JPH07149593A - 半導体単結晶育成装置 - Google Patents
半導体単結晶育成装置Info
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- JPH07149593A JPH07149593A JP31904793A JP31904793A JPH07149593A JP H07149593 A JPH07149593 A JP H07149593A JP 31904793 A JP31904793 A JP 31904793A JP 31904793 A JP31904793 A JP 31904793A JP H07149593 A JPH07149593 A JP H07149593A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 連続チャージ法を用いる半導体単結晶の育成
において、原料結晶棒を溶解する第２のヒータによる融
液の炭素汚染を防止することができるようにする。 【構成】 石英るつぼ１１の上方に設けた原料補給機構
１００の第２のヒータ２と原料結晶棒１との間に、炭化
珪素（ＳｉＣ）を主成分とする材料からなる遮蔽管３を
設置する。前記遮蔽管３は、原料結晶棒１を第２のヒー
タ２の上端よりも更に上方まで十分に被覆する長さを有
し、下部には排気用隔壁６内に向かって開口する排気口
３ａが設けられている。炉内に導入された不活性ガスの
一部は原料結晶棒１と遮蔽管３との隙間および遮蔽管３
と第２のヒータ２との隙間をそれぞれ下向きに流れ、排
気用隔壁６内を通って副排気管７から排出される。従っ
て、原料結晶棒１は全く炭素に曝されずに溶解し、原料
補給による炭素汚染が防止される。
において、原料結晶棒を溶解する第２のヒータによる融
液の炭素汚染を防止することができるようにする。 【構成】 石英るつぼ１１の上方に設けた原料補給機構
１００の第２のヒータ２と原料結晶棒１との間に、炭化
珪素（ＳｉＣ）を主成分とする材料からなる遮蔽管３を
設置する。前記遮蔽管３は、原料結晶棒１を第２のヒー
タ２の上端よりも更に上方まで十分に被覆する長さを有
し、下部には排気用隔壁６内に向かって開口する排気口
３ａが設けられている。炉内に導入された不活性ガスの
一部は原料結晶棒１と遮蔽管３との隙間および遮蔽管３
と第２のヒータ２との隙間をそれぞれ下向きに流れ、排
気用隔壁６内を通って副排気管７から排出される。従っ
て、原料結晶棒１は全く炭素に曝されずに溶解し、原料
補給による炭素汚染が防止される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、連続チャージ法を用い
て均質な半導体単結晶を連続的に育成する半導体単結晶
育成装置に関する。
て均質な半導体単結晶を連続的に育成する半導体単結晶
育成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の基板には主としてシリコン
単結晶が用いられているが、前記単結晶の育成方法の一
つとして、るつぼ内の原料融液から円柱状の単結晶を引
き上げるチョクラルスキー法（以下ＣＺ法という）が用
いられている。ＣＺ法においては、単結晶育成装置のチ
ャンバ内に設置したるつぼに原料であるシリコン多結晶
を充填し、前記るつぼの周囲に設けたヒータによって原
料を加熱溶解した上、シードホルダに取り付けた種子結
晶を融液に浸漬し、シードホルダおよびるつぼを同方向
または逆方向に回転しつつシードホルダを引き上げて単
結晶を成長させる。
単結晶が用いられているが、前記単結晶の育成方法の一
つとして、るつぼ内の原料融液から円柱状の単結晶を引
き上げるチョクラルスキー法（以下ＣＺ法という）が用
いられている。ＣＺ法においては、単結晶育成装置のチ
ャンバ内に設置したるつぼに原料であるシリコン多結晶
を充填し、前記るつぼの周囲に設けたヒータによって原
料を加熱溶解した上、シードホルダに取り付けた種子結
晶を融液に浸漬し、シードホルダおよびるつぼを同方向
または逆方向に回転しつつシードホルダを引き上げて単
結晶を成長させる。
【０００３】近年は半導体ウェーハの直径が大型化し、
６インチを超える大口径ウェーハが要求されるようにな
り、単結晶の直径も６インチ以上のものが主流になりつ
つある。このため単結晶育成装置も大型化し、１サイク
ル当たりの処理量が増大する傾向にある。しかし、単結
晶育成装置の大型化に伴って単結晶成長工程における所
要時間が長くなるとともに、その前後工程、たとえば原
料多結晶の溶解所要時間や、成長した単結晶を炉外に取
り出した後、るつぼ、ヒータ等が清掃可能な温度に下が
