JPH1179883A - Production of single crystal and seed crystal for single crystal production - Google Patents

Production of single crystal and seed crystal for single crystal production

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JPH1179883A
JPH1179883A JP21184198A JP21184198A JPH1179883A JP H1179883 A JPH1179883 A JP H1179883A JP 21184198 A JP21184198 A JP 21184198A JP 21184198 A JP21184198 A JP 21184198A JP H1179883 A JPH1179883 A JP H1179883A
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JP
Japan
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seed
single crystal
crystal
producing
pieces
Prior art date
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Application number
JP21184198A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Inagaki
宏 稲垣
Shoei Kurosaka
昇栄 黒坂
Shigeki Kawashima
茂樹 川島
Hideo Kumagai
秀生 熊谷
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Sumco Techxiv Corp
Original Assignee
Komatsu Electronic Metals Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To safely and surely grow a single crystal having a large diameter by using plural seed crystals. SOLUTION: The production of a single crystal by CZ process is carried out by preparing a seed crystal having an axial part 1b to be inserted into a seed holder 2 and a seed part 1p composed of plural seed pieces 1c interposing prescribed space between the pieces, dipping the tip ends of plural seed pieces into a molten liquid, pulling up the seed pieces to independently grow seed crystals from the plural seed pieces, enlarging the diameter of the grown single crystal and forming the straight body part by integrating the individual single crystals grown to the part near the surface of the molten liquid when the tip end of the seed part reaches a prescribed height from the surface of the molten liquid.

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、半導体単結晶の製
造方法および単結晶製造用種結晶に関し、特に大径の単
結晶の製造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a semiconductor single crystal and a seed crystal for producing a single crystal, and more particularly to a method for producing a large diameter single crystal.

【0002】[0002]

【従来の技術】単結晶シリコンは一般にCZ法を用いて
製造されている。CZ法は、単結晶製造装置内に設置し
た石英るつぼに多結晶シリコンを充填し、石英るつぼの
周囲に設けたヒータによって前記多結晶シリコンを加熱
溶解した上、シードホルダに取り付けた種結晶を融液に
漬け込む。そして、シードホルダおよび石英るつぼを互
いに同方向または逆方向に回転させながらシードホルダ
を引き上げて単結晶シリコンを所定の直径および長さに
成長させる方法である。
2. Description of the Related Art Single crystal silicon is generally manufactured by the CZ method. In the CZ method, polycrystalline silicon is filled in a quartz crucible installed in a single crystal manufacturing apparatus, the polycrystalline silicon is heated and melted by a heater provided around the quartz crucible, and the seed crystal attached to the seed holder is melted. Soak in the liquid. Then, the seed holder is pulled up while rotating the seed holder and the quartz crucible in the same or opposite directions to grow single crystal silicon to a predetermined diameter and length.

【0003】種結晶には、融液に漬け込んだときの熱応
力により転位が発生する。この転位を単結晶に伝播させ
ないようにするため、ダッシュ法が広く利用されてい
る。ダッシュ法では、種結晶を引き上げながらその直径
を3〜5mm程度に細く絞ってネック部を形成し、転位
をネック部の表面に逃がす。そして、無転位化が確認さ
れた後、肩部を形成して単結晶を所定の直径まで拡大さ
せ、次いで直胴部形成に移行する。
In a seed crystal, dislocation occurs due to thermal stress when immersed in a melt. In order to prevent the dislocation from propagating to the single crystal, the dash method is widely used. In the dash method, while pulling up a seed crystal, the diameter thereof is narrowed to about 3 to 5 mm to form a neck portion, and dislocations are released to the surface of the neck portion. Then, after the dislocation-free state is confirmed, the shoulder is formed to enlarge the single crystal to a predetermined diameter, and then the process shifts to the formation of a straight body.

【0004】近年、単結晶の直径および長さの増大に伴
ってその重量が増大し、ネック部の強度が限界に近づい
ている。そのため、従来の製造方法では単結晶の引き上
げ中にネック部が破断するおそれがあり、安全な単結晶
育成が困難になっている。
In recent years, as the diameter and length of a single crystal have increased, their weight has increased, and the strength of the neck has reached its limit. Therefore, in the conventional manufacturing method, there is a possibility that the neck portion is broken during the pulling of the single crystal, and it is difficult to safely grow the single crystal.

【0005】大径の単結晶を製造する方法の1つとし
て、特開昭56−54297号公報で開示された結晶成
長方法がある。この方法は、複数本の結晶引き上げ軸に
切り出し方位を同一とした種結晶を取着し、各結晶引き
上げ軸により引き上げられたそれぞれの単結晶の径が所
定の径となったとき各軸の自転を停止し、結晶成長速度
を更に大きくすることにより各単結晶を接合させて単一
の結晶として成長させるもので、大径の単結晶を複数本
の種結晶で吊り下げるためネック部が破断する危険性は
極めて低い。
As one of the methods for producing a large single crystal, there is a crystal growing method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-54297. In this method, a seed crystal with the same cutting direction is attached to a plurality of crystal pulling axes, and when the diameter of each single crystal pulled by each crystal pulling axis becomes a predetermined diameter, the rotation of each axis rotates Is stopped, and the single crystal is joined to grow as a single crystal by further increasing the crystal growth rate, and the neck part is broken to suspend the large diameter single crystal with a plurality of seed crystals. The danger is extremely low.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開昭56−54297号公報で開示された結晶成長方法
では、切り出し方位を同一とした種結晶を複数本の結晶
引き上げ軸にそれぞれ独立に取着し、各結晶引き上げ軸
を自転させるため、これらの種結晶から育成した各単結
晶の結晶方位を正確に一致させることは極めて困難であ
る。結晶方位がずれていると双晶となり、結晶性の良好
な単結晶を得ることができないという問題がある。ま
た、複数本の種結晶を融液の中心と、融液の中心から所
定の距離を隔てた半径上に配置した場合は、融液の温度
差により種結晶の直径制御が不可能である。
However, in the crystal growth method disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-54297, seed crystals having the same cutting direction are independently attached to a plurality of crystal pulling axes. However, since each crystal pulling axis is rotated, it is extremely difficult to accurately match the crystal orientation of each single crystal grown from these seed crystals. If the crystal orientation is shifted, a twin crystal is formed, and there is a problem that a single crystal having good crystallinity cannot be obtained. When a plurality of seed crystals are arranged on the center of the melt and on a radius separated by a predetermined distance from the center of the melt, it is impossible to control the diameter of the seed crystals due to the temperature difference of the melt.

【0007】本発明は上記従来の問題点に着目してなさ
れたもので、複数本のシード片からなる種結晶を用いて
大径の単結晶を安全、かつ確実に育成することが可能な
単結晶製造方法およびこれに用いられる種結晶を提供す
ることを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems. A single crystal having a large diameter can be grown safely and reliably using a seed crystal composed of a plurality of seed pieces. An object of the present invention is to provide a crystal production method and a seed crystal used for the method.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記目的
を達成するため、本発明に係る単結晶の製造方法の第1
は、CZ法による単結晶の製造方法において、シードホ
ルダに挿嵌する軸部と、所定の間隔を保って設けられた
複数本のシード片からなるシード部とを有する種結晶を
準備する工程と、前記複数本のシード片の先端を融液に
浸漬する浸漬工程と、前記種結晶を引き上げることによ
り、前記複数本のシード片からそれぞれ独立に単結晶を
成長させる分割成長工程と、前記育成した単結晶の直径
を拡大して、前記シード部の先端が融液表面から所定の
高さまで到達したとき、前記融液表面近傍で成長する各
単結晶を一体化し、直胴部を形成する工程とを有するこ
とを特徴とする。上記構成によれば、複数本のシード片
からなるシード部を有する一体形種結晶( 以下マルチシ
ード) を種結晶として用いているために、一体化した単
結晶を複数本のネック部で支持することになるので、耐
荷重が増大する。たとえばネック部の直径を4mmとす
ると、従来方法では約150kgの耐荷重であったが、
本発明の単結晶製造方法ではネック部が2本のとき約3
00kg、3本ならば約450kgの耐荷重となる。こ
れにより、ネック部の破断を起こさずに所望の大径単結
晶を安全に引き上げることができる。
In order to achieve the above object, a first method of manufacturing a single crystal according to the present invention is provided.
In the method for producing a single crystal by the CZ method, a step of preparing a seed crystal having a shaft portion to be fitted into a seed holder and a seed portion including a plurality of seed pieces provided at a predetermined interval; An immersion step of immersing the tips of the plurality of seed pieces in a melt; a split growth step of independently growing single crystals from the plurality of seed pieces by pulling up the seed crystal; Expanding the diameter of the single crystal, when the tip of the seed portion reaches a predetermined height from the melt surface, integrating each single crystal growing near the melt surface, forming a straight body portion; It is characterized by having. According to the above configuration, since an integrated seed crystal having a seed portion composed of a plurality of seed pieces (hereinafter referred to as a multi-seed) is used as the seed crystal, the integrated single crystal is supported by the plurality of neck portions. Therefore, the withstand load increases. For example, if the diameter of the neck portion is 4 mm, the conventional method has a load bearing capacity of about 150 kg,
In the single crystal manufacturing method of the present invention, when the number of necks is two, about 3
If the load is 00 kg or three pieces, the load capacity is about 450 kg. As a result, a desired large-diameter single crystal can be safely pulled without causing breakage of the neck portion.

【0009】本発明に係る単結晶の製造方法の第2は、
前記種結晶は、一本の単結晶インゴットを形状加工する
ことにより形成された一体形種結晶(以下マルチシー
ド)であることを特徴とする第1発明の単結晶の製造方
法である。マルチシードは、複数本のシード片からなる
シード部が1本の単結晶インゴットから切り出して形成
されており、よって各シード部の結晶方位が必然的に一
致するために、一層好適である。つまり、前記各シード
部を融液に漬け込んで無転位化した後、直径を拡大させ
る工程においてそれぞれの単結晶を一体化しても双晶化
するおそれがない。
The second aspect of the method for producing a single crystal according to the present invention is as follows.
The method of manufacturing a single crystal according to the first invention, wherein the seed crystal is an integrated seed crystal (hereinafter, multi-seed) formed by shaping a single crystal ingot. The multi-seed is more preferable because a seed portion composed of a plurality of seed pieces is formed by cutting out one single crystal ingot, and thus the crystal orientation of each seed portion necessarily matches. That is, there is no danger of twinning even if the single crystals are integrated in the step of enlarging the diameter after dipping each seed portion in the melt to eliminate dislocations.

