JPH0789790A - 単結晶成長装置 - Google Patents
単結晶成長装置Info
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- JPH0789790A JPH0789790A JP23462693A JP23462693A JPH0789790A JP H0789790 A JPH0789790 A JP H0789790A JP 23462693 A JP23462693 A JP 23462693A JP 23462693 A JP23462693 A JP 23462693A JP H0789790 A JPH0789790 A JP H0789790A
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- melt
- heat
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 ルツボ11内の溶融液13を引き上げて単結
晶16を成長させる単結晶成長装置10において、ヒー
タ12からの熱を反射させる反射板24を備えている単
結晶成長装置10。 【効果】 反射板24を用いることによりヒータ12の
熱を有効に利用することができるので、結晶用原料を短
時間で溶融することができ、効率化を図ることができる
と共に、ヒータ12の劣化を抑制することができる。ま
た、ヒータ12の熱を成長後の単結晶16に反射させる
ことができるので、引き上げられる単結晶16の熱履歴
を徐冷とすることができ、高品質の単結晶16を製造す
ることができる。従って、このようにして得られた単結
晶16から作製されたウエハの酸化膜耐圧検査における
良品率を高めることができる。
晶16を成長させる単結晶成長装置10において、ヒー
タ12からの熱を反射させる反射板24を備えている単
結晶成長装置10。 【効果】 反射板24を用いることによりヒータ12の
熱を有効に利用することができるので、結晶用原料を短
時間で溶融することができ、効率化を図ることができる
と共に、ヒータ12の劣化を抑制することができる。ま
た、ヒータ12の熱を成長後の単結晶16に反射させる
ことができるので、引き上げられる単結晶16の熱履歴
を徐冷とすることができ、高品質の単結晶16を製造す
ることができる。従って、このようにして得られた単結
晶16から作製されたウエハの酸化膜耐圧検査における
良品率を高めることができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は単結晶成長装置に関し、
より詳細には、例えば半導体材料として使用される高品
質のシリコン単結晶を成長させることができる単結晶成
長装置に関する。
より詳細には、例えば半導体材料として使用される高品
質のシリコン単結晶を成長させることができる単結晶成
長装置に関する。
【0002】
【従来の技術】単結晶を成長させるには種々の方法があ
るが、その一つにチョクラルスキー法(以下、CZ法と
記す)がある。図8は従来のCZ法に用いられる単結晶
成長装置を模式的に示した断面図であり、図中11はル
ツボを示している。
るが、その一つにチョクラルスキー法(以下、CZ法と
記す)がある。図8は従来のCZ法に用いられる単結晶
成長装置を模式的に示した断面図であり、図中11はル
ツボを示している。
【0003】このルツボ11は有底円筒状の石英製の内
層保持容器11aと、この内層保持容器11aの外側に
嵌合された同じく有底円筒状の黒鉛製の外層保持容器1
1bとから構成されており、ルツボ11は図中の矢印方
向に所定の速度で回転する支持軸19に支持されてい
る。このルツボ11の外側には抵抗加熱式のヒータ12
が、ヒータ12の外側には保温筒22がそれぞれ同心円
状に配置されており、ルツボ11内にはこのヒータ12
により溶融させた結晶用原料の溶融液13が充填されて
いる。また、ルツボ11の中心軸上には引き上げ棒ある
いはワイヤー等からなる引き上げ軸14が吊設されてお
り、この引き上げ軸14の先にシードチャック14aを
介して取り付けられた種結晶15を溶融液13の表面に
接触させ、支持軸19と同一軸心で同方向または逆方向
に所定の速度で回転させながら引き上げ軸14を引き上
げることにより、溶融液13を凝固させて単結晶16を
成長させている。
層保持容器11aと、この内層保持容器11aの外側に
嵌合された同じく有底円筒状の黒鉛製の外層保持容器1
1bとから構成されており、ルツボ11は図中の矢印方
向に所定の速度で回転する支持軸19に支持されてい
る。このルツボ11の外側には抵抗加熱式のヒータ12
が、ヒータ12の外側には保温筒22がそれぞれ同心円
状に配置されており、ルツボ11内にはこのヒータ12
により溶融させた結晶用原料の溶融液13が充填されて
いる。また、ルツボ11の中心軸上には引き上げ棒ある
いはワイヤー等からなる引き上げ軸14が吊設されてお
り、この引き上げ軸14の先にシードチャック14aを
介して取り付けられた種結晶15を溶融液13の表面に
接触させ、支持軸19と同一軸心で同方向または逆方向
に所定の速度で回転させながら引き上げ軸14を引き上
げることにより、溶融液13を凝固させて単結晶16を
成長させている。
【0004】ところで、半導体の単結晶16をこの引き
上げ方法で成長させる場合、単結晶16の電気抵抗率や
電気伝導型を調整するために、引き上げ前に溶融液13
中に不純物を添加することが多い。しかし通常のCZ法