るまでの冷却所要時間等も従来に比べて長くなってい
る。これらは単結晶の生産性を低下させる要因になる。
また石英るつぼは、原料多結晶の溶解時に加えられる熱
負荷によって変形、割れ等が発生するため、１本の単結
晶引き上げごとに新品と交換している。
６インチを超える大口径ウェーハが要求されるようにな
り、単結晶の直径も６インチ以上のものが主流になりつ
つある。このため単結晶育成装置も大型化し、１サイク
ル当たりの処理量が増大する傾向にある。しかし、単結
晶育成装置の大型化に伴って単結晶成長工程における所
要時間が長くなるとともに、その前後工程、たとえば原
料多結晶の溶解所要時間や、成長した単結晶を炉外に取
り出した後、るつぼ、ヒータ等が清掃可能な温度に下が
るまでの冷却所要時間等も従来に比べて長くなってい
る。これらは単結晶の生産性を低下させる要因になる。
また石英るつぼは、原料多結晶の溶解時に加えられる熱
負荷によって変形、割れ等が発生するため、１本の単結
晶引き上げごとに新品と交換している。
【０００４】大口径の単結晶をＣＺ法によって効率よく
生産する手段の一つとして、引き上げた単結晶の量に応
じて原料をるつぼ内に補給し、連続的に単結晶を引き上
げる連続チャージ法が用いられている。図２は連続チャ
ージ法を用いる半導体単結晶育成装置の一例を模式的に
示す部分断面図で、チャンバ８の中心に設けられたるつ
ぼ軸９の上端にるつぼ受けを介して黒鉛るつぼ１０が載
置され、黒鉛るつぼ１０の中に石英るつぼ１１が収容さ
れている。黒鉛製のメインヒータ（以下第１のヒータと
いう）１２および保温筒１３は前記黒鉛るつぼ１０の周
囲を取り巻くように同心円状に設けられている。また、
チャンバ８の底部にはチャンバ８内に導入した不活性ガ
スを排出する排気管１４が設けられている。
生産する手段の一つとして、引き上げた単結晶の量に応
じて原料をるつぼ内に補給し、連続的に単結晶を引き上
げる連続チャージ法が用いられている。図２は連続チャ
ージ法を用いる半導体単結晶育成装置の一例を模式的に
示す部分断面図で、チャンバ８の中心に設けられたるつ
ぼ軸９の上端にるつぼ受けを介して黒鉛るつぼ１０が載
置され、黒鉛るつぼ１０の中に石英るつぼ１１が収容さ
れている。黒鉛製のメインヒータ（以下第１のヒータと
いう）１２および保温筒１３は前記黒鉛るつぼ１０の周
囲を取り巻くように同心円状に設けられている。また、
チャンバ８の底部にはチャンバ８内に導入した不活性ガ
スを排出する排気管１４が設けられている。
【０００５】１５は引き上げ軸で、単結晶１６は石英る
つぼ１１の中心から引き上げられる。この単結晶１６を
挟むように石英るつぼ１１の上方に２組の原料補給機構
１００が設置されている。原料補給機構１００は、第２
の黒鉛ヒータ（以下第２のヒータという）２と、第２の
ヒータ２を包囲する保護筒４と、保護筒４の下端に取着
された供給管５とによって構成されている。前記保護筒
４の下部には排気用隔壁６によって囲まれた空間に通じ
る穴が設けられ、原料補給機構１００に流入した不活性
ガスは前記排気用隔壁６によって囲まれた空間を通って
副排気管７からチャンバ８外に排出される。チャンバ８
上部から釣支された棒状の原料多結晶（以下原料結晶棒
という）１は１本ずつ交互に前記第２のヒータ２内に吊
り降ろされて加熱され、溶解した原料結晶棒は液滴とな
って石英るつぼ１１内に落下する。片側の原料結晶棒の
溶解が完了すると他側の原料結晶棒を溶解し、連続的に
原料の供給が行われる。前記供給管５は融液１７内に浸
漬され、原料補給機構と単結晶育成部との気相分離なら
びに前記液滴の落下による融液１７の振動防止を行って
いる。
つぼ１１の中心から引き上げられる。この単結晶１６を
挟むように石英るつぼ１１の上方に２組の原料補給機構
１００が設置されている。原料補給機構１００は、第２
の黒鉛ヒータ（以下第２のヒータという）２と、第２の
ヒータ２を包囲する保護筒４と、保護筒４の下端に取着
された供給管５とによって構成されている。前記保護筒
４の下部には排気用隔壁６によって囲まれた空間に通じ
る穴が設けられ、原料補給機構１００に流入した不活性
ガスは前記排気用隔壁６によって囲まれた空間を通って
副排気管７からチャンバ８外に排出される。チャンバ８
上部から釣支された棒状の原料多結晶（以下原料結晶棒
という）１は１本ずつ交互に前記第２のヒータ２内に吊
り降ろされて加熱され、溶解した原料結晶棒は液滴とな
って石英るつぼ１１内に落下する。片側の原料結晶棒の
溶解が完了すると他側の原料結晶棒を溶解し、連続的に
原料の供給が行われる。前記供給管５は融液１７内に浸
漬され、原料補給機構と単結晶育成部との気相分離なら
びに前記液滴の落下による融液１７の振動防止を行って
いる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】原料結晶棒１を溶解す
る場合、原料結晶棒１と第２のヒータ２との間には何も
介在させず、直接第２のヒータ２の輻射熱を加えてい
る。このため、ヒータの成分である炭素が原料結晶棒中
に多量に侵入し、融液中の炭素濃度が高くなる。そし
て、融液や溶解中の原料結晶棒から発生する酸化性のＳ
ｉＯ蒸気と前記Ｃとが反応することにより、ＣＯが発生
する。このＣＯが融液を汚染し、引き上げられるシリコ
ン単結晶中に格子欠陥を発生させる。本発明は上記従来
の問題点に着目してなされたもので、連続チャージ法を
用いる半導体単結晶の育成において、第２のヒータによ
る融液の炭素汚染を防止することができるような半導体
単結晶育成装置を提供することを目的としている。
る場合、原料結晶棒１と第２のヒータ２との間には何も
介在させず、直接第２のヒータ２の輻射熱を加えてい
る。このため、ヒータの成分である炭素が原料結晶棒中
に多量に侵入し、融液中の炭素濃度が高くなる。そし
て、融液や溶解中の原料結晶棒から発生する酸化性のＳ
ｉＯ蒸気と前記Ｃとが反応することにより、ＣＯが発生
する。このＣＯが融液を汚染し、引き上げられるシリコ
ン単結晶中に格子欠陥を発生させる。本発明は上記従来
の問題点に着目してなされたもので、連続チャージ法を
用いる半導体単結晶の育成において、第２のヒータによ
る融液の炭素汚染を防止することができるような半導体
単結晶育成装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る半導体単結晶育成装置は、半導体単結
晶の原料を充填するるつぼと、前記るつぼの周囲に配設
され、るつぼ内の原料を溶解して融液とする第１のヒー
タと、前記るつぼ内の融液に種子結晶を浸漬して単結晶
を引き上げる引き上げ機構とを有し、前記るつぼの周縁
部上方に配設され、原料結晶棒を溶解してその融液を前
記るつぼ内に補給する第２のヒータと、前記第２のヒー
タを取り巻く保護筒ならびに保護筒の下端に接続した供
給管とからなる原料補給機構を備えた連続チャージ法に
よる半導体単結晶育成装置において、前記第２のヒータ
と原料結晶棒との間に単結晶の特性に影響を及ぼさない
無機化合物を主成分とする遮蔽管を、前記原料結晶棒を
取り巻くように設置する構成とし、このような構成にお
いて、遮蔽管の材質が、炭化珪素（ＳｉＣ）または窒化
珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）を主成分とするものであることを特
徴としている。
め、本発明に係る半導体単結晶育成装置は、半導体単結
晶の原料を充填するるつぼと、前記るつぼの周囲に配設
され、るつぼ内の原料を溶解して融液とする第１のヒー
タと、前記るつぼ内の融液に種子結晶を浸漬して単結晶
を引き上げる引き上げ機構とを有し、前記るつぼの周縁
部上方に配設され、原料結晶棒を溶解してその融液を前
記るつぼ内に補給する第２のヒータと、前記第２のヒー
タを取り巻く保護筒ならびに保護筒の下端に接続した供
給管とからなる原料補給機構を備えた連続チャージ法に
よる半導体単結晶育成装置において、前記第２のヒータ
と原料結晶棒との間に単結晶の特性に影響を及ぼさない
無機化合物を主成分とする遮蔽管を、前記原料結晶棒を
取り巻くように設置する構成とし、このような構成にお
いて、遮蔽管の材質が、炭化珪素（ＳｉＣ）または窒化
珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）を主成分とするものであることを特
徴としている。
【０００８】
【作用】上記構成によれば、るつぼの上方で第２のヒー
タにより原料結晶棒を溶解し、その融液をつぼ内に補給
する連続チャージ法による半導体単結晶育成装置におい
て、前記第２のヒータと原料結晶棒との間に遮蔽管を設
けたので、前記原料結晶棒は遮蔽管を介して加熱され、
溶解する。原料結晶棒が黒鉛からなる第２のヒータから
隔離されることにより、第２のヒータから発生する炭素
は原料結晶棒や融液に侵入することがなく、従来から発
生していた第２のヒータによる融液の炭素汚染を確実に
防止することができる。また、前記遮蔽管に炭化珪素
（ＳｉＣ）または窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）を主成分とす
る材料を用いたので、単結晶の特性にはなんら影響を及
ぼすことがない。
タにより原料結晶棒を溶解し、その融液をつぼ内に補給
する連続チャージ法による半導体単結晶育成装置におい
て、前記第２のヒータと原料結晶棒との間に遮蔽管を設
けたので、前記原料結晶棒は遮蔽管を介して加熱され、
溶解する。原料結晶棒が黒鉛からなる第２のヒータから
隔離されることにより、第２のヒータから発生する炭素
は原料結晶棒や融液に侵入することがなく、従来から発
生していた第２のヒータによる融液の炭素汚染を確実に
防止することができる。また、前記遮蔽管に炭化珪素
（ＳｉＣ）または窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）を主成分とす
る材料を用いたので、単結晶の特性にはなんら影響を及
ぼすことがない。
【０００９】
【実施例】以下に、本発明に係る半導体単結晶育成装置
の実施例について、図面を参照して説明する。図１は本
発明の実施例を示す半導体単結晶育成装置における原料
補給機構とその近傍の部分断面図で、原料結晶棒１と第
２のヒータ２との隙間に単結晶の特性に影響を及ぼさな
い炭化珪素（ＳｉＣ）を主成分とする材料からなる遮蔽
管３が設けられている。前記遮蔽管３は、原料結晶棒１
を第２のヒータ２の上端位置より上方まで十分に被覆す
ることができる長さを有し、遮蔽管３の下部は第２のヒ
ータ２の形状にならって逆円錐状にすぼまり、小径の円
筒となる。そして、前記小径円筒の下端は保護筒４の下
端に取着された供給管５の上端に当接している。また、
遮蔽管３の下部には前記保護筒４の下部に接続する排気
用隔壁６によって形成された空間に向かって開口する排
気口３ａが設けられている。
の実施例について、図面を参照して説明する。図１は本
発明の実施例を示す半導体単結晶育成装置における原料
補給機構とその近傍の部分断面図で、原料結晶棒１と第
２のヒータ２との隙間に単結晶の特性に影響を及ぼさな
い炭化珪素（ＳｉＣ）を主成分とする材料からなる遮蔽
管３が設けられている。前記遮蔽管３は、原料結晶棒１
を第２のヒータ２の上端位置より上方まで十分に被覆す
ることができる長さを有し、遮蔽管３の下部は第２のヒ
ータ２の形状にならって逆円錐状にすぼまり、小径の円
筒となる。そして、前記小径円筒の下端は保護筒４の下
端に取着された供給管５の上端に当接している。また、
遮蔽管３の下部には前記保護筒４の下部に接続する排気
用隔壁６によって形成された空間に向かって開口する排
気口３ａが設けられている。
【００１０】遮蔽管３として用いられる炭化珪素（Ｓｉ
Ｃ）は熱的に極めて安定で、耐熱衝撃性、耐化学性、耐
磨耗性に優れており、機械的強度が高い。このような遮
蔽管３を設置することにより、原料結晶棒１と第２のヒ
ータ２とは前記排気口３ａを除いて完全に分離され、原
料結晶棒１は遮蔽管３を介して加熱、溶解される。炉内
に導入された不活性ガスの一部は原料結晶棒１に沿って
下向きに流れ、前記排気口３ａから排気用隔壁６内を通
って副排気管７から炉外に排出される。また、第２のヒ
ータ２と遮蔽管３との間を流下する不活性ガスも、前記
排気用隔壁６内を通って副排気管７から排出される。従
って、第２のヒータ２から発生する炭素が原料結晶棒１
側に侵入することはなく、原料結晶棒１は全く炭素に曝
されずに溶解し、石英るつぼ１１内に供給される。これ
により、少なくとも原料補給による炭素汚染が防止され
る。なお遮蔽管３を、窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）を主成分
とする材料で製作してもよい。
Ｃ）は熱的に極めて安定で、耐熱衝撃性、耐化学性、耐
磨耗性に優れており、機械的強度が高い。このような遮
蔽管３を設置することにより、原料結晶棒１と第２のヒ
ータ２とは前記排気口３ａを除いて完全に分離され、原
料結晶棒１は遮蔽管３を介して加熱、溶解される。炉内
に導入された不活性ガスの一部は原料結晶棒１に沿って
下向きに流れ、前記排気口３ａから排気用隔壁６内を通
って副排気管７から炉外に排出される。また、第２のヒ
ータ２と遮蔽管３との間を流下する不活性ガスも、前記
排気用隔壁６内を通って副排気管７から排出される。従
って、第２のヒータ２から発生する炭素が原料結晶棒１
側に侵入することはなく、原料結晶棒１は全く炭素に曝
されずに溶解し、石英るつぼ１１内に供給される。これ
により、少なくとも原料補給による炭素汚染が防止され
る。なお遮蔽管３を、窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）を主成分
とする材料で製作してもよい。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、連