【0010】本発明に係る単結晶の製造方法の第3は、
前記分割成長工程は、シード片先端にそれぞれ成長する
単結晶の径を一旦縮小し再び増大する工程を含むことを
特徴とする第1発明の単結晶の製造方法である。上記構
成によれば、シード片先端にそれぞれ成長する単結晶の
径を一旦縮小して複数本のネック部を形成した後、再び
増大して一体化した大径の単結晶を育成するようにして
いる。これによって、前記複数本のネック部で一体化し
た単結晶を支持することになるので、所望の直径となる
まで十分に縮径し、無転位化することができるととも
に、双晶化するおそれのない大径の単結晶を育成するこ
とができる。また、ネック部の耐荷重はその本数、すな
わちシード片の本数に比例して増大するので、ネック部
の破断を起こさずに所望の大径単結晶を安全に引き上げ
ることができる。
The third method of the present invention for producing a single crystal is as follows.
The method of manufacturing a single crystal according to the first invention is characterized in that the split growth step includes a step of temporarily reducing the diameter of the single crystal grown at the tip of the seed piece and increasing the diameter again. According to the above configuration, the diameter of the single crystal grown at the tip of the seed piece is reduced once to form a plurality of necks, and then increased to grow a large-diameter single crystal that is integrated again. I have. Thereby, since the integrated single crystal is supported by the plurality of neck portions, the diameter can be sufficiently reduced to a desired diameter, the dislocation can be eliminated, and twinning can occur. Large single crystals can be grown. In addition, since the load capacity of the neck portion increases in proportion to the number thereof, that is, the number of seed pieces, a desired large-diameter single crystal can be safely pulled without causing breakage of the neck portion.

【0011】本発明に係る単結晶の製造方法の第4は、
前記分割成長工程は、シード片先端にそれぞれ成長する
単結晶の径を一旦縮小し再び増大するように、種結晶の
各シード片の間隔と径に応じて、引き上げ速度を制御す
る工程を含むことを特徴とする第1発明の単結晶の製造
方法である。かかる構成によれば、種結晶の各シード片
の間隔と径に応じて、引き上げ速度を制御することによ
り、分割成長工程から一体化し直胴成長工程へと移行す
る時点が良好に制御可能となる。
A fourth aspect of the method for producing a single crystal according to the present invention is as follows.
The split growth step includes a step of controlling a pulling speed in accordance with an interval and a diameter of each seed piece of the seed crystal so that the diameter of the single crystal grown at the tip of the seed piece is once reduced and increased again. A method for producing a single crystal according to the first invention, characterized in that: According to such a configuration, by controlling the pulling speed in accordance with the interval and the diameter of each seed piece of the seed crystal, it is possible to favorably control the time when the process is integrated from the split growth process and shifts to the straight growth process. .

【0012】本発明に係る単結晶の製造方法の第5は、
前記浸漬工程は、融液温度がほぼ同一となる位置に各シ
ード片の先端を配置して漬け込む工程であることを特徴
とする第1発明の単結晶の製造方法である。本発明の単
結晶製造方法では、複数本のシード片を有する種結晶を
同時に融液に浸漬して無転位化とこれに続く結晶径拡大
とを行わなければならない。一方、かかる構成によれ
ば、これらの工程における結晶直径制御は融液温度に大
きく依存する。上記第5の単結晶の製造方法によれば、
融液温度がほぼ等しい位置に種結晶の各シード片の先端
を配置するので、各種結晶の直径制御をほぼ同一条件で
進めることができる。
The fifth aspect of the method for producing a single crystal according to the present invention is as follows.
The immersion step is a method for producing a single crystal according to the first invention, wherein the tip of each seed piece is arranged and immersed at a position where the melt temperature is substantially the same. In the method for producing a single crystal of the present invention, a seed crystal having a plurality of seed pieces must be simultaneously immersed in a melt to eliminate dislocations and subsequently enlarge the crystal diameter. On the other hand, according to such a configuration, control of the crystal diameter in these steps largely depends on the melt temperature. According to the fifth method for producing a single crystal,
Since the tip of each seed piece of the seed crystal is arranged at a position where the melt temperature is almost equal, the diameter control of various crystals can be advanced under almost the same conditions.

【0013】本発明に係る単結晶の製造方法の第6は、
前記シード片は、その間隔が各シード片の直径の2倍以
上となるように配設されていることを特徴とする第1発
明の単結晶の製造方法である。複数本のシード片間の間
隔が各シード片の直径の2倍に満たない場合には、十分
なネック部分の形成を達成することなく単結晶を一体化
してしまうという問題が発生する。上記構成によれば、
単結晶の一体化に先立ち、十分な縮径および十分な径の
拡大を経て、ネック部の形成を行うことが可能となるの
で、確実に無転位化することができるとともに、十分な
耐荷重性が得られる。
A sixth aspect of the method for producing a single crystal according to the present invention is as follows.
The method of manufacturing a single crystal according to the first invention, wherein the seed pieces are arranged so that the distance between the seed pieces is at least twice the diameter of each seed piece. If the spacing between the plurality of seed pieces is less than twice the diameter of each seed piece, there is a problem that the single crystals are integrated without achieving a sufficient neck portion. According to the above configuration,
Prior to the integration of the single crystal, it is possible to form the neck portion through sufficient diameter reduction and sufficient diameter expansion, so that dislocations can be reliably eliminated and sufficient load bearing capacity can be achieved. Is obtained.

【0014】本発明に係る単結晶の製造方法の第7は、
前記種結晶は、結晶方位が同一となるように揃えて前記
軸部に取りつけられた複数本のシード片からなることを
特徴とする第1発明の単結晶の製造方法である。上記構
成によれば、種結晶の複数本のシード片の結晶方位を同
一方向に揃えてこの種結晶を1個のシードホルダに取着
するので、各種結晶の結晶方位を正確に揃えることがで
き、双晶化するおそれのない大径の単結晶を育成するこ
とができる。また、ネック部の耐荷重はシード片の本数
に比例して増大するので、大径の単結晶をネック部の破
断なしに安全に引き上げることができる。
A seventh aspect of the method for producing a single crystal according to the present invention is as follows.
The method of manufacturing a single crystal according to the first invention, wherein the seed crystal is composed of a plurality of seed pieces attached to the shaft portion so as to have the same crystal orientation. According to the above configuration, since the crystal orientations of the plurality of seed pieces of the seed crystal are aligned in the same direction and the seed crystal is attached to one seed holder, the crystal orientations of various crystals can be accurately aligned. In addition, it is possible to grow a single crystal having a large diameter without the possibility of twinning. In addition, since the load capacity of the neck portion increases in proportion to the number of seed pieces, a large-diameter single crystal can be safely pulled up without breaking the neck portion.

【0015】本発明に係る単結晶の製造方法の第8は、
前記シード片はるつぼの軸を中心とする同心円上に浸漬
されることを特徴とする第1発明の単結晶の製造方法で
ある。これらの工程における結晶直径制御は、融液温度
に大きく依存する。上記構成によれば、シード片はるつ
ぼの軸を中心とする同心円上に浸漬されるので、融液温
度がほぼ等しい位置に複数本のシード片が配置されるこ
とになり、各シード片から成長する単結晶の直径制御を
ほぼ同一条件で進めることができる。
Eighth of the method for producing a single crystal according to the present invention,
The method for producing a single crystal according to the first invention, wherein the seed piece is immersed on a concentric circle centered on the axis of the crucible. Control of the crystal diameter in these steps largely depends on the melt temperature. According to the above configuration, since the seed pieces are immersed on concentric circles centered on the axis of the crucible, a plurality of seed pieces are arranged at positions where the melt temperatures are substantially equal, and the seed pieces grow from each seed piece. The control of the diameter of the single crystal can be performed under almost the same conditions.

【0016】また、本発明に係る単結晶の製造方法の第
9は、さらに、前記融液に磁場を印加する工程を含み、
前記浸漬工程は、前記磁場によって温度変動を抑制せし
められた前記融液内に、るつぼの中心に対して対称とな
るように、前記複数本のシード片を配置して漬け込む工
程であることを特徴とする第1発明の単結晶の製造方法
である。MCZ法による単結晶の製造方法のように、融
液に磁場を印加した場合、磁力線と直交する方向の融液
対流が抑制される。上記構成によれば、磁場によって融
液の深さ方向の対流が抑制されて温度変動を抑制せしめ
られた融液内に、るつぼの中心に対して対称となるよう
に、前記複数本のシード片を配置するため、種結晶の各
シード片を融液に浸漬したときそれぞれの浸漬部位にお
ける融液の上下方向対流が磁場により抑制され、よって
融液温度の時間的な変動が抑制される。したがって、ネ
ック部形成時の直径制御が容易になり、確実に無転位化
が達成される。また、磁場印加により径方向の温度のば
らつきを抑制するので、各シード片をるつぼの中心に対
して対称となる位置に配置することにより、各シード片
間の温度差を小さくすることも可能となる。
A ninth aspect of the method for producing a single crystal according to the present invention further includes a step of applying a magnetic field to the melt.
The immersion step is a step of arranging and immersing the plurality of seed pieces so as to be symmetric with respect to the center of the crucible, in the melt in which temperature fluctuation is suppressed by the magnetic field. The method of manufacturing a single crystal according to the first invention. When a magnetic field is applied to the melt as in the method of manufacturing a single crystal by the MCZ method, convection of the melt in a direction perpendicular to the lines of magnetic force is suppressed. According to the above configuration, the plurality of seed pieces are symmetric with respect to the center of the crucible in the melt in which convection in the depth direction of the melt is suppressed by the magnetic field and temperature fluctuation is suppressed. When the seed pieces of the seed crystal are immersed in the melt, the convection in the vertical direction of the melt at each immersion site is suppressed by the magnetic field, and thus the temporal fluctuation of the melt temperature is suppressed. Therefore, diameter control at the time of forming the neck portion is facilitated, and dislocation-free operation is reliably achieved. In addition, since the variation in temperature in the radial direction is suppressed by applying a magnetic field, by disposing each seed piece at a position symmetrical with respect to the center of the crucible, it is possible to reduce the temperature difference between each seed piece. Become.

【0017】更に、本発明に係る単結晶の製造方法の第
10は、前記分割成長工程は、シード片を回転すること
なく、るつぼを回転させつつ引き上げを行う工程であ
り、前記直胴部を形成する工程は、前記シード片および
前記るつぼを回転させながら引き上げを行う工程である
ことを特徴とする第1発明の単結晶の製造方法である。
上記構成によれば、一体化に先立つ分割成長工程では、
回転による成長界面への波紋の形成を避けるため、種結
晶(つまりシード片)の回転を停止している。そして、
一体化し、直胴部を形成する工程に移行したとき、種結
晶の回転を開始するようにしている。これにより、均一
で結晶性の優れた単結晶を得ることができる。
Further, in a tenth aspect of the method for producing a single crystal according to the present invention, the split growth step is a step of pulling up while rotating the crucible without rotating the seed piece. The step of forming is a step of pulling up while rotating the seed piece and the crucible, and is a method of manufacturing a single crystal according to the first invention.
According to the above configuration, in the split growth step prior to integration,
In order to avoid the formation of ripples on the growth interface due to the rotation, the rotation of the seed crystal (that is, the seed piece) is stopped. And
When the process shifts to the process of forming the straight body portion by integrating, the rotation of the seed crystal is started. This makes it possible to obtain a uniform single crystal having excellent crystallinity.

