JPH0664992A

JPH0664992A - 単結晶引上装置

Info

Publication number: JPH0664992A
Application number: JP3203040A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Sasaki; 斉佐々木; Mikio Kadoi; 幹夫門井; Hisashi Furuya; 久降屋; Yasushi Shimanuki; 康島貫; Kazuhiro Ikezawa; 一浩池沢
Original assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp; Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp; Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1991-08-13
Filing date: 1991-08-13
Publication date: 1994-03-08

Abstract

(57)【要約】【目的】比較的簡単な構造でかつ炉本体内の雰囲気ガ
スの流れの変動を効果的に抑制できると共に、高品質の
無転位単結晶を円滑にかつ確実に得ることができる単結
晶引上装置を提供することを目的とする。【構成】単結晶格納部８に設けられた圧力検出器２０
によって検出された値に基づいて、制御装置２１におい
て可変バルブ１３，１７，２４の開度を制御し、上記単
結晶格納部８の圧力を一定に保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、チョクラルスキー法を
用いて、ルツボ内に収納された融液からシリコン等の単
結晶を引上げる単結晶引上装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種の単結晶引上装置として
は、炉本体の内部にルツボが設けられ、このルツボに黒
鉛サセプタを介して、昇降自在かつ回転自在な下軸が取
付けられ、かつ上記ルツボ及び黒鉛サセプタの周囲に、
ルツボ内に収納された融液の温度を制御するヒータが設
置されると共に、このヒータと上記炉本体との間に保温
筒が配置される一方、炉本体の上部に単結晶格納部が設
置され、また、この単結晶格納部の上方から種結晶を下
端部に把持するワイヤが昇降自在にかつ回転自在に吊り
下げられ、さらに、上記単結晶格納部の上端に、流量計
を有する不活性ガス（アルゴンガス）供給用の導入管が
連結されたものが知られている。そして、この単結晶引
上装置を用いてシリコン単結晶を製造する場合には、単
結晶格納部の上端の導入管から内部にアルゴンガスを供
給し、かつ炉本体の底部から排出することによって、炉
本体内の雰囲気をアルゴンガスに置換すると共に、上記
ヒータによってルツボ内の融液の温度を単結晶引上げに
適した温度に制御した後に、上方よりワイヤの下端に把
持された状態の種結晶を下降させて融液に浸漬させ、さ
らに、ルツボを一方向に回転させる一方、種結晶を逆方
向に回転させながら引上げることにより、シリコン単結
晶を得るようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体装置
の高集積化にともない、シリコン単結晶中の酸素濃度を
均一化することが望まれており、このための方法とし
て、石英ルツボ内シリコン融液から垂直上方に引き上げ
られるシリコン単結晶を同心に包囲する整流筒下端と該
シリコン融液の表面との間隔を制御して、該整流筒に流
下される不活性ガスの該間を通る流速を制御する方法が
提案されている（特開平３−１２２０８９号公報参
照）。しかしながら、この方法にあっては、上記整流筒
下端とシリコン融液の表面との間隔のみに着目して、こ
れを制御しようとするものであるため、次のような問題
が生じる。

【０００４】すなわち、整流筒下端に、引上げ中のシリ
コン単結晶の肩部が接近すると、整流筒下端の開口面積
が減少するため、整流筒内を流下する不活性ガスの流速
に急激な変化が生じ、また流路も乱れる。この結果、ル
ツボ内の融液面に乱れが生じ、かつ温度バランスが変動
するため、単結晶の成長及び品質に悪影響を及ぼすとい
う問題がある。

【０００５】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、比較的簡単な構造でかつ
炉本体内の雰囲気ガスの流れの変動を効果的に抑制でき
ると共に、高品質の無転位単結晶を円滑にかつ確実に得
ることができる単結晶引上装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、炉本体の上部に単結晶格納部が設けら
れ、上記炉本体内にルツボが設けられると共に、上記単
結晶格納部の上部に雰囲気ガスの導入管が連結され、ま
た上記炉本体の上部に分岐管の流出口が形成され、さら
に上記導入管と分岐管とが、上記雰囲気ガスを供給する
供給管に連結される一方、上記導入管と分岐管と供給管
のうち少なくとも一つにバルブが設けられてなり、チョ
クラルスキー法を用いて、上記ルツボ内に収納された融
液から単結晶を引上げる単結晶引上装置において、上記
単結晶格納部に設けられ、かつ上記雰囲気ガスの圧力を
検出する圧力検出器と、この圧力検出器が検出した値に
基づいて上記バルブの開度を制御する制御手段とを備え
たものである。

【０００７】

【作用】本発明の単結晶引上装置にあっては、単結晶格
納部に設けられた圧力検出器によって検出された値に基
づいて、制御手段においてバルブの開度を制御し、上記
単結晶格納部の圧力を一定に保持する。

【０００８】

【実施例】以下、図１に基づいて本発明の一実施例を説
明する。

【０００９】図中符号１は炉本体であり、この炉本体１
の内部にはルツボ２が設けられている。そして、このル
ツボ２には黒鉛サセプタ３を介して、昇降自在かつ回転
自在な下軸４が取付けられ、かつ上記ルツボ２及び黒鉛
サセプタ３の周囲には、ルツボ２内に収納された融液５
の温度を制御するヒータ６が設置されている。また、こ
のヒータ６と上記炉本体１との間には保温筒７が配置さ
れており、炉本体１の上部には単結晶格納部８が設置さ
れている。そして、この単結晶格納部８の上方から種結
晶を下端部に把持するワイヤ９が昇降自在にかつ回転自
在に吊り下げられている。さらに、上記ルツボ２と単結
晶格納部８との間には、筒状の輻射熱遮蔽体１０が設け
られている。

【００１０】上記単結晶格納部８の下部には、引上中の
シリコン単結晶１９を冷却する機能を有する単結晶冷却
筒２２が、上記炉本体１の内部に垂下して設けられてい
る。この単結晶冷却筒２２と炉本体１の首部との間には
筒状の流路１１が形成されている。また、上記単結晶格
納部８の上端には、アルゴンガスを単結晶格納部８内に
供給する導入管１２が連結されており、かつ上記流路１
１の上端には、可変バルブ１３及び流量計１４を備えた
分岐管１５が連結されている。そして上記導入管１２と
分岐管１５とは互いに連結されて流量計１６及び可変バ
ルブ１７を備えた供給管１８に接続されており、この供
給管１８はアルゴンガス供給源（図示せず）に連結され
ている。

【００１１】また、上記単結晶格納部８の上端内部に
は、この単結晶格納部８内の圧力を検出する圧力検出器
２０が設置されており、この圧力検出器２０の出力は、
制御装置２１に入力されている。そして、この制御装置
２１は、上記圧力検出器２０の検出値に基づいて、上記
単結晶格納部８内の圧力が一定になるように、上記可変
バルブ１３あるいは可変バルブ１７の開度を制御するよ
うに構成されている。

【００１２】上記のように構成された単結晶引上装置に
おいてシリコン単結晶１９を引上げる場合には、まず、
供給管１８に備えた可変バルブ１７と分岐管１５に備え
た可変バルブ１３の開度を適宜操作した状態で、上記導
入管１２及び分岐管１５を介してアルゴンガスを内部に
供給することにより、炉本体１内の雰囲気をアルゴンガ
スに置換すると共に、ヒータ６によってルツボ２内の融
液５の温度を単結晶引上げに適した温度に制御した後
に、上方よりワイヤ９の下端に把持された状態の種結晶
を下降させて融液５に浸漬させる。次いで、従来公知の
方法により、ルツボ２を一方向に回転させる一方、上記
種結晶を逆方向に回転させながら引上げることによりシ
リコン単結晶１９を引上げ成長させる。

【００１３】このようにして、シリコン単結晶１９を引
上げていくに際して、単結晶格納部８内の圧力に変動が
生じようとすると、特に、シリコン単結晶１９の上部の
肩部が単結晶冷却筒２２の下端に接近することにより、
単結晶格納部８の内部を流下するアルゴンガスの流路抵
抗が増大して、単結晶格納部８内の圧力が大幅に変動し
ようとすると、上記圧力検出器２０が単結晶格納部８内
の圧力の変化を検出し、この圧力の変化が制御装置２１
に入力されるから、制御装置２１は、迅速に単結晶格納
部８内の圧力が一定になるように上記可変バルブ１３あ
るいは可変バルブ１７の開度を調整する。この結果、炉
本体１内に供給されるアルゴンガスの流れ、特に単結晶
格納部８内から流下するアルゴンガスの流れが急激に変
動することが抑制される。従って、ルツボ２内の融液面
の乱れ及び温度変化は生じることがなく、かつ円滑に融
液５からの反応生成ガスの排気が行われるから、結晶中
の酸素濃度が均一でかつ無転位のシリコン単結晶１９を
確実に引上げ成長させることができる。

【００１４】なお、上記実施例では、単結晶格納部８内
の圧力を制御する手段として、分岐管１５に設けた可変
バルブ１３を制御するように説明したが、上記導入管１
２に流量計２３と可変バルブ２４を設けて単結晶格納部
８の圧力を制御してもよい。これらの場合、炉本体１内
に供給されるアルゴンガスの総量は一定であるので、炉
本体１内の熱バランスが崩れることがなく、かつ反応生
成ガスの排気力も一定に保たれるという効果がある。一
方、炉本体１内に供給されるアルゴンガスの総量が多少
変化しても、上記ルツボ２内の結晶固液界面付近の状態
にあまり影響がない場合には、上記供給管１８に設けた
可変バルブ１７を制御してもよく、また、上記各管１
２，１５，１８にそれぞれ設けた可変バルブ２４，１
３，１７を、各々制御してもよい。さらに、上記制御装
置２１において、上記ワイヤ９の引上機構からの信号
（引上中のシリコン単結晶１９の位置信号）に基づい
て、単結晶格納部８内の圧力変動が大きくなると予想さ
れるシリコン単結晶引上初期やシリコン単結晶の肩部が
単結晶冷却筒２２内に進入する前後にあっては、圧力検
出器２０からの検出信号と設定値とを比較する際のゲイ
ンを大きくするようにしてもよい。さらにまた、上記圧
力検出器２０の検出値の微分を演算することにより、単
結晶格納部８内の圧力の急激な変化を、一層迅速にかつ
確実にとらえてフィードバック制御の応答性を高めるよ
うにしてもよい。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、炉本体
の上部に単結晶格納部が設けられ、上記炉本体内にルツ
ボが設けられると共に、上記単結晶格納部の上部に雰囲
気ガスの導入管が連結され、また上記炉本体の上部に分
岐管の流出口が形成され、さらに上記導入管と分岐管と
が互いに連結されて同一の雰囲気ガス供給源から雰囲気
ガスが供給される一方、上記導入管と分岐管のうち少な
くとも一方にバルブが設けられてなり、チョクラルスキ
ー法を用いて、上記ルツボ内に収納された融液から単結
晶を引上げる単結晶引上装置において、上記単結晶格納
部に設けられ、かつ上記雰囲気ガスの圧力を検出する圧
力検出器と、この圧力検出器が検出した値に基づいて上
記バルブの開度を制御する制御手段とを備えたものであ
るから、単結晶格納部に設けられた圧力検出器によって
検出された値に基づいて、制御手段においてバルブの開
度を制御し、上記単結晶格納部の圧力を一定に保持する
ことにより、比較的簡単な構造でかつ炉本体内の雰囲気
ガスの流れの変動を効果的に抑制できると共に、酸素濃
度の変化が少ない上に結晶欠陥が少ない高品質の無転位
単結晶を円滑にかつ確実に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１炉本体２ルツボ５融液８単結晶格納部１２導入管１３可変バルブ１５分岐管１７可変バルブ１８供給管１９シリコン単結晶２０圧力検出器２１制御装置（制御手段）２４可変バルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者降屋久埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地三菱マテリアル株式会社中央研究所内 (72)発明者島貫康埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地三菱マテリアル株式会社中央研究所内 (72)発明者池沢一浩東京都千代田区岩本町３丁目８番16号日本シリコン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炉本体の上部に単結晶格納部が設けら
れ、上記炉本体内にルツボが設けられると共に、上記単
結晶格納部の上部に雰囲気ガスの導入管が連結され、ま
た上記炉本体の上部に分岐管の流出口が形成され、さら
に上記導入管と分岐管とが、上記雰囲気ガスを供給する
供給管に連結される一方、上記導入管と分岐管と供給管
のうち少なくとも一つにバルブが設けられてなり、チョ
クラルスキー法を用いて、上記ルツボ内に収納された融
液から単結晶を引上げる単結晶引上装置において、上記
単結晶格納部に設けられ、かつ上記雰囲気ガスの圧力を
検出する圧力検出器と、この圧力検出器が検出した値に
基づいて上記バルブの開度を制御する制御手段とを具備
したことを特徴とする単結晶引上装置。