JPH09194290A - Method for pulling up single crystal and apparatus for pulling up single crystal used for this method - Google Patents

Method for pulling up single crystal and apparatus for pulling up single crystal used for this method

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JPH09194290A
JPH09194290A JP768696A JP768696A JPH09194290A JP H09194290 A JPH09194290 A JP H09194290A JP 768696 A JP768696 A JP 768696A JP 768696 A JP768696 A JP 768696A JP H09194290 A JPH09194290 A JP H09194290A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
single crystal
pulling
main body
tail portion
melt
Prior art date
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Pending
Application number
JP768696A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naoki Ikeda
直紀 池田
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Sitix Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Sitix Corp filed Critical Sumitomo Sitix Corp
Priority to JP768696A priority Critical patent/JPH09194290A/en
Publication of JPH09194290A publication Critical patent/JPH09194290A/en
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  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for pulling up a single crystal capable of lowering the ratio of a tail part to a main body and shortening the time for molding the tail apart and an apparatus for pulling up the single crystal. SOLUTION: The single crystal 26 is pulled up to a prescribed length in the method for pulling up the single crystal by using a CZ method. The tail apart 26d of the length below the diameter of the single crystal 26 is formed and the tail part 26d is disconnected from a melt 33. This method includes a slow cooling stage for cooling the tail part 26d at a rate of 60 to 250 deg.C/hour from about the m.p. of the single crystal 26 down to about 850 deg.C.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は単結晶の引き上げ方
法及び該方法に使用する単結晶引き上げ装置に関し、よ
り詳細には半導体材料として使用されるシリコン単結晶
等の結晶を引き上げる単結晶の引き上げ方法及び該方法
に使用する単結晶引き上げ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for pulling a single crystal and a single crystal pulling apparatus used in the method, and more specifically to a method for pulling a single crystal for pulling a crystal such as a silicon single crystal used as a semiconductor material. And a single crystal pulling apparatus used in the method.

【0002】[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5は従来のCZ法に用いられる単結晶
引き上げ装置を模式的に示した断面図であり、図中31
は坩堝を示している。
2. Description of the Related Art There are various methods for growing a single crystal, one of which is the Czochralski method (hereinafter referred to as the CZ method). FIG. 5 is a sectional view schematically showing a single crystal pulling apparatus used in the conventional CZ method.
Indicates a crucible.

【0003】この坩堝31は、有底円筒形状の石英製の
内層保持容器31aと、この内層保持容器31a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31bとから構成されており、坩堝31は図中の矢印
方向に所定の速度で回転する支持軸38に支持されてい
る。この坩堝31の外側には抵抗加熱式のヒータ32
が、ヒータ32の外側には保温筒37が、それぞれ同心
円状に配置されており、坩堝31内にはこのヒータ32
により溶融させた結晶用原料の溶融液33が充填される
ようになっている。また、坩堝31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34が吊
設されており、この引き上げ軸34の先にシードチャッ
ク34aを介して取り付けられた種結晶35を支持軸3
8と同一軸心で同方向または逆方向に所定の速度で回転
させながら溶融液33の表面に接触させ、種結晶35の
表面から単結晶36を成長させる。このプロセスをシー
ディングという。次に、この種結晶35を引き続き回転
させながら徐々に引き上げ、種結晶35の先端にさらに
単結晶36を成長させるが、初めは成長する単結晶36
の直径を2〜3mmの細さに絞り、10〜20mmの長
さのネック部36aを形成する。このプロセスをネッキ
ングという。次に、単結晶36の直径を徐々に増大さ
せ、ショルダー部36bを形成し、その後所定の直径及
び所定の長さのメインボディ36cを形成する。
The crucible 31 comprises a bottomed cylindrical quartz inner layer holding container 31a and a bottomed cylindrical graphite outer layer holding container 31b fitted to the outside of the inner layer holding container 31a. The crucible 31 is supported by a support shaft 38 that rotates at a predetermined speed in the direction of the arrow in the figure. A resistance heating type heater 32 is provided outside the crucible 31.
However, the heat insulating cylinders 37 are arranged concentrically outside the heater 32, and the heater 32 is provided inside the crucible 31.
The molten liquid 33 of the crystallization raw material melted by the above is filled. A pulling shaft 34 made of a pulling rod, a wire, or the like is hung on the central axis of the crucible 31. A seed crystal 35 attached to the tip of the pulling shaft 34 via a seed chuck 34a supports a supporting shaft 3
The single crystal 36 is grown from the surface of the seed crystal 35 by contacting with the surface of the melt 33 while rotating the same in the same axis or in the opposite direction at a predetermined speed as that of 8. This process is called seeding. Next, the seed crystal 35 is gradually pulled up while being continuously rotated, and a single crystal 36 is further grown on the tip of the seed crystal 35.
The diameter of is narrowed to 2-3 mm to form a neck portion 36a having a length of 10 to 20 mm. This process is called necking. Next, the diameter of the single crystal 36 is gradually increased to form the shoulder portion 36b, and then the main body 36c having a predetermined diameter and a predetermined length is formed.

【0004】その後、単結晶引き上げの最終段階におい
ては、急激な温度変化によりメインボディ36cに高密
度の転位が形成されないように、単結晶36の引き上げ
速度を上げるか、又は溶融液33の温度を高くすること
により、単結晶36の直径を徐々に絞っていき、円錐形
のテイル部36dを形成する。この単結晶36の直径を
徐々に絞る工程によりテイル部36d近傍の単結晶36
は徐々に温度が下げられ、単結晶36に高密度の転位が
発生するのが防止される。そしてテイル部36dの形成
が終了すると、溶融液33から単結晶36を引き離して
単結晶36の引き上げを完了する。
After that, in the final stage of pulling the single crystal, the pulling speed of the single crystal 36 is increased or the temperature of the melt 33 is adjusted so that high-density dislocations are not formed in the main body 36c due to a rapid temperature change. By increasing the height, the diameter of the single crystal 36 is gradually reduced to form the conical tail portion 36d. By gradually reducing the diameter of the single crystal 36, the single crystal 36 near the tail portion 36d is
The temperature is gradually lowered to prevent high density dislocations from occurring in the single crystal 36. When the formation of the tail portion 36d is completed, the single crystal 36 is separated from the melt 33, and the pulling of the single crystal 36 is completed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】近年、LSI製造の効
率向上のため、上記したCZ法により引き上げられる単
結晶36の直径は益々大きくなってきている。単結晶引
き上げの初期段階においては、直径が2〜3mmのネッ
ク部36aを形成する必要があり、このネック部36a
の機械的強度には限界があるため、大口径の単結晶36
ではメインボディ36cの長さを余り長くできない。一
方、メインボディ36cの直径が大きくなると急激に直
径を絞るのは難しいので、テイル部36dの長さを長く
する必要があり、テイル部36dの形成時間も長くな
る。
In recent years, in order to improve the efficiency of LSI manufacturing, the diameter of the single crystal 36 pulled by the above-mentioned CZ method is becoming larger and larger. In the initial stage of pulling the single crystal, it is necessary to form a neck portion 36a having a diameter of 2 to 3 mm.
Since there is a limit to the mechanical strength of
Then, the length of the main body 36c cannot be made too long. On the other hand, if the diameter of the main body 36c becomes large, it is difficult to sharply reduce the diameter. Therefore, it is necessary to increase the length of the tail portion 36d, and the formation time of the tail portion 36d also becomes long.

【0006】従って、単結晶36を構成するメインボデ
ィ36cの体積とテイル部36dの体積とを比較する
と、メインボディ36cの直径が大きくなればなるほ
ど、メインボディ36cに対するテイル部36dの体積
の割合が大きくなる。また、メインボディ36cの形成
時間に対するテイル部36dの形成時間の割合も大きく
なる。テイル部36dはウエハ等の生産に使用すること
ができないので、単結晶36の大口径化に伴い、製品生
産用となるメインボディ36cに対して製品生産用とな
らないテイル部36dの割合が大きくなり、かつメイン
ボディ36cの形成時間に対するテイル部36d形成時
間の割合も大きくなり、その結果メインボディ36cの
生産効率が低下するという課題があった。
Therefore, comparing the volume of the main body 36c constituting the single crystal 36 with the volume of the tail portion 36d, the ratio of the volume of the tail portion 36d to the main body 36c increases as the diameter of the main body 36c increases. growing. Further, the ratio of the formation time of the tail portion 36d to the formation time of the main body 36c also becomes large. Since the tail portion 36d cannot be used for the production of wafers or the like, as the diameter of the single crystal 36 increases, the proportion of the tail portion 36d not used for product production becomes larger than the main body 36c used for product production. In addition, the ratio of the formation time of the tail portion 36d to the formation time of the main body 36c also increases, and as a result, the production efficiency of the main body 36c decreases.

【0007】本発明はこのような課題に鑑みなされたも
のであり、メインボディに対するテイル部の割合を小さ
くすることができ、テイル部の形成時間を短縮すること
ができる単結晶の引き上げ方法及び単結晶引き上げ装置
を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above problems, and a single crystal pulling method and a single crystal which can reduce the ratio of the tail portion to the main body and shorten the formation time of the tail portion. An object is to provide a crystal pulling apparatus.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段及びその効果】上記目的を
達成するために本発明に係る単結晶の引き上げ方法は、
坩堝内の結晶原料の溶融液から単結晶を引き上げつつ成
長させる単結晶の引き上げ方法において、該単結晶を所
定の長さまで引き上げる引き上げ工程、前記単結晶の直
径以下の長さのテイル部を形成するテイル部形成工程、
該テイル部を前記溶融液より切り離すテイル部切り離し
工程、及びテイル部を該単結晶の融点付近より850℃
付近までを60〜250℃/時間の速度で冷却する徐冷
工程を含むことを特徴としている。
Means for Solving the Problems and Effects Thereof In order to achieve the above object, the method for pulling a single crystal according to the present invention comprises:
In a method of pulling a single crystal which is grown while pulling a single crystal from a melt of a crystal raw material in a crucible, a pulling step of pulling the single crystal to a predetermined length, and forming a tail portion having a length equal to or less than a diameter of the single crystal Tail part forming process,
A step of separating the tail portion from the melt, and a step of separating the tail portion from around the melting point of the single crystal at 850 ° C.
It is characterized by including a slow cooling step of cooling up to the vicinity at a rate of 60 to 250 ° C./hour.

【0009】上記単結晶の引き上げ方法によれば、従来
の方法に比べてテイル部の形成時間を短縮することがで
き、高密度の転位を発生させることなく、メインボディ
に対するテイル部の割合の小さい単結晶を引き上げるこ
とができる。従って前記方法を実施することにより、よ
り安価な単結晶を提供することができる。
According to the above single crystal pulling method, the time for forming the tail portion can be shortened as compared with the conventional method, and the proportion of the tail portion to the main body is small without generating high-density dislocations. A single crystal can be pulled. Therefore, a more inexpensive single crystal can be provided by implementing the above method.

【0010】また本発明に係る単結晶引き上げ装置は、
坩堝内に充填された結晶原料の溶融液から単結晶を引き
上げる際に使用される単結晶引き上げ装置において、引
き上げられた前記単結晶の下端部近傍を均一に加熱する
加熱部、及び該加熱部を上下方向に移動させる移動機構
を有する加熱装置が付設されていることを特徴としてい
る。
The single crystal pulling apparatus according to the present invention is
In a single crystal pulling apparatus used when pulling a single crystal from a melt of a crystal raw material filled in a crucible, a heating unit for uniformly heating the lower end portion of the pulled single crystal, and the heating unit. It is characterized in that a heating device having a moving mechanism for moving in the vertical direction is additionally provided.

【0011】上記単結晶引き上げ装置によれば、付設さ
れた前記加熱装置により、引き上げられた単結晶の下端
部を均一に加熱することができるので、高密度の転位を
発生させることなしに、前記単結晶の直径以下の長さの
テイル部を容易に形成することができ、メインボディに
対するテイル部の割合の小さい単結晶を引き上げること
ができる。従って、従来より安価な単結晶の製造が可能
な単結晶引き上げ装置を提供することができる。
According to the above single crystal pulling apparatus, since the lower end portion of the pulled single crystal can be uniformly heated by the attached heating apparatus, the above-mentioned single crystal pulling apparatus can be used without generating high density dislocations. A tail portion having a length equal to or less than the diameter of the single crystal can be easily formed, and a single crystal having a small proportion of the tail portion with respect to the main body can be pulled up. Therefore, it is possible to provide a single crystal pulling apparatus capable of manufacturing a single crystal at a lower cost than ever before.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】まず本発明に係る単結晶の引き上
げ方法に使用する単結晶引き上げ装置の実施の形態につ
いて説明する。実施の形態に係る単結晶引き上げ装置で
は、CZ法に用いられる通常の単結晶引き上げ装置に、
単結晶の下端部近傍を均一に加熱する加熱部、及び該加
熱部を上下方向に移動させる移動機構を有する加熱装置
が付設された構成となっている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION First, an embodiment of a single crystal pulling apparatus used in the method for pulling a single crystal according to the present invention will be described. In the single crystal pulling apparatus according to the embodiment, a normal single crystal pulling apparatus used in the CZ method is
A heating device for uniformly heating the vicinity of the lower end of the single crystal and a heating device having a moving mechanism for vertically moving the heating part are additionally provided.

【0013】図1は実施の形態に係る単結晶引き上げ装
置を模式的に示した断面図である。
FIG. 1 is a sectional view schematically showing a single crystal pulling apparatus according to an embodiment.

【0014】CZ法に用いられる単結晶引き上げ装置の
一般的構成については、従来の技術の項で説明したの
で、ここではその部分の詳しい説明は省略し、実施の形
態に特有の移動機構付き誘導加熱装置について説明する
ことにする。
Since the general structure of the single crystal pulling apparatus used for the CZ method has been described in the section of the prior art, a detailed description of that portion will be omitted here, and a guide with a moving mechanism peculiar to the embodiment will be omitted. The heating device will be described.

【0015】誘導加熱装置とは、交番電磁界の電磁誘導
により導電材料に生ずる渦電流や表皮電流の抵抗損又は
ヒステリシス損を利用した加熱方式をいうが、本実施の
形態に係る誘導加熱装置の場合は、高周波コイルに高周
波電流を流すことにより、単結晶の内部に前記電流を発
生させて加熱する。
The induction heating device refers to a heating system utilizing the resistance loss or the hysteresis loss of the eddy current or the skin current generated in the conductive material by the electromagnetic induction of the alternating electromagnetic field. In this case, a high frequency current is passed through the high frequency coil to generate the current inside the single crystal for heating.

【0016】実施の形態に係る移動機構付き誘導加熱装
置10は、誘導加熱装置部11と移動装置部20とに分
けられる。誘導加熱装置部11は電源装置(図示せ
ず)、該電源装置に接続された配線14、配線14とチ
ャンバ39内のコイル部12とを接続する役割を果た
し、チャンバ39上壁の貫通孔17に挿通された棒状の
コイル延長部13、単結晶26の下端部の周囲に配設さ
れるコイル部12及びコイル延長部13を上下方向の移
動が可能な状態で支持している摺動部材16等により構
成されている。コイル部12は高温に耐えられるように
Mo、又はWにより形成されており、コイル延長部13
はMo又はW線を中心導体とし、この中心導体のまわり
に窒化ケイ素等からなる絶縁被膜が施された構成となっ
ている。またチャンバ39内を減圧に維持することがで
きるように、コイル延長部13の挿通部分(貫通孔1
7)はO−リング15により封止されている。
The induction heating apparatus with a moving mechanism 10 according to the embodiment is divided into an induction heating apparatus section 11 and a moving apparatus section 20. The induction heating device section 11 plays a role of connecting the power supply device (not shown), the wiring 14 connected to the power supply device, the wiring 14 and the coil portion 12 in the chamber 39, and the through hole 17 in the upper wall of the chamber 39. The rod-shaped coil extension portion 13 inserted into the coil, the coil portion 12 disposed around the lower end portion of the single crystal 26, and the sliding member 16 supporting the coil extension portion 13 in a vertically movable state. Etc. The coil portion 12 is formed of Mo or W so as to withstand high temperature, and the coil extension portion 13
Has a structure in which an Mo or W wire is used as a central conductor, and an insulating coating made of silicon nitride or the like is applied around the central conductor. Further, in order to maintain the inside of the chamber 39 at a reduced pressure, the insertion portion (through hole 1) of the coil extension 13 is
7) is sealed by an O-ring 15.

【0017】そして、前記電源装置をオンすると高周波
電流が配線14及びコイル延長部13を通じ、チャンバ
39内のコイル部12に流され、前記した作用により単
結晶26の下端部が加熱されるようになっている。
When the power supply device is turned on, a high-frequency current is passed through the wire 14 and the coil extension 13 to the coil portion 12 in the chamber 39, so that the lower end portion of the single crystal 26 is heated by the above-described action. Has become.

【0018】次に、移動装置部20について説明する。
移動装置部20は、モータ21、ネジ棒22、支持部材
23及び摺動部材24により構成されている。チャンバ
39の上壁外部に固定されたモータ21の回転軸にはネ
ジ棒22が固着され、ネジ棒22の先端部は摺動部材1
6に連結された別の摺動部材24により回転自在に支持
されている。支持部材23は図中右側部分がコイル延長
部13に固定され、左側の部分にはネジ孔23aが形成
され、ネジ棒22に螺合されている。
Next, the moving device section 20 will be described.
The moving device section 20 includes a motor 21, a screw rod 22, a support member 23, and a sliding member 24. A screw rod 22 is fixed to a rotary shaft of a motor 21 fixed to the outside of an upper wall of the chamber 39, and a tip end portion of the screw rod 22 is a sliding member 1.
It is rotatably supported by another sliding member 24 connected to the shaft 6. The right side portion of the support member 23 in the figure is fixed to the coil extension portion 13, a screw hole 23 a is formed in the left side portion, and the support member 23 is screwed into the screw rod 22.

【0019】従って、モータ21を作動させ、ネジ棒2
2を時計回り又は反時計回りに回転させることにより、
ネジ棒22に螺合された支持部材23を上下動させるこ
とができ、この支持部材23の上下動に従って支持部材
23に固定されたコイル延長部13及びコイル部12を
上下方向に移動させることができるようになっている。
Therefore, the motor 21 is operated and the screw rod 2
By rotating 2 clockwise or counterclockwise,
The support member 23 screwed to the screw rod 22 can be moved up and down, and the coil extension 13 and the coil portion 12 fixed to the support member 23 can be moved in the up-down direction according to the up-and-down movement of the support member 23. You can do it.

【0020】なお、上記実施の形態に係る単結晶引き上
げ装置では、移動機構付き誘導加熱装置10が付設され
ているが、コイル部12に代わって同様の移動機構を有
する赤外線ランプ、カーボンヒータ、電子ビーム、レー
ザ等が付設されていてもよい。
Although the single crystal pulling apparatus according to the above-mentioned embodiment is provided with the induction heating device 10 with the moving mechanism, the infrared lamp, the carbon heater, the electronic device having the similar moving mechanism instead of the coil portion 12 are provided. A beam, a laser or the like may be attached.

【0021】次に、上記実施の形態に係る単結晶引き上
げ装置を用いた単結晶引き上げ方法について説明する。
Next, a single crystal pulling method using the single crystal pulling apparatus according to the above embodiment will be described.

【0022】まず、単結晶のメインボディ26cを引き
上げるまでは、従来のCZ法による単結晶の引き上げ方
法と全く同様の方法を採用しており、該方法については
従来の技術の項において説明したので省略し、ここでは
メインボディ引き上げ後の工程について説明する。
First, until the main body 26c of a single crystal is pulled, a method exactly the same as the conventional method of pulling a single crystal by the CZ method is adopted. This method has been described in the section of the prior art. It is omitted, and the process after the main body is pulled up will be described here.

【0023】まず、所定の長さのメインボディ26cを
形成する(引き上げ工程)。次に、移動機構付き誘導加
熱装置10の移動装置部20を作動させてコイル部12
を下方へ移動させる。すなわち、メインボディ26cの
引き上げを完了するまでは、高温になるのを避けるため
コイル部12をチャンバ39の上壁付近に位置させてお
き、メインボディ26cの引き上げを完了すると、モー
タ21を作動させてネジ棒22を時計回り又は反時計回
りに回転させ、支持部材23に支持されたコイル延長部
13及びコイル部12を下方向へ移動させ、コイル部1
2を溶融液33の界面近くに位置させる。
First, the main body 26c having a predetermined length is formed (pulling step). Next, the moving device unit 20 of the induction heating device 10 with the moving mechanism is operated to turn on the coil unit 12.
Is moved downward. That is, until the main body 26c is completely pulled up, the coil portion 12 is positioned near the upper wall of the chamber 39 in order to prevent the temperature from becoming high, and when the main body 26c is completely pulled up, the motor 21 is activated. The screw rod 22 clockwise or counterclockwise to move the coil extension 13 and the coil portion 12 supported by the support member 23 downward,
2 is located near the interface of the melt 33.

【0024】次に、電源装置(図示せず)を作動させ
て、コイル部12に高周波電流を流し、単結晶26の下
端部を加熱する。下端部(液面より3cm程度の領域)
を溶融液33の温度近くにまで均一に加熱し、単結晶2
6の引き上げ速度を通常の速度の2〜10倍(1.4〜
7.0mm/分)まで上げるか、又は溶融液33の温度
を50〜100℃程度上げることにより、メインボディ
26cの直径以下の長さのテイル部26dを形成し(テ
イル部形成工程)、テイル部26dを溶融液33より切
り離す(テイル部切り離し工程)。テイル部26dの長
さは、前記した単結晶26の引き上げ速度、溶融液33
温度の上昇のさせ方により制御が可能であり、単結晶2
6の直径の1/16程度の長さまで短くすることができ
る。単結晶26下端の温度のコントロールについては、
事前に熱電対を埋め込んでおいた単結晶26を使用し、
同様の条件における単結晶26の各位置における温度と
コイル部12に流す高周波パワーとの関係を求めてお
き、該データを使用することにより行う。
Next, a power supply device (not shown) is operated to apply a high frequency current to the coil portion 12 to heat the lower end portion of the single crystal 26. Lower end (area about 3 cm from the liquid surface)
Is uniformly heated to near the temperature of the melt 33, and the single crystal 2
The pulling speed of 6 is 2 to 10 times the normal speed (1.4 to
7.0 mm / min) or by raising the temperature of the melt 33 by about 50 to 100 ° C. to form a tail portion 26 d having a length equal to or less than the diameter of the main body 26 c (tail portion forming step), The portion 26d is separated from the melt 33 (tail portion separating step). The length of the tail portion 26d depends on the pulling speed of the single crystal 26, the melt 33
It can be controlled by the method of raising the temperature.
The diameter can be shortened to about 1/16 of the diameter of 6. Regarding the control of the temperature at the lower end of the single crystal 26,
Using the single crystal 26 in which the thermocouple was embedded beforehand,
The relationship between the temperature at each position of the single crystal 26 under the same conditions and the high-frequency power flowing through the coil portion 12 is obtained in advance, and the data is used to perform this.

【0025】その後、コイル部12に流す電流量をコン
トロールしながらテイル部26dの温度を徐々に下げて
いく(徐冷工程)。このとき問題となるのはテイル部2
6dの冷却速度である。このテイル部26dの冷却速度
は60〜250℃/時間が好ましく、150〜200℃
/時間がより好ましい。冷却速度が275℃/時間より
も大きいと、急激にテイル部26dが冷却されるためメ
インボディ26cにも及ぶ高密度の転位が発生し易くな
り、他方冷却速度が55℃/時間よりも小さくても徐冷
による効果は余り変わらず、冷却のための時間がかかり
すぎて生産効率が悪くなる。
Thereafter, the temperature of the tail portion 26d is gradually lowered while controlling the amount of current flowing through the coil portion 12 (gradual cooling step). At this time, the problem is the tail portion 2
The cooling rate is 6d. The cooling rate of the tail portion 26d is preferably 60 to 250 ° C./hour, 150 to 200 ° C.
/ Time is more preferable. When the cooling rate is higher than 275 ° C./hour, the tail portion 26d is rapidly cooled, so that high-density dislocations easily reaching the main body 26c are likely to occur, while the cooling rate is lower than 55 ° C./hour. However, the effect of gradual cooling does not change much, and it takes too much time for cooling, resulting in poor production efficiency.

【0026】[0026]

【実施例】以下、本発明に係る単結晶の引き上げ方法及
び該方法に使用する単結晶引き上げ装置の実施例を図面
に基づいて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a single crystal pulling method and a single crystal pulling apparatus used in the method according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0027】[実施例1]実施例1に係る単結晶の引き
上げ方法及び該方法に使用する単結晶引き上げ装置の具
体的な条件を説明する。
[Embodiment 1] Specific conditions of the method for pulling a single crystal according to Embodiment 1 and the apparatus for pulling a single crystal used in the method will be described.

【0028】チャンバ39内の圧力:10Torr Arガスの流量:50リットル/分 コイル部の内径:330mm コイル部の高さ:25mm まず、坩堝31にシリコン原料を150kg投入して溶
解させ、直径が305mmの単結晶26をメインボディ
26cの長さが60cmになるまで引き上げ、その後単
結晶26の引き上げを一旦停止した(引き上げ工程)。
次に、単結晶26の下端部の周囲に移動させたコイル部
12に高周波電流を流して単結晶26を加熱し、溶融液
33より3cm程度上までの単結晶26の下端部近傍が
半溶融状態になるまで温度を上げてテイル部26dを形
成し(テイル部形成工程)、この下端部近傍の温度が安
定するまで約10分間、その状態を維持した。
Pressure in chamber 39: 10 Torr Ar gas flow rate: 50 liters / minute Inner diameter of coil part: 330 mm Height of coil part: 25 mm First, 150 kg of silicon raw material is charged into the crucible 31 and melted to have a diameter of 305 mm. The single crystal 26 was pulled until the length of the main body 26c became 60 cm, and then the pulling of the single crystal 26 was once stopped (pulling step).
Next, a high-frequency current is passed through the coil portion 12 moved around the lower end of the single crystal 26 to heat the single crystal 26, and the vicinity of the lower end of the single crystal 26 up to about 3 cm above the melt 33 is semi-melted. The temperature was raised to the state to form the tail portion 26d (tail portion forming step), and the state was maintained for about 10 minutes until the temperature near the lower end portion became stable.

【0029】次に、単結晶26とコイル部12とを3m
m/分の速度で上昇させて溶融液33から切り離し(テ
イル部切り離し工程)、コイル部12に供給するパワー
を制御してテイル部26dが850℃になるまで6時間
かけて冷却した(徐冷工程)。図2は溶融液33から切
り離した後の経過時間とテイル部26dの温度との関係
を示したグラフである。このように徐々にテイル部26
dの冷却を行ったため、高密度の転位は発生しなかっ
た。
Next, the single crystal 26 and the coil portion 12 are separated by 3 m.
It is raised at a speed of m / min to separate it from the melt 33 (tail part separating step), and the power supplied to the coil part 12 is controlled to cool the tail part 26d to 850 ° C. over 6 hours (slow cooling). Process). FIG. 2 is a graph showing the relationship between the elapsed time after separation from the melt 33 and the temperature of the tail portion 26d. In this way, the tail portion 26 gradually
Since the cooling of d was performed, high-density dislocations did not occur.

【0030】図3は引き上げられた単結晶26の形状を
示した正面図であり、ネック部26aは示していない。
図示したようにショルダ−部26bの長さは10cm、
メインボディ26cの長さは60cm、テイル部26d
の長さは2cmであった。また、単結晶26の各部分の
形成に要した時間は、ネック部26aが約1時間、ショ
ルダー部26bが約3時間、メインボディ26cが約1
2時間、テイル部26dが約6時間であった。また、単
結晶26全体の体積に対する製品として使用が可能なメ
インボディ26cの体積割合は92%であった。
FIG. 3 is a front view showing the shape of the pulled single crystal 26, and the neck portion 26a is not shown.
As shown, the shoulder portion 26b has a length of 10 cm,
The length of the main body 26c is 60 cm, the tail portion 26d
Had a length of 2 cm. The time required to form each part of the single crystal 26 is about 1 hour for the neck portion 26a, about 3 hours for the shoulder portion 26b, and about 1 hour for the main body 26c.
2 hours, the tail portion 26d was about 6 hours. In addition, the volume ratio of the main body 26c that can be used as a product to the entire volume of the single crystal 26 was 92%.

【0031】[実施例2]実施例2に係る単結晶引き上
げ装置は実施例1の場合と同様のものを使用した。
[Embodiment 2] As the single crystal pulling apparatus according to Embodiment 2, the same apparatus as in Embodiment 1 was used.

【0032】まず、坩堝31にはシリコン原料を150
kg投入して溶解させ、直径が12インチの単結晶26
をメインボディ26cの長さが60cmになるまで引き
上げた。引き上げ装置の外より単結晶26下端部の形を
観察しながら、半自動で引き上げ速度を調整することに
より、単結晶26の直径を250mmまで絞り、テイル
部26dを形成した。テイル部26dの周囲に移動させ
たコイル部12に高周波電流を流して単結晶26を加熱
し、溶融液33より3cm程度上までの単結晶26の下
端部近傍が半溶融状態になるまで温度を上げ(テイル部
形成工程)、下端部近傍の温度が安定するまで約10分
間、その状態を維持した。
First, the crucible 31 is made of silicon raw material 150
Single crystal 26 with a diameter of 12 inches
Was pulled up until the length of the main body 26c became 60 cm. The diameter of the single crystal 26 was reduced to 250 mm by semi-automatically adjusting the pulling speed while observing the shape of the lower end of the single crystal 26 from the outside of the pulling device to form the tail portion 26d. A high-frequency current is passed through the coil portion 12 moved around the tail portion 26d to heat the single crystal 26, and the temperature is raised until the vicinity of the lower end portion of the single crystal 26 up to about 3 cm above the melt 33 becomes a semi-molten state. The temperature was raised (tail portion forming step), and the state was maintained for about 10 minutes until the temperature near the lower end portion became stable.

【0033】次に、単結晶26とコイル部12とを3m
m/分の速度で上昇させて溶融液33から切り離し(テ
イル部切り離し工程)、コイル部12に供給するパワー
を制御してメインボディ26cの下端部が850℃にな
るまで6時間かけて冷却した(徐冷工程)。図2に溶融
液33から切り離した後の経過時間とメインボディ26
c下端部の温度との関係を示している。この場合にも冷
却速度が十分に遅かったので高密度の転位は発生しなか
った。
Next, the single crystal 26 and the coil portion 12 are separated by 3 m.
It is raised at a speed of m / min to separate it from the melt 33 (tail part separating step), and the power supplied to the coil part 12 is controlled to cool it for 6 hours until the lower end of the main body 26c reaches 850 ° C. (Slow cooling process). In FIG. 2, the elapsed time after separation from the melt 33 and the main body 26
c shows the relationship with the temperature of the lower end. Also in this case, the cooling rate was sufficiently slow, so that high-density dislocations did not occur.

【0034】引き上げられた単結晶26は、ショルダ−
部26b、及びメインボディ26cの長さが実施例1の
場合と同様であり、テイル部26dの長さは6cmであ
った。また、ネック部26a、ショルダー部26b、及
びメインボディ26cの形成に要した時間は、いずれも
実施例1の場合と同様であり、テイル部26dの形成に
は約8時間を要した。また、単結晶全体26の体積に対
する製品として使用が可能なメインボディ26cの体積
割合は88%であった。
The pulled single crystal 26 is a shoulder
The lengths of the portion 26b and the main body 26c were the same as in the first embodiment, and the length of the tail portion 26d was 6 cm. The time required to form the neck portion 26a, the shoulder portion 26b, and the main body 26c was the same as that in the first embodiment, and it took about 8 hours to form the tail portion 26d. Further, the volume ratio of the main body 26c usable as a product to the volume of the entire single crystal 26 was 88%.

【0035】[比較例1]まず、メインボディ36cの
長さが60cmの単結晶36を引き上げるまでは、実施
例1の場合と全く同様の条件で単結晶の引き上げを行
い、その後単結晶の引き上げ速度をメインボディ引き上
げ時の6倍(4.2mm/分)に上げて溶融液33より
単結晶36を切り離した。単結晶の引き上げ速度を急激
に上昇させたので、テイル部36dはほとんど形成され
なかった。ネック部36a、ショルダー部36b、及び
メインボディ36cの形成に要した時間は、いずれも実
施例1の場合と同様であり、メインボディ36c下端部
は図2に示したような冷却速度を示し、約2時間で85
0℃まで冷却された。
COMPARATIVE EXAMPLE 1 First, the single crystal 36 was pulled under the same conditions as in Example 1 until the single crystal 36 having the main body 36c of 60 cm in length was pulled, and then the single crystal was pulled up. The single crystal 36 was separated from the melt 33 by increasing the speed to 6 times (4.2 mm / min) that when the main body was pulled up. Since the pulling rate of the single crystal was rapidly increased, the tail portion 36d was hardly formed. The time required to form the neck portion 36a, the shoulder portion 36b, and the main body 36c is the same as that of the first embodiment, and the lower end portion of the main body 36c exhibits the cooling rate as shown in FIG. 85 in about 2 hours
Cooled to 0 ° C.

【0036】引き上げられた単結晶36を検査すると、
溶融液33より単結晶36を切り離した後の急激な温度
変化により、切り離した位置より約31cm上方まで高
密度の転位が発生した。従って、製品として使用するこ
とができるメインボディの長さは60−31=29cm
となり、単結晶全体に対する製品として使用が可能なメ
インボディの体積割合は46%と低かった。
When the pulled single crystal 36 is inspected,
Due to the rapid temperature change after the single crystal 36 was separated from the melt 33, high-density dislocations were generated up to about 31 cm above the separated position. Therefore, the length of the main body that can be used as a product is 60-31 = 29cm
The volume ratio of the main body that can be used as a product to the whole single crystal was as low as 46%.

【0037】[比較例2]従来のCZ法による単結晶の
引き上げ方法と同様の方法で単結晶の引き上げを行っ
た。
[Comparative Example 2] A single crystal was pulled by the same method as the conventional method for pulling a single crystal by the CZ method.

【0038】まず、メインボディ36cの長さが約50
cmの単結晶36を引き上げるまでは、実施例1の場合
と全く同様の条件で単結晶の引き上げを行った。その
後、単結晶引き上げ装置の外より単結晶36下端部の形
を観察しながら、半自動で引き上げ速度を調整すること
により単結晶36の直径を絞り、テイル部36dを形成
した。このとき、図2に示したように、テイル部36d
の冷却速度を単結晶の融点付近から850℃まで10時
間で冷却されるように設定した。
First, the length of the main body 36c is about 50.
The single crystal was pulled under exactly the same conditions as in Example 1 until the single crystal 36 having a size of cm was pulled. Then, while observing the shape of the lower end portion of the single crystal 36 from the outside of the single crystal pulling apparatus, the diameter of the single crystal 36 was reduced by semi-automatically adjusting the pulling speed to form the tail portion 36d. At this time, as shown in FIG. 2, the tail portion 36d
The cooling rate was set so that it was cooled from near the melting point of the single crystal to 850 ° C. in 10 hours.

【0039】図4は引き上げられた単結晶36の形状を
示した正面図であり、ネック部36aは示していない。
図示したようにショルダ−部36bの長さは約10c
m、メインボディ36cの長さは約50cm、テイル部
36dの長さは約35cmであった。また、単結晶36
の引き上げに要した時間は、ネック部36aが約1時
間、ショルダー部36bが約3時間、メインボディ36
cが約10時間、テイル部36dが約10時間であっ
た。また、単結晶全体36の体積に対する製品として使
用が可能なメインボディ36cの体積割合は77%であ
った。
FIG. 4 is a front view showing the shape of the pulled single crystal 36, and the neck portion 36a is not shown.
As shown, the length of the shoulder portion 36b is about 10c.
m, the length of the main body 36c was about 50 cm, and the length of the tail portion 36d was about 35 cm. In addition, single crystal 36
It took about 1 hour for the neck part 36a, about 3 hours for the shoulder part 36b, and the main body 36
c was about 10 hours, and the tail portion 36d was about 10 hours. The volume ratio of the main body 36c usable as a product to the volume of the entire single crystal 36 was 77%.

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

【図1】本発明の実施の形態に係る単結晶引き上げ装置
を模式的に示した断面図である。
FIG. 1 is a sectional view schematically showing a single crystal pulling apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】各実施例及び各比較例におけるテイル部切り離
し工程後の経過時間とメインボディ下端部の温度との関
係を示したグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the elapsed time after the step of separating the tail portion and the temperature of the lower end of the main body in each example and each comparative example.

【図3】実施例1に係る単結晶を模式的に示した正面図
である。
FIG. 3 is a front view schematically showing a single crystal according to Example 1.

【図4】比較例2に係る単結晶を模式的に示した正面図
である。
FIG. 4 is a front view schematically showing a single crystal according to Comparative Example 2.

【図5】従来のCZ法に用いられる単結晶引き上げ装置
を模式的に示した断面図である。
FIG. 5 is a sectional view schematically showing a single crystal pulling apparatus used in a conventional CZ method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 移動機構付き誘導加熱装置 12 コイル部 20 移動装置部 26 単結晶 26c メインボディ 26d テイル部 31 坩堝 33 溶融液 10 induction heating device with moving mechanism 12 coil part 20 moving device part 26 single crystal 26c main body 26d tail part 31 crucible 33 melt

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 坩堝内の結晶原料の溶融液から単結晶を
引き上げつつ成長させる単結晶の引き上げ方法におい
て、該単結晶を所定の長さまで引き上げる引き上げ工
程、前記単結晶の直径以下の長さのテイル部を形成する
テイル部形成工程、該テイル部を前記溶融液より切り離
すテイル部切り離し工程、及びテイル部を該単結晶の融
点付近より850℃付近までを60〜250℃/時間の
速度で冷却する徐冷工程を含むことを特徴とする単結晶
の引き上げ方法。
1. A method of pulling a single crystal in which a single crystal is grown while being pulled from a melt of a crystal raw material in a crucible, a pulling step of pulling the single crystal to a predetermined length, A step of forming a tail portion, a step of separating the tail portion from the melt, and a step of cooling the tail portion from around the melting point of the single crystal to around 850 ° C. at a rate of 60 to 250 ° C./hour. A method for pulling a single crystal, which comprises a slow cooling step of:
【請求項2】 坩堝内に充填された結晶原料の溶融液か
ら単結晶を引き上げる際に使用される単結晶引き上げ装
置において、引き上げられた前記単結晶の下端部近傍を
均一に加熱する加熱部、及び該加熱部を上下方向に移動
させる移動機構を有する加熱装置が付設されていること
を特徴とする単結晶引き上げ装置。
2. A single crystal pulling apparatus used for pulling a single crystal from a melt of a crystal raw material filled in a crucible, a heating unit for uniformly heating the lower end portion of the pulled single crystal, And a heating device having a moving mechanism for moving the heating part in the vertical direction, the single crystal pulling device.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009256156A (en) * 2008-04-21 2009-11-05 Sumco Corp Method for growing silicon single crystal
CN106637402A (en) * 2016-12-22 2017-05-10 卡姆丹克太阳能(江苏)有限公司 Flat ending method of monocrystal silicon and preparation method of monocrystal silicon

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