【0018】更に、本発明に係る単結晶の製造方法の第
11は、FZ法による単結晶の製造方法において、シー
ドホルダに挿嵌する軸部と、所定の間隔を保って設けら
れた複数本のシード片からなるシード部とを有する種結
晶を準備する工程と、前記複数本のシード片の先端を、
多結晶棒に接合し、複数の接合部を形成する工程と、前
記シード片の接合部から徐々に前記多結晶棒を加熱溶融
させることにより、前記複数本のシード片からそれぞれ
独立に単結晶を成長させる分割成長工程と、前記育成し
た単結晶の直径を拡大して、前記単結晶が前記シード部
の先端から所定の距離まで到達したとき、成長する各単
結晶を一体化し、直胴部を形成する工程とを有すること
を特徴とする。上記構成によれば、FZ法による単結晶
の製造に際して、さきに述べた一体形マルチシード、ま
たは結晶方位を揃えてシードホルダに取着した複数本の
シード片からなる種結晶を用い、多結晶棒の端部に前記
複数本のシード片と接合する接合部を形成して両者を同
時に加熱融着させ、種絞りにより無転位化するので、多
結晶棒の端部は複数本のシード片に支持されることにな
る。従って、大重量の単結晶製造が安全に遂行される。
Further, an eleventh method of manufacturing a single crystal according to the present invention is the method of manufacturing a single crystal according to the FZ method, wherein a plurality of shafts inserted at a predetermined distance from a shaft portion to be fitted into the seed holder are provided. A step of preparing a seed crystal having a seed portion composed of a seed piece, and the tip of the plurality of seed pieces,
Bonding to a polycrystalline rod and forming a plurality of bonded portions, and gradually heating and melting the polycrystalline rod from the bonded portion of the seed pieces, thereby forming single crystals independently from the plurality of seed pieces. A dividing growth step of growing, expanding the diameter of the grown single crystal, and when the single crystal reaches a predetermined distance from the tip of the seed portion, integrate each growing single crystal to form a straight body. Forming step. According to the above configuration, when producing a single crystal by the FZ method, the above-described integrated multi-seed or a seed crystal composed of a plurality of seed pieces attached to a seed holder with the same crystal orientation is used to form a polycrystal. At the end of the rod, a joining portion to be joined with the plurality of seed pieces is formed, and the two are simultaneously heated and fused, and dislocation-free by seed drawing, so that the end of the polycrystalline rod is formed into a plurality of seed pieces. Will be supported. Therefore, the production of a single crystal with a large weight is safely performed.

【0019】また、本発明に係る単結晶の製造方法の第
12は、前記複数の接合部を形成する工程は、前記複数
本のシード片からそれぞれ独立に単結晶を成長させ、こ
の育成した単結晶の直径を拡大して、単結晶の先端が前
記接合部から所定の高さまで到達したとき、成長する各
単結晶が一体化するように、前記複数本のシード片の先
端を、前記各シード片に対応させて分割形成された先端
を有する多結晶棒の前記先端に接合する工程であること
を特徴とする第11発明の単結晶の製造方法である。か
かる構成によれば、多結晶棒に各シード片に対応させて
分割形成した先端を設け、この分割形成した先端に複数
本のシード片の先端をそれぞれ接合するので、より確実
に分割したネック部の形成が可能となる。したがって、
安全に大径の単結晶を引き上げることができる。
In a twelfth aspect of the method for producing a single crystal according to the present invention, the step of forming the plurality of joints comprises independently growing a single crystal from the plurality of seed pieces, and When the diameter of the crystal is enlarged, and when the tip of the single crystal reaches a predetermined height from the junction, the tips of the plurality of seed pieces are separated from each other so that the growing single crystals are integrated. A method for producing a single crystal according to an eleventh aspect of the present invention, wherein the method is a step of joining to a tip of a polycrystalline rod having a tip divided and formed corresponding to a piece. According to such a configuration, the divided tip is provided on the polycrystalline rod corresponding to each seed piece, and the tips of the plurality of seed pieces are respectively joined to the divided tip, so that the neck part divided more reliably. Can be formed. Therefore,
Large diameter single crystals can be safely pulled.

【0020】本発明に係る単結晶の製造方法の第13
は、前記分割成長工程は、前記シード片の各接合部が均
一な温度で溶融するように、加熱する工程を含むことを
特徴とする第12発明の単結晶の製造方法である。上記
構成によれば、シード片の各接合部が均一な温度で溶融
するように加熱されるので、ネック部形成時の直径制御
が容易となり、よって無転位化が達成でき、さらに十分
な耐荷重性が得られる。
The thirteenth method for producing a single crystal according to the present invention.
A twelfth aspect of the present invention is the method for producing a single crystal according to the twelfth aspect, wherein the split growth step includes a step of heating the joints of the seed pieces so that the joints are melted at a uniform temperature. According to the above configuration, since the respective joints of the seed pieces are heated so as to be melted at a uniform temperature, the diameter can be easily controlled at the time of forming the neck, so that dislocation-free operation can be achieved, and a sufficient load bearing capacity Property is obtained.

【0021】本発明に係る単結晶の製造方法の第14
は、前記種結晶は、一本の単結晶インゴットを形状加工
することにより形成された一体形種結晶であることを特
徴とする第12発明の単結晶の製造方法である。上記構
成によれば、複数本のシード片からなるシード部を有す
るマルチシード(一体形種結晶)は、1本の単結晶イン
ゴットから切り出して形成されており、よって各シード
部の結晶方位が必然的に一致するので、各シード部を融
液に漬け込んで無転位化した後、直径を拡大させる工程
においてそれぞれの単結晶を一体化しても、双晶化する
おそれがない。したがって、品質の良い単結晶が得られ
る。
The fourteenth method for producing a single crystal according to the present invention.
A twelfth aspect of the present invention is the method for producing a single crystal according to the twelfth invention, wherein the seed crystal is an integrated seed crystal formed by shaping a single crystal ingot. According to the above configuration, a multi-seed (integrated seed crystal) having a seed portion composed of a plurality of seed pieces is formed by cutting out one single-crystal ingot, and thus the crystal orientation of each seed portion is inevitable. Therefore, even if each single crystal is integrated in the step of enlarging the diameter after dipping each seed portion in the melt to eliminate dislocations, there is no possibility of twinning. Therefore, a high quality single crystal can be obtained.

【0022】本発明に係る単結晶の製造方法の第15
は、前記分割成長工程は、シード片先端にそれぞれ成長
する単結晶の径を一旦縮小し再び増大するように加熱速
度を制御する工程を含むことを特徴とする第12発明の
単結晶の製造方法である。上記構成によれば、シード片
先端にそれぞれ成長する単結晶の径を一旦縮小して複数
本のネック部を形成した後、再び増大して一体化した大
径の単結晶を育成するようにしている。このとき、加熱
速度を制御して多結晶棒の下部の融液の温度を最適にし
ているので、単結晶の径制御が容易となり、無転位化を
達成できるとともに、双晶化するおそれのない大径の単
結晶を育成することができる。
The fifteenth method for producing a single crystal according to the present invention.
The method of manufacturing a single crystal according to the twelfth invention, wherein the split growth step includes a step of controlling a heating rate so as to once reduce the diameter of the single crystal grown at the tip of the seed piece and increase the diameter again. It is. According to the above configuration, the diameter of the single crystal grown at the tip of the seed piece is reduced once to form a plurality of necks, and then increased to grow a large-diameter single crystal that is integrated again. I have. At this time, since the heating rate is controlled to optimize the temperature of the melt below the polycrystalline rod, the diameter of the single crystal can be easily controlled, dislocation-free formation can be achieved, and there is no possibility of twinning. Large diameter single crystals can be grown.

【0023】本発明に係る単結晶の製造方法の第16
は、前記分割成長工程は、シード片先端にそれぞれ成長
する単結晶の径を一旦縮小し再び増大するように、種結
晶の各シード片の間隔と径に応じて、引き上げ速度を制
御する工程を含むことを特徴とする第12発明の単結晶
の製造方法である。上記構成によれば、種結晶の各シー
ド片の間隔と径に応じて、引き上げ速度を制御すること
により、分割成長工程から一体化し直胴成長工程へと移
行する時点が良好に制御可能となる。
The sixteenth method for producing a single crystal according to the present invention
The split growth step includes a step of controlling a pulling speed according to an interval and a diameter of each seed piece of the seed crystal so that the diameter of the single crystal grown at the tip of the seed piece is once reduced and increased again. A method for producing a single crystal according to a twelfth invention, characterized in that: According to the above configuration, by controlling the pulling speed in accordance with the interval and diameter of each seed piece of the seed crystal, it is possible to favorably control the point in time when the process moves from the split growth process to the integrated body growth process. .

【0024】本発明に係る単結晶の製造方法の第17
は、前記シード片は、その間隔が各シード片の直径の2
倍以上となるように配設されていることを特徴とする第
12発明の単結晶の製造方法である。複数本のシード片
間の間隔が各シード片の直径の2倍に満たない場合に
は、十分なネック部分の形成を達成することなく単結晶
を一体化してしまうという問題が発生する。上記構成に
よれば、各シード片間の間隔が各シード片の直径の2倍
以上となるように配設されているので、単結晶の一体化
に先立ち、十分な縮径および十分な径の拡大を経て、ネ
ック部の形成を行うことが可能となる。この結果、確実
に無転位化することができるとともに、十分な耐荷重性
が得られる。
The seventeenth method for producing a single crystal according to the present invention.
Means that the distance between the seed pieces is 2 of the diameter of each seed piece.
A twelfth aspect of the present invention is the method for producing a single crystal, wherein the single crystal is arranged so as to be at least twice as large. If the spacing between the plurality of seed pieces is less than twice the diameter of each seed piece, there is a problem that the single crystals are integrated without achieving a sufficient neck portion. According to the above configuration, the interval between the seed pieces is arranged so as to be at least twice the diameter of each seed piece. Through the enlargement, the neck portion can be formed. As a result, dislocations can be reliably eliminated, and sufficient load resistance can be obtained.

【0025】本発明に係る単結晶の製造方法の第18
は、前記種結晶は、結晶方位が同一となるように揃えて
前記軸部に取りつけられた、1本の種結晶から分断した
複数本のシード片からなることを特徴とする第12発明
の単結晶の製造方法である。上記構成によれば、種結晶
の複数本のシード片の結晶方位を同一方向に揃えてこの
種結晶を1個のシードホルダに取着するので、各種結晶
の結晶方位を正確に揃えることができ、双晶化するおそ
れのない大径の単結晶を育成することができる。また、
ネック部の耐荷重はシード片の本数に比例して増大する
ので、大径の単結晶をネック部の破断なしに安全に引き
上げることができる。
The eighteenth method for producing a single crystal according to the present invention.
The twelfth aspect of the present invention is the unit of the twelfth aspect, wherein the seed crystal is formed of a plurality of seed pieces separated from one seed crystal and attached to the shaft portion so as to have the same crystal orientation. This is a method for producing crystals. According to the above configuration, since the crystal orientations of the plurality of seed pieces of the seed crystal are aligned in the same direction and the seed crystal is attached to one seed holder, the crystal orientations of various crystals can be accurately aligned. In addition, it is possible to grow a single crystal having a large diameter without the possibility of twinning. Also,
Since the load capacity of the neck portion increases in proportion to the number of seed pieces, a large-diameter single crystal can be safely pulled up without breaking the neck portion.

【0026】本発明に係る単結晶の製造方法の第19
は、前記シード片は前記多結晶棒の軸を中心とする同心
円上に浸漬されていることを特徴とする第12発明の単
結晶の製造方法である。これらの工程における結晶直径
制御は、融液温度に大きく依存する。上記構成によれ
ば、シード片は多結晶棒の軸を中心とする同心円上に浸
漬されるので、融液温度がほぼ等しい位置に複数本のシ
ード片が配置されることになり、各シード片から成長す
る単結晶の直径制御をほぼ同一条件で進めることができ
る。
The nineteenth embodiment of the method for producing a single crystal according to the present invention.
Is a method for producing a single crystal according to a twelfth invention, wherein the seed piece is immersed on a concentric circle centered on the axis of the polycrystalline rod. Control of the crystal diameter in these steps largely depends on the melt temperature. According to the above configuration, since the seed pieces are immersed on concentric circles centered on the axis of the polycrystalline rod, a plurality of seed pieces are arranged at positions where the melt temperatures are substantially equal, and each seed piece is arranged. The control of the diameter of the single crystal grown from the substrate can be advanced under almost the same conditions.

【0027】本発明に係る単結晶の製造方法の第20
は、さらに、前記融液に磁場を印加する工程を含み、前
記複数の接合部を形成する工程は、前記磁場によって温
度変動を抑制せしめられた前記融液内に、前記多結晶棒
の中心に対して対称となるように、前記複数本のシード
片を配置して前記多結晶棒の下部に接合することを特徴
とする第12発明の単結晶の製造方法である。FZ法に
よる単結晶の製造の際に、融液に磁場を印加した場合、
磁力線と直交する方向の融液対流が抑制される。上記構
成によれば、磁場によって融液の深さ方向の対流が抑制
されて温度変動を抑制せしめられた融液内に、多結晶棒
の中心に対して対称となるように、前記複数本のシード
片を配置するため、種結晶の各シード片を融液に浸漬し
たときそれぞれの浸漬部位における融液の上下方向対流
が磁場により抑制され、よって融液温度の時間的な変動
が抑制される。したがって、ネック部形成時の直径制御
が容易になり、確実に無転位化が達成される。また、磁
場印加により径方向の温度のばらつきを抑制するので、
各シード片を多結晶棒の中心に対して対称となる位置に
配置することにより、各シード片間の温度差を小さくす
ることも可能となる。
The twentieth aspect of the method for producing a single crystal according to the present invention.
Further includes a step of applying a magnetic field to the melt, the step of forming the plurality of joints, in the melt suppressed temperature fluctuation by the magnetic field, at the center of the polycrystalline rod A method for manufacturing a single crystal according to a twelfth aspect of the invention, wherein the plurality of seed pieces are arranged so as to be symmetrical with respect to each other and bonded to a lower portion of the polycrystalline rod. When a magnetic field is applied to the melt during the production of a single crystal by the FZ method,
Melt convection in the direction perpendicular to the magnetic field lines is suppressed. According to the above configuration, in the melt in which convection in the depth direction of the melt is suppressed by the magnetic field and temperature fluctuation is suppressed, the plurality of the plurality of melts are symmetric with respect to the center of the polycrystalline rod. Since the seed pieces are arranged, when each seed piece of the seed crystal is immersed in the melt, the vertical convection of the melt at each immersion site is suppressed by the magnetic field, and thus the time variation of the melt temperature is suppressed. . Therefore, diameter control at the time of forming the neck portion is facilitated, and dislocation-free operation is reliably achieved. In addition, since the variation in temperature in the radial direction is suppressed by applying a magnetic field,
By arranging each seed piece at a position symmetrical with respect to the center of the polycrystalline rod, it is also possible to reduce the temperature difference between each seed piece.

【0028】なお、上記第13発明から第20発明の各
単結晶の製造方法でも、一体形マルチシードは、1本の
単結晶インゴットから形成されたものが好適であること
は同様である。
In the method for producing a single crystal according to the thirteenth to twentieth inventions, it is the same that the integrated multi-seed is preferably formed from one single crystal ingot.

【0029】本発明に係る第21の発明は、CZ法によ
る単結晶の製造に使用される種結晶において、シードホ
ルダに挿嵌せしめられる軸部と、所定の間隔を保って設
けられた複数本のシード片からなるシード部とを有する
ことを特徴としている。上記構成によれば、所定の間隔
を保って設けられた複数本のシード片からなるシード部
とを有する種結晶は1個のシードホルダにより保持さ
れ、CZ法による単結晶の製造に一体形種結晶として用
いられ、上記複数本のシード片が融液に同時に浸漬され
る。したがって、複数本のネック部を均一に形成でき、
よって、このネック部は、一体化した大径の単結晶を十
分に支持できるだけの耐荷重性を得ることができる。こ
の結果、大径の単結晶を安全に引き上げることができ
る。
According to a twenty-first aspect of the present invention, there is provided a seed crystal used for manufacturing a single crystal by the CZ method, wherein a plurality of shafts which are inserted into a seed holder and which are provided at a predetermined interval are provided. And a seed portion comprising a seed piece of According to the above configuration, the seed crystal having the seed portion composed of a plurality of seed pieces provided at predetermined intervals is held by one seed holder, and is used as an integral seed for the production of a single crystal by the CZ method. Used as crystals, the plurality of seed pieces are simultaneously immersed in the melt. Therefore, a plurality of neck portions can be formed uniformly,
Therefore, the neck portion can obtain a load resistance enough to support the integrated large-diameter single crystal. As a result, a large-diameter single crystal can be safely pulled.

【0030】本発明に係る第22の発明は、前記種結晶
は、一本の単結晶インゴットを形状加工することにより
形成された一体形種結晶であることを特徴とする第21
発明の単結晶製造用種結晶である。上記構成によると、
複数のシード片からなるシード部が一本の単結晶インゴ
ットから形成されているので、各シード片の結晶方位が
必然的に一致する。したがって、各シード片を融液に浸
漬して無転位化した後、直径を拡大させる工程において
各単結晶を一体化しても双晶化する可能性がなく、品質
の良い大径の単結晶が得られる。
A twenty-second invention according to the present invention is characterized in that said seed crystal is an integral seed crystal formed by processing one single crystal ingot.
It is a seed crystal for manufacturing a single crystal of the present invention. According to the above configuration,
Since the seed portion composed of a plurality of seed pieces is formed from one single crystal ingot, the crystal orientation of each seed piece necessarily matches. Therefore, there is no possibility of twinning even if each single crystal is integrated in the step of enlarging the diameter after dipping each seed piece in the melt to make it dislocation-free, and high-quality large-diameter single crystals can be obtained. can get.

【0031】本発明に係る第23の発明は、FZ法によ
る単結晶の製造に使用される種結晶において、シードホ
ルダに挿嵌せしめられる軸部と、所定の間隔を保って設
けられた複数本のシード片からなるシード部とを有する
ことを特徴としている。上記構成によれば、所定の間隔
を保って設けられた複数本のシード片からなるシード部
とを有する種結晶は1個のシードホルダにより保持さ
れ、FZ法による単結晶の製造に一体形種結晶として用
いられ、上記複数本のシード片が融液に同時に浸漬され
る。したがって、複数本のネック部を均一に形成でき、
よって、このネック部は、一体化した大径の単結晶を十
分に支持できるだけの耐荷重性を得ることができる。こ
の結果、大径の単結晶を安全に引き上げることができ
る。
According to a twenty-third aspect of the present invention, there is provided a seed crystal used for manufacturing a single crystal by the FZ method, wherein a plurality of shafts which are inserted into a seed holder and which are provided at predetermined intervals are provided. And a seed portion comprising a seed piece of According to the above configuration, the seed crystal having the seed portion composed of a plurality of seed pieces provided at predetermined intervals is held by one seed holder, and is integrated with the production of a single crystal by the FZ method. Used as crystals, the plurality of seed pieces are simultaneously immersed in the melt. Therefore, a plurality of neck portions can be formed uniformly,
Therefore, the neck portion can obtain a load resistance enough to support the integrated large-diameter single crystal. As a result, a large-diameter single crystal can be safely pulled.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る単結晶の製造
方法の実施形態について図面を参照して説明する。図1
は、本発明による単結晶製造方法の第1実施形態に用い
る種結晶の正面図、図2(a)は種結晶の平面図、図2
(b)は種結晶の底面図である。これらの図で明らかな
ように、種結晶1は単結晶インゴットから一体加工品と
して切り出されたもので、フランジ部1aの上側にはシ
ードホルダ2に装着する円柱状の軸部1bが設けられ、
フランジ部1aの下側には所定の間隔を保って平行な2
本の角柱状のシード片1c、1cからなるシード部1P
が設けられている。なお、各シード片1cは角柱状に限
定されず、円柱状でもよい。軸部1bは、種結晶1をシ
ードホルダ2に固定するピン3を挿通させる切り欠き1
dを備えている。前記シードホルダ2は黒鉛製であり、
ピン3はモリブデン、タングステン等の耐熱性金属から
なる。
Next, an embodiment of a method for producing a single crystal according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG.
FIG. 2A is a front view of a seed crystal used in the first embodiment of the single crystal manufacturing method according to the present invention, FIG. 2A is a plan view of the seed crystal, and FIG.
(B) is a bottom view of the seed crystal. As is apparent from these figures, the seed crystal 1 is cut out of a single crystal ingot as an integrally processed product, and a cylindrical shaft portion 1b to be mounted on the seed holder 2 is provided above the flange portion 1a.
Below the flange 1a, two parallel
Seed part 1P composed of two prismatic seed pieces 1c, 1c
Is provided. In addition, each seed piece 1c is not limited to a prismatic shape, and may be a cylindrical shape. The shaft portion 1b has a notch 1 through which a pin 3 for fixing the seed crystal 1 to the seed holder 2 is inserted.
d. The seed holder 2 is made of graphite,
The pins 3 are made of a heat-resistant metal such as molybdenum and tungsten.

