JPH1112082A - シリコン単結晶の製造方法および保持する方法 - Google Patents
シリコン単結晶の製造方法および保持する方法Info
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- JPH1112082A JPH1112082A JP9181720A JP18172097A JPH1112082A JP H1112082 A JPH1112082 A JP H1112082A JP 9181720 A JP9181720 A JP 9181720A JP 18172097 A JP18172097 A JP 18172097A JP H1112082 A JPH1112082 A JP H1112082A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 チョクラルスキー法によって製造される単結
晶の大直径・高重量化にともなう、成長単結晶棒の落下
の危険を完全に取り除くシリコン単結晶の製造方法を提
供する。 【解決手段】 種結晶をシリコン融液に接触させた後、
これを回転させながらゆっくりと引き上げることによっ
て、シリコン単結晶棒を成長させるチョクラルスキー法
によるシリコン単結晶の製造方法において、該種結晶の
シリコン融液に接触させる先端部の形状が、尖った形状
または尖った先端を切り取った形状である種結晶を使用
し、まず該種結晶の先端をシリコン融液にしずかに接触
させた後、該種結晶を低速度で下降させることによって
種結晶の先端部が所望の太さとなるまで溶融し、その
後、該種結晶をゆっくりと上昇させ、ネッキングを行う
ことなく、所望径のシリコン単結晶棒を育成させ、該単
結晶棒の育成中に結晶の一部を機械的に保持する、こと
を特徴とするシリコン単結晶の製造方法。
晶の大直径・高重量化にともなう、成長単結晶棒の落下
の危険を完全に取り除くシリコン単結晶の製造方法を提
供する。 【解決手段】 種結晶をシリコン融液に接触させた後、
これを回転させながらゆっくりと引き上げることによっ
て、シリコン単結晶棒を成長させるチョクラルスキー法
によるシリコン単結晶の製造方法において、該種結晶の
シリコン融液に接触させる先端部の形状が、尖った形状
または尖った先端を切り取った形状である種結晶を使用
し、まず該種結晶の先端をシリコン融液にしずかに接触
させた後、該種結晶を低速度で下降させることによって
種結晶の先端部が所望の太さとなるまで溶融し、その
後、該種結晶をゆっくりと上昇させ、ネッキングを行う
ことなく、所望径のシリコン単結晶棒を育成させ、該単
結晶棒の育成中に結晶の一部を機械的に保持する、こと
を特徴とするシリコン単結晶の製造方法。
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（Czochralski Method＝ＣＺ法）によるシリコン単結
晶の製造方法において、いわゆる種絞り（ネッキング）
を行うことなく、シリコン単結晶を製造する方法と、結
晶の育成中に結晶の一部を機械的に保持して引き上げる
方法を組み合わせた技術に関する。
法（Czochralski Method＝ＣＺ法）によるシリコン単結
晶の製造方法において、いわゆる種絞り（ネッキング）
を行うことなく、シリコン単結晶を製造する方法と、結
晶の育成中に結晶の一部を機械的に保持して引き上げる
方法を組み合わせた技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、シリコン等の半導体材料を製造す
る方法として、例えば図３（Ａ）に示すように、種ホル
ダ５１が保持する種結晶５２をルツボ５３内の原料融液
５４の表面に接触させ、種結晶５２をその回転軸回りに
回転させつつ引上げるとともに引上速度および温度を調
整して、種結晶５２の下方にいわゆるネッキングを行い
種絞り５５を形成し、引続いて径の大きい単結晶の直胴
部５６を形成するようなチョクラルスキー法が知られて
いる。
る方法として、例えば図３（Ａ）に示すように、種ホル
ダ５１が保持する種結晶５２をルツボ５３内の原料融液
５４の表面に接触させ、種結晶５２をその回転軸回りに
回転させつつ引上げるとともに引上速度および温度を調
整して、種結晶５２の下方にいわゆるネッキングを行い
種絞り５５を形成し、引続いて径の大きい単結晶の直胴
部５６を形成するようなチョクラルスキー法が知られて
いる。
【０００３】この場合、種絞り５５を形成することで、
その下方の結晶の直胴部５６を無転位化することが出来
るが、近年では単結晶の大直径化又は生産効率向上等の
ため、結晶重量が高重量化し、例えば１００Ｋｇ以上に
もおよぶ結晶が引き上げられるようになってきており、
これに伴い種結晶５２および種絞り５５の強度が不足し
がちとなってきた。そして、結晶の引上げ中に万が一種
絞りが破断して結晶が落下するようなことがあると、重
大事故につながる恐れがある。そこで最近、例えば図３
（Ｂ）に示すような結晶成長中に成長結晶の一部を機械
的に保持する方法及び装置が採用されるようになってき
ている。
その下方の結晶の直胴部５６を無転位化することが出来
るが、近年では単結晶の大直径化又は生産効率向上等の
ため、結晶重量が高重量化し、例えば１００Ｋｇ以上に
もおよぶ結晶が引き上げられるようになってきており、
これに伴い種結晶５２および種絞り５５の強度が不足し
がちとなってきた。そして、結晶の引上げ中に万が一種
絞りが破断して結晶が落下するようなことがあると、重
大事故につながる恐れがある。そこで最近、例えば図３
（Ｂ）に示すような結晶成長中に成長結晶の一部を機械
的に保持する方法及び装置が採用されるようになってき
ている。
【０００４】この装置では、種絞り５５と直胴部５６と
の間に、拡径部と縮径部からなる係合段部５７を形成
し、この係合段部５７を結晶保持治具５８、５８で挟持
して引上げるようにしている。そしてこのような技術と
して、例えば特開昭６２−２８８１９１号とか、特開昭
６３−２５２９９１号とか、特開平３−２８５８９３号
とか、特開平３−２９５８９３号等の技術が知られてい
るが、例えば特開平３−２８５８９３号の場合は、係合
段部を成形しながら種結晶を引上げる際、係合段部が所
定位置に配置される把持レバーの位置まで来ると、把持
レバーが係合段部を把持して引上げるようにしている。
