JPH0543383A - Method for pulling up single crystal and apparatus therefor - Google Patents

Method for pulling up single crystal and apparatus therefor

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JPH0543383A
JPH0543383A JP20597191A JP20597191A JPH0543383A JP H0543383 A JPH0543383 A JP H0543383A JP 20597191 A JP20597191 A JP 20597191A JP 20597191 A JP20597191 A JP 20597191A JP H0543383 A JPH0543383 A JP H0543383A
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JP
Japan
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single crystal
melt
crucible
temperature
pulling
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Withdrawn
Application number
JP20597191A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Kaneda
洋 金田
Katsumi Nishizaki
克己 西崎
Masahiro Murakami
雅宏 村上
Teruyuki Sekine
輝幸 関根
Kazuhiko Echizenya
一彦 越前谷
Hiroshige Hidaka
裕成 日高
Yasuyuki Seki
康之 関
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)

Abstract

PURPOSE:To keep the surface temperature of a molten liquid to a lowest possible level and to increase the pull-up speed of crystal by suppressing the solidification of molten liquid near the crucible wall in the Czochralski process for pulling up a single crystal. CONSTITUTION:Radiant heat from the surface 52 of molten liquid 16 is reflected with a reflection plate 44 toward the contacting region 46 of a crucible 18 and the molten liquid 16. The reflection plate 44 is suspended by a wire 66 and a lateral beam 64 to allow the radiation of heat from the surface of the crystal 14 to a cylindrical member 42. The surface 52 of the molten liquid 16 is maintained to a level higher than the high-temperature zone of the heater 32 to keep the surface temperature of the molten liquid 16 to a low level.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、チョクラルスキー法に
よる単結晶引上方法及びその装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for pulling a single crystal by the Czochralski method and an apparatus therefor.

【0002】[0002]

【従来の技術】チョクラルスキー法による単結晶引上
は、サセプタに支持されたるつぼに融液を収納し、シー
ドワイヤによりシードチャックを介して行う。この場
合、融液の温度を低くしたり、引上げられている単結晶
の温度を低くすると結晶引上速度が速くなる。
2. Description of the Related Art The pulling of a single crystal by the Czochralski method is carried out by storing a melt in a crucible supported by a susceptor and using a seed wire through a seed chuck. In this case, if the temperature of the melt is lowered or the temperature of the pulled single crystal is lowered, the crystal pulling rate becomes faster.

【0003】チョクラルスキー法による単結晶引上の場
合、融液表面の温度分布は通常、単結晶直下が凝固温度
になっており、結晶端から半径方向外方に行くに従い上
昇した後低下している。るつぼ壁との接触部は凝固温度
よりは高いが、比較的低くなっている。従って、結晶引
上速度を高速化させる目的で、融液の温度を下げて操業
しようとすると、るつぼ壁近傍の融液温度が凝固温度に
達してしまい、安定的な単結晶の引上げができないとい
う問題があった。
In the case of pulling a single crystal by the Czochralski method, the temperature distribution on the surface of the melt usually has a solidification temperature immediately below the single crystal, and rises from the crystal edge outward in the radial direction and then decreases. ing. The contact area with the crucible wall is higher than the solidification temperature but relatively low. Therefore, for the purpose of increasing the crystal pulling speed, when the temperature of the melt is lowered to operate, the melt temperature near the crucible wall reaches the solidification temperature, and stable pulling of the single crystal cannot be performed. There was a problem.

【0004】また引上げ中の単結晶の温度を下げて結晶
引上速度を早くするために、るつぼ或いは融液から単結
晶への輻射熱を遮断すると、結晶引上速度を高速化でき
るという考えもあった。このような考え方のもとに、従
来、るつぼ及び融液から結晶への輻射熱を遮って引上速
度を上げようとする技術がいくつか提案されている。例
えば、(1)特公昭57−40119号公報(米国特許
4330362号)、(2)特公昭58−1080号公
報(米国特許4330361号)のように、るつぼ及び
融液を金属製の輻射スクリーンで部分的に被覆する方法
や、(3)特公平2−31040号のように、断熱複層
構造の輻射スクリーンを用いる方法があり、さらに、
(4)特開昭64−72984号公報(米国特許495
6153号)のように、ドーナツ状の耐熱性断熱板を併
用する方法が開示されている。
There is also an idea that the crystal pulling rate can be increased by cutting off the radiant heat from the crucible or the melt to the single crystal in order to lower the temperature of the single crystal during pulling and increase the crystal pulling rate. It was Based on such an idea, conventionally, some techniques have been proposed in which the radiant heat from the crucible and the melt to the crystal is blocked to increase the pulling rate. For example, as in (1) Japanese Patent Publication No. 57-40119 (US Pat. No. 4,330,362) and (2) Japanese Patent Publication No. 58-1080 (US Pat. No. 4,330,361), the crucible and the melt are formed by a metal radiation screen. There is a method of partially covering or a method of using a radiation screen having a heat-insulating multi-layer structure, as in (3) Japanese Patent Publication No. 2-34040.
(4) Japanese Patent Laid-Open No. 64-72984 (US Patent 495
No. 6153), a method of using a heat resistant heat insulating plate in a donut shape is disclosed.