【0033】図3は単結晶製造装置下部の概略構成を示
す模式的縦断面図である。チャンバ4の内部に設置され
たるつぼ5には、ヒータ6によって加熱された多結晶シ
リコンの融液7が貯留されている。チャンバ4の上部に
設けられた覗き窓8には直径監視カメラ9が装着され、
前記カメラ9は育成中の単結晶の直径を読み取り、電気
信号に変換して図示しない制御盤に入力する。制御盤は
単結晶育成の各工程において単結晶の直径が所定値とな
るように種結晶引き上げ速度を調整する。単結晶の製造
に当たり、引き上げシャフトまたは引き上げワイヤ(以
下引き上げ軸という)10の下端に取着したシードホル
ダ2に、図1に示した種結晶1を装着し、引き上げ軸1
0を下降させてるつぼ5内の融液7に種結晶1のシード
部1Pを5〜20mm程度漬け込む。
FIG. 3 is a schematic vertical sectional view showing a schematic configuration of a lower portion of the single crystal manufacturing apparatus. In a crucible 5 installed inside the chamber 4, a melt 7 of polycrystalline silicon heated by a heater 6 is stored. A diameter monitoring camera 9 is attached to a viewing window 8 provided at an upper part of the chamber 4.
The camera 9 reads the diameter of the growing single crystal, converts it into an electric signal, and inputs it to a control panel (not shown). The control panel adjusts the seed crystal pulling speed so that the diameter of the single crystal becomes a predetermined value in each step of growing the single crystal. In manufacturing a single crystal, the seed crystal 1 shown in FIG. 1 is mounted on a seed holder 2 attached to a lower end of a pulling shaft or a pulling wire (hereinafter referred to as a pulling shaft) 10.
The seed portion 1P of the seed crystal 1 is immersed in the melt 7 in the crucible 5 where the temperature 0 is lowered by about 5 to 20 mm.

【0034】図4は種結晶軸およびるつぼ軸の回転数の
推移の一例を示すグラフ、図5は種結晶の漬け込みから
単結晶の直胴部を定径化するまでの経過を段階的に示す
模式図である。本発明の単結晶製造方法においては、融
液に漬け込んだ2本のシード片に与える温度変化を最小
限に抑え、ネック部形成時の直径制御を容易に、かつ、
2本のネック部を同等に制御するため、シード片1c、
1cの融液接触部の温度差ならびに温度変動幅を5℃以
下とするのが好ましい。また、引き上げ軸10は回転さ
せず、るつぼ5は低回転(2rpm以下)とする。
FIG. 4 is a graph showing an example of the transition of the number of rotations of the seed crystal axis and the crucible axis, and FIG. 5 shows the progress from the immersion of the seed crystal to the reduction of the diameter of the straight body of the single crystal. It is a schematic diagram. In the method for producing a single crystal according to the present invention, the temperature change applied to the two seed pieces immersed in the melt is minimized, the diameter of the neck part is easily controlled, and
In order to control the two necks equally, the seed pieces 1c,
It is preferable that the temperature difference and the temperature fluctuation range of the melt contact portion 1c be 5 ° C. or less. In addition, the pulling shaft 10 is not rotated, and the crucible 5 is rotated at a low speed (2 rpm or less).

【0035】融液浸漬時の熱応力により2本のシード片
1c、1cに導入された転位を除去するため、図5
(a)に示すように引き上げ軸10を上昇させながらそ
れぞれの結晶直径を徐々に減少させ、この操作によって
形成されるネック部11、11の表面に転位を逃がす。
ネック部11の直径は、制御盤の指令信号に基づいて種
結晶引き上げ速度を調整することにより所定値となるよ
うに制御される。
In order to remove dislocations introduced into the two seed pieces 1c and 1c by thermal stress during immersion in the melt, FIG.
As shown in (a), the crystal diameter of each crystal is gradually reduced while raising the pulling shaft 10, and dislocations are released to the surfaces of the neck portions 11, 11 formed by this operation.
The diameter of the neck 11 is controlled to a predetermined value by adjusting the seed crystal pulling speed based on a command signal from the control panel.

【0036】実験例では2本のシード片1c、1cの間
隔を50mmに製作し、シード片1c、1cを融液7に
浸漬後100〜150mm引き上げ中に、それぞれのネ
ック部11、11の直径を4mmとし、その後直径4m
mを保持して約50mm引き上げた。
In the experimental example, the distance between the two seed pieces 1c and 1c was made 50 mm, and the seed pieces 1c and 1c were immersed in the melt 7 and pulled up by 100 to 150 mm. To 4mm, then 4m in diameter
m and raised about 50 mm.

【0037】ネック部11の無転位化が完了したら、結
晶径拡大工程に移行する。図5(b)に示すように引き
上げ軸10を上昇させながら2本のネック部11、11
から成長させた単結晶12a、12aの直径を徐々に拡
大させる。上記説明の中で、融液に浸漬する工程後から
次に説明する単結晶が一体化する前までの工程を、分割
成長工程と呼ぶ。そして、図5(c)に示すように2本
の単結晶が一体化して単結晶12となった後、定径工程
に移行し、図5(d)に示すように単結晶12の直径が
所定寸法になるまで徐々に拡大させる。なお2本の単結
晶が一体化したことを検出した時点で、種結晶軸の回転
を開始する。なお2本の単結晶が一体化してから定径と
なるまでの間に種結晶軸回転速度ならびにるつぼ軸回転
速度を徐々に所定値まで増速する。図4のグラフによれ
ば、種結晶軸回転数は0rpmから12rpmに、るつ
ぼ軸回転数は2rpmから4rpmにそれぞれ増速し
た。
When the dislocation-free state of the neck portion 11 is completed, the process proceeds to the crystal diameter enlarging step. As shown in FIG. 5 (b), the two necks 11, 11 are raised while raising the lifting shaft 10.
The diameter of the single crystals 12a, 12a grown from is gradually increased. In the above description, the step from the step of immersing in the melt to the step of before the single crystal described below is integrated is referred to as a split growth step. Then, after the two single crystals are integrated into a single crystal 12 as shown in FIG. 5 (c), the process proceeds to a constant diameter process, and the diameter of the single crystal 12 is reduced as shown in FIG. 5 (d). Expand gradually until it reaches the specified size. The rotation of the seed crystal axis is started when it is detected that the two single crystals are integrated. The rotation speed of the seed crystal shaft and the rotation speed of the crucible shaft are gradually increased to predetermined values between the time when the two single crystals are integrated and the diameter becomes constant. According to the graph of FIG. 4, the seed crystal axis rotation speed increased from 0 rpm to 12 rpm, and the crucible shaft rotation speed increased from 2 rpm to 4 rpm.

【0038】なお、各シード片1c間の間隔と、この間
隔方向の各シード片1cの最大長さ(図2におけるシー
ド片1cの間隔方向の一辺の長さ)とに応じて、引上げ
速度を制御することにより、分割成長工程から直胴成長
工程への移行時に、直径制御が良好に制御可能となる。
そして、各シード片1c間の間隔を、上記間隔方向の各
シード片1cの最大長さ(シード片1cが円柱形の場合
は、その直径)の2倍以上とすることにより、十分なネ
ック部を形成した後に一体化することが可能となり、耐
荷重性のあるネック部を確実に形成できる。
It should be noted that the pulling speed is set according to the interval between the seed pieces 1c and the maximum length of each seed piece 1c in the interval direction (the length of one side in the interval direction of the seed pieces 1c in FIG. 2). By performing the control, the diameter control can be satisfactorily controlled at the time of transition from the split growth step to the straight body growth step.
By setting the interval between the seed pieces 1c to be at least twice the maximum length of the seed pieces 1c in the interval direction (when the seed piece 1c has a cylindrical shape, the diameter thereof), a sufficient neck portion can be obtained. Can be integrated after forming, and a load-resistant neck can be reliably formed.

【0039】図6は本発明による単結晶製造方法の第2
実施形態に用いるシードホルダを示し、(a)はシード
ホルダの部分斜視図、(b)は前記シードホルダの底面
図である。シードホルダ13の上部には引き上げ軸に連
結される軸部13aが設けられ、下部に種結晶を装着す
るシードホルダ本体13bを備えている。シードホルダ
本体13bの底面には、角柱状に切り出した複数本のシ
ード片種結晶の上部を挿嵌する溝13cが設けられ、側
面には種結晶の上部を固定するピン穴13dが所定の間
隔を保って設けられている。
FIG. 6 shows a second embodiment of the single crystal manufacturing method according to the present invention.
3A and 3B show a seed holder used in the embodiment, wherein FIG. 3A is a partial perspective view of the seed holder, and FIG. 3B is a bottom view of the seed holder. A shaft portion 13a connected to the lifting shaft is provided at an upper portion of the seed holder 13, and a seed holder body 13b for mounting a seed crystal is provided at a lower portion. On the bottom surface of the seed holder body 13b, there are provided grooves 13c for inserting upper portions of a plurality of seed piece seed crystals cut into a prismatic shape, and pin holes 13d for fixing the upper portions of the seed crystals at predetermined intervals on the side surfaces. Is provided.

【0040】図7は第2実施形態で用いる種結晶の斜視
図である。シードホルダ13にたとえば2本の種結晶を
装着する場合、単結晶から切り出した1本の角柱状の種
結晶14の同一側面に切り欠き14a,14aを設けた
後、分割位置Aで2分割する。前記切り欠き14aは、
種結晶14をシードホルダ13に固定するピンを挿通す
るために設けられる。このような加工の後2分割した種
結晶14をシードホルダ13の溝13cに挿嵌し、ピン
穴13dと切り欠き14aとにピンを挿通する。第2実
施形態の方法は1本の種結晶14を2分割して用い、装
着方向を同一にして所定の間隔を保って固定するので、
結晶方位が正確に一致し、第1実施形態と同様に双晶化
が防止される。
FIG. 7 is a perspective view of a seed crystal used in the second embodiment. When, for example, two seed crystals are mounted on the seed holder 13, cutouts 14 a and 14 a are provided on the same side surface of one prismatic seed crystal 14 cut out of a single crystal, and then divided into two at a division position A. . The notch 14a is
It is provided for inserting a pin for fixing the seed crystal 14 to the seed holder 13. After such processing, the seed crystal 14 divided into two is inserted into the groove 13c of the seed holder 13, and a pin is inserted into the pin hole 13d and the notch 14a. In the method according to the second embodiment, one seed crystal 14 is divided into two parts, and is fixed at a predetermined interval with the same mounting direction.
The crystal orientations match exactly, and twinning is prevented as in the first embodiment.