においては、単結晶16と溶融液13との間に生じるい
わゆる偏析現象に起因して、単結晶16の成長軸方向に
均一な電気的抵抗率を有する単結晶16が得られないと
いう問題があった。
上げ方法で成長させる場合、単結晶16の電気抵抗率や
電気伝導型を調整するために、引き上げ前に溶融液13
中に不純物を添加することが多い。しかし通常のCZ法
においては、単結晶16と溶融液13との間に生じるい
わゆる偏析現象に起因して、単結晶16の成長軸方向に
均一な電気的抵抗率を有する単結晶16が得られないと
いう問題があった。
【0005】前記偏析現象とは、単結晶16の凝固の際
に、単結晶16と溶融液13との界面において単結晶1
6中に取り込まれる不純物濃度と溶融液13中の不純物
濃度とが一致しないことをいい、実効偏析係数Ke(単
結晶16中の不純物濃度/溶融液13中の不純物濃度)
は通常1より小さくなる。この場合、単結晶16が成長
するとともに前記偏析現象のために溶融液13中の不純
物濃度が次第に高くなるので、単結晶16中の不純物濃
度も次第に高くなり、電気抵抗が小さくなってくる。し
たがって、前記の方法で成長させた単結晶16には、一
部電気抵抗率に関し基準を満たさないものが製造されて
しまい、歩留まりが低くなる。
に、単結晶16と溶融液13との界面において単結晶1
6中に取り込まれる不純物濃度と溶融液13中の不純物
濃度とが一致しないことをいい、実効偏析係数Ke(単
結晶16中の不純物濃度/溶融液13中の不純物濃度)
は通常1より小さくなる。この場合、単結晶16が成長
するとともに前記偏析現象のために溶融液13中の不純
物濃度が次第に高くなるので、単結晶16中の不純物濃
度も次第に高くなり、電気抵抗が小さくなってくる。し
たがって、前記の方法で成長させた単結晶16には、一
部電気抵抗率に関し基準を満たさないものが製造されて
しまい、歩留まりが低くなる。
【0006】そこで、上記した偏析現象の発生に起因し
た歩留りの低下を防止し、電気抵抗率に関する歩留まり
を上げる単結晶引き上げ方法として溶融層法が開発され
ている。
た歩留りの低下を防止し、電気抵抗率に関する歩留まり
を上げる単結晶引き上げ方法として溶融層法が開発され
ている。
【0007】図9は溶融層法に用いられる単結晶成長装
置を模式的に示した断面図である。この溶融層法の基本
的な特徴は、図8に示したものと同様に構成されたルツ
ボ11内の結晶用原料をヒータ12で溶融させて上層に
は溶融層13を、下層には固体層18を形成し、単結晶
16の成長とともに固体層18を次第に溶出させること
によって溶融層13中の不純物濃度を一定に保つことに
ある。装置のその他の部分の構成は前記CZ法に用いら
れる装置と同様であり、上記した部分を除いて単結晶1
6の引き上げ方法もCZ法による引き上げ方法とほぼ同
様である。
置を模式的に示した断面図である。この溶融層法の基本
的な特徴は、図8に示したものと同様に構成されたルツ
ボ11内の結晶用原料をヒータ12で溶融させて上層に
は溶融層13を、下層には固体層18を形成し、単結晶
16の成長とともに固体層18を次第に溶出させること
によって溶融層13中の不純物濃度を一定に保つことに
ある。装置のその他の部分の構成は前記CZ法に用いら
れる装置と同様であり、上記した部分を除いて単結晶1
6の引き上げ方法もCZ法による引き上げ方法とほぼ同
様である。
【0008】そして、前記溶融層法において、溶融層1
3中の不純物濃度を一定に保つ方法として溶融層厚一定
法及び溶融層厚変化法の二つの異なる方法が提案されて
いる。
3中の不純物濃度を一定に保つ方法として溶融層厚一定
法及び溶融層厚変化法の二つの異なる方法が提案されて
いる。
【0009】この溶融層厚一定法として、不純物を含有
しない固体層18を単結晶16の引き上げに伴って溶融
させつつ、溶融層13の体積を一定に保ち、溶融層13
には不純物を連続的に添加して溶融層13中の不純物濃
度を一定に保つ方法があり、特公昭34−8242号公
報、特公昭62−880号公報及び実公平3−7405
号公報等に開示されている。また、前記溶融層厚一定法
として、固体層18中に先に不純物を含有させておき、
不純物を溶融層13には添加せず、単結晶16の引き上
げ中における溶融層13の体積を一定に保ち、溶融層1
3の不純物濃度をほぼ一定に保つ方法もあり、特公昭6
2−880号公報及び特開昭63−252989号公報
に開示されている。
しない固体層18を単結晶16の引き上げに伴って溶融
させつつ、溶融層13の体積を一定に保ち、溶融層13
には不純物を連続的に添加して溶融層13中の不純物濃
度を一定に保つ方法があり、特公昭34−8242号公
報、特公昭62−880号公報及び実公平3−7405
号公報等に開示されている。また、前記溶融層厚一定法
として、固体層18中に先に不純物を含有させておき、
不純物を溶融層13には添加せず、単結晶16の引き上
げ中における溶融層13の体積を一定に保ち、溶融層1
3の不純物濃度をほぼ一定に保つ方法もあり、特公昭6
2−880号公報及び特開昭63−252989号公報
に開示されている。
【0010】一方、前記溶融層厚変化法は、意図的に溶
融層13の体積を変化させることにより、単結晶16の
引き上げ中に不純物を添加することなく溶融層13中の
不純物濃度を一定に保つ方法であり、特開昭61−20
5691号公報、特開昭61−205692号公報及び
特開昭61−215285号公報に開示されている。
融層13の体積を変化させることにより、単結晶16の
引き上げ中に不純物を添加することなく溶融層13中の
不純物濃度を一定に保つ方法であり、特開昭61−20
5691号公報、特開昭61−205692号公報及び
特開昭61−215285号公報に開示されている。
【0011】なお、上記した二つの溶融層法において、
溶融層13の厚さの制御は、発熱体としてのヒータ12
の長さやパワー、ルツボ11の位置や深さ及びヒータ1
2の外側に周設される保温筒22の形状及び材質を適切
に選択することにより行われる。
溶融層13の厚さの制御は、発熱体としてのヒータ12
の長さやパワー、ルツボ11の位置や深さ及びヒータ1
2の外側に周設される保温筒22の形状及び材質を適切
に選択することにより行われる。
【0012】上記したように、溶融層法では溶融層13
中の不純物濃度をほぼ一定に保つことができるので、電
気抵抗率に関する歩留まりを改善することができる。
中の不純物濃度をほぼ一定に保つことができるので、電
気抵抗率に関する歩留まりを改善することができる。
【0013】また、特開平3−26261号公報に示さ
れているように、2段のヒーターを用いて固体層18の
溶出量を制御しつつ単結晶16の引き上げを行い、単結
晶16引き上げ時の溶融層13中の不純物濃度を一定に
保つ方法によっても単結晶16の軸方向に関する電気抵
抗率を略一定にすることができる。
れているように、2段のヒーターを用いて固体層18の
溶出量を制御しつつ単結晶16の引き上げを行い、単結
晶16引き上げ時の溶融層13中の不純物濃度を一定に
保つ方法によっても単結晶16の軸方向に関する電気抵
抗率を略一定にすることができる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】一般に、通常のCZ法
や溶融層法により得られたSi単結晶においては、引き
上げ中の熱履歴が品質を決定する重要な要素の一つとな
っている。例えば、前記Si単結晶より作製されるウエ
ハの酸化膜耐圧検査における良品率を向上させるには、
引き上げられる前記Si単結晶の熱履歴を徐冷とするの
が良い。
や溶融層法により得られたSi単結晶においては、引き
上げ中の熱履歴が品質を決定する重要な要素の一つとな
っている。例えば、前記Si単結晶より作製されるウエ
ハの酸化膜耐圧検査における良品率を向上させるには、
引き上げられる前記Si単結晶の熱履歴を徐冷とするの
が良い。
【0015】ところで、従来のCZ法や溶融層法により
得られたSi単結晶16では、ウエハの酸化膜耐圧検査
における良品率が低下するという課題があった。すなわ
ち、図9に示した従来の単結晶成長装置においては、溶
融液13の直上部を加熱する機構もないため、引き上げ
られるSi単結晶16の熱履歴を徐冷とすることができ
ず、高品質のSi単結晶16を製造することができない
ので、得られたSi単結晶16から作製されたウエハの
酸化膜耐圧検査における良品率が低下するという課題が
あった。
得られたSi単結晶16では、ウエハの酸化膜耐圧検査
における良品率が低下するという課題があった。すなわ
ち、図9に示した従来の単結晶成長装置においては、溶
融液13の直上部を加熱する機構もないため、引き上げ
られるSi単結晶16の熱履歴を徐冷とすることができ
ず、高品質のSi単結晶16を製造することができない
ので、得られたSi単結晶16から作製されたウエハの
酸化膜耐圧検査における良品率が低下するという課題が
あった。
【0016】また、結晶用原料の溶融時にヒータ12の
熱を有効に利用することができず、結晶用原料の溶融に
時間がかかる。このため原料溶融の効率が悪いという課
題があり、またヒータ12のパワーの低減及び稼動時間
の短縮を図ることは難しく、ヒータ12が劣化しやす
く、ヒータ12の材料が飛散しやすくなり、飛散物質の
溶融液13内への混入によりSi単結晶16の品質が低
下するという課題があった。
熱を有効に利用することができず、結晶用原料の溶融に
時間がかかる。このため原料溶融の効率が悪いという課
題があり、またヒータ12のパワーの低減及び稼動時間
の短縮を図ることは難しく、ヒータ12が劣化しやす
く、ヒータ12の材料が飛散しやすくなり、飛散物質の
溶融液13内への混入によりSi単結晶16の品質が低
下するという課題があった。
【0017】また、上記した従来の2段の前記ヒータを
用いた単結晶成長装置においても、図9に示した単結晶
成長装置における課題と同様の課題を有していた。
用いた単結晶成長装置においても、図9に示した単結晶
成長装置における課題と同様の課題を有していた。
【0018】本発明は上記した課題に鑑みなされたもの
であり、結晶用原料の溶融時に、結晶用原料にヒータの
熱を反射させることができるので、原料の溶融時間を短
縮することができ、効率化を図ることができるとととも
に、ヒータのパワー及び稼動時間を低減することがで
き、ヒータの劣化を防止することができる。また、単結
晶の引き上げ時に、成長後の単結晶にヒータの熱を反射
させて単結晶の急激な温度低下を防止することができ、
引き上げられる単結晶の熱履歴を良好に制御することが
できるので、高品質の単結晶を製造することができ、得
られた単結晶から作製されたウエハの良品率を高めるこ
とができる単結晶成長装置を提供することを目的として
いる。
であり、結晶用原料の溶融時に、結晶用原料にヒータの
熱を反射させることができるので、原料の溶融時間を短
縮することができ、効率化を図ることができるとととも
に、ヒータのパワー及び稼動時間を低減することがで
き、ヒータの劣化を防止することができる。また、単結
