JPH08143391A - チョクラルスキ結晶引上げ装置に使用する螺旋加熱器 - Google Patents

チョクラルスキ結晶引上げ装置に使用する螺旋加熱器

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JPH08143391A
JPH08143391A JP6100346A JP10034694A JPH08143391A JP H08143391 A JPH08143391 A JP H08143391A JP 6100346 A JP6100346 A JP 6100346A JP 10034694 A JP10034694 A JP 10034694A JP H08143391 A JPH08143391 A JP H08143391A
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crucible
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マイケル グリムス エイチ
Farouk A Hariri
エイ ハリーリ ファルーク
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、シリコンを石英坩堝内で溶
解するチョクラルスキシリコン結晶引上げ装置において
酸素含有量を制御するための装置及び方法を提供するこ
とである。 【構成】 本装置はサセプタ１０と、上記サセプタ内の
石英坩堝１２と、上記坩堝内の溶融シリコン内に種結晶
１４を降下させるケーブル１６と、上記坩堝内のシリコ
ンを加熱して溶解し、且つ坩堝の周囲に磁界を発生させ
るための組合わせ螺旋加熱器／磁気コイル２５とを含
む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体材料に関し、特定
的にはチョクラルスキ( Czochralski ) シリコン結晶成
長装置において一酸化シリコン（ＳｉＯ）の生成を抑圧
し、且つ酸素及び不純物プロファイルを制御する螺旋磁
気コイル兼加熱器に関する。
【０００２】
【従来の技術】チョクラルスキシリコン結晶引上げ装置
においては、溶融シリコン（Ｓi ）と石英坩堝（Ｓi Ｏ
2 ）との間の反応による一酸化シリコン（Ｓi Ｏ）の生
成は約１１５０°Ｃにおいて始まる。この温度ではＳi
Ｏは、不活性ガスを除いて、主要揮発性成分を構成す
る。１１５０°ＣにおけるＳi Ｏの蒸気圧は、水銀柱
０．０５ｍｍである。Ｓi Ｏ蒸気は結晶引上げ装置のよ
り冷たい部分上に凝縮し、それらもまた熱いグラファイ
ト（加熱器）と反応して一酸化炭素（ＣＯ）の生成をも
たらす。一酸化炭素は完成したシリコン結晶における炭
素寄与に関する主要な先駆物質である。シリコン結晶内
の酸素及び炭素の両者を減少させるためには、Ｓi Ｏ生
成を抑圧することが重要である。従来のチョクラルスキ
結晶炉に、外部磁界が設けられた。この磁界は半導体材
料に独特な特性を付与するが、その一つは結晶の酸素含
有量を減少させることである。従来の磁気チョクラルス
キ結晶炉は、高価な外部電源と、磁界を発生させるため
の磁石とが必要である。殆どの応用に対してこの装置の
運転及び保守は高価であり、絶望的な費用である。
【０００３】
【発明の概要】本発明は、チョコラルスキ結晶引上げ装
置における結晶成長中の一酸化炭素生成を抑圧し、酸素
含有量を制御する方法及び装置を提供することを目的と
している。螺旋加熱器／磁気コイル組合わせが炉内の坩
堝の周囲に配置されて結晶引上げに必要な熱を供給し、
且つ溶融シリコンの酸素含有量を減少させるために使用
される磁界の両者を発生する。炉を加熱するために使用
される電流は、結晶引上げ装置内に磁界を発生させるた
めにも使用される。この特色によって磁気チョコラルス
キ結晶炉の運転及び保守の費用が低下し、またこの炉に
おいて成長させた材料は、費用が競合し得る材料であり
ながら引上げられた結晶は望ましい特性を有している。
チョコラルスキ結晶引上げ装置内において形成されるシ
リコン結晶内の酸素含有量を制御する方法は、螺旋コイ
ル加熱器を通して電流を印加する段階と、シリコンを適
切に加熱して溶解し、且つ結晶引上げ手順中の溶融シリ
コンの周囲に所望の磁界を発生させるのに適切な量の電
流を維持する段階とを含む。シリコンを石英坩堝内で溶
解するチョコラルスキ結晶引上げ装置において酸素含有
量を制御する装置は、サセプタ( susceptor ) と、上記
サセプタ内の石英坩堝と、上記石英坩堝内の溶融シリコ
ン内に種結晶を降下させるケーブルと、上記石英坩堝内
のシリコンを加熱して溶解し、且つ石英坩堝の周囲に磁
界を発生させるための円形断面を有する組合わせ加熱器
／磁気コイルとを含む。
【０００４】本発明が提示する技術的進歩、並びにその
目的は、添付図面に基づく以下の本発明の好ましい実施
例の説明と、特許請求の範囲に記載の新規な特色から明
白になるであろう。
【０００５】
【実施例】図１に、従来技術の装置であるチョコラルス
キ結晶引上げ装置の基本成分を示す。サセブタ１０がグ
ラファイト製受台１８及び坩堝回転軸１９上に取り付け
られている。サセプタ１０の中には石英の坩堝１２が受
けられている。石英坩堝１２はポリシリコン１５で満た
される。サセプタ１０はグラファイト加熱器１１によっ
て加熱され、シリコン１５を溶解させる。種結晶１４は
種保持具１３に取り付けられている。種結晶１４は、絶
縁された滑車システム１７を回っているステンレス鋼ケ
ーブル１６によって昇降させられる。電源２０が加熱器
１１に接続されていて、シリコン１５を溶解する電力を
供給する。結晶成長中に印加電圧を変化させて湯の撹拌
効果を変化させることができる。図２に、従来のチョコ
ラルスキ磁気結晶引上げ装置を示す。図２の引上げ装置
は図１の基本成分を含む他に、グラファイト製サセプタ
１０及び加熱器１１を囲んでいる磁石コイル２１を有し
ている。磁石コイル２１に給電するための第２の電源２
２が必要である。
【０００６】図３は、本発明の螺旋加熱器／磁石コイル
と、チョコラルスキ型結晶引上げ装置との組合わせを示
す。サセプタ１０はグラファイト製受台１８及び坩堝回
転軸１９上に取り付けられている。サセプタ１０の中に
は石英の坩堝１２が受けられている。石英坩堝１２はポ
リシリコン１５で満たされている。サセプタ１０は螺旋
加熱器／磁石コイル２５によって加熱される。螺旋加熱
器／磁石コイル２５は螺旋コイルを形成しているグラフ
ァイトであり、螺旋コイルの導体の両端は端子接続点２
７及び２８（図４）に接続されている。電力は端子接続
点２７及び２８に印加されてコイル状加熱器を加熱し、
サセプタ１０の周囲に磁界を発生させる。図３において
は、単一の電源２６を使用してコイル２５へ電流を供給
すると共に、サセプタ１０の周囲に磁界を発生させるた
めの電力を供給している。コイルを流れる電流は、石英
坩堝内のシリコンを溶解させる熱を供給し、且つ酸素制
御に必要な磁界を発生させるのに十分な大きさである。
図４に、螺旋加熱器／磁石コイル２５を示す。グラファ
イト材料を螺旋状に切り出してコイル２５を形成し、こ
のコイルをチョコラルスキ型結晶引上げ装置のサセプタ
１０の周囲に配置する。
【０００７】以上の記載に関連して、以下の各項を開示
する。 １． 坩堝内のシリコンを溶解させるチョコラルスキ結
晶引上げ装置において酸素含有量を制御する装置であっ
て、サセプタと、上記サセプタ内の石英坩堝と、上記サ
セプタ内の溶融シリコンの中に種結晶を降下させるケー
ブルと、上記サセプタ内のシリコンを加熱して溶解し、
且つサセプタの周囲に磁界を発生させるための組合わせ
加熱器／磁気コイルとを具備することを特徴とする装
置。 ２． 上記加熱器／磁気コイルは円形の断面を有し、上
記サセプタはコイルの中心に配置される上記１．項に記
載の装置。 ３． 上記加熱器／磁気コイルは、サセプタの周囲に配
置されるコイルを形成するように螺旋状に切り出された
グラファイト材料である上記１．項に記載の装置。 ４． 電力を加熱器へ、及び磁界を発生させるために供
給する単一の電源を含む上記１．項に記載の装置。
【０００８】５． シリコンを石英坩堝内において溶解
させるチョコラルスキシリコン結晶引上げ装置において
酸素含有量を制御する装置であって、サセプタと、上記
サセプタ内の石英坩堝と、上記サセプタ内の溶融シリコ
ンの中に種結晶を降下させるケーブルと、上記サセプタ
を取り囲み、上記サセプタ内のシリコンを加熱して溶解
し、且つサセプタの周囲に磁界を発生させるための組合
わせ加熱器／磁気コイルとを具備することを特徴とする
装置。 ６． 上記加熱器／磁気コイルは、サセプタの周囲に配
置されるコイルを形成するように螺旋状に切り出された
グラファイト材料である上記５．項に記載の装置。 ７． 電力を加熱器へ、及び磁界を発生させるために供
給する単一の電源を含む上記５．項に記載の装置。 ８． チョクラルスキ結晶引上げ装置内のサセプタの中
の石英坩堝から引上げられるシリコン結晶内の酸素含有
量を制御する方法であって、サセプタを組合わせ加熱器
／磁気コイル内に囲む段階と、加熱器／磁気コイルに電
力を供給する段階と、シリコンを適切に溶解させ、且つ
結晶成長進行中に溶融シリコンの周囲に所望の磁界を発
生させる量の電流をコイル内に維持する段階を具備する
ことを特徴とする方法。
【０００９】９． 上記加熱器／磁気コイルは、サセプ
タの周囲に配置されるコイルを形成するように螺旋状に
切り出された材料で形成されている上記８．項に記載の
方法。 １０． 本発明は、シリコンを石英坩堝内で溶解するチ
ョクラルスキシリコン結晶引上げ装置において酸素含有
量を制御するための装置を開示する。本装置はサセプタ
１０と、上記サセプタ内の石英坩堝１２と、上記坩堝内
の溶融シリコン内に種結晶１４を降下させるケーブル１
６と、上記坩堝内のシリコンを加熱して溶解し、且つ坩
堝の周囲に磁界を発生させるための組合わせ螺旋加熱器
／磁気コイル２５とを含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】チョクラルスキ結晶引上げ装置の基本成分を示
す図である。
【図２】磁気チョクラルスキ結晶引上げ装置の基本成分
を示す図である。
【図３】磁界をも発生する螺旋加熱器コイルを使用する
本発明のチョクラルスキ結晶引上げ装置を示す図であ
る。
【図４】螺旋加熱器／磁石コイルの側面図である。
【符号の説明】
１０ サセプタ １１ グラファイト加熱器 １２ 石英坩堝 １３ 種保持具 １４ 種結晶 １５ ポリシリコン １６ ステンレス鋼ケーブル １７ 絶縁された滑車システム １８ グラファイト受台 １９ 坩堝回転軸 ２０ 電源 ２１ 磁石コイル ２２ 第２の電源 ２５ 螺旋加熱器／磁石コイル ２６ 電源 ２７、２８ 端子接続点

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 坩堝内のシリコンを溶解するチョコラル
    スキ結晶引上げ装置において酸素含有量を制御する装置
    であって、 サセプタと、 上記サセプタ内の石英坩堝と、 上記サセプタ内の溶融シリコンの中に種結晶を降下させ
    るケーブルと、 上記サセプタ内のシリコンを加熱して溶解し、且つサセ
    プタの周囲に磁界を発生させるための組合わせ加熱器／
    磁気コイルとを具備することを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】 チョクラルスキ結晶引上げ装置内のサセ
    プタの中の石英坩堝から引上げられるシリコン結晶内の
    酸素含有量を制御する方法であって、 サセプタを組合わせ加熱器／磁気コイル内に囲む段階
    と、 加熱器／磁気コイルに電力を供給する段階と、 シリコンを適切に溶解させ、且つ結晶成長進行中に溶融
    シリコンの周囲に所望の磁界を発生させる量の電流をコ
    イル内に維持する段階を具備することを特徴とする方
    法。
JP6100346A 1993-06-01 1994-05-16 チョクラルスキ結晶引上げ装置に使用する螺旋加熱器 Pending JPH08143391A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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US7062893A 1993-06-01 1993-06-01
US08/070628 1993-06-01

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JPH08143391A true JPH08143391A (ja) 1996-06-04

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EP (1) EP0628645A1 (ja)
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