JPH06247788A - Method for producing silicon single crystal and device therefor - Google Patents

Method for producing silicon single crystal and device therefor

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JPH06247788A
JPH06247788A JP3198893A JP3198893A JPH06247788A JP H06247788 A JPH06247788 A JP H06247788A JP 3198893 A JP3198893 A JP 3198893A JP 3198893 A JP3198893 A JP 3198893A JP H06247788 A JPH06247788 A JP H06247788A
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JP
Japan
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single crystal
inert gas
cooling cylinder
cooling
silicon single
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JP3198893A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Tanaka
正博 田中
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

PURPOSE:To obtain a high-quality silicon single crystal by freely operating the slide opening and closing mechanism, etc., of the cooling cylinder arranged in a single crystal producing device. CONSTITUTION:A crucible 4 charged with polycrystal silicon is heated with a heater 5 to melt the raw material and to obtain a molten material 9, a seed crystal 12 is dipped in the molten material 9, the crucible 4 and seed crystal 12 are rotated and pulled up, and a single crystal ingot 10 is introduced into the space in the cylinder 22 provided on the inner periphery of a cooling cylinder 21. An inert gas is simultaneously introduced into a chamber 2 from an inert gas inlet 15 furnished on the wall surface of a pulling-up chamber 2b, passed through the gap between the inner periphery of the cooling cylinder 21, etc., and the ingot 10 and allowed to flow down into a heating chamber 2a. Meanwhile, an inert gas is introduced from an inlet 23 provided to the upper wall surface of the chamber 2, passed through an inert gas pipe 24 furnished outside the cooling cylinder 21, blown against the surface of the ingot 10 from an inert gas inlet 25 vertically to the axis of a single crystal, blown against the vicinity of the lower end of the ingot 10 and exhausted from an exhaust port 16.

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、高品質なシリコン単結
晶を得ることのできる製造方法およびその装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a manufacturing method and an apparatus therefor capable of obtaining a high quality silicon single crystal.

【0002】[0002]

【従来の技術】単結晶の製造方法として、坩堝内の融液
から結晶を成長させつつ引上げるチョクラルスキー法
(CZ法)が広く行なわれている。
As a method for producing a single crystal, the Czochralski method (CZ method) for pulling a crystal from a melt in a crucible while growing the crystal is widely used.

【0003】このCZ法によりシリコン単結晶を得よう
とする場合、例えば図4に模式的に示すような構成の単
結晶製造装置が用いられている。
In order to obtain a silicon single crystal by the CZ method, a single crystal manufacturing apparatus having a structure as schematically shown in FIG. 4 is used.

【0004】当該単結晶製造装置41は、図4に示すよ
うに加熱チャンバ部2aと引上げチャンバ部2bとから
なるチャンバ2を有している。加熱チャンバ部2a内に
は、チャンバ2の外部に位置する駆動装置(図示せず)
よりチャンバ底部を貫通して延長される回転軸3に支持
された石英製坩堝4が配置されており、またこの坩堝4
を所定の間隔を有して囲繞する筒状の加熱ヒータ5が備
えられており、さらにこのヒータ5の外方には断熱材6
が配されている。なお、この例においては石英製坩堝4
の外周は黒鉛製坩堝7により保護されており、さらにこ
の黒鉛製坩堝7は黒鉛製受皿8を介して回転軸4へ支持
されている。
As shown in FIG. 4, the single crystal manufacturing apparatus 41 has a chamber 2 composed of a heating chamber section 2a and a pulling chamber section 2b. A driving device (not shown) located outside the chamber 2 in the heating chamber portion 2a.
A quartz crucible 4 supported by a rotary shaft 3 extending through the bottom of the chamber is disposed, and the crucible 4 is also provided.
Is provided with a cylindrical heater 5 surrounding the heater 5 at a predetermined interval, and a heat insulating material 6 is provided outside the heater 5.
Are arranged. In this example, the quartz crucible 4
The outer periphery of the graphite crucible 7 is protected by a graphite crucible 7, and the graphite crucible 7 is supported by the rotating shaft 4 via a graphite tray 8.

【0005】一方、引上げチャンバ部2bは、前記石英
製坩堝4内に形成されるシリコン融液9から引上げ軸に
沿って前記加熱チャンバ部2aよりも上方へ延長され
た、前記加熱チャンバ部2aよりも内径の小さな部位で
ある。
On the other hand, the pulling chamber portion 2b extends from the silicon melt 9 formed in the quartz crucible 4 above the heating chamber portion 2a along the pulling axis from the heating chamber portion 2a. Is also a part with a small inner diameter.

【0006】またチャンバ2内にはチャンバ上部壁面を
挿通して上方より垂下された先端部に種結晶12を保持
するためのチャック13を有する引上げワイヤ14が配
してあり、この引上げワイヤ14は、前記引上げチャン
バ部2bの上部に設けられたワイヤ引上げ装置11によ
って、回転しながら昇降することを可能とされている。
Further, a pulling wire 14 having a chuck 13 for holding the seed crystal 12 at a tip portion penetrating from the upper wall surface of the chamber and hanging from above is arranged in the chamber 2, and the pulling wire 14 is The wire pulling device 11 provided on the upper portion of the pulling chamber portion 2b enables the lifting and lowering while rotating.

【0007】このような構成を有する単結晶製造装置4
1において、単結晶の育成を行なうにはまず、石英製坩
堝4内に多結晶シリコンおよび必要に応じて添加される
ドーパントなどの原料を所定量装填し、加熱ヒータ5に
よって加熱して原料を溶融して融液9を形成する。そし
て、該融液9に引上げワイヤ14先端に取付けられた種
結晶12を浸漬し、石英製坩堝4および種結晶12を回
転させながら引上げ、種結晶12の下端に単結晶インゴ
ット10を成長させるものである。
Single crystal manufacturing apparatus 4 having such a configuration
In No. 1, in order to grow a single crystal, first, a predetermined amount of raw materials such as polycrystalline silicon and a dopant that is added as needed is charged in a quartz crucible 4 and heated by a heater 5 to melt the raw materials. To form a melt 9. Then, the seed crystal 12 attached to the tip of the pulling wire 14 is immersed in the melt 9 and pulled while rotating the quartz crucible 4 and the seed crystal 12 to grow the single crystal ingot 10 at the lower end of the seed crystal 12. Is.

【0008】ところで、このような単結晶引上げ法にお
いては、石英坩堝4の溶解によって酸素などの多量の不
純物が融液9中に混入し、育成したシリコン単結晶10
にはこの不純物が取込まれて点欠陥を生じることが知ら
れており、点欠陥はその後の熱履歴により核化析出し、
酸素誘起積層欠陥(OSF)などの製品品質に重大な影
響を及ぼす欠陥を形成することが問題となっている。
By the way, in such a single crystal pulling method, a large amount of impurities such as oxygen are mixed in the melt 9 by the melting of the quartz crucible 4 and the grown silicon single crystal 10 is grown.
It is known that this impurity is taken in to cause point defects, and the point defects are nucleated and precipitated by the subsequent thermal history,
Forming defects such as oxygen induced stacking faults (OSFs) that have a significant impact on product quality has become a problem.

【0009】上記のような観点から、引上げ中の単結晶
の冷却速度を向上させ、単結晶の熱履歴を制御すること
で、単結晶中の点欠陥の核化析出を抑制し、併せて生産
効率の向上を図るために、チャンバ2内に引上げ中の単
結晶インゴット10に一定間隔をおいて囲繞する円筒状
の熱遮蔽体を配することが提唱されている。例えば、特
開昭47−26388号公報には、加熱チャンバ2aの
上部壁面より垂下し、成長するシリコン単結晶を軸とし
てシリコン単結晶を囲繞する筒状体を設けることが開示
されており、該筒状体の設置により引上げ中の単結晶の
冷却速度は、筒状体の下端部で最大となることが知られ
ている。またこのような筒状体と単結晶インゴット10
との熱交換を良好なものとするために、特開昭57−2
05397号公報および特開昭61−68389号公報
には筒状体を水冷構造としたものが開示されている。ま
た特開昭64−18988号公報には、融液からの輻射
熱、加熱ヒータや坩堝からの放射熱を効果的に遮蔽する
ために、単結晶引上げ部周囲に複数の熱遮蔽板が互いに
所要の間隔を保持して設けたものが開示されている。さ
らに特開昭64−65086号公報には、OSFの低
減、SiOの析出防止機能を高めるために、シリコン単
結晶を同軸に囲繞する筒状体を設け、その一端は引上室
天井中央の開口縁に気密結合し、他端は石英坩堝内の溶
融体表面に向けて垂下し外上方に折返して拡開されたカ
ラーを有する構造としたものが開示されている。特開平
2−157180号公報には、円筒体本来の機能を損な
うことなく、原料投入空間を十分大きく確保するため
に、不活性ガス供給用の円筒体が上下動自在に支持され
たものが開示されている。
From the above viewpoint, the nucleation and precipitation of point defects in the single crystal is suppressed by improving the cooling rate of the single crystal during pulling and controlling the thermal history of the single crystal, and also producing In order to improve efficiency, it has been proposed to arrange a cylindrical heat shield surrounding the single crystal ingot 10 being pulled into the chamber 2 at regular intervals. For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 47-26388 discloses that a cylindrical body is provided that hangs from the upper wall surface of the heating chamber 2a and surrounds the growing silicon single crystal as an axis. It is known that the cooling rate of the single crystal being pulled is maximized at the lower end of the tubular body by installing the tubular body. In addition, such a cylindrical body and the single crystal ingot 10
In order to improve the heat exchange with
No. 05397 and Japanese Patent Laid-Open No. 61-68389 disclose a water-cooled tubular body. Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 64-18988, a plurality of heat shield plates are required around the single crystal pulling portion in order to effectively shield the radiant heat from the melt and the radiant heat from the heater or crucible. It is disclosed that a space is provided. Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 64-65086, a cylindrical body coaxially surrounding a silicon single crystal is provided in order to reduce the OSF and enhance the function of preventing the precipitation of SiO. One end of the cylindrical body has an opening at the center of the pulling chamber ceiling. There is disclosed a structure in which a collar is airtightly coupled, and the other end has a collar that hangs down toward the surface of the melt in the quartz crucible and folds back upward to expand. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-157180 discloses a cylindrical body for supplying an inert gas, which is vertically movable so as to secure a sufficiently large raw material charging space without impairing the original function of the cylindrical body. Has been done.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
47−26388号公報に述べられるような単純な筒状
体をチャンバ内に配しても、この筒状体による熱遮蔽は
十分なものではなく、所望の冷却効果が得られるまでに
は至らず、冷却速度の向上が十分でなく、単結晶の熱履
歴を完全に制御することはできないものであった。ま
た、特開昭57−205397号公報および特開昭61
−68389号公報に述べられるように筒状体を水冷す
るには、装置構成および制御機構が複雑となりコスト高
になるといった問題があった。さらに特開昭64−65
086号公報に述べられるような筒状体の下端部形状の
場合、該形状が固定されているので製造条件に応じた最
適の冷却速度を得ようとすると、製造条件を変更するた
びに最適の冷却速度を奏する下端部形状を持つ筒状体に
取り替えることが必要となり、作業性および取替え部の
構造等が複雑化する等によりコスト高になるといった問
題があった。同様に特開昭64−18988号公報に述
べられるような複数の熱遮蔽板を設ける場合にも、該熱
遮蔽板が固定されているので製造条件に応じた最適の冷
却速度を得ようとすると、製造条件を変更するたびに最
適の冷却速度を奏する熱遮蔽板の数量、形状および間隔
に変更する必要があり、その取替え作業に長時間を要
し、また構成部材が多数であることから、その維持管理
が必要である等によりコスト高になるといった問題があ
った。さらに特開平2−157180号公報に述べられ
るような単純な円筒体を上下動自在としてチャンバ内に
配する場合、当該発明が解決しようとする原料投入空間
を十分大きく確保するとした効果は得られるが、該円筒
体による熱遮蔽効果は特開昭47−26388号公報の
円筒体と同様に十分なものではなく、所望の冷却効果が
得られるまでには至らず、単結晶の熱履歴を完全に制御
することはできないものであった。
However, even if a simple cylindrical body as described in Japanese Patent Laid-Open No. 47-26388 is arranged in the chamber, the heat shielding by this cylindrical body is not sufficient. However, the desired cooling effect was not obtained, the cooling rate was not sufficiently improved, and the thermal history of the single crystal could not be completely controlled. Further, JP-A-57-205397 and JP-A-61
As described in JP-A-68389, there is a problem in that the water cooling of the tubular body complicates the device configuration and the control mechanism and increases the cost. Further, JP-A 64-65
In the case of the shape of the lower end portion of the tubular body as described in Japanese Patent No. 086, since the shape is fixed, if an attempt is made to obtain an optimum cooling rate according to the manufacturing conditions, the optimum cooling rate is obtained every time the manufacturing conditions are changed. There is a problem that it is necessary to replace with a cylindrical body having a lower end portion shape that achieves a cooling rate, and workability and the structure of the replacement portion are complicated, resulting in high cost. Similarly, when providing a plurality of heat shield plates as described in JP-A-64-18988, since the heat shield plates are fixed, it is attempted to obtain an optimum cooling rate according to the manufacturing conditions. Since it is necessary to change the number, shape and interval of the heat shield plates that produce the optimum cooling rate every time the manufacturing conditions are changed, it takes a long time for the replacement work, and there are many component members, There was a problem that the cost increased due to the necessity of maintenance. Furthermore, when a simple cylindrical body as described in Japanese Patent Laid-Open No. 2-157180 is arranged in the chamber so as to be vertically movable, the effect of securing a sufficiently large raw material charging space to be solved by the present invention can be obtained. However, the heat shielding effect by the cylinder is not sufficient like the cylinder of JP-A-47-26388, and the desired cooling effect is not obtained, and the heat history of the single crystal is completely eliminated. It could not be controlled.

【0011】また、従来技術として上記に開示されてい
る円筒体では、引上げ中の単結晶の冷却速度を向上さ
せ、単結晶の熱履歴を制御することで、単結晶中の点欠
陥の核化析出を抑制し、併せて生産効率の向上を図るた
めには、各単結晶の種類によって急冷を要する温度域と
徐冷を必要とする温度域が異なることから、各単結晶の
種類の変更に伴って、該円筒状の長さや厚さを変えて対
応しなければ、所望の冷却効果が得られにくく、1種類
の円筒体で各単結晶の種類に対応して冷却速度を調整で
き、自由度の高い熱履歴制御を行なうことができるもの
は、何ら開示されていなかった。
Further, in the cylindrical body disclosed above as the prior art, the cooling rate of the single crystal during pulling is improved and the thermal history of the single crystal is controlled to nucleate the point defects in the single crystal. In order to suppress precipitation and improve production efficiency, the temperature range that requires rapid cooling and the temperature range that requires slow cooling differ depending on the type of each single crystal. Accordingly, unless the cylindrical length or thickness is changed to achieve the desired effect, it is difficult to obtain the desired cooling effect, and the cooling rate can be adjusted according to the type of each single crystal with one type of cylindrical body. Nothing capable of performing a high degree thermal history control has been disclosed.

【0012】また、CZ法によりシリコン単結晶を得よ
うとする場合、上記のように各単結晶の種類ごとに異な
る制御が必要である以外に、1回の単結晶育成でも単結
晶を成長させている段階と、成長が完了した段階(この
段階では引上げ速度を高めて生産性の向上を図ってい
る)とでは引上げ速度等が異なるが、こうした場合に
も、1種類の円筒体で1つの単結晶インゴット全体をよ
り均一な熱履歴とするために各引上げ速度の応じて冷却
速度が調整できるものが望まれているが、今日までにこ
うした自由度の高い熱履歴制御を行なうことができるも
のは、何ら開示されていないのが現状である。
When a silicon single crystal is to be obtained by the CZ method, different control is required for each type of single crystal as described above, and the single crystal is grown even by growing the single crystal once. The pulling speed is different between the stage where the growth is completed and the stage where the growth is completed (in this stage, the pulling speed is increased to improve productivity). It is desired that the cooling rate can be adjusted according to each pulling rate in order to make the entire single crystal ingot have a more uniform thermal history, but to date such thermal history control with high degree of freedom can be performed. Is currently not disclosed at all.

【0013】したがって、本発明は改良されたシリコン
単結晶の製造方法およびその装置を提供することを目的
とするものである。
Therefore, it is an object of the present invention to provide an improved method and apparatus for producing a silicon single crystal.

【0014】本発明はまた、単結晶の種類および1回の
単結晶育成時での各引上げ速度に対応して、単結晶の冷
却速度を調整し、自由度の高い熱履歴制御を行なうこと
のできるシリコン単結晶の製造方法およびその装置を提
供することを目的とするものである。
According to the present invention, the cooling rate of the single crystal is adjusted in accordance with the type of the single crystal and each pulling rate at the time of growing the single crystal once, and the thermal history control with a high degree of freedom is performed. An object of the present invention is to provide a method for producing a silicon single crystal and an apparatus for the same.

【0015】本発明はまた、高い冷却速度をもって単結
晶インゴットを引上げ、高品質なシリコン単結晶を製造
する方法およびその装置を提供することを目的とするも
のである。
Another object of the present invention is to provide a method and apparatus for producing a high quality silicon single crystal by pulling a single crystal ingot with a high cooling rate.

【0016】本発明はさらに、融液から発生するSiO
ガスの凝固付着を抑制した上で引上げられる単結晶イン
ゴットを効率よく冷却できるシリコン単結晶の製造方法
およびその装置を提供することを目的とするものであ
る。
The present invention further relates to SiO generated from the melt.
An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for producing a silicon single crystal capable of efficiently cooling a single crystal ingot that is pulled while suppressing solidification and adhesion of gas.

【0017】[0017]

【課題を解決しようとするための手段】本発明者らは、
上記諸目的を達成するために、チャンバ内に設置された
坩堝中の融液からシリコン単結晶を引上げるシリコン単
結晶の製造方法およびその装置について鋭意検討した結
果、成長する単結晶の周囲に同心円状の冷却筒をチャン
バ内の坩堝上方に設け、該冷却筒の筒体側面部の1部を
開閉可能なスライド式の開閉機構(構造体)とすること
で、外部からの輻射熱や放射熱量を該スライド式の開閉
機構(構造体)の開口度に応じて任意に調整することが
でき、さらに必要に応じて該冷却筒を何段か繋げて個々
に該スライド式の開閉機構(構造体)の開口度を変化さ
せることにより、結晶の高温、中温および低温部の熱履
歴を独立に調整でき、また必要に応じて該冷却筒に不活
性ガスの導出口を設置することにより、必要な部分(急
冷が必要な温度域部分)のみ冷却速度を高めることがで
き、さらにまた必要に応じて該冷却筒の内周面または外
周面の少なくとも一方に石英製円筒体を設置することに
より、該スライド式の開閉機構(構造体)の開口に関わ
りなく、不活性ガスの流れを整流化できることを見出だ
し、この知見に基づき本発明を完成するに至ったもので
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present inventors have
In order to achieve the above objects, as a result of diligent examination of a method and an apparatus for producing a silicon single crystal that pulls a silicon single crystal from a melt in a crucible installed in a chamber, concentric circles are formed around the growing single crystal. -Like cooling cylinder is provided above the crucible in the chamber, and a slide type opening / closing mechanism (structure) capable of opening and closing a part of the side surface of the cylinder of the cooling cylinder is used to prevent radiation heat and radiation heat from the outside. The sliding type opening / closing mechanism (structure) can be adjusted arbitrarily according to the opening degree of the sliding type opening / closing mechanism (structure), and the cooling cylinders can be connected in several stages as necessary to individually adjust the sliding type opening / closing mechanism (structure). The thermal history of the high, middle and low temperature parts of the crystal can be adjusted independently by changing the opening degree of the crystal, and if necessary, by providing an outlet for the inert gas in the cooling cylinder, (Temperature range that requires rapid cooling Minutes) to increase the cooling rate, and if necessary, by installing a quartz cylinder on at least one of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the cooling cylinder, the slide type opening / closing mechanism (structure) It has been found that the flow of the inert gas can be rectified regardless of the opening of), and the present invention has been completed based on this finding.

【0018】すなわち、本発明の目的は、(1)チャン
バ内に設置された坩堝中の融液からシリコン単結晶を引
上げるシリコン単結晶の製造方法において、成長する前
記単結晶の周囲に同心円状の冷却筒をチャンバ内の坩堝
上方に配し、該冷却筒の筒体側面部にはスライド式の開
閉機構が設けられており、該開閉機構によりスライド量
を調整すると共に、該冷却筒と該単結晶との間隙に不活
性ガスを吹送しながら単結晶引上げ操作を行なうことを
特徴とするシリコン単結晶の製造方法により達成するこ
とができる。
That is, the object of the present invention is (1) in a method for producing a silicon single crystal in which a silicon single crystal is pulled from a melt in a crucible installed in a chamber, concentric circles are formed around the growing single crystal. Of the cooling cylinder is disposed above the crucible in the chamber, and a sliding type opening / closing mechanism is provided on the side surface of the cylindrical body of the cooling cylinder. The sliding amount is adjusted by the opening / closing mechanism and the cooling cylinder and the cooling cylinder are connected to each other. This can be achieved by a method for producing a silicon single crystal, which is characterized in that a single crystal pulling operation is performed while blowing an inert gas into a gap between the single crystal and the single crystal.

【0019】また本発明の目的は、(2)冷却筒が単結
晶の回転軸方向に複数段設けられ、各冷却筒ごとに独立
した該開閉機構を有してなる上記(1)に記載のシリコ
ン単結晶の製造方法によっても達成することができる。
Another object of the present invention is (2) the above-mentioned (1), wherein the cooling cylinders are provided in a plurality of stages in the direction of the rotation axis of the single crystal, and each cooling cylinder has an independent opening / closing mechanism. It can also be achieved by a method for producing a silicon single crystal.

【0020】さらに本発明の目的は、(3)冷却筒の内
周面または外周面の少なくとも一方に石英製円筒体が設
けられてなる上記(1)または(2)に記載のシリコン
単結晶の製造方法によっても達成することができる。
A further object of the present invention is (3) the silicon single crystal according to the above (1) or (2), wherein a quartz cylinder is provided on at least one of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the cooling cylinder. It can also be achieved by a manufacturing method.

【0021】さらにまた本発明の目的は、(4)チャン
バの壁面に不活性ガスを通ずる不活性ガス導入口を設
け、該導入口に連結されてなる不活性ガス管を前記冷却
筒の外側面部に取付け、不活性ガス管の他端を該冷却筒
に設けられてなる不活性ガス導出口に連結し、該導出口
より不活性ガスを吹送しながら単結晶引上げ操作を行な
う上記(1)ないし(3)のいずれかに記載のシリコン
単結晶の製造方法によっても達成することができる。
Still another object of the present invention is (4) an inert gas introducing port for passing an inert gas is provided on the wall surface of the chamber, and an inert gas pipe connected to the introducing port is provided on the outer surface of the cooling cylinder. The other end of the inert gas pipe is connected to the inert gas outlet provided in the cooling cylinder, and the single crystal pulling operation is performed while blowing the inert gas from the outlet, It can also be achieved by the method for producing a silicon single crystal according to any of (3).

【0022】また本発明の目的は、(5)前記不活性ガ
ス導出口より吹送される不活性ガス流量を各冷却筒で単
独に制御してなる上記(4)に記載のシリコン単結晶の
製造方法によっても達成することができる。
Another object of the present invention is (5) the production of a silicon single crystal according to the above (4), wherein the flow rate of the inert gas blown from the inert gas outlet is independently controlled in each cooling cylinder. It can also be achieved by a method.

【0023】本発明の他の目的は、(6)チャンバ内に
設置されてなる坩堝中の融液からシリコン単結晶を引上
げるシリコン単結晶の製造装置であって、成長する前記
単結晶の周囲に同心円状に冷却筒をチャンバ内の坩堝上
方に配し、該冷却筒の筒体側面部にスライド式の開閉機
構を設け、該冷却筒と前記単結晶との間隙に不活性ガス
を吹送することのできる不活性ガス導入口をチャンバ壁
面に設けたことを特徴とするシリコン単結晶の製造装置
により達成することができる。
Another object of the present invention is (6) an apparatus for producing a silicon single crystal that pulls a silicon single crystal from a melt in a crucible installed in a chamber, wherein the surrounding of the growing single crystal. A concentric cooling cylinder is arranged above the crucible in the chamber, and a slide type opening / closing mechanism is provided on the side surface of the cylinder of the cooling cylinder, and an inert gas is blown into the gap between the cooling cylinder and the single crystal. This can be achieved by an apparatus for producing a silicon single crystal, which is characterized in that an inert gas introduction port that can be used is provided on the chamber wall surface.

【0024】また本発明の他の目的は、(7)冷却筒が
前記単結晶の回転軸方向に複数段設けられ、各冷却筒ご
とに独立した該開閉機構を有してなる上記(6)に記載
のシリコン単結晶の製造装置によっても達成することが
できる。
Another object of the present invention is (7), wherein the cooling cylinders are provided in a plurality of stages in the direction of the rotation axis of the single crystal, and each cooling cylinder has an independent opening / closing mechanism. It can also be achieved by the apparatus for producing a silicon single crystal described in 1.

【0025】さらに本発明の他の目的は、(8)冷却筒
の内周面または外周面の少なくとも一方に石英製円筒体
が設けられてなる上記(6)または(7)に記載のシリ
コン単結晶の製造装置によっても達成することができ
る。
Still another object of the present invention is (8) the silicon unit described in (6) or (7) above, wherein a quartz cylinder is provided on at least one of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the cooling cylinder. It can also be achieved by an apparatus for producing crystals.

【0026】さらにまた本発明の目的は、(9)前記チ
ャンバの壁面に不活性ガスを通ずる不活性ガス導入口を
設け、該導入口に連結されてなる不活性ガス管を前記冷
却筒の外側面部に取付け、不活性ガス管の他端を該冷却
筒に設けられてなる不活性ガス導出口に連結してなる上
記(6)ないし(8)のいずれかに記載のシリコン単結
晶の製造装置によっても達成することができる。
Still another object of the present invention is (9) an inert gas inlet through which an inert gas is passed is provided on the wall surface of the chamber, and an inert gas pipe connected to the inlet is provided outside the cooling cylinder. The apparatus for producing a silicon single crystal according to any one of the above (6) to (8), wherein the apparatus is attached to a surface portion and the other end of the inert gas pipe is connected to an inert gas outlet provided in the cooling cylinder. Can also be achieved by.

【0027】また本発明の目的は、(10)前記不活性
ガス導出口より吹送される不活性ガス流量を各冷却筒で
単独に制御する機構を有してなる上記(9)に記載のシ
リコン単結晶の製造装置によっても達成することができ
る。
Another object of the present invention is (10) the silicon according to the above (9), which has a mechanism for independently controlling the flow rate of the inert gas blown from the inert gas outlet in each cooling cylinder. It can also be achieved by an apparatus for producing a single crystal.

【0028】[0028]

【作用】本発明においては、単結晶インゴットを引上げ
る際に、周辺の熱源からの輻射熱や放射熱を効果的に遮
蔽するために、単結晶インゴットの周囲に同心円状の冷
却筒をチャンバ内の坩堝上方に配してなるものである
が、該冷却筒の筒体側面部を開閉可能なスライド式の開
閉機構とし、周辺部の熱源からの輻射熱や放射熱量を該
スライド式の開閉機構(構造体)の開口度に応じて任意
に調整することにより、結晶表面に入ってくる放射伝熱
量を計量的(アナログ)に変化させることが可能とな
る。この場合、結晶は回転しているので放射伝熱が非軸
対称に入ってきても、結晶への放射量は平均し均一化さ
れる。
In the present invention, when the single crystal ingot is pulled up, in order to effectively shield the radiant heat or radiant heat from the peripheral heat source, a concentric cooling tube is provided around the single crystal ingot in the chamber. Although it is arranged above the crucible, it is a sliding type opening / closing mechanism capable of opening and closing the side surface of the cooling cylinder, and the radiant heat from the heat source in the peripheral part and the amount of radiant heat are provided in the sliding type opening / closing mechanism (structure. It is possible to quantitatively (analog) change the amount of radiative heat transfer entering the crystal surface by arbitrarily adjusting it according to the openness of the body. In this case, since the crystal is rotating, even if the radiative heat transfer enters non-axisymmetrically, the amount of radiation to the crystal is averaged and made uniform.

【0029】さらに、本発明においては、必要に応じ
て、前記スライド式の開閉機構(構造体)を有する冷却
筒を回転軸方向に複数段重ねることにより、前記単結晶
の各部位に応じて放射伝熱量を変化させることができ、
さらに各冷却筒に不活性ガス導出口を設け、該導出口に
連通するように該冷却筒の外周部に不活性ガス管を配
し、不活性ガスを吹送することで、単結晶の該当部位を
急速に冷却することができ、これらにより、単結晶の種
類によって急冷を要する温度域と徐冷を必要とする温度
域が異なる場合や単結晶の種類の変更に伴って点欠陥の
核成長が生じやすい温度域に相当する位置が変動する場
合にも、該単結晶インゴットを製造するに際し、各単結
晶の種類に最適な冷却速度を得ることができる。
Further, in the present invention, if necessary, a plurality of cooling cylinders having the slide type opening / closing mechanism (structure) are stacked in the rotational axis direction to radiate in accordance with each part of the single crystal. The amount of heat transfer can be changed,
Further, each cooling cylinder is provided with an inert gas outlet, and an inert gas pipe is arranged on the outer peripheral portion of the cooling cylinder so as to communicate with the outlet, and the inert gas is blown to the corresponding portion of the single crystal. It is possible to rapidly cool the nuclei of point defects when the temperature range that requires rapid cooling and the temperature range that requires slow cooling are different depending on the type of single crystal, or when the type of single crystal is changed. Even when the position corresponding to the temperature range that tends to occur fluctuates, the optimum cooling rate for each type of single crystal can be obtained when the single crystal ingot is manufactured.

【0030】また、本発明においては、必要に応じて、
該冷却筒の内周面または外周面の少なくとも一方に石英
製円筒体を設けることにより、前記冷却筒のスライド式
の開閉機構(構造体)を開口させた状態では、不活性ガ
スの流れが乱れ、該開口部より外部に不活性ガスが流れ
出し、円筒部下端部位での不活性ガス流量が減少するこ
とを防止でき、また、不活性ガスの流れを整流化するこ
とができ、SiOガスの凝固付着の虞れが大きくなるこ
とのないように調整することができる。
Further, in the present invention, if necessary,
By providing a quartz cylindrical body on at least one of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the cooling cylinder, the flow of the inert gas is disturbed when the slide type opening / closing mechanism (structure) of the cooling cylinder is opened. It is possible to prevent the inert gas from flowing out of the opening to reduce the flow rate of the inert gas at the lower end portion of the cylindrical portion, and to rectify the flow of the inert gas, thereby solidifying the SiO gas. It can be adjusted so that the risk of adhesion does not increase.

【0031】以下、本発明を実施態様に基づき、より詳
細に説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the embodiments.

【0032】図1は、本発明のシリコン単結晶製造方法
において用いられる単結晶製造装置の一実施態様の構成
を模式的に表わす使用状態図である。
FIG. 1 is a use state diagram schematically showing a configuration of an embodiment of a single crystal manufacturing apparatus used in the method for manufacturing a silicon single crystal of the present invention.

【0033】図1に示すように本発明に係わるシリコン
単結晶製造装置1は、チャンバ2内の坩堝4の上方に第
1の冷却筒21a、第2の冷却筒21bおよび第3の冷
却筒21cが回転軸方向に3段に繋げて設けられ、また
該冷却筒21a〜21cの内周部には石英製円筒体22
が設けられ、また不活性ガス導入口15を冷却筒21の
内周部と単結晶インゴット10との間隙に(上記石英製
円筒体22が冷却筒21の内周部に設けられている場合
には、該石英製円筒体22の内周部と単結晶インゴット
10との間隙に)不活性ガスを吹送するために利用し、
さらにチャンバ2の上部壁面にも不活性ガスを通ずる不
活性ガス導入口23を設け、該導入口23に連結されて
なる不活性ガス管24を該冷却筒21の外周部に配し、
該不活性ガス管24の他端は冷却筒21(または上記石
英製円筒体22が冷却筒21の内周部に設けられている
場合には、該冷却筒21および石英製円筒体22の双
方)を連通して設けられた不活性ガス導出口25に連結
され、これにより単結晶インゴット10の各部位に該不
活性ガスを吹き付けることができるものとし、それ以外
の構成は、上述した図4に示す従来のシリコン単結晶製
造装置51とほぼ同様の構成を有するものである。な
お、図1において、図4に示す装置における部材と同一
の部材には同一の符号を付してある。
As shown in FIG. 1, a silicon single crystal manufacturing apparatus 1 according to the present invention has a first cooling cylinder 21a, a second cooling cylinder 21b, and a third cooling cylinder 21c above a crucible 4 in a chamber 2. Are provided so as to be connected in three stages in the direction of the rotation axis, and a quartz cylindrical body 22 is provided on the inner peripheral portion of the cooling cylinders 21a to 21c.
And the inert gas inlet port 15 is provided in the gap between the inner peripheral portion of the cooling cylinder 21 and the single crystal ingot 10 (in the case where the quartz cylindrical body 22 is provided in the inner peripheral portion of the cooling cylinder 21). Is used to blow an inert gas into the gap between the inner peripheral portion of the quartz cylindrical body 22 and the single crystal ingot 10.
Further, an inert gas introducing port 23 through which an inert gas is passed is also provided on the upper wall surface of the chamber 2, and an inert gas pipe 24 connected to the introducing port 23 is arranged on the outer peripheral portion of the cooling cylinder 21.
The other end of the inert gas pipe 24 is provided with a cooling cylinder 21 (or both of the cooling cylinder 21 and the quartz cylinder 22 when the quartz cylinder 22 is provided on the inner peripheral portion of the cooling cylinder 21). ) Is connected to an inert gas outlet 25 provided in communication with each other, whereby the inert gas can be blown to each part of the single crystal ingot 10, and other configurations are the same as those in FIG. The conventional silicon single crystal manufacturing apparatus 51 shown in FIG. In FIG. 1, the same members as those in the apparatus shown in FIG. 4 are designated by the same reference numerals.

【0034】前記冷却筒21a〜21cは、成長する前
記単結晶インゴット10の周囲に同心円状の円筒体(よ
り詳しくは、後述する軸直角断面が円弧状の2枚のスラ
イド部材を円周方向に摺動自在に設けてなるもの)とし
てそれぞれ設置され、該冷却筒21a〜21cの筒体側
面部にはスライド式の開閉機構が設けられている。該筒
体側面部をスライドさせて開口することにより、周辺部
の熱源からの輻射熱や放射熱の熱量を開口する幅(開口
度)に応じて任意に調整することにより、結晶表面に入
ってくる放射伝熱量を計量的(アナログ)に変化させる
ことが可能となるものである。図2は、図1のA−A線
に沿った軸直角断面図を示す。図1および図2より該ス
ライド式の開閉機構を説明する。
The cooling cylinders 21a to 21c are concentric circular cylinders around the growing single crystal ingot 10 (more specifically, two slide members each having an arc cross section perpendicular to the axis to be described later are formed in the circumferential direction). Each of the cooling cylinders 21a to 21c is provided with a slide type opening / closing mechanism on its side surface. By sliding and opening the side surface of the cylindrical body, the amount of radiant heat or radiant heat from the heat source in the peripheral portion is arbitrarily adjusted according to the opening width (opening degree) to enter the crystal surface. It is possible to change the amount of radiant heat transfer quantitatively (analog). FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG. The slide type opening / closing mechanism will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

【0035】上記スライド式の開閉機構としては、軸直
角断面が円弧状の2枚のスライド部材26a、26b
(必要に応じて、3枚以上のスライド部材を用いること
ができる)を円周方向に摺動自在に設けることにより冷
却筒21を構成し、1枚のスライド部材26aの外周に
歯部を形成し(複数枚のスライド部材を用いる場合、少
なくとも1枚のスライド部材の外周に歯部を形成するこ
とが可能である)、この歯部27に噛合されたピニオン
28をチャンバ2の外部に設置されたモータ等の駆動源
29と連結し、この駆動源29によりピニオン28を介
して、該スライド部材26を相対的に摺動させ、各スラ
イド部材26a、26bの端部相互間に生じる開口部の
幅を調節することで達成できる。ここで、スライド式の
開閉機構は、各冷却筒21a〜21cに独立に設けられ
ており、各冷却筒21a〜21cごとに制御できるよう
に別々に駆動源29に連結されてあることが好ましい。
なお、該スライド式の開閉機構は上記で説明した実施態
様に限定されるものでなく、従来より用いられているス
ライド式の開閉機構であればよく、例えば、ワイヤーの
移動によりスライド部材を摺動させるワイヤー方式や磁
気を利用してスライド部材を摺動させるリニアモータ方
式等を用いて行なうことも可能である。
As the above-mentioned slide type opening / closing mechanism, two slide members 26a, 26b having an arc-shaped cross section perpendicular to the axis are used.
The cooling cylinder 21 is configured by providing (three or more slide members can be used as needed) slidably in the circumferential direction, and tooth portions are formed on the outer circumference of one slide member 26a. (When using a plurality of slide members, it is possible to form teeth on the outer periphery of at least one slide member), and the pinion 28 meshed with the teeth 27 is installed outside the chamber 2. And a drive source 29 such as a motor, and the drive source 29 causes the slide member 26 to slide relatively through the pinion 28 so that an opening portion between the end portions of the slide members 26a and 26b is formed. It can be achieved by adjusting the width. Here, it is preferable that the slide type opening / closing mechanism is independently provided in each of the cooling cylinders 21a to 21c, and is separately connected to the drive source 29 so as to be controlled for each of the cooling cylinders 21a to 21c.
The slide type opening / closing mechanism is not limited to the above-described embodiment, and may be a slide type opening / closing mechanism that has been conventionally used. For example, sliding the slide member by moving a wire. It is also possible to use a wire system for moving or a linear motor system for sliding the slide member using magnetism.

【0036】また上記開口部の幅(開口度α°)は、周
辺部の熱源からの輻射熱や放射熱の熱量に応じて任意に
調整されるものであり、該冷却筒21を複数用いる場合
では、個々の冷却筒21ごとに決定されるものであり、
特に限定されるものでなく、通常、0(閉じた状態)〜
180°の範囲である。
The width of the opening (opening degree α °) is arbitrarily adjusted according to the amount of radiant heat or radiant heat from the heat source in the peripheral portion, and when a plurality of cooling cylinders 21 are used. , Is determined for each individual cooling cylinder 21,
It is not particularly limited and is usually 0 (closed state) to
It is in the range of 180 °.

【0037】次に、上記冷却筒21のスライド部材26
a、26bを相対的に摺動させ、該スライド部材26、
26bの端部相互間に生じる開口部の合わせ目の各態様
を図3に示す。
Next, the slide member 26 of the cooling cylinder 21.
a and 26b are slid relative to each other, and the slide member 26,
FIG. 3 shows various aspects of the seam of the openings formed between the ends of 26b.

【0038】図3aは、該開口部を形成する両スライド
部材26a、26bの端部が、軸平行に形成されたもの
であり、図3bは、同スライド部材26a、26bの端
部が、軸に斜めに形成されており、図3cは、同スライ
ド部材26a、26bの端部が、噛み合わせに形成され
ており、図3dは、同スライド部材26a、26bの端
部が、図3cの変形例としてジグザグ噛み合わせに形成
されている。なお、該開口部の合わせ目の態様は上記各
態様に限定されるものでないことはいうまでもない。
In FIG. 3a, the ends of both slide members 26a, 26b forming the opening are formed in parallel with each other, and in FIG. 3b, the ends of the slide members 26a, 26b are formed in parallel with each other. 3c, the ends of the slide members 26a, 26b are formed in mesh with each other in FIG. 3c, and the ends of the slide members 26a, 26b are modified in FIG. 3c. As an example, the zigzag mesh is formed. Needless to say, the form of the seam of the opening is not limited to the above-mentioned forms.

【0039】また、上記実施態様においては、前記冷却
筒21を回転軸方向に3段に繋げて用いた場合を示した
が、該冷却筒21の使用数量は、特に限定されるもので
なく、少なくとも1個あれば良いが、好ましくは、単結
晶インゴット10の各部位に応じて放射伝熱量を各冷却
筒21の上記開口部の幅を変化させることができように
複数個が単結晶軸方向に繋げられて用いられることが望
ましい。
Further, in the above embodiment, the case where the cooling cylinders 21 are used by connecting them in three stages in the rotation axis direction is shown, but the number of the cooling cylinders 21 used is not particularly limited. There may be at least one, but preferably a plurality of single crystal ingots are arranged in the axial direction of the single crystal ingot 10 so that the amount of radiant heat transfer can be changed in the width of the opening of each cooling cylinder 21. It is desirable to be used by connecting to.

【0040】さらに、上記実施態様においては、前記冷
却筒21の内周部に石英製円筒体22を設けたが、該石
英製円筒体22は、必要に応じて前記冷却筒21の内周
部または外周部の少なくとも一方に設けられていればよ
く、該石英製円筒体22を設けることにより、上記冷却
筒21がスライド式開閉機構により開口している場合に
も、該開口部から不活性ガスを外部に漏出することなく
該不活性ガスの流量を減少させることなく、また該不活
性ガスの流れを整流に保つこともできる。また該開口部
からの外部放射伝熱量を該石英製円筒体22により遮蔽
することなく単結晶インゴット10に伝えることができ
るように該石英製円筒体22は、好ましくは透明であ
り、熱遮蔽性の低いものであることが望ましい。
Further, in the above embodiment, the quartz cylindrical body 22 is provided on the inner peripheral portion of the cooling cylinder 21, but the quartz cylindrical body 22 is, if necessary, the inner peripheral portion of the cooling cylinder 21. Alternatively, it may be provided on at least one of the outer peripheral portions, and by providing the quartz cylindrical body 22, even when the cooling cylinder 21 is opened by the slide type opening / closing mechanism, the inert gas is introduced from the opening. It is also possible to keep the flow of the inert gas rectified without leaking the gas to the outside without reducing the flow rate of the inert gas. The quartz cylindrical body 22 is preferably transparent so that the amount of heat radiated from the opening can be transmitted to the single crystal ingot 10 without being shielded by the quartz cylindrical body 22. It is desirable that the value is low.

【0041】さらにまた、上記実施態様においては、必
要に応じて、不活性ガス導出口25を冷却筒21(また
は上記石英製円筒体22が冷却筒21の内周部に設けら
れている場合には、該冷却筒21および石英製円筒体2
2の双方)に複数個設けることができ、さらに好ましく
は該導出口25に開閉機構(図示せず)、例えばシャッ
ター等を併設しても良い。該開閉機構により不活性ガス
導出口25からの不活性ガス流量を適当に調整すること
ができる。
Furthermore, in the above embodiment, if necessary, the inert gas outlet 25 may be provided in the case where the cooling cylinder 21 (or the quartz cylinder 22 is provided in the inner peripheral portion of the cooling cylinder 21). Is the cooling cylinder 21 and the quartz cylinder 2
2), and more preferably, an opening / closing mechanism (not shown) such as a shutter may be provided at the outlet 25. The flow rate of the inert gas from the inert gas outlet 25 can be appropriately adjusted by the opening / closing mechanism.

【0042】次に、上記実施態様においては、第1の冷
却筒21aの上端は、加熱チャンバ部2aの上部壁面に
接続され、ここより垂下する形態とすることができ、こ
うした形態においては、不活性ガス導入口23を、加熱
チャンバ部2aの上部壁面に設けることができる。他の
実施態様としては、第1の冷却筒21aの上端は、水冷
されたチャンバ2の引上げチャンバ部2bの内壁面に接
続され、該冷却筒21aが単結晶インゴット10の引上
げ軸と同軸的に配置され、ここより垂下するような形態
とすることができる。この場合、冷却筒21の外径は引
上げチャンバ部2bの内径より小さいものとする必要が
あり、さらに、不活性ガス導入口15の設置位置と干渉
しないようにすることが必要である。
Next, in the above-mentioned embodiment, the upper end of the first cooling cylinder 21a is connected to the upper wall surface of the heating chamber portion 2a and can be made to hang down from here. In such a form, The active gas inlet 23 can be provided on the upper wall surface of the heating chamber portion 2a. As another embodiment, the upper end of the first cooling cylinder 21a is connected to the inner wall surface of the pulling chamber portion 2b of the water-cooled chamber 2, and the cooling barrel 21a is coaxial with the pulling axis of the single crystal ingot 10. It can be arranged so that it hangs from here. In this case, the outer diameter of the cooling cylinder 21 needs to be smaller than the inner diameter of the pulling chamber portion 2b, and further, it is necessary not to interfere with the installation position of the inert gas introduction port 15.

【0043】また該冷却筒21の円筒体の長さは、チャ
ンバ2の形状および積極的に冷却を行なおうとする単結
晶インゴット10の温度域などに左右されるものである
ために、一概には規定できないが、チャンバ2内に配さ
れた場合に、少なくとも加熱チャンバ部2bの上部壁面
に設けられた不活性ガス導入口15の設置位置よりも下
方に位置する必要があり、例えば第1の冷却筒21aの
上端が引上げチャンバ部2bの内壁面に接続される場
合、その加熱チャンバ部2b内の円筒体部位の長さが約
50〜200mm程度である。また第3の冷却筒21c
の下端部が石英製坩堝4内に形成されるシリコン融液9
の界面より上方約20〜300mm程度の高さに位置す
ることができる。該冷却筒21cの下端部がシリコン融
液9の界面より20mm未満の高さの場合には、該冷却
筒21cを通して流下される不活性ガスが単結晶インゴ
ット10の成長界面近傍のシリコン融液9に直接吹き付
けられ、ここを冷却しすぎるため、成長界面の熱歪によ
り単結晶インゴット10の転位を誘発するおそれがあ
る。逆に該冷却筒21cの下端部がシリコン融液9の界
面より300mmの高さを越える場合には、該冷却筒2
1c本来の冷却効果が十分に得られなくなるため好まし
くない。
Since the length of the cylindrical body of the cooling cylinder 21 depends on the shape of the chamber 2 and the temperature range of the single crystal ingot 10 that actively cools, it is generally determined. However, it is necessary to be located at least below the installation position of the inert gas introduction port 15 provided on the upper wall surface of the heating chamber portion 2b when the heating chamber portion 2b is arranged in the chamber 2. When the upper end of the cooling cylinder 21a is connected to the inner wall surface of the pulling chamber part 2b, the length of the cylindrical body part in the heating chamber part 2b is about 50 to 200 mm. In addition, the third cooling cylinder 21c
Melt 9 whose lower end is formed in the quartz crucible 4
It can be located at a height of about 20 to 300 mm above the interface. When the lower end of the cooling cylinder 21c is lower than 20 mm from the interface of the silicon melt 9, the inert gas flowing down through the cooling cylinder 21c causes the silicon melt 9 near the growth interface of the single crystal ingot 10. Since it is directly blown onto the substrate and is cooled too much, thermal strain at the growth interface may induce dislocation of the single crystal ingot 10. On the contrary, when the lower end of the cooling cylinder 21c exceeds the height of 300 mm from the interface of the silicon melt 9, the cooling cylinder 2
1c is not preferable because the original cooling effect cannot be obtained sufficiently.

【0044】なお、上記したような条件は、従来におい
ては、育成する単結晶インゴットの種類、直径および長
さ、融液温度、引上げ速度等に応じて変更する必要があ
ったが、本発明のシリコン単結晶の製造装置を用いる場
合、冷却筒21に設けられてなるスライド式の開閉機構
等を自在に調整することにより、上記条件を満足する1
種類の冷却筒21を形成することで、全ての育成する単
結晶インゴットの種類、直径および長さ、融液温度、引
上げ速度等に対応することが可能となる。
Incidentally, the above-mentioned conditions had to be changed according to the kind, diameter and length of the single crystal ingot to be grown, the melt temperature, the pulling rate, etc. in the prior art. When the silicon single crystal manufacturing apparatus is used, the above conditions are satisfied by freely adjusting the slide type opening / closing mechanism and the like provided in the cooling cylinder 21.
By forming the types of cooling cylinders 21, it becomes possible to deal with the types, diameters and lengths, melt temperatures, pulling rates, etc. of all single crystal ingots to be grown.

【0045】また冷却筒21の内径は引上げられる単結
晶インゴット10の直径(または上記石英製円筒体22
が冷却筒21の内周部に設けられている場合には、該石
英製円筒体22の直径)よりもやや大きいものとされ、
単結晶インゴット10の周囲に所定間隔をもって同心円
状に形成されるものである。該単結晶インゴット10の
外周面と冷却筒21の内周面または上記石英製円筒体2
2が冷却筒21の内周部に設けられている場合には、該
石英製円筒体22の内周面(以下、単に冷却筒21の内
周面等ともいう)との間隔は、約10〜30mm程度と
される。該単結晶インゴット10の外周面と冷却筒21
の内周面等との間隔が10mm未満では、十分な流量の
不活性ガスを流そうとすると、該流速が極めて大きくな
り、不活性ガスの導入の際に加圧する必要が生じ、また
冷却筒21の下端部において乱流を形成し難くなる等、
冷却速度の調整が困難となる。さらに該単結晶インゴッ
ト10の外周面と冷却筒21の内周面等との間隔が変動
を生じた場合に、該単結晶インゴット10の冷却効率が
大きく変動し、品質に悪影響を及ぼすおそれがある。逆
に該単結晶インゴット10の外周面と冷却筒21の内周
面等との間隔が30mmを越える場合には、十分なSi
O排除効率が得られないため好ましくない。なお、従来
においては、単結晶インゴットの種類および直径、融液
温度、引上げ速度、インゴット長さ等の引上げ条件によ
って左右され、一概には規定できなかったが、本発明の
シリコン単結晶の製造装置を用いる場合、冷却筒21に
設けられてなるスライド式の開閉機構等を自在に調整す
ることにより、上記条件を満足する1種類の冷却筒21
を形成することで、全ての育成する単結晶インゴットの
種類、直径および長さ、融液温度、引上げ速度等に対応
することが可能となるものである。
The inner diameter of the cooling cylinder 21 is the diameter of the single crystal ingot 10 to be pulled up (or the above-mentioned quartz cylinder 22).
Is provided in the inner peripheral portion of the cooling cylinder 21, the diameter is slightly larger than the diameter of the quartz cylinder 22),
The single crystal ingot 10 is formed concentrically around the single crystal ingot with a predetermined interval. The outer peripheral surface of the single crystal ingot 10 and the inner peripheral surface of the cooling cylinder 21 or the quartz cylindrical body 2 described above.
When 2 is provided in the inner peripheral portion of the cooling cylinder 21, the interval between the inner peripheral surface of the quartz cylindrical body 22 (hereinafter also simply referred to as the inner peripheral surface of the cooling cylinder 21) is about 10 Approximately 30 mm. The outer peripheral surface of the single crystal ingot 10 and the cooling cylinder 21
When the distance from the inner peripheral surface of the is less than 10 mm, when trying to flow a sufficient flow rate of the inert gas, the flow velocity becomes extremely high, and it becomes necessary to pressurize when introducing the inert gas, and the cooling cylinder It becomes difficult to form turbulence at the lower end of 21,
It becomes difficult to adjust the cooling rate. Further, when the distance between the outer peripheral surface of the single crystal ingot 10 and the inner peripheral surface of the cooling cylinder 21 changes, the cooling efficiency of the single crystal ingot 10 may change significantly, which may adversely affect the quality. . On the contrary, when the distance between the outer peripheral surface of the single crystal ingot 10 and the inner peripheral surface of the cooling cylinder 21 exceeds 30 mm, sufficient Si is obtained.
It is not preferable because the O exclusion efficiency cannot be obtained. Incidentally, in the past, the type and diameter of the single crystal ingot, the melt temperature, the pulling speed, was influenced by the pulling conditions such as the ingot length, it could not be specified unconditionally, the silicon single crystal manufacturing apparatus of the present invention In the case of using the cooling cylinder 21, one type of cooling cylinder 21 satisfying the above conditions is freely adjusted by adjusting a slide type opening / closing mechanism or the like provided in the cooling cylinder 21.
By forming, it becomes possible to deal with all kinds of single crystal ingots to be grown, diameter and length, melt temperature, pulling rate, and the like.

【0046】本発明に係わる冷却筒21を構成する材質
としては、チタン、モリブデン、カーボンなどが用いら
れ、このうちカーボンなどが特に好ましい。また、この
冷却筒21を上記したような金属により構成する場合に
は、その表面の一部もしくは全部をガラス等によりコー
ティングしたものとすることがシリコン単結晶の金属汚
染を防止する上から望ましい。なお冷却筒21は、該冷
却筒21の径方向にそれぞれ異なる材質を用いることも
可能であり、また、上述のスライド部材26a、26b
ごとに異なる材質を用いることも可能である。
Titanium, molybdenum, carbon and the like are used as the material forming the cooling cylinder 21 according to the present invention, of which carbon and the like are particularly preferable. Further, when the cooling cylinder 21 is made of the above-mentioned metal, it is desirable that a part or all of the surface thereof is coated with glass or the like in order to prevent metal contamination of the silicon single crystal. The cooling cylinder 21 can be made of different materials in the radial direction of the cooling cylinder 21, and the slide members 26a and 26b described above can be used.
It is also possible to use different materials for each.

【0047】さらに図1に示す実施態様においては、前
記したように加熱チャンバ2aの上部壁面に不活性ガス
導入口15が設けられており、ここより導入された不活
性ガスが冷却筒21の内周面等と単結晶インゴット10
との間隙に吹送されるようになっているが、この間隙に
不活性ガスを吹送することができるものであれば、その
導入部の位置、構成等は特に限定されるものではない。
Further, in the embodiment shown in FIG. 1, as described above, the inert gas introducing port 15 is provided on the upper wall surface of the heating chamber 2a, and the inert gas introduced from here is introduced into the cooling cylinder 21. Circumferential surface and single crystal ingot 10
However, as long as the inert gas can be blown into the gap, the position, the configuration, etc. of the introduction portion are not particularly limited.

【0048】このような単結晶製造装置1を用いて、シ
リコン単結晶の引上げを行なうには、常法に基づき、石
英製坩堝4内に多結晶シリコンおよび必要に応じて添加
されるドーパントなどの原料を所定量装填し、加熱ヒー
タ5によって加熱して原料を溶融して融液9を形成し、
そして、該融液9に引上げワイヤ14先端に取付けられ
た種結晶12を浸漬し、石英製坩堝4および種結晶12
を回転させながら引上げ、種結晶12の下端に単結晶イ
ンゴット10を成長させる。
In order to pull up a silicon single crystal by using such a single crystal manufacturing apparatus 1, polycrystalline silicon and a dopant added as necessary in the quartz crucible 4 are prepared according to a conventional method. A predetermined amount of raw material is loaded and heated by the heater 5 to melt the raw material to form a melt 9.
Then, the seed crystal 12 attached to the tip of the pulling wire 14 is immersed in the melt 9 to form the quartz crucible 4 and the seed crystal 12.
Is pulled while rotating, and the single crystal ingot 10 is grown on the lower end of the seed crystal 12.

【0049】この際、引上げチャンバ部2bの壁面に設
けられた不活性ガス導入口15からアルゴンガス等の不
活性ガスをチャンバ2内に流入させ、引上げチャンバ部
2bから冷却筒21の内周面等と単結晶インゴット10
との間隙を通り、加熱チャンバ2aへと流下するガス流
れを形成する。一方、必要に応じて急冷を要する部分に
は、チャンバ2aの上部壁面に設けられた不活性ガス導
入口23から不活性ガスを流入させ、冷却筒21外部に
取付けられた不活性ガス管24を通して該冷却筒21に
設けられた不活性ガス導出口25より、単結晶インゴッ
ト10の表面に該単結晶軸方向に対して垂直に吹出され
るガス流れを形成する。これらのガス流は、該不活性ガ
ス導出口25の下流域部で合流し、乱流となって単結晶
インゴット10の下端部近傍に吹き付けられた後、加熱
チャンバ2aの底部に設けた排気口16に連通する排気
装置(図示せず)より吸引することにより、系外へ排
出、もしくは回収されて再利用(熱交換による利用も含
む)される。
At this time, an inert gas such as argon gas is caused to flow into the chamber 2 through the inert gas inlet 15 provided on the wall surface of the pulling chamber 2b, and the inner peripheral surface of the cooling cylinder 21 is pulled from the pulling chamber 2b. Etc. and single crystal ingot 10
A gas flow is formed which flows through the gap between and into the heating chamber 2a. On the other hand, an inert gas is introduced from an inert gas inlet 23 provided on the upper wall surface of the chamber 2a into a portion that needs to be rapidly cooled if necessary, and is passed through an inert gas pipe 24 attached to the outside of the cooling cylinder 21. A gas flow blown out perpendicularly to the single crystal axis direction is formed on the surface of the single crystal ingot 10 through an inert gas outlet 25 provided in the cooling cylinder 21. These gas streams join together in the downstream region of the inert gas outlet 25, become a turbulent flow, and are blown to the vicinity of the lower end of the single crystal ingot 10, and then the exhaust port provided at the bottom of the heating chamber 2a. By sucking from an exhaust device (not shown) communicating with 16, it is discharged or collected outside the system and reused (including use by heat exchange).

【0050】ここで、不活性ガス導入口15より冷却筒
内21の内周面等と単結晶インゴット10との間隙を流
下するガス流量としては、10〜200リットル/mi
n、好ましくは20〜150リットル/min、より好
ましくは100〜150リットル/minであり、ま
た、不活性ガス導入口23を通じて不活性ガス導出口2
5より単結晶インゴット10の表面に吹送されるガス流
量としては10〜200リットル/min、好ましくは
50〜150リットル/min、より好ましくは100
〜150リットル/minである。さらに上記不活性ガ
ス導入口15よりのガス流量と上記不活性ガス導入口2
3よりのガス流量との流量比は、上記に示す各流量の範
囲内であれば特に限定されるものでないが、1:1〜
1:5で導入されることが、冷却速度を高めるうえで望
ましい。
Here, the flow rate of the gas flowing from the inert gas inlet port 15 through the gap between the inner peripheral surface of the cooling cylinder 21 and the single crystal ingot 10 is 10 to 200 liters / mi.
n, preferably 20 to 150 liters / min, more preferably 100 to 150 liters / min, and the inert gas outlet port 2 through the inert gas inlet port 23.
5, the flow rate of the gas blown onto the surface of the single crystal ingot 10 is 10 to 200 liter / min, preferably 50 to 150 liter / min, and more preferably 100.
~ 150 liters / min. Further, the gas flow rate from the inert gas inlet 15 and the inert gas inlet 2
The flow rate ratio to the gas flow rate from 3 is not particularly limited as long as it is within the range of each flow rate shown above, but 1: 1 to
It is desirable to introduce it at 1: 5 in order to increase the cooling rate.

【0051】次に、単結晶インゴット10は、成長が進
むに従い、冷却筒21の内部空間へと引き上げられる
が、本発明のシリコン単結晶の製造方法においては、上
記石英製円筒体22を冷却筒21の内周部に設けること
により、冷却筒21のスライド式の開閉機構により開口
した状態においても、冷却筒21の不活性ガス導出口2
5の下流域部では不活性ガスが十分に吹送されているた
めに、冷却効率を高くできることから、単結晶インゴッ
ト10中に取込まれた点欠陥の核成長が生じやすい温度
域、例えば1250〜800℃の温度域に相当する位置
に該不活性ガス導出口25を設けることで、該温度域に
おける冷却速度を最も大きくでき、核成長が生じ難いも
のとすることができ、また、該不活性ガス導出口25よ
り下部では不活性ガスの流速は大きくかつ乱流となるた
めに冷却筒21の壁面にSiOガスが凝固付着する虞れ
は少なく、シリコン単結晶製造のフリー化率も極めて高
いものとなり、これにより高品質なシリコン単結晶イン
ゴットを容易に得ることができる。さらに単結晶の種類
などにより該温度域が変化する際にも、上述したように
必要に応じて複数の不活性ガス導出口25からの流量を
適当に調整することにより、急冷が可能となるほか、さ
らに複数の冷却筒21を設け、かつ上述のスタイド式の
開閉機構による開口度を適当に調整することにより、該
単結晶の熱履歴を制御することができる。
Next, the single crystal ingot 10 is pulled up into the internal space of the cooling cylinder 21 as the growth progresses. In the method for producing a silicon single crystal of the present invention, the quartz cylindrical body 22 is cooled by the cooling cylinder. By providing the inner peripheral portion of the cooling pipe 21, even if the cooling pipe 21 is opened by the slide type opening / closing mechanism, the inert gas outlet port 2 of the cooling pipe 21 is provided.
In the downstream region of No. 5, since the inert gas is sufficiently blown, the cooling efficiency can be increased. Therefore, the temperature range in which the nucleus growth of the point defects taken in the single crystal ingot 10 easily occurs, for example, 1250 to By providing the inert gas outlet 25 at a position corresponding to the temperature range of 800 ° C., the cooling rate in the temperature range can be maximized, and the nucleus growth can be made difficult to occur. Below the gas outlet 25, the flow velocity of the inert gas is large and becomes turbulent, so that the possibility that SiO gas solidifies and adheres to the wall surface of the cooling cylinder 21 is small, and the free rate of silicon single crystal production is extremely high. Thus, a high quality silicon single crystal ingot can be easily obtained. Further, even when the temperature range changes depending on the type of single crystal, rapid cooling can be performed by appropriately adjusting the flow rates from the plurality of inert gas outlets 25 as described above, in addition to the above. Further, the thermal history of the single crystal can be controlled by further providing a plurality of cooling cylinders 21 and appropriately adjusting the opening degree by the above-mentioned stide type opening / closing mechanism.

【0052】[0052]

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに具体的に
説明する。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples.

【0053】実施例1 図1に示すような単結晶製造装置1を用いて、直径約1
55mmのn型シリコン単結晶インゴット10の引上げ
操作を行なった。
Example 1 Using a single crystal production apparatus 1 as shown in FIG. 1, a diameter of about 1
The 55 mm n-type silicon single crystal ingot 10 was pulled up.

【0054】なお、冷却筒21は、材質にカーボンを用
いて形成し、冷却筒21の内径が180mm、冷却筒2
1の長さが150mmとするものを3段に繋げ、第1の
冷却筒21aの上端を加熱チャンバ部2aの上部壁面に
接続して固定し、第3の冷却筒21cの下端と融液9界
面との距離が30mmとなるように設置した。
The cooling cylinder 21 is formed by using carbon as a material, and the inside diameter of the cooling cylinder 21 is 180 mm.
One having a length of 150 mm is connected in three stages, the upper end of the first cooling cylinder 21a is connected and fixed to the upper wall surface of the heating chamber portion 2a, and the lower end of the third cooling cylinder 21c and the melt 9 It was installed so that the distance from the interface was 30 mm.

【0055】また該冷却筒21のスライド式の開閉機構
としては、図1および図2に示す構造のものとし、単結
晶インゴット10を育成させている際の引上げ速度が1
mm/minのときには、第1の冷却筒21aの開口度
αを30°、第2の冷却筒21bの開口度αを0°およ
び第3の冷却筒21cの開口度αを30°として使用
し、次に単結晶インゴット10の育成が完了して後に引
上げ速度が5mm/minと速度が大きくなった場合に
は、第1の冷却筒21aの開口度αを0°、第2の冷却
筒21bの開口度αを0°および第3の冷却筒21cの
開口度αを0°として使用した。
The sliding type opening / closing mechanism of the cooling cylinder 21 has the structure shown in FIGS. 1 and 2, and the pulling speed is 1 when the single crystal ingot 10 is grown.
When mm / min, the opening degree α of the first cooling cylinder 21a is 30 °, the opening degree α of the second cooling cylinder 21b is 0 °, and the opening degree α of the third cooling cylinder 21c is 30 °. Then, when the pulling speed increases to 5 mm / min after the growth of the single crystal ingot 10 is completed, the opening degree α of the first cooling cylinder 21a is 0 °, and the second cooling cylinder 21b is The opening degree α of was set to 0 ° and the opening degree α of the third cooling cylinder 21c was set to 0 °.

【0056】また、該冷却筒21のスライド部材26b
に内接するように石英製円筒体22を配した。該円筒体
22の長さは、上記冷却筒21と同一とし、該円筒体2
2の厚さが、約2mmのものを用いた(これにより、単
結晶インゴット10の外周面と該円筒体22の内周面と
の間隔は、10.5mmになる)。
Also, the slide member 26b of the cooling cylinder 21
The quartz cylindrical body 22 was arranged so as to be inscribed in the. The length of the cylindrical body 22 is the same as that of the cooling cylinder 21.
2 having a thickness of about 2 mm was used (the distance between the outer peripheral surface of the single crystal ingot 10 and the inner peripheral surface of the cylindrical body 22 was 10.5 mm).

【0057】さらに不活性ガス導入口23が、加熱チャ
ンバ部2aの上部壁面に設けられ、該導入口23に連結
されてなる不活性ガス管24が各冷却筒21a〜21c
の外周部に配置され、該不活性ガス管24の他端が各冷
却筒21a〜21c(および冷却筒21に内接する石英
製円筒体22を含む)の3か所に設けられた不活性ガス
導出口25にそれぞれ連結されたものを使用した。ここ
で該不活性ガス導出口25の設置箇所としては、点欠陥
の核成長が生じやすい1250〜800℃の温度域に相
当する位置として、第1の冷却筒21aでは該上端部か
ら30mm下方、第2の冷却筒21bでは該上端部から
30mm下方および第3の冷却筒21cでは該上端部か
ら30mm下方にそれぞれ該導出口25を設け、開閉機
構(図示せず)としてシャッターを併設したものを使用
した。
Further, an inert gas introducing port 23 is provided on the upper wall surface of the heating chamber portion 2a, and an inert gas pipe 24 connected to the introducing port 23 is provided in each of the cooling cylinders 21a to 21c.
And the other end of the inert gas pipe 24 is provided in three places of the cooling cylinders 21a to 21c (and the quartz cylinder 22 inscribed in the cooling cylinder 21). Those connected to the outlets 25 were used. Here, the inert gas outlet 25 is installed at a position corresponding to a temperature range of 1250 to 800 ° C. where the nucleus growth of point defects is likely to occur, and in the first cooling cylinder 21a, 30 mm below the upper end. In the second cooling cylinder 21b, the outlet 25 is provided 30 mm below the upper end and in the third cooling cylinder 21c 30 mm below the upper end, respectively, and a shutter is provided as an opening / closing mechanism (not shown). used.

【0058】次に、引上げ操作時において、不活性ガス
導入口15より冷却筒内21の内周面等と単結晶インゴ
ット10との間隙を流下するガス流量としては、70リ
ットル/min、また不活性ガス導入口23を通じて3
か所の不活性ガス導出口25より単結晶インゴット10
の表面に吹送される全ガス流量としては、単結晶インゴ
ット10を育成させている際には、100リットル/m
inとし、次に単結晶インゴット10の育成が完了して
後には、より急冷却が必要であるため200リットル/
minとしてアルゴンガスを吹送した。
Next, during the pulling operation, the gas flow rate flowing down from the inert gas inlet port 15 through the gap between the inner peripheral surface of the cooling cylinder 21 and the single crystal ingot 10 is 70 liter / min, and 3 through the active gas inlet 23
Single crystal ingot 10 through inert gas outlet 25
When the single crystal ingot 10 is grown, the total gas flow rate blown to the surface of the is 100 liter / m 2.
200 liters / in after the growth of the single crystal ingot 10 is completed and more rapid cooling is required.
Argon gas was blown in as min.

【0059】このような引上げ操作におけて得られた全
長800mmのシリコン単結晶の上部近傍、中央部近傍
および下部近傍の3か所の各OSF密度を評価した。な
お、OSF密度の評価は、単結晶インゴットより切出さ
れた3か所からのシリコンウェハを、1000℃で16
時間熱酸化後、エッチングを行ない、顕微鏡観察により
観察することで行なった。得られた微小欠陥密度が、い
ずれも5コ/cm2 未満であり、育成時の引上げ速度の
変化等によるOSF密度の相違は認められなかった。
The OSF densities at three locations near the upper portion, the central portion and the lower portion of the silicon single crystal having a total length of 800 mm obtained by the pulling operation were evaluated. In addition, the evaluation of the OSF density was carried out by measuring the silicon wafers from three locations cut out from the single crystal ingot at 1000 ° C. for 16 hours.
After thermal oxidation for a period of time, etching was carried out and observation was carried out by observing with a microscope. The obtained minute defect densities were all less than 5 co / cm 2 , and no difference in OSF density due to changes in the pulling rate during growth was observed.

【0060】実施例2 図1に示すような単結晶製造装置1を用いて、直径約2
10mmのn型シリコン単結晶インゴット10の引上げ
操作を行なった。
Example 2 Using a single crystal manufacturing apparatus 1 as shown in FIG. 1, a diameter of about 2
A 10 mm n-type silicon single crystal ingot 10 was pulled up.

【0061】ここで冷却筒21には、実施例1と同様の
ものを使用し、単結晶インゴット10を育成させている
際の引上げ速度が1mm/minのときには、第1の冷
却筒21aの開口度αを10°、第2の冷却筒21bの
開口度αを0°および第3の冷却筒21cの開口度αを
20°とし、次に単結晶インゴット10の育成が完了し
て後に引上げ速度が5mm/minと速度が大きくなっ
た場合には、第1の冷却筒21aの開口度αを0°、第
2の冷却筒21bの開口度αを0°および第3の冷却筒
21cの開口度αを0°とした。
Here, the same cooling cylinder 21 as that used in Example 1 is used, and when the pulling speed is 1 mm / min while growing the single crystal ingot 10, the opening of the first cooling cylinder 21a is opened. The degree α is set to 10 °, the opening degree α of the second cooling cylinder 21b is set to 0 °, and the opening degree α of the third cooling cylinder 21c is set to 20 °. Is 5 mm / min, the opening degree α of the first cooling cylinder 21a is 0 °, the opening degree α of the second cooling cylinder 21b is 0 °, and the opening degree of the third cooling cylinder 21c is large. The degree α was set to 0 °.

【0062】また、該石英製円筒体22についても実施
例1と同一のものを使用した。
The same quartz cylinder 22 as in Example 1 was used.

【0063】さらに不活性ガス導入口23、不活性ガス
管24および不活性ガス導出口25についても実施例1
と同一のものを使用した。
Further, the inert gas inlet 23, the inert gas pipe 24 and the inert gas outlet 25 are also used in the first embodiment.
The same one was used.

【0064】次に、引上げ操作時において、不活性ガス
導入口15より冷却筒内21の内周面等と単結晶インゴ
ット10との間隙を流下するガス流量としては、100
リットル/min、また不活性ガス導入口23を通じて
3か所の不活性ガス導出口25より単結晶インゴット1
0の表面に吹送される全ガス流量としては、単結晶イン
ゴット10を育成させている際には、0リットル/mi
n(吹送せず)とし、次に単結晶インゴット10の育成
が完了して後には、より急冷却が必要であるため200
リットル/minとしてアルゴンガスを吹送した。
Next, during the pulling operation, the flow rate of the gas flowing from the inert gas inlet 15 through the gap between the inner peripheral surface of the cooling cylinder 21 and the single crystal ingot 10 is 100.
L / min, and single crystal ingot 1 from three inert gas outlets 25 through the inert gas inlet 23
The total gas flow rate blown to the surface of 0 is 0 liter / mi when the single crystal ingot 10 is grown.
n (not blown), and after the growth of the single crystal ingot 10 is completed, more rapid cooling is required, so 200
Argon gas was blown at a rate of 1 / min.

【0065】このような引上げ操作におけて得られた全
長600mmのシリコン単結晶の上部近傍、中央部近傍
および下部近傍の3か所の各OSF密度を評価した。な
お、OSF密度の評価は、単結晶インゴットより切出さ
れた3か所からのシリコンウェハを、1000℃で16
時間熱酸化後、エッチングを行ない、顕微鏡観察により
観察することで行なった。得られた微小欠陥密度が、い
ずれも10コ/cm以下であり、育成時の引上げ速度
の変化等によるOSF密度の相違は認められなかった。
The OSF densities at three locations near the upper portion, the central portion and the lower portion of a silicon single crystal having a total length of 600 mm obtained by the pulling operation were evaluated. In addition, the evaluation of the OSF density was carried out by measuring the silicon wafers from three locations cut out from the single crystal ingot at 1000 ° C. for 16 hours.
After thermal oxidation for a period of time, etching was carried out and observation was carried out by observing with a microscope. The obtained fine defect densities were all 10 co / cm 2 or less, and no difference in OSF density due to changes in pulling rate during growth was observed.

【0066】以上の結果から明らかなように、実施例1
〜2において得られたシリコン単結晶の品質は、育成す
る単結晶インゴットの種類、直径および長さ、融液温
度、引上げ速度等の異なる場合においても、本発明に係
る単結晶製造装置内部に配置された冷却筒のスライド式
の開閉機構等を自在に操作することで容易に対応するこ
とができ、該単結晶インゴットの全長にわたり熱履歴が
均一化するように自在に制御できることが確認された。
As is clear from the above results, Example 1
The quality of the silicon single crystal obtained in 1 to 2 is arranged in the single crystal manufacturing apparatus according to the present invention even when the type, diameter and length of the single crystal ingot to be grown, melt temperature, pulling rate, etc. are different. It was confirmed that this can be easily coped with by freely operating the sliding type opening / closing mechanism of the cooling cylinder, etc., and that the heat history can be freely controlled to be uniform over the entire length of the single crystal ingot.

【0067】[0067]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、単結
晶製造装置内部に配置された冷却筒のスライド式の開閉
機構等を自在に操作することによって、1種類の冷却筒
により、単結晶の熱履歴を自在に制御することができ、
異なる単結晶インゴットの種類、直径および長さ、融液
温度、引上げ速度等に対しても最適の熱履歴を与えるこ
とができる。
As described above, according to the present invention, by freely operating the sliding type opening / closing mechanism of the cooling cylinder arranged inside the single crystal manufacturing apparatus, the cooling cylinder of one kind can be used. The thermal history of the crystal can be controlled freely,
Optimal heat history can be given to different types of single crystal ingots, diameters and lengths, melt temperatures, pulling rates, and the like.

【0068】また、不活性ガスを吹送しながら単結晶引
上げ操作を行なうことで、引上げ中の単結晶インゴット
の効果的かつ急速な冷却が可能となり、点欠陥の核形成
を低く抑えることができ高品質の単結晶インゴットを得
ることができるものであり、また、必要に応じて設ける
ことのできる石英製円筒体により単結晶製造装置内部に
配置された冷却筒へのSiOガスの凝固付着の虞れも小
さいことから、単結晶引上げ操作のフリー化率も向上す
るものである。
By performing the single crystal pulling operation while blowing the inert gas, the single crystal ingot during the pulling can be effectively and rapidly cooled, and the nucleation of point defects can be suppressed to a low level. It is possible to obtain a high quality single crystal ingot, and a quartz cylinder that can be provided as necessary may cause solidification and adhesion of SiO gas to a cooling cylinder arranged inside the single crystal manufacturing apparatus. Since it is also small, the free rate of the single crystal pulling operation is also improved.

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

【図1】本発明のシリコン単結晶製造方法において用い
られる製造装置の一実施態様の構成を模式的に表わす使
用状態図である。
FIG. 1 is a use state diagram schematically showing a configuration of an embodiment of a manufacturing apparatus used in a method for manufacturing a silicon single crystal of the present invention.

【図2】図1のA−A線に沿った軸直角断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.

【図3】本発明のシリコン単結晶製造方法において用い
られる製造装置の冷却筒のスライド部材を相対的に摺動
させ、該スライド部材の端部相互間に生じる開口部の合
わせ目の態様を模式的に表わす使用状態図である。
FIG. 3 is a schematic view of a mode in which a slide member of a cooling cylinder of a manufacturing apparatus used in the method for manufacturing a silicon single crystal of the present invention is slid relative to each other, and an opening formed between end portions of the slide member is joined. FIG.

【図4】従来のシリコン単結晶製造装置の構成を模式的
に表わす使用状態図である。
FIG. 4 is a use state diagram schematically showing a configuration of a conventional silicon single crystal manufacturing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、41…シリコン単結晶製造装置 2…チャンバ 2a…加熱チャンバ部 2b…引上げチ
ャンバ部 3…回転軸 4…石英製坩堝 5…加熱ヒータ 6…断熱材 7…黒鉛製坩堝 8…黒鉛製受皿 9…シリコン融液 10…単結晶イン
ゴット 11…ワイヤ引上げ装置 12…種結晶 13…チャック 14…引上げワ
イヤ 15…不活性ガス導入口 16…ガス排気
口 21…冷却筒 22…石英製円
筒体 23…不活性ガス導入口 24…不活性ガ
ス管 25…不活性ガス導出口 26…スライド
部材 27…歯部 28…ピニオン 29…駆動源
1, 41 ... Silicon single crystal manufacturing apparatus 2 ... Chamber 2a ... Heating chamber section 2b ... Pulling chamber section 3 ... Rotating shaft 4 ... Quartz crucible 5 ... Heating heater 6 ... Thermal insulation material 7 ... Graphite crucible 8 ... Graphite saucer 9 ... Silicon melt 10 ... Single crystal ingot 11 ... Wire pulling device 12 ... Seed crystal 13 ... Chuck 14 ... Pulling wire 15 ... Inert gas introduction port 16 ... Gas exhaust port 21 ... Cooling cylinder 22 ... Quartz cylinder 23 ... No Active gas inlet 24 ... Inert gas pipe 25 ... Inert gas outlet 26 ... Slide member 27 ... Tooth portion 28 ... Pinion 29 ... Drive source

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 チャンバ内に設置された坩堝中の融液か
らシリコン単結晶を引上げるシリコン単結晶の製造方法
において、成長する前記単結晶の周囲に同心円状の冷却
筒をチャンバ内の坩堝上方に配し、該冷却筒の筒体側面
部にはスライド式の開閉機構が設けられており、該開閉
機構によりスライド量を調整すると共に、該冷却筒と該
単結晶との間隙に不活性ガスを吹送しながら単結晶引上
げ操作を行なうことを特徴とするシリコン単結晶の製造
方法。
1. A method for producing a silicon single crystal in which a silicon single crystal is pulled from a melt in a crucible installed in a chamber, in which a concentric cooling cylinder is provided around the growing single crystal above the crucible in the chamber. The cooling cylinder is provided with a slide type opening / closing mechanism on the side surface of the cylinder. The sliding amount is adjusted by the opening / closing mechanism, and an inert gas is provided in the gap between the cooling cylinder and the single crystal. A method for producing a silicon single crystal, wherein a single crystal pulling operation is performed while blowing air.
【請求項2】 前記冷却筒が前記単結晶の回転軸方向に
複数段設けられ、各冷却筒ごとに独立した該開閉機構を
有してなる請求項1に記載のシリコン単結晶の製造方
法。
2. The method for producing a silicon single crystal according to claim 1, wherein the cooling cylinders are provided in a plurality of stages in the rotation axis direction of the single crystal, and each of the cooling cylinders has an independent opening / closing mechanism.
【請求項3】 前記冷却筒の内周部または外周部の少な
くとも一方に石英製円筒体が設けられてなる請求項1ま
たは2に記載のシリコン単結晶の製造方法。
3. The method for producing a silicon single crystal according to claim 1, wherein a quartz cylinder is provided on at least one of an inner peripheral portion and an outer peripheral portion of the cooling cylinder.
【請求項4】 前記チャンバの壁面に不活性ガスを通ず
る不活性ガス導入口を設け、該導入口に連結されてなる
不活性ガス管を前記冷却筒の外側面部に配置し、不活性
ガス管の他端を該冷却筒に設けられてなる不活性ガス導
出口に連結し、該導出口より不活性ガスを吹送しながら
単結晶引上げ操作を行なう請求項1ないし3のいずれか
に記載のシリコン単結晶の製造方法。
4. An inert gas pipe is provided on the wall surface of the chamber, the inert gas introducing port passing through the inert gas, and an inert gas pipe connected to the introducing port is arranged on an outer surface portion of the cooling cylinder. 4. The silicon according to claim 1, wherein the other end of the single crystal is connected to an inert gas outlet provided in the cooling cylinder, and the single crystal pulling operation is performed while blowing the inert gas from the outlet. Method for producing single crystal.
【請求項5】 前記不活性ガス導出口より吹送される不
活性ガス流量を各冷却筒で単独に制御してなる請求項4
に記載のシリコン単結晶の製造方法。
5. The cooling cylinder independently controls the flow rate of the inert gas blown from the inert gas outlet.
The method for producing a silicon single crystal according to 1.
【請求項6】 チャンバ内に設置されてなる坩堝中の融
液からシリコン単結晶を引上げるシリコン単結晶の製造
装置であって、成長する前記単結晶の周囲に同心円状に
冷却筒をチャンバ内の坩堝上方に配し、該冷却筒の筒体
側面部にスライド式の開閉機構を設け、該冷却筒と前記
単結晶との間隙に不活性ガスを吹送することのできる不
活性ガス導入口をチャンバ壁面に設けたことを特徴とす
るシリコン単結晶の製造装置。
6. A silicon single crystal manufacturing apparatus for pulling a silicon single crystal from a melt in a crucible installed in a chamber, wherein a cooling cylinder is concentrically formed around the growing single crystal in the chamber. Is provided above the crucible, a slide type opening / closing mechanism is provided on the side surface of the cooling cylinder, and an inert gas inlet capable of blowing an inert gas into the gap between the cooling cylinder and the single crystal is provided. An apparatus for producing a silicon single crystal, which is provided on a wall surface of a chamber.
【請求項7】 前記冷却筒が前記単結晶の回転軸方向に
複数段設けられ、各冷却筒ごとに独立した該開閉機構を
有してなる請求項6に記載のシリコン単結晶の製造装
置。
7. The apparatus for producing a silicon single crystal according to claim 6, wherein the cooling cylinders are provided in a plurality of stages in the rotation axis direction of the single crystal, and each of the cooling cylinders has an independent opening / closing mechanism.
【請求項8】 前記冷却筒の内周面または外周面の少な
くとも一方に石英製円筒体が設けられてなる請求項6ま
たは7に記載のシリコン単結晶の製造装置。
8. The apparatus for producing a silicon single crystal according to claim 6, wherein a quartz cylinder is provided on at least one of an inner peripheral surface and an outer peripheral surface of the cooling cylinder.
【請求項9】 前記チャンバの壁面に不活性ガスを通ず
る不活性ガス導入口を設け、該導入口に連結されてなる
不活性ガス管を前記冷却筒の外側面部に取付け、不活性
ガス管の他端を該冷却筒に設けられてなる不活性ガス導
出口に連結してなる請求項6ないし8のいずれかに記載
のシリコン単結晶の製造装置。
9. An inert gas inlet for passing an inert gas is provided on a wall surface of the chamber, and an inert gas pipe connected to the inlet is attached to an outer surface portion of the cooling cylinder, 9. The apparatus for producing a silicon single crystal according to claim 6, wherein the other end is connected to an inert gas outlet provided in the cooling cylinder.
【請求項10】 前記不活性ガス導出口より吹送される
不活性ガス流量を各冷却筒で単独に制御する機構を有し
てなる請求項9に記載のシリコン単結晶の製造装置。
10. The apparatus for producing a silicon single crystal according to claim 9, further comprising a mechanism for independently controlling a flow rate of the inert gas blown from the inert gas outlet in each cooling cylinder.
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