JPH10279389A - Method for growing single crystal, seed crystal for growing single crystal and seed crystal holder for growing single crystal - Google Patents

Method for growing single crystal, seed crystal for growing single crystal and seed crystal holder for growing single crystal

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JPH10279389A
JPH10279389A JP9524897A JP9524897A JPH10279389A JP H10279389 A JPH10279389 A JP H10279389A JP 9524897 A JP9524897 A JP 9524897A JP 9524897 A JP9524897 A JP 9524897A JP H10279389 A JPH10279389 A JP H10279389A
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single crystal
seed crystal
crystal
seed
hollow
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JP9524897A
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Japanese (ja)
Inventor
Akihiro Iida
哲広 飯田
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Super Silicon Crystal Research Institute Corp
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Super Silicon Crystal Research Institute Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable the attainment of higher operability and shorter time for growth and to surely pull up and grow a single crystal of a large weight by eliminating the need for forming a constriction and engaging step part below a neck part and eliminating the need for clamping the single crystal from its flanks, etc., eventually eliminating the need for a high-accuracy, high- performance controller for an apparatus for growing the single crystal at the time of pulling up the single crystal of the large weight. SOLUTION: A seed crystal which is previously so formed as to have a hollow part 22H and has an annular section is used as the seed crystal so that the substantial sectional area may be assured in order for the neck part 24 formed in the lower part of the seed crystal 22 to have the sufficient tensile strength to pull up the single crystal of the large weight. The hollow neck part 24 is formed in continuation with the seed crystal 22 for the purpose of pulling up the single crystal and thereafter, the single crystal devoid of the hollow part is formed in continuation with the neck part 24 by increasing the diameter of the single crystal.

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成長方法及び単結晶成長用種結
晶並びに単結晶成長用種結晶ホルダに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a pulling CZ (Czoc).
The present invention relates to a single crystal growth method, a single crystal growth seed crystal, and a single crystal growth seed crystal holder for producing 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、円筒形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 to raise the seed crystal, thereby forming a conical upper cone with the upper end protruding below the seed crystal, and a conical lower part with a cylindrical body and lower end protruding. 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
の表面に浸漬した時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、種結晶を融液の表面
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3〜4mmのネック部を
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。図6は従来の単結晶
成長に用いられる種結晶32と、その下方に形成される
ネック部34付近の様子を示す断面図である。図6には
ネック部34の径を上記 Dash 法により絞り、その下に
単結晶のボディー部26を形成している様子が示されて
いる。なお、種結晶32とネック部34は連続した結晶
であるが、両者の境界を便宜上点線で示している。後述
する各実施形態を示す図でも同様である。
[0003] In addition, in order to remove dislocations generated in the seed crystal by thermal shock when the seed crystal is immersed on the surface of the melt (to eliminate dislocations), the seed crystal is deposited on the surface of the melt. A dash (Dash) method is known in which, after immersion, a neck portion having a diameter smaller than that of a seed crystal, for example, a diameter of 3 to 4 mm is formed by increasing the pulling speed relatively high, and then the pulling of the upper cone portion is started. ing. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a seed crystal 32 used for conventional single crystal growth and a state near a neck portion 34 formed therebelow. FIG. 6 shows a state in which the diameter of the neck portion 34 is reduced by the Dash method, and the single crystal body portion 26 is formed thereunder. Although the seed crystal 32 and the neck portion 34 are continuous crystals, the boundary between them is indicated by a dotted line for convenience. The same applies to the drawings showing each embodiment described later.

【0004】さらに、この小径のネック部を介しては、
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5−654
77号公報に示されるようにDash法により小径のネック
部を形成した後、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「球状のくびれ」を形成し、このくびれを
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7−515号公報に示
されているものがある。
Further, through the small diameter neck portion,
Since a single crystal having a large diameter and a large weight (150 to 200 kg or more) cannot be pulled, for example, Japanese Patent Publication No. 5-654.
No. 77, by forming a small diameter neck portion by the Dash method, forming a large diameter with a relatively low pulling speed, and then forming a small diameter with a relatively high pulling speed. A method has been proposed in which a "spherical constriction" is formed, and the constriction is gripped with a gripper to pull up a large-diameter, high-weight single crystal. Further, as a conventional device for gripping the constriction, for example, there are devices disclosed in Japanese Patent Publication No. 7-103000 and Japanese Patent Publication No. 7-515, in addition to the above publications.

【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号公報に示すよ
うに上記「球状のくびれ」の代わりに、上部コーン部と
ボディー部の間にボディー部より径が大きい「環状のく
びれ」を形成し、この「環状のくびれ」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 "spherical constriction", an "annular constriction" having a larger diameter than the body portion is formed between the upper cone portion and the body portion. There has been proposed a method of gripping an “annular constriction”.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このように、従来は種
結晶の下方に形成される細いネック部に、その下方に形
成される単結晶の自重による引張り応力が加わらないよ
うに単結晶成長装置に工夫をこらしているが、単結晶引
上げプロセスを精密に制御する必要があり、単結晶成長
装置に種々の高精度かつ高機能な装置を追加する必要が
あった。このため、かかる従来の単結晶の自重による引
張り応力が加わらないような構成は、単結晶の製造コス
トを上昇させる原因として問題となっていた。また、結
晶成長の過程において、成長中の単結晶は外部からの振
動に敏感で、容易に多結晶化しやすいが、これを有効に
防止する手法が未だ確立されていない。さらに、従来の
高精度な制御を行う手法では、制御パラメータが多く、
単結晶成長装置の操作性が低いという問題もあった。ま
た、単結晶を把持するためのくびれや、係合段部を形成
するために時間を要し、さらに単結晶を把持するための
把持爪などを原料融液の輻射熱から保護するためにネッ
ク部を長く形成する必要があり、そのために成長時間の
長時間化が問題となっており、単結晶の生産性の低下の
原因となっていた。
As described above, a single crystal growing apparatus is provided so that a tensile stress due to the weight of a single crystal formed under the seed crystal is not applied to a narrow neck formed below the seed crystal. However, it was necessary to precisely control the single crystal pulling process, and it was necessary to add various high-precision and high-performance devices to the single crystal growth apparatus. For this reason, such a configuration in which a tensile stress due to the weight of the conventional single crystal is not applied has been a problem as a cause of increasing the manufacturing cost of the single crystal. In the course of crystal growth, the growing single crystal is sensitive to external vibration and easily polycrystallized, but a method for effectively preventing this has not yet been established. Furthermore, the conventional method of performing high-precision control has many control parameters,
There is also a problem that the operability of the single crystal growth apparatus is low. In addition, it takes time to form a constriction for gripping the single crystal and an engaging step, and a neck portion for protecting gripping claws for gripping the single crystal from radiant heat of the raw material melt. Need to be formed longer, which leads to a problem of prolonging the growth time, which has been a cause of a decrease in single crystal productivity.

【0007】したがって、本発明は大重量の単結晶を引
上げるに際し、ネック部の下方にくびれを形成したり、
係合段部を形成する必要がなく、また、単結晶を側面な
どから把持する機構を必要とせず、結果として単結晶成
長装置に高精度、高機能な制御装置が不要で、よって操
作性が高く、成長時間の短時間化を図ることができ、か
つ大重量の単結晶を確実に引き上げて成長させることが
可能な単結晶成長方法及び単結晶成長用種結晶並びに単
結晶成長用種結晶ホルダを提供することを目的とする。
[0007] Therefore, the present invention, when pulling a heavy single crystal, to form a constriction below the neck portion,
There is no need to form an engaging step, and there is no need for a mechanism for holding the single crystal from the side, etc. As a result, a high-precision, high-performance control device is not required for the single crystal growth apparatus, and thus operability is improved. Single crystal growth method, single crystal growth seed crystal, and single crystal growth seed crystal holder capable of achieving high growth time, shortening the growth time, and reliably pulling and growing a heavy single crystal The purpose is to provide.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では種結晶の下方に形成されるネック部が大
重量の単結晶を引き上げるために十分な引張り強度を持
つよう、その実質的な断面積を確保できるよう、種結晶
としてあらかじめ中空で、断面が環状なものを用いるよ
うにしている。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a method for forming a neck portion below a seed crystal so that the neck portion has a sufficient tensile strength to pull a heavy single crystal. In order to ensure a large cross-sectional area, a hollow seed crystal having a circular cross section is used in advance.

【0009】すなわち本発明によれば、溶融原料に種結
晶を浸漬して、なじませ、前記種結晶を引き上げて単結
晶を成長させる単結晶成長方法において、前記種結晶と
して中空の種結晶を用いることを特徴とする単結晶成長
方法が提供される。
That is, according to the present invention, in a single crystal growing method in which a seed crystal is immersed in a molten raw material to be immersed, and the seed crystal is pulled up to grow a single crystal, a hollow seed crystal is used as the seed crystal. A method for growing a single crystal is provided.

【0010】また本発明によれば、内部に石英るつぼが
配置されるチャンバと、前記チャンバの上方に配置され
て中空な種結晶を上下方向に昇降させる種結晶昇降機構
とを有する単結晶成長装置を用いた単結晶成長方法であ
って、前記種結晶昇降機構により前記中空な種結晶を前
記石英るつぼ内の融液に浸漬してなじませるステップ
と、前記種結晶昇降機構により前記種結晶を引き上げる
ことにより前記種結晶の下に中空な単結晶のネック部を
形成するステップと、次いで前記ネック部の下に中空部
のない単結晶を成長させるべく、前記種結晶昇降機構に
よる引上げ速度を制御して前記単結晶の直径を増大させ
るステップと、前記種結晶昇降機構により前記単結晶を
引き上げて単結晶を成長させるステップとを、有する単
結晶成長方法が提供される。
According to the present invention, there is also provided a single crystal growing apparatus having a chamber in which a quartz crucible is disposed, and a seed crystal raising / lowering mechanism disposed above the chamber and vertically moving a hollow seed crystal. A step of immersing the hollow seed crystal in the melt in the quartz crucible by the seed crystal raising / lowering mechanism to allow the seed crystal to conform, and pulling up the seed crystal by the seed crystal raising / lowering mechanism. Forming a hollow single crystal neck below the seed crystal, and then controlling the pulling speed by the seed crystal elevating mechanism to grow a single crystal without a hollow below the neck. Providing a single crystal growth method, comprising: increasing the diameter of the single crystal by growing the single crystal by using the seed crystal raising / lowering mechanism to grow the single crystal. It is.

【0011】また本発明によれば、単結晶からなる単結
晶成長用種結晶において、中空部を設けたことを特徴と
する単結晶成長用種結晶が提供される。
Further, according to the present invention, there is provided a single crystal growth seed crystal comprising a single crystal, wherein a hollow portion is provided.

【0012】また本発明によれば、単結晶成長用種結晶
を単結晶成長過程の引上げ時に保持する単結晶成長用種
結晶ホルダであって、前記単結晶成長用種結晶が嵌合さ
れる凹部を有するものにおいて、前記凹部の内部空間と
前記単結晶成長用種結晶の外部とを連通させる連通口を
設けたことを特徴とする単結晶成長用種結晶ホルダが提
供される。
Further, according to the present invention, there is provided a single crystal growth seed crystal holder for holding a single crystal growth seed crystal during pulling up during a single crystal growth process, wherein the single crystal growth seed crystal is fitted into the recess. Wherein a communication port is provided for communicating the internal space of the recess with the outside of the single crystal growth seed crystal, and a single crystal growth seed crystal holder is provided.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
ましい実施の形態について説明する。図1は本発明に係
る単結晶成長方法を実現するために用いられる本発明に
かかる単結晶成長用種結晶と単結晶成長用種結晶ホルダ
の第1実施形態を示す断面図である。図1は、周知のC
Z引上げ法に用いられる単結晶成長(製造)装置の内部
における種結晶22及びその下方に形成されるネック部
24付近を示す断面図である。すなわち、図2に示すよ
うに、本発明の適用される単結晶成長装置10には、耐
圧チャンバ12内に回転可能なペディスタル16により
回転する石英るつぼ14と、加熱用のヒータ18が配さ
れ、石英るつぼ14内には原料融液28が保持されてい
る。図示省略の種結晶昇降装置により昇降可能なワイヤ
30の先端には種結晶ホルダ20が取り付けられ、種結
晶ホルダ20は図1に示すように種結晶22の端部を、
その凹部20Rに嵌合して保持する。なお、図2では断
熱材、温度センサ、単結晶の直径測定用のCCDカメラ
などは図示省略されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a single crystal growth seed crystal and a single crystal growth seed crystal holder according to the present invention used for realizing the single crystal growth method according to the present invention. FIG. 1 shows a well-known C
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the vicinity of a seed crystal 22 and a neck portion 24 formed below the seed crystal 22 inside a single crystal growth (production) apparatus used for the Z pulling method. That is, as shown in FIG. 2, the single crystal growth apparatus 10 to which the present invention is applied is provided with a quartz crucible 14 rotated by a rotatable pedestal 16 in a pressure-resistant chamber 12 and a heater 18 for heating. A raw material melt 28 is held in the quartz crucible 14. A seed crystal holder 20 is attached to the tip of a wire 30 that can be raised and lowered by a seed crystal lifting device (not shown). The seed crystal holder 20 holds the end of the seed crystal 22 as shown in FIG.
The recess 20R is fitted and held. In FIG. 2, a heat insulator, a temperature sensor, a CCD camera for measuring the diameter of a single crystal, and the like are not shown.

【0014】図1の断面図に示されるように、本発明の
種結晶22は中空である。すなわち、図1の線III-III
で示される断面が図3に示されるように第1実施形態で
は種結晶22は内部に中空部22Hを有す円筒状であ
り、よって断面形状は環状である。図3においてTは種
結晶22の肉厚、すなわち外径と内径の差の2分の1で
ある。かかる種結晶22は、図6に示すような一般に用
いられている通常の円柱状の単結晶からなる種結晶の軸
を含む中心部をドリル刃にてくり抜くことにより製造す
ることができる。なお、各実施形態における種結晶22
は外径が15mm、肉厚が3mmの中空円筒状である、
これ以外のサイズとすることは自由である。
As shown in the sectional view of FIG. 1, the seed crystal 22 of the present invention is hollow. That is, the line III-III in FIG.
As shown in FIG. 3 in the first embodiment, the seed crystal 22 has a cylindrical shape having a hollow portion 22H therein, and thus has a ring-shaped cross section. In FIG. 3, T is the thickness of the seed crystal 22, that is, one half of the difference between the outer diameter and the inner diameter. Such a seed crystal 22 can be manufactured by cutting out a center portion including an axis of a seed crystal made of a general columnar single crystal generally used as shown in FIG. 6 with a drill blade. In addition, the seed crystal 22 in each embodiment
Has a hollow cylindrical shape with an outer diameter of 15 mm and a thickness of 3 mm,
Any other size is free.

【0015】図1に示されるように、種結晶ホルダ20
の凹部20Rの内部空間が種結晶ホルダ20の外部と連
通するよう、連通路20Cと、これにつながる凹部20
Rに設けられた開口20Eと側面部に設けられた開口2
0Dとが設けられている。この連通路20Cを介して種
結晶22の内部空間には雰囲気と同じ圧力がかかること
となる。すなわち、図2に示すチャンバ12の内部は1
0Torr程度の気圧とされるが、種結晶22の内部空
間に雰囲気を導入しない場合は、種結晶22の外周にか
かる圧力でネック部24が押し潰され、中空部24Hを
環状のまま維持できなくなることがあり得るので、かか
る構成にて種結晶22及びネック部24の内外の圧力差
をなくすようにしているのである。なお、ネック部22
4の周囲からの圧力による中空部24Hの破壊を防止す
るためには、種結晶22及びネック部24の内部空間2
2H、24Hの圧力を外部より少し高くしておくことも
できる。そのためには、種結晶ホルダ20の開口20D
に図示省略のポンプにて圧縮アルゴンガスを供給するこ
とができる。
As shown in FIG. 1, a seed crystal holder 20 is provided.
Communication passage 20C and the recess 20 connected thereto so that the internal space of the recess 20R communicates with the outside of the seed crystal holder 20.
The opening 20E provided in R and the opening 2 provided in the side surface
0D is provided. The same pressure as the atmosphere is applied to the internal space of the seed crystal 22 via the communication path 20C. That is, the inside of the chamber 12 shown in FIG.
Although the pressure is set to about 0 Torr, when the atmosphere is not introduced into the internal space of the seed crystal 22, the neck portion 24 is crushed by the pressure applied to the outer periphery of the seed crystal 22, and the hollow portion 24H cannot be maintained in an annular shape. Therefore, the pressure difference between the inside and the outside of the seed crystal 22 and the neck portion 24 is eliminated by such a configuration. The neck 22
In order to prevent the destruction of the hollow portion 24H due to pressure from the surroundings of the seed crystal 4, the inner space 2 of the seed crystal 22 and the neck portion 24 is required.
The pressure of 2H and 24H may be slightly higher than the outside. To do so, the opening 20D of the seed crystal holder 20
The compressed argon gas can be supplied by a pump (not shown).

【0016】次に第1実施形態による単結晶成長のプロ
セスについて説明する。種結晶22を上下方向に昇降さ
せる種結晶昇降機構は、その引上げ速度が制御手動又は
自動で制御可能であり、またヒータ18への電力供給も
同様に制御可能である。まず、種結晶昇降機構により中
空な種結晶22を石英るつぼ14内の融液28に浸漬し
てなじませる。次いで、種結晶昇降機構により種結晶2
2を引き上げることにより種結晶22の下に中空な単結
晶のネック部24を形成する。次いでネック部24の下
に中空部のない単結晶を成長させるべく、種結晶昇降機
構による引上げ速度を制御して単結晶の直径を増大させ
る。次に、種結晶昇降機構により単結晶を引き上げて単
結晶を成長させる。このように本発明では、中空の種結
晶22を用いることで、その下に同様に中空なネック部
24を形成することができ、よって、転位と結晶の自由
表面を近い位置で保つことができ、かつネック部24が
十分な引張り強度を有するように、必要な断面積を確保
することができる。
Next, the process of growing a single crystal according to the first embodiment will be described. The seed crystal raising / lowering mechanism that raises / lowers the seed crystal 22 can control the pulling speed manually or automatically, and can also control the power supply to the heater 18. First, the hollow seed crystal 22 is immersed in the melt 28 in the quartz crucible 14 by a seed crystal raising / lowering mechanism to be blended. Next, the seed crystal 2 is moved by the seed crystal elevating mechanism.
2 is pulled up to form a hollow single crystal neck portion 24 below the seed crystal 22. Next, in order to grow a single crystal without a hollow portion under the neck portion 24, the pulling speed by the seed crystal raising / lowering mechanism is controlled to increase the diameter of the single crystal. Next, the single crystal is pulled up by the seed crystal raising / lowering mechanism to grow the single crystal. As described above, in the present invention, by using the hollow seed crystal 22, the hollow neck portion 24 can be similarly formed below the hollow seed crystal 22, and therefore, the dislocation and the free surface of the crystal can be maintained at close positions. In addition, a necessary cross-sectional area can be secured so that the neck portion 24 has a sufficient tensile strength.

【0017】図1の第1実施形態では、ネック部24の
径は下方に行くにしたがって、例えば外径が3mm程度
に細く絞り込まれてテーパー状に形成されている。この
ネック部24を形成する、いわゆるネッキングプロセス
の開始後、転位が結晶外へ導出されて消失したことを確
認すると、単結晶の直径を急激に増大させることによ
り、ネック部24にあった中空部24Hは単結晶26の
ボディー部26には形成されなくなる。よって、通常の
単結晶成長と同様に、無転位の単結晶成長が可能であ
る。
In the first embodiment shown in FIG. 1, the diameter of the neck portion 24 is narrowed down to, for example, about 3 mm as it goes downward, and is formed in a tapered shape. After the start of the so-called necking process for forming the neck portion 24, it is confirmed that the dislocations have been led out of the crystal and have disappeared. When the diameter of the single crystal is rapidly increased, the hollow portion formed in the neck portion 24 is formed. 24H is not formed on the body portion 26 of the single crystal 26. Therefore, dislocation-free single crystal growth is possible as in normal single crystal growth.

【0018】図4は本発明の第2実施形態を示す断面図
であり、図1と同一構成要素は同一参照符号で示されて
いる。第2実施形態で用いる種結晶自体は図1、図3に
示される第1実施形態のものと同じである。第2実施形
態は、第1実施形態が図1に示すようにネック部24を
次第に細くして、テーパー状になるよう種結晶22を引
き上げているのに対し、ネック部24Aの径が実質的に
種結晶22の径と同一で、テーパー状ではない、同径の
円筒となるよう形成している点が異なる。なお、第2実
施形態では、ネック部24Aの径を絞らないので、種結
晶22の肉厚T(図3)を転位が結晶外へ導出されるに
十分な薄さに設計しておく必要がある。24AHネック
部24Aの中空部であり、その径が一定している。第2
実施形態においても、ネック部24Aを形成開始後、転
位が結晶外へ導出されて消失したことを確認すると、単
結晶の直径を急激に増大させることにより、ネック部2
4Aにあった中空部24AHは単結晶26のボディー部
26には形成されなくなる。よって、通常の単結晶成長
と同様に、無転位の単結晶成長が可能である。
FIG. 4 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention, and the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. The seed crystal used in the second embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIGS. In the second embodiment, the diameter of the neck portion 24A is substantially the same as that of the first embodiment, while the neck portion 24 is gradually narrowed as shown in FIG. The difference is that the diameter of the seed crystal 22 is the same as the diameter of the seed crystal 22 and is not a tapered shape. In the second embodiment, since the diameter of the neck portion 24A is not reduced, the thickness T (FIG. 3) of the seed crystal 22 needs to be designed to be thin enough to allow dislocations to be led out of the crystal. is there. 24AH is a hollow portion of the neck portion 24A and has a constant diameter. Second
Also in the embodiment, when it is confirmed that the dislocation is led out of the crystal and disappears after the formation of the neck portion 24A, the diameter of the single crystal is sharply increased, and the neck portion 2A is formed.
The hollow portion 24AH existing at 4A is not formed in the body portion 26 of the single crystal 26. Therefore, dislocation-free single crystal growth is possible as in normal single crystal growth.

【0019】図5は本発明の第3実施形態を示す断面図
であり、図2と同一構成要素は同一参照符号で示されて
いる。第3実施形態で用いる種結晶自体は第1及び第2
実施形態のものと、次の点でのみ異なる。すなわち、種
結晶ホルダ20Aには連通路を設けず、代わりに種結晶
22A自体に、その内外を連通させる連通口(路)22
Cを設けている。連通口22Cの作用は第1、第2実施
の形態と同様であり、必要に応じて前述の加圧用ポンプ
を接続することができる。第3実施形態ではネック部2
4Aは第2実施形態と同様に、実質的に種結晶22の径
と同一で、テーパー状ではない、同径の円筒となるよう
形成している例が示されているが、引上げ速度の制御に
より図1のようにテーパー状とすることもできる。
FIG. 5 is a sectional view showing a third embodiment of the present invention, and the same components as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals. The seed crystal used in the third embodiment is the first and second seed crystals.
It differs from the embodiment only in the following points. That is, a communication passage is not provided in the seed crystal holder 20A, but instead is a communication port (path) 22 for communicating the inside and the outside of the seed crystal 22A itself.
C is provided. The operation of the communication port 22C is the same as in the first and second embodiments, and the above-described pressurizing pump can be connected as necessary. In the third embodiment, the neck 2
4A, similar to the second embodiment, shows an example in which the diameter of the seed crystal 22 is substantially the same as that of the seed crystal 22 and is not tapered. Thereby, it can be made into a tapered shape as shown in FIG.

【0020】なお、上記実施形態では種結晶は円筒形状
であるものを例にとって説明下が、、断面の形状が多角
形である、中空多角柱状の種結晶を用いるもちいること
もできる。
In the above embodiment, the seed crystal has a cylindrical shape as an example. However, a hollow polygonal column-shaped seed crystal having a polygonal cross section may be used.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、中
空の種結晶を用いて、その下方に中空のネック部を形成
して、その下方に単結晶のボディー部を形成するように
したので、次の効果がある。まず、大重量の単結晶を引
き上げるに際し、ネック部の下方にくびれを形成した
り、係合段部を形成する必要がないので、工程が簡略化
され、成長時間の短縮を図り、コスト低減が可能であ
る。また、単結晶を側面などから機械的に把持する機構
を必要としないので、単結晶成長装置のコスト低減に寄
与でき、その結果単結晶自体の製造コストの低減が可能
となる。また、かかる把持機構を必要としないので、把
持機構の爪部を原料融液の輻射熱から保護するためにネ
ック部を長く形成するといった工程が不要であり、成長
時間の短時間化を図ることができる。
As described above, according to the present invention, a hollow neck portion is formed below a hollow seed crystal, and a single crystal body portion is formed below the neck portion. Therefore, the following effects are obtained. First, when pulling a heavy single crystal, it is not necessary to form a constriction below the neck or to form an engagement step, so the process is simplified, the growth time is shortened, and the cost is reduced. It is possible. Further, since a mechanism for mechanically holding the single crystal from a side surface or the like is not required, it is possible to contribute to the cost reduction of the single crystal growth apparatus, and as a result, it is possible to reduce the manufacturing cost of the single crystal itself. Further, since such a gripping mechanism is not required, a step of forming a long neck portion for protecting the claw portion of the gripping mechanism from the radiant heat of the raw material melt is unnecessary, and the growth time can be shortened. it can.

【0022】また、把持機構を使用しないので、把持機
構の部材が単結晶に触れることによる単結晶の多結晶化
を抑制することができる。さらに、150〜200kg
を超える大重量の単結晶の引上げには従来必要であった
多くの制御パラメータを用いた高精度、高機能な制御が
不要であり、150〜200kg以下の単結晶を引き上
げる単結晶成長装置と同程度の制御装置と操作が要求さ
れるに過ぎず、操業中のトラブルを少なく抑えることが
可能である。
Further, since the gripping mechanism is not used, polycrystallization of the single crystal due to the member of the gripping mechanism touching the single crystal can be suppressed. In addition, 150-200kg
High-precision, high-performance control using many control parameters, which was conventionally required, is not necessary for pulling a single crystal with a heavy weight exceeding 100 kg. Only a certain degree of control device and operation is required, and trouble during operation can be reduced.

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

【図1】本発明に係る単結晶成長方法の第1実施形態を
実現するために用いられる本発明にかかる単結晶成長用
種結晶と単結晶成長用種結晶ホルダを示す断面図であ
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a single crystal growth seed crystal and a single crystal growth seed crystal holder according to the present invention used to realize a first embodiment of a single crystal growth method according to the present invention.

【図2】本発明の適用される単結晶成長装置の模式的断
面図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view of a single crystal growing apparatus to which the present invention is applied.

【図3】図1における第1実施形態における種結晶を線
III-IIIで切断したときの断面図である。
FIG. 3 shows a seed crystal according to the first embodiment in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view when cut along III-III.

【図4】本発明に係る単結晶成長方法の第2実施形態を
示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a second embodiment of the single crystal growth method according to the present invention.

【図5】本発明に係る単結晶成長方法の第3実施形態を
実現するために用いられる本発明にかかる単結晶成長用
種結晶を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a seed crystal for growing a single crystal according to the present invention, which is used for realizing a third embodiment of the single crystal growing method according to the present invention.

【図6】従来の単結晶成長方法及び装置に用いられる種
結晶及びネック部付近の断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing the vicinity of a seed crystal and a neck used in a conventional single crystal growth method and apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 単結晶成長(製造)装置 12 耐圧チャンバ 14 石英るつぼ 16 ペディスタル 18 ヒータ 20、20A 種結晶ホルダ 20C 連通路 20D、20E 開口 20R 凹部 22 種結晶 22C 連通口 22H、24H、24AH 中空部 24、24A ネック部 26 ボディー部 28 原料融液 30 ワイヤ T 種結晶の肉厚 Reference Signs List 10 single crystal growth (manufacturing) apparatus 12 pressure-resistant chamber 14 quartz crucible 16 pedestal 18 heater 20, 20A seed crystal holder 20C communication passage 20D, 20E opening 20R recess 22 seed crystal 22C communication opening 22H, 24H, 24AH hollow part 24, 24A neck Part 26 Body part 28 Raw material melt 30 Wire T Seed crystal thickness

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 溶融原料に種結晶を浸漬して、なじま
せ、前記種結晶を引き上げて単結晶を成長させる単結晶
成長方法において、前記種結晶として中空の種結晶を用
いることを特徴とする単結晶成長方法。
1. A single crystal growing method in which a seed crystal is immersed in a molten raw material to be immersed therein, and the seed crystal is pulled up to grow a single crystal, wherein a hollow seed crystal is used as the seed crystal. Single crystal growth method.
【請求項2】 前記種結晶から下方へ行くにしたがって
直径の細くなる中空のネック部を前記種結晶に連続して
形成するステップを更に有する請求項1記載の単結晶成
長方法。
2. The method of growing a single crystal according to claim 1, further comprising the step of continuously forming a hollow neck portion having a smaller diameter as going downward from the seed crystal.
【請求項3】 前記種結晶に連続して前記種結晶の直径
と実質的に同一の直径の中空のネック部を形成するステ
ップを更に有する請求項1記載の単結晶成長方法。
3. The method of growing a single crystal according to claim 1, further comprising the step of forming a hollow neck portion having substantially the same diameter as the diameter of the seed crystal, following the seed crystal.
【請求項4】 前記種結晶に連続して中空のネック部を
形成するステップと、その後前記単結晶の直径を増大さ
せて中空部のない単結晶を前記ネック部に連続して形成
するステップとを、 更に有することを特徴とする請求項1記載の単結晶成長
方法。
4. A step of forming a hollow neck portion continuously with the seed crystal, and thereafter increasing a diameter of the single crystal to continuously form a single crystal without a hollow portion in the neck portion. The single crystal growth method according to claim 1, further comprising:
【請求項5】 内部に石英るつぼが配置されるチャンバ
と、前記チャンバの上方に配置されて中空な種結晶を上
下方向に昇降させる種結晶昇降機構とを有する単結晶成
長装置を用いた単結晶成長方法であって、 前記種結晶昇降機構により前記中空な種結晶を前記石英
るつぼ内の融液に浸漬してなじませるステップと、 前記種結晶昇降機構により前記種結晶を引き上げること
により前記種結晶の下に中空な単結晶のネック部を形成
するステップと、 次いで前記ネック部の下に中空部のない単結晶を成長さ
せるべく、前記種結晶昇降機構による引上げ速度を制御
して前記単結晶の直径を増大させるステップと、 前記種結晶昇降機構により前記単結晶を引き上げて単結
晶を成長させるステップとを、 有する単結晶成長方法。
5. A single crystal using a single crystal growth apparatus having a chamber in which a quartz crucible is disposed, and a seed crystal raising / lowering mechanism disposed above the chamber and vertically moving a hollow seed crystal. A growing method, wherein the hollow seed crystal is immersed in the melt in the quartz crucible by the seed crystal raising / lowering mechanism to be blended, and the seed crystal is pulled up by the seed crystal raising / lowering mechanism. Forming a neck portion of a hollow single crystal below, and then controlling a pulling speed by the seed crystal raising / lowering mechanism to grow a single crystal having no hollow portion under the neck portion. A single crystal growth method, comprising: increasing a diameter; and growing the single crystal by pulling up the single crystal by the seed crystal raising / lowering mechanism.
【請求項6】 単結晶からなる単結晶成長用種結晶にお
いて、中空部を設けたことを特徴とする単結晶成長用種
結晶。
6. A single crystal growth seed crystal comprising a single crystal, wherein a hollow portion is provided in the single crystal growth seed crystal.
【請求項7】 前記単結晶成長用種結晶の肉厚が、単結
晶成長用種結晶を用いて単結晶のネック部を成長させた
ときに、転位が結晶外へ導出されるに十分な薄さの肉厚
を有することを特徴とする請求項6記載の単結晶成長用
種結晶。
7. The thickness of the single crystal growth seed crystal is small enough to allow dislocations to be led out of the crystal when the single crystal growth seed crystal is used to grow a neck portion of the single crystal. 7. The seed crystal for growing a single crystal according to claim 6, wherein the seed crystal has a thickness.
【請求項8】 前記単結晶成長用種結晶が円筒状又は中
空多角柱状である請求項6又は7記載の単結晶成長用種
結晶。
8. The single crystal growth seed crystal according to claim 6, wherein the single crystal growth seed crystal has a cylindrical shape or a hollow polygonal column shape.
【請求項9】 前記単結晶成長用種結晶に前記中空部の
内部と外部とを連通させる連通口を設けたことを特徴と
する請求項6ないし8のいずれか1つに記載の単結晶成
長用種結晶。
9. The single crystal growth according to claim 6, wherein a communication port is provided in the single crystal growth seed crystal to allow communication between the inside and the outside of the hollow portion. Seed crystal.
【請求項10】 単結晶成長用種結晶を単結晶成長過程
の引上げ時に保持する単結晶成長用種結晶ホルダであっ
て、前記単結晶成長用種結晶が嵌合される凹部を有する
ものにおいて、前記凹部の内部空間と前記単結晶成長用
種結晶の外部とを連通させる連通口を設けたことを特徴
とする単結晶成長用種結晶ホルダ。
10. A single crystal growth seed crystal holder for holding a single crystal growth seed crystal at the time of pulling up a single crystal growth process, wherein said single crystal growth seed crystal has a concave portion into which said single crystal growth seed crystal is fitted. A single crystal growth seed crystal holder, wherein a communication port is provided for communicating an internal space of the recess with the outside of the single crystal growth seed crystal.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180026186A (en) * 2016-09-02 2018-03-12 주식회사 엘지화학 Manufacturing apparatus for silicon carbide single crystal
WO2021072239A1 (en) * 2019-10-09 2021-04-15 Gcl Solar Materials Us Iii, Llc Method, system and apparatus for growing hollow core silicon single crystals

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