提案した。この公報に記載したシリ
コン単結晶引上装置は、シリコン単結晶棒の引き上げに
際し、この単結晶棒を外気から遮蔽するチャンバと、こ
のチャンバ内でシリコン融液を保持する石英坩堝と、こ
のシリコン融液からシリコン単結晶棒を引き上げる引上
機構と、このシリコン単結晶棒の周囲に所定のホットゾ
ーンを画成する水冷ジャケットと、を備えるものであっ
た。この水冷ジャケットによって、引き上げ中のシリコ
ン単結晶棒を冷却している。このとき、シリコン単結晶
棒が８５０〜１０５０℃の温度範囲に滞留している時間
を、１４０分以下に制御している。この結果、シリコン
単結晶棒中の積層欠陥の発生を効果的に抑制している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のシリコン単結晶引上装置にあっては、水冷ジ
ャケットが大型化し、この結果チャンバも大型化してし
まうという課題があった。また、水冷ジャケットの冷却
水の供給などのため、冷却水の循環装置が必要であり、
シリコン単結晶引上装置の設備費を増大させるという課
題もあった。

【０００４】そこで、本発明は、水冷ジャケットを用い
ることなく、引き上げ中のシリコン単結晶棒の温度を調
節することができる引上装置を提供することを、その目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の引上装置におい
ては、外気を遮蔽するチャンバと、このチャンバ内で結
晶融液を保持する坩堝と、上記結晶融液を加熱するヒー
タと、上記結晶融液から結晶棒を引き上げる引上機構
と、を備えた引上装置において、上記結晶棒の周囲に所
定のホットゾーンを画成する吸熱筒を設けるとともに、
この吸熱筒を、上記ホットゾーンに露出した高吸熱部
と、上記チャンバの内壁に対向する高放熱部と、これら
の間の高熱伝達部と、で構成したものである。例えば、
従来と同様の放熱効率を得るためには、高吸熱部、およ
び、高放熱部をステンレススチールよりも高い熱伝達率
を有する素材（グラファィト等）によって、高熱伝達部
をモリブデン等により、それぞれ形成する。

【０００６】

【作用】本発明に係る引上装置にあっては、引き上げる
結晶棒からの放射熱を、吸熱筒を用いて効率よく放熱す
る。すなわち、その放射熱を高吸熱部で高率に吸収し、
この吸収熱を、高熱伝達部が高放熱部に高率に運搬す
る。この運搬された熱は、高放熱部から高率で放熱す
る。この結果、冷却ジャケットを用いることなく、結晶
棒からの放射熱を効率よく放熱するものである。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の一実施例に係る引上装置の断面図
である。

【０００８】この図に示すように、引上装置は、シリコ
ン単結晶棒９の引き上げに際し、シリコン単結晶棒９を
外気から遮蔽する水冷のチャンバ２が設けられている。
このチャンバ２の内面には黒色の塗料を塗布してある。
チャンバ２内には、回転自在であって昇降可能な坩堝軸
１が設けられている。この坩堝軸１の上端には、石英坩
堝３が固定されている。この石英坩堝３は略半球形状を
なしている。この石英坩堝３内には、メルト状態のシリ
コン融液４が保持されている。石英坩堝３の外側には、
シリコン融液４の加熱用ヒータ５がこの石英坩堝３を取
り囲むように配設されている。

【０００９】シリコン融液４の上方に吸熱筒１０が固定
されている。この吸熱筒１０は、円筒形状であり、引き
上げられるシリコン単結晶棒９の周囲に、ホットゾーン
を画成するものである。吸熱筒１０は、モリブデン製の
円筒状高熱伝導体１１を有している。この高熱伝導体１
１の内面に、カーボン製の高吸収体１２が被着される。
この高吸収体１２は、シリコン単結晶棒９のみの放射熱
によるホットゾーンに露出している。また、吸熱筒１０
の高熱伝導体１１の外面にはカーボン製の高放熱体１３
が被着されている。この高放熱体１３はチャンバ２の内
壁に対向している。すなわち、吸熱筒１０は３層構造の
円筒体で構成されている。そして、この吸熱筒１０の開
口を通ってシリコン単結晶棒９が上方に向かって引き上
げられる構成である。さらに、この吸熱筒１０の上方に
は、シリコン単結晶棒９を引き上げるための引上機構
（図示略）が設けられている。この引上機構によって、
引上ワイヤ６が石英坩堝３の上方で、石英坩堝３と反対
方向に回転しつつ昇降するようになっている。この引上
ワイヤ６の先端には、シードチャックを介してシリコン
単結晶の種子結晶が取り付けられている。種子結晶を、
シリコン融液４に浸した後上昇させることにより、種子
結晶を始点として順次成長したシリコン単結晶棒９がア
ルゴン雰囲気中で引き上げられるものである。

【００１０】次に、シリコン単結晶棒の引上方法を説明
する。引き上げに先立って、石英坩堝３内に高純度多結
晶シリコン、および、ボロンあるいはリンを高濃度にド
ープしたシリコン結晶の小片を入れる。この石英坩堝３
を坩堝軸１に取り付ける。チャンバ２内を真空装置で真
空にした後アルゴンガスを供給し、チャンバ２内を１０
〜２０Ｔｏｒｒのアルゴン雰囲気にする。ヒータ５に通
電して石英坩堝３を加熱し原料のシリコン等を溶融す
る。そして、シードチャックにシリコン単結晶の種子結
晶を取り付ける。この種子結晶をシリコン融液４の液面
の中心に接触させる。この接触と同時に、モータで坩堝
軸１を所定の坩堝回転速度で一方向に回転させるとも
に、引上機構により、所定の結晶回転速度で種子結晶
を、坩堝回転速度とは逆方向に回転させながらゆっくり
上昇させる。

【００１１】この引き上げの開始後は所定速度でシリコ
ン単結晶棒９を引き上げ、種子結晶の下端にダッシュズ
ネック（Ｄａｓｈ’ｓｎｅｃｋ）部を形成する。この
後、引上速度を遅くし、シリコン単結晶棒９の直径を増
大して肩部を形成する。この後、引上速度等を変化させ
て、シリコン単結晶棒９の直胴部を形成する。このシリ
コン単結晶棒９は、吸熱筒１０の内部を通って引き上げ
られていくものである。

【００１２】この吸熱筒１０内を通過するとき、シリコ
ン単結晶棒９からの放射熱ｑは、吸熱筒１０の高吸収体
１２により効率よく吸収される。そして、この吸収熱
は、吸熱筒１０の高熱伝導体１１により効率よく高放熱
体１３に伝達される。この伝達された熱は、吸熱筒１０
の高放熱体１３により効率よく放射される。さらに、こ
の放射熱ｑ’は、チャンバ２に吸収され、チャンバ２の
冷却水により伝播、放熱される。このシリコン単結晶棒
９が通過しているとき、吸熱筒１０の高吸収体１２の上
部の温度は、４００℃になっている。一方、吸熱筒１０
の高吸収体１２の下部の温度は、９００℃になってい
る。この結果、吸熱筒１０の高吸収体１２内を引き上げ
られる場合、シリコン単結晶棒９が８５０〜１０５０℃
の温度範囲に滞留している時間は、水冷ジャケットを用
いなくとも１４０分以下になっている。

【００１３】この後、シリコン単結晶棒９の直胴部を所
定長さになるまで引き上げ成長させる。さらに、シリコ
ン単結晶棒９の結晶径を徐々に減少させ、テイル処理を
完了する。このテイル処理を完了させたシリコン単結晶
棒９から製造したシリコンウェーハは、周知の半導体デ
バイス工程における高温処理後も積層欠陥が発生し難い
ものである。

【００１４】したがって、水冷ジャケットに代え、吸熱
筒を用いた本発明の引上装置は、引き上げるシリコン単
結晶棒のみの放射熱を高率に放熱することができる。こ
の結果、引き上げ中のシリコン単結晶棒の温度を調節す
ることができる。シリコン単結晶棒のみのホットゾーン
を小さくすることができる。水冷ジャケット用の循環装
置も必要ない。引上装置の設備費を減少させることがで
きる。

【００１５】なお、吸熱筒１０は、カーボンの一体構造
にしてもよい。吸熱筒１０の高放熱体１３の形状をフィ
ン状にして、高放熱体１３の外面の面積を増加させても
よい。

【００１６】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明に係る引
上装置によれば、水冷ジャケットを用いることなく、引
き上げ中の結晶棒の温度を調節することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る引上装置の断面図であ
る。

【符号の説明】

２チャンバ３石英坩堝４シリコン融液（結晶融液）５ヒータ９シリコン単結晶棒１０吸熱筒１１高熱伝導体１２高熱吸収体１３高放熱体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐平健彰埼玉県大宮市北袋町一丁目297番地三菱マテリアル株式会社中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外気を遮蔽するチャンバと、このチャン
バ内で結晶融液を保持する坩堝と、上記結晶融液を加熱
するヒータと、上記結晶融液から結晶棒を引き上げる引
上機構と、を備えた引上装置において、上記結晶棒の周囲に所定のホットゾーンを画成する吸熱
筒を設けるとともに、この吸熱筒を、上記ホットゾーンに露出した高吸熱部
と、上記チャンバの内壁に対向する高放熱部と、これらの間の高熱伝達部と、で構成したことを特徴とす
る引上装置。