JPH11236294A - Device for producing silicon single crystal - Google Patents

Device for producing silicon single crystal

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JPH11236294A
JPH11236294A JP4262998A JP4262998A JPH11236294A JP H11236294 A JPH11236294 A JP H11236294A JP 4262998 A JP4262998 A JP 4262998A JP 4262998 A JP4262998 A JP 4262998A JP H11236294 A JPH11236294 A JP H11236294A
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JP
Japan
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single crystal
pulling
silicon single
quartz glass
reflecting member
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Application number
JP4262998A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Ooto
保浩 大音
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Filing date
Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently produce a silicon single crystal having excellent device properties by preventing metal contamination from being caused and enhancing the pulling-up rate, in the process of silicon single crystal pulling-up. SOLUTION: This device for producing a silicon single crystal by a Czochralski method is provided with: a graphite shielding member 8 that is a cylindrical or downwardly tapered inverted-conical member placed so as to encircle the periphery of a single crystal pulling-up zone; and a cylindrical or inverted-conical metallic reflection member 9 coaxially placed with the graphite shielding member 8; wherein the metallic reflection member 9 is covered with quartz glass 10. In the device, at the time of covering the metallic reflection member 9 with the quartz glass 10, desirably, a space is formed between them, or the metallic reflection member 9 is subjected to vacuum encapsulation. Further, the material of the metallic reflection member 9 is desirably molybdenum(Mo).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、単結晶の引上げ域に輻
射熱の遮蔽部材を設けたシリコン単結晶の製造装置に関
し、さらに詳しくは、遮蔽部材からの汚染をなくし、半
導体基板としてデバイス特性に優れたシリコン単結晶を
効率良く育成することができる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 an apparatus for manufacturing a silicon single crystal in which a radiant heat shielding member is provided in a single crystal pulling region, and more particularly, to eliminating contamination from the shielding member and improving device characteristics as a semiconductor substrate. The present invention relates to a manufacturing apparatus capable of efficiently growing an excellent silicon single crystal.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体用単結晶の製造方法には種々ある
が、なかでも、シリコン単結晶の製造に関し、工業的に
効率生産が可能な方式で広く利用されているものとして
チョクラルスキー法(以下、単に「CZ法」という)が
ある。
2. Description of the Related Art There are various methods for producing single crystals for semiconductors. Among them, the Czochralski method (hereinafter referred to as "silicon single crystal") is widely used in a method capable of industrially efficient production. Hereinafter, there is simply “CZ method”).

【0003】図5は、CZ法によってシリコン単結晶を
引上げる状況を説明する図である。装置の中央に配置さ
れるルツボ2は二重構造であり、内側は石英ルツボで、
外側は黒鉛ルツボで構成される。ルツボ2の外側には加
熱ヒーター3および保温材4が配設されており、ルツボ
2内にはこの加熱ヒーターにより溶融された結晶形成用
材料、つまり原料の溶融液7が収容されている。その溶
融液7の表面に引上げ棒またはワイヤ11の先端に取り付
けられた種結晶5の下端を接触させ、この種結晶5を上
方へ引き上げることによって、その下端に溶融液7が凝
固した単結晶6を成長させていく。これらの部品、部材
は水冷式の金属チャンバー1内に収納され、全体として
シリコン単結晶製造装置を構成している。
FIG. 5 is a view for explaining a situation in which a silicon single crystal is pulled by the CZ method. The crucible 2 arranged in the center of the apparatus has a double structure, the inside is a quartz crucible,
The outside is made of graphite crucible. A heater 3 and a heat insulating material 4 are provided outside the crucible 2, and a material for crystal formation melted by the heater, that is, a raw material melt 7 is accommodated in the crucible 2. The lower end of the seed crystal 5 attached to the tip of the pull rod or the wire 11 is brought into contact with the surface of the melt 7 and the seed crystal 5 is pulled upward, so that the lower end of the single crystal 6 To grow. These parts and members are housed in a water-cooled metal chamber 1 and constitute a silicon single crystal manufacturing apparatus as a whole.

【0004】単結晶の工業的生産に際し、高速引上げは
生産性の向上に有効な手段である。また、製造コストの
面でも、単結晶の引上げには単位時間当たりに多大な電
力費および不活性ガス費等を要することから、引上げ速
度の高速化は安価なシリコン単結晶の製造に必要なもの
である。このようにシリコン単結晶の効率生産には、高
速引上げは欠くことができないものであるが、引上げ速
度は単結晶の引上げ方向における温度勾配に大きく依存
している。
[0004] In industrial production of single crystals, high-speed pulling is an effective means for improving productivity. Also, in terms of manufacturing costs, pulling a single crystal requires a large amount of power and inert gas costs per unit time, so increasing the pulling speed is necessary for the production of inexpensive silicon single crystals. It is. As described above, high-speed pulling is indispensable for efficient production of a silicon single crystal, but the pulling speed largely depends on the temperature gradient in the pulling direction of the single crystal.

【0005】すなわち、ここでいう温度勾配とは、引上
げられる単結晶が溶融液上で冷却される速度(℃/結晶
単位長さ)であるから、引上げ速度を速くするには、単
結晶の冷却を促進する必要がある。しかし、前記図5に
示したように、CZ法では引上げられる単結晶6の周囲
にはルツボ2、加熱ヒーター3および溶融液7等の輻射
熱源があり、これらから受ける輻射熱が大きいため、単
結晶の引上げ方向における温度勾配が小さくなり、引上
げ速度を速くすることができない。
In other words, the temperature gradient referred to here is the rate at which the single crystal to be pulled is cooled on the melt (° C./unit length of the crystal). Need to be promoted. However, as shown in FIG. 5, in the CZ method, there are radiant heat sources such as the crucible 2, the heater 3 and the melt 7 around the single crystal 6 to be pulled up. The temperature gradient in the pulling direction becomes small, and the pulling speed cannot be increased.

【0006】従来から、このような問題を解消して、単
結晶の引上げ速度を速める対策が検討されており、例え
ば、特願昭54-41161号公報では、単結晶の引上げ領域を
周囲の輻射熱源から遮蔽するため、遮蔽部材を設けた装
置が提案されている。
Conventionally, measures to solve such a problem and increase the pulling speed of the single crystal have been studied. For example, in Japanese Patent Application No. 54-41161, the pulling region of the single crystal is exposed to the surrounding radiant heat. In order to shield from a source, an apparatus provided with a shielding member has been proposed.

【0007】図6は、特願昭54-41161号公報で提案され
た装置構造を示す図である。同図から明らかなように、
提案された装置の遮蔽部材8は、ルツボの縁から突出し
ている上部の平たい環状リム8aと、この環状リム8aに取
り付けられ、内側の縁から下方に傾斜して円錐状に先細
りになっている連結部8bとからなり、この連結部8bの内
部高さがルツボの深さの 0.2〜1.2 倍であることが特徴
とされている。このため、この装置では、露出したルツ
ボの壁面、加熱ヒーターおよびルツボに収容される溶融
液等からの輻射熱を反射することによって、単結晶への
入熱量を減少させ、単結晶の冷却速度を向上することが
できる。そして、輻射熱を反射する遮蔽部材としては、
タングステンまたはタンタル等の金属材料が最適である
としている。
FIG. 6 is a diagram showing a device structure proposed in Japanese Patent Application No. 54-41161. As is clear from the figure,
The shielding device 8 of the proposed device has an upper flat annular rim 8a protruding from the edge of the crucible and is attached to this annular rim 8a and is tapered conically tapering downward from the inner edge. The crucible has a connecting portion 8b, and the inside height of the connecting portion 8b is 0.2 to 1.2 times the crucible depth. Therefore, in this apparatus, the amount of heat input to the single crystal is reduced by reflecting the radiant heat from the exposed wall surface of the crucible, the heater, and the melt contained in the crucible, and the cooling rate of the single crystal is improved. can do. And as a shielding member that reflects radiant heat,
It is stated that a metal material such as tungsten or tantalum is optimal.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】近年、半導体の製造分
野ではIC、LSIデバイスの集積度の増大にともない、C
Z法で単結晶引き上げ後に加工されるシリコンウェーハ
に種々の特性が要求されるようになっている。特に、シ
リコン単結晶中に含有される金属不純物は、デバイスに
おけるPN接合の逆方向リーク電流の増大を及ぼすこと
から、キャリアの再結合ライフタイムを短くして電流−
電圧特性を劣化させることが明らかになる。このため、
引上げ過程で金属汚染のないシリコン単結晶の製造が強
く要請されるようになっている。
In recent years, in the field of semiconductor manufacturing, as the degree of integration of IC and LSI devices has increased,
Various characteristics are required for a silicon wafer processed after pulling a single crystal by the Z method. In particular, metal impurities contained in the silicon single crystal increase the reverse leakage current of the PN junction in the device, so that the carrier recombination lifetime is shortened and the current-
It becomes clear that the voltage characteristics deteriorate. For this reason,
There has been a strong demand for the production of silicon single crystals free of metal contamination during the pulling process.

