JPH1081595A - 単結晶製造装置および製造方法 - Google Patents
単結晶製造装置および製造方法Info
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- JPH1081595A JPH1081595A JP25394696A JP25394696A JPH1081595A JP H1081595 A JPH1081595 A JP H1081595A JP 25394696 A JP25394696 A JP 25394696A JP 25394696 A JP25394696 A JP 25394696A JP H1081595 A JPH1081595 A JP H1081595A
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- Japan
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- crucible
- heater
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- polycrystal
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- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 原料多結晶へ有効な補助的加熱を与え、溶融
時間を飛躍的に短縮して単結晶を製造する。 【解決手段】 チャンバー６内にルツボ１及び該ルツボ
１周囲に配されるヒーター３を具備し、該ルツボ１内に
収容した原料多結晶２を溶融し、該溶融多結晶から単結
晶を引き上げて単結晶を製造する単結晶製造装置におい
て、ルツボ１周囲に配されるヒーター３とは別に、ラン
プ又はレーザー装置８による補助加熱装置を具備し、ヒ
ーター３による加熱に加え、ランプ又はレーザー装置８
による補助加熱装置により原料多結晶２を溶解する。
時間を飛躍的に短縮して単結晶を製造する。 【解決手段】 チャンバー６内にルツボ１及び該ルツボ
１周囲に配されるヒーター３を具備し、該ルツボ１内に
収容した原料多結晶２を溶融し、該溶融多結晶から単結
晶を引き上げて単結晶を製造する単結晶製造装置におい
て、ルツボ１周囲に配されるヒーター３とは別に、ラン
プ又はレーザー装置８による補助加熱装置を具備し、ヒ
ーター３による加熱に加え、ランプ又はレーザー装置８
による補助加熱装置により原料多結晶２を溶解する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、チョクラルスキー
法（以下「ＣＺ法」と言う。）により、半導体、誘導
体、磁性体等の各種結晶材料を製造する装置及び製造方
法に関する。
法（以下「ＣＺ法」と言う。）により、半導体、誘導
体、磁性体等の各種結晶材料を製造する装置及び製造方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＺ法で半導体、誘導体、磁性体等の単
結晶を製造するのに用いられる単結晶製造装置は、チャ
ンバー内に、その中心廻りに回転駆動されるルツボ、該
ルツボの周囲に配されるヒーター等を収納して構成さ
れ、ルツボ内に投入された原料多結晶をヒーターによっ
て加熱して多結晶融液を得、この多結晶融液に、ワイヤ
ー等の上軸の下端に取り付けられた種結晶を浸漬し、該
上軸を回転させながらこれを所定の速度で引き上げるこ
とによって、種結晶の下に所定の単結晶を成長させる装
置である。
結晶を製造するのに用いられる単結晶製造装置は、チャ
ンバー内に、その中心廻りに回転駆動されるルツボ、該
ルツボの周囲に配されるヒーター等を収納して構成さ
れ、ルツボ内に投入された原料多結晶をヒーターによっ
て加熱して多結晶融液を得、この多結晶融液に、ワイヤ
ー等の上軸の下端に取り付けられた種結晶を浸漬し、該
上軸を回転させながらこれを所定の速度で引き上げるこ
とによって、種結晶の下に所定の単結晶を成長させる装
置である。
【０００３】図２は、ＣＺ法による従来の単結晶製造装
置の概略を示したものである。図２において、１は原料
多結晶２を収容するルツボで、その外周には例えばグラ
ファイトからなる円筒状のヒーター３が配置され、必要
に応じて該ルツボ１下方に補助ヒーター４が配置され
る。また、ヒーター３の外側には、必要に応じて円筒状
の断熱材５が配置され、これらがチャンバー６内に収容
されている。
置の概略を示したものである。図２において、１は原料
多結晶２を収容するルツボで、その外周には例えばグラ
