JPH1192275A - 半導体単結晶製造装置及び半導体単結晶製造方法 - Google Patents

半導体単結晶製造装置及び半導体単結晶製造方法

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JPH1192275A
JPH1192275A JP27654097A JP27654097A JPH1192275A JP H1192275 A JPH1192275 A JP H1192275A JP 27654097 A JP27654097 A JP 27654097A JP 27654097 A JP27654097 A JP 27654097A JP H1192275 A JPH1192275 A JP H1192275A
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JP
Japan
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raw material
single crystal
crucible
pulling
quartz crucible
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Withdrawn
Application number
JP27654097A
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English (en)
Inventor
Tsunehisa Machida
倫久 町田
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Super Silicon Crystal Research Institute Corp
Original Assignee
Super Silicon Crystal Research Institute Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 単結晶引き上げ用の石英ルツボのサイズが制
限されたり、引上げ炉そのものを大きくすることなく原
料を補助ルツボから引上げ用の石英ルツボに供給する。 【解決手段】 引上げ炉1の内部に保温筒6の上に環状
の補助ルツボ21を有する補助溶解装置20が配置さ
れ、また、引上げ炉1の外部には原料を補助ルツボ21
の供給するための原料供給装置11が配置されている。
石英ルツボ2を空にした状態で原料を徐々に原料供給装
置11から原料投入口11aを介して補助ルツボ21内
に供給し、補助ルツボ21内で加熱して溶融させる。補
助ルツボ21内のメルト3の量が増加するとメルト投入
口21aを介して石英ルツボ2内に徐々に供給される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、引上げCZ(Czoc
hralski )法によりSi(シリコン)などの半導体単結
晶を製造するための半導体単結晶製造装置及び半導体単
結晶製造方法に関し、特に原料を補助ルツボから引上げ
用の石英ルツボに供給する上での改良に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、引上げCZ法による単結晶製造
装置では、図3に示すようにグラファイトにより構成さ
れた引上げ炉を構成する高耐圧気密チャンバ1内を10
torr程度に減圧して新鮮なAr(アルゴン)などの不活
性ガスを流すとともに、チャンバ1内の下方に設けられ
た石英ルツボ2内の多結晶をヒータ4により加熱して溶
融し、この融液3の表面にケーブル8を介して種結晶を
上から浸漬し、種結晶と石英ルツボ2を回転、上下移動
させながら種結晶を引き上げることにより、種結晶の下
に上端が突出した円錐形の上部コーン部と、円筒形のボ
ディ部と下端が突出した円錐形の下部コーン部より成る
単結晶5(いわゆるインゴット)を成長させるように構
成されている。また、ヒータ4の回りを囲むように保温
筒6が配置されている。
【0003】ところで、このような単結晶製造装置で
は、石英ルツボ2内で溶解される原料の温度は、引上げ
中より引上げ前の方が高く設定される。また、製造され
る単結晶5の径が大きくなると石英ルツボのサイズも大
きくなるので、ある程度の歩留りを確保するため原料の