【0009】前述の通り、前記図6に示す装置では、遮
蔽部材として金属材料を用いることとしている。このと
き、シリコンの融点(約1400℃)を超えるシリコン溶融
液、および加熱ヒーター等からの輻射熱を考慮すると、
単結晶の引上げ領域に設けられた遮蔽部材は1500℃程度
の高温環境に晒されることになる。このため、引上げ過
程においては、金属製遮蔽部材から金属が拡散し、その
一部は遮蔽部材に囲繞されるシリコン単結晶に取り込ま
れることになる。
As described above, in the apparatus shown in FIG. 6, a metal material is used as the shielding member. At this time, considering the silicon melt exceeding the melting point of silicon (about 1400 ° C) and the radiant heat from the heater, etc.,
The shielding member provided in the single crystal pulling region is exposed to a high temperature environment of about 1500 ° C. For this reason, in the pulling process, the metal diffuses from the metal shielding member, and a part of the metal is taken into the silicon single crystal surrounded by the shielding member.

【0010】遮蔽部材からの金属拡散を防止するため、
二重構造にして冷却水を流通させ遮蔽部材の温度を制御
することも試みられたが、冷却水潰れ等のトラブルを想
定すると実操業においては採用することが困難である。
また、単に金属拡散を回避するという面から、遮蔽部材
の材質としてグラファイトを使用する場合があるが、グ
ラファイトは金属と比較して輻射熱の反射率が低いた
め、単結晶を輻射熱から遮蔽する効果が低下する。この
ため、グラファイト製遮蔽部材を用いる場合は、シリコ
ン単結晶の高速引上げによる効率生産に一定の制限が生
じることになる。
[0010] In order to prevent metal diffusion from the shielding member,
Attempts have been made to control the temperature of the shielding member by circulating cooling water by using a double structure, but it is difficult to adopt this method in actual operation if troubles such as crushing of cooling water are assumed.
In some cases, graphite is used as a material of the shielding member simply to avoid metal diffusion.However, graphite has a lower radiant heat reflectance than metal, and thus has the effect of shielding a single crystal from radiant heat. descend. For this reason, when a graphite shielding member is used, a certain limitation is imposed on efficient production by high-speed pulling of a silicon single crystal.

【0011】本発明は、上述した従来の問題点に鑑み、
単結晶の引上げ域に配置される遮蔽用部材の構造を改善
して、金属汚染がなく、デバイス特性に優れるシリコン
単結晶を効率的に製造する装置を提供することを目的と
する。
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems,
It is an object of the present invention to improve the structure of a shielding member arranged in a single crystal pulling region and to provide an apparatus for efficiently producing a silicon single crystal having no metal contamination and having excellent device characteristics.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述の課
題を解決するため、輻射熱の遮蔽用としてグラファイト
製遮蔽部材と金属製反射部材とを組み合わせて、それぞ
れの特性を発揮させることを検討したが、単に組み合わ
せるだけでは、高速引上げが可能になるものの、金属製
反射部材からの単結晶への金属汚染は避けられないこと
が明らかになった。そして、グラファイト製遮蔽部材と
金属製反射部材を組み合わせることを前提として、さら
に検討を加えた結果、次のような知見を得た。
Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have proposed a combination of a graphite shielding member and a metal reflecting member for shielding radiant heat and exhibiting their respective characteristics. It was clarified that although simple combination enables high-speed pulling, metal contamination of the single crystal from the metal reflecting member is inevitable. Further, on the premise that a graphite shielding member and a metal reflecting member are combined, the following findings were obtained as a result of further studies.

【0013】(1)高温環境において、金属材料の熱反射
率を確保しつつ金属拡散を防止するには、高温特性に優
れる被覆材で金属製反射材で被覆するのが有効である。
(1) In a high-temperature environment, it is effective to coat a metal reflecting material with a coating material having excellent high-temperature characteristics in order to prevent metal diffusion while securing the thermal reflectance of the metal material.