ファイトからなる円筒状のヒーター３が配置され、必要
に応じて該ルツボ１下方に補助ヒーター４が配置され
る。また、ヒーター３の外側には、必要に応じて円筒状
の断熱材５が配置され、これらがチャンバー６内に収容
されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の単
結晶製造装置により単結晶を製造する場合、原料多結晶
２の溶解は、ルツボ１の周囲に配されたグラファイト製
の抵抗加熱ヒーター３により行われるが、近年の結晶の
大口径化に伴うチャージ量（融解量）の増加に比例して
溶融時間が長くなることが問題であった。
結晶製造装置により単結晶を製造する場合、原料多結晶
２の溶解は、ルツボ１の周囲に配されたグラファイト製
の抵抗加熱ヒーター３により行われるが、近年の結晶の
大口径化に伴うチャージ量（融解量）の増加に比例して
溶融時間が長くなることが問題であった。
【０００５】このため、図２に示すようにルツボ１下方
に設けた補助ヒーター４を併せて用いる方法も既に行わ
れているが、溶融時間を飛躍的に短縮するには至ってい
ない。
に設けた補助ヒーター４を併せて用いる方法も既に行わ
れているが、溶融時間を飛躍的に短縮するには至ってい
ない。
【０００６】また、溶融時間を飛躍的に短縮する方法と
して、多結晶原料の直上にサブヒーターを配置する方法
が考えられるが、原料への不純物の混入、周囲の断熱材
との干渉等の恐れがあり、実施は非常に困難である。
して、多結晶原料の直上にサブヒーターを配置する方法
が考えられるが、原料への不純物の混入、周囲の断熱材
との干渉等の恐れがあり、実施は非常に困難である。
【０００７】このように、近年の半導体単結晶の大口径
化に伴い、多結晶原料の溶融量が増大しているため、溶
融量に比例して溶融に要する時間が長時間となり、結晶
製造時間のロスが増大することが問題となっていた。
化に伴い、多結晶原料の溶融量が増大しているため、溶
融量に比例して溶融に要する時間が長時間となり、結晶
製造時間のロスが増大することが問題となっていた。
【０００８】そこで本発明は、上記問題を鑑みてなされ
たもので、多結晶原料への不純物の混入、周囲の断熱材
との干渉を引き起こすことなく、原料多結晶へ有効な補
助的加熱を与え、溶融時間を飛躍的に短縮して単結晶を
製造することができる単結晶製造装置および製造方法を
提供することを目的とする。
たもので、多結晶原料への不純物の混入、周囲の断熱材
との干渉を引き起こすことなく、原料多結晶へ有効な補
助的加熱を与え、溶融時間を飛躍的に短縮して単結晶を
製造することができる単結晶製造装置および製造方法を
提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本願の請求項１記載の発
明は、チャンバー内にルツボ及び該ルツボ周囲に配され
るヒーターを具備し、該ルツボ内に収容した原料多結晶
を溶融し、該溶融多結晶から単結晶を引き上げて単結晶
を製造する単結晶製造装置において、ルツボ周囲に配さ
れるヒーターとは別に、ランプ又はレーザーによる補助
加熱装置を具備した単結晶製造装置を提供する。
明は、チャンバー内にルツボ及び該ルツボ周囲に配され
るヒーターを具備し、該ルツボ内に収容した原料多結晶
を溶融し、該溶融多結晶から単結晶を引き上げて単結晶
を製造する単結晶製造装置において、ルツボ周囲に配さ
れるヒーターとは別に、ランプ又はレーザーによる補助
加熱装置を具備した単結晶製造装置を提供する。
【００１０】本願の請求項２記載の発明は、請求項１に
記載の装置において、前記ランプ又はレーザーによる補
助加熱装置は、波長２０μｍ以下のランプ光又はレーザ
ー光を出力する単結晶製造装置を提供する。
記載の装置において、前記ランプ又はレーザーによる補
助加熱装置は、波長２０μｍ以下のランプ光又はレーザ
ー光を出力する単結晶製造装置を提供する。
【００１１】本願の請求項３記載の発明は、請求項１ま
たは２に記載の装置において、前記ランプ又はレーザー
による補助加熱装置を前記チャンバー外に設け、該チャ
ンバー上部に設けられた窓を介して前記原料多結晶にラ
ンプ光又はレーザー光を照射して加熱する単結晶製造装
置を提供する。
たは２に記載の装置において、前記ランプ又はレーザー
による補助加熱装置を前記チャンバー外に設け、該チャ
ンバー上部に設けられた窓を介して前記原料多結晶にラ
ンプ光又はレーザー光を照射して加熱する単結晶製造装
置を提供する。
【００１２】本願の請求項４記載の発明は、請求項１な
いし３のいずれかに記載の単結晶製造装置を用いて単結
晶を製造する方法を提供する。