の間に、拡径部と縮径部からなる係合段部５７を形成
し、この係合段部５７を結晶保持治具５８、５８で挟持
して引上げるようにしている。そしてこのような技術と
して、例えば特開昭６２−２８８１９１号とか、特開昭
６３−２５２９９１号とか、特開平３−２８５８９３号
とか、特開平３−２９５８９３号等の技術が知られてい
るが、例えば特開平３−２８５８９３号の場合は、係合
段部を成形しながら種結晶を引上げる際、係合段部が所
定位置に配置される把持レバーの位置まで来ると、把持
レバーが係合段部を把持して引上げるようにしている。
【０００５】一方、本出願人は直径が細く、強度上一番
の問題となるネッキングによる種絞り部を形成すること
なく、結晶を単結晶化させることができ、大直径かつ長
尺な高重量のシリコン単結晶を、上記結晶保持機構のよ
うな装置を使用することなく、極めて簡単に引上げるこ
とができる、シリコン単結晶の製造方法およびこれに用
いられるシリコン種結晶を開発することに成功し、先に
提案した（特願平９−１７６８７号）。
の問題となるネッキングによる種絞り部を形成すること
なく、結晶を単結晶化させることができ、大直径かつ長
尺な高重量のシリコン単結晶を、上記結晶保持機構のよ
うな装置を使用することなく、極めて簡単に引上げるこ
とができる、シリコン単結晶の製造方法およびこれに用
いられるシリコン種結晶を開発することに成功し、先に
提案した（特願平９−１７６８７号）。
【０００６】この方法では、種結晶としてシリコン融液
に接触させる先端部の形状が、例えば図２（Ａ）〜
（Ｄ）に示したような、尖った形状または尖った先端を
切り取った形状であるものを用いる。この種結晶の先端
部は、例えば円錐形状７、あるいは角錐形状８となって
おり、先端に向かって縮径するテーパ部を構成してい
る。
に接触させる先端部の形状が、例えば図２（Ａ）〜
（Ｄ）に示したような、尖った形状または尖った先端を
切り取った形状であるものを用いる。この種結晶の先端
部は、例えば円錐形状７、あるいは角錐形状８となって
おり、先端に向かって縮径するテーパ部を構成してい
る。
【０００７】そして、このような種結晶を用い、まず該
種結晶の先端をシリコン融液にしずかに接触させた後、
種結晶を低速度で下降させることによって種結晶の先端
部が所望の太さとなるまで溶融し、その後、種結晶をゆ
っくりと上昇させ、ネッキングを行うことなく、所望径
まで太らせれば、種絞りを形成することなくシリコン単
結晶棒を育成させることが出来る。
種結晶の先端をシリコン融液にしずかに接触させた後、
種結晶を低速度で下降させることによって種結晶の先端
部が所望の太さとなるまで溶融し、その後、種結晶をゆ
っくりと上昇させ、ネッキングを行うことなく、所望径
まで太らせれば、種絞りを形成することなくシリコン単
結晶棒を育成させることが出来る。
【０００８】この方法では、ネッキングを行わないの
で、絞り部を形成することに伴う結晶落下の問題を根本
的に解決することができる、きわめて優れた方法であ
る。
で、絞り部を形成することに伴う結晶落下の問題を根本
的に解決することができる、きわめて優れた方法であ
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】前記成長結晶の一部を
機械的に保持する方法における問題としては、成長結晶
の一部を機械的に保持するためには、原則として結晶が
ある程度成長してからでないと保持できないが、種絞り
部の破断による結晶の落下を防止するためには、結晶が
高重量にまで成長する前のできるだけ早くに結晶を保持
するのが望ましい。
機械的に保持する方法における問題としては、成長結晶
の一部を機械的に保持するためには、原則として結晶が
ある程度成長してからでないと保持できないが、種絞り
部の破断による結晶の落下を防止するためには、結晶が
高重量にまで成長する前のできるだけ早くに結晶を保持
するのが望ましい。
【００１０】それでは、結晶成長開始後、成長結晶の保
持対象となる係合段部を形成後ただちに保持すれば良い
かというと、このように原料融液直上で成長結晶を保持
すると、保持装置が高温の原料融液（シリコンの融点は
１４００℃以上）に直接曝され、部材の変質、作動不良
を起こしてしまうほか、原料融液の不純物汚染の原因に
もなってしまう。
持対象となる係合段部を形成後ただちに保持すれば良い
かというと、このように原料融液直上で成長結晶を保持
すると、保持装置が高温の原料融液（シリコンの融点は
１４００℃以上）に直接曝され、部材の変質、作動不良
を起こしてしまうほか、原料融液の不純物汚染の原因に
もなってしまう。
【００１１】また、このように成長結晶が高温のうちに
機械的に保持しストレスをかけると、結晶に塑性変形が
生じ、成長結晶中にスリップ転位が発生することがあ
る。そして、このように成長結晶中にスリップ転位等が
生じると、結晶のその部分は機械的強度が低下し、その
後成長結晶が高重量化した場合に、破断の危険性があ
る。
機械的に保持しストレスをかけると、結晶に塑性変形が
生じ、成長結晶中にスリップ転位が発生することがあ
る。そして、このように成長結晶中にスリップ転位等が
生じると、結晶のその部分は機械的強度が低下し、その
後成長結晶が高重量化した場合に、破断の危険性があ
る。
【００１２】一方、ある重量以上の結晶成長を行ってし
まうと、結晶重量に耐えきれずに、種結晶または種絞り
部の破断が起きる可能性があり、このような破断が生じ
るような重量より少ない重量で結晶を成長するか、この
ような結晶重量に達する前に結晶を機械的に保持する必
要がある。
まうと、結晶重量に耐えきれずに、種結晶または種絞り
部の破断が起きる可能性があり、このような破断が生じ
るような重量より少ない重量で結晶を成長するか、この
ような結晶重量に達する前に結晶を機械的に保持する必
要がある。
【００１３】そして、近年の例えば８インチ以上といっ
た大直径の結晶の育成においては、わずかな長さの結晶
を成長しただけで、結晶の重量は高重量化してしまい、
特に近年開発が進められている直径１２〜１６インチと
いった結晶では、１ｃｍ成長させただけで、１．６〜３
Ｋｇも重量が増加し、１本の結晶の総重量は２００〜３
００Ｋｇにもなる。したがって、できるだけ早く成長結
晶を機械的に保持することが要請される反面、大直径結
