JPH0557233B2 - - Google Patents
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- JPH0557233B2 JPH0557233B2 JP4756689A JP4756689A JPH0557233B2 JP H0557233 B2 JPH0557233 B2 JP H0557233B2 JP 4756689 A JP4756689 A JP 4756689A JP 4756689 A JP4756689 A JP 4756689A JP H0557233 B2 JPH0557233 B2 JP H0557233B2
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- gas
- furnace
- argon gas
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、チヨクラルスキー（CZ）法による
単結晶シリコンの棒状体の製造を行うにあたり、
CZ炉における放電を防止する方法に関する。
単結晶シリコンの棒状体の製造を行うにあたり、
CZ炉における放電を防止する方法に関する。
（従来の技術）
従来、チヨクラルスキー（CZ）法によつて、
多結晶シリコンをCZ炉内のルツボに入れて加熱
溶融（シリコンの溶融点は約1420℃）し、種結晶
をこの溶融液に浸漬してアルゴンガス雰囲気中で
引き上げて単結晶シリコンの棒状体を製造するこ
とは、広く知られている。このCZ法は、溶融中
のシリコン及び炉内炭素部品の酸化防止、及び該
溶融シリコンの汚染防止のために約50ミリバール
の減圧下のアルゴンガス雰囲気下、即ち炉内にア
ルゴンガスを流しつつ行われるのが通常である。
多結晶シリコンをCZ炉内のルツボに入れて加熱
溶融（シリコンの溶融点は約1420℃）し、種結晶
をこの溶融液に浸漬してアルゴンガス雰囲気中で
引き上げて単結晶シリコンの棒状体を製造するこ
とは、広く知られている。このCZ法は、溶融中
のシリコン及び炉内炭素部品の酸化防止、及び該
溶融シリコンの汚染防止のために約50ミリバール
の減圧下のアルゴンガス雰囲気下、即ち炉内にア
ルゴンガスを流しつつ行われるのが通常である。
（発明が解決しようとする課題）
このCZ法の減圧操業において、炉内の温度を
上げるとアルゴンガスの伝導度が必然的に上昇
し、電極と近接する本体との間で放電が起きてし
まうという事故が、特に大きな容量のルツボを用
いて操業する際に、発生することが多かつた。こ
のため、電極と本体との電位差を低下させるため
に、ヒーターの中央部で高抵抗を介してアースし
たり、あるいはヒーターの電気抵抗を低下させ
て、電極の電位を低めるなどの工夫がされている
が、ルツボの大容量化に伴い、ヒーターのパワー
が大きくなり、放電は避けられない問題となつて
いる。実際のCZ炉には安全装置が装備されてい
るため、放電が生じても直ちにヒーターの電源が
オフとなるために炉そのものが故障することはな
いにしても、ヒーターによるルツボの加熱状態が
変動するわけであるから、得られる単結晶シリコ
ンの品質に影響を与えるために大きな問題となつ
ているものである。
上げるとアルゴンガスの伝導度が必然的に上昇
し、電極と近接する本体との間で放電が起きてし
まうという事故が、特に大きな容量のルツボを用
いて操業する際に、発生することが多かつた。こ
のため、電極と本体との電位差を低下させるため
に、ヒーターの中央部で高抵抗を介してアースし
たり、あるいはヒーターの電気抵抗を低下させ
て、電極の電位を低めるなどの工夫がされている
が、ルツボの大容量化に伴い、ヒーターのパワー
が大きくなり、放電は避けられない問題となつて
いる。実際のCZ炉には安全装置が装備されてい
るため、放電が生じても直ちにヒーターの電源が
オフとなるために炉そのものが故障することはな
いにしても、ヒーターによるルツボの加熱状態が
変動するわけであるから、得られる単結晶シリコ
ンの品質に影響を与えるために大きな問題となつ
ているものである。
引上機内部構造であつて、ヒーター電極と至近