いし３のいずれかに記載の単結晶製造装置を用いて単結
晶を製造する方法を提供する。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を、図
を参照しながら説明する。図１は、本発明の単結晶製造
装置の一実施形態を示す概略断面図である。図１に示し
た単結晶製造装置は図２に示した装置と同一の基本構成
を有する。すなわち、図１において、１は原料多結晶２
を収容するルツボで、その外周には例えばグラファイト
からなる円筒状のヒーター３が配置され、場合によって
は、該ルツボ下部に補助ヒーター４が配置される。ヒー
ター３の外側には、必要に応じて円筒状の断熱材５が配
置され、これらがチャンバー６に収容されている。
を参照しながら説明する。図１は、本発明の単結晶製造
装置の一実施形態を示す概略断面図である。図１に示し
た単結晶製造装置は図２に示した装置と同一の基本構成
を有する。すなわち、図１において、１は原料多結晶２
を収容するルツボで、その外周には例えばグラファイト
からなる円筒状のヒーター３が配置され、場合によって
は、該ルツボ下部に補助ヒーター４が配置される。ヒー
ター３の外側には、必要に応じて円筒状の断熱材５が配
置され、これらがチャンバー６に収容されている。
【００１４】本実施形態に従う単結晶製造装置は、抵抗
加熱型のヒーター３および補助ヒーター４に加え、チャ
ンバー６上部に設けられた覗き窓を兼ねる窓７を介して
レーザー光をルツボ１内の原料多結晶２に照射するレー
ザー装置８をチャンバー６外に設けてある。すなわち、
原料多結晶２は、ヒーター３および補助ヒーター４によ
り加熱されるのに加え、レーザー装置８の出力するレー
ザー光の照射により加熱されるので、原料多結晶２の溶
融に要する時間が短縮され、単結晶の生産性を向上させ
ることができる。
加熱型のヒーター３および補助ヒーター４に加え、チャ
ンバー６上部に設けられた覗き窓を兼ねる窓７を介して
レーザー光をルツボ１内の原料多結晶２に照射するレー
ザー装置８をチャンバー６外に設けてある。すなわち、
原料多結晶２は、ヒーター３および補助ヒーター４によ
り加熱されるのに加え、レーザー装置８の出力するレー
ザー光の照射により加熱されるので、原料多結晶２の溶
融に要する時間が短縮され、単結晶の生産性を向上させ
ることができる。
【００１５】上記実施形態ではレーザー装置を用いてい
るが、レーザー装置の代わりにランプを用いてもよい。
なお、ここで用いるランプあるいはレーザー装置８から
出力される光の波長は、一般には２０μｍ以下であるの
が望ましい。また、製造する単結晶がシリコンの場合
は、ランプあるいはレーザー装置８による加熱の効果を
最大限に得るため、シリコンの吸収係数が最も高い１
６．４μｍ付近の波長の光を用いることが望ましい。
るが、レーザー装置の代わりにランプを用いてもよい。
なお、ここで用いるランプあるいはレーザー装置８から
出力される光の波長は、一般には２０μｍ以下であるの
が望ましい。また、製造する単結晶がシリコンの場合
は、ランプあるいはレーザー装置８による加熱の効果を
最大限に得るため、シリコンの吸収係数が最も高い１
６．４μｍ付近の波長の光を用いることが望ましい。
【００１６】しかし、窓７の材質として一般的な石英ガ
ラスを用いる場合には、石英ガラスの加熱を避けるため
には、用いる光の波長は１〜４μｍの範囲であるのが望
ましい。
ラスを用いる場合には、石英ガラスの加熱を避けるため
には、用いる光の波長は１〜４μｍの範囲であるのが望
ましい。
【００１７】また、上述した実施形態では、レーザー装
置８をチャンバー６外に設置し、窓７を介して光を原料
多結晶２に照射するようにしたが、レーザー装置８の設
置位置はチャンバー６の外部に限るものではなく、チャ
ンバー６内部に設置して直接照射するようにすることも
可能である。
置８をチャンバー６外に設置し、窓７を介して光を原料
多結晶２に照射するようにしたが、レーザー装置８の設
置位置はチャンバー６の外部に限るものではなく、チャ
ンバー６内部に設置して直接照射するようにすることも
可能である。
【００１８】
（実施例）図１に示した単結晶製造装置において、１
８”φ石英ルツボ１に６０ｋｇの多結晶シリコンを充填
し、ヒーター３および補助ヒーター４を用いて多結晶シ
リコンを加熱するとともに、波長１０．６μｍのＣＯ2
レーザーを用いて加熱し、多結晶シリコンが溶融するま
での時間を測定した。
８”φ石英ルツボ１に６０ｋｇの多結晶シリコンを充填
し、ヒーター３および補助ヒーター４を用いて多結晶シ
リコンを加熱するとともに、波長１０．６μｍのＣＯ2
レーザーを用いて加熱し、多結晶シリコンが溶融するま
での時間を測定した。
【００１９】（比較例）図２に示した単結晶製造装置に
おいて、１８”φ石英ルツボ１に６０ｋｇの多結晶シリ
コンを充填し、ヒーター３および補助ヒーター４を用い
て多結晶シリコンを加熱し、多結晶シリコンが溶融する
までの時間を測定した。なお、ヒーターパワー等の条件
は上記実施例と同一とした。
おいて、１８”φ石英ルツボ１に６０ｋｇの多結晶シリ
コンを充填し、ヒーター３および補助ヒーター４を用い
て多結晶シリコンを加熱し、多結晶シリコンが溶融する
までの時間を測定した。なお、ヒーターパワー等の条件
は上記実施例と同一とした。
【００２０】図３は、実施例の単結晶製造装置でヒータ
ーパワー等の条件を比較例と同じ一定として、レーザー
の出力を変化させて多結晶シリコンを加熱溶融した場合
において、レーザーの出力（ｋＷ）と、比較例に対して
溶融時間の短縮された割合（％）を示したものである。
レーザーの出力が０ｋＷの時に比較例と同じ溶融時間と
なり、同出力が３０ｋＷの時に比較例に比べて溶融時間
が３０％短縮された。
ーパワー等の条件を比較例と同じ一定として、レーザー
の出力を変化させて多結晶シリコンを加熱溶融した場合
において、レーザーの出力（ｋＷ）と、比較例に対して
溶融時間の短縮された割合（％）を示したものである。
レーザーの出力が０ｋＷの時に比較例と同じ溶融時間と
なり、同出力が３０ｋＷの時に比較例に比べて溶融時間
が３０％短縮された。
【００２１】
【発明の効果】以上説明した通り本発明によれば、原料
多結晶への不純物の混入、断熱材との干渉等を引き起こ
すことなく、原料多結晶の溶融時間を短縮することによ
り、結晶製造プロセスの経済的可能性を高めることがで
きる。
多結晶への不純物の混入、断熱材との干渉等を引き起こ
すことなく、原料多結晶の溶融時間を短縮することによ
り、結晶製造プロセスの経済的可能性を高めることがで
きる。
【図１】本発明の単結晶製造装置の一実施形態を示す概
略断面図である。
略断面図である。
【図２】従来の単結晶製造装置の一例を示す概略断面図
である。
である。
【図３】従来装置と本発明の装置をそれぞれ用いた場合
の多結晶シリコンの溶融時間の比を示すグラフである。
の多結晶シリコンの溶融時間の比を示すグラフである。
１ ルツボ ２ 原料多結晶 ３ ヒーター ４ 補助ヒーター ５ 断熱材 ６ チャンバー ７ 窓 ８ レーザー装置
Claims (4)
- 【請求項１】 チャンバー内にルツボ及び該ルツボ周囲
に配されるヒーターを具備し、該ルツボ内に収容した原
料多結晶を溶融し、該溶融多結晶から単結晶を引き上げ
て単結晶を製造する単結晶製造装置において、ルツボ周
囲に配されるヒーターとは別に、ランプ又はレーザーに
よる補助加熱装置を具備した単結晶製造装置。 - 【請求項２】 前記ランプ又はレーザーによる補助加熱
装置は、波長２０μｍ以下のランプ光又はレーザー光を
出力するものである請求項１に記載の単結晶製造装置。 - 【請求項３】 前記ランプ又はレーザーによる補助加熱
装置は前記チャンバー外に設けられ、該チャンバー上部
に設けられた窓を介して前記原料多結晶にランプ光又は
レーザー光を照射して加熱する請求項１または２に記載
の単結晶製造装置。 - 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の単
結晶製造装置を用いて単結晶を製造する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25394696A JPH1081595A (ja) | 1996-09-04 | 1996-09-04 | 単結晶製造装置および製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25394696A JPH1081595A (ja) | 1996-09-04 | 1996-09-04 | 単結晶製造装置および製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1081595A true JPH1081595A (ja) | 1998-03-31 |
Family
ID=17258194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25394696A Pending JPH1081595A (ja) | 1996-09-04 | 1996-09-04 | 単結晶製造装置および製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1081595A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009141963A1 (ja) * | 2008-05-20 | 2009-11-26 | 信越半導体株式会社 | 単結晶製造装置 |
| DE112008003322T5 (de) | 2007-12-25 | 2010-11-25 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Einkristalls |
| EP2620954A3 (en) * | 2006-03-16 | 2016-03-09 | Electromagnetics Corporation | Compositions of matter: system II |
| US9938603B2 (en) | 2005-02-23 | 2018-04-10 | Electromagnetics Corporation | Compositions of matter: system II |
-
1996
- 1996-09-04 JP JP25394696A patent/JPH1081595A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9938603B2 (en) | 2005-02-23 | 2018-04-10 | Electromagnetics Corporation | Compositions of matter: system II |
| EP2620954A3 (en) * | 2006-03-16 | 2016-03-09 | Electromagnetics Corporation | Compositions of matter: system II |
| EP2620952A3 (en) * | 2006-03-16 | 2016-03-09 | Electromagnetics Corporation | Compositions of matter: system II |
| EP2620953A3 (en) * | 2006-03-16 | 2016-03-09 | Electromagnetics Corporation | Compositions of matter: system II |
| DE112008003322T5 (de) | 2007-12-25 | 2010-11-25 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Einkristalls |
| US8337616B2 (en) | 2007-12-25 | 2012-12-25 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Apparatus and method for producing single crystal |
| WO2009141963A1 (ja) * | 2008-05-20 | 2009-11-26 | 信越半導体株式会社 | 単結晶製造装置 |
| DE112009001202T5 (de) | 2008-05-20 | 2011-06-22 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Einkristallherstellungsvorrichtung |
| JP5152328B2 (ja) * | 2008-05-20 | 2013-02-27 | 信越半導体株式会社 | 単結晶製造装置 |
| US8821636B2 (en) | 2008-05-20 | 2014-09-02 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Single-crystal manufacturing apparatus |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040811 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040907 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041108 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20041227 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |