JPS58194798A - 平板状シリコン結晶の成長装置 - Google Patents
平板状シリコン結晶の成長装置Info
- Publication number
- JPS58194798A JPS58194798A JP7515582A JP7515582A JPS58194798A JP S58194798 A JPS58194798 A JP S58194798A JP 7515582 A JP7515582 A JP 7515582A JP 7515582 A JP7515582 A JP 7515582A JP S58194798 A JPS58194798 A JP S58194798A
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- Japan
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- silicon
- strings
- molten
- string
- crystal
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- Pending
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/007—Pulling on a substrate
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の属す・る技術分野］
本発朔は平板状シリコン結晶の成長装置の改良に関する
。
。
〔従来技術とその問題点１
従来、平板状シリコン結晶の成長方法として、シリコン
融液に濡れる材料（例えばグラフフィト）でノズル（以
下ダイと呼ぶ）を構成し、毛細管現象を利用して、ダイ
先端までシリコン融液を上昇させ、シリコン融液に種結
晶を命中させて、平板状の結晶を引上げる方法があった
。ところが近年、ダイを使用せずに平板状のシリコン結
晶を引上げる方法が開発された。その引上げ装置の概略
図を第１図（ａン、（ｂ）に示す。尚、第１図、（ａ）
は平面図、（ｂ）は（ａ）図のＡ−Ａ’断面図である。
融液に濡れる材料（例えばグラフフィト）でノズル（以
下ダイと呼ぶ）を構成し、毛細管現象を利用して、ダイ
先端までシリコン融液を上昇させ、シリコン融液に種結
晶を命中させて、平板状の結晶を引上げる方法があった
。ところが近年、ダイを使用せずに平板状のシリコン結
晶を引上げる方法が開発された。その引上げ装置の概略
図を第１図（ａン、（ｂ）に示す。尚、第１図、（ａ）
は平面図、（ｂ）は（ａ）図のＡ−Ａ’断面図である。
簡単に説明すると、グラファイトルツボ（１２）中に収
容されたシリコンを４ｍ−の丸棒状カーボンヒータに通
電して融解し、シリコン融液（１３）をつくる。その後
、前記グラファイトルツボの底の穴（１７ａ 、 １７
ｂ ）にホットチャンバ（１６）をかいして、カーボン
ａｉ、ｗで構成した直１！０．５ｍｌのストリング（１
１ａ 、 １１ｂ ＞を通し、シリコン−液表面上にス
トリング（Ｉｌａ、 １１ｂ）を出す。前記、２本のス
トリングをＯ−ラ（図示せず）に巻きつけ、その後、ス
トリング間にシリコン種結晶（図示せず）を下降し、シ
リコン融液になじませると、ストリング（１１ａ、ｌｌ
ｂ＞と種子結晶によりシリコン融液は、支えられる。ロ
ーラを回転させ、２本のストリング（１１ａ、１１ｂ）
と種結晶を引上げることにより、平板状のシリコン結晶
が引上げられる。この新しい引上げ技術は従来のダイを
使用する技術と比較すると、結晶の両端部のシリコン融
液はストリングに支えられでいるため、引上げ速度が速
いこと、さらに固液界面の温度１１ｉｌ制御が比較的簡
単なこと、また、薄い結晶の引上げが可能なこと、さら
に引上げ艮はホットチャンバ（１６） 下Ｗｒｋ設置シ
タｏ−７（１８ａ、 １８ｂ ） Ｉ、：、巻きつけた
ストリングの長さで決定されるため、ローラ形状に応じ
て長時間の引上げが可能であること等の利点がある。
容されたシリコンを４ｍ−の丸棒状カーボンヒータに通
電して融解し、シリコン融液（１３）をつくる。その後
、前記グラファイトルツボの底の穴（１７ａ 、 １７
ｂ ）にホットチャンバ（１６）をかいして、カーボン
ａｉ、ｗで構成した直１！０．５ｍｌのストリング（１
１ａ 、 １１ｂ ＞を通し、シリコン−液表面上にス
トリング（Ｉｌａ、 １１ｂ）を出す。前記、２本のス
トリングをＯ−ラ（図示せず）に巻きつけ、その後、ス
トリング間にシリコン種結晶（図示せず）を下降し、シ
リコン融液になじませると、ストリング（１１ａ、ｌｌ
ｂ＞と種子結晶によりシリコン融液は、支えられる。ロ
ーラを回転させ、２本のストリング（１１ａ、１１ｂ）
と種結晶を引上げることにより、平板状のシリコン結晶
が引上げられる。この新しい引上げ技術は従来のダイを
使用する技術と比較すると、結晶の両端部のシリコン融
液はストリングに支えられでいるため、引上げ速度が速
いこと、さらに固液界面の温度１１ｉｌ制御が比較的簡
単なこと、また、薄い結晶の引上げが可能なこと、さら
に引上げ艮はホットチャンバ（１６） 下Ｗｒｋ設置シ
タｏ−７（１８ａ、 １８ｂ ） Ｉ、：、巻きつけた
ストリングの長さで決定されるため、ローラ形状に応じ
て長時間の引上げが可能であること等の利点がある。
ところが、この技術において、ストリングの材料はシリ
コン融液に濡れ、かつ引上げるため、切断しない程度の
強度とローラに巻き付けることができる程度の弾性がな
くてはならない。この３っの物性を満足する材料は現在
のところ、カーボン繊維しか存在しない。しかし直径０
．５＋ｕａ程度のカーボン１ｉＡＮは弾性が高すぎて、
グラファイトルツボの穴（１７ａ、 １７ｂ） 、シリ
コン融液中を通過させることが不可能であった。直径を
太くすると、グラファイトルツボの穴が大きくなりスト
リングとグラファイト間で表面張力で支えられていたシ
リコン融液はルツボからこぼれ、ホラ１−チャンバを破
損してしまった。また本発明者は加熱前、あらかじめ２
本のストリングをグラファイトルツボの穴を通過させた
が、シリコン融液が融解する際に表面張力で保持されず
に、ストリングを伝わってホットチャンバ外まで浸潤し
て固化した。
コン融液に濡れ、かつ引上げるため、切断しない程度の
強度とローラに巻き付けることができる程度の弾性がな
くてはならない。この３っの物性を満足する材料は現在
のところ、カーボン繊維しか存在しない。しかし直径０
．５＋ｕａ程度のカーボン１ｉＡＮは弾性が高すぎて、
グラファイトルツボの穴（１７ａ、 １７ｂ） 、シリ
コン融液中を通過させることが不可能であった。直径を
太くすると、グラファイトルツボの穴が大きくなりスト
リングとグラファイト間で表面張力で支えられていたシ
リコン融液はルツボからこぼれ、ホラ１−チャンバを破
損してしまった。また本発明者は加熱前、あらかじめ２
本のストリングをグラファイトルツボの穴を通過させた
が、シリコン融液が融解する際に表面張力で保持されず
に、ストリングを伝わってホットチャンバ外まで浸潤し
て固化した。
［発明の目的］
この発明は上述した新しい平板状シリコン結晶の引上げ
装置の欠点を改良したもので、グラファイトルツボ底の
穴より、シリコン融液がもれることなく、２本のストリ
ングが比較的容易にシリコ ｌン融液中を通過させ
ることができる装置を提供するものである。
装置の欠点を改良したもので、グラファイトルツボ底の
穴より、シリコン融液がもれることなく、２本のストリ
ングが比較的容易にシリコ ｌン融液中を通過させ
ることができる装置を提供するものである。
［発明の概要］
本発明者は鋭意研究を重ねた結果、ストリング先端部に
シリコン結晶に濡れ、かつ融点がシリコンより＾い材料
で保ａｍをもうけると、ストリングは比較的容易にシリ
コン融液中を通過させることが可能であることを見出し
た。さらに研究を重ねた結果、上記保護膜として最適な
材料はガス反応により形成される窒化シリコン族である
ことを発見した。窒化シリコンはシラン（Ｓ ｉ Ｈａ
）とアンモニア（ＮＨ３）との反応により、得ること
ができ、グラファイト基板上に膜状に堆積させることが
できる。本発明者は上記、窒化シリコンの耐熱性を調査
するため、１６００℃で熱処理を行ったところ、固体の
ままで昇華しなかった。一般的に窒化シリコンの昇華温
度は約１９００〜２０００℃と言われている。次に本発
明者は堆積温度１５００℃でカーボン基板状に堆積させ
たところ２０〜５０ミクロンの窒化シリコン保護膜が形
成させた。上記堆積条件Ｃカーボンストリングに堆積さ
せたところ、はぼ同じ膜厚の窒化シリコン膜が形成され
た。
シリコン結晶に濡れ、かつ融点がシリコンより＾い材料
で保ａｍをもうけると、ストリングは比較的容易にシリ
コン融液中を通過させることが可能であることを見出し
た。さらに研究を重ねた結果、上記保護膜として最適な
材料はガス反応により形成される窒化シリコン族である
ことを発見した。窒化シリコンはシラン（Ｓ ｉ Ｈａ
）とアンモニア（ＮＨ３）との反応により、得ること
ができ、グラファイト基板上に膜状に堆積させることが
できる。本発明者は上記、窒化シリコンの耐熱性を調査
するため、１６００℃で熱処理を行ったところ、固体の
ままで昇華しなかった。一般的に窒化シリコンの昇華温
度は約１９００〜２０００℃と言われている。次に本発
明者は堆積温度１５００℃でカーボン基板状に堆積させ
たところ２０〜５０ミクロンの窒化シリコン保護膜が形
成させた。上記堆積条件Ｃカーボンストリングに堆積さ
せたところ、はぼ同じ膜厚の窒化シリコン膜が形成され
た。
［発明の効果］
本発明によれば、カーボンストリングの先端部のみをガ
ス反応により生じる窒化シリコン族で被膜し、カーボン
ストリングの剛性を高めて、グラファイトルツボ底の穴
よりシリコン融液がもれることなく、シリコン融液上面
まで比較的容易に貫通させることができる効果を有する
。
ス反応により生じる窒化シリコン族で被膜し、カーボン
ストリングの剛性を高めて、グラファイトルツボ底の穴
よりシリコン融液がもれることなく、シリコン融液上面
まで比較的容易に貫通させることができる効果を有する
。
［発明の実施例］
本発明者はカーボンストリング先端温度１５００℃で約
５時間シランとアンモニアを反応させた結果、ノコ−ボ
ンストリング先端部に約４０ミクロン、窒化シリコン族
が形成された。上記、窒化シリコン族を被膜したストリ
ングを使用した場合の断面図を第２図に示す。尚、同一
部品は第１図（ｂ）と同符号を付しである。本発明者は
ヒータ（１４，１５＞に通電後、シリコン融液を形成し
、窒化シリコン保護膜付きストリング（２１ａ、２１ｂ
＞をホットチャンバ（１６）をかいして、グラファイト
ルツボ（１２）の底の穴（１７ａ、 １７ｂ）を通して
、シリコン融液（１３）表面上に貫通させたところ、グ
ラフフッイトルツボ（１２）との表面張力で保持されて
いたシリコン融液は、その表面張力を保持したままルツ
ボ穴（１７ａ、 １７ｂ）より、たれることはなかった
。窒化シリコン保護膜付きストリング（２１ａ、２１ｂ
）を引上げローラ（２２ａ 、２２ｂ）に巻きつける
には保護膜下部のカーボン部を簡単な切断機（例えば、
ハサミ、カッタ等）で切断し、巻き付けた。種結晶をシ
リコン融液になじませ、引上げ０−ラを回転させたとこ
ろ平板状シリコン結晶が引上がった。またガス反応によ
る窒化シリコンは高純度であるためグラファイトルツボ
（１２）中のシリコン融液（１３）が汚染されることが
ない利点を有している。
５時間シランとアンモニアを反応させた結果、ノコ−ボ
ンストリング先端部に約４０ミクロン、窒化シリコン族
が形成された。上記、窒化シリコン族を被膜したストリ
ングを使用した場合の断面図を第２図に示す。尚、同一
部品は第１図（ｂ）と同符号を付しである。本発明者は
ヒータ（１４，１５＞に通電後、シリコン融液を形成し
、窒化シリコン保護膜付きストリング（２１ａ、２１ｂ
＞をホットチャンバ（１６）をかいして、グラファイト
ルツボ（１２）の底の穴（１７ａ、 １７ｂ）を通して
、シリコン融液（１３）表面上に貫通させたところ、グ
ラフフッイトルツボ（１２）との表面張力で保持されて
いたシリコン融液は、その表面張力を保持したままルツ
ボ穴（１７ａ、 １７ｂ）より、たれることはなかった
。窒化シリコン保護膜付きストリング（２１ａ、２１ｂ
）を引上げローラ（２２ａ 、２２ｂ）に巻きつける
には保護膜下部のカーボン部を簡単な切断機（例えば、
ハサミ、カッタ等）で切断し、巻き付けた。種結晶をシ
リコン融液になじませ、引上げ０−ラを回転させたとこ
ろ平板状シリコン結晶が引上がった。またガス反応によ
る窒化シリコンは高純度であるためグラファイトルツボ
（１２）中のシリコン融液（１３）が汚染されることが
ない利点を有している。
［発明の他の実施例］
尚、上記カーボンストリングの剛性を高める方法として
、先端部をシリコン・カーバイドで被膜すると、窒化シ
リコンと同様な効果を有する。
、先端部をシリコン・カーバイドで被膜すると、窒化シ
リコンと同様な効果を有する。
第１図は本発明一実施例の平板状シリコン結晶の成長装
置の構成概略図、第２図は本発明他の実施例の平板状シ
リコン結晶の成長装置の構成概略図である。 １１ａ 、１１ｂ・・・カーボンストリング、１２・
・・グラファイトルツボ、 １３・・・シリコン融液。 （１４） （１５）・・・カーボンヒータ、１６・・
・ホットチャンバ、 １７ａ 、１７ｂ・・・ストリングを通す穴、１８ａ
、１８ｂ−・・回転Ｏ−ラ、１９・・・平板状シリ
コン結晶 ２１ａ、２１ｂ・・・窒化シリコン保護膜付きカーボン
ストリング、 ２２ａ 、 ２２ｂ−・・引」−げ回転ローラ、２３・
・・シリコン種子結晶。 代理人 弁理士 則近憲佑（ばか１名）ツー 第 １ 図 第２図
置の構成概略図、第２図は本発明他の実施例の平板状シ
リコン結晶の成長装置の構成概略図である。 １１ａ 、１１ｂ・・・カーボンストリング、１２・
・・グラファイトルツボ、 １３・・・シリコン融液。 （１４） （１５）・・・カーボンヒータ、１６・・
・ホットチャンバ、 １７ａ 、１７ｂ・・・ストリングを通す穴、１８ａ
、１８ｂ−・・回転Ｏ−ラ、１９・・・平板状シリ
コン結晶 ２１ａ、２１ｂ・・・窒化シリコン保護膜付きカーボン
ストリング、 ２２ａ 、 ２２ｂ−・・引」−げ回転ローラ、２３・
・・シリコン種子結晶。 代理人 弁理士 則近憲佑（ばか１名）ツー 第 １ 図 第２図
Claims (2)
- （１）ルツボ中に収容したシリコン融液に、シリコン融
液に濡れるストリングをルツボ下部より少なくとも２本
通し、上記２本のストリングでシリコン融液を支えなが
ら引上げる平板状シリコン基板の成長装置において、ス
トリングの先端部をシリコン融液に濡れ、かつ昇華温度
がシリコンの融点より高い、＾純度の材料で被膜づるこ
とを特徴とする平板状シリコン結晶の成長装置。 - （２）前記保護膜の材料をシランとアンモニアの反応に