量も多くする必要があり、そのため大きな熱量を原料溶
解に要し、また、溶解時間も長くなる。したがって、石
英ルツボが高温により軟化して変形や劣化が激しくなる
という問題点がある。
【0004】そこで、石英ルツボ2の劣化を防止するた
めに、単結晶の引き上げ中の石英ルツボに対して溶融状
態の原料を補助ルツボから追加供給することにより石英
ルツボ内の原料減少を行う方法が提案されている。例え
ば特開昭55−130894号公報には単結晶引き上げ
用の石英ルツボに対して連通した補助ルツボ内で原料を
溶解し、これを連通管を介して追加供給する方法が提案
されている。また、特開昭56−164097号公報に
は単結晶引き上げ用の石英ルツボとは独立した補助ルツ
ボを炉内に設け、原料を炉の外からこの補助ルツボに供
給して溶解し、補助ルツボ内の溶融原料を単結晶引き上
げ用の石英ルツボに追加供給する方法が提案されてい
る。
【0005】また、他の方法としては、図4に示すよう
に炉1の内部において単結晶を引き上げる際に妨害しな
いように石英ルツボ2の中心軸から離れた斜め上方の位
置に、補助ルツボなどを含む溶解装置10を配置すると
共に、炉1の外部に原料供給装置11を配置し、原料を
原料供給装置11から補助溶解装置10に供給して加
熱、溶融させ、これを石英ルツボ2に供給する方法が考
えられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、補助ル
ツボなどの補助溶解装置20を引上げ炉内に設けると、
補助溶解装置20が単結晶引き上げ用の石英ルツボ2や
他の構成部材を干渉しないように設計する必要があり、
そのため単結晶引き上げ用の石英ルツボ2のサイズが制
限されたり、炉1そのものを大きくする必要があるとい
う問題点がある。なお、石英ルツボ2のサイズが制限さ
れたり、炉1そのものを大きくすると、単結晶の歩留り
が悪化したり、製造コストが高くなる。
【0007】本発明は上記従来の問題点に鑑み、単結晶
引き上げ用の石英ルツボのサイズが制限されたり、炉そ
のものを大きくすることなく原料を補助ルツボから引上
げ用の石英ルツボに供給することができる半導体単結晶
の製造装置及び製造方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、原料を溶解して石英ルツボに供給する補助
ルツボが、単結晶の引上げの邪魔にならないよう、補助
ルツボを環状に形成している。すなわち本発明は、引上
げ炉と、前記引上げ炉の外部にある原料供給装置と、前
記引上げ炉内にあり、前記原料供給装置から原料の供給
を受ける石英ルツボと、前記石英ルツボの加熱手段とを
有し、前記石英ルツボ内で溶融した原料融液に対して種
結晶を浸漬させた後に引き上げることにより半導体単結
晶を製造する半導体単結晶製造装置において、前記引上
げ炉内において前記原料供給装置から前記原料の供給を
受け、供給された前記原料を補助加熱手段の熱により溶
解して前記石英ルツボに供給するよう前記石英ルツボの
上方に配置され、前記単結晶を引き上げる際に邪魔にな
らないように中央開口部内に単結晶の引上げ軸が位置す
るよう配されている環状補助ルツボを有することを特徴
とする半導体単結晶製造装置が提供される。
【0009】また本発明によれば、引上げ炉内の石英ル
ツボ内において溶融している半導体単結晶の原料融液に
対して種結晶を浸漬させた後に引き上げることにより半
導体単結晶を製造する半導体単結晶製造装置において、
前記引上げ炉内において単結晶を引き上げる際に邪魔に
ならないように中央に開口部が形成され、かつ前記石英
ルツボの上方に配置された環状の補助ルツボと、原料を
前記引上げ炉の外部から前記補助ルツボ内に供給する手
段と、前記補助ルツボ内の前記原料を溶解すべく加熱す
る手段と、溶解した前記原料を前記補助ルツボから前記
石英ルツボに供給する手段とを、有することを特徴とす
る半導体単結晶製造装置が提供される。
【0010】また本発明によれば、引上げ炉内の石英ル
ツボ内において溶融している半導体単結晶の原料融液に
対して種結晶を浸漬させた後に引き上げることにより半
導体単結晶を製造する半導体単結晶製造方法において、
前記引上げ炉内において単結晶を引き上げる際に邪魔に
ならないように中央に開口部が形成され、かつ前記石英
ルツボの上方に配置された環状の補助ルツボに原料を前
記引上げ炉の外部から供給するステップと、前記補助ル
ツボ内の前記原料を溶解すべく加熱するステップと、溶
解した前記原料を前記補助ルツボから前記石英ルツボに
供給するステップとを、有することを特徴とする半導体
単結晶製造方法が提供される。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図1は本発明に係る半導体単結晶
の製造装置の一実施形態を示す説明図、図2は図1の製
造装置を示す平面図である。
【0012】図1において、引上げ炉1の内部には石英
ルツボ2が回転可能に、かつ上下方向に移動可能に配置
されている。引上げ炉1の内部にはまた、石英ルツボ2
の回りを囲むようにヒータ4が配置され、さらにヒータ
4の回りを囲むように保温筒6が配置されている。引上
げ炉1の上部には単結晶引き上げ装置7が取り付けら
れ、この引き上げ装置7はケーブル8を回転しながら上
方向に引き上げ可能に構成されている。
【0013】そして、引上げ炉1の内部にはさらに、保
温筒6の上に図2に詳しく示すような環状の補助ルツボ
21を有する補助溶解装置20が配置され、また、引上
げ炉1の外部には原料を原料投入口11aを介して補助
ルツボ21に供給するための原料供給装置11が配置さ
れている。補助ルツボ21の中央の開口は、単結晶を引
き上げる際に、単結晶や、その引上げ手段、あるいは図
示省略の径拡大部の把持手段などに触れたりして、引上
げを妨害することのない大きさに形成される。したがっ
て、この中央開口の内径は、石英ルツボ2の内径以上で
あることが好ましい。また、補助ルツボ21には融液
(メルト)を石英ルツボ2に供給するためのメルト投入
口21aと、これに連通する管状通路21bが形成され
ている。メルト投入口21aと、これに連通する管状通
路21bの間には開閉可能な遮断部材21cが設けら
れ、必要に応じて補助ルツボ21内の溶融原料を石英ル
ツボ2に導く構成となっている。また、補助溶解装置2
0は補助ルツボ21の他、図示省略されているがサセプ
タ、補助ヒータ、断熱壁などにより構成されている。
【0014】このような構成において、単結晶5を製造
する場合、まず、石英ルツボ2を空にした状態で原料を
徐々に原料供給装置11から原料投入口11aを介して
補助ルツボ21内に供給し、補助ルツボ21内で加熱し
て溶融させる。そして、補助ルツボ21内のメルト3の
量が増加するとメルト投入口21aを介して石英ルツボ
2内に徐々に供給される。石英ルツボ2内のメルト3の
量が所定量に達すると、先端に種結晶が取り付けられた
ケーブル8が引き上げ装置7により降ろされて種結晶が
石英ルツボ2内のメルト3に浸漬され、次いでケーブル
8を回転しながら引き上げることにより種結晶の下に単
結晶5を成長させる。また、単結晶5が成長すると石英
ルツボ2内のメルト3の量が減少するので、補助ルツボ
21内のメルト3を石英ルツボ2内に補充する。
【0015】このような構成によれば、補助ルツボ21
が環状に形成され、また、保温筒6の上に配置されてい
るので、引上げ炉1内のスペースを有効に利用すること
ができ、したがって、単結晶引き上げ用の石英ルツボ2
のサイズが制限されたり、引上げ炉1そのものを大きく
することなく原料を補助ルツボ21から引上げ用の石英
ルツボ2に供給することができる。また、図4に示すよ
うに補助溶解装置10を石英ルツボ2の斜め上方の位置
に配置する装置と比べて、補助溶解装置20が作り出す
熱環境も均一にすることができ、また、原料の溶解時間
も長くすることができるので、脱ガスプロセスも十分に
行われ、その結果、単結晶5中のいわゆる「ネガティブ
クリスタル」の発生を抑制することができる。
【0016】ここで、図4に示す補助溶解装置10と図
1に示す補助溶解装置20を用いて固体原料を溶解させ
たところ、溶解速度はそれぞれ25g/分、100g/
分であり、また、円周方向の温度差はそれぞれ約100
°C、20°Cであった。さらに、「ネガティブクリス
タル」の発生はそれぞれウェーハ当たり5個、「無し」
であり、また、単結晶の無転位化率はそれぞれ70%、
80%であった。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、補
助ルツボを環状に形成して石英ルツボの上に配置したの
で、単結晶引き上げ用の石英ルツボのサイズが制限され