晶の育成では必然的に高温部領域が広がっており、結晶
をかなり成長させてからでないと、成長結晶の保持する
部分の温度が塑性変形を起こさないような温度まで下が
らない。
た大直径の結晶の育成においては、わずかな長さの結晶
を成長しただけで、結晶の重量は高重量化してしまい、
特に近年開発が進められている直径１２〜１６インチと
いった結晶では、１ｃｍ成長させただけで、１．６〜３
Ｋｇも重量が増加し、１本の結晶の総重量は２００〜３
００Ｋｇにもなる。したがって、できるだけ早く成長結
晶を機械的に保持することが要請される反面、大直径結
晶の育成では必然的に高温部領域が広がっており、結晶
をかなり成長させてからでないと、成長結晶の保持する
部分の温度が塑性変形を起こさないような温度まで下が
らない。
【００１４】またさらには、そもそも結晶の一部を機械
的に保持する方法においては、保持対象である係合段部
を形成する必要があるが、このような係合段部の形成は
生産性、歩留の両面で無駄であるばかりか、所望の形状
にするのが困難で、必ずしも保持出来るものが形成され
るとは限らない。
的に保持する方法においては、保持対象である係合段部
を形成する必要があるが、このような係合段部の形成は
生産性、歩留の両面で無駄であるばかりか、所望の形状
にするのが困難で、必ずしも保持出来るものが形成され
るとは限らない。
【００１５】一方、ネッキングを行わないチョクラルス
キー法においては、上記のような問題は生ぜず、種絞り
部を形成することに伴う種々の問題を根本的に解決する
ことができる。ところが、近年のデバイスの高集積化に
ともなう、単結晶の大直径化により、引き上げられる結
晶の重量は、予想以上に高重量化している。これにとも
ない強度上問題となるのは、ネッキングによる種絞り部
に限られず、種結晶の種ホルダ取り付け部での破損、あ
るいは種ホルダ自体の破損、ワイヤの破断等々の問題が
生じてきた。
キー法においては、上記のような問題は生ぜず、種絞り
部を形成することに伴う種々の問題を根本的に解決する
ことができる。ところが、近年のデバイスの高集積化に
ともなう、単結晶の大直径化により、引き上げられる結
晶の重量は、予想以上に高重量化している。これにとも
ない強度上問題となるのは、ネッキングによる種絞り部
に限られず、種結晶の種ホルダ取り付け部での破損、あ
るいは種ホルダ自体の破損、ワイヤの破断等々の問題が
生じてきた。
【００１６】そこで、本発明は上記のような問題に鑑み
てなされたもので、チョクラルスキー法によって製造さ
れる単結晶の大直径・高重量化にともなう、成長単結晶
棒の落下の危険を完全に取り除くシリコン単結晶の製造
方法を提供することを目的とする。
てなされたもので、チョクラルスキー法によって製造さ
れる単結晶の大直径・高重量化にともなう、成長単結晶
棒の落下の危険を完全に取り除くシリコン単結晶の製造
方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１に記載した発明は、種結晶をシリ
コン融液に接触させた後、これを回転させながらゆっく
りと引き上げることによって、シリコン単結晶棒を成長
させるチョクラルスキー法によるシリコン単結晶の製造
方法において、該種結晶のシリコン融液に接触させる先
端部の形状が、尖った形状または尖った先端を切り取っ
た形状である種結晶を使用し、まず該種結晶の先端をシ
リコン融液にしずかに接触させた後、該種結晶を低速度
で下降させることによって種結晶の先端部が所望の太さ
となるまで溶融し、その後、該種結晶をゆっくりと上昇
させ、ネッキングを行うことなく、所望径のシリコン単
結晶棒を育成させ、該単結晶棒の育成中に結晶の一部を
機械的に保持する、ことを特徴とするシリコン単結晶の
製造方法である。
に、本発明の請求項１に記載した発明は、種結晶をシリ
コン融液に接触させた後、これを回転させながらゆっく
りと引き上げることによって、シリコン単結晶棒を成長
させるチョクラルスキー法によるシリコン単結晶の製造
方法において、該種結晶のシリコン融液に接触させる先
端部の形状が、尖った形状または尖った先端を切り取っ
た形状である種結晶を使用し、まず該種結晶の先端をシ
リコン融液にしずかに接触させた後、該種結晶を低速度
で下降させることによって種結晶の先端部が所望の太さ
となるまで溶融し、その後、該種結晶をゆっくりと上昇
させ、ネッキングを行うことなく、所望径のシリコン単
結晶棒を育成させ、該単結晶棒の育成中に結晶の一部を
機械的に保持する、ことを特徴とするシリコン単結晶の
製造方法である。
【００１８】このように、ネッキングを行うことなく、
シリコン単結晶を製造する方法と、結晶の育成中に結晶
の一部を機械的に保持して引き上げる方法を組み合わせ
ることによって、双方の欠点を補い、両方法の利点を生
かすことが出来、完全に単結晶棒の高重量化にともなう
結晶落下の問題を解決することが出来る。
シリコン単結晶を製造する方法と、結晶の育成中に結晶
の一部を機械的に保持して引き上げる方法を組み合わせ
ることによって、双方の欠点を補い、両方法の利点を生
かすことが出来、完全に単結晶棒の高重量化にともなう
結晶落下の問題を解決することが出来る。
【００１９】すなわち、ネッキングを行わないので、種
絞りの強度にかかる問題は解決されるし、単結晶の成長
の早期の段階で、結晶を機械的に保持する必要はない。
そしてその後、結晶の保持する部分が低温化するまで結
晶を成長させた後、成長結晶を機械的に保持するように
すれば、種結晶の種ホルダ取り付け部での破損、あるい
は種ホルダ自体の破損、ワイヤの破断等々の問題につい
ても解決することが出来る。
絞りの強度にかかる問題は解決されるし、単結晶の成長
の早期の段階で、結晶を機械的に保持する必要はない。
そしてその後、結晶の保持する部分が低温化するまで結
晶を成長させた後、成長結晶を機械的に保持するように
すれば、種結晶の種ホルダ取り付け部での破損、あるい
は種ホルダ自体の破損、ワイヤの破断等々の問題につい
ても解決することが出来る。
【００２０】次に、本発明の請求項２に記載した発明
は、前記請求項１に記載のシリコン単結晶の製造方法に
おいて、結晶の一部の機械的な保持は、先端部の形状が
尖った形状または尖った先端を切り取った形状の種結晶
のテーパ部を保持するようにすることを特徴とする。
は、前記請求項１に記載のシリコン単結晶の製造方法に