【0014】(2)金属製反射部材の被覆材としては、石
英ガラスが最適である。これは、高温環境に晒された
場合であっても、石英ガラスの粘性変動が小さく、被覆
材としての軟化変形のおそれがないこと、不純物の拡
散量が極めて少ないこと、および光の透過率が80%前
後と高く、金属反射部材の熱輻射を阻害しない材料であ
ること等による。
(2) Quartz glass is most suitable as a coating material for the metal reflecting member. This is because even when exposed to a high-temperature environment, the fluctuation of the viscosity of quartz glass is small, there is no possibility of softening deformation as a coating material, the diffusion amount of impurities is extremely small, and the light transmittance is low. This is because it is a material that is high, around 80%, and does not hinder the heat radiation of the metal reflection member.

【0015】(3)反射部材となる金属材料に比べ、高温
環境での石英ガラスの熱膨張率は小さい。熱膨張率の差
による石英ガラスの破損を防止するため、金属製反射部
材を石英ガラスで被覆する際には、両者の間に隙間を設
けることとすればよい。
(3) The thermal expansion coefficient of quartz glass in a high-temperature environment is smaller than that of a metal material serving as a reflection member. In order to prevent the quartz glass from being damaged due to the difference in the coefficient of thermal expansion, when covering the metal reflecting member with the quartz glass, a gap may be provided between the two.

【0016】(4)単結晶の引上げ過程では、金属チヤン
バー内は真空状態に保たれる。このため、金属製反射部
材を石英ガラスで被覆する際に真空封入することで、石
英ガラスの内と外の圧力差による応力を低減できる。
(4) In the process of pulling the single crystal, the inside of the metal chamber is kept in a vacuum state. For this reason, the stress caused by the pressure difference between the inside and the outside of the quartz glass can be reduced by enclosing the metal reflecting member with the quartz glass in a vacuum when covering the same.

【0017】本発明は、上記の知見に基づいて完成され
たものであり、図1に示すような、下記のシリコン単結
晶製造装置を要旨としている。
The present invention has been completed on the basis of the above findings, and has a gist of the following silicon single crystal manufacturing apparatus as shown in FIG.

【0018】すなわち、成長させるべき単結晶の原料溶
融液7を収容するルツボ2と、この溶融液を加熱する手
段3と、ルツボ内の溶融液の表面に種結晶5を接触させ
て単結晶6を成長させる引上げ手段11と、前記各部材を
収容する金属チヤンバー1とを具備する単結晶製造装置
において、単結晶の引上げ域の周囲を囲繞する円筒状ま
たは上方から下方に向かうに従って縮径された逆円錐状
のグラファイト製遮蔽部材8と、そのグラファイト製遮
蔽部材と同軸に配設される円筒状または上方から下方に
向かうに従って縮径された逆円錐状の金属製反射部材9
を有し、前記金属製反射部材が石英ガラス10で被覆され
ていることを特徴とするシリコン単結晶製造装置であ
る。
That is, a crucible 2 containing a raw material melt 7 of a single crystal to be grown, a means 3 for heating the melt, and a seed crystal 5 contacting the surface of the melt in the crucible with a single crystal 6 In a single crystal manufacturing apparatus comprising pulling means 11 for growing the crystal, and a metal chamber 1 for accommodating the above members, the diameter of the single crystal is reduced from the top to the bottom in a cylindrical shape surrounding the periphery of the pulling region of the single crystal. An inverted conical graphite shielding member 8 and a cylindrical or inverted conical metal reflecting member 9 which is coaxially arranged with the graphite shielding member and whose diameter decreases from the upper side to the lower side.
Wherein the metal reflecting member is covered with quartz glass 10.

【0019】上記のシリコン単結晶製造装置では、金属
製反射部材を石英ガラスで被覆する際には、隙間を設
け、または真空封入するのが望ましい。さらに、金属製
反射部材の材質はモリブデン(Mo)にするのが望まし
い。
In the above-mentioned silicon single crystal manufacturing apparatus, when covering the metal reflecting member with quartz glass, it is desirable to provide a gap or to vacuum-enclose the metal reflecting member. Further, it is desirable that the material of the metal reflecting member be molybdenum (Mo).

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の製造装置の構成
例を示す縦断面図である。主な装置構成は、通常のCZ
法による製造装置と同様に、外観は水冷式の金属チャン
バー1で構成されており、この金属チャンバー1の中央
位置にルツボ2が設けられ、ルツボ2の外周には加熱ヒ
ーター3および保温材4が配設されている。一方、ルツ
ボ2の上方には、金属チャンバー1の天井部中央から引
上げ手段11が回転および昇降可能に垂設されており、そ
の下端には種結晶5が装着されている。種結晶5は引上
げ手段11の回転につれて回転しつつ上昇し、溶融液7と
の接触面である下端部に単結晶6が成長して行くように
なっている。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration example of a manufacturing apparatus according to the present invention. The main device configuration is a normal CZ
As in the case of the manufacturing apparatus by the method, the exterior is constituted by a water-cooled metal chamber 1, a crucible 2 is provided at a central position of the metal chamber 1, and a heater 3 and a heat insulating material 4 are provided on the outer periphery of the crucible 2. It is arranged. On the other hand, above the crucible 2, a pulling means 11 is vertically suspended from the center of the ceiling of the metal chamber 1 so as to be rotatable and vertically movable, and a seed crystal 5 is mounted at a lower end thereof. The seed crystal 5 rises while rotating as the pulling means 11 rotates, and the single crystal 6 grows at the lower end portion which is the contact surface with the melt 7.

【0021】本発明の製造装置の特徴は、ルツボ2に収
容される溶融液7表面の上方である、単結晶の引上げ域
の周囲を囲繞するようにグラファイト製遮蔽部材8と金
属製反射部材9とを同軸に配設されていることである。
輻射熱の遮蔽をグラファイト製遮蔽部材と金属製反射部
材とを組み合わせて行うこととしたのは、それぞれの遮
蔽部材または反射部材として特性を発揮させるためであ
る。すなわち、遮蔽部材をグラファイト製にすることに
よって、十分な高温強度を確保するとともに、高純度の
部材を提供できるので、何ら単結晶の汚染を心配する必
要がないからである。さらに、金属製反射部材を設ける
こととしたのは、いずれの材料と比較しても、で輻射熱
の遮蔽効果が大きいためである。
A feature of the manufacturing apparatus of the present invention is that a graphite shielding member 8 and a metal reflecting member 9 surround the periphery of the single crystal pulling region above the surface of the melt 7 contained in the crucible 2. And are arranged coaxially.
The reason why the shielding of the radiant heat is performed by combining the graphite shielding member and the metal reflecting member is to exhibit characteristics as the respective shielding members or reflecting members. That is, since the shielding member is made of graphite, sufficient high-temperature strength can be ensured and a high-purity member can be provided, so that there is no need to worry about contamination of the single crystal. Further, the reason why the metal reflecting member is provided is that the radiant heat shielding effect is greater than any material.

【0022】グラファイト製遮蔽部材および金属製反射
部材の形状は、輻射熱源からの輻射熱を効果的に遮蔽
し、反射できるように、円筒状または逆円錐状の形状か
ら適宜設計される。また、これらの組み合わせに当た
り、両者の構成は、図1に示すように、グラファイト製
遮蔽部材の内周側に金属製反射部材を配設しても良く、
或いはグラファイト製遮蔽部材の外周側に金属製反射部
材を配設しても良い。
The shape of the graphite shielding member and the metal reflecting member is appropriately designed from a cylindrical or inverted conical shape so as to effectively shield and reflect radiant heat from a radiant heat source. In addition, in combination of these, as shown in FIG. 1, the configuration of both may be provided with a metal reflecting member on the inner peripheral side of the graphite shielding member,
Alternatively, a metal reflecting member may be provided on the outer peripheral side of the graphite shielding member.

【0023】さらに、本発明の製造装置の他の特徴は、
金属製反射部材9が石英ガラス10で被覆されていること
である。反射部材の材料としては、例えば、モリブデン
(Mo)を用いることができる。Moが耐熱性に優れ、
熱反射率も高いからである。反射部材の熱反射率を高め
るためには、部材表面を十分に研磨すればよい。しか
し、反射部材の材質はMoに限定されるものではなく、単
結晶の引上げ過程で耐熱性を有し、劣化が少ないもので
あればよい。
Further, other features of the manufacturing apparatus of the present invention are as follows.
That is, the metal reflecting member 9 is covered with the quartz glass 10. As a material of the reflection member, for example, molybdenum (Mo) can be used. Mo has excellent heat resistance,
This is because the heat reflectance is high. In order to increase the heat reflectance of the reflecting member, the surface of the member may be sufficiently polished. However, the material of the reflection member is not limited to Mo, and any material may be used as long as it has heat resistance during the process of pulling the single crystal and has little deterioration.

【0024】金属製反射部材の被覆材として、前述の通
り、高温時の特性に優れる石英ガラスを用いる。また、
石英ガラスに気泡が含まれると、輻射熱の反射、散乱が
均一に行われるので、被覆材として石英ガラスを用いる
場合には、或程度の気泡を含む不透明石英ガラスを採用
するのが望ましい。
As described above, quartz glass having excellent characteristics at high temperatures is used as a coating material for the metal reflecting member. Also,
When air bubbles are contained in quartz glass, radiant heat is uniformly reflected and scattered. Therefore, when quartz glass is used as the coating material, opaque quartz glass containing some air bubbles is desirably used.

【0025】図2は、石英ガラスに被覆された金属製反
射部材の構成を示す図である。金属製反射部材9を被覆
する石英ガラス10の全体の厚さtは、3〜30mm程度にす
るのが望ましい。このとき、反射部材としてMoを用いる
場合には、その厚さは、強度上1mm以上にするのが望ま
しい。
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a metal reflecting member coated on quartz glass. It is desirable that the total thickness t of the quartz glass 10 covering the metal reflecting member 9 be about 3 to 30 mm. At this time, when Mo is used as the reflection member, it is desirable that its thickness be 1 mm or more in terms of strength.

【0026】高温環境での熱膨張率の差による石英ガラ
スの破損を防止するため、金属製反射部材を石英ガラス
で被覆する際には、両者の間に隙間を設けられる。この
隙間は反射部材の寸法にもよるが、反射部材の最大直径
の1/300〜1/50程度設けるのが望ましい。さらに、金属
製反射部材は金属チャンバー内の減圧雰囲気中に配置さ
れるので、石英ガラスの内外の圧力差を無くすため、金
属製反射部材を石英ガラスで被覆する際に真空封入され
る。
In order to prevent the quartz glass from being damaged due to a difference in the coefficient of thermal expansion in a high temperature environment, a gap is provided between the metal reflecting member and the quartz glass when the member is covered with the quartz glass. Although it depends on the size of the reflecting member, it is preferable that the gap is provided at about 1/300 to 1/50 of the maximum diameter of the reflecting member. Further, since the metal reflecting member is placed in a reduced-pressure atmosphere in the metal chamber, the metal reflecting member is vacuum-sealed when the metal reflecting member is covered with quartz glass in order to eliminate a pressure difference between the inside and outside of the quartz glass.

【0027】本発明のシリコン単結晶製造装置の効果
を、実施例に基づいて、以下に詳細に説明する。
The effects of the apparatus for manufacturing a silicon single crystal of the present invention will be described in detail below based on examples.

【0028】[0028]

【実施例】図5に示すCZ法によるシリコン単結晶の製
造装置を用い、単結晶の引上げ域に本発明例および比較
例1、2の遮蔽部材を設けて、製品直径8インチでボロ
ン(B)ドープして、P型15〜10Ωcmの単結晶を育成し
た。本発明例で使用した遮蔽部材は、図1に示すよう
に、逆円錐状のグラファイト製遮蔽部材と、その内周側
に石英ガラスで被覆した逆円錐状のMo製反射部材と部材
とを同軸に配設したものである。一方、比較例1で使用
した遮蔽部材は、図6で示すように、逆円錐状のMo製反
射部材を単独で配置したものである。さらに、比較例2
で使用した遮蔽部材は、逆円錐状のグラファイト製遮蔽
部材を単独で配置したものである。
EXAMPLE Using a silicon single crystal manufacturing apparatus according to the CZ method shown in FIG. 5, the shielding members of the present invention and Comparative Examples 1 and 2 were provided in the single crystal pulling region, and boron (B) was produced at a product diameter of 8 inches. ) Doping was performed to grow a P-type single crystal of 15 to 10 Ωcm. As shown in FIG. 1, the shielding member used in the example of the present invention is composed of an inverted conical graphite shielding member and an inverted conical Mo reflecting member coated with quartz glass on the inner peripheral side thereof and a coaxial member. It is arranged in. On the other hand, as shown in FIG. 6, the shielding member used in Comparative Example 1 is one in which an inverted conical Mo reflecting member is independently arranged. Further, Comparative Example 2
The shielding member used in (1) is one in which an inverted conical graphite shielding member is independently disposed.

【0029】単結晶の引上げ手順としては、原料となる
多結晶シリコン80Kgをルツボに充填し、加熱ヒータで溶
融して、溶融液面を安定させた後、結晶を無転位にする
ためのシード絞りを行う。次に目標の製品直径8インチ
で育成できるようにショルダー部を形成して、目標の製
品直径を保持しつつボディ長さ80cm引上げた後、シリコ
ン溶融液面から切り離してティル絞りを行った。
The procedure for pulling a single crystal is as follows. A crucible is filled with 80 kg of polycrystalline silicon as a raw material, melted with a heater to stabilize the melt surface, and then seed-drawn to eliminate dislocations in the crystal. I do. Next, a shoulder portion was formed so that the product could be grown with a target product diameter of 8 inches, the body length was raised by 80 cm while maintaining the target product diameter, and then cut off from the silicon melt surface and squeezed.

【0030】単結晶の引上げ過程では、本発明例および
比較例1、2の遮蔽部材を設けた場合の引上げ速度の比
較を行った。次いで、本発明例および比較例1、2の遮
蔽部材を設けて育成されたシリコン単結晶は所定のスラ
イス加工等が施されて、単結晶ウエーハに仕上げられて
のち、反射マイクロ波光導電減衰法(μPCD)を用い
てライフタイムの測定を行った。
In the process of pulling a single crystal, the pulling speeds when the shielding members of the present invention and Comparative Examples 1 and 2 were provided were compared. Next, the silicon single crystal grown by providing the shielding members of the present invention example and comparative examples 1 and 2 is subjected to a predetermined slicing process and the like to be finished into a single crystal wafer, and then subjected to the reflected microwave photoconductive attenuation method ( μPCD) was used to measure the lifetime.

【0031】図3は、実施例において単結晶の引上げ速
度を比較した結果を示す図である。いずれの遮蔽部材を
用いる場合であっても、単結晶のボディ部は最大の引上
げ速度で引上げることとした。単結晶を引上げる際の最
大引上げ速度は、単結晶の入熱量と放熱量で決定され、
その引上げ速度以上で単結晶を引上げ続けると過冷却に
なり、単結晶は四角形に変形したり、ねじれる現象が発
生するものとして把握される。したがって、実施例では
ボディ部の全長にわたり上記の最大引上げ速度で育成
し、その平均値を図3に示している。同図から明らかな
ように、Mo製反射部材を用いた比較例1および本発明例
では引上げ速度を速くすることができ、比較例2では1.
0mm/minに留まっているのに対し、1.7mm/minまで速める
ことができる。
FIG. 3 is a diagram showing the result of comparison of the pulling speed of a single crystal in the example. Regardless of which shielding member is used, the single crystal body is pulled up at the maximum pulling speed. The maximum pulling speed when pulling a single crystal is determined by the heat input and heat dissipation of the single crystal,
If the single crystal is continuously pulled at a speed higher than the pulling speed, the single crystal is supercooled, and the single crystal is understood to be deformed into a quadrangle or to be twisted. Therefore, in the embodiment, the body is grown at the maximum pulling speed over the entire length of the body portion, and the average value is shown in FIG. As is clear from the figure, the pulling speed can be increased in Comparative Example 1 and the present invention example using the Mo reflecting member, and in Comparative Example 2, 1.
While it stays at 0 mm / min, it can speed up to 1.7 mm / min.

【0032】図4は、実施例で単結晶ウェーハのライフ
タイムを比較した結果を示す図である。ライフタイムの
測定位置は、ウェーハ外周から10mmの位置とした。ま
ず、Mo製反射部材を単独で用いた比較例1では、金属汚
染の要因からライフタイムは0μsecと検出限界以下で
あった。これに対し、比較例2および本発明例では、ラ
イフタイムは約400μsecであり、優れたデバイス特性で
あることが分かる。
FIG. 4 is a diagram showing the results of comparing the lifetimes of single crystal wafers in the example. The measurement position of the lifetime was 10 mm from the outer periphery of the wafer. First, in Comparative Example 1 using the Mo reflection member alone, the lifetime was 0 μsec, which was below the detection limit due to the factor of metal contamination. On the other hand, in Comparative Example 2 and the present invention example, the lifetime is about 400 μsec, which indicates that the device characteristics are excellent.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明のシリコン単結晶製造装置によれ
ば、単結晶の引上げ過程において金属汚染を防止すると
ともに、引上げ速度を速めることができるので、半導体
基板として要求されるデバイス特性に優れるシリコン単
結晶を効率的に製造することができる。
According to the apparatus for manufacturing a silicon single crystal of the present invention, it is possible to prevent metal contamination in the process of pulling a single crystal and to increase the pulling speed, so that silicon having excellent device characteristics required as a semiconductor substrate can be obtained. A single crystal can be manufactured efficiently.