たり、引上げ炉そのものを大きくすることなく原料を補
助ルツボから引上げ用の石英ルツボに供給することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体単結晶の製造装置の一実施
形態を示す説明図である。
【図2】図1の製造装置を示す平面図である。
【図3】従来の半導体単結晶の製造装置を示す説明図で
ある。
【図4】他の従来の半導体単結晶の製造装置を示す説明
図である。
【符号の説明】
1 引上げ炉 2 石英ルツボ 4 ヒータ 5 単結晶 6 保温筒 7 単結晶引き上げ装置 8 ケーブル 11 原料供給装置 11a 原料投入口 20 補助溶解装置 21 補助ルツボ 21a メルト投入口 21b 管状通路 21c 遮断部材(開閉手段)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 引上げ炉と、前記引上げ炉の外部にある
    原料供給装置と、前記引上げ炉内にあり、前記原料供給
    装置から原料の供給を受ける石英ルツボと、前記石英ル
    ツボの加熱手段とを有し、前記石英ルツボ内で溶融した
    原料融液に対して種結晶を浸漬させた後に引上げること
    により半導体単結晶を製造する半導体単結晶製造装置に
    おいて、 前記引上げ炉内において前記原料供給装置から前記原料
    の供給を受け、供給された前記原料を補助加熱手段の熱
    により溶解して前記石英ルツボに供給するよう前記石英
    ルツボの上方に配置され、前記単結晶を引き上げる際に
    邪魔にならないように中央開口部内に単結晶の引上げ軸
    が位置するよう配されている環状補助ルツボを有するこ
    とを特徴とする半導体単結晶製造装置。
  2. 【請求項2】 引上げ炉内の石英ルツボ内において溶融
    している半導体単結晶の原料融液に対して種結晶を浸漬
    させた後に引き上げることにより半導体単結晶を製造す
    る半導体単結晶製造装置において、 前記引上げ炉内において単結晶を引き上げる際に邪魔に
    ならないように中央に開口部が形成され、かつ前記石英
    ルツボの上方に配置された環状の補助ルツボと、 原料を前記引上げ炉の外部から前記補助ルツボ内に供給
    する手段と、 前記補助ルツボ内の前記原料を溶解すべく加熱する手段
    と、 溶解した前記原料を前記補助ルツボから前記石英ルツボ
    に供給する手段とを、 有することを特徴とする半導体単結晶製造装置。
  3. 【請求項3】 溶解した前記原料を前記補助ルツボから
    前記石英ルツボに供給する前記手段は、前記補助ルツボ
    の底部から前記石英ルツボの上部に溶解した前記原料を
    導く通路と、この通路を開閉する手段を有することを特
    徴とする請求項2記載の半導体単結晶製造装置。
  4. 【請求項4】 前記開口部の内径が前記石英ルツボの内
    径以上であることを特徴とする請求項2記載の半導体単
    結晶製造装置。
  5. 【請求項5】 引上げ炉内の石英ルツボ内において溶融
    している半導体単結晶の原料融液に対して種結晶を浸漬
    させた後に引き上げることにより半導体単結晶を製造す
    る半導体単結晶製造方法において、 前記引上げ炉内において単結晶を引き上げる際に邪魔に
    ならないように中央に開口部が形成され、かつ前記石英
    ルツボの上方に配置された環状の補助ルツボに原料を前
    記引上げ炉の外部から供給するステップと、 前記補助ルツボ内の前記原料を溶解すべく加熱するステ
    ップと、 溶解した前記原料を前記補助ルツボから前記石英ルツボ
    に供給するステップとを、 有することを特徴とする半導体単結晶製造方法。
JP27654097A 1997-09-23 1997-09-23 半導体単結晶製造装置及び半導体単結晶製造方法 Withdrawn JPH1192275A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009155162A (ja) * 2007-12-26 2009-07-16 Sharp Corp 融解装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Effective date: 20041207