【0041】上記第1実施形態および第2実施形態では
融液に漬け込む種結晶を2本とし、るつぼ中心を通る直
線上に、かつ、るつぼ中心から等距離の位置に配設した
が、種結晶を3本とする場合は各種結晶を120°ピッ
チで、るつぼの中心を中心とする同一円の円周上に、4
本の場合は90°ピッチで、るつぼの中心を中心とする
同一円の円周上に配設すればよい。
In the first and second embodiments, two seed crystals are immersed in the melt and are arranged on a straight line passing through the center of the crucible and at the same distance from the center of the crucible. When three crystals are used, various crystals are placed at a pitch of 120 ° on the circumference of the same circle centered on the center of the crucible.
In the case of a book, they may be arranged at a 90 ° pitch on the same circle around the center of the crucible.

【0042】本発明による単結晶製造方法の第3実施形
態は、MCZ法による単結晶製造において2本の種結晶
を同時に融液に漬け込む。種結晶は前記第1実施形態で
説明した一体形種結晶を用いてもよく、第2実施形態で
説明した1本の種結晶を2分割したものを用いてもよ
い。融液の自然対流による温度変動を抑制する目的で融
液に横磁場を印加し、るつぼの中心を通り、かつ磁力線
と平行な直線上に2本の種結晶を設置した後、融液に浸
漬する。漬け込み工程、転位除去工程においては第1実
施形態と同様に引き上げ軸は回転させず、るつぼは低回
転(2rpm以下)とする。
In the third embodiment of the method for producing a single crystal according to the present invention, two seed crystals are simultaneously immersed in a melt in the production of a single crystal by the MCZ method. As the seed crystal, the one-piece seed crystal described in the first embodiment may be used, or a single seed crystal described in the second embodiment may be divided into two. A transverse magnetic field is applied to the melt to suppress temperature fluctuations due to the natural convection of the melt, and two seed crystals are placed on a straight line that passes through the center of the crucible and is parallel to the line of magnetic force, and then immersed in the melt I do. In the immersion step and the dislocation removal step, as in the first embodiment, the lifting shaft is not rotated, and the crucible is rotated at a low speed (2 rpm or less).

【0043】図8は、第3実施形態において融液に40
00ガウスの横磁場を印加したときの融液温度測定位置
を示す平面図で、図示しないチャンバの外側の対向する
位置に磁石が設置されている。融液温度測定位置は5箇
所で、るつぼ5の中心と、磁石15、15の中心およ
びるつぼ5の中心を通る直線上のおよびと、前記直
線とるつぼ5の中心で直交する直線上のおよびであ
る。前記融液温度は融液7の表面から深さ30mmの位
置を測定した。測定結果を表1に示す。横磁場を印加す
ると、融液中心から半径方向への温度差は磁場印加と平
行な方向より直角方向のほうが大きくなる。また、ネッ
ク部の直径制御に当たって問題となる融液温度の時間的
な変動は、横磁場印加により融液の深さ方向の対流が抑
制されるため、無磁場の場合に比べて著しく小さくな
る。融液の自然対流による温度変動を抑制するには、融
液に500ガウス以上の磁場を印加すればよい。
FIG. 8 shows that the melt is 40 for the third embodiment.
FIG. 4 is a plan view showing a melt temperature measurement position when a transverse magnetic field of 00 Gauss is applied, and a magnet is installed at a position opposite to the outside of a chamber (not shown). There are five melt temperature measurement positions, on a straight line passing through the center of the crucible 5, the centers of the magnets 15, 15 and the center of the crucible 5, and on a straight line orthogonal to the straight line and the center of the crucible 5. is there. The melt temperature was measured at a position 30 mm deep from the surface of the melt 7. Table 1 shows the measurement results. When a transverse magnetic field is applied, the temperature difference in the radial direction from the center of the melt becomes larger in the perpendicular direction than in the direction parallel to the application of the magnetic field. Further, the temporal fluctuation of the melt temperature, which is a problem in controlling the diameter of the neck portion, is significantly smaller than that in the case where there is no magnetic field because the convection in the depth direction of the melt is suppressed by applying the transverse magnetic field. In order to suppress temperature fluctuation due to natural convection of the melt, a magnetic field of 500 gauss or more may be applied to the melt.

【0044】なお、本実施形態では、横磁場を印加した
場合について説明したが、本発明は横磁場に限定される
こと無く縦磁場、カスプ磁場を印加した場合にも適用可
能である。磁場を印加した場合、磁力線と直交する方向
の融液対流が抑制される。そこで磁場によって温度変動
を抑制せしめられた融液内に、るつぼの中心に対して対
称となるように、前記シード片を配置するようにすれ
ば、各種結晶を融液に浸漬したときそれぞれの浸漬部位
における融液の上下方向対流が抑制され、ネック部形成
時の直径制御が容易になり、無転位化が達成される。ま
た、磁場印加により径方向の温度のばらつきを抑制する
ことも可能である。
In this embodiment, the case where a horizontal magnetic field is applied has been described. However, the present invention is not limited to the horizontal magnetic field, but is also applicable to the case where a vertical magnetic field and a cusp magnetic field are applied. When a magnetic field is applied, convection of the melt in a direction orthogonal to the lines of magnetic force is suppressed. Therefore, if the seed pieces are arranged so as to be symmetric with respect to the center of the crucible in the melt in which the temperature fluctuation is suppressed by the magnetic field, when each crystal is immersed in the melt, The convection in the vertical direction of the melt at the site is suppressed, the diameter can be easily controlled at the time of forming the neck portion, and the dislocation-free state is achieved. In addition, it is also possible to suppress a variation in temperature in the radial direction by applying a magnetic field.

【0045】[0045]

【表1】 [Table 1]

【0046】本発明による単結晶製造方法の第4実施形
態は、FZ法による単結晶製造において複数本の種結晶
を用いるものである。図9は単結晶の素材として用いる
多結晶棒と、種結晶とを示す模式図である。図9(a)
において、種結晶16は第1実施形態で説明した種結晶
と同様に単結晶インゴットから一体加工品として切り出
したもので、フランジ部16aの上側には所定の間隔を
保って平行な2本の角柱状のシード片16b、16bか
らなるシード部16P が立設され、フランジ部16aの
下側には軸部16cが設けられている。また、多結晶棒
17が設けられている。
The fourth embodiment of the method for producing a single crystal according to the present invention uses a plurality of seed crystals in the production of a single crystal by the FZ method. FIG. 9 is a schematic diagram showing a polycrystalline rod used as a single crystal material and a seed crystal. FIG. 9 (a)
In the same manner as in the first embodiment, the seed crystal 16 is cut out from a single crystal ingot as an integrated product, and two parallel corners are provided above the flange portion 16a at a predetermined interval. A seed portion 16P composed of columnar seed pieces 16b, 16b is erected, and a shaft portion 16c is provided below the flange portion 16a. Further, a polycrystalline rod 17 is provided.

【0047】上記種結晶16の軸部16cをシードホル
ダ18に取着し、図9(b)の様に高周波誘導加熱コイ
ルにより多結晶棒17の下部を加熱溶融して、融液19
にシード部16b、16bに融着させた後、種絞りによ
り無転位化しつつ溶融部19が上方に移動するように、
前記誘導加熱コイルを相対的に上方に移動させる。この
とき、種結晶16および多結晶棒17は回転させない。
あるいは前記両者を同一方向に等速回転させるようにし
てもよい。また、種絞り時、2000ガウス以上の磁場
を印加すると無転位化に効果がある。この場合も種結晶
16および多結晶棒17は回転させない。無転位化終了
後、種結晶16および多結晶棒17は所定の回転速度で
同一方向に等速回転させる。
The shaft portion 16c of the seed crystal 16 is attached to the seed holder 18, and the lower portion of the polycrystalline rod 17 is heated and melted by a high frequency induction heating coil as shown in FIG.
After being fused to the seed portions 16b, 16b, the melted portion 19 moves upward while dislocation-free by seed drawing.
The induction heating coil is moved relatively upward. At this time, seed crystal 16 and polycrystalline rod 17 are not rotated.
Alternatively, both may be rotated at the same speed in the same direction. Also, applying a magnetic field of 2000 Gauss or more during seed drawing is effective in eliminating dislocations. Also in this case, the seed crystal 16 and the polycrystalline rod 17 are not rotated. After the end of dislocation-free, seed crystal 16 and polycrystalline rod 17 are rotated at a predetermined rotation speed in the same direction at a constant speed.

【0048】本発明による単結晶製造方法の第5実施形
態は、FZ法による単結晶製造において成長側端部を複
数に分割した種結晶を用いるものである。図10は単結
晶の素材として用いる多結晶棒と、種結晶とを示す模式
図である。図10(a)において、種結晶16は第1実
施形態で説明した種結晶と同様に単結晶インゴットから
一体加工品として切り出したもので、フランジ部16a
の上側には所定の間隔を保って平行な2本の角柱状のシ
ード片16b、16bからなるシード部16Pが立設さ
れ、フランジ部16aの下側には軸部16cが設けられ
ている。また、多結晶棒17の下端には所定の間隔を保
って2本の角柱状の接合部17a、17aが切り出され
ている。
The fifth embodiment of the method for producing a single crystal according to the present invention uses a seed crystal in which the growth side end is divided into a plurality in the production of a single crystal by the FZ method. FIG. 10 is a schematic diagram showing a polycrystalline rod used as a single crystal material and a seed crystal. In FIG. 10A, the seed crystal 16 is cut out from a single crystal ingot as an integrally processed product similarly to the seed crystal described in the first embodiment.
A seed portion 16P comprising two parallel prism-shaped seed pieces 16b, 16b parallel to each other at a predetermined interval is provided upright, and a shaft portion 16c is provided below the flange portion 16a. Further, at the lower end of the polycrystalline rod 17, two prism-shaped joints 17a, 17a are cut out at predetermined intervals.

【0049】図10(c)では、上記種結晶16の軸部
16cをシードホルダ18に取着し、図示しない高周波
誘導加熱コイルにより多結晶棒17の接合部17a、1
7aを加熱溶融してシード片16b、16bからなるシ
ード部16P に融着させた後、種絞りにより無転位化し
つつ前記誘導加熱コイルを相対的に上方に移動させる。
このとき、種結晶16および多結晶棒17は回転させな
い。あるいは前記両者を同一方向に等速回転させるよう
にしてもよい。また、種絞り時、2000ガウス以上の
磁場を印加すると無転位化に効果がある。この場合も種
結晶16および多結晶棒17は回転させない。無転位化
終了後、種結晶16および多結晶棒17は所定の回転速
度で同一方向に等速回転させる。
In FIG. 10 (c), the shaft 16c of the seed crystal 16 is attached to the seed holder 18, and the bonding portions 17a, 1a, 1
After heating and melting 7a and fusing it to the seed portion 16P composed of the seed pieces 16b, 16b, the induction heating coil is moved relatively upward while dislocation-free by seed drawing.
At this time, seed crystal 16 and polycrystalline rod 17 are not rotated. Alternatively, both may be rotated at the same speed in the same direction. Also, applying a magnetic field of 2000 Gauss or more during seed drawing is effective in eliminating dislocations. Also in this case, the seed crystal 16 and the polycrystalline rod 17 are not rotated. After the end of dislocation-free, seed crystal 16 and polycrystalline rod 17 are rotated at a predetermined rotation speed in the same direction at a constant speed.