距離にある接地された導電性部分としては、引上
機の設計ちよつて異なるが、10〜20mmに位置する
ことが多く、このため10ミリバール程度のアルゴ
ンガス雰囲気では、絶縁破壊の強さ(V)は、気体の
パツシエン曲線によれば、200〜300Vとなる。し
かし、実際に数10Vで放電が発生するのは、放電
開始部分の材質、形状、温度、印加電圧中の高周
波による異常値の発生など、種々な要因がからま
つているためと見られる。更に、気体のパツシエ
ン曲線の数えるところでは、Ar、N2及び水素ガ
スの何れを用いても、その絶縁破壊の強さは、減
圧度50ミリバールから５ミリバールの範囲ではい
ずれも大差がなく、アルゴンガス雰囲気の絶縁破
壊を妨げるために窒素ガスか或いは水素ガスを混
入することについて示唆するところは全くない。
距離にある接地された導電性部分としては、引上
機の設計ちよつて異なるが、10〜20mmに位置する
ことが多く、このため10ミリバール程度のアルゴ
ンガス雰囲気では、絶縁破壊の強さ(V)は、気体の
パツシエン曲線によれば、200〜300Vとなる。し
かし、実際に数10Vで放電が発生するのは、放電
開始部分の材質、形状、温度、印加電圧中の高周
波による異常値の発生など、種々な要因がからま
つているためと見られる。更に、気体のパツシエ
ン曲線の数えるところでは、Ar、N2及び水素ガ
スの何れを用いても、その絶縁破壊の強さは、減
圧度50ミリバールから５ミリバールの範囲ではい
ずれも大差がなく、アルゴンガス雰囲気の絶縁破
壊を妨げるために窒素ガスか或いは水素ガスを混
入することについて示唆するところは全くない。
本発明は、このような高温のアルゴンガスに起
因するCZ炉における放電現象を解消することが
できる新規なCZ炉における放電防止方法を提供
することを目的とするものである。
因するCZ炉における放電現象を解消することが
できる新規なCZ炉における放電防止方法を提供
することを目的とするものである。
（課題を解決するための手段）
上記目的を達成するために、本発明のCZ炉に
おける放電防止方法は、多結晶シリコンをルツボ
に入て加熱溶融し、種結晶をこの溶融液に浸漬し
てから減圧下のアルゴンガス雰囲気中で引き上げ
て単結晶シリコンを製造するCZ法において、該
アルゴンガスに水素ガス及び／又は窒素ガスを混
入せしめたものである。
おける放電防止方法は、多結晶シリコンをルツボ
に入て加熱溶融し、種結晶をこの溶融液に浸漬し
てから減圧下のアルゴンガス雰囲気中で引き上げ
て単結晶シリコンを製造するCZ法において、該
アルゴンガスに水素ガス及び／又は窒素ガスを混
入せしめたものである。
該アルゴンガスに混入される水素ガス及び／又
は窒素ガスの量を0.1〜２％とするのが好ましい。
この混入量が0.1％以下では放電現象を解消する
のに効果的でないし、水素ガスの場合には混入量
が多すぎると爆発の危険性がある。また、窒素ガ
スの場合には、窒素ガスと溶融シリコンが反応し
て窒化物を形成し、単結晶化が困難となる。
は窒素ガスの量を0.1〜２％とするのが好ましい。
この混入量が0.1％以下では放電現象を解消する
のに効果的でないし、水素ガスの場合には混入量
が多すぎると爆発の危険性がある。また、窒素ガ
スの場合には、窒素ガスと溶融シリコンが反応し
て窒化物を形成し、単結晶化が困難となる。
（実施例）
以下に本発明の実施例を挙げて説明する。
実施例 １
アルゴンガスに水素ガス又は窒素ガスを混入
し、全体を20ミリバールとした場合。
し、全体を20ミリバールとした場合。
CZ炉（22インチホツトゾーン）のヒーターの
電源電圧を87.5Vと一定にし、CZ炉の炉内温度
（シールド材の温度をパイロメーターで測定した
温度）と電源に流れる電流の変化を測定した。最
初はアルゴンガスにH2ガスを0.5％（アルゴンガ
スに対する濃度で）の割合で混入したところ、電
源に流れる電流は2200Aで一定であつた。20分
後、このH2ガスの混入を中止したところ電流は
上昇を始めた。３分後、再び上記濃度のH2ガス
を混入したところ直ちに電流は再び2200Aに戻つ
た。８分後、H2ガスの混入割合を２％（アルゴ
