JPH10273376A - Production of single crystal and apparatus for producing single crystal - Google Patents

Production of single crystal and apparatus for producing single crystal

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JPH10273376A
JPH10273376A JP9487697A JP9487697A JPH10273376A JP H10273376 A JPH10273376 A JP H10273376A JP 9487697 A JP9487697 A JP 9487697A JP 9487697 A JP9487697 A JP 9487697A JP H10273376 A JPH10273376 A JP H10273376A
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JP
Japan
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magnetic field
single crystal
cusp
type magnetic
seed crystal
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP9487697A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsunehisa Machida
倫久 町田
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Super Silicon Crystal Research Institute Corp
Original Assignee
Super Silicon Crystal Research Institute Corp
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To pull a single crystal of a large diameter and a heavy weight by increasing the strength of a neck part formed by the Dash method. SOLUTION: A seed crystal 1 is lowered so as to be dipped in a melt 2 in a quartz crucible 4 and a current is then applied to a coil 11 to generate a vertical type magnetic field. The seed crystal 1 is subsequently pulled up at a relatively high speed after the passage of a prescribed time to carry out the necking. When the necking is completed to start the formation of an upper conical part 15, the application of the vertical type magnetic field is stopped to apply a current in the opposite direction to the coils 11a and 11b to form a Cusp type magnetic field CM. The pulling up speed is slowly reduced in a state of the Cusp type magnetic field CM applied to the melt 2 to thereby form the upper conical part 15. The seed crystal 1 is then pulled at a prescribed speed in the state of the Cusp type magnetic field CMapplied thereto to thereby form a circular cylindrical body part 17.

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、引上げCZ(Czoc
hralski)法によりSi(シリコン)の無転位の単結晶
を製造するための単結晶製造方法及び単結晶製造装置に
関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a pulling CZ (Czoc).
The present invention relates to a single crystal manufacturing method and a single crystal manufacturing apparatus for manufacturing a dislocation-free single crystal of Si (silicon) by the hralski) method.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、引上げCZ法による単結晶製造
装置では、高耐圧気密チャンバ内を10torr程度に減圧
して新鮮なAr(アルゴン)ガスを流すとともに、チャ
ンバ内の下方に設けられた石英るつぼ内の多結晶を加熱
して溶融し、この融液の表面に種結晶を上から浸漬し、
種結晶と石英るつぼを回転、上下移動させながら種結晶
を引き上げることにより、種結晶の下に上端が突出した
円錐形の上部コーン部と、円柱状のボディー部と下端が
突出した円錐形の下部コーン部より成る単結晶(いわゆ
るインゴット)を成長させるように構成されている。
2. Description of the Related Art In general, in a single crystal manufacturing apparatus by the pulling CZ method, a high pressure-resistant hermetic chamber is decompressed to about 10 torr to flow fresh Ar (argon) gas, and a quartz crucible provided below the chamber is provided. The polycrystal in is melted by heating, and the seed crystal is immersed in the surface of this melt from above,
The seed crystal and the quartz crucible are rotated and moved up and down, and the seed crystal is pulled up, so that a conical upper cone part whose upper end protrudes below the seed crystal, and a conical lower part whose cylindrical body part and lower end protrude It is configured to grow a single crystal (so-called ingot) composed of a cone portion.

【0003】また、この成長方法として、種結晶を融液
の表面に浸漬したときの熱衝撃により種結晶に発生する
転位を除去(無転位化)するために、図6に示すように
種結晶1をSi融液2の表面に浸漬した後、引上げ速度
を比較的速くすることにより種結晶より小径の例えば直
径が3〜5mmのネック部3を形成した後に上記の上部
コーン部の引上げを開始するダッシュ(Dash)法が知られ
ている。
[0003] In order to remove dislocations generated in the seed crystal by thermal shock when the seed crystal is immersed in the surface of the melt (to eliminate dislocations), as shown in FIG. 1 is immersed in the surface of the Si melt 2 and the pulling speed is relatively increased to form a neck portion 3 having a diameter smaller than that of the seed crystal, for example, 3 to 5 mm, and then the pulling of the upper cone portion is started. The dash (Dash) method is known.

【0004】さらに、この小径のネック部3を介して
は、大径、大重量(150〜200kg以上)の単結晶
を引き上げることができないので、例えば特公平5−6
5477号公報に示されるようにDash法により小径のネ
ック部3を形成した後、引上げ速度を比較的遅くして大
径を形成し、次いで引上げ速度を比較的速くして小径を
形成することにより「くびれ」を形成し、この大径部の
下のくびれを把持具で把持することにより大径、高重量
の単結晶を引き上げる方法が提案されている。また、く
びれを把持する従来の装置としては、上記公報の他に、
例えば特公平7−103000号公報、特公平7−51
5号公報に示されているものがある。
Further, since a single crystal having a large diameter and a large weight (150 to 200 kg or more) cannot be pulled through the small diameter neck portion 3, for example, Japanese Patent Publication No.
As shown in Japanese Patent No. 5377, after forming a small-diameter neck portion 3 by the Dash method, the pulling speed is relatively slow to form a large diameter, and then the pulling speed is relatively high to form a small diameter. A method has been proposed in which a "constriction" is formed, and the constriction below the large-diameter portion is gripped by a gripper to pull up a large-diameter, heavy-weight single crystal. Further, as a conventional device for gripping the constriction, in addition to the above publication,
For example, Japanese Patent Publication No. 7-103000, Japanese Patent Publication No. 7-51
No. 5 is disclosed.

【0005】また、他の従来例としては、例えば特開平
5−270974号公報、特開平7−172981号公
報に示されるように上記「くびれ」を形成しないでボデ
ィー部をそのまま把持する方法や、特開昭63−252
991号公報、特開平5−270975号公報に示され
るように上記「くびれ」の代わりに、上部コーン部とボ
ディー部の間の肩部にボディー部より径が大きい「環状
部」を形成し、この「環状部」の下を把持する方法が提
案されている。
[0005] Further, as another conventional example, as described in, for example, JP-A-5-270974 and JP-A-7-172981, a method of holding the body portion without forming the above-mentioned "constriction", JP-A-63-252
No. 991, JP-A-5-270975, instead of the above-mentioned “constriction”, an “annular portion” having a larger diameter than the body portion is formed at the shoulder between the upper cone portion and the body portion, There has been proposed a method of gripping under the “annular portion”.

【0006】また、Si融液2から単結晶を成長させる
場合、Si融液2の対流によるミクロな結晶成長の乱れ
が問題となるので、これを防止するために例えば特開昭
60−16891号公報、特公平2−12920号公
報、特開昭59−199597号公報に示されるよう
に、Si融液2に対して縦磁界や、横磁界、カスプ型磁
界を印加することによりSi融液2の動きを抑制すると
ともに、単結晶を低酸素濃度化するMCZ(磁界印加C
Z)法が知られている。ここで、縦磁界を印加する方法
は、他の方法と比較して単結晶が高酸素濃度化する。
Further, when a single crystal is grown from the Si melt 2, microturbulence of crystal growth due to convection of the Si melt 2 poses a problem. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 60-16891 discloses a method for preventing this. As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. Hei 2-12920 and Japanese Patent Laid-Open Publication No. Sho 59-199597, by applying a vertical magnetic field, a transverse magnetic field, and a cusp-type magnetic field to the Si melt 2, MCZ (magnetic field applied C)
Z) The method is known. Here, in the method of applying a vertical magnetic field, the single crystal has a higher oxygen concentration than other methods.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Dash法
により形成した3〜5mmの小径のネック部3は、耐荷
重力が100kg〜280kg程度であり、それ以上の
大径(例えば300mm)、大重量の単結晶を引き上げ
ることができないという問題点がある。また、Dash法に
よるネック部3の下に「くびれ」を形成する方法では、
この部分が無駄になり、また、「くびれ」を把持するた
めの機構が別途必要になるという問題点がある。
However, the neck portion 3 having a small diameter of 3 to 5 mm formed by the Dash method has a load bearing capacity of about 100 kg to 280 kg, and has a larger diameter (for example, 300 mm) and a larger weight. There is a problem that a single crystal cannot be pulled. In the method of forming a “neck” below the neck portion 3 by the Dash method,
There is a problem that this portion is wasted and a mechanism for gripping the "neck" is separately required.

【0008】本発明は上記従来の問題点に鑑み、Dash法
により形成するネック部の強度を強化してこのネック部
を介して大径、大重量の単結晶を引き上げることができ
る単結晶製造方法及び装置を提供することを目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned conventional problems, the present invention enhances the strength of a neck formed by the Dash method and allows a single crystal having a large diameter and a large weight to be pulled through the neck. And an apparatus.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、種結晶の下にネック部を成長させる、いわ
ゆるネッキングプロセスで単結晶の軸方向の縦型磁界を
原料融液に印加するようにしたものである。また、上下
逆方向の2つの磁界を発生させる、カスプ型磁界発生装
置の2つのコイルへの通電を制御して、かかる縦型磁界
を得るとともに、ネッキングプロセス終了後の単結晶ボ
ディー部の形成には無磁界とするか、カスプ型磁界を印
加するようにする。
According to the present invention, in order to achieve the above object, a vertical magnetic field in the axial direction of a single crystal is applied to a raw material melt by a so-called necking process for growing a neck portion under a seed crystal. It is something to do. In addition, by controlling the energization of two coils of a cusp-type magnetic field generator that generates two magnetic fields in the opposite directions, a vertical magnetic field is obtained, and a single crystal body is formed after the necking process. Is a non-magnetic field or a cusp-type magnetic field is applied.

【0010】すなわち本発明によれば、石英るつぼ内の
原料融液に種結晶を浸漬し、なじませ、その後、種結晶
を引き上げてネック部を形成し、次いで単結晶のボディ
ー部を形成する単結晶製造方法において、前記ネック部
を形成するネッキングプロセスで前記石英るつぼ内の前
記原料融液に単結晶の軸方向の縦型磁界を印加すること
を特徴とする単結晶製造方法が提供される。
That is, according to the present invention, the seed crystal is immersed in the raw material melt in the quartz crucible and is allowed to conform, then the seed crystal is pulled up to form a neck portion, and then the single crystal body portion is formed. In the method for producing a crystal, a vertical magnetic field in the axial direction of a single crystal is applied to the raw material melt in the quartz crucible in a necking process for forming the neck portion.

【0011】また、本発明によれば、石英るつぼ内の原
料融液に種結晶を浸漬し、なじませ、その後、種結晶を
引き上げてネック部を形成し、次いで単結晶のボディー
部を形成する単結晶製造方法において、前記ネック部を
形成するネッキングプロセスで前記石英るつぼ内の前記
原料融液に単結晶の軸方向の縦型磁界を印加するステッ
プと、前記ネッキングプロセスが終了し、前記単結晶の
ボディー部につながる上部コーン部の形成開始後に、前
記縦型磁界の印加を終了させるステップとを、有するこ
とを特徴とする単結晶製造方法が提供される。
Further, according to the present invention, the seed crystal is immersed in the raw material melt in the quartz crucible and allowed to adjust, then the seed crystal is pulled up to form a neck portion, and then a single crystal body portion is formed. In the method for producing a single crystal, a step of applying a vertical magnetic field in the axial direction of the single crystal to the raw material melt in the quartz crucible in a necking process for forming the neck portion, and the necking process is completed. Terminating the application of the vertical magnetic field after the formation of the upper cone portion connected to the body portion starts.

【0012】また、本発明によれば、石英るつぼ内の原
料融液に種結晶を浸漬し、なじませ、その後、種結晶を
引き上げてネック部を形成し、次いで単結晶のボディー
部を形成する単結晶製造方法において、前記ネック部を
形成するネッキングプロセスで前記石英るつぼ内の前記
原料融液に単結晶の軸方向の縦型磁界を印加するステッ
プと、前記ネッキングプロセスが終了し、前記単結晶の
ボディー部につながる上部コーン部の形成開始後に、前
記縦型磁界をカスプ型磁界に切り換えるステップと、前
記カスプ型磁界を印加しながら単結晶のボディー部を形
成する工程とを、有することを特徴とする単結晶製造方
法が提供される。
Further, according to the present invention, the seed crystal is immersed in the raw material melt in the quartz crucible and is allowed to adjust, and then the seed crystal is pulled up to form a neck portion, and then a single crystal body portion is formed. In the method for producing a single crystal, a step of applying a vertical magnetic field in the axial direction of the single crystal to the raw material melt in the quartz crucible in a necking process for forming the neck portion, and the necking process is completed. Switching the vertical magnetic field to a cusp-type magnetic field after starting the formation of the upper cone portion leading to the body part, and forming a single crystal body while applying the cusp-type magnetic field. Is provided.

【0013】また、本発明によれば、上下のコイルに対
して逆方向の電流を供給することによりカスプ型磁界を
発生させて石英るつぼ内の原料融液に印加するカスプ磁
界型単結晶製造装置において、前記原料融液に浸漬した
種結晶を引き上げて、その下に単結晶のネック部を形成
するネッキングプロセスでは前記上下のコイルに同一方
向の電流を供給して前記単結晶の軸方向の縦型磁界を発
生させ、前記ネッキングプロセス終了後、前記電流の供
給を漸次停止するための制御手段を有することを特徴と
する単結晶製造装置が提供される。
Further, according to the present invention, a cusp magnetic field type single crystal manufacturing apparatus for generating a cusp type magnetic field by supplying currents in opposite directions to upper and lower coils and applying the cusp type magnetic field to a raw material melt in a quartz crucible. In the necking process of pulling up a seed crystal immersed in the raw material melt and forming a neck portion of a single crystal thereunder, current is supplied in the same direction to the upper and lower coils, and a longitudinal direction of the single crystal in the axial direction is supplied. A single crystal manufacturing apparatus is provided, which has a control means for generating a mold magnetic field and gradually stopping the supply of the current after the necking process is completed.

【0014】また、本発明によれば、上下のコイルに対
して逆方向の電流を供給することによりカスプ型磁界を
発生させて石英るつぼ内の原料融液に印加するカスプ磁
界型単結晶製造装置において、前記原料融液に浸漬した
種結晶を引き上げて、その下に単結晶のネック部を形成
するネッキングプロセスでは前記上下のコイルに同一方
向の電流を供給して前記単結晶の軸方向の縦型磁界を発
生させ、前記ネッキングプロセス終了後、前記逆方向の
電流を漸次供給するための制御手段を有することを特徴
とする単結晶製造装置が提供される。
Further, according to the present invention, a cusp magnetic field type single crystal manufacturing apparatus for generating a cusp type magnetic field by supplying currents in opposite directions to upper and lower coils and applying the cusp type magnetic field to a raw material melt in a quartz crucible. In the necking process of pulling up a seed crystal immersed in the raw material melt and forming a neck portion of a single crystal thereunder, current is supplied in the same direction to the upper and lower coils, and a longitudinal direction of the single crystal in the axial direction is supplied. An apparatus for producing a single crystal is provided, comprising: a control means for generating a mold magnetic field and gradually supplying the reverse current after the necking process is completed.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図1は本発明に係る単結晶製造方
法及び装置によるネック部製造方法の一実施形態を示す
説明図、図2は本発明に係る縦型磁界方式の単結晶製造
装置を示す構成図、図3は図2の単結晶製造装置による
単結晶製造工程を示す説明図、図4は本発明に係るカス
プ型磁界方式の単結晶製造装置を示す構成図、図5は図
4の単結晶製造装置による単結晶製造工程を示す説明図
である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory view showing an embodiment of a neck portion manufacturing method using a single crystal manufacturing method and apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a configuration diagram showing a vertical magnetic field type single crystal manufacturing apparatus according to the present invention. FIG. 4 is an explanatory view showing a single crystal manufacturing process by the single crystal manufacturing apparatus of FIG. 2, FIG. 4 is a configuration diagram showing a cusp-type magnetic single crystal manufacturing apparatus according to the present invention, and FIG. It is explanatory drawing which shows a single crystal manufacturing process.

【0016】図1において、種結晶1は種結晶ホルダ5
により保持され、種結晶ホルダ5はケーブル6を介して
引き上げられる。石英るつぼ4内には多結晶が加熱され
て溶融し、この融液2の表面に種結晶1を上から浸漬
し、次いで種結晶1を融液2の表面に浸漬したときの熱
衝撃により種結晶1に発生する転位を除去(無転位化)
するために、引上げ速度を比較的速くすることにより種
結晶1より小径の例えば直径が3〜5mmのネック部3
を形成する(ネッキングプロセス)。そして、このネッ
ク部3の形成中に縦型磁界VMを融液2に印加すること
により、融液2の振動を抑制してネック部3の表面の凹
凸を少なくして強度を増加させる。この場合、縦型磁界
VMが単結晶の成長軸に平行であるので、石英るつぼ4
から融液2内に溶け込んだ酸素が効率的に成長界面に輸
送されるので、高酸素濃度のネック部3が形成される。
In FIG. 1, a seed crystal 1 is a seed crystal holder 5
And the seed crystal holder 5 is pulled up via the cable 6. The polycrystal is heated and melted in the quartz crucible 4, and the seed crystal 1 is immersed in the surface of the melt 2 from above, and then the seed crystal 1 is immersed in the surface of the melt 2 by thermal shock. Removal of dislocations generated in crystal 1 (elimination of dislocations)
In order to make the neck portion 3 smaller in diameter than the seed crystal 1, for example, having a diameter of 3 to 5 mm, the pulling speed is made relatively high.
(Necking process). By applying the vertical magnetic field VM to the melt 2 during the formation of the neck 3, the vibration of the melt 2 is suppressed, the unevenness on the surface of the neck 3 is reduced, and the strength is increased. In this case, since the vertical magnetic field VM is parallel to the growth axis of the single crystal, the quartz crucible 4
Thus, oxygen dissolved in the melt 2 is efficiently transported to the growth interface, so that the neck portion 3 having a high oxygen concentration is formed.

【0017】すなわち、縦型磁界VMは通常、単結晶中
の酸素濃度が高くなる等の不利な点が指摘されている
が、本発明ではネック部3の成長中に縦型磁界VMを印
加することにより、Dash法によるネック部3の形状を安
定化させるとともに高酸素濃度化することにより機械的
強度を増加させる。ここで、ネック部3の強度は、無磁
界で形成した場合を1.0とすると、カスプ(Cusp)型
磁界を印加して形成した場合には略1.1であり、横型
磁界を印加して形成した場合には略1.2であり、縦型
磁界VMを印加して形成した場合には略1.5であるの
で、本発明によればネック部3の強度を無磁界の場合の
1.5倍に増加させることができる。
That is, although the vertical magnetic field VM is usually pointed out to disadvantages such as an increase in the oxygen concentration in the single crystal, the present invention applies the vertical magnetic field VM during the growth of the neck portion 3. This stabilizes the shape of the neck portion 3 by the Dash method and increases the mechanical strength by increasing the oxygen concentration. Here, assuming that the strength of the neck portion 3 is 1.0 when formed without a magnetic field, the strength of the neck portion 3 is approximately 1.1 when formed by applying a Cusp type magnetic field. Is approximately 1.2 when formed by applying a vertical magnetic field VM, and approximately 1.5 when formed by applying a vertical magnetic field VM. It can be increased by a factor of 1.5.

【0018】図2は縦型磁界方式の単結晶製造装置を示
している。略円筒形の高耐圧気密チャンバ10内には多
結晶が溶融した石英るつぼ4が配置され、石英るつぼ4
は回転可能に、かつ上下方向に移動可能に支持されてい
る。種結晶1及び種結晶ホルダ5はケーブル6の先端に
固定され、ケーブル6は巻き取りドラム12により巻き
取られる。巻き取りドラム12はドラム部13内に配置
され、ドラム部13はチャンバ10に対して回転可能に
支持されている。そして、チャンバ10の周りには石英
るつぼ4内の融液2に対して縦型磁界VMが印加される
ようにコイル11が巻回されている。
FIG. 2 shows a vertical magnetic field type single crystal manufacturing apparatus. A quartz crucible 4 in which a polycrystal is melted is disposed in a substantially cylindrical high pressure tight airtight chamber 10.
Are supported rotatably and movably in the vertical direction. The seed crystal 1 and the seed crystal holder 5 are fixed to the tip of a cable 6, and the cable 6 is wound by a winding drum 12. The take-up drum 12 is disposed in a drum unit 13, and the drum unit 13 is rotatably supported with respect to the chamber 10. A coil 11 is wound around the chamber 10 so that a vertical magnetic field VM is applied to the melt 2 in the quartz crucible 4.

【0019】次に、図3を参照してこの縦型磁界方式の
単結晶製造装置を用いた場合の製造方法を説明する。先
ず、チャンバ10内を10torr程度に減圧して新鮮なA
r(アルゴン)ガスを流すとともに、チャンバ10内の
下方に設けられた石英るつぼ4内の多結晶を加熱して溶
融させる。そして、種結晶1が石英るつぼ4内の融液2
に浸漬するように下降させ、次いで図3(a)に示すよ
うにコイル11に電流を印加することにより縦型磁界V
Mを発生させるとともに、所定時間の経過後に種結晶1
を比較的速い速度で引き上げることにより、種結晶1の
下に直径が3〜4mmの小径のネック部3を形成させる
(ネッキングプロセス)。
Next, a manufacturing method using this vertical magnetic field type single crystal manufacturing apparatus will be described with reference to FIG. First, the inside of the chamber 10 is decompressed to about 10 torr and fresh A
While flowing r (argon) gas, the polycrystal in the quartz crucible 4 provided below in the chamber 10 is heated and melted. Then, the seed crystal 1 is melt 2 in the quartz crucible 4.
3a, and then applying a current to the coil 11 as shown in FIG.
M and the seed crystal 1
Is pulled up at a relatively high speed to form a small-diameter neck portion 3 having a diameter of 3 to 4 mm below the seed crystal 1 (necking process).

【0020】次いで図3(b)に示すように、ネッキン
グプロセスが終了して上部コーン部15を形成開始した
後の所定の時点で、縦型磁界VMの印加を中止するよう
にコイル11a、11bへの電流供給を停止する。な
お、磁界強度の急激な変動は原料結晶に不規則な対流を
もたらすので、電流値を漸次減少させて磁界強度を次第
に0になるよう制御する。その後無磁界状態で、引上げ
速度を徐々に遅くすることにより上部コーン部15を形
成させる。次いで無磁界状態で、一定の速度で引き上げ
ることにより図3(c)に示すように、円柱状のボディ
ー部17を形成させる。
Next, as shown in FIG. 3B, at a predetermined point in time after the necking process is completed and the formation of the upper cone portion 15 is started, the application of the vertical magnetic field VM is stopped so that the coils 11a and 11b are stopped. Stop supplying current to Since a sudden change in the magnetic field strength causes irregular convection in the raw material crystal, the current value is gradually reduced to control the magnetic field strength to gradually become zero. Thereafter, the upper cone portion 15 is formed by gradually lowering the pulling speed in the absence of a magnetic field. Next, in a state of no magnetic field, the cylindrical body portion 17 is formed by pulling up at a constant speed as shown in FIG.

【0021】図4はカスプ型磁界方式の単結晶製造装置
を示し、チャンバ10の周りには石英るつぼ4の上方に
おいて上部コイル11aが巻回され、石英るつぼ4の下
方において下部コイル11bが巻回されている。このよ
うな構成によれば、コイル11a、11bに逆方向の電
流を印加することにより、下方向に向かう縦型磁界と上
方向に向かう縦型磁界のカスプ型磁界CMを形成するこ
とができる。
FIG. 4 shows a single crystal manufacturing apparatus of the cusp type magnetic field type. An upper coil 11a is wound around a chamber 10 above a quartz crucible 4, and a lower coil 11b is wound below a quartz crucible 4. Have been. According to such a configuration, by applying a current in the opposite direction to the coils 11a and 11b, it is possible to form a cusp-type magnetic field CM of a vertical magnetic field directed downward and a vertical magnetic field directed upward.

【0022】次に、図5を参照してこのカスプ型磁界方
式の単結晶製造装置を用いた場合の製造方法を説明す
る。先ず、種結晶1が石英るつぼ4内の融液2に浸漬す
るように下降させ、次いで図5(a)に示すようにコイ
ル11a、11bに同方向の電流、すなわち上部コイル
11aにはカスプ磁界発生時とは逆方向の電流を印加す
ることにより縦型磁界VMを発生させるとともに、所定
時間の経過後に種結晶1を比較的速い速度で引き上げる
ネッキングプロセスにより、種結晶1の下に直径が3〜
4mmの小径のネック部3を形成させる。
Next, a manufacturing method using this cusp type magnetic field type single crystal manufacturing apparatus will be described with reference to FIG. First, the seed crystal 1 is lowered so as to be immersed in the melt 2 in the quartz crucible 4. Then, as shown in FIG. 5 (a), currents in the same direction are applied to the coils 11a and 11b, that is, a cusp magnetic field is applied to the upper coil 11a. A vertical magnetic field VM is generated by applying a current in a direction opposite to that at the time of generation, and a necking process of pulling up the seed crystal 1 at a relatively high speed after a predetermined time elapses has a diameter of 3 mm below the seed crystal 1. ~
A neck portion 3 having a small diameter of 4 mm is formed.

【0023】次いで図5(b)に示すように、ネッキン
グプロセスが終了して上部コーン部15を形成開始した
後の所定時点で、縦型磁界VMの印加を漸次減少さてて
中止し、その後コイル11a、11bに逆方向の電流を
漸次印加することによりカスプ型磁界CMを形成する。
カスプ型磁界CMを印加した状態で、引上げ速度を徐々
に遅くすることにより上部コーン部15を形成させる。
次いでカスプ型磁界CMを印加した状態で、一定の速度
で引き上げることにより図5(c)に示すように、円柱
状のボディー部17を形成させる。
Next, as shown in FIG. 5B, at a predetermined time after the necking process is completed and the formation of the upper cone portion 15 is started, the application of the vertical magnetic field VM is gradually reduced and stopped. A cusp-type magnetic field CM is formed by gradually applying currents in opposite directions to 11a and 11b.
The upper cone portion 15 is formed by gradually lowering the pulling speed in a state where the cusp type magnetic field CM is applied.
Next, in a state where the cusp type magnetic field CM is applied, the cylindrical body portion 17 is formed by pulling up at a constant speed as shown in FIG. 5C.

【0024】なお、このカスプ型磁界方式の単結晶製造
装置では、図5(a)、(b)に示すネック部3の成長
中には、コイル11a、11bの中心位置を上下方向の
どちらかに極端にずらして配置し、石英るつぼ4に近い
方のコイルのみに電流を印加して縦型磁界VMを発生す
るようにしてもよく、また、図5(c)に示すボディー
部17の成長中にはカスプ型磁界CMを印加しないで無
磁界としてもよい。この場合、ネッキングプロセスが終
了し、上部コーン部15の形成を開始した後の所定の時
点で縦型磁界の印加を終了し、その後は無磁界とする。
なお、ネッキングプロセスが終了して上部コーン部15
を形成開始した後の所定時点とは、上部コーン部15の
径が単結晶ボディー部17の径の10〜90%の径とな
った時点を選定する。これは、極端にネック部3やボデ
ィー部17の外周16に近いところでの磁界の変動は好
ましくないからである。
In the cusp-type single crystal manufacturing apparatus, during the growth of the neck portion 3 shown in FIGS. 5A and 5B, the center position of the coils 11a and 11b is set to one of the vertical directions. And a vertical magnetic field VM may be generated by applying a current only to the coil closer to the quartz crucible 4, and the growth of the body portion 17 shown in FIG. The cusp-type magnetic field CM may not be applied to the inside, and a non-magnetic field may be used. In this case, the application of the vertical magnetic field is terminated at a predetermined time after the necking process is completed and the formation of the upper cone portion 15 is started, and thereafter, the magnetic field is stopped.
The necking process is completed and the upper cone 15
The predetermined point in time after the start of the formation is selected when the diameter of the upper cone 15 becomes 10 to 90% of the diameter of the single crystal body 17. This is because the fluctuation of the magnetic field extremely near the neck portion 3 and the outer periphery 16 of the body portion 17 is not preferable.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、種
結晶の下にネック部を成長させる際に縦型磁界を融液に
印加するようにしたので、ネック部の形状が安定化する
とともに高酸素濃度化により機械的強度が増加し、した
がって、ネック部の強度を強化してこのネック部を介し
て大径、大重量の単結晶を引き上げることができる。
As described above, according to the present invention, the vertical magnetic field is applied to the melt when growing the neck under the seed crystal, so that the shape of the neck is stabilized. At the same time, the mechanical strength increases due to the high oxygen concentration. Therefore, the strength of the neck portion is strengthened, and a single crystal having a large diameter and a large weight can be pulled through the neck portion.

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

【図1】本発明に係る単結晶製造方法及び装置によるネ
ック製造方法の一実施形態を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory view showing an embodiment of a neck manufacturing method using a single crystal manufacturing method and apparatus according to the present invention.

【図2】本発明に係る縦型磁界方式の単結晶製造装置を
示す構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a vertical magnetic field type single crystal manufacturing apparatus according to the present invention.

【図3】図2の単結晶製造装置による単結晶製造工程を
示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory view showing a single crystal manufacturing process by the single crystal manufacturing apparatus of FIG.

【図4】本発明に係るカスプ型磁界方式の単結晶製造装
置を示す構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram showing a cusp type magnetic field type single crystal manufacturing apparatus according to the present invention.

【図5】図4の単結晶製造装置による単結晶製造工程を
示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory view showing a single crystal manufacturing process by the single crystal manufacturing apparatus of FIG.

【図6】従来のネック製造方法を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory view showing a conventional neck manufacturing method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 種結晶 2 シリコン融液 3 ネック部 4 石英るつぼ 5 種結晶ホルダ 6 ケーブル 10 チャンバ 11、11a、11b コイル 15 コーン部 16 ボディー部の外周 17 ボディー部 CM カスプ型磁界 VM 縦型磁界 Reference Signs List 1 seed crystal 2 silicon melt 3 neck 4 quartz crucible 5 seed crystal holder 6 cable 10 chamber 11, 11a, 11b coil 15 cone 16 outer periphery of body 17 body CM cusp type magnetic field VM vertical magnetic field

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 石英るつぼ内の原料融液に種結晶を浸漬
し、なじませ、その後、種結晶を引き上げてネック部を
形成し、次いで単結晶のボディー部を形成する単結晶製
造方法において、 前記ネック部を形成するネッキングプロセスで前記石英
るつぼ内の前記原料融液に単結晶の軸方向の縦型磁界を
印加することを特徴とする単結晶製造方法。
1. A method for producing a single crystal, comprising immersing a seed crystal in a raw material melt in a quartz crucible, allowing the seed crystal to blend, then pulling up the seed crystal to form a neck portion, and then forming a single crystal body portion. A single crystal manufacturing method, wherein a vertical magnetic field in the axial direction of a single crystal is applied to the raw material melt in the quartz crucible in a necking process for forming the neck portion.
【請求項2】 石英るつぼ内の原料融液に種結晶を浸漬
し、なじませ、その後、種結晶を引き上げてネック部を
形成し、次いで単結晶のボディー部を形成する単結晶製
造方法において、 前記ネック部を形成するネッキングプロセスで前記石英
るつぼ内の前記原料融液に単結晶の軸方向の縦型磁界を
印加するステップと、 前記ネッキングプロセスが終了し、前記単結晶のボディ
ー部につながる上部コーン部の形成開始後に、前記縦型
磁界の印加を終了させるステップとを、 有することを特徴とする単結晶製造方法。
2. A method for producing a single crystal, comprising immersing a seed crystal in a raw material melt in a quartz crucible, allowing the seed crystal to mix, and then pulling up the seed crystal to form a neck portion, and then forming a single crystal body portion. Applying a vertical magnetic field in the axial direction of a single crystal to the raw material melt in the quartz crucible in a necking process for forming the neck portion; and an upper portion that is completed with the necking process and is connected to a body portion of the single crystal. Ending the application of the vertical magnetic field after starting the formation of the cone portion.
【請求項3】 石英るつぼ内の原料融液に種結晶を浸漬
し、なじませ、その後、種結晶を引き上げてネック部を
形成し、次いで単結晶のボディー部を形成する単結晶製
造方法において、 前記ネック部を形成するネッキングプロセスで前記石英
るつぼ内の前記原料融液に単結晶の軸方向の縦型磁界を
印加するステップと、 前記ネッキングプロセスが終了し、前記単結晶のボディ
ー部につながる上部コーン部の形成開始後に、前記縦型
磁界をカスプ型磁界に切り換えるステップと、 前記カスプ型磁界を印加しながら単結晶のボディー部を
形成する工程とを、 有することを特徴とする単結晶製造方法。
3. A method for producing a single crystal in which a seed crystal is immersed in a raw material melt in a quartz crucible and is allowed to blend in, then the seed crystal is pulled up to form a neck portion, and then a single crystal body portion is formed. Applying a vertical magnetic field in the axial direction of a single crystal to the raw material melt in the quartz crucible in a necking process for forming the neck portion; and an upper portion that is completed with the necking process and is connected to a body portion of the single crystal. A step of switching the vertical magnetic field to a cusp-type magnetic field after the start of the formation of the cone part; and a step of forming a single-crystal body part while applying the cusp-type magnetic field. .
【請求項4】 前記縦型磁界を印加するためにカスプ型
磁界発生装置の上下2つのコイルに同一方向の電流を供
給するステップを有することを特徴とする請求項1ない
し3のいずれか1つに記載の単結晶製造方法。
4. The method according to claim 1, further comprising the step of supplying a current in the same direction to two upper and lower coils of the cusp type magnetic field generator so as to apply the vertical magnetic field. 3. The method for producing a single crystal according to item 1.
【請求項5】 前記縦型磁界を印加するステップが、カ
スプ型磁界発生装置の上下2つのコイルに同一方向の電
流を供給するステップを有し、前記縦型磁界をカスプ型
磁界に切り換えるステップが、前記カスプ型磁界を与え
る前記2つのコイルの一方の電流を漸次0とし、その
後、他のコイルとは逆方向の電流を漸次増加させるステ
ップを有することを特徴とする請求項3記載の単結晶製
造方法。
5. The step of applying a vertical magnetic field includes the step of supplying currents in the same direction to upper and lower two coils of a cusp-type magnetic field generator, and the step of switching the vertical magnetic field to a cusp-type magnetic field. 4. The single crystal according to claim 3, further comprising a step of gradually reducing the current of one of the two coils that applies the cusp-type magnetic field to 0, and then gradually increasing the current in the direction opposite to the other coil. Production method.
【請求項6】 上下のコイルに対して逆方向の電流を供
給することによりカスプ型磁界を発生させて石英るつぼ
内の原料融液に印加するカスプ磁界型単結晶製造装置に
おいて、 前記原料融液に浸漬した種結晶を引き上げて、その下に
単結晶のネック部を形成するネッキングプロセスでは前
記上下のコイルに同一方向の電流を供給して前記単結晶
の軸方向の縦型磁界を発生させ、前記ネッキングプロセ
ス終了後、前記電流の供給を漸次停止するための制御手
段を有することを特徴とする単結晶製造装置。
6. A cusp magnetic field type single crystal manufacturing apparatus for generating a cusp-type magnetic field by supplying currents in opposite directions to upper and lower coils and applying the cusp-type magnetic field to a raw material melt in a quartz crucible, In the necking process of pulling up the seed crystal immersed in and forming a neck portion of the single crystal thereunder, a current in the same direction is supplied to the upper and lower coils to generate a vertical magnetic field in the axial direction of the single crystal, An apparatus for producing a single crystal, comprising a control means for gradually stopping the supply of the current after the necking process.
【請求項7】 上下のコイルに対して逆方向の電流を供
給することによりカスプ型磁界を発生させて石英るつぼ
内の原料融液に印加するカスプ磁界型単結晶製造装置に
おいて、 前記原料融液に浸漬した種結晶を引き上げて、その下に
単結晶のネック部を形成するネッキングプロセスでは前
記上下のコイルに同一方向の電流を供給して前記単結晶
の軸方向の縦型磁界を発生させ、前記ネッキングプロセ
ス終了後、前記逆方向の電流を漸次供給するための制御
手段を有することを特徴とする単結晶製造装置。
7. A cusp magnetic field type single crystal manufacturing apparatus for generating a cusp-type magnetic field by supplying currents in opposite directions to upper and lower coils and applying the cusp-type magnetic field to a raw material melt in a quartz crucible, In the necking process of pulling up the seed crystal immersed in and forming a neck portion of the single crystal thereunder, a current in the same direction is supplied to the upper and lower coils to generate a vertical magnetic field in the axial direction of the single crystal, An apparatus for producing a single crystal, comprising: a control means for gradually supplying the reverse current after the necking process.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100470231B1 (en) * 2001-12-31 2005-02-05 학교법인 한양학원 Czochralski puller using magnetic field and method of growing single crystal ingot using the same
KR100483450B1 (en) * 2001-01-18 2005-04-15 실트로닉 아게 Process and apparatus for producing a silicon single crystal
KR100827028B1 (en) 2006-10-17 2008-05-02 주식회사 실트론 Method of manufacturing semiconductor single crystal by Czochralski technology, and Single crystal ingot and Wafer using the same
KR101105475B1 (en) 2009-02-04 2012-01-13 주식회사 엘지실트론 Method for manufacturing single crystal minimizing process-deviation

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