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

【図1】本発明の製造装置の構成例を示す縦断面図であ
る。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration example of a manufacturing apparatus of the present invention.

【図2】本発明の石英ガラスに被覆された金属製反射部
材の構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a metal reflecting member coated on quartz glass of the present invention.

【図3】実施例において単結晶の引上げ速度を比較した
結果を示す図である。
FIG. 3 is a view showing a result of comparing pulling speeds of single crystals in Examples.

【図4】実施例で単結晶ウェーハのライフタイムを比較
した結果を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the results of comparing the lifetimes of single crystal wafers in Examples.

【図5】CZ法によってシリコン単結晶を引上げる状況
を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a situation in which a silicon single crystal is pulled by a CZ method.

【図6】従来技術として(特願昭54-41161号公報)提案
された装置構造を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an apparatus structure proposed as a prior art (Japanese Patent Application No. 54-41161).

【符号の説明】 1:金属チャンバー、 2:ルツボ 3:加熱ヒーター、 4:保温材 5:種結晶、 6:単結晶 7:シリコン溶融液 8:グラファイト製遮蔽部材 9:金属製反射部材、 10:石英ガラス 11:引上げ手段[Description of Signs] 1: Metal chamber, 2: Crucible 3: Heater, 4: Heat insulator 5: Seed crystal, 6: Single crystal 7: Silicon melt 8: Graphite shielding member 9: Metal reflection member, 10 : Quartz glass 11: Pulling means

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】成長させるべき単結晶の原料溶融液を収容
するルツボと、この溶融液を加熱する手段と、ルツボ内
の溶融液の表面に種結晶を接触させて単結晶を成長させ
る引上げ手段と、前記各部材を収容する金属チヤンバー
とを具備する単結晶製造装置において、単結晶の引上げ
域の周囲を囲繞する円筒状または上方から下方に向かう
に従って縮径された逆円錐状のグラファイト製遮蔽部材
と、そのグラファイト製遮蔽部材と同軸に配設される円
筒状または上方から下方に向かうに従って縮径された逆
円錐状の金属製反射部材とを有し、前記金属製反射部材
が石英ガラスで被覆されていることを特徴とするシリコ
ン単結晶製造装置。
1. A crucible containing a raw material melt of a single crystal to be grown, a means for heating the melt, and a pulling means for growing a single crystal by bringing a seed crystal into contact with the surface of the melt in the crucible. And a metal chamber for accommodating the above-mentioned members, wherein a single-crystal graphite shield having a cylindrical shape surrounding the pulling region of the single crystal or an inverted conical shape having a diameter reduced from above to below. A member, and a cylindrical or inverted conical metal reflecting member whose diameter is reduced from the top to the bottom disposed coaxially with the graphite shielding member, wherein the metal reflecting member is quartz glass. An apparatus for producing a silicon single crystal, which is coated.
【請求項2】前記の金属製反射部材は、隙間を設けて石
英ガラスに被覆されていることを特徴とする請求項1記
載のシリコン単結晶製造装置。
2. The silicon single crystal manufacturing apparatus according to claim 1, wherein said metal reflecting member is covered with quartz glass with a gap provided.
【請求項3】前記の金属製反射部材は、真空封入されて
石英ガラスに被覆されていることを特徴とする請求項1
記載のシリコン単結晶製造装置。
3. The metal reflecting member is vacuum-enclosed and covered with quartz glass.
An apparatus for producing a silicon single crystal according to the above.
【請求項4】前記の金属製反射部材の材質がモリブデン
(Mo)であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれ
かに記載のシリコン単結晶製造装置。
4. The apparatus for manufacturing a silicon single crystal according to claim 1, wherein the material of the metal reflecting member is molybdenum (Mo).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012101971A (en) * 2010-11-09 2012-05-31 Mitsubishi Materials Techno Corp Apparatus for producing single crystal silicon

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JP2012101971A (en) * 2010-11-09 2012-05-31 Mitsubishi Materials Techno Corp Apparatus for producing single crystal silicon

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