ンガスに対する濃度で）としたところ、電流の値
は2200Aで安定状態であつた。再びこのH2ガス
の混入を中止したところ電流は再び上昇を始め
た。２分後、N2ガスを0.5％（アルゴンガスに対
する濃度で）の割合で混入したところ、電源に流
れる電流は直ちに再び2200Aに戻つた。その後電
源をオフとした。CZ炉の温度変化及び電流変化
の測定結果を第１図に示した。
電源電圧を87.5Vと一定にし、CZ炉の炉内温度
（シールド材の温度をパイロメーターで測定した
温度）と電源に流れる電流の変化を測定した。最
初はアルゴンガスにH2ガスを0.5％（アルゴンガ
スに対する濃度で）の割合で混入したところ、電
源に流れる電流は2200Aで一定であつた。20分
後、このH2ガスの混入を中止したところ電流は
上昇を始めた。３分後、再び上記濃度のH2ガス
を混入したところ直ちに電流は再び2200Aに戻つ
た。８分後、H2ガスの混入割合を２％（アルゴ
ンガスに対する濃度で）としたところ、電流の値
は2200Aで安定状態であつた。再びこのH2ガス
の混入を中止したところ電流は再び上昇を始め
た。２分後、N2ガスを0.5％（アルゴンガスに対
する濃度で）の割合で混入したところ、電源に流
れる電流は直ちに再び2200Aに戻つた。その後電
源をオフとした。CZ炉の温度変化及び電流変化
の測定結果を第１図に示した。
この実験により、H2ガス又はN2ガスをアルゴ
ンガスに混入せしめることによつて、電流の値が
一定に保たれ、放電現象は一切発生しないことが
確認できた。
ンガスに混入せしめることによつて、電流の値が
一定に保たれ、放電現象は一切発生しないことが
確認できた。
実施例 ２
アルゴンガスに窒素ガスを混入し、全体を20ミ
リバールとした場合。
リバールとした場合。
CZ炉（22イチホツトドーン）のヒーターの電
源電圧を87.5Vと一定にし、電源に流れる電流の
変化を測定した。最初はアルゴンガスにN2ガス
を0.5％（アルゴンガスに対する濃度で）の割合
で混入したところ、電源に流れる電流は2200Aで
一定であつた。15分後、このN2ガスの混入を中
止したところ電流は上昇を始めた。５分後、１％
（アルゴンガスに対する濃度で）のN2ガスの混入
を始めたところ電流の値は再び低下を始めた。５
分後にこのN2ガスの混入を中止したところ電源
に過電流が流れ放電状態となつたが、CZ炉の保
護装置が作動してヒーターは自動的にオフとなつ
た。
源電圧を87.5Vと一定にし、電源に流れる電流の
変化を測定した。最初はアルゴンガスにN2ガス
を0.5％（アルゴンガスに対する濃度で）の割合
で混入したところ、電源に流れる電流は2200Aで
一定であつた。15分後、このN2ガスの混入を中
止したところ電流は上昇を始めた。５分後、１％
（アルゴンガスに対する濃度で）のN2ガスの混入
を始めたところ電流の値は再び低下を始めた。５
分後にこのN2ガスの混入を中止したところ電源
に過電流が流れ放電状態となつたが、CZ炉の保
護装置が作動してヒーターは自動的にオフとなつ
た。
CZ炉の電流変化の測定結果を第２図に示した。
この実験の結果、アルゴンガスにN2ガスを混入
することにより、電流の値は安定するが、N2ガ
スの混入を中止すると放電現象が生ずることが判
つた。
この実験の結果、アルゴンガスにN2ガスを混入
することにより、電流の値は安定するが、N2ガ
スの混入を中止すると放電現象が生ずることが判
つた。
比較例 １
アルゴンガス100％とし、全体を20ミリバール
とした場合。
とした場合。
CZ炉（22インチホツトゾーン）のヒーターの
電源電圧を87.5Vと一定にし、CZ炉の炉内温度
（シールド材の温度をパイロメーターで測定した
温度）と電源に流れる電流の変化を測定した。ヒ
ーターの加熱開始後、３時間で電源に過電流が流
れ放電状態となつたが、CZ炉の保護装置が作動
してヒーターは自動的にオフとなつた。
電源電圧を87.5Vと一定にし、CZ炉の炉内温度
（シールド材の温度をパイロメーターで測定した
温度）と電源に流れる電流の変化を測定した。ヒ
ーターの加熱開始後、３時間で電源に過電流が流
れ放電状態となつたが、CZ炉の保護装置が作動