続チャージ法による半導体単結晶育成装置において、る
つぼの上方に設けた原料補給機構の第２のヒータと原料
結晶棒との間に単結晶の特性に影響を及ぼさない材料か
らなる遮蔽管を設け、原料結晶棒を黒鉛からなる第２の
ヒータから隔離したので、第２のヒータから発生する炭
素による原料結晶棒や融液の汚染が防止され、良質のシ
リコン単結晶を得ることができる。
続チャージ法による半導体単結晶育成装置において、る
つぼの上方に設けた原料補給機構の第２のヒータと原料
結晶棒との間に単結晶の特性に影響を及ぼさない材料か
らなる遮蔽管を設け、原料結晶棒を黒鉛からなる第２の
ヒータから隔離したので、第２のヒータから発生する炭
素による原料結晶棒や融液の汚染が防止され、良質のシ
リコン単結晶を得ることができる。
【図１】半導体単結晶育成装置における原料補給機構と
その近傍の模式的部分断面図である。
その近傍の模式的部分断面図である。
【図２】連続チャージ法を用いる従来の半導体単結晶育
成装置の一例を模式的に示す部分断面図である。
成装置の一例を模式的に示す部分断面図である。
１ 原料結晶棒 ２ 第２のヒータ ３ 遮蔽管 ３ａ 排気口 ４ 保護筒 ５ 供給管 １１ 石英るつぼ １２ 第１のヒータ（メインヒータ） １６ 単結晶 １７ 融液 １００ 原料補給機構
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体単結晶の原料を充填するるつぼ
と、前記るつぼの周囲に配設され、るつぼ内の原料を溶
解して融液とする第１のヒータと、前記るつぼ内の融液
に種子結晶を浸漬して単結晶を引き上げる引き上げ機構
とを有し、前記るつぼの周縁部上方に配設され、原料結
晶棒を溶解してその融液を前記るつぼ内に補給する第２
のヒータと、前記第２のヒータを取り巻く保護筒ならび
に保護筒の下端に接続した供給管とからなる原料補給機
構を備えた連続チャージ法による半導体単結晶育成装置
において、前記第２のヒータと原料結晶棒との間に単結
晶の特性に影響を及ぼさない無機化合物を主成分とする
遮蔽管を、前記原料結晶棒を取り巻くように設置したこ
とを特徴とする半導体単結晶育成装置。 - 【請求項２】 遮蔽管の材質が、炭化珪素（ＳｉＣ）ま
たは窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）を主成分とするものである
ことを特徴とする請求項１の半導体単結晶育成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31904793A JPH07149593A (ja) | 1993-11-25 | 1993-11-25 | 半導体単結晶育成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31904793A JPH07149593A (ja) | 1993-11-25 | 1993-11-25 | 半導体単結晶育成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07149593A true JPH07149593A (ja) | 1995-06-13 |
Family
ID=18105916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31904793A Pending JPH07149593A (ja) | 1993-11-25 | 1993-11-25 | 半導体単結晶育成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07149593A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114235737A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-03-25 | 新疆大全新能源股份有限公司 | 一种多晶硅中碳含量的检测方法 |
-
1993
- 1993-11-25 JP JP31904793A patent/JPH07149593A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114235737A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-03-25 | 新疆大全新能源股份有限公司 | 一种多晶硅中碳含量的检测方法 |
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