おいて、結晶の一部の機械的な保持は、先端部の形状が
尖った形状または尖った先端を切り取った形状の種結晶
のテーパ部を保持するようにすることを特徴とする。
【００２１】このように、結晶の一部の機械的な保持
は、先端部の形状が尖った形状または尖った先端を切り
取った形状の種結晶のテーパ部を保持するようにすれ
ば、わざわざ保持のための係合段部を形成する必要がな
いので、極めて簡単であるとともに、形状もあらかじめ
精度良く所望の形状となっているので、確実に単結晶を
保持することが出来る。
は、先端部の形状が尖った形状または尖った先端を切り
取った形状の種結晶のテーパ部を保持するようにすれ
ば、わざわざ保持のための係合段部を形成する必要がな
いので、極めて簡単であるとともに、形状もあらかじめ
精度良く所望の形状となっているので、確実に単結晶を
保持することが出来る。
【００２２】また、本発明の請求項３に記載した発明
は、種結晶をシリコン融液に接触させた後、これを回転
させながらゆっくりと引き上げることによって、シリコ
ン単結晶棒を成長させるチョクラルスキー法であって、
該単結晶棒の育成中に結晶の一部を機械的に保持する方
法において、該種結晶のシリコン融液に接触させる先端
部の形状が、尖った形状または尖った先端を切り取った
形状である種結晶を使用し、前記結晶の一部の機械的な
保持は、前記先端部形状を有する種結晶のテーパ部を保
持するようにする、ことを特徴とする育成中に結晶の一
部を機械的に保持する方法である。
は、種結晶をシリコン融液に接触させた後、これを回転
させながらゆっくりと引き上げることによって、シリコ
ン単結晶棒を成長させるチョクラルスキー法であって、
該単結晶棒の育成中に結晶の一部を機械的に保持する方
法において、該種結晶のシリコン融液に接触させる先端
部の形状が、尖った形状または尖った先端を切り取った
形状である種結晶を使用し、前記結晶の一部の機械的な
保持は、前記先端部形状を有する種結晶のテーパ部を保
持するようにする、ことを特徴とする育成中に結晶の一
部を機械的に保持する方法である。
【００２３】このように、本発明の結晶保持方法は、簡
単かつ確実に成長結晶を機械的に保持することが出来る
ので、ネッキングを行わない方法を行うか否かにかかわ
らず、高重量単結晶を機械的に保持して引き上げる場合
において有用である。
単かつ確実に成長結晶を機械的に保持することが出来る
ので、ネッキングを行わない方法を行うか否かにかかわ
らず、高重量単結晶を機械的に保持して引き上げる場合
において有用である。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。ま
ず、ネッキングを行うことなくチョクラルスキー法によ
ってシリコン単結晶を製造する方法につき簡単に説明す
ると、この方法は、種結晶をシリコン融液に接触させた
後、これを回転させながらゆっくりと引き上げることに
よって、シリコン単結晶棒を成長させるチョクラルスキ
ー法によるシリコン単結晶の製造方法において、該種結
晶のシリコン融液に接触させる先端部の形状が、尖った
形状または尖った先端を切り取った形状である種結晶を
使用し、まず該種結晶の先端をシリコン融液にしずかに
接触させた後、該種結晶を低速度で下降させることによ
って種結晶の先端部が所望の太さとなるまで溶融し、そ
の後、該種結晶をゆっくりと上昇させ、ネッキングを行
うことなく、所望径のシリコン単結晶棒を育成させる、
というようなシリコン単結晶の製造方法である。
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。ま
ず、ネッキングを行うことなくチョクラルスキー法によ
ってシリコン単結晶を製造する方法につき簡単に説明す
ると、この方法は、種結晶をシリコン融液に接触させた
後、これを回転させながらゆっくりと引き上げることに
よって、シリコン単結晶棒を成長させるチョクラルスキ
ー法によるシリコン単結晶の製造方法において、該種結
晶のシリコン融液に接触させる先端部の形状が、尖った
形状または尖った先端を切り取った形状である種結晶を
使用し、まず該種結晶の先端をシリコン融液にしずかに
接触させた後、該種結晶を低速度で下降させることによ
って種結晶の先端部が所望の太さとなるまで溶融し、そ
の後、該種結晶をゆっくりと上昇させ、ネッキングを行
うことなく、所望径のシリコン単結晶棒を育成させる、
というようなシリコン単結晶の製造方法である。
【００２５】この方法では、種結晶がシリコン融液に接
触していない状態からシリコン融液に接触・溶融する場
合であるにもかかわらず、最初に接触する部分の面積が
小さく、熱容量が小さいので、シリコン融液への接触に
よる熱衝撃が種結晶に与えられず、またその後ゆっくり
と種結晶を下降させることによって、徐々に接触面積が
大きくなるため、溶融中にも種結晶内に急激な温度勾配
が形成されない。したがって、種結晶をシリコン融液に
無転位で接触・溶融することが出来る。
触していない状態からシリコン融液に接触・溶融する場
合であるにもかかわらず、最初に接触する部分の面積が
小さく、熱容量が小さいので、シリコン融液への接触に
よる熱衝撃が種結晶に与えられず、またその後ゆっくり
と種結晶を下降させることによって、徐々に接触面積が
大きくなるため、溶融中にも種結晶内に急激な温度勾配
が形成されない。したがって、種結晶をシリコン融液に
無転位で接触・溶融することが出来る。
【００２６】すなわち、チョクラルスキー法によるシリ
コン単結晶棒の製造において、種結晶のシリコン融液に
接触させる先端部の形状が、接触面積の小さい尖った形
状または尖った先端を切り取った形状である種結晶を使
用し、この種結晶の先端をシリコン融液にしずかに接触
させ、その後この種結晶を低速度でゆっくりと下降させ
ることによって、種結晶の先端部がその後の高重量単結
晶棒の重量に耐え得る所望の太さとなるまで溶融し、次
いで、種結晶をゆっくりと上昇させ、そのまま所望径ま
で単結晶を太らせれば、ネッキングを行うことなくシリ
コン単結晶棒を育成させることができる。
コン単結晶棒の製造において、種結晶のシリコン融液に
接触させる先端部の形状が、接触面積の小さい尖った形
状または尖った先端を切り取った形状である種結晶を使
用し、この種結晶の先端をシリコン融液にしずかに接触
させ、その後この種結晶を低速度でゆっくりと下降させ
ることによって、種結晶の先端部がその後の高重量単結
晶棒の重量に耐え得る所望の太さとなるまで溶融し、次
いで、種結晶をゆっくりと上昇させ、そのまま所望径ま
で単結晶を太らせれば、ネッキングを行うことなくシリ
コン単結晶棒を育成させることができる。
【００２７】このようなネッキングを行わないチョクラ
ルスキー法においては、用いる種結晶の先端部の形状
を、例えば図２に示したような、尖った形状または尖っ
た先端を切り取った形状とする必要がある。このような
形状であれば、最初に種結晶の先端がシリコン融液に接
触した時、融液への接触面積が小さく、先端部の熱容量
が小さいために、種結晶に熱衝撃あるいは急激な温度勾
配が形成されないので、スリップ転位が導入されないか
らである。
ルスキー法においては、用いる種結晶の先端部の形状
を、例えば図２に示したような、尖った形状または尖っ
た先端を切り取った形状とする必要がある。このような
形状であれば、最初に種結晶の先端がシリコン融液に接
触した時、融液への接触面積が小さく、先端部の熱容量
が小さいために、種結晶に熱衝撃あるいは急激な温度勾
配が形成されないので、スリップ転位が導入されないか
らである。
【００２８】そして、その後種結晶をゆっくりと下降さ
せて種結晶の先端部が、所望の太さとなるまで溶融すれ
ば、融液中種結晶と融液の接触面積は徐々に増加してい
くため、種結晶内に急激な温度勾配を形成することなく
種結晶を溶融することができ、溶融時にもスリップ転位
が種結晶内に導入されない。
せて種結晶の先端部が、所望の太さとなるまで溶融すれ
ば、融液中種結晶と融液の接触面積は徐々に増加してい
くため、種結晶内に急激な温度勾配を形成することなく
種結晶を溶融することができ、溶融時にもスリップ転位
が種結晶内に導入されない。
【００２９】このようなネッキングを行わないチョクラ
ルスキー法においては、種絞り部が存在しないので、こ
の部分の強度の問題を完全に解決することが出来る。し
かし、高重量結晶を引き上げる場合に問題になるのは、
種絞り部に限らず、種結晶の種ホルダとの接合部や種ホ
ルダ自体、ワイヤの破断等の問題もあるので、本発明で
は、さらに成長単結晶を機械的に保持するようにする。
ルスキー法においては、種絞り部が存在しないので、こ
の部分の強度の問題を完全に解決することが出来る。し
かし、高重量結晶を引き上げる場合に問題になるのは、
種絞り部に限らず、種結晶の種ホルダとの接合部や種ホ
ルダ自体、ワイヤの破断等の問題もあるので、本発明で
は、さらに成長単結晶を機械的に保持するようにする。
【００３０】以下、本発明の方法につき、図面に基づき
具体的に説明する。ここで、図１は、本発明の方法を工
程順に示した説明図である。まず、図１（Ａ）のよう
に、種ホルダ１にシリコン融液２に接触させる先端部の
形状が、尖った形状である種結晶３をセットし、ワイヤ
４を下降させることによって、シリコン融液２直上でし
ばらく種結晶３を保温する。
具体的に説明する。ここで、図１は、本発明の方法を工
程順に示した説明図である。まず、図１（Ａ）のよう
に、種ホルダ１にシリコン融液２に接触させる先端部の
形状が、尖った形状である種結晶３をセットし、ワイヤ
４を下降させることによって、シリコン融液２直上でし
ばらく種結晶３を保温する。
【００３１】次に、ワイヤ４を低速度で下降させること
によって、種結晶３の尖った先端をシリコン融液２にし
ずかに接触させた後、さらに種結晶３を低速度で下降し
続けることによって、種結晶３の先端部が高重量の単結
晶の引上げに耐え得る所望の太さとなるまで溶融する。
によって、種結晶３の尖った先端をシリコン融液２にし
ずかに接触させた後、さらに種結晶３を低速度で下降し
続けることによって、種結晶３の先端部が高重量の単結
晶の引上げに耐え得る所望の太さとなるまで溶融する。
【００３２】種結晶３の先端部が所望の太さまで溶融で
きたなら、種結晶３をゆっくりと上昇させ、ネッキング
を行うことなく、そのまま所望径まで結晶を太らせた
後、直胴部５を形成し、シリコン単結晶棒を育成させる
（図１（Ｂ））。
きたなら、種結晶３をゆっくりと上昇させ、ネッキング
を行うことなく、そのまま所望径まで結晶を太らせた
後、直胴部５を形成し、シリコン単結晶棒を育成させる
（図１（Ｂ））。
【００３３】そのまま単結晶の直胴部５の成長を継続
し、種結晶３のテーパ部６が、結晶保持治具９の挟持す
る先端部が望む位置となるまで単結晶を育成させる（図
１（Ｃ））。この場合、結晶保持治具９は、高温による
動作不良、部材の変質等を起こさないように、また結晶
にストレスをかけることによる塑性変形、スリップ転位
を生じないように、あらかじめ充分に低温化した高さ位
置で待機させておく。
し、種結晶３のテーパ部６が、結晶保持治具９の挟持す
る先端部が望む位置となるまで単結晶を育成させる（図
１（Ｃ））。この場合、結晶保持治具９は、高温による
動作不良、部材の変質等を起こさないように、また結晶
にストレスをかけることによる塑性変形、スリップ転位
を生じないように、あらかじめ充分に低温化した高さ位
置で待機させておく。
【００３４】この時、育成される単結晶棒が大直径であ
る場合、既に高重量化していることもあるが、ネッキン
グを行っていないので、従来のように絞り部の破断の心
配はないし、この段階ではまだ種結晶３と種ホルダ１の
接合部の破損や種ホルダ１の破損、ワイヤ４の破断とい
った心配が生じるほど高重量化していない。
る場合、既に高重量化していることもあるが、ネッキン
グを行っていないので、従来のように絞り部の破断の心
配はないし、この段階ではまだ種結晶３と種ホルダ１の
接合部の破損や種ホルダ１の破損、ワイヤ４の破断とい
った心配が生じるほど高重量化していない。
【００３５】そして、種結晶３のテーパ部６が所定の位
置まで来たならば、結晶保持治具９によって種結晶３の
テーパ部６を挟み込むようにして、機械的に保持する
（図１（Ｄ））。単結晶棒を機械的に保持したなら、結
晶保持治具９をゆっくりと上昇させることによって、単
結晶の荷重が結晶保持治具９にかかるようにし、以後結
晶保持治具９の上昇を継続することによって、単結晶の
育成を継続する。
置まで来たならば、結晶保持治具９によって種結晶３の
テーパ部６を挟み込むようにして、機械的に保持する
（図１（Ｄ））。単結晶棒を機械的に保持したなら、結
晶保持治具９をゆっくりと上昇させることによって、単
結晶の荷重が結晶保持治具９にかかるようにし、以後結
晶保持治具９の上昇を継続することによって、単結晶の
育成を継続する。
【００３６】さらに単結晶の育成を継続すれば、単結晶
棒の重量はますます高重量化するが、結晶棒の荷重は、
結晶保持治具９と種結晶のテーパ部６の間にかかってお
り、従来のごとく種結晶３と種ホルダ１の接合部や種ホ
ルダ１、あるいはワイヤ４には高荷重がかかっていない
ので、これらの破損や破断といったことは起こらない。
棒の重量はますます高重量化するが、結晶棒の荷重は、
結晶保持治具９と種結晶のテーパ部６の間にかかってお
り、従来のごとく種結晶３と種ホルダ１の接合部や種ホ
ルダ１、あるいはワイヤ４には高荷重がかかっていない
ので、これらの破損や破断といったことは起こらない。
【００３７】尚、本発明は、上記実施形態に限定される
ものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の
特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一
な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかな
るものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
ものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の
特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一
な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかな
るものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００３８】例えば、本発明は、通常のチョクラルスキ
ー法のみならず、シリコン単結晶の引上げ時に磁場を印
加するＭＣＺ法(Magnetic field applied Czochralski
crystal growth method)にも同様に適用できることは言
うまでもなく、本明細書中で使用したチョクラルスキー
法という用語には、通常のチョクラルスキー法だけでな
く、ＭＣＺ法も含まれる。
ー法のみならず、シリコン単結晶の引上げ時に磁場を印
加するＭＣＺ法(Magnetic field applied Czochralski
crystal growth method)にも同様に適用できることは言
うまでもなく、本明細書中で使用したチョクラルスキー
法という用語には、通常のチョクラルスキー法だけでな
く、ＭＣＺ法も含まれる。
【００３９】また、結晶保持治具についても、上記で説
明したようなものに限られるものではなく、育成結晶の
一部を機械的に保持するものであれば、その形態、機
構、保持方法は特に限定されるものではない。
明したようなものに限られるものではなく、育成結晶の
一部を機械的に保持するものであれば、その形態、機
構、保持方法は特に限定されるものではない。
【００４０】また、結晶保持治具が保持する位置につ
き、本発明では種結晶のテーパ部を保持する場合を中心
に説明したが、本発明は必ずテーパ部を保持しなければ
ならないものではなく、必要とあらば係合段部を形成し
た上で保持してもよいし、単結晶棒の直胴部を保持する
ようにしても良い。
き、本発明では種結晶のテーパ部を保持する場合を中心
に説明したが、本発明は必ずテーパ部を保持しなければ
ならないものではなく、必要とあらば係合段部を形成し
た上で保持してもよいし、単結晶棒の直胴部を保持する
ようにしても良い。
【００４１】さらに、本発明で言う種結晶のテーパ部と
は、厳密な意味に解すべきものではなく、種結晶の先端
部に向けて徐々に縮径する場合に限るものではない。す
なわち、種結晶の下方の先端部にむけて太さが細くなっ
ており、結晶保持治具によって保持可能な形状であれば
この文言に含むものとして解されるべきものである。
は、厳密な意味に解すべきものではなく、種結晶の先端
部に向けて徐々に縮径する場合に限るものではない。す
なわち、種結晶の下方の先端部にむけて太さが細くなっ
ており、結晶保持治具によって保持可能な形状であれば
この文言に含むものとして解されるべきものである。
【００４２】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明では、チョ
クラルスキー法によるシリコン単結晶の製造方法におい
て、ネッキングを行うことなくシリコン単結晶を製造す
る方法と、結晶の育成中に結晶の一部を機械的に保持し
て引き上げる方法を組み合わせたので、製造される単結
晶の大直径・高重量化にともなう、成長単結晶棒の落下
の危険を完全に取り除くことが出来る。
クラルスキー法によるシリコン単結晶の製造方法におい
て、ネッキングを行うことなくシリコン単結晶を製造す
る方法と、結晶の育成中に結晶の一部を機械的に保持し
て引き上げる方法を組み合わせたので、製造される単結
晶の大直径・高重量化にともなう、成長単結晶棒の落下
の危険を完全に取り除くことが出来る。
【００４３】すなわち、ネッキングを行わないので、種
絞り部の形成にともなう問題を根本的に解決することが
できるとともに、結晶を機械的に保持するので、種結晶
の種ホルダ取り付け部での破損、あるいは種ホルダ自体
の破損、ワイヤの破断等々の問題についても解決するこ
とが出来る。
絞り部の形成にともなう問題を根本的に解決することが
できるとともに、結晶を機械的に保持するので、種結晶
の種ホルダ取り付け部での破損、あるいは種ホルダ自体
の破損、ワイヤの破断等々の問題についても解決するこ
とが出来る。
【００４４】しかも、この場合に結晶を充分に低温化し
てから保持するので、結晶棒の塑性変形、スリップ転位
の発生、さらには高温による結晶保持治具の作動不良等
の問題もないとともに、係合段部を形成することも必要
ではないので、極めて簡単かつ確実に成長結晶棒を保持
することが出来る。
てから保持するので、結晶棒の塑性変形、スリップ転位
の発生、さらには高温による結晶保持治具の作動不良等
の問題もないとともに、係合段部を形成することも必要
ではないので、極めて簡単かつ確実に成長結晶棒を保持
することが出来る。
【図１】（Ａ）〜（Ｅ）は、本発明の方法を工程順に示
した説明図である。
した説明図である。
【図２】本発明において用いられる種結晶の形状の例を
示した斜視図である。 （Ａ） 円柱状の種結晶の先端部を円錐形状としたも
の、（Ｂ） 四角柱状の種結晶の先端部を角錐形状とし
たもの、（Ｃ） 先端部が円錐形状の先端を水平に切り
取った形状としたもの、（Ｄ） 先端部が円錐形状の先
端を斜めに切り取った形状としたもの。
示した斜視図である。 （Ａ） 円柱状の種結晶の先端部を円錐形状としたも
の、（Ｂ） 四角柱状の種結晶の先端部を角錐形状とし
たもの、（Ｃ） 先端部が円錐形状の先端を水平に切り
取った形状としたもの、（Ｄ） 先端部が円錐形状の先
端を斜めに切り取った形状としたもの。
【図３】従来の方法の説明図である。 （Ａ）従来のチョクラルスキー法、（Ｂ）従来の結晶を
保持する方法。
保持する方法。
１…種ホルダ、 ２…シリコン
融液、３…種結晶、 ４…ワ
イヤ、５…直胴部、 ６…テ
ーパ部、７…円錐部、 ８…
角錐部、９…結晶保持治具。５１…種ホルダ、５２…種
結晶、 ５３…ルツボ、５４…原料融
液、 ５５…種絞り、５６…直胴部、
５７…係合段部、５８…結晶保持治
具。
融液、３…種結晶、 ４…ワ
イヤ、５…直胴部、 ６…テ
ーパ部、７…円錐部、 ８…
角錐部、９…結晶保持治具。５１…種ホルダ、５２…種
結晶、 ５３…ルツボ、５４…原料融
液、 ５５…種絞り、５６…直胴部、
５７…係合段部、５８…結晶保持治
具。
Claims (3)
- 【請求項１】 種結晶をシリコン融液に接触させた後、
これを回転させながらゆっくりと引き上げることによっ
て、シリコン単結晶棒を成長させるチョクラルスキー法
によるシリコン単結晶の製造方法において、 該種結晶のシリコン融液に接触させる先端部の形状が、
尖った形状または尖った先端を切り取った形状である種
結晶を使用し、 まず該種結晶の先端をシリコン融液にしずかに接触させ
た後、該種結晶を低速度で下降させることによって種結
晶の先端部が所望の太さとなるまで溶融し、 その後、該種結晶をゆっくりと上昇させ、ネッキングを
行うことなく、所望径のシリコン単結晶棒を育成させ、 該単結晶棒の育成中に結晶の一部を機械的に保持する、
ことを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。 - 【請求項２】 前記結晶の一部の機械的な保持は、先端
部の形状が尖った形状または尖った先端を切り取った形
状の種結晶のテーパ部を保持するようにする、ことを特
徴とする請求項１に記載のシリコン単結晶の製造方法。 - 【請求項３】 種結晶をシリコン融液に接触させた後、
これを回転させながらゆっくりと引き上げることによっ
て、シリコン単結晶棒を成長させるチョクラルスキー法
であって、該単結晶棒の育成中に結晶の一部を機械的に
保持する方法において、 該種結晶のシリコン融液に接触させる先端部の形状が、
尖った形状または尖った先端を切り取った形状である種
結晶を使用し、 前記結晶の一部の機械的な保持は、前記先端部形状を有
する種結晶のテーパ部を保持するようにする、ことを特
徴とする育成中に結晶の一部を機械的に保持する方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18172097A JP3684769B2 (ja) | 1997-06-23 | 1997-06-23 | シリコン単結晶の製造方法および保持する方法 |
| EP98304588A EP0887443A1 (en) | 1997-06-23 | 1998-06-10 | Method of manufacturing a silicon monocrystal, and method of holding the same |
| US09/096,093 US6056818A (en) | 1997-06-23 | 1998-06-11 | Method of manufacturing a silicon monocrystal, and method of holding the same |
| KR1019980023179A KR19990007164A (ko) | 1997-06-23 | 1998-06-19 | 실리콘 단결정 제조방법과 그 단결정 홀딩방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18172097A JP3684769B2 (ja) | 1997-06-23 | 1997-06-23 | シリコン単結晶の製造方法および保持する方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1112082A true JPH1112082A (ja) | 1999-01-19 |
| JP3684769B2 JP3684769B2 (ja) | 2005-08-17 |
Family
ID=16105702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18172097A Expired - Fee Related JP3684769B2 (ja) | 1997-06-23 | 1997-06-23 | シリコン単結晶の製造方法および保持する方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6056818A (ja) |
| EP (1) | EP0887443A1 (ja) |
| JP (1) | JP3684769B2 (ja) |
| KR (1) | KR19990007164A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100826472B1 (ko) * | 2007-07-16 | 2008-04-30 | 주식회사 성우하이텍 | 차량의 프론트 엔드 모듈용 캐리어 |
| KR101022918B1 (ko) | 2009-02-18 | 2011-03-16 | 주식회사 엘지실트론 | 무네킹 공정을 이용한 단결정 제조 방법 |
| DE112010002568T5 (de) | 2009-06-18 | 2012-09-13 | Sumco Corporation | Silicium-einkristall und verfahren zum herstellen desselben |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0879903B1 (en) | 1997-05-21 | 2001-12-12 | Shin-Etsu Handotai Company Limited | Silicon seed crystal, method of manufacturing the same, and method of manufacturing a silicon monocrystal through use of the seed crystal |
| DE19737581B4 (de) * | 1997-08-28 | 2007-03-08 | Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp. | Verfahren zum (Aus)Ziehen eines Einkristalls |
| KR100685919B1 (ko) * | 2000-12-29 | 2007-02-22 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 세정 장치 |
| KR20030034357A (ko) * | 2001-10-22 | 2003-05-09 | 주식회사 실트론 | 단결정 잉곳 성장장치에서의 잉곳 직경 조절장치 및 잉곳직경 조절 방법 |
| US7179330B2 (en) * | 2002-04-24 | 2007-02-20 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method of manufacturing silicon single crystal, silicon single crystal and silicon wafer |
| SG188934A1 (en) * | 2008-12-30 | 2013-04-30 | Memc Singapore Pte Ltd | Methods and pulling assemblies for pulling a multicrystalline silicon ingot from a silicon melt |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62288191A (ja) * | 1986-06-06 | 1987-12-15 | Kyushu Denshi Kinzoku Kk | 単結晶成長方法及びその装置 |
| JPS63252991A (ja) * | 1987-04-09 | 1988-10-20 | Mitsubishi Metal Corp | 落下防止保持部を有するｃｚ単結晶 |
| DE69112463T2 (de) * | 1990-03-30 | 1996-02-15 | Shinetsu Handotai Kk | Vorrichtung zur Herstellung von Monokristallen nach dem Czochralski-Verfahren. |
| JPH07103000B2 (ja) * | 1990-03-30 | 1995-11-08 | 信越半導体株式会社 | 結晶引上装置 |
| JPH07515B2 (ja) * | 1990-04-11 | 1995-01-11 | 信越半導体株式会社 | 結晶引上装置 |
| JP2848067B2 (ja) * | 1991-11-12 | 1999-01-20 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶の種結晶 |
| JPH10203898A (ja) * | 1997-01-17 | 1998-08-04 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコン単結晶の製造方法および種結晶 |
-
1997
- 1997-06-23 JP JP18172097A patent/JP3684769B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-06-10 EP EP98304588A patent/EP0887443A1/en not_active Withdrawn
- 1998-06-11 US US09/096,093 patent/US6056818A/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-06-19 KR KR1019980023179A patent/KR19990007164A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100826472B1 (ko) * | 2007-07-16 | 2008-04-30 | 주식회사 성우하이텍 | 차량의 프론트 엔드 모듈용 캐리어 |
| KR101022918B1 (ko) | 2009-02-18 | 2011-03-16 | 주식회사 엘지실트론 | 무네킹 공정을 이용한 단결정 제조 방법 |
| DE112010002568T5 (de) | 2009-06-18 | 2012-09-13 | Sumco Corporation | Silicium-einkristall und verfahren zum herstellen desselben |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR19990007164A (ko) | 1999-01-25 |
| JP3684769B2 (ja) | 2005-08-17 |
| US6056818A (en) | 2000-05-02 |
| EP0887443A1 (en) | 1998-12-30 |
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