JPH0859388A - Device for producing single crystal - Google Patents

Device for producing single crystal

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Publication number
JPH0859388A
JPH0859388A JP18960094A JP18960094A JPH0859388A JP H0859388 A JPH0859388 A JP H0859388A JP 18960094 A JP18960094 A JP 18960094A JP 18960094 A JP18960094 A JP 18960094A JP H0859388 A JPH0859388 A JP H0859388A
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JP
Japan
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crucible
single crystal
melt
crystal body
detected
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP18960094A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tsuneo Nakashizu
恒夫 中静
Shigeyoshi Takao
滋良 高尾
Kiyoshi Kojima
清 小島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Siltronic Japan Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
NSC Electron Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp, NSC Electron Corp filed Critical Nippon Steel Corp
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Publication of JPH0859388A publication Critical patent/JPH0859388A/en
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Abstract

PURPOSE: To obtain a high-quality single crystal by detecting the heat radiated from a melt in a crucible with a temp. detecting means arranged on a radiating screen and adjusting the level of the melt to keep the detected temp. constant. CONSTITUTION: The heat radiated from molten Si in a crucible 5 is detected with a temp. detecting means consisting of a first thermocouple 35a fixed to the lower end of the inclined wall 30b of a funnel shaped board 30 functioning as a radiating screen and a second thermocouple 35b fixed to the upper end, a rotating shaft 4 is rotated by a driving device 40 to keep the detected temp. constant, and the level of the melt is adjusted by lifting the crucible 5 up and down. Meanwhile, an inert gas such as Ar is introduced from a gas inlet 12 provided to the storage part 3b of a chamber 2b in accordance with the difference between the radiated heat detected by both thermocouples, allowed to flow clown toward the crucible 5 in the lifting direction to cool an Si single crystal S to an optimum temp. and discharged from a gas outlet 13 along with gaseous SiO generated when Si is melted, and 3 high-quality Si single crystal is obtained.

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、チョクラルスキー法
(CZ法)による単結晶体の製造装置において、高品質
の単結晶体を製造しうる単結晶体の製造装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for producing a single crystal by the Czochralski method (CZ method), which is capable of producing a high quality single crystal.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体製造の分野においては、従来から
シリコン単結晶の成長方法としてチョクラルスキー法が
一般的に使用されている。この方法を用いた装置の一例
としては、例えば、図5(特公平4−44215号公報
参照)に示したような装置が例示できる。
2. Description of the Related Art In the field of semiconductor manufacturing, the Czochralski method has been generally used as a method for growing a silicon single crystal. An example of an apparatus using this method is an apparatus as shown in FIG. 5 (see Japanese Patent Publication No. 4-44215).

【0003】図5に示す装置1は、主にシリコン溶融の
ための構造体が収容される加熱チャンバ2aと引き上げ
られるシリコン結晶体Sを収納する引き上げチャンバ2
bとからなるチャンバ2を有し、加熱チャンバ2a内に
は、るつぼ5と、このるつぼ5の主に側面部を取り囲む
ように配置された加熱ヒータ6とが設けられている。る
つぼ5にはこの加熱ヒータ6によって溶融されたシリコ
ンが収容される。このるつぼ5は、図示されていない駆
動装置と回転軸4によって連結され、この駆動装置によ
って所定の速度で回転される。また、この駆動装置はる
つぼ5を昇降させる機能をも有している。通常、るつぼ
5は、石英るつぼ5aとこれを保護する黒鉛製るつぼ5
bとから構成されている。
An apparatus 1 shown in FIG. 5 mainly comprises a heating chamber 2a in which a structure for melting silicon is housed and a pulling chamber 2 in which a silicon crystal S to be pulled is housed.
In the heating chamber 2a, a crucible 5 and a heater 6 arranged so as to mainly surround the side surface portion of the crucible 5 are provided. The crucible 5 contains the silicon melted by the heater 6. The crucible 5 is connected to a driving device (not shown) by a rotary shaft 4, and is rotated at a predetermined speed by the driving device. Further, this driving device also has a function of raising and lowering the crucible 5. Usually, the crucible 5 is a quartz crucible 5a and a graphite crucible 5 for protecting it.
b and.

【0004】一方、引き上げチャンバ2bは、加熱チャ
ンバ2aの開口部を塞ぐ天井部3aと、この天井部3a
の中央部に位置し、主に育成中のシリコン単結晶体Sを
収容する収容部3bとから構成されている。引き上げチ
ャンバ2b内には、頂壁を挿通して垂下された引き上げ
ワイヤ7が設けられ、この引き上げワイヤ7の下端には
種結晶8を保持するチャック9が設けられている。この
引き上げワイヤ7の上端側は、ワイヤ巻上機10に巻回
されており、育成中のシリコン結晶体Sを所定の速度で
引き上げるようになっている。図示されている加熱ヒー
タ6の加熱チャンバ2a側には断熱部材11が設けら
れ、この断熱部材11には、断面V字状のボード30が
取り付けられている。このボード30には同心円状に平
坦部30aが形成され、この平坦部30aの内周端から
はるつぼ5の溶融面に向けて傾斜した傾斜壁30bが縮
径されながら融液方向に伸びている。この傾斜壁30b
の端部は前述の固液界面の近傍に位置されている。この
傾斜壁30bによって形成される固液界面付近の開口部
の開口径は、図示されている通り、カメラ27によって
固液界面の状態が撮像できるような大きさにしてある。
断熱部材11は、ボード30を支持すると共に、加熱ヒ
ータ6からの熱が加熱チャンバ2a外部に逃げるのを防
止する役割を担っている。
On the other hand, the pull-up chamber 2b has a ceiling portion 3a which closes the opening of the heating chamber 2a and the ceiling portion 3a.
Is located in the central portion of and is mainly composed of an accommodating portion 3b for accommodating the growing silicon single crystal S. In the pulling chamber 2b, a pulling wire 7 that is hung down through the top wall is provided, and a chuck 9 that holds a seed crystal 8 is provided at the lower end of the pulling wire 7. The upper end side of the pulling wire 7 is wound around the wire hoisting machine 10 so that the silicon crystal body S being grown can be pulled up at a predetermined speed. A heat insulating member 11 is provided on the side of the heating chamber 2a of the heater 6 shown, and a board 30 having a V-shaped cross section is attached to the heat insulating member 11. A concentric flat portion 30a is formed on the board 30, and an inclined wall 30b inclined from the inner peripheral end of the flat portion 30a toward the melting surface of the crucible 5 extends in the melt direction while being reduced in diameter. . This inclined wall 30b
Is located near the aforementioned solid-liquid interface. The opening diameter of the opening near the solid-liquid interface formed by the inclined wall 30b is sized so that the camera 27 can image the state of the solid-liquid interface as shown in the drawing.
The heat insulating member 11 has a role of supporting the board 30 and preventing heat from the heater 6 from escaping to the outside of the heating chamber 2a.

【0005】チャンバ2内には、引き上げチャンバ2b
に形成されたガス導入口12からアルゴンガスが導入さ
れるようになっているが、このアルゴンガスは図示され
ているように、ガス導入口12から収容部3bの内部を
通って加熱チャンバ2a内に流入し、ガス排出口13か
ら排出される。このようにアルゴンガスを流通させるの
は、育成中のシリコン単結晶体Sを冷却するためと、シ
リコンの溶融に伴ってチャンバ2内に発生するSiOガ
スを系外に排出するためである。
Inside the chamber 2, there is a pulling chamber 2b.
Argon gas is introduced from the gas introduction port 12 formed in the heating chamber 2a from the gas introduction port 12 through the inside of the housing portion 3b as shown in the drawing. And is discharged from the gas discharge port 13. The reason why the argon gas is circulated in this way is to cool the silicon single crystal body S being grown and to discharge the SiO gas generated in the chamber 2 due to the melting of silicon to the outside of the system.

【0006】このように構成されている単結晶体の製造
装置においては、るつぼの昇降を制御して融液面の位
置,すなわちメルト位置を管理することは、温度の制御
と並び単結晶体の成長にとって非常に重要であることか
ら、メルト位置は常に一定となるように制御されてい
る。
In the apparatus for producing a single crystal body having the above-mentioned structure, controlling the position of the melt surface by controlling the elevation of the crucible, that is, the melt position, is the same as the control of the temperature. Since it is very important for growth, the melt position is controlled to be always constant.

【0007】図5に示す従来の装置においても、単結晶
体の引き上げ域の周囲に配置されたボード30に測定基
準点を設け、この基準点とメルト位置に対する基準点の
反射像とを光強度に応じた信号を発するリニアセンサー
によって捕らえ、ここからの信号によってメルト位置を
一定に制御している。
Also in the conventional apparatus shown in FIG. 5, a measurement reference point is provided on the board 30 arranged around the pulling region of the single crystal body, and the reference point and the reflection image of the reference point with respect to the melt position are used for the light intensity. It is captured by a linear sensor that emits a signal in accordance with the above, and the melt position is controlled to be constant by the signal from here.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
構成を有する従来の単結晶体の製造装置にあっては、光
の強度に応じてメルト位置の制御を行うようになってい
るので、メルト位置は、基準点におけるるつぼ5内の融
液,すなわちメルトの光沢度の変化に応じて変化するこ
とになる。このメルトの光沢度は経時的あるいは周期的
に不連続に変化することから、長時間に渡って安定した
メルト位置を調整することは非常に困難となる。
However, in the conventional apparatus for producing a single crystal body having such a structure, the melt position is controlled according to the intensity of light. The position will change according to the change in the gloss of the melt in the crucible 5 at the reference point, that is, the melt. Since the gloss of the melt changes discontinuously with time or periodically, it is very difficult to adjust the melt position stably over a long period of time.

【0009】このようにメルト位置の制御が正確に行わ
れないと、製造される単結晶体の品質に悪影響を与える
ことから、本発明においては、良好な品質の単結晶体を
得るために、メルト位置が一定の位置に維持されるよう
に極めて精密な制御を行うことができる単結晶体の製造
装置の提供を第1の目的とする。
If the melt position is not accurately controlled in this manner, the quality of the single crystal body produced will be adversely affected. Therefore, in the present invention, in order to obtain a single crystal body of good quality, A first object of the present invention is to provide an apparatus for producing a single crystal body capable of performing extremely precise control so that the melt position is maintained at a constant position.

【0010】また、単結晶体の品質はそれが冷却される
際に辿った熱履歴に大きく影響を受けることから、メル
ト位置の制御だけではなく、これに加えて不活性ガスの
供給量を調整するようにすれば、さらに品質の良好な単
結晶体を得ることができるようになる。
Since the quality of a single crystal is greatly affected by the thermal history traced when it is cooled, not only the melt position control but also the amount of inert gas supplied is adjusted. By doing so, it becomes possible to obtain a single crystal body of higher quality.

【0011】したがって、本発明では、高品質の単結晶
体を得るために、単結晶体を直接冷却する不活性ガスの
供給量を最適に調整しうる機能を持った単結晶体の製造
装置の提供を第2の目的とする。
Therefore, according to the present invention, in order to obtain a high-quality single crystal body, a single crystal body manufacturing apparatus having a function of optimally adjusting the supply amount of the inert gas for directly cooling the single crystal body is provided. The second purpose is provision.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の第1の構成は、駆動装置により上下動可能に
支持されるるつぼと、当該るつぼに収容されている融液
から引き上げられる単結晶体の周面に沿って設けられる
輻射スクリーンと、当該融液からの輻射熱を検出するべ
く当該輻射スクリーンに配設される温度検出手段と、当
該温度検出手段によって検出される前記融液からの輻射
熱を一定に維持すべく前記駆動装置を制御して、前記る
つぼの融液面の液面位置を調整する液面位置調整手段と
を有することを特徴とする。
A first structure of the present invention for achieving the above object is a crucible supported by a drive device so as to be movable up and down, and a crucible that is pulled up from a melt. A radiant screen provided along the peripheral surface of the single crystal body, a temperature detecting means arranged in the radiant screen to detect radiant heat from the melt, and from the melt detected by the temperature detecting means Liquid level adjusting means for adjusting the liquid level position of the melt surface of the crucible by controlling the driving device so as to keep the radiant heat of the crucible constant.

【0013】また、上記目的を達成するための第2の構
成は、るつぼに収容されている融液から引き上げられる
単結晶体の周囲に沿って輻射スクリーンが設けられ、不
活性ガス供給手段によりその引き上げ方向側から前記る
つぼ側に向けて不活性ガスを流下させることで当該単結
晶体を冷却するようにした単結晶体の製造装置であっ
て、前記輻射スクリーンの上端部及び下端部に当該融液
からの輻射熱を検出するべくそれぞれ設けられた温度検
出手段と、当該両温度測定手段によってそれぞれ検出さ
れる前記輻射熱の差に応じて前記不活性ガス供給手段か
らの不活性ガス供給量を制御する不活性ガス供給量制御
手段とを有することを特徴とする。
A second structure for achieving the above object is that a radiant screen is provided along the periphery of a single crystal body pulled up from a melt contained in a crucible, and the radiation screen is provided by an inert gas supply means. A manufacturing apparatus for a single crystal body, wherein the single crystal body is cooled by flowing down an inert gas from the pulling direction side toward the crucible side, wherein the fusion is performed at the upper end portion and the lower end portion of the radiation screen. Temperature detecting means respectively provided to detect radiant heat from the liquid, and the inert gas supply amount from the inert gas supplying means is controlled according to the difference between the radiant heat detected by the temperature measuring means and the temperature detecting means. And an inert gas supply amount control means.

【0014】[0014]

【作用】上記のような構成を有する本発明の単結晶体の
製造装置は次のように機能することになる。
The single crystal body manufacturing apparatus of the present invention having the above-described structure functions as follows.

【0015】まず、第1の構成のものにあっては、輻射
スクリーンに配設された温度検出手段によって、るつぼ
内で溶融している融液の輻射熱が検出され、この検出さ
れる温度が一定となるようにるつぼの融液面の液面位置
が液面位置調整手段によって調整される。
First, in the first construction, the radiant heat of the melt melted in the crucible is detected by the temperature detecting means arranged in the radiant screen, and the detected temperature is constant. The liquid surface position of the melt surface of the crucible is adjusted by the liquid surface position adjusting means so that

【0016】つぎに、第2の構成のものにあっては、輻
射スクリーンの上端部及び下端部にそれぞれ設けられた
温度測定手段によってるつぼ内で溶融している融液の輻
射熱が検出される。不活性ガス供給量制御手段は、これ
ら上端部あるいは下端部にそれぞれ設けられた温度検出
手段による検出温度の差に応じて単結晶体への不活性ガ
スの供給量を制御する。
Next, in the second structure, the radiant heat of the melt melted in the crucible is detected by the temperature measuring means provided at the upper end and the lower end of the radiant screen. The inert gas supply amount control means controls the supply amount of the inert gas to the single crystal body in accordance with the difference in temperature detected by the temperature detecting means provided at the upper end portion or the lower end portion.

【0017】このような第1の構成あるいは第2の構成
の単結晶体の製造装置によって、メルト位置が常に一定
に維持され、あるいは、最適量の不活性ガスの供給が行
われることから、極めて高品質の単結晶体を製造するこ
とができるようになる。
With the apparatus for producing a single crystal body having the first structure or the second structure as described above, the melt position is always kept constant, or the optimum amount of the inert gas is supplied. It becomes possible to manufacture a high-quality single crystal body.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図1は、本発明にかかる単結晶体の製造装
置の概略の構成図である。この単結晶体の製造装置1
は、シリコンを溶融するための部材や結晶化したシリコ
ンを引き上げる機構などを有しており、シリコン溶融の
ための部材は加熱チャンバ2a内に収容され、シリコン
単結晶を引き上げる機構は、この加熱チャンバ2aから
分離機構によって分離可能とされた引き上げチャンバ2
b内外に設けられている。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an apparatus for producing a single crystal body according to the present invention. This single crystal body manufacturing apparatus 1
Has a member for melting silicon, a mechanism for pulling up crystallized silicon, and the like, and the member for melting silicon is housed in the heating chamber 2a. Lifting chamber 2 separable from 2a by a separating mechanism
It is provided inside and outside b.

【0019】加熱チャンバ2a内には、溶融しているシ
リコンを収容するるつぼ5が設けられ、このるつぼ5は
駆動装置40に回転軸4によって回転,昇降自在に支持
されている。駆動装置40は、シリコン単結晶Sの引き
上げに伴う液面低下を補償すべくるつぼ5を液面低下分
だけ上昇させ、また、シリコン融液の撹拌を行なうため
にるつぼ5を常時所定の回転数で回転させる。なお、こ
の駆動装置40は、液面位置調整手段として機能するも
のである。回転軸4は加熱チャンバ2aを貫通している
が、チャンバ2内外の気密を保持し、また極めて悪い温
度条件の下での使用となるために、図示されていないが
特殊なベアリングで保持してある。るつぼ5は、従来と
同様に石英るつぼ5aとこれを保護する黒鉛製るつぼ5
bとから構成されている。
A crucible 5 for containing molten silicon is provided in the heating chamber 2a, and the crucible 5 is supported by a drive unit 40 by a rotating shaft 4 so as to be rotatable and vertically movable. The driving device 40 raises the crucible 5 by the amount corresponding to the liquid level lowering to compensate for the liquid level lowering accompanying the pulling of the silicon single crystal S, and also keeps the crucible 5 at a predetermined rotation speed for stirring the silicon melt. Rotate with. The drive device 40 functions as a liquid surface position adjusting means. Although the rotating shaft 4 penetrates the heating chamber 2a, it keeps the inside and outside of the chamber 2 airtight, and since it is used under extremely bad temperature conditions, it is held by a special bearing (not shown). is there. The crucible 5 is a quartz crucible 5a and a graphite crucible 5 for protecting the same as in the conventional case.
b and.

【0020】るつぼ5の側壁部分には、シリコンを溶融
させる加熱ヒータ6がその周囲を取り囲むように配置さ
れている。この加熱ヒータ6の外側には、この加熱ヒー
タ6からの熱が加熱チャンバ2aに直接輻射されるのを
防止する断熱部材11がその周囲を取り囲むように設け
られている。この断熱部材11には、輻射スクリーンと
して機能する漏斗状のボード30が取り付けられてい
る。このボード30には同心円状に平坦部30aが形成
され、この平坦部30aの内周端からはるつぼ5の溶融
面に向けて傾斜した傾斜壁30bが縮径されながら融液
方向に伸びている。この傾斜壁30bの端部は前述の固
液界面の近傍に位置されている。この傾斜壁30bの下
端部と上端部とには、るつぼ5の融液の輻射熱を温度に
代えて検出する温度検出手段としての第1熱電対35a
と第2熱電対35bとがそれぞれ取り付けられている。
この第1熱電対35aは、シリコン単結晶体Sとるつぼ
5の溶融面に極めて接近した位置に設けられているの
で、厳密には融液からの輻射熱のみを検出するものであ
るとは言えないが、融液からの輻射熱は他からの輻射熱
に比較して格段に大きいので、近似的には融液の輻射熱
を検出することができることになる。つまり、融液から
の輻射熱を傾斜壁30bの下端部の温度として検出でき
ることになる。
A heater 6 for melting silicon is arranged on the side wall portion of the crucible 5 so as to surround the periphery thereof. A heat insulating member 11 that prevents heat from the heater 6 from directly radiating to the heating chamber 2a is provided outside the heater 6 so as to surround the periphery thereof. A funnel-shaped board 30 that functions as a radiation screen is attached to the heat insulating member 11. A concentric flat portion 30a is formed on the board 30, and an inclined wall 30b inclined from the inner peripheral end of the flat portion 30a toward the melting surface of the crucible 5 extends in the melt direction while being reduced in diameter. . The end of the inclined wall 30b is located near the solid-liquid interface described above. At the lower end and the upper end of the inclined wall 30b, a first thermocouple 35a as temperature detecting means for detecting the radiant heat of the melt of the crucible 5 instead of the temperature.
And the second thermocouple 35b are attached respectively.
Since the first thermocouple 35a is provided at a position extremely close to the melting surface of the silicon single crystal S and the crucible 5, strictly speaking, it cannot be said that only the radiant heat from the melt is detected. However, since the radiant heat from the melt is much larger than the radiant heat from the others, the radiant heat of the melt can be detected approximately. That is, the radiant heat from the melt can be detected as the temperature of the lower end of the inclined wall 30b.

【0021】また、第2熱電対35bに対してもこれと
同様のことが言える。つまり、第2熱電対35bにおい
ても、融液の輻射熱を傾斜壁30bの上端部の温度とし
て検出することになる。これらの熱電対35a,35b
からの信号は後述する制御装置に入力される。
The same applies to the second thermocouple 35b. That is, also in the second thermocouple 35b, the radiant heat of the melt is detected as the temperature of the upper end of the inclined wall 30b. These thermocouples 35a, 35b
The signal from is input to the control device described later.

【0022】前述の加熱ヒータ6と断熱部材11とは支
持台24に取り付けられている。この支持台24は熱抵
抗率の非常に大きな材料を用いて製造され、加熱ヒータ
6からの熱がチャンバ2から逃げるのを防止している。
The heater 6 and the heat insulating member 11 described above are attached to a support base 24. The support base 24 is manufactured using a material having a very high thermal resistance, and prevents heat from the heater 6 from escaping from the chamber 2.

【0023】引き上げチャンバ2bには、ワイヤ巻上機
10に一端が取り付けられ、この引き上げチャンバ2b
の収容部3bの頂壁を挿通して垂れ下げられた引き上げ
ワイヤ7が設けられ、この引き上げワイヤ7の下端に
は、種結晶8を保持するチャック9が取り付けられてい
る。ワイヤ巻上機10は種結晶8の下端側に徐々に成長
するシリコン単結晶体Sをその成長速度等にしたがって
引き上げ、同時に、るつぼ5の回転方向とは反対に常時
回転させる。
One end of the wire hoisting machine 10 is attached to the lifting chamber 2b.
A pulling wire 7 that is hung down through the top wall of the housing portion 3b is provided, and a chuck 9 that holds a seed crystal 8 is attached to the lower end of the pulling wire 7. The wire hoisting machine 10 pulls up the silicon single crystal S that gradually grows on the lower end side of the seed crystal 8 according to its growth rate, and at the same time, always rotates the crucible 5 in the opposite direction to the rotation direction.

【0024】また、引き上げチャンバ2bの収容部3b
には、アルゴンガスをチャンバ2内に導入するガス導入
口12が設けられているが、このガス導入口12からは
不活性ガス供給手段として機能するアルゴンガス供給装
置45から排出されるアルゴンガスが導入され、このア
ルゴンガスは引き上げチャンバ2b内に流入してシリコ
ン単結晶体Sを冷却し、その後、固液界面付近から加熱
チャンバ2a内に流入してガス流出口13から排出され
るようになっている。このようにアルゴンガスを流通さ
せるのは、シリコン単結晶体Sを最適な温度まで急冷す
るためと、シリコンの溶融に伴ってチャンバ2内に発生
するSi Oガスを系外に排出するという2つの理由から
である。
Also, the housing portion 3b of the lifting chamber 2b
Is provided with a gas inlet 12 for introducing the argon gas into the chamber 2. From the gas inlet 12, the argon gas discharged from the argon gas supply device 45 functioning as an inert gas supply means is supplied. The introduced argon gas flows into the pulling chamber 2b to cool the silicon single crystal S, and then flows into the heating chamber 2a from near the solid-liquid interface and is discharged from the gas outlet 13. ing. The argon gas is circulated in this way in order to rapidly cool the silicon single crystal body S to an optimum temperature and to discharge the SiO 2 gas generated in the chamber 2 with the melting of silicon to the outside of the system. Because of the reason.

【0025】引き上げチャンバ2bの天井部3aの一部
には、るつぼ5内で溶融している融液とここから引き上
げられるシリコン単結晶体Sの外周面との境界面である
固液界面の状態を観察するための覗き孔26が開口され
ている。この覗き孔26には直径観測用及び固液界面の
状態観測用の図示しないカメラが据え付けられ、このカ
メラからの信号に基づいて所望の直径のシリコン単結晶
体が引き上がるようにワイヤ巻上機10の引き上げ速度
が調整される。
At a part of the ceiling portion 3a of the pulling chamber 2b, a state of a solid-liquid interface which is a boundary surface between the melt melted in the crucible 5 and the outer peripheral surface of the silicon single crystal body S pulled from here. A peephole 26 for observing is displayed. A camera (not shown) for observing the diameter and for observing the state of the solid-liquid interface is installed in the peephole 26, and the wire hoisting machine pulls up a silicon single crystal having a desired diameter based on a signal from the camera. The pulling rate of 10 is adjusted.

【0026】図2は、本発明にかかる単結晶体の製造装
置のうち、特にメルト位置調整とアルゴンガス供給量調
整に関する制御を行う制御系の概略構成を示すブロック
図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a control system for controlling the melt position adjustment and the argon gas supply amount adjustment in the apparatus for producing a single crystal body according to the present invention.

【0027】同図において、第1熱電対35aと第2熱
電対35bとは、図1に示したように漏斗状のボード3
0における傾斜壁30bの下端部と上端部にそれぞれ取
り付けられているものである。これらの熱電対35a,
35bは、るつぼ5で溶融している融液からの輻射熱を
ボード30の温度に代えて検出するものである。
In the figure, the first thermocouple 35a and the second thermocouple 35b are the funnel-shaped board 3 as shown in FIG.
0 is attached to the lower end and the upper end of the inclined wall 30b. These thermocouples 35a,
35b is for detecting the radiant heat from the melt melted in the crucible 5 instead of the temperature of the board 30.

【0028】アルゴンガス供給装置45は、チャンバ2
内に供給するアルゴンガスの供給量を制御装置50から
の指令に基づいて調整し、引き上げられつつあるシリコ
ン単結晶体Sの熱履歴を調整するものである。このアル
ゴガス供給装置45には、制御装置50からの信号に対
応したアルゴンガス供給量に関するデータを記憶したメ
モリが内蔵されている。
The argon gas supply device 45 is used in the chamber 2
The supply amount of the argon gas supplied to the inside is adjusted based on a command from the control device 50, and the thermal history of the silicon single crystal body S being pulled up is adjusted. The algo gas supply device 45 has a built-in memory that stores data relating to the argon gas supply amount corresponding to a signal from the control device 50.

【0029】駆動装置40は、シリコン単結晶体Sの成
長に伴って低下するるつぼ5内の融液面を一定にするた
めに、制御装置50からの指令にしたがってるつぼ5の
高さを調整するものである。この駆動装置40には、制
御装置50からの信号に対応したるつぼ5の高さに関す
るデータを記憶したメモリが内蔵されている。
The driving device 40 adjusts the height of the crucible 5 according to a command from the control device 50 in order to make the melt surface in the crucible 5 which is lowered with the growth of the silicon single crystal body S constant. It is a thing. The drive unit 40 has a built-in memory that stores data regarding the height of the crucible 5 corresponding to a signal from the control unit 50.

【0030】制御装置50は、第1熱電対35a及び第
2熱電対35bによって検出された温度を入力し、第1
熱電対35aによって検出される温度に基づいてるつぼ
5の高さを制御する信号を出力する一方、第1熱電対3
5aと第2熱電対35bとの検出温度差に基づいてアル
ゴンガスの供給量を制御するものである。この制御装置
50には、第1熱電対35aによって検出される温度と
るつぼ5の高さとの関係のデータを記憶したメモリと、
第1熱電対35a及び第2熱電対35bによって検出さ
れる温度の温度差とアルゴンガスの供給量との関係を記
憶したメモリとを内蔵している。
The control device 50 inputs the temperature detected by the first thermocouple 35a and the second thermocouple 35b, and
The first thermocouple 3 outputs a signal for controlling the height of the crucible 5 based on the temperature detected by the thermocouple 35a.
The supply amount of the argon gas is controlled based on the detected temperature difference between the 5a and the second thermocouple 35b. The control device 50 includes a memory that stores data on the relationship between the temperature detected by the first thermocouple 35a and the height of the crucible 5.
It has a built-in memory that stores the relationship between the temperature difference between the temperatures detected by the first thermocouple 35a and the second thermocouple 35b and the supply amount of argon gas.

【0031】本発明にかかる単結晶体の製造装置は以
上、図1及び図2に示したように構成されているが、駆
動装置40の動作は図3に示すフローチャートのよう
に、また、アルゴンガス供給装置45の動作は図4に示
すフローチャートのようにそれぞれ制御される。
The apparatus for producing a single crystal body according to the present invention is configured as shown in FIGS. 1 and 2, and the operation of the drive unit 40 is as shown in the flow chart of FIG. The operation of the gas supply device 45 is controlled as shown in the flowchart of FIG.

【0032】まず、るつぼの高さを制御する駆動装置4
0の動作を説明する。
First, the drive unit 4 for controlling the height of the crucible.
The operation of 0 will be described.

【0033】制御装置50は、第1熱電対35aの検出
温度T1を入力し(S1)、この検出温度T1と制御装
置50が有しているメモリに予め基準値として設定され
ている設定温度T0とを比較する(S2)。この比較に
おいて、検出温度T1が設定温度T0と等しいと判断さ
れた場合には、制御装置50は駆動装置40に向けて、
るつぼ5を現在の高さに維持すべき信号を出力する。こ
の信号を受けた駆動装置40は、るつぼ5を現在の高さ
で維持させる(S4)。
The controller 50 inputs the detected temperature T1 of the first thermocouple 35a (S1), and the detected temperature T1 and the set temperature T0 preset as a reference value in the memory of the controller 50. And are compared (S2). In this comparison, when it is determined that the detected temperature T1 is equal to the set temperature T0, the control device 50 directs the drive device 40 to
It outputs a signal to keep the crucible 5 at the current height. The drive device 40 receiving this signal maintains the crucible 5 at the current height (S4).

【0034】一方、S2のステップにおける比較におい
て、検出温度T1が設定温度T0と等しくないときに
は、制御装置50は、検出温度T1に対応するるつぼ5
の高さをメモリのデータをルックアップすることによっ
て選択し、この選択したるつぼ5の高さに関するデータ
を信号として駆動装置40に向けて出力する(S5)。
この信号を入力した駆動装置40は、るつぼ5をこの指
令された高さに設定するために、メモリから現在の高さ
を読み込んで、両高さの差分だけるつぼ5を昇降させる
(S6)。
On the other hand, in the comparison in the step S2, when the detected temperature T1 is not equal to the set temperature T0, the control device 50 causes the crucible 5 corresponding to the detected temperature T1.
The height of the crucible 5 is selected by looking up the data in the memory, and the data regarding the height of the selected crucible 5 is output as a signal to the driving device 40 (S5).
The drive device 40 which has received this signal reads the current height from the memory and sets the crucible 5 up and down by the difference between the two heights in order to set the crucible 5 to this commanded height (S6).

【0035】以上の処理は、制御装置50の1スキャン
分であるが、この処理は、たとえば0.1msec毎に
繰り返し行われるようにしてある。このような処理を行
うことで、るつぼ5の融液面と第1熱電対35aとの間
隔を極めて高精度に一定間隔に維持することができるよ
うになる。したがって、結果的にはメルト位置を一定に
保つことができるようになり、製造されるシリコン単結
晶体の品質向上に寄与できるようになる。このようなこ
とが品質向上に有効であることは、第1熱電対35aの
検出温度によってメルト位置を極めて高精度に推定でき
ることが実験によって立証されたからである。
The above processing is for one scan of the control device 50, and this processing is repeated, for example, every 0.1 msec. By performing such a treatment, the distance between the melt surface of the crucible 5 and the first thermocouple 35a can be maintained at a constant distance with extremely high accuracy. Therefore, as a result, the melt position can be kept constant, which contributes to the improvement of the quality of the manufactured silicon single crystal body. This is effective for quality improvement because it has been proved by experiments that the melt position can be estimated with extremely high accuracy by the temperature detected by the first thermocouple 35a.

【0036】なお、本発明の効果を有効に発揮させるた
めには、メルトの温度が一定であることが要求されるか
ら、この温度制御は特に精密に行える温度制御装置を使
用することが要求される。また、メルトの位置と検出温
度との関係は非常に重要であるので、繰り返し行った実
験によって得られたデータの内の最も信頼性の高いデー
タを制御装置50に記憶してある。メルトの温度は外気
温度に比較して非常に大きいので、外気温度の多少の変
化では検出温度に影響はないので補償の必要はないが、
特に高精度の制御が要求される場合には、外気温度の変
化による検出温度の影響を補正する補正値もメモリに記
憶させておき、外気温補正を行うようにすれば良い。
In order to effectively bring out the effect of the present invention, it is required that the temperature of the melt is constant, and therefore it is required to use a temperature control device which can perform this temperature control with high precision. It Further, since the relationship between the melt position and the detected temperature is very important, the most reliable data among the data obtained by the repeated experiments is stored in the control device 50. Since the temperature of the melt is much higher than the outside air temperature, there is no need to compensate because a slight change in the outside air temperature does not affect the detected temperature.
Especially when highly accurate control is required, the correction value for correcting the influence of the detected temperature due to the change in the outside air temperature may be stored in the memory and the outside air temperature may be corrected.

【0037】つぎに、アルゴンガスの供給量を制御する
アルゴンガス供給装置の動作を説明する。
Next, the operation of the argon gas supply device for controlling the supply amount of argon gas will be described.

【0038】制御装置50は、第1熱電対35aの検出
温度T1および第2熱電対35bの検出温度T2を入力
し(S11、S12)、これらの検出温度の温度差tを
算出する(S13)。制御装置50は、この温度差tを
信号としてアルゴンガス供給装置45に向けて出力す
る。この信号を受けたアルゴンガス供給装置45は、こ
の温度差tに対応するアルゴンガスの供給量に関するデ
ータをルックアップして選択し(S14)、指定供給量
のアルゴンガスをチャンバ2に吐出させる(S15)。
The controller 50 inputs the detected temperature T1 of the first thermocouple 35a and the detected temperature T2 of the second thermocouple 35b (S11, S12), and calculates the temperature difference t between these detected temperatures (S13). . The controller 50 outputs the temperature difference t as a signal to the argon gas supply device 45. Upon receiving this signal, the argon gas supply device 45 looks up and selects the data regarding the supply amount of the argon gas corresponding to this temperature difference t (S14), and discharges the specified supply amount of the argon gas into the chamber 2 ( S15).

【0039】以上の処理は、るつぼ位置の制御と同様
に、制御装置50の1スキャン分にあたるが、この処理
は、たとえば0.1msec毎に繰り返し行われるよう
にしてある。このような処理を行うことで、シリコン単
結晶体Sに希望の温度分布を与えることができるように
なり、シリコン単結晶体の品質を向上させることができ
るようになる。
The above processing corresponds to one scan of the control device 50, similarly to the control of the crucible position, but this processing is repeated every 0.1 msec, for example. By carrying out such a treatment, it becomes possible to give a desired temperature distribution to the silicon single crystal S, and it becomes possible to improve the quality of the silicon single crystal.

【0040】この発明の効果を有効に発揮させるために
は、常時一定の温度分布となるようにする必要があるこ
とから、アルゴンガスの供給量と温度分布との関係を実
験データに基づいて正確に把握する必要がある。この関
係は、成長させるシリコン単結晶体Sの径によっても異
なるために、各径毎にアルゴンガスの供給量と温度分布
との関係をアルゴンガス供給装置45のメモリに記憶さ
せてある。
In order to effectively bring out the effect of the present invention, it is necessary to keep a constant temperature distribution at all times. Therefore, the relationship between the supply amount of argon gas and the temperature distribution is accurately determined based on experimental data. Need to figure out. Since this relationship also varies depending on the diameter of the silicon single crystal S to be grown, the relationship between the argon gas supply amount and the temperature distribution is stored in the memory of the argon gas supply device 45 for each diameter.

【0041】なお、るつぼ位置を調整する手法あるいは
アルゴンガスの供給量を調整する手法のいずれか一方を
採用しても、シリコン単結晶体Sの品質向上に寄与する
ことができるのはもちろんであるが、両手法を併用して
採用すれば、シリコン単結晶体Sをさらに高品質にする
ことができるようになる。
Incidentally, it is needless to say that the quality of the silicon single crystal S can be improved by adopting either the method of adjusting the crucible position or the method of adjusting the supply amount of the argon gas. However, if both methods are used in combination, the quality of the silicon single crystal body S can be further improved.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上説明したように本発明の第1の構成
によれば、融液面の位置を常に一定に保つことができ、
非常に安定した高品質の単結晶体を得ることができるよ
うになる。
As described above, according to the first structure of the present invention, the position of the melt surface can be always kept constant,
It becomes possible to obtain a very stable and high quality single crystal.

【0043】また、本発明の第2の構成によれば、希望
の温度分布で単結晶体の冷却をすることができるように
なるので、結晶欠陥核生成を抑制することができ、高品
質の単結晶体の製造が可能となる。
Further, according to the second structure of the present invention, the single crystal body can be cooled with a desired temperature distribution, so that the generation of crystal defect nuclei can be suppressed and a high quality can be obtained. A single crystal body can be manufactured.

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

【図1】は、本発明にかかる単結晶体の製造装置の概略
構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an apparatus for producing a single crystal body according to the present invention.

【図2】は、本発明にかかる単結晶体の製造装置の制御
系を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a control system of an apparatus for producing a single crystal body according to the present invention.

【図3】は、本発明にかかる単結晶体の製造装置の動作
を示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the apparatus for producing a single crystal body according to the present invention.

【図4】は、本発明にかかる単結晶体の製造装置の動作
を示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flow chart showing the operation of the apparatus for producing a single crystal body according to the present invention.

【図5】は、従来の単結晶体の製造装置の概略構成図で
ある。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a conventional apparatus for producing a single crystal body.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…単結晶体の製造装置、 2…チャンバ、 2a
…加熱チャンバ、2b…引き上げチャンバ、 5…る
つぼ、 6…加熱ヒータ、7…引き上げワイヤ、
8…種結晶、 10…ワイヤ巻上機、12…ガス導入
口、 30…漏斗状のボード、 30a…平坦部、
30b…傾斜壁、 35a…第1熱電対、 35b
…第2熱電対、40…駆動装置、 45…アルゴンガ
ス供給装置、 50…制御装置。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Single crystal body manufacturing apparatus, 2 ... Chamber, 2a
... Heating chamber, 2b ... Lifting chamber, 5 ... Crucible, 6 ... Heater, 7 ... Lifting wire,
8 ... Seed crystal, 10 ... Wire hoist, 12 ... Gas inlet, 30 ... Funnel-shaped board, 30a ... Flat part,
30b ... Inclined wall, 35a ... 1st thermocouple, 35b
... Second thermocouple, 40 ... Drive device, 45 ... Argon gas supply device, 50 ... Control device.

フロントページの続き (72)発明者 小島 清 山口県光市大字島田3434番地 ニッテツ電 子株式会社内Continuation of the front page (72) Inventor Kiyo Kishima 3434 Shimada, Hikari City, Yamaguchi Prefecture Nittetsu Electronic Co., Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】駆動装置(40)により上下動可能に支持され
るるつぼ(5)と、 当該るつぼに収容されている融液から引き上げられる単
結晶体(S)の周面に沿って設けられる輻射スクリーン(3
0)と、 当該融液からの輻射熱を検出するべく当該輻射スクリー
ンに配設される温度検出手段(35a)と、 当該温度検出手段によって検出される前記融液からの輻
射熱を一定に維持すべく前記駆動装置を制御して、前記
るつぼの融液面の液面位置を調整する液面位置調整手段
(40,50)とを有することを特徴とする単結晶体の製造装
置。
1. A crucible (5) supported by a driving device (40) so as to be vertically movable, and a crucible (5) provided along the peripheral surface of a single crystal body (S) pulled up from a melt contained in the crucible. Radiation screen (3
0), temperature detecting means (35a) arranged on the radiant screen to detect radiant heat from the melt, and to maintain constant radiant heat from the melt detected by the temperature detecting means. Liquid level adjusting means for controlling the drive unit to adjust the liquid level of the melt surface of the crucible
An apparatus for producing a single crystal body having (40, 50).
【請求項2】るつぼ(5)に収容されている融液から引き
上げられる単結晶体(S)の周囲に沿って輻射スクリーン
(30)が設けられ、不活性ガス供給手段(45)によりその引
き上げ方向側から前記るつぼ側に向けて不活性ガスを流
下させることで当該単結晶体を冷却するようにした単結
晶体の製造装置であって、 前記輻射スクリーンの上端部及び下端部に当該融液から
の輻射熱を検出するべくそれぞれ設けられた温度検出手
段(35a,35b)と、 当該両温度測定手段によってそれぞれ検出される前記輻
射熱の差に応じて前記不活性ガス供給手段からの不活性
ガス供給量を制御する不活性ガス供給量制御手段(45,5
0)とを有することを特徴とする単結晶体の製造装置。
2. A radiant screen along the periphery of a single crystal body (S) pulled up from a melt contained in a crucible (5).
(30) is provided, and the inert gas supply means (45) is used to cool the single crystal body by flowing down the inert gas from the pulling direction side toward the crucible side. In the device, the temperature detection means (35a, 35b) respectively provided to detect radiant heat from the melt at the upper end and the lower end of the radiant screen, and the temperature detected by the both temperature measuring means, respectively. Inert gas supply amount control means (45, 5) for controlling the inert gas supply amount from the inert gas supply means according to the difference in radiant heat
0) and a single crystal body manufacturing apparatus.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101146695B1 (en) * 2009-01-21 2012-05-22 주식회사 엘지실트론 Apparatus and Method for manufacturing silicon crystal Improved cooling efficiency of remaining silicon melt
CN116043329A (en) * 2023-03-31 2023-05-02 苏州晨晖智能设备有限公司 Single crystal furnace with argon positioning and guiding functions
WO2024016159A1 (en) * 2022-07-19 2024-01-25 眉山博雅新材料股份有限公司 Crystal preparation device and crystal preparation method

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101146695B1 (en) * 2009-01-21 2012-05-22 주식회사 엘지실트론 Apparatus and Method for manufacturing silicon crystal Improved cooling efficiency of remaining silicon melt
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