【0050】図10(b)は多結晶棒17の下端部形状
の他の例を示す模式図で、同図に示すように多結晶棒1
7の下端部を分岐させ、それぞれの先端の間隔が所定寸
法となるように多結晶棒17を円錐状に加工してもよ
い。また、シードホルダ18に、第2実施形態で説明し
たシードホルダと同様の種結晶保持溝を設け、このシー
ドホルダに、1本の種結晶を複数本に切断して結晶方位
を揃えて装着したものを種結晶として用いてもよい。
FIG. 10 (b) is a schematic diagram showing another example of the shape of the lower end of the polycrystalline rod 17, as shown in FIG.
The polycrystalline rod 17 may be formed into a conical shape such that the lower end of the rod 7 is branched and the distance between the respective ends becomes a predetermined dimension. Further, the seed holder 18 was provided with a seed crystal holding groove similar to that of the seed holder described in the second embodiment, and one seed crystal was cut into a plurality of pieces and mounted on the seed holder with a uniform crystal orientation. It may be used as a seed crystal.

【0051】図10(d)は、多結晶棒17の接合部1
7a、17a下端部を加熱溶融した融液19、19に、
シード部16b 、16b を融着させた状態を示す。融液
19は加熱により形成された溶融領域を示す。
FIG. 10 (d) shows the joint 1 of the polycrystalline rod 17.
The melts 19, 19 obtained by heating and melting the lower ends of 7a, 17a,
The state where the seed portions 16b, 16b are fused is shown. The melt 19 indicates a molten region formed by heating.

【0052】従来のCZ法やFZ法による大径、大重量
の単結晶引き上げにおいては、引き上げ途中で大重量の
単結晶を支えるために保持装置を接触させて支えてい
た。しかし、CZ法においては、保持装置で単結晶の上
側をつかむ場合には、斜めにつかんでしまったり、ずれ
てつかんでしまう場合があった。この場合は単結晶に接
触振動が入り、単結晶崩れを誘発していた。また、FZ
法においては、絞り後、大重量化に備えて単結晶の下部
側を保持装置で支えるが、単結晶を斜めに支えたり、偏
心して保持装置に接触した場合には、単結晶に接触振動
が伝わり、単結晶崩れが発生することがあった。しかし
ながら、本発明によれば先端を複数本に分割形成した種
結晶で単結晶を支えているため、全体としては大重量を
支持することができ、よって特別な保持装置が不要とな
った。これにより保持装置接触による振動も存在せず、
単結晶崩がなくなった。
In the conventional large-diameter, heavy-weight single crystal pulling by the CZ method or the FZ method, the holding device is brought into contact with the single crystal during the pulling in order to support the heavy single crystal. However, in the CZ method, when the upper side of the single crystal is gripped by the holding device, the single crystal may be grabbed diagonally or may be shifted. In this case, the contact vibration was applied to the single crystal, and the single crystal collapsed. Also, FZ
In the method, after drawing, the lower side of the single crystal is supported by the holding device in order to increase the weight, but when the single crystal is supported diagonally or eccentrically contacts the holding device, contact vibration occurs in the single crystal. In some cases, single crystal collapse occurred. However, according to the present invention, since the single crystal is supported by the seed crystal having the tip divided into a plurality of pieces, a large weight can be supported as a whole, and a special holding device is not required. As a result, there is no vibration due to contact with the holding device,
The single crystal collapse disappeared.

【0053】以上説明したように本発明によれば、CZ
法やFZ法による単結晶の育成において、結晶方位を揃
えた複数本の種結晶からそれぞれ形成した複数本のネッ
ク部で単結晶を支持することになるため、結晶重量の増
大によるネック部の破断が起こらず、単結晶を安全に育
成することができる。また、大径、大重量の単結晶を保
持する特別な保持装置が不要となり、よって保持装置接
触も存在せず、接触振動による単結晶崩れが防止でき
る。尚、単結晶製造装置の構造および制御方法が複雑化
しない。
As described above, according to the present invention, CZ
In growing a single crystal by the FZ method or the FZ method, a single crystal is supported by a plurality of necks formed from a plurality of seed crystals each having a uniform crystal orientation, so that the neck is broken due to an increase in crystal weight. Does not occur, and a single crystal can be grown safely. Further, a special holding device for holding a single crystal having a large diameter and a large weight is not required, so that there is no contact with the holding device, and the single crystal can be prevented from being broken by contact vibration. Note that the structure and control method of the single crystal manufacturing apparatus are not complicated.

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

【図1】本発明による単結晶製造方法の第1実施形態に
用いる種結晶の正面図である。
FIG. 1 is a front view of a seed crystal used in a first embodiment of a method for producing a single crystal according to the present invention.

【図2】図1の種結晶を示し、(a)は種結晶の平面図、
(b)は種結晶の底面図である。
FIG. 2 shows the seed crystal of FIG. 1, (a) is a plan view of the seed crystal,
(b) is a bottom view of the seed crystal.

【図3】単結晶製造装置の下部の概略構成を示す模式的
縦断面図である。
FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a lower portion of the single crystal manufacturing apparatus.

【図4】種結晶軸回転数およびるつぼ軸回転数の推移の
一例を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing an example of transition of a seed crystal axis rotation speed and a crucible shaft rotation speed.

【図5】種結晶の漬け込みから単結晶の直胴部を定径化
するまでの経過を段階的に示す模式図で、(a)は転位除
去工程終了時の状態、(b)は結晶径拡大工程、(c)は結
晶一体化工程、(d)は定径工程を示す。
FIGS. 5A and 5B are schematic diagrams showing steps from immersion of a seed crystal to sizing of a straight body of a single crystal in a stepwise manner, wherein FIG. 5A shows a state at the end of a dislocation removal step, and FIG. (C) shows a crystal integration step, and (d) shows a sizing step.

【図6】本発明による単結晶製造方法の第2実施形態に
用いるシードホルダを示し、(a)は部分斜視図、(b)は
底面図である。
6A and 6B show a seed holder used in a single crystal manufacturing method according to a second embodiment of the present invention, wherein FIG. 6A is a partial perspective view and FIG. 6B is a bottom view.

【図7】本発明による単結晶製造方法の第2実施形態に
用いる種結晶の斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view of a seed crystal used in a single crystal manufacturing method according to a second embodiment of the present invention.

【図8】横磁場印加時の融液温度測定位置を示す平面図
である。
FIG. 8 is a plan view showing a melt temperature measurement position when a transverse magnetic field is applied.

【図9】本発明による単結晶製造方法の第4実施形態と
して、(a)はFZ用多結晶棒の一部と種結晶とを示す模
式図、(b)はFZ用多結晶棒の形状について他の例を示
す部分模式図である。
9A is a schematic view showing a part of a polycrystalline rod for FZ and a seed crystal as a fourth embodiment of the method for producing a single crystal according to the present invention, and FIG. 9B is the shape of the polycrystalline rod for FZ. FIG. 9 is a partial schematic view showing another example of the embodiment.

【図10】本発明による単結晶製造方法の第5実施形態
として、(a)はFZ用多結晶棒の一部と種結晶とを示す
模式図、(b)はFZ用多結晶棒の形状について他の例を
示す部分模式図、(c)はFZ用多結晶棒の一部と種結晶
を同時に加熱融着させた模式図、(d)はFZ用多結晶棒
の形状について他の例で、多結晶棒と種結晶を同時に加
熱融着させた部分模式図である。
10A and 10B are schematic diagrams showing a part of a polycrystalline rod for FZ and a seed crystal as a fifth embodiment of the method for producing a single crystal according to the present invention, and FIG. (C) is a schematic diagram in which a part of an FZ polycrystalline rod and a seed crystal are simultaneously heated and fused, and (d) is another example of the shape of the FZ polycrystalline rod. FIG. 3 is a partial schematic view in which a polycrystalline rod and a seed crystal are simultaneously heated and fused.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,14,16 種結晶 1b,13a,16c 軸部 1P,16P シード部 1c,16b シード片 2,13,18 シードホルダ 3 ピン 4 チャンバ 5 るつぼ 7,19 融液 9 監視カメラ 10 引き上げ軸 11 ネック部 12,12a 単結晶 13b シードホルダ本体 13c 溝 13d ピン穴 14a 切り欠け 15 磁石 1a,16a フランジ部 17 多結晶棒 17a 接合部 1,14,16 seed crystal 1b, 13a, 16c Shaft part 1P, 16P Seed part 1c, 16b Seed piece 2,13,18 Seed holder 3 Pin 4 Chamber 5 Crucible 7,19 Melt 9 Monitoring camera 10 Pulling shaft 11 Neck Part 12, 12a Single crystal 13b Seed holder body 13c Groove 13d Pin hole 14a Notch 15 Magnet 1a, 16a Flange part 17 Polycrystalline rod 17a Joint part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 熊谷 秀生 神奈川県平塚市四之宮2612 コマツ電子金 属株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Hideo Kumagai 2612 Shinomiya, Hiratsuka-shi, Kanagawa Prefecture Komatsu Electronics Metals Co., Ltd.

Claims (23)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 CZ法による単結晶の製造方法におい
て、 シードホルダに挿嵌する軸部と、所定の間隔を保って設
けられた複数本のシード片からなるシード部とを有する
種結晶を準備する工程と、 前記複数本のシード片の先端を融液に浸漬する浸漬工程
と、 前記種結晶を引き上げることにより、前記複数本のシー
ド片からそれぞれ独立に単結晶を成長させる分割成長工
程と、 前記育成した単結晶の直径を拡大して、前記シード部の
先端が融液表面から所定の高さまで到達したとき、前記
融液表面近傍で成長する各単結晶を一体化し、直胴部を
形成する工程とを有することを特徴とする単結晶の製造
方法。
1. A method for producing a single crystal by a CZ method, comprising preparing a seed crystal having a shaft part to be fitted into a seed holder and a seed part comprising a plurality of seed pieces provided at predetermined intervals. And a immersion step of immersing the tips of the plurality of seed pieces in a melt; and a split growth step of independently growing single crystals from the plurality of seed pieces by pulling up the seed crystal. When the diameter of the grown single crystal is enlarged and the tip of the seed portion reaches a predetermined height from the melt surface, the single crystals growing near the melt surface are integrated to form a straight body portion. And producing a single crystal.
【請求項2】 前記種結晶は、一本の単結晶インゴット
を形状加工することにより形成された一体形種結晶であ
ることを特徴とする請求項1記載の単結晶の製造方法。
2. The method for producing a single crystal according to claim 1, wherein the seed crystal is an integrated seed crystal formed by shaping one single crystal ingot.
【請求項3】 前記分割成長工程は、シード片先端にそ
れぞれ成長する単結晶の径を一旦縮小し再び増大する工
程を含むことを特徴とする請求項1記載の単結晶の製造
方法。
3. The method of manufacturing a single crystal according to claim 1, wherein said dividing growth step includes a step of temporarily reducing the diameter of the single crystal grown at the tip of the seed piece and increasing the diameter again.
【請求項4】 前記分割成長工程は、シード片先端にそ
れぞれ成長する単結晶の径を一旦縮小し再び増大するよ
うに、種結晶の各シード片の間隔と径に応じて、引き上
げ速度を制御する工程を含むことを特徴とする請求項1
記載の単結晶の製造方法。
4. The split growth step includes controlling a pulling speed according to an interval and a diameter of each seed piece of a seed crystal such that a diameter of a single crystal grown at the tip of the seed piece is once reduced and increased again. 2. The method according to claim 1, further comprising the step of:
The method for producing a single crystal according to the above.
【請求項5】 前記浸漬工程は、融液温度がほぼ同一と
なる位置に各シード片の先端を配置して漬け込む工程で
あることを特徴とする請求項1記載の単結晶の製造方
法。
5. The method for producing a single crystal according to claim 1, wherein the immersion step is a step of immersing the tip of each seed piece by arranging the tip at a position where the melt temperature is substantially the same.
【請求項6】 前記シード片は、その間隔が各シード片
の直径の2倍以上となるように配設されていることを特
徴とする請求項1記載の単結晶の製造方法。
6. The method for producing a single crystal according to claim 1, wherein the seed pieces are arranged so that an interval between them is at least twice the diameter of each seed piece.
【請求項7】 前記種結晶は、結晶方位が同一となるよ
うに揃えて前記軸部に取りつけられた複数本のシード片
からなることを特徴とする請求項1記載の単結晶の製造
方法。
7. The method for producing a single crystal according to claim 1, wherein the seed crystal is composed of a plurality of seed pieces attached to the shaft portion so as to have the same crystal orientation.
【請求項8】 前記シード片はるつぼの軸を中心とする
同心円上に浸漬されていることを特徴とする請求項1記
載の単結晶の製造方法。
8. The method according to claim 1, wherein the seed piece is immersed on a concentric circle centered on the axis of the crucible.
【請求項9】 さらに、前記融液に磁場を印加する工程
を含み、 前記浸漬工程は、前記磁場によって温度変動を抑制せし
められた前記融液内に、るつぼの中心に対して対称とな
るように、前記複数本のシード片を配置して漬け込む工
程であることを特徴とする請求項1記載の単結晶の製造
方法。
9. A step of applying a magnetic field to the melt, wherein the immersing step is symmetrical with respect to the center of the crucible in the melt in which temperature fluctuation is suppressed by the magnetic field. 2. The method for producing a single crystal according to claim 1, further comprising a step of arranging and immersing the plurality of seed pieces.
【請求項10】 前記分割成長工程は、シード片を回転
することなく、るつぼを回転させつつ引き上げを行う工
程であり、 前記直胴部を形成する工程は、前記シード片および前記
るつぼを回転させながら引き上げを行う工程であること
を特徴とする請求項1記載の単結晶の製造方法。
10. The split growth step is a step of pulling up while rotating the crucible without rotating the seed piece, and the step of forming the straight body portion includes rotating the seed piece and the crucible. 2. The method for producing a single crystal according to claim 1, wherein the step of pulling is performed.
【請求項11】 FZ法による単結晶の製造において、 シードホルダに挿嵌する軸部と、所定の間隔を保って設
けられた複数本のシード片からなるシード部とを有する
種結晶を準備する工程と、 前記複数本のシード片の先端を、多結晶棒の下部先端を
加熱溶融して形成した融液に融着させて前記多結晶棒に
接合し、複数の接合部を形成する工程と、 前記シード片の接合部から徐々に前記多結晶棒を加熱溶
融させることにより、前記複数本のシード片からそれぞ
れ独立に単結晶を成長させる分割成長工程と、 前記育成した単結晶の直径を拡大して、前記単結晶が前
記シード部の先端から所定の距離まで到達したとき、成
長する各単結晶を一体化し、直胴部を形成する工程とを
有することを特徴とする単結晶の製造方法。
11. In the production of a single crystal by the FZ method, a seed crystal having a shaft portion to be inserted into a seed holder and a seed portion including a plurality of seed pieces provided at predetermined intervals is prepared. And a step of forming a plurality of joints by fusing the tips of the plurality of seed pieces to a melt formed by heating and melting the lower tip of a polycrystalline rod and bonding the polycrystalline rod to the polycrystalline rod. A split growth step of independently growing a single crystal from each of the plurality of seed pieces by gradually heating and melting the polycrystalline rod from the junction of the seed pieces; and increasing the diameter of the grown single crystal. Forming a straight body portion by integrating the growing single crystals when the single crystal reaches a predetermined distance from the tip of the seed portion. .
【請求項12】 前記複数の接合部を形成する工程は、 前記複数本のシード片からそれぞれ独立に単結晶を成長
させ、この育成した単結晶の直径を拡大して、単結晶の
先端が前記接合部から所定の高さまで到達したとき、成
長する各単結晶が一体化するように、前記複数本のシー
ド片の先端を、前記各シード片に対応させて分割形成さ
れた先端を有する多結晶棒の前記先端に接合する工程で
あることを特徴とする請求項11記載の単結晶の製造方
法。
12. The step of forming a plurality of junctions includes: independently growing a single crystal from each of the plurality of seed pieces; expanding a diameter of the grown single crystal; When reaching a predetermined height from the junction, a polycrystal having tips formed by dividing the tips of the plurality of seed pieces into pieces corresponding to the seed pieces so that the growing single crystals are integrated. The method for producing a single crystal according to claim 11, wherein the method is a step of bonding to the tip of a rod.
【請求項13】 前記分割成長工程は、前記シード片の
各接合部が均一な温度で溶融するように、加熱する工程
を含むことを特徴とする請求項12記載の単結晶の製造
方法。
13. The method for producing a single crystal according to claim 12, wherein the split growth step includes a step of heating each of the joints of the seed piece so as to melt at a uniform temperature.
【請求項14】 前記種結晶は、一本の単結晶インゴッ
トを形状加工することにより形成された一体形種結晶で
あることを特徴とする請求項12記載の単結晶の製造方
法。
14. The method for producing a single crystal according to claim 12, wherein the seed crystal is an integrated seed crystal formed by processing one single crystal ingot.
【請求項15】 前記分割成長工程は、シード片先端に
それぞれ成長する単結晶の径を一旦縮小し再び増大する
ように加熱速度を制御する工程を含むことを特徴とする
請求項12記載の単結晶の製造方法。
15. The single crystal growth method according to claim 12, wherein said division growth step includes a step of controlling a heating rate so as to temporarily reduce the diameter of the single crystal grown at the tip of the seed piece and increase the diameter again. Method for producing crystals.
【請求項16】 前記分割成長工程は、シード片先端に
それぞれ成長する単結晶の径を一旦縮小し再び増大する
ように、種結晶の各シード片の間隔と径に応じて、引き
上げ速度を制御する工程を含むことを特徴とする請求項
12記載の単結晶の製造方法。
16. The split growth step includes controlling a pulling speed according to an interval and a diameter of each seed piece of a seed crystal so as to once reduce and increase the diameter of a single crystal grown at the tip of the seed piece. 13. The method for producing a single crystal according to claim 12, comprising a step of performing.
【請求項17】 前記シード片は、その間隔が各シード
片の直径の2倍以上となるように配設されていることを
特徴とする請求項12記載の単結晶の製造方法。
17. The method for producing a single crystal according to claim 12, wherein the seed pieces are arranged so that an interval between the seed pieces is at least twice the diameter of each seed piece.
【請求項18】 前記種結晶は、結晶方位が同一となる
ように揃えて前記軸部に取りつけられた、1本の種結晶
から分断した複数本のシード片からなることを特徴とす
る請求項12記載の単結晶の製造方法。
18. The seed crystal is formed of a plurality of seed pieces separated from one seed crystal and attached to the shaft so as to have the same crystal orientation. 13. The method for producing a single crystal according to item 12.
【請求項19】 前記シード片は前記多結晶棒の軸を中
心とする同心円上に浸漬されていることを特徴とする請
求項12記載の単結晶の製造方法。
19. The method for producing a single crystal according to claim 12, wherein said seed piece is immersed on a concentric circle centered on an axis of said polycrystalline rod.
【請求項20】 さらに、前記融液に磁場を印加する工
程を含み、 前記複数の接合部を形成する工程は、前記磁場によって
温度変動を抑制せしめられた前記融液内に、前記多結晶
棒の中心に対して対称となるように、前記複数本のシー
ド片を配置して前記多結晶棒の下部に接合することを特
徴とする請求項12記載の単結晶の製造方法。
20. The method according to claim 20, further comprising the step of applying a magnetic field to the melt, wherein the step of forming the plurality of joints includes the step of forming the polycrystalline rod in the melt in which temperature fluctuation is suppressed by the magnetic field. 13. The method for producing a single crystal according to claim 12, wherein the plurality of seed pieces are arranged so as to be symmetrical with respect to a center of the polycrystalline rod and joined to a lower portion of the polycrystalline rod.
【請求項21】 CZ法による単結晶の製造に使用され
る種結晶において、 シードホルダに挿嵌せしめられる軸部と、所定の間隔を
保って設けられた複数本のシード片からなるシード部と
を有することを特徴とする単結晶製造用種結晶。
21. A seed crystal used for producing a single crystal by the CZ method, comprising: a shaft portion to be inserted into a seed holder; and a seed portion including a plurality of seed pieces provided at a predetermined interval. A seed crystal for producing a single crystal, comprising:
【請求項22】 前記種結晶は、一本の単結晶インゴッ
トを形状加工することにより形成された一体形種結晶で
あることを特徴とする請求項21項記載の単結晶製造用
種結晶。
22. The seed crystal for producing a single crystal according to claim 21, wherein the seed crystal is an integrated seed crystal formed by shaping a single crystal ingot.
【請求項23】 FZ法による単結晶の製造に使用され
る種結晶において、 シードホルダに挿嵌せしめられる軸部と、所定の間隔を
保って設けられた複数本のシード片からなるシード部と
を有することを特徴とする単結晶製造用種結晶。
23. A seed crystal used for manufacturing a single crystal by the FZ method, comprising: a shaft portion inserted into a seed holder; and a seed portion including a plurality of seed pieces provided at predetermined intervals. A seed crystal for producing a single crystal, comprising:
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7442450B2 (en) * 2005-08-19 2008-10-28 Ngk Insulators, Ltd. Yttria sintered body, electrostatic chuck, and manufacturing method of yttria sintered body
US8882077B2 (en) 2009-01-30 2014-11-11 Amg Idealcast Solar Corporation Seed layers and process of manufacturing seed layers

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