【0005】これらの従来技術(1)〜(4)は、上述
のように、るつぼ及び融液から結晶への輻射熱を遮蔽す
ることによって、単結晶の冷却を促進し、結晶引上速度
を速くするということを目的としている。しかし、実際
にはこれらの技術では単結晶の冷却が阻害され、かえっ
て引上速度の高速化が阻害される問題があった。以下に
この問題点について説明する。
As described above, these prior arts (1) to (4) shield the radiant heat from the crucible and the melt to the crystal, thereby promoting cooling of the single crystal and increasing the crystal pulling rate. The purpose is to do. However, in reality, these techniques have a problem that the cooling of the single crystal is hindered, and the increase of the pulling speed is hindered. This problem will be described below.

【0006】輻射スクリーンを用いないシリコン単結晶
の引上げにおいては、引上直後の領域の単結晶は130
0℃程度のるつぼ壁及び1440℃程度の融液から輻射
を受ける。この場合結晶の上昇に伴ない単結晶は温度が
500℃程度の円筒形材に対面して輻射放熱する。これ
に対し、輻射スクリーンを用いた引上げにおいては、単
結晶はるつぼ壁や融液からの直接輻射は遮断されるが、
一方、単結晶は円筒形材より温度が高い輻射スクリーン
(1000℃程度)に対面する。従って、輻射スクリー
ンを用いると、単結晶は輻射スクリーンによって放熱を
妨げられ、むしろ保温されることになる。また、るつぼ
壁や融液からの輻射熱遮蔽効果は、るつぼ壁や融液表面
に対面している結晶温度は通常1000℃以上のレベル
にあり、輻射熱の遮蔽効果は僅かである。結局、輻射ス
クリーンはるつぼ壁や融液からの輻射熱遮蔽効果よりも
単結晶の放熱を妨げて保温する効果が大きく、結晶の温
度は輻射スクリーンのない時に比べてむしろ高くなると
いう結果を生じている。このように、従来技術(1)〜
(4)では、引上速度を速めようとしても、結晶が保温
されるため引上速度が抑制されてしまい、高速化にはあ
まり有効でないという問題があった。
[0006] In pulling a silicon single crystal without using a radiation screen, the single crystal in the region immediately after pulling is 130
Radiation is received from the crucible wall at about 0 ° C and the melt at about 1440 ° C. In this case, as the crystal rises, the single crystal faces the cylindrical material having a temperature of about 500 ° C. and radiates heat. On the other hand, in pulling using a radiation screen, direct radiation from the single crystal crucible wall and melt is blocked,
On the other hand, the single crystal faces a radiation screen (about 1000 ° C.) whose temperature is higher than that of the cylindrical material. Therefore, when the radiation screen is used, the single crystal is prevented from radiating heat by the radiation screen and is rather kept warm. Regarding the radiant heat shielding effect from the crucible wall and the melt, the crystal temperature facing the crucible wall and the melt surface is usually at a level of 1000 ° C. or higher, and the radiant heat shielding effect is slight. After all, the radiant screen has a larger effect of blocking the heat radiation of the single crystal and keeping it warmer than the radiant heat shielding effect from the crucible wall and the melt, and the result is that the temperature of the crystal is rather higher than that without the radiant screen. .. As described above, the related art (1) to
In the case of (4), even if an attempt is made to increase the pulling speed, the crystal is kept warm so that the pulling speed is suppressed, which is not so effective for increasing the speed.

【0007】また(5)特開昭55−56098号公報
(米国特許4378269号)には、融液・るつぼ・ヒ
ータ等の上部を覆うドーナツ板状の輻射熱遮蔽板を設置
し、その上に冷却筒を配設する技術が提案されている。
この技術では、輻射熱遮蔽板により融液表面を全面覆っ
てしまうため、結晶成長している領域、すなわち融液と
単結晶との接触領域が保温されてしまい、結晶引上速度
はむしろ遅くなってしまう問題があった。
(5) In Japanese Patent Laid-Open No. 55-56098 (US Pat. No. 4,378,269), a donut plate-shaped radiant heat shielding plate for covering the upper portions of a melt, a crucible, a heater, etc. is installed, and cooling is performed thereon. Techniques for arranging cylinders have been proposed.
In this technique, since the surface of the melt is entirely covered by the radiant heat shielding plate, the area where the crystal is growing, that is, the contact area between the melt and the single crystal is kept warm, and the crystal pulling rate is rather slow. There was a problem.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、融液
のるつぼ壁近傍の凝固を抑制することによって、融液の
温度をできるだけ低く保ち、結晶引上の高速化を達成す
ることである。また、本発明の他の目的は、結晶表面か
らの熱の放出を妨げないようにして、単結晶の温度を下
げ、結晶引上速度を安定的に速くすることである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to suppress the solidification of the melt in the vicinity of the crucible wall, to keep the temperature of the melt as low as possible, and to achieve high speed in crystal pulling. .. Another object of the present invention is to lower the temperature of the single crystal and to stably increase the crystal pulling rate so as not to hinder the release of heat from the crystal surface.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題を解決
するために、るつぼと融液表面との接触領域に向けて、
融液表面からの輻射熱を反射させる反射板をストリング
により吊下げ、結晶成長を行うことを特徴とする単結晶
引上方法を提供する。上記の方法を好適に実施すること
ができるチョクラルスキー法による単結晶引上装置とし
て、るつぼの上端より低いるつぼ内の位置に、融液表面
及びるつぼと融液表面との接触領域に反射面が対面する
リング状の反射板を配設し、この反射板を炉上部より吊
下ストリングで吊下したことを特徴とする単結晶引上装
置を提供するものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention aims at the contact area between the crucible and the melt surface,
A method for pulling a single crystal, characterized in that a reflector for reflecting radiant heat from the surface of a melt is suspended by a string to grow a crystal. As a single crystal pulling apparatus by the Czochralski method that can preferably carry out the above method, at a position in the crucible lower than the upper end of the crucible, the reflecting surface in the melt surface and the contact region between the crucible and the melt surface. Is provided with a ring-shaped reflecting plate facing each other, and the reflecting plate is hung by a hanging string from the upper part of the furnace.

【0010】[0010]

【作用】以下、本発明の作用を従来技術との対比におい
て詳細に説明する。図8は、従来の単結晶引上装置の縦
断面図を示すものである。チョクラルスキー法による単
結晶引上は、サセプタ20に支持されて回転するるつぼ
18に融液16を収納し、シードワイヤ10によりシー
ドチャック12を介して単結晶14の引上げを行う。る
つぼ18は炉壁40に囲まれており、炉壁内にはヒータ
32がるつぼ18の外周に設けられ、融液16を加熱す
る。なお、炉底にはベースプレート30上に支持ポスト
28を介して断熱材26が下方への放熱を防止してい
る。ヒータ32はサポート34に支持され、電極36か
ら給電される。ヒータ32は温度分布をもっている。図
9はヒータの鉛直方向の温度分布を示すもので、横軸に
ヒータ温度を取り、縦軸にはヒータの上端から鉛直方向
の位置をとっている。ヒータの温度分布は、上下両端で
低く、中央部が高温となっている。本発明においては、
ヒータの高さ方向の温度分布を実測し、最高温度から最
高温度の90%の温度までの高さ方向の領域をヒータの
高温帯76とする。
The operation of the present invention will be described in detail below in comparison with the prior art. FIG. 8 is a vertical sectional view of a conventional single crystal pulling apparatus. In pulling a single crystal by the Czochralski method, the melt 16 is stored in a crucible 18 which is supported by a susceptor 20 and rotates, and a single wire 14 is pulled by a seed wire 10 through a seed chuck 12. The crucible 18 is surrounded by a furnace wall 40, and a heater 32 is provided inside the furnace wall on the outer circumference of the crucible 18 to heat the melt 16. In addition, a heat insulating material 26 prevents downward heat radiation through a support post 28 on a base plate 30 at the bottom of the furnace. The heater 32 is supported by a support 34 and is powered by an electrode 36. The heater 32 has a temperature distribution. FIG. 9 shows the temperature distribution in the vertical direction of the heater. The horizontal axis represents the heater temperature, and the vertical axis represents the vertical position from the upper end of the heater. The temperature distribution of the heater is low at the upper and lower ends and is high at the center. In the present invention,
The temperature distribution in the height direction of the heater is actually measured, and the region in the height direction from the maximum temperature to 90% of the maximum temperature is set as the high temperature zone 76 of the heater.

【0011】チョクラルスキー法による引上装置の各部
の概略温度を図2、図3によって説明する。図2は輻射
スクリーンを用いない場合、図3は輻射スクリーンを用
いた場合である。図2では、単結晶14の引上直後の領
域は、1300℃程度のるつぼ18の壁及び1440℃
程度の融液16の表面から輻射を受けるが、一方、50
0℃程度の円筒形材42に放熱する。これに対し、輻射
スクリーン58を用いた図3では、単結晶14は、るつ
ぼ18の壁や融液16からの直接輻射は遮断されるが、
一方、1000℃程度の高温の輻射スクリーン58に対
面し、放熱を妨げられ保温される。また、融液16と単
結晶14との境界部も保温され高温に保たれる。従っ
て、輻射スクリーン58を設けて輻射熱を遮蔽した効果
よりも保温効果が大きく、結晶の引上速度は速くならな
い。
The approximate temperature of each part of the Czochralski pulling apparatus will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 shows the case where the radiation screen is not used, and FIG. 3 shows the case where the radiation screen is used. In FIG. 2, the region immediately after pulling up the single crystal 14 has a wall of the crucible 18 of about 1300 ° C. and 1440 ° C.
Radiant from the surface of the melt 16 of about 50
Heat is radiated to the cylindrical member 42 at about 0 ° C. On the other hand, in FIG. 3 using the radiation screen 58, the single crystal 14 blocks direct radiation from the wall of the crucible 18 and the melt 16, but
On the other hand, it faces the radiant screen 58 having a high temperature of about 1000 ° C., and the heat is prevented from being radiated and kept warm. The boundary between the melt 16 and the single crystal 14 is also kept warm and kept at a high temperature. Therefore, the heat retaining effect is greater than the effect of shielding the radiant heat by providing the radiant screen 58, and the crystal pulling speed does not become faster.

【0012】図1は、本発明装置の実施例の縦断面図で
ある。従来、ヒータ32の温度を下げて融液16の温度
を下げることにより単結晶14の引上速度を高めようと
すると、るつぼ18と融液16の表面が接する領域46
の温度が凝固点に達し、結晶引上を阻害した。そこで本
発明では反射板44を用いることにより、融液16の表
面52からの輻射熱を、るつぼと融液表面が接する領域
46に向けて反射させ、この領域を保温する。このこと
によって融液16のるつぼ18近傍の温度が凝固点に達
するのを防止することができ、安定的に操業することが
できる。しかも、融液16の温度が下がるので融液表面
52から単結晶14への輻射熱は減少する。また、本発
明では反射板44はストリング66で吊下げ、結晶が低
温の円筒形材42に対面するのを妨げないようにしてい
るので、単結晶14の表面から円筒形材42に輻射放熱
され、単結晶14の冷却が促進される。その結果、引上
速度を高速化することができる。
FIG. 1 is a vertical sectional view of an embodiment of the device of the present invention. Conventionally, when an attempt is made to increase the pulling rate of the single crystal 14 by lowering the temperature of the heater 32 to lower the temperature of the melt 16, a region 46 where the crucible 18 and the surface of the melt 16 contact each other.
Reached the freezing point and prevented crystal pulling up. Therefore, in the present invention, by using the reflection plate 44, the radiant heat from the surface 52 of the melt 16 is reflected toward the region 46 where the crucible and the melt surface are in contact with each other, and this region is kept warm. As a result, the temperature of the melt 16 near the crucible 18 can be prevented from reaching the freezing point, and stable operation can be achieved. Moreover, since the temperature of the melt 16 decreases, the radiant heat from the melt surface 52 to the single crystal 14 decreases. Further, in the present invention, the reflector 44 is hung by the string 66 so as not to prevent the crystal from facing the low temperature cylindrical member 42, so that the surface of the single crystal 14 is radiated and radiated to the cylindrical member 42. The cooling of the single crystal 14 is promoted. As a result, the pulling speed can be increased.

【0013】本発明において、反射板を吊下げるストリ
ング66は、(a)反射板を吊下げるための強度及び高
温に対する耐久性を有し、(b)単結晶の円筒形材への
輻射放熱を妨げない、という条件を充足するものであれ
ば、形状、材質、吊下げ本数を問わない。すなわち、ワ
イヤ、丸棒、角棒、その他任意断面形状の細長棒など何
れでも適宜の数を用いることができる。
In the present invention, the string 66 for suspending the reflecting plate has (a) strength for suspending the reflecting plate and durability against high temperature, and (b) radiation heat dissipation to a single crystal cylindrical member. The shape, the material, and the number of hanging pieces do not matter as long as the condition of not hindering is satisfied. That is, an appropriate number of wires, round bars, square bars, or elongated bars having an arbitrary cross-sectional shape can be used.

【0014】本発明の別の態様として、融液16の表面
の高さ位置のレベルをヒータ32の高温帯76から外れ
た高い位置に保持することにより、実質的にヒータ32
からの伝熱量を減少させ、融液表面近傍の温度を下げ
る。本発明では、反射板44を用いてるつぼ壁近傍の融
液温度が凝固点に達するのを防止しているので、融液表
面とヒータとの相対的位置関係を調節することによっ
て、融液表面近傍の温度を下げ、単結晶引上を高速化す
ることが容易にできる。
As another aspect of the present invention, the surface level of the melt 16 is maintained at a high position outside the high temperature zone 76 of the heater 32, so that the heater 32 is substantially heated.
The amount of heat transfer from the melt is reduced, and the temperature near the surface of the melt is lowered. In the present invention, the reflection plate 44 is used to prevent the melt temperature near the crucible wall from reaching the freezing point. Therefore, by adjusting the relative positional relationship between the melt surface and the heater, the melt surface vicinity is adjusted. It is possible to easily lower the temperature and increase the speed of pulling the single crystal.

【0015】反射板の形状は、融液の表面の輻射をるつ
ぼ壁と融液表面との接触領域に有効に反射させ、融液表
面のガスの対流を妨げず、単結晶から円筒形材への放熱
を妨げない形状であれば、限定されない。例えば、図5
に示したように断面が直線状、折れ線状、曲線状、或い
はその組合せ等の形状でもよい。反射板の上端はるつぼ
壁の上端を上限とし、るつぼの内部に位置し、ストリン
グで上方から吊下げる。このことにより、反射板はるつ
ぼ壁近傍の融液を保温し、一方、ストリングは単結晶の
円筒形材への輻射を妨げない。その結果、融液の温度を
低くし、かつ、単結晶の冷却を促進しながら、単結晶の
高速引上が可能となる。
The shape of the reflector is such that the radiation on the surface of the melt is effectively reflected on the contact area between the crucible wall and the surface of the melt, and the convection of the gas on the surface of the melt is not hindered. The shape is not limited as long as it does not hinder the heat radiation. For example, in FIG.
The cross section may have a linear shape, a broken line shape, a curved shape, or a combination thereof as shown in FIG. The upper end of the reflector is located inside the crucible with the upper end of the crucible wall as the upper limit, and is suspended from above with a string. This allows the reflector to keep the melt near the wall of the crucible warm, while the strings do not interfere with the radiation of the single-crystal cylindrical material. As a result, it is possible to pull down the single crystal at high speed while lowering the temperature of the melt and promoting cooling of the single crystal.

【0016】[0016]

【実施例】【Example】

〔実施例1〕図1に示す本発明の実施例のチョクラルス
キー法による単結晶引上装置を用いて、直径16インチ
の石英るつぼ18に多結晶シリコン45kgを装入し、
直径6インチのシリコン単結晶14の引上を行った。
Example 1 Using the single crystal pulling apparatus by the Czochralski method of the example of the present invention shown in FIG. 1, 45 kg of polycrystalline silicon was charged into a quartz crucible 18 having a diameter of 16 inches,
A silicon single crystal 14 having a diameter of 6 inches was pulled up.

【0017】従来技術の説明で述べたように、融液温度
を下げるだけでは、融液16はるつぼと融液が接する領
域46から凝固が始まる。そこで、本発明の反射板44
をるつぼ内の融液上方に設置した。反射板44はワイヤ
66、横梁64を介して、円筒形材42の上端から吊下
げた。図4に、本実施例に用いた逆円錐形の反射板44
及びワイヤ66、横梁64の形状を示した。図4(a)
は平面図、同図(b)は図4(a)におけるA−A矢視
図である。反射板44の仕様は次のとおりである。
As described in the description of the prior art, merely by lowering the melt temperature, the melt 16 begins to solidify from the region 46 where the crucible and the melt are in contact. Therefore, the reflector 44 of the present invention
Was placed above the melt in the crucible. The reflector 44 was hung from the upper end of the cylindrical member 42 via the wire 66 and the horizontal beam 64. FIG. 4 shows an inverted conical reflector 44 used in this embodiment.
The shapes of the wire 66 and the horizontal beam 64 are shown. Figure 4 (a)
Is a plan view and FIG. 4B is a view taken along the line AA in FIG. The specifications of the reflector 44 are as follows.

【0018】形状:図5(a)に示す円錐台状リング 材質:反射板及び吊り装置共、モリブデン 寸法:図4において、 a=300mm,b=35mm,c=35mm,d=5
0mm,e=2mmφ,f=15mm,g=530m
m,θ=45° 設置位置:反射板44の下端と融液表面との距離は20
mm 結晶引上開始時において反射板44の上端はるつぼ壁上
端より55mm下方 反射板44は反射率が高く耐熱性に優れたモリブデン製
の円錐台シェル状のリング板を用いた。但し、反射板4
4の材質としては、モリブデンに限らず、耐熱性があり
反射率の高いものであればよい。反射板44を設けるこ
とにより、融液16の表面52からの輻射熱をるつぼ1
8と融液16が接する領域46に向けて反射し、この領
域46を局部的に保温する効果を持たせた。反射板44
は円筒形材42の4箇所から突出した横梁64にワイヤ
66を介して吊下げ、結晶表面から円筒形材への輻射に
よる結晶の冷却を妨げないようにした。反射板44の形
状を図4のようにして、反射板44の角度θを45度と
したのは、るつぼと融液が接する領域46付近へ輻射熱
を効率よく反射させるためである。
Shape: frustoconical ring shown in FIG. 5 (a) Material: molybdenum, both reflector and suspension device Dimensions: In FIG. 4, a = 300 mm, b = 35 mm, c = 35 mm, d = 5
0 mm, e = 2 mmφ, f = 15 mm, g = 530 m
m, θ = 45 ° Installation position: The distance between the lower end of the reflector 44 and the melt surface is 20
mm At the start of crystal pulling, the upper end of the reflection plate 44 is 55 mm below the upper end of the crucible wall. The reflection plate 44 is a molybdenum frustoconical shell-shaped ring plate having high reflectance and excellent heat resistance. However, the reflector 4
The material of No. 4 is not limited to molybdenum, but any material having heat resistance and high reflectance may be used. By providing the reflection plate 44, the radiant heat from the surface 52 of the melt 16 is melted in the crucible 1.
8 and the melt 16 were reflected toward the area 46 in contact with each other, and the area 46 was locally heated. Reflector 44
Was hung from a cross beam 64 protruding from four positions of the cylindrical member 42 through a wire 66 so that the cooling of the crystal by radiation from the crystal surface to the cylindrical member was not hindered. The shape of the reflection plate 44 is set as shown in FIG. 4 and the angle θ of the reflection plate 44 is set to 45 degrees in order to efficiently reflect the radiant heat to the vicinity of the region 46 where the crucible and the melt are in contact with each other.

【0019】この実施例に用いたチョクラルスキー引上
装置のヒータの鉛直方向の温度分布を測定した。図9は
これを示すものである。最高温度の90%に相当する温
度の高さ位置を求めると、ヒータ上端から下方へ31m
mであった。そこでこの位置から下方の領域をこの装置
のヒータの高温帯とした。反射板を取付けない装置の単
結晶引上げにおいて、るつぼの中心から半径方向120
mmの位置の融液表面温度を測定したところ、1440
℃であった。
The temperature distribution in the vertical direction of the heater of the Czochralski lifting device used in this example was measured. FIG. 9 shows this. When the height position of the temperature corresponding to 90% of the maximum temperature is obtained, 31 m downward from the upper end of the heater
It was m. Therefore, the region below this position was set as the high temperature zone of the heater of this device. When pulling a single crystal of a device without a reflector, a radial direction 120 is measured from the center of the crucible.
When the melt surface temperature at the position of mm was measured, it was 1440
It was ℃.

【0020】実施例の装置を用い、融液表面の高さ位置
をヒータ上端に対して−32mmに設定し、融液表面が
ヒータの高温帯領域内にある条件で、るつぼ中心から半
径方向120mmの位置の温度を1435℃にして引上
げを行った。比較のために、図2に示す従来の装置、及
び図3に示す従来の輻射スクリーン58を設けた装置を
用い、ヒータ上端に対する融液表面の高さ位置を上記実
施例の−32mmに揃えた同一引上条件で通常の操業温
度で単結晶の引上げを行った。輻射スクリーン58の形
状、寸法は次のとおりである。
Using the apparatus of the embodiment, the height position of the melt surface was set to -32 mm with respect to the upper end of the heater, and 120 mm from the center of the crucible in the radial direction from the center of the crucible under the condition that the melt surface was within the high temperature zone region of the heater. The temperature at the position was set to 1435 ° C. and the temperature was raised. For comparison, the conventional apparatus shown in FIG. 2 and the apparatus provided with the conventional radiant screen 58 shown in FIG. 3 were used, and the height position of the melt surface with respect to the upper end of the heater was adjusted to −32 mm in the above-mentioned embodiment. The single crystal was pulled at a normal operating temperature under the same pulling conditions. The shape and dimensions of the radiation screen 58 are as follows.

【0021】形状:円錐台形リム付 円錐:上380mmφ、下270mmφ、高さ255m
m 上端の位置はるつぼ壁上端より上方へ165mm リム:外径510mmφ 図6は輻射スクリーンを用いた単結晶引上における、融
液表面から上方への距離に対する輻射スクリーンの温度
分布80と結晶の温度82の実測値、及び輻射スクリー
ンを用いない場合(図2)の単結晶引上における融液表
面からの同一距離の位置における結晶の温度の実測値8
4の比較である。輻射スクリーンの温度80は、輻射ス
クリーンを用いない単結晶引上における単結晶の温度8
4より高くなっていることがわかる。その結果、輻射ス
クリーンを用いた単結晶引上における結晶温度82も、
輻射スクリーンを用いない場合の温度84より高くなっ
ている。また、図7は、図3の輻射スクリーンを使用し
た時の結晶の温度86に比べ、実施例の結晶の温度88
を下げることができたことを示している。これは結晶表
面からの熱の放出を妨げないためである。また、輻射ス
クリーンを使用しない従来技術(図2)における結晶の
温度90に比べても、実施例の結晶の温度88の方が低
かった。しかも、結晶引上終了までるつぼ近傍の融液が
凝固することなく、融液の温度を下げることができた。
図10に示すように、結晶直胴部での引上速度の平均値
は輻射スクリーンを用いない図2の場合の1.6倍強、
図3の輻射スクリーン使用時の1.3倍強となった。
Shape: with frustoconical rim Cone: upper 380 mmφ, lower 270 mmφ, height 255 m
m The position of the upper end is 165 mm above the upper end of the crucible wall Rim: Outer diameter 510 mmφ FIG. 6 shows the temperature distribution 80 of the radiation screen and the temperature of the crystal with respect to the distance from the melt surface to the upper position on the pulling of the single crystal using the radiation screen. 82, and the measured value of the temperature of the crystal at the same distance from the surface of the melt on the pulling of the single crystal when the radiation screen is not used (FIG. 2) 8
It is a comparison of 4. The temperature 80 of the radiation screen is the temperature of the single crystal 8 on the single crystal pulled without the radiation screen.
It can be seen that it is higher than 4. As a result, the crystal temperature 82 on pulling the single crystal using the radiation screen is also
The temperature is higher than the temperature 84 when the radiation screen is not used. In addition, FIG. 7 shows a crystal temperature 88 of the embodiment compared to a crystal temperature 86 when the radiation screen of FIG. 3 is used.
It shows that was able to be lowered. This is because it does not prevent the heat release from the crystal surface. Further, the temperature 88 of the crystal of the example was lower than the temperature 90 of the crystal in the conventional technique (FIG. 2) not using the radiation screen. Moreover, the temperature of the melt could be lowered without solidifying the melt near the crucible until the completion of crystal pulling.
As shown in FIG. 10, the average value of the pulling speed in the straight body of the crystal is 1.6 times more than that in the case of FIG. 2 in which no radiation screen is used,
It was 1.3 times more than when using the radiation screen of FIG.

【0022】〔実施例2〕実施例1と同じ構成で本発明
の反射板を用いて、ヒータ上端に対する融液表面の高さ
位置を−6mmとし、るつぼ中心から半径方向120m
mの位置の温度を1433℃として引上げを行った。そ
の結果を、図3に示されている輻射スクリーンを用い、
通常の引上温度で、実施例と同一の融液のレベル、同一
の引上条件で比較した。図10に示したとおり、結晶直
胴部での引上速度の平均値は輻射スクリーン使用時の
1.06倍であった。なお、実施例2の条件では輻射ス
クリーンを用いない図2の場合には、融液のるつぼ壁近
傍で凝固が発生し、単結晶引上を阻害した。
[Embodiment 2] Using the reflector of the present invention having the same structure as in Embodiment 1, the height position of the melt surface with respect to the upper end of the heater was set to -6 mm, and 120 m from the center of the crucible in the radial direction.
The temperature at the position of m was 1433 ° C. and the temperature was raised. The result is shown in FIG.
Comparison was made at the normal pulling temperature, the same melt level as in the example, and the same pulling conditions. As shown in FIG. 10, the average value of the pulling speed in the straight body portion of the crystal was 1.06 times that when the radiation screen was used. In the case of FIG. 2 in which the radiation screen was not used under the conditions of Example 2, solidification occurred near the crucible wall of the melt, which hindered pulling of the single crystal.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明の単結晶引上方法及びその装置に
より、単結晶を高速で引上することができた。さらに、
反射板は小さいので取付け等の取扱が容易で安価であっ
た。
The single crystal pulling method and apparatus according to the present invention enable a single crystal to be pulled at high speed. further,
Since the reflector is small, it is easy to handle and inexpensive to install.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例装置の縦断面図である。FIG. 1 is a vertical sectional view of an apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来の引上装置の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional lifting device.

【図3】輻射スクリーンを用いた場合の従来の引上装置
の断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional lifting device when a radiation screen is used.

【図4】実施例装置における反射板及び横梁の寸法を示
す部分縦断面図である。
FIG. 4 is a partial vertical cross-sectional view showing the dimensions of a reflection plate and a horizontal beam in the apparatus of the embodiment.

【図5】本発明における反射板形状の例を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a reflector shape in the present invention.

【図6】輻射スクリーンを用いた場合の輻射スクリーン
と結晶との温度の実測値、及び輻射スクリーンを用いな
い場合の結晶温度の実測値の関係を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the measured values of the temperature of the radiation screen and the crystal when the radiation screen is used, and the measured values of the crystal temperature when the radiation screen is not used.

【図7】本発明装置使用時、輻射スクリーンを用いた場
合及び輻射スクリーンを用いない場合の結晶温度と融液
表面からの高さの関係を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the crystal temperature and the height from the melt surface when a radiation screen is used and when a radiation screen is not used when the device of the present invention is used.

【図8】従来法の単結晶引上装置の一例の縦断面図であ
る。
FIG. 8 is a vertical cross-sectional view of an example of a conventional single crystal pulling apparatus.

【図9】実施例装置のヒータの温度分布を示すグラフで
ある。
FIG. 9 is a graph showing the temperature distribution of the heater of the apparatus of the embodiment.

【図10】実施例の効果を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the effect of the example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 シードワイヤ 12 シ
ードチャック 14 単結晶 16 融
液 18 るつぼ 20 サ
セプタ 22 ペデスタル 24 ク
ルーシプルシャフト 26 断熱材 28 ポ
スト 30 ベースプレート 32 ヒ
ータ 34 サポート 36 電
極 38 断熱材 40 炉
壁 42 円筒形材 44 反
射板 46 るつぼと融液表面とが接する領域 48 単
結晶成長領域 52 融液表面 58 輻
射スクリーン 64 横梁 66 ス
トリング(ワイヤ) 76 高温帯
10 seed wire 12 seed chuck 14 single crystal 16 melt 18 crucible 20 susceptor 22 pedestal 24 crucible shaft 26 heat insulating material 28 post 30 base plate 32 heater 34 support 36 electrode 38 heat insulating material 40 furnace wall 42 cylindrical material 44 reflective plate 46 Region where crucible and melt surface contact 48 single crystal growth region 52 melt surface 58 radiation screen 64 horizontal beam 66 string (wire) 76 high temperature zone

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 雅宏 千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株式会社技 術研究本部内 (72)発明者 関根 輝幸 千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株式会社技 術研究本部内 (72)発明者 越前谷 一彦 千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株式会社技 術研究本部内 (72)発明者 日高 裕成 東京都千代田区内幸町2丁目2番3号 川 崎製鉄株式会社東京本社内 (72)発明者 関 康之 千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株式会社技 術研究本部内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Masahiro Murakami 1 Kawasaki-cho, Chiba City Kawasaki Steel Co., Ltd. Technical Research Division (72) Inventor Teruyuki Sekine 1 Kawasaki-cho Chiba City Kawasaki Steel Co., Ltd. Technical Research Division (72) Inventor Kazuhiko Echizenya 1 Kawasaki-cho, Chiba City Kawasaki Steel Co., Ltd. Technical Research Division (72) Inventor Hironari Hidaka 2-3 2-3 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Kawasaki Steel Co., Ltd. (72) Inventor Yasuyuki Seki 1 Kawasaki-cho, Chiba City Technical Research Division, Kawasaki Steel Corporation

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 チョクラルスキー法による単結晶引上方
法において、融液表面からの輻射熱をるつぼと融液表面
との接触領域に向けて反射させる反射板をストリングに
より吊下げ、単結晶引上を行うことを特徴とする単結晶
引上方法。
1. A method of pulling a single crystal by the Czochralski method, wherein a reflector for reflecting radiant heat from the melt surface toward a contact area between the crucible and the melt surface is hung by a string to pull the single crystal. A method for pulling a single crystal, which comprises:
【請求項2】 融液表面のレベルをヒータの高温帯より
も上方に保持することを特徴とする請求項1記載の単結
晶引上方法。
2. The single crystal pulling method according to claim 1, wherein the level of the melt surface is maintained above the high temperature zone of the heater.
【請求項3】 チョクラルスキー法による単結晶引上装
置において、るつぼの上端より低いるつぼ内の位置に、
融液表面及びるつぼと融液表面との接触領域に反射面が
対面するリング状の反射板を配設し、この反射板を炉上
部より吊下ストリングで吊下したことを特徴とする単結
晶引上装置。
3. A single crystal pulling apparatus by the Czochralski method, at a position in the crucible lower than the upper end of the crucible,
Disposed on the melt surface and the contact area between the melt surface and the crucible is a ring-shaped reflecting plate facing the reflecting surface, and the reflecting plate is hung by a hanging string from the furnace top. Lifting device.
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Effective date: 19981112