よって生じる窒化シリコンにすることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の平板状シリコン結晶の成長装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7515582A JPS58194798A (ja) | 1982-05-07 | 1982-05-07 | 平板状シリコン結晶の成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7515582A JPS58194798A (ja) | 1982-05-07 | 1982-05-07 | 平板状シリコン結晶の成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58194798A true JPS58194798A (ja) | 1983-11-12 |
Family
ID=13568027
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7515582A Pending JPS58194798A (ja) | 1982-05-07 | 1982-05-07 | 平板状シリコン結晶の成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58194798A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62113794A (ja) * | 1985-11-13 | 1987-05-25 | Toshiba Corp | 帯状シリコン結晶の製造方法 |
| WO2001004388A3 (en) * | 1999-07-02 | 2001-08-02 | Evergreen Solar Inc | Edge meniscus control of crystalline ribbon growth |
| US7022180B2 (en) | 2002-10-30 | 2006-04-04 | Evergreen Solar, Inc. | Method and apparatus for growing multiple crystalline ribbons from a single crucible |
| US7407550B2 (en) | 2002-10-18 | 2008-08-05 | Evergreen Solar, Inc. | Method and apparatus for crystal growth |
| WO2009029741A1 (en) * | 2007-08-31 | 2009-03-05 | Evergreen Solar, Inc. | String with reduced wetting for ribbon crystals |
| US8304057B2 (en) | 2007-08-31 | 2012-11-06 | Max Era, Inc. | Ribbon crystal end string with multiple individual strings |
-
1982
- 1982-05-07 JP JP7515582A patent/JPS58194798A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0375514B2 (ja) * | 1985-11-13 | 1991-12-02 | Tokyo Shibaura Electric Co | |
| JPS62113794A (ja) * | 1985-11-13 | 1987-05-25 | Toshiba Corp | 帯状シリコン結晶の製造方法 |
| WO2001004388A3 (en) * | 1999-07-02 | 2001-08-02 | Evergreen Solar Inc | Edge meniscus control of crystalline ribbon growth |
| US7708829B2 (en) | 2002-10-18 | 2010-05-04 | Evergreen Solar, Inc. | Method and apparatus for crystal growth |
| US7407550B2 (en) | 2002-10-18 | 2008-08-05 | Evergreen Solar, Inc. | Method and apparatus for crystal growth |
| US7718003B2 (en) | 2002-10-18 | 2010-05-18 | Evergreen Solar, Inc. | Method and apparatus for crystal growth |
| US7022180B2 (en) | 2002-10-30 | 2006-04-04 | Evergreen Solar, Inc. | Method and apparatus for growing multiple crystalline ribbons from a single crucible |
| