JPH1081594A - Apparatus for producing cz silicon single crystal - Google Patents

Apparatus for producing cz silicon single crystal

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JPH1081594A
JPH1081594A JP24850096A JP24850096A JPH1081594A JP H1081594 A JPH1081594 A JP H1081594A JP 24850096 A JP24850096 A JP 24850096A JP 24850096 A JP24850096 A JP 24850096A JP H1081594 A JPH1081594 A JP H1081594A
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heater
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silicon single
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Kiyotaka Takano
清隆 高野
Hirotoshi Yamagishi
浩利 山岸
Makoto Kuramoto
誠 蔵本
Tsunehisa Machida
倫久 町田
Yutaka Shiraishi
裕 白石
Junichi Matsubara
順一 松原
Akihiro Iida
哲広 飯田
Nobumitsu Takase
伸光 高瀬
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the heat quantity leaking from electrodes to the lower part of a chamber by interposing and arranging specific members in the electrodes in an apparatus for growing a silicon single crystal from a polycrystalline silicon according to a Czochralski process. SOLUTION: This apparatus is equipped with a crucible 3 filled with a polycrystalline silicon 7, a heater 9 for heating the crucible 3 and electrodes 13 for energizing the heater 9. In the apparatus, low-thermal conduction members 17 capable of suppressing the thermal conduction in the shaft direction are interposed and arranged in the electrodes 13. The electrodes 13 are preferably composed of carbon electrodes and the low-thermal conduction members 17 are preferably formed of carbon-fiber reinforced composite materials having high strength properties and the electric resistivity equal to that of carbon in the carbon electrodes 13. The electrodes 13 are preferably formed of carbon- fiber reinforced composite materials.

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、チョクラルスキー
法により、多結晶シリコンからシリコン単結晶を育成す
るCZシリコン単結晶製造装置、特に、大口径の単結晶
シリコンを製造するCZシリコン単結晶製造装置に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a CZ silicon single crystal manufacturing apparatus for growing a silicon single crystal from polycrystalline silicon by the Czochralski method, and more particularly to a CZ silicon single crystal manufacturing apparatus for manufacturing large-diameter single crystal silicon. It concerns the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】多結晶シリコン塊または粒状多結晶シリ
コンからシリコン単結晶を育成する方法として、チョク
ラルスキー法(以下、「CZ法」という。)が一般的に
知られている。このCZ法を利用したシリコン単結晶の
製造は、以下のように行われている。多結晶シリコン塊
あるいは粒状多結晶シリコンをチャンバー内に配した石
英ルツボ内部に充填し、石英ルツボを所定の速度で回転
させる。次に、石英ルツボの周囲に設けられたヒーター
を、ヒーターを支持する電極によって通電し、発熱させ
る。このヒーターの発熱により、石英ルツボは加熱され
ることになる。電極のヒーターへの通電を継続して行う
ことによって、石英ルツボ内の温度は、ヒーターからの
加熱により、をシリコンの融点(1412℃)以上に達
する。これにより、石英ルツボ内の多結晶シリコンは融
解することになる。この融解した多結晶シリコン(シリ
コン融液)に、チャンバー上部から種結晶を接触させ、
熱的に平衡状態となるようにヒーターのパワーを調節す
る。その後、パワーを若干低下させた状態で、種結晶3
08を所定速度で回転させつつ引上げワイヤー319に
より上昇させると、直径2〜3mmの絞り部分の下端に
シリコン単結晶321が育成される。このようなCZ法
を利用した従来のシリコン単結晶製造装置により工業的
に量産されているシリコン単結晶の最大直径は、約20
0mmである。
2. Description of the Related Art As a method of growing a silicon single crystal from a polycrystalline silicon lump or granular polycrystalline silicon, a Czochralski method (hereinafter, referred to as "CZ method") is generally known. The production of a silicon single crystal using the CZ method is performed as follows. A polycrystalline silicon lump or granular polycrystalline silicon is filled in a quartz crucible provided in a chamber, and the quartz crucible is rotated at a predetermined speed. Next, a heater provided around the quartz crucible is energized by electrodes supporting the heater to generate heat. The quartz crucible is heated by the heat generated by the heater. By continuously energizing the electrode heater, the temperature in the quartz crucible reaches the melting point of silicon (1412 ° C.) or more due to the heating from the heater. Thereby, the polycrystalline silicon in the quartz crucible is melted. A seed crystal is brought into contact with the melted polycrystalline silicon (silicon melt) from the top of the chamber,
Adjust the power of the heater so that it is in thermal equilibrium. Then, with the power slightly lowered, the seed crystal 3
When 08 is raised at a predetermined speed by the pulling wire 319 while rotating at a predetermined speed, a silicon single crystal 321 is grown at the lower end of the drawn portion having a diameter of 2 to 3 mm. The maximum diameter of a silicon single crystal industrially mass-produced by a conventional silicon single crystal manufacturing apparatus using such a CZ method is about 20
0 mm.

【0003】ここで、電極は、ヒーターを支持するた
め、電極の素材としては、高強度性が要求される。ま
た、1000℃以上の高温下に晒されるため、高耐熱性
も要求される。更にヒーターに数千Aの電流を流すた
め、高電気伝導度も要求される。このため、シリコン単
結晶製造装置に用いられる電極には、一般的に高強度性
及び高耐熱性及び高電気伝導度を有するカーボン電極が
用いられている。
Here, since the electrode supports the heater, a high strength is required as a material of the electrode. Moreover, since it is exposed to a high temperature of 1000 ° C. or more, high heat resistance is also required. Further, since a current of several thousand A flows through the heater, high electrical conductivity is also required. For this reason, a carbon electrode having high strength, high heat resistance, and high electrical conductivity is generally used as an electrode used in a silicon single crystal manufacturing apparatus.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】カーボン電極は、高強
度性及び高耐熱性を有する点で優れているが、同時に高
熱伝導性を有するという性質がある。このため、ヒータ
ーの熱量は、カーボン電極に伝達され、更に電極の軸方
向に沿って下部の金属シャフトに伝達される。ここで、
金属製シャフトは水で冷却されており、このため、ヒー
ターから発熱した熱量は、この金属製シャフトから外部
へ漏洩されてしまう。尚、この熱損失は、ヒーターから
発熱した全熱量の約10%であることが知られている。
The carbon electrode is excellent in that it has high strength and high heat resistance, but also has the property of having high thermal conductivity. For this reason, the calorie of the heater is transmitted to the carbon electrode and further to the lower metal shaft along the axial direction of the electrode. here,
Since the metal shaft is cooled with water, the amount of heat generated from the heater leaks from the metal shaft to the outside. It is known that this heat loss is about 10% of the total heat generated from the heater.

【0005】直径約200mm程度の小口径のシリコン
単結晶を製造する場合、ルツボに充填する多結晶シリコ
ンは少量で済み、ルツボは大容量を必要としない。この
ため、ルツボの周囲に設けられ、ルツボを加熱するヒー
ターも小径で充分であり、多結晶シリコンを融解するた
めに必要なヒーターの発熱量も少量で済むことになる。
従って、従来からのシリコン単結晶製造装置で、小口径
のシリコン単結晶を製造する場合には、チャンバー下部
から漏洩する熱量は、誤差の範囲内となり、熱損失によ
り、ルツボ内の温度がシリコンの融点以下に下がること
は少なかった。
When a silicon single crystal having a small diameter of about 200 mm is manufactured, only a small amount of polycrystalline silicon is required to fill the crucible, and the crucible does not require a large capacity. For this reason, the heater provided around the crucible and for heating the crucible needs a small diameter, and the calorific value of the heater required for melting the polycrystalline silicon is small.
Therefore, when a small-diameter silicon single crystal is manufactured by a conventional silicon single-crystal manufacturing apparatus, the amount of heat leaking from the lower portion of the chamber is within an error range, and the temperature inside the crucible is reduced due to heat loss. It rarely dropped below the melting point.

【0006】一方、近年、直径12インチ以上の大口径
のシリコン単結晶の製造が試みられている。しかし、大
口径のシリコン単結晶を製造する場合、融解する多結晶
シリコンは大量となり、これに応じてルツボの容量も大
きくなるため、ルツボを包囲するヒーターは大径となり
重量も増大するため、ヒーターを支持する電極は、この
重量を支えるため、必然的に大径にする必要がある。ま
た、大量の多結晶シリコンを融解するためには、ヒータ
ーからの熱量が多量に必要となってくる。このため、約
10%の熱損失は、誤差の範囲を超え、漏洩する熱量に
より、ルツボ内の温度をシリコンの融点以上に保持する
ことができなくなる。ルツボ内の温度がシリコンの融点
以下に下がると、多結晶シリコンを融解することができ
ず、従ってシリコン単結晶を製造することができなくな
るため、ヒーターの発熱量を増大させ、ルツボ内の温度
をシリコンの融点以上に保持する必要がある。このた
め、従来のシリコン単結晶製造装置で、大口径のシリコ
ン単結晶を製造する場合、ヒーターの熱的な負荷の増大
によりヒーターの耐久性や電力コストが問題となり、そ
の製造コストが増大することになる。このため、大口径
のシリコン単結晶の製造は、小口径のシリコン単結晶製
造と比較して、製造コストの面で実現が困難であるとい
う問題があった。
On the other hand, in recent years, attempts have been made to produce large-diameter silicon single crystals having a diameter of 12 inches or more. However, when manufacturing a large-diameter silicon single crystal, the amount of polycrystalline silicon to be melted becomes large, and the capacity of the crucible increases accordingly.Therefore, the heater surrounding the crucible becomes large in diameter and increases in weight. In order to support this weight, the electrode supporting the electrode must necessarily have a large diameter. Further, in order to melt a large amount of polycrystalline silicon, a large amount of heat from a heater is required. Therefore, the heat loss of about 10% exceeds the range of the error, and the amount of leaked heat makes it impossible to maintain the temperature in the crucible above the melting point of silicon. When the temperature in the crucible drops below the melting point of silicon, polycrystalline silicon cannot be melted, and therefore, it becomes impossible to produce a silicon single crystal.Therefore, the calorific value of the heater is increased, and the temperature in the crucible is reduced. It must be kept above the melting point of silicon. For this reason, when a large-diameter silicon single crystal is manufactured using a conventional silicon single crystal manufacturing apparatus, the durability of the heater and power cost become problems due to an increase in the thermal load of the heater, and the manufacturing cost increases. become. For this reason, there is a problem that it is more difficult to manufacture a large-diameter silicon single crystal in terms of manufacturing cost as compared with a small-diameter silicon single crystal.

【0007】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、大口径のシリコン単結晶を製造する場
合において、電極からチャンバー下部へ漏洩する熱量を
抑制することにより、ヒーターの発熱量を低減させるこ
とができるシリコン単結晶製造装置を提供することを目
的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such a problem. In the case of producing a large-diameter silicon single crystal, the amount of heat leaking from an electrode to a lower portion of a chamber is suppressed, so that the heat generated by the heater is reduced. It is an object of the present invention to provide a silicon single crystal manufacturing apparatus capable of reducing the amount.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ため、請求項1に係る発明は、多結晶シリコンを充填す
るルツボと、該ルツボを加熱するヒーターと、該ヒータ
ーに通電する電極とを備え、前記電極には、軸方向の熱
伝導を抑制する低熱伝導部材が介在配置されていること
を特徴とするCZシリコン単結晶製造装置を提供する。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 comprises a crucible for filling polycrystalline silicon, a heater for heating the crucible, and an electrode for energizing the heater. A CZ silicon single crystal manufacturing apparatus, wherein a low heat conduction member for suppressing heat conduction in an axial direction is interposed in the electrode.

【0009】本発明は、低熱伝導部材を介在配置させた
電極を有するCZシリコン単結晶製造装置であり、電極
からチャンバー下部へ漏洩する熱量を前記低熱伝導部材
によって低減することができる。
The present invention is a CZ silicon single crystal manufacturing apparatus having an electrode having a low heat conductive member interposed therebetween, and the amount of heat leaking from the electrode to the lower part of the chamber can be reduced by the low heat conductive member.

【0010】本発明では、電極に軸方向の熱伝導を抑制
する低熱伝導部材を介在配置させている。ここで、「軸
方向の熱伝導を抑制する」とは、電極上部と下部との間
の熱伝達を減少させること、または遮断することをい
う。また、「介在配置されている」とは、低熱伝導部材
が電極の横断面全体にわたって電極にサンドイッチ状に
配置されていることをいう。従って、ヒーターが発熱し
た場合には、ヒーターからの熱量の一部が電極に伝達さ
れるが、低熱伝導部材が電極中に熱隔壁のように介在配
置されているため、電極の低熱伝導部材よりも上方の部
分から低熱伝導部材よりも下方の部分への熱伝導が抑制
される。このため、電極の軸方向への熱伝導が減少し、
その結果、電極下部から外部へ漏洩する熱量は低減され
る。
In the present invention, the electrode is provided with a low heat conducting member for suppressing heat conduction in the axial direction. Here, “suppressing heat conduction in the axial direction” means reducing or blocking heat transfer between the upper and lower electrodes. Further, "being interposed and arranged" means that the low heat conductive member is arranged in a sandwich shape on the electrode over the entire cross section of the electrode. Therefore, when the heater generates heat, a part of the amount of heat from the heater is transmitted to the electrode, but since the low heat conductive member is interposed in the electrode like a heat partition, the low heat conductive member is less than the low heat conductive member of the electrode. Also, heat conduction from the upper part to the part lower than the low heat conductive member is suppressed. Therefore, heat conduction in the axial direction of the electrode is reduced,
As a result, the amount of heat leaking from the lower part of the electrode to the outside is reduced.

【0011】ここで、低熱伝導部材は、電極中に上述の
如く介在配置されていれば、その構成は特に限定される
ものではなく、例えば、ディスク状の低熱伝導部材を柱
状電極中の任意の軸方向位置にサンドイッチ状に配置し
て構成することができる。また、低熱伝導部材を電極の
複数の軸方向位置に配置させるように構成してもよい。
Here, the configuration of the low heat conductive member is not particularly limited as long as it is interposed in the electrode as described above. For example, a disk-shaped low heat conductive member can be replaced with an arbitrary one of the columnar electrodes. It can be configured by being arranged in a sandwich shape at an axial position. Further, the low heat conduction member may be arranged at a plurality of axial positions of the electrode.

【0012】このように、低熱伝導部材を電極に介在配
置させることによって、電極下部から外部へ漏洩する熱
量を低減できるため、ルツボ内の多結晶シリコンに加わ
る熱量を維持し、ルツボ内の温度をシリコンの融点以上
に保持することができる。言い換えると、電極中に介在
配置された低熱伝導部材により、電極下部から外部へ漏
洩する熱量が低減されるため、熱損失を考慮してヒータ
ーの発熱量を多量に必要とすることがなくなり、その結
果、大口径のシリコン単結晶を製造する場合でも、製造
電力コストが減少することになる。
As described above, since the amount of heat leaking from the lower part of the electrode to the outside can be reduced by disposing the low thermal conductive member between the electrodes, the amount of heat applied to the polycrystalline silicon in the crucible is maintained, and the temperature in the crucible is reduced. It can be maintained at or above the melting point of silicon. In other words, the amount of heat leaking from the lower part of the electrode to the outside is reduced by the low heat conductive member interposed in the electrode, so that a large amount of heat generated by the heater is not required in consideration of the heat loss. As a result, even when a large-diameter silicon single crystal is manufactured, the manufacturing power cost is reduced.

【0013】電極の材質は、耐熱性及び導電性を有する
ものであれば、特に限定されるものではないが、大径か
つ、大重量のヒーターを支持するものであるため、高強
度性を有する材質であることが好ましい。このような材
質の電極として、例えば、カーボン電極を用いることが
できる。
The material of the electrode is not particularly limited as long as it has heat resistance and conductivity, but it has high strength because it supports a large-diameter and heavy-weight heater. It is preferably a material. As an electrode of such a material, for example, a carbon electrode can be used.

【0014】低熱伝導部材は、電極よりも熱伝導性が低
い材質のものであれば、特に限定されるものではない
が、大径かつ、大重量のヒーターを支持する電極の一部
を構成するため、低熱伝導性とともに高強度性を有する
材質であることが好ましい。また、低熱伝導性部材は、
ヒーターを通電する電極の一部を構成するため、電気抵
抗率は、電極本体を構成する材料の電気抵抗率と大差な
いことが望ましいが、電極軸方向の寸法を適切に選ぶこ
とによって電極の電気抵抗率よりも十数%高い電気抵抗
率のものを用いることも可能である。例えば、電極をカ
ーボン電極とした場合には、低熱伝導性部材として、高
強度性を有し、かつ電極のカーボンと電気抵抗率が同等
(±10%程度)のカーボン繊維強化複合材を用いるこ
とで、本発明の効果を達成することができる。
The low thermal conductive member is not particularly limited as long as it is made of a material having lower thermal conductivity than the electrode, but forms a part of the electrode that supports a large-diameter and heavy heater. For this reason, it is preferable that the material has high strength as well as low thermal conductivity. Also, the low heat conductive member is
It is desirable that the electrical resistivity does not greatly differ from the electrical resistivity of the material forming the electrode main body because it constitutes a part of the electrode to which the heater is energized. It is also possible to use one having an electrical resistivity that is ten and several percent higher than the resistivity. For example, when the electrode is a carbon electrode, a carbon fiber reinforced composite material having high strength and an electrical resistivity equal to that of the electrode carbon (about ± 10%) is used as the low thermal conductive member. Thus, the effects of the present invention can be achieved.

【0015】請求項2に係る発明は、請求項1に記載の
CZシリコン単結晶製造装置において、前記電極がカー
ボン電極からなり、前記低熱伝導部材が、カーボン電極
中に介在配置されたカーボン繊維強化複合材で形成され
ていることを特徴とするCZシリコン単結晶製造装置を
提供する。
According to a second aspect of the present invention, in the apparatus for manufacturing a CZ silicon single crystal according to the first aspect, the electrode is formed of a carbon electrode, and the low thermal conductive member is provided with a carbon fiber reinforced interposed in the carbon electrode. Provided is an apparatus for manufacturing a CZ silicon single crystal, which is formed of a composite material.

【0016】本発明では、電極をカーボンとし、低熱伝
導部材をカーボン繊維強化複合材で構成することによ
り、電極が高強度かつ低熱伝導性を保持するものであ
る。大口径のシリコン単結晶を製造する場合において、
ルツボの容量が大きくなり、このため、ヒーターも大径
かつ大重量となる。このため、ヒーターを支持する電極
は、ヒーターを支えるため、大径、かつ高強度性を有す
ることが必要である。更に、電極の高強度性を維持する
ためには、電極中に介在配置する低熱伝導部材も高強度
性を有することが必要である。また、電極は、ヒーター
に通電するためのものであるため、電極に介在配置され
る低熱伝導部材の電気抵抗率は、電極の電気抵抗率と大
差ないことが必要である。本発明では、高強度性を有す
る電極として、カーボン電極を採用し、低熱伝導性部材
として、高強度性を有し、かつ電気抵抗率がカーボンと
同等であるカーボン繊維強化複合材を採用している。こ
のため、大口径のシリコン単結晶を製造する場合に、高
強度性を保持しながら、電極下部から外部へ漏洩する熱
量を低減することができ、その結果、シリコン単結晶の
製造コストを低減することができる。
In the present invention, the electrode is made of carbon, and the low heat conductive member is made of a carbon fiber reinforced composite material, so that the electrode maintains high strength and low heat conductivity. When manufacturing large-diameter silicon single crystals,
The capacity of the crucible increases, and therefore the heater also has a large diameter and a large weight. Therefore, the electrode supporting the heater needs to have a large diameter and high strength to support the heater. Further, in order to maintain the high strength of the electrode, it is necessary that the low thermal conductive member interposed in the electrode also has high strength. In addition, since the electrodes are used to supply current to the heater, the electrical resistivity of the low thermal conductive member disposed between the electrodes needs to be not much different from the electrical resistivity of the electrodes. In the present invention, a carbon electrode is adopted as an electrode having high strength, and a carbon fiber reinforced composite material having high strength and having an electrical resistivity equivalent to carbon is adopted as a low thermal conductive member. I have. For this reason, when manufacturing a large-diameter silicon single crystal, the amount of heat leaking from the lower part of the electrode to the outside can be reduced while maintaining high strength, and as a result, the manufacturing cost of the silicon single crystal is reduced. be able to.

【0017】尚、カーボン繊維強化複合材は、高強度性
を有しかつ電気抵抗率がカーボンと同等であるので、カ
ーボン電極に介在させるだけではなく、電極自体をカー
ボン繊維強化複合材で構成しても良い。
Since the carbon fiber reinforced composite material has high strength and the same electrical resistivity as carbon, not only is it interposed in the carbon electrode, but the electrode itself is made of the carbon fiber reinforced composite material. May be.

【0018】即ち、請求項3に係る発明は、請求項1に
記載のCZシリコン単結晶製造装置において、前記電極
がカーボン繊維強化複合材で形成されていることを特徴
とするCZシリコン単結晶製造装置を提供する。
That is, according to a third aspect of the present invention, in the CZ silicon single crystal manufacturing apparatus according to the first aspect, the electrode is formed of a carbon fiber reinforced composite material. Provide equipment.

【0019】本発明では、電極自体を、高強度性を有し
かつ電気抵抗率がカーボンと同等であるカーボン繊維強
化複合材で構成することにより、介在させることと同様
に、電極が高強度かつ低熱伝導性を保持するものであ
る。このため、大口径のシリコン単結晶を製造する場合
に、高強度性を保持しながら、電極下部から外部へ漏洩
する熱量を低減することができ、その結果、シリコン単
結晶の製造コストを低減することができる。
In the present invention, the electrode itself is made of a carbon fiber reinforced composite material having a high strength and an electrical resistivity equivalent to that of carbon, so that the electrode has a high strength and It maintains low thermal conductivity. For this reason, when manufacturing a large-diameter silicon single crystal, the amount of heat leaking from the lower part of the electrode to the outside can be reduced while maintaining high strength, and as a result, the manufacturing cost of the silicon single crystal is reduced. be able to.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
について、図示例とともに説明する。図1には、本発明
の一実施形態に係るCZシリコン単結晶製造装置の概略
構成図を示している。また、図2には、本発明の一実施
形態に係るCZシリコン単結晶製造装置に使用されるヒ
ーター及び電極の斜視図を示している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a CZ silicon single crystal manufacturing apparatus according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view of a heater and electrodes used in the CZ silicon single crystal manufacturing apparatus according to one embodiment of the present invention.

【0021】この実施形態に係るCZシリコン単結晶製
造装置は、石英ルツボ5、ルツボ回転軸15、ヒーター
9、電極13を備えた引上炉1として構成されている。
The CZ silicon single crystal manufacturing apparatus according to this embodiment is configured as a pulling furnace 1 having a quartz crucible 5, a crucible rotating shaft 15, a heater 9, and an electrode 13.

【0022】引上炉1のチャンバー内部には、多結晶シ
リコンを充填するための石英ルツボ5が、黒鉛ルツボ3
内に嵌合支持されている。この石英ルツボ5は、大口径
のシリコン単結晶を製造するため、少なくとも12イン
チ以上の口径を有している。石英ルツボ5を保持する黒
鉛ルツボ3は、金属シャフト19上に結合配置されたル
ツボ回転軸15上のターンテーブルに支持されている。
ルツボ回転軸15は、金属シャフト19を介して回転駆
動され、石英ルツボ5及び黒鉛ルツボ3は、ルツボ回転
軸15を中心軸として回転可能に構成されている。この
石英ルツボ5及び黒鉛ルツボ3の周囲には、石英ルツボ
5内に装入された原料多結晶シリコンを融解するための
ヒーター9が設けられている。このヒーター9は、支持
台12を介して、ヒーターに通電するための電極13に
よって炉体に支持されている。尚、図2の符号22は、
ヒーター9のミランダ形状を形成する絶縁スリットであ
る。
A quartz crucible 5 for filling polycrystalline silicon is placed inside the chamber of the pulling furnace 1.
It is fitted and supported inside. The quartz crucible 5 has a diameter of at least 12 inches or more in order to produce a large-diameter silicon single crystal. The graphite crucible 3 holding the quartz crucible 5 is supported on a turntable on a crucible rotation shaft 15 which is connected and arranged on a metal shaft 19.
The crucible rotation shaft 15 is rotatably driven via a metal shaft 19, and the quartz crucible 5 and the graphite crucible 3 are configured to be rotatable around the crucible rotation shaft 15 as a center axis. Around the quartz crucible 5 and the graphite crucible 3, a heater 9 for melting the raw material polycrystalline silicon charged in the quartz crucible 5 is provided. The heater 9 is supported by a furnace body via a support 12 by electrodes 13 for supplying electricity to the heater. In addition, the code | symbol 22 of FIG.
These are insulating slits that form the Miranda shape of the heater 9.

【0023】更に、電極13は、金属シャフト20の上
に設置されており、金属シャフト20は、内部を水で冷
却されている。ここで、電極13は、カーボン素材から
なるカーボン電極であり、電極の軸方向の一箇所には、
軸方向の熱伝導を抑制するための低熱伝導部材として、
ディスク状のカーボン繊維強化複合材17が上下から電
極のカーボン部材で挟持されるように介在配置されてい
る。石英ルツボ5内の多結晶シリコンの方から、引上げ
ワイヤー25により種結晶ホルダ10が吊り下げられて
おり、種結晶ホルダ10には、種結晶8が保持されてい
る。この種結晶8は、引上げワイヤー25により、上昇
下降及び軸心回りの回転(以下、「自転」という。)が
可能である。
Further, the electrode 13 is provided on a metal shaft 20, and the inside of the metal shaft 20 is cooled by water. Here, the electrode 13 is a carbon electrode made of a carbon material.
As a low heat conduction member to suppress heat conduction in the axial direction,
A disk-shaped carbon fiber reinforced composite material 17 is interposed and arranged so as to be sandwiched between the carbon members of the electrodes from above and below. The seed crystal holder 10 is suspended from the polycrystalline silicon in the quartz crucible 5 by a pulling wire 25, and the seed crystal 8 is held in the seed crystal holder 10. The seed crystal 8 can be raised and lowered and rotated around an axis (hereinafter referred to as “rotation”) by the pulling wire 25.

【0024】次に、本実施形態のシリコン単結晶製造装
置を使用した場合のシリコン単結晶の製造方法について
説明する。
Next, a method for manufacturing a silicon single crystal using the apparatus for manufacturing a silicon single crystal of the present embodiment will be described.

【0025】まず、原料多結晶シリコンを石英ルツボ5
内に充填した後、石英ルツボ5を所定の速度で回転させ
る。次に、電極13からヒーター9内に通電することに
より、ヒーター9を発熱させる。これにより、ヒーター
9に包囲された石英ルツボ5が加熱されることになる。
電極13によるヒーター9への通電を継続して行うこと
により、石英ルツボ5内の多結晶シリコンが融点(14
12℃)に達すると、石英ルツボ内の多結晶シリコンが
融解する。次に、種結晶8を引上げワイヤー25により
下降し、融解した多結晶シリコン(シリコン融液)7の
中に浸着させた後、熱的に平衡となるようにヒーター9
のパワーを調節する。その後、パワーを若干低下させた
状態で、種結晶8を所定速度で自転させつつ、引上げワ
イヤー25により、所定の速度で種結晶8の引上げを開
始する。これにより、直径2〜3mmの絞り部分に続い
て大口径のシリコン単結晶6が育成される。
First, a raw material polycrystalline silicon is placed in a quartz crucible 5.
After filling the inside, the quartz crucible 5 is rotated at a predetermined speed. Next, electricity is supplied from the electrode 13 to the inside of the heater 9 to cause the heater 9 to generate heat. Thus, the quartz crucible 5 surrounded by the heater 9 is heated.
By continuously energizing the heater 9 by the electrode 13, the polycrystalline silicon in the quartz crucible 5 has a melting point (14).
(12 ° C.), the polycrystalline silicon in the quartz crucible melts. Next, the seed crystal 8 is lowered by the pulling wire 25 and immersed in the melted polycrystalline silicon (silicon melt) 7, and then the heater 9 is thermally equilibrated.
Adjust the power of Thereafter, the pulling of the seed crystal 8 is started at a predetermined speed by the pulling wire 25 while rotating the seed crystal 8 at a predetermined speed while the power is slightly lowered. As a result, the silicon single crystal 6 having a large diameter is grown following the drawn portion having a diameter of 2 to 3 mm.

【0026】ここで、電極13の通電によりヒーター9
は発熱するが、発熱したヒーター9からの熱量は、黒鉛
ルツボ3及び石英ルツボ5に伝達されるとともに、電極
13にも伝達される。このうち、ヒーター9から電極に
伝達された熱量は、電極13の上部から下部に軸方向に
沿って伝導により移動することになる。ここで、本実施
形態では、電極13の途中に、低熱伝導部材としてのカ
ーボン繊維強化複合材17が介在配置されているため、
このカーボン繊維強化複合材17よりも下部には熱量が
伝導移動しにくくなっている。このため電極13を介し
てチャンバーの下部から外部へ漏洩する熱量が減少する
ことになり、それに応じて石英ルツボ5内の温度低下も
抑制されることになる。従って、従来のように、熱の漏
洩を考慮して、ヒーター9の発熱量を過大に増大させる
必要はなく、その分だけヒーターの発熱量を低減してそ
の耐久性の向上と電力コストの低減を果たすことができ
る。
Here, the heater 9 is turned on by energizing the electrode 13.
Generates heat, and the amount of heat generated by the heater 9 is transmitted to the graphite crucible 3 and the quartz crucible 5 and also to the electrode 13. Of these, the amount of heat transmitted from the heater 9 to the electrodes moves from the upper part to the lower part of the electrode 13 by conduction along the axial direction. Here, in the present embodiment, since the carbon fiber reinforced composite material 17 as the low heat conductive member is interposed in the middle of the electrode 13,
The amount of heat is less likely to conduct and move below the carbon fiber reinforced composite material 17. Therefore, the amount of heat leaking from the lower part of the chamber to the outside via the electrode 13 is reduced, and accordingly, the temperature drop in the quartz crucible 5 is suppressed. Therefore, unlike the related art, it is not necessary to excessively increase the calorific value of the heater 9 in consideration of heat leakage. Can be fulfilled.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明に係るシリ
コン単結晶製造装置は、ヒーターに通電する電極に、軸
方向の熱伝導を抑制する低熱伝導部材を介在配置したた
め、大口径のシリコン単結晶を製造する場合でも、電極
からチャンバー下部へ漏洩する熱量を抑制させることが
でき、ヒーターの発熱量を過大に増加させることなく、
ルツボ内の温度低下を抑制し、ヒーターの耐久性の向上
及び電力コストの低減を達成することができる。
As described above, in the silicon single crystal manufacturing apparatus according to the present invention, a large-diameter silicon single crystal is provided because a low heat conducting member for suppressing heat conduction in the axial direction is interposed in the electrode for supplying electricity to the heater. Even when manufacturing, it is possible to suppress the amount of heat leaking from the electrode to the lower part of the chamber, without excessively increasing the heat generation of the heater,
It is possible to suppress a decrease in the temperature in the crucible, to achieve an improvement in the durability of the heater and a reduction in power cost.

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

【図1】本発明の実施形態におけるCZシリコン単結晶
製造装置の概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a CZ silicon single crystal manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施形態におけるCZシリコン単結晶
製造装置に用いるヒーター及び電極の斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view of a heater and electrodes used in the CZ silicon single crystal manufacturing apparatus according to the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:引上炉 3:黒鉛ルツボ 5:石英ルツボ 6:シリコン単結晶 7:シリコン融液 8:種結晶 9:ヒーター 10:種結晶ホルダ 11:熱遮蔽材 12:ヒーター支持台 13:電極 15:ルツボ回転軸 17:カーボン繊維強化複合部材(低熱伝導部) 19、20:金属シャフト 21:観察窓 22:絶縁スリット 23:光学系 25:引上げワイヤー 1: Lifting furnace 3: Graphite crucible 5: Quartz crucible 6: Silicon single crystal 7: Silicon melt 8: Seed crystal 9: Heater 10: Seed crystal holder 11: Heat shielding material 12: Heater support 13: Electrode 15: Crucible rotating shaft 17: Carbon fiber reinforced composite member (low heat conducting part) 19, 20: Metal shaft 21: Observation window 22: Insulating slit 23: Optical system 25: Pulling wire

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 町田 倫久 東京都千代田区丸の内1−4−2 株式会 社スーパーシリコン研究所内 (72)発明者 白石 裕 東京都千代田区丸の内1−4−2 株式会 社スーパーシリコン研究所内 (72)発明者 松原 順一 東京都千代田区丸の内1−4−2 株式会 社スーパーシリコン研究所内 (72)発明者 飯田 哲広 東京都千代田区丸の内1−4−2 株式会 社スーパーシリコン研究所内 (72)発明者 高瀬 伸光 東京都千代田区丸の内1−4−2 株式会 社スーパーシリコン研究所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Norihisa Machida 1-4-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside the Super Silicon Research Laboratories (72) Inventor Hiroshi Shiraishi 1-4-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Stock Company Inside Super Silicon Laboratories (72) Inventor Junichi Matsubara 1-4-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Co., Ltd. Inside Super Silicon Laboratories (72) Inventor Tetsuhiro Iida 1-4-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Super Co., Ltd. In Silicon Research Laboratory (72) Inventor Nobumitsu Takase 1-4-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Super Silicon Research Laboratory

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 多結晶シリコンを充填するルツボと、 該ルツボを加熱するヒーターと、 該ヒーターに通電する電極とを備え、 前記電極には、軸方向の熱伝導を抑制する低熱伝導部材
が介在配置されていることを特徴とするCZシリコン単
結晶製造装置。
1. A crucible for filling polycrystalline silicon, a heater for heating the crucible, and an electrode for energizing the heater, wherein the electrode is provided with a low heat conducting member for suppressing heat conduction in an axial direction. An apparatus for manufacturing a CZ silicon single crystal, wherein the apparatus is arranged.
【請求項2】 前記電極がカーボン電極からなり、前記
低熱伝導部材が、カーボン電極中に介在配置されたカー
ボン繊維強化複合材で形成されていることを特徴とする
請求項1に記載のCZシリコン単結晶製造装置。
2. The CZ silicon according to claim 1, wherein said electrode comprises a carbon electrode, and said low thermal conductive member is formed of a carbon fiber reinforced composite material interposed in said carbon electrode. Single crystal manufacturing equipment.
【請求項3】 前記電極がカーボン繊維強化複合材で形
成されていることを特徴とする請求項1に記載のCZシ
リコン単結晶製造装置。
3. The CZ silicon single crystal manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the electrode is formed of a carbon fiber reinforced composite material.
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