してヒーターは自動的にオフとなつた。
CZ炉の温度変化及び電流変化の測定結果を第
３図に示した。
３図に示した。
この実験により、アルゴガス100％の場合には
放電現象が発生することが確認できた。
放電現象が発生することが確認できた。
（発明の効果）
以上のように、本発明方法は、CZ炉内に導入
されるアルゴンガスに水素ガス及び／又は窒素ガ
スを混入せしめるという簡単な手段によつて、高
温のアルゴンガスに起因するCZ炉における放電
現象を確実に解消することができるものである。
されるアルゴンガスに水素ガス及び／又は窒素ガ
スを混入せしめるという簡単な手段によつて、高
温のアルゴンガスに起因するCZ炉における放電
現象を確実に解消することができるものである。
第１図は実施例１のCZ炉における温度変化及
び電流変化を示すグラフ、第２図は実施例２の
CZ炉における電流変化を示すグラフ及び第３図
は比較例１のCZ炉における温度変化及び電流変
化を示すグラフである。
び電流変化を示すグラフ、第２図は実施例２の
CZ炉における電流変化を示すグラフ及び第３図
は比較例１のCZ炉における温度変化及び電流変
化を示すグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 多結晶シリコンをルツボに入れて加熱溶融
し、種結晶をこの溶融液に浸漬してから減圧下の
アルゴンガス雰囲気中で引き上げて単結晶シリコ
ンを製造するCZ法において、該アルゴンガスに
水素ガス及び／又は窒素ガスを混入せしめること
を特徴とするCZ炉における放電防止方法。 ２ 該アルゴンガスに混入される水素ガス及び／
又は窒素ガスの量が0.1〜２％であることを特徴
とする請求項１記載のCZ炉における放電防止方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4756689A JPH02225394A (ja) | 1989-02-28 | 1989-02-28 | Ｃｚ炉における放電防止方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4756689A JPH02225394A (ja) | 1989-02-28 | 1989-02-28 | Ｃｚ炉における放電防止方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02225394A JPH02225394A (ja) | 1990-09-07 |
| JPH0557233B2 true JPH0557233B2 (ja) | 1993-08-23 |
Family
ID=12778773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4756689A Granted JPH02225394A (ja) | 1989-02-28 | 1989-02-28 | Ｃｚ炉における放電防止方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02225394A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58186589U (ja) * | 1982-06-08 | 1983-12-12 | 株式会社白山製作所 | 通信用ガス入放電管形避雷器 |
-
1989
- 1989-02-28 JP JP4756689A patent/JPH02225394A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58186589U (ja) * | 1982-06-08 | 1983-12-12 | 株式会社白山製作所 | 通信用ガス入放電管形避雷器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02225394A (ja) | 1990-09-07 |
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