晶の引き上げ時に、成長後の単結晶にヒータの熱を反射
させて単結晶の急激な温度低下を防止することができ、
引き上げられる単結晶の熱履歴を良好に制御することが
できるので、高品質の単結晶を製造することができ、得
られた単結晶から作製されたウエハの良品率を高めるこ
とができる単結晶成長装置を提供することを目的として
いる。
【0019】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る単結晶成長装置は、ルツボ内の溶融液を
引き上げて単結晶を成長させる単結晶成長装置におい
て、ヒータからの熱を反射させる反射板を備えているこ
とを特徴としている。
に本発明に係る単結晶成長装置は、ルツボ内の溶融液を
引き上げて単結晶を成長させる単結晶成長装置におい
て、ヒータからの熱を反射させる反射板を備えているこ
とを特徴としている。
【0020】
【作用】上記した構成の単結晶成長装置によれば、前記
ヒータからの熱を反射させる前記反射板を備えているの
で、結晶用原料の溶融時に、前記ヒータの熱を前記ルツ
ボ及び結晶用原料に反射させることが可能となり、前記
ヒータの熱が有効に利用されることとなる。このため、
結晶用原料の溶融時間が短縮され、効率化が図られるこ
ととなり、また前記ヒータのパワーの低減及び稼動時間
の短縮が図られ、該ヒータの劣化が抑制され、該ヒータ
の材料が飛散しにくくなり、飛散物質の前記溶融液内へ
の混入が防止され、高品質の単結晶が製造される。
ヒータからの熱を反射させる前記反射板を備えているの
で、結晶用原料の溶融時に、前記ヒータの熱を前記ルツ
ボ及び結晶用原料に反射させることが可能となり、前記
ヒータの熱が有効に利用されることとなる。このため、
結晶用原料の溶融時間が短縮され、効率化が図られるこ
ととなり、また前記ヒータのパワーの低減及び稼動時間
の短縮が図られ、該ヒータの劣化が抑制され、該ヒータ
の材料が飛散しにくくなり、飛散物質の前記溶融液内へ
の混入が防止され、高品質の単結晶が製造される。
【0021】また、該単結晶の引き上げ時に、前記ヒー
タの熱を成長後の前記単結晶に反射させることが可能と
なり、該単結晶の急激な温度低下が防止されて引き上げ
られる該単結晶の熱履歴が徐冷となり、該熱履歴が良好
に制御される。このように熱履歴を徐冷にすると、前記
単結晶中で原子空孔と格子間Si原子の対消滅が効果的
に起こるとともに、酸素析出物の核形成が減少する効果
が大きくなるので、原子空孔及び酸素析出物の発生を抑
制することができるものと考えられる。したがって、本
発明の装置を用いて単結晶の成長を行うと、高品質の単
結晶が製造され、得られた単結晶から作製されたウエハ
の酸化膜耐圧検査における良品率が高くなる。
タの熱を成長後の前記単結晶に反射させることが可能と
なり、該単結晶の急激な温度低下が防止されて引き上げ
られる該単結晶の熱履歴が徐冷となり、該熱履歴が良好
に制御される。このように熱履歴を徐冷にすると、前記
単結晶中で原子空孔と格子間Si原子の対消滅が効果的
に起こるとともに、酸素析出物の核形成が減少する効果
が大きくなるので、原子空孔及び酸素析出物の発生を抑
制することができるものと考えられる。したがって、本
発明の装置を用いて単結晶の成長を行うと、高品質の単
結晶が製造され、得られた単結晶から作製されたウエハ
の酸化膜耐圧検査における良品率が高くなる。
【0022】
【実施例及び比較例】以下、本発明に係る単結晶成長装
置の実施例及び比較例を図面に基づいて説明する。
置の実施例及び比較例を図面に基づいて説明する。
【0023】図1は本発明に係る単結晶成長装置の一実
施例を示した模式的断面図であり、図2は実施例に係る
反射板及び反射板の駆動機構を示した正面図及び側面図
である。図中10は単結晶成長装置を、図中21はメイ
ンチャンバーをそれぞれ示しており、円筒形状の真空容
器であるメインチャンバー21のほぼ中央位置にはルツ
ボ11が配設されている。ルツボ11は、有底円筒形状
の石英製の内層保持容器11aと、この内層保持容器1
1aの外側に嵌合された同じく有底円筒形状の黒鉛製の
外層保持容器11bとから構成されている。本実施例で
は、例えば直径が16インチ、高さが14インチの内層
保持容器11aが用いられている。さらに、このルツボ
11の外層保持容器11bの底部にはルツボ11を回
転、並びに昇降させる支持軸19が配設されており、ル
ツボ11の外周には、例えば90mm程度の発熱長を有
するメインヒータ12aが、そしてメインヒータ12a
の下方にはメインヒーター12aと同径で、例えば90
mm程度の発熱長を有するサブヒータ12bが、それぞ
れ同心円筒状に配設されており、これらメインヒータ1
2a及びサブヒータ12bよりヒータ12は構成されて
いる。また、ヒータ12の外側には保温筒22が周設さ
れている。
施例を示した模式的断面図であり、図2は実施例に係る
反射板及び反射板の駆動機構を示した正面図及び側面図
である。図中10は単結晶成長装置を、図中21はメイ
ンチャンバーをそれぞれ示しており、円筒形状の真空容
器であるメインチャンバー21のほぼ中央位置にはルツ
ボ11が配設されている。ルツボ11は、有底円筒形状
の石英製の内層保持容器11aと、この内層保持容器1
1aの外側に嵌合された同じく有底円筒形状の黒鉛製の
外層保持容器11bとから構成されている。本実施例で
は、例えば直径が16インチ、高さが14インチの内層
保持容器11aが用いられている。さらに、このルツボ
11の外層保持容器11bの底部にはルツボ11を回
転、並びに昇降させる支持軸19が配設されており、ル
ツボ11の外周には、例えば90mm程度の発熱長を有
するメインヒータ12aが、そしてメインヒータ12a
の下方にはメインヒーター12aと同径で、例えば90
mm程度の発熱長を有するサブヒータ12bが、それぞ
れ同心円筒状に配設されており、これらメインヒータ1
2a及びサブヒータ12bよりヒータ12は構成されて
いる。また、ヒータ12の外側には保温筒22が周設さ
れている。
【0024】また、メインチャンバー21の底面には複
数本の支柱27が配設されており、各支柱27上部の上
下2段には回転体26a’及び回転体26b’が軸支さ
れ、各回転体26a’、26b’には支持軸24c、2
4dの一方が固定されており、支持軸24c、24dの
他方には円筒形状あるいは逆円錐形状のモリブデン製の
板を4分割し、この4分割した板の反射面に鏡面加工を
施して形成された上部反射板24a及び下部反射板24
b(図3及び図4参照)が固定接続されており、これら
上部反射板24a及び下部反射板24bにより反射板2
4は構成されている。各支柱27下部の上下2段には回
転体26a及び回転体26bが軸支されており、回転体
26a、26b、26a’、26b’には上部反射板2
4a及び下部反射板24bを時計回りあるいは反時計回
りに回転させるためのモリブデン製のチェーン25a、
25bが掛けられており、また回転体25a、26bに
はチェーン25a、25bを個別に右回りあるいは左回
りに回転させるためのモータ28a、28bがメインチ
ャンバー21の外部で接続されている。なお、メインチ
ャンバー21の気密性はO−リング等により保持されて
いる。
数本の支柱27が配設されており、各支柱27上部の上
下2段には回転体26a’及び回転体26b’が軸支さ
れ、各回転体26a’、26b’には支持軸24c、2
4dの一方が固定されており、支持軸24c、24dの
他方には円筒形状あるいは逆円錐形状のモリブデン製の
板を4分割し、この4分割した板の反射面に鏡面加工を
施して形成された上部反射板24a及び下部反射板24
b(図3及び図4参照)が固定接続されており、これら
上部反射板24a及び下部反射板24bにより反射板2
4は構成されている。各支柱27下部の上下2段には回
転体26a及び回転体26bが軸支されており、回転体
26a、26b、26a’、26b’には上部反射板2
4a及び下部反射板24bを時計回りあるいは反時計回
りに回転させるためのモリブデン製のチェーン25a、
25bが掛けられており、また回転体25a、26bに
はチェーン25a、25bを個別に右回りあるいは左回
りに回転させるためのモータ28a、28bがメインチ
ャンバー21の外部で接続されている。なお、メインチ
ャンバー21の気密性はO−リング等により保持されて
いる。
【0025】そして、保温筒22とヒータ12との間に
上部反射板24a及び下部反射板24bが位置するよう
になっており、モータ28a、28bを作動させること
により回転体26a、26b及びチェーン25a、25
bが回転し、さらに回転体26a’、26b’が回転し
て上部反射板24a、下部反射板24bの上下方向の角
度が個別に調節されるようなっており、反射板24の角
度を調節することによりヒータ12からの熱を結晶用原
料や単結晶16等に反射させることができるようになっ
ている。
上部反射板24a及び下部反射板24bが位置するよう
になっており、モータ28a、28bを作動させること
により回転体26a、26b及びチェーン25a、25
bが回転し、さらに回転体26a’、26b’が回転し
て上部反射板24a、下部反射板24bの上下方向の角
度が個別に調節されるようなっており、反射板24の角
度を調節することによりヒータ12からの熱を結晶用原
料や単結晶16等に反射させることができるようになっ
ている。
【0026】一方、ルツボ11の上方にはメインチャン
バー21の上部に連設形成された小型の円筒形状のプル
チャンバー23を通して、引き上げ棒あるいはワイヤー
等からなる引き上げ軸14が回転、並びに昇降可能に吊
設されており、この引き上げ軸14の先にシードチャッ
ク14aを介して取り付けられた種結晶15を溶融液1
3の表面に接触させ、支持軸19と同一軸心で同方向ま
たは逆方向にそれぞれ所定の速度で回転させながら引き
上げ軸14を引き上げることにより、溶融液13を凝固
させて単結晶16を成長させるようになっている。
バー21の上部に連設形成された小型の円筒形状のプル
チャンバー23を通して、引き上げ棒あるいはワイヤー
等からなる引き上げ軸14が回転、並びに昇降可能に吊
設されており、この引き上げ軸14の先にシードチャッ
ク14aを介して取り付けられた種結晶15を溶融液1
3の表面に接触させ、支持軸19と同一軸心で同方向ま
たは逆方向にそれぞれ所定の速度で回転させながら引き
上げ軸14を引き上げることにより、溶融液13を凝固
させて単結晶16を成長させるようになっている。
【0027】このように構成された単結晶成長装置10
を用いて単結晶16を成長させる場合、ルツボ11内に
結晶用原料として例えばシリコンの多結晶65kgを充
填し、その中にn型ドーパントのリン−シリコン合金を
0.6g添加する。そしてメインチャンバー21内を1
0TorrのAr雰囲気にした後、モータ28a、28
bを作動させてヒータ12の熱が結晶用原料部分に反射
するように反射板24の角度を設定するとともに、メイ
ンヒータ12a及びサブヒータ12bのパワーを各々5
0kW程度、合計100kW程度にして結晶用原料を一
旦全部溶融させる。
を用いて単結晶16を成長させる場合、ルツボ11内に
結晶用原料として例えばシリコンの多結晶65kgを充
填し、その中にn型ドーパントのリン−シリコン合金を
0.6g添加する。そしてメインチャンバー21内を1
0TorrのAr雰囲気にした後、モータ28a、28
bを作動させてヒータ12の熱が結晶用原料部分に反射
するように反射板24の角度を設定するとともに、メイ
ンヒータ12a及びサブヒータ12bのパワーを各々5
0kW程度、合計100kW程度にして結晶用原料を一
旦全部溶融させる。
【0028】次にサブヒータ12bのパワーを0kW、
メインヒータ12aのパワーを70kW程度にし、溶融
液13下部に固体層18を形成する。この後、モータ2
8a、28bを作動させてチェーン25a、25bを回
転させ、図5に示したように溶融液13直上の引き上げ
直後のSi単結晶16にヒータ12の熱が反射するよう
に反射板24の角度を設定し、種結晶15の下端を溶融
液13に浸漬し、ルツボ11及び引き上げ軸14を(ル
ツボ11の回転/引き上げ軸14の回転)=1rpm/
10rpmの比になるように回転させつつ、Si単結晶
16を引き上げる。Si単結晶16の引き上げがネック
部16a、ショルダー部16bと移行し、ボディー16
cへ移るとヒータ12のパワーを調整し、固体層18の
溶出量を制御して溶融層13の不純物濃度を一定に保ち
ながら、引き上げ速度1mm/min、引き上げるSi
単結晶16の直径が154mmに維持されるようにメイ
ンヒータ12aのパワーを調節し、長さが1000mm
のSi単結晶16を成長させる。
メインヒータ12aのパワーを70kW程度にし、溶融
液13下部に固体層18を形成する。この後、モータ2
8a、28bを作動させてチェーン25a、25bを回
転させ、図5に示したように溶融液13直上の引き上げ
直後のSi単結晶16にヒータ12の熱が反射するよう
に反射板24の角度を設定し、種結晶15の下端を溶融
液13に浸漬し、ルツボ11及び引き上げ軸14を(ル
ツボ11の回転/引き上げ軸14の回転)=1rpm/
10rpmの比になるように回転させつつ、Si単結晶
16を引き上げる。Si単結晶16の引き上げがネック
部16a、ショルダー部16bと移行し、ボディー16
cへ移るとヒータ12のパワーを調整し、固体層18の
溶出量を制御して溶融層13の不純物濃度を一定に保ち
ながら、引き上げ速度1mm/min、引き上げるSi
単結晶16の直径が154mmに維持されるようにメイ
ンヒータ12aのパワーを調節し、長さが1000mm
のSi単結晶16を成長させる。
【0029】なお、比較例として反射板が配設されてい
ない従来の単結晶成長装置(図9参照)を使用し、反射
板を使用しない他は上記実施例の場合と同様にしてSi
単結晶を成長させた。
ない従来の単結晶成長装置(図9参照)を使用し、反射
板を使用しない他は上記実施例の場合と同様にしてSi
単結晶を成長させた。
【0030】図6は実施例に係る単結晶成長装置10と
比較例として従来の2段のヒータを用いた単結晶成長装
置とを使用し、結晶用原料の全てを溶融するのに要した
時間を測定した結果を示した度数分布図である。
比較例として従来の2段のヒータを用いた単結晶成長装
置とを使用し、結晶用原料の全てを溶融するのに要した
時間を測定した結果を示した度数分布図である。
【0031】図6より明らかなように、比較例に係る単
結晶成長装置を使用した場合、結晶用原料の全溶融に要
した時間は7.5〜8時間となっている。それに対して
実施例に係る単結晶成長装置10を使用した場合は、結
晶用原料の全溶融に要した時間は6〜6.5時間となっ
ており、2時間程度短縮されている。このように、反射
板24を用いてヒータ12の熱を反射させることにより
結晶用原料の溶融時間を短縮することができることを確
認することができた。
結晶成長装置を使用した場合、結晶用原料の全溶融に要
した時間は7.5〜8時間となっている。それに対して
実施例に係る単結晶成長装置10を使用した場合は、結
晶用原料の全溶融に要した時間は6〜6.5時間となっ
ており、2時間程度短縮されている。このように、反射
板24を用いてヒータ12の熱を反射させることにより
結晶用原料の溶融時間を短縮することができることを確
認することができた。
【0032】図7は、実施例に係るSi単結晶16と比
較例として従来のSi単結晶とを用いて作製した各Si
ウエハにSi酸化膜を形成して、酸化膜耐圧を測定し、
各Siウエハの良品率を調べた結果を示したグラフであ
る。なおここでは、8MV/cmの電圧を印加しても絶
縁破壊が生じなかったSiウエハを良品とした。
較例として従来のSi単結晶とを用いて作製した各Si
ウエハにSi酸化膜を形成して、酸化膜耐圧を測定し、
各Siウエハの良品率を調べた結果を示したグラフであ
る。なおここでは、8MV/cmの電圧を印加しても絶
縁破壊が生じなかったSiウエハを良品とした。
【0033】図7より明らかなように、比較例に係るS
i単結晶を用いた場合、Siウエハの良品率が35〜4
5%であった。それに対して実施例に係るSi単結晶1
6を用いた場合は、Siウエハの良品率が60〜70%
と約2倍近くも高くなっている。このように、反射板2
4を用いてヒータ12の熱を反射させることによりSi
単結晶16の熱履歴が良好に制御され、Si単結晶16
を用いて作製されたSiウエハの良品率を高めることが
できることを確認することができた。
i単結晶を用いた場合、Siウエハの良品率が35〜4
5%であった。それに対して実施例に係るSi単結晶1
6を用いた場合は、Siウエハの良品率が60〜70%
と約2倍近くも高くなっている。このように、反射板2
4を用いてヒータ12の熱を反射させることによりSi
単結晶16の熱履歴が良好に制御され、Si単結晶16
を用いて作製されたSiウエハの良品率を高めることが
できることを確認することができた。
【0034】以上説明したように実施例に係る単結晶成
長装置10にあっては、ヒータ12からの熱を反射させ
る反射板24を備えているので、結晶用原料の溶融時
に、ヒータ12の熱をルツボ11及び結晶用原料に反射
させることができ、ヒータ12の熱を有効に利用するこ
とができるため、結晶用原料の溶融時間を短縮すること
ができる。また、ヒータ12のパワーの低減及び稼動時
間の短縮を図ることができ、ヒータ12の劣化を抑制す
ることができるので、ヒータ12の材料を飛散しにくく
することができ、飛散物質の溶融液13内への混入を防
止することができ、高品質のSi単結晶16を製造する
ことができる。
長装置10にあっては、ヒータ12からの熱を反射させ
る反射板24を備えているので、結晶用原料の溶融時
に、ヒータ12の熱をルツボ11及び結晶用原料に反射
させることができ、ヒータ12の熱を有効に利用するこ
とができるため、結晶用原料の溶融時間を短縮すること
ができる。また、ヒータ12のパワーの低減及び稼動時
間の短縮を図ることができ、ヒータ12の劣化を抑制す
ることができるので、ヒータ12の材料を飛散しにくく
することができ、飛散物質の溶融液13内への混入を防
止することができ、高品質のSi単結晶16を製造する
ことができる。
【0035】また、Si単結晶16の引き上げ時に、ヒ
ータ12の熱を成長後のSi単結晶16に反射させるこ
とができ、Si単結晶16の急激な温度低下を防止して
引き上げられるSi単結晶16の熱履歴を徐冷とするこ
とができ、該熱履歴を良好に制御することができるの
で、高品質のSi単結晶16を製造することが可能であ
る。したがって、得られた結晶16から作製されたウエ
ハの酸化膜耐圧検査における良品率を高めることができ
る。
ータ12の熱を成長後のSi単結晶16に反射させるこ
とができ、Si単結晶16の急激な温度低下を防止して
引き上げられるSi単結晶16の熱履歴を徐冷とするこ
とができ、該熱履歴を良好に制御することができるの
で、高品質のSi単結晶16を製造することが可能であ
る。したがって、得られた結晶16から作製されたウエ
ハの酸化膜耐圧検査における良品率を高めることができ
る。
【0036】なお、上記した実施例では反射板24を高
融点金属であるモリブデンを用いて形成したが、別の実
施例では反射板24をその他の高融点金属あるいは金属
性の光沢を有するセラミックス等を用いて形成すること
ができる。
融点金属であるモリブデンを用いて形成したが、別の実
施例では反射板24をその他の高融点金属あるいは金属
性の光沢を有するセラミックス等を用いて形成すること
ができる。
【0037】また、上記した実施例では反射板24の角
度をチェーン25a、25bを用いて調節した場合を例
にとって説明したが、別の実施例では反射板24の角度
をその他耐熱性のベルトを用いて調節することができ
る。
度をチェーン25a、25bを用いて調節した場合を例
にとって説明したが、別の実施例では反射板24の角度
をその他耐熱性のベルトを用いて調節することができ
る。
【0038】さらに、上記した実施例ではチェーン25
a、25bをモリブデンを用いて形成したが、別の実施
例ではチェーン25a、25bやベルト等を高融点金
属、セラミックス、耐熱性の繊維等を用いて形成するこ
とができる。
a、25bをモリブデンを用いて形成したが、別の実施
例ではチェーン25a、25bやベルト等を高融点金
属、セラミックス、耐熱性の繊維等を用いて形成するこ
とができる。
【0039】また、上記した実施例では溶融層法を用い
た場合を例にとって説明したが、別の実施例では通常の
CZを用いた場合においても同様に本発明を適用するこ
とができる。
た場合を例にとって説明したが、別の実施例では通常の
CZを用いた場合においても同様に本発明を適用するこ
とができる。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る単結晶
成長装置においては、反射板を用いることにより前記ヒ
ータの熱を有効に利用することができるので、結晶用原
料の溶融時間を短縮することができ、効率化を図ること
ができる。また、前記ヒータのパワーの低減及び稼動時
間の短縮を図ることができ、該ヒータの劣化を抑制する
ことができ、該ヒータの材料を飛散しにくくすることが
できるため、飛散物質の前記溶融液内への混入を防止す
ることができ、高品質の単結晶を製造することができ
る。
成長装置においては、反射板を用いることにより前記ヒ
ータの熱を有効に利用することができるので、結晶用原
料の溶融時間を短縮することができ、効率化を図ること
ができる。また、前記ヒータのパワーの低減及び稼動時
間の短縮を図ることができ、該ヒータの劣化を抑制する
ことができ、該ヒータの材料を飛散しにくくすることが
できるため、飛散物質の前記溶融液内への混入を防止す
ることができ、高品質の単結晶を製造することができ
る。
【0041】また、単結晶の引き上げ時に、前記ヒータ
の熱を成長後の前記単結晶に反射させることができるた
め、該単結晶の急激な温度低下を防止して引き上げられ
る該単結晶の熱履歴を徐冷とすることができ、該熱履歴
を良好に制御することができ、高品質の単結晶を製造す
ることができるので、得られた単結晶から作製されたウ
エハの酸化膜耐圧検査における良品率を高めることがで
きる。
の熱を成長後の前記単結晶に反射させることができるた
め、該単結晶の急激な温度低下を防止して引き上げられ
る該単結晶の熱履歴を徐冷とすることができ、該熱履歴
を良好に制御することができ、高品質の単結晶を製造す
ることができるので、得られた単結晶から作製されたウ
エハの酸化膜耐圧検査における良品率を高めることがで
きる。
【図1】本発明の実施例に係る単結晶成長装置を模式的
に示した縦断面図である。
に示した縦断面図である。
【図2】実施例に係る反射板及び反射板の駆動機構を摸
式的に示した正面図及び側面図である。
式的に示した正面図及び側面図である。
【図3】実施例に係る上部反射板を摸式的に示した側面
図及び上面図である。
図及び上面図である。
【図4】実施例に係る下部反射板を摸式的に示した側面
図及び上面図である。
図及び上面図である。
【図5】実施例に係る上部反射板及び下部反射板を、S
i単結晶の引き上げ時に適した角度に調節した場合にお
ける単結晶成長装置を模式的に示した縦断面図である。
i単結晶の引き上げ時に適した角度に調節した場合にお
ける単結晶成長装置を模式的に示した縦断面図である。
【図6】実施例に係る単結晶成長装置と、従来の単結晶
成長装置とを使用し、結晶用原料を全てを溶融するのに
要した時間を測定した結果を示した度数分布図である。
成長装置とを使用し、結晶用原料を全てを溶融するのに
要した時間を測定した結果を示した度数分布図である。
【図7】実施例に係るSi単結晶から作製したSiウエ
ハと、比較例として従来例に係るSi単結晶から作製し
たSiウエハとにおいて、酸化膜耐圧を測定し、各Si
ウエハの良品率を調べた結果を示したグラフである。
ハと、比較例として従来例に係るSi単結晶から作製し
たSiウエハとにおいて、酸化膜耐圧を測定し、各Si
ウエハの良品率を調べた結果を示したグラフである。
【図8】従来のCZ法で使用される単結晶成長装置を概
略的に示した縦断面図である。
略的に示した縦断面図である。
【図9】従来の溶融層法で使用される単結晶成長装置を
概略的に示した縦断面図である。
概略的に示した縦断面図である。
10 単結晶成長装置 11 ルツボ 13 溶融層(溶融液) 16 Si単結晶(単結晶) 24 反射板
フロントページの続き (72)発明者 藤原 秀樹 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友金属工業株式会社内 (72)発明者 稲見 修一 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友金属工業株式会社内
Claims (1)
- 【請求項1】 ルツボ内の融液を引き上げて単結晶を成
長させる単結晶成長装置において、ヒータからの熱を反
射させる反射板を備えていることを特徴とする単結晶成
長装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23462693A JPH0789790A (ja) | 1993-09-21 | 1993-09-21 | 単結晶成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23462693A JPH0789790A (ja) | 1993-09-21 | 1993-09-21 | 単結晶成長装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0789790A true JPH0789790A (ja) | 1995-04-04 |
Family
ID=16973992
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23462693A Pending JPH0789790A (ja) | 1993-09-21 | 1993-09-21 | 単結晶成長装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0789790A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5942032A (en) * | 1997-08-01 | 1999-08-24 | Memc Electronic Materials, Inc. | Heat shield assembly and method of growing vacancy rich single crystal silicon |
-
1993
- 1993-09-21 JP JP23462693A patent/JPH0789790A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5942032A (en) * | 1997-08-01 | 1999-08-24 | Memc Electronic Materials, Inc. | Heat shield assembly and method of growing vacancy rich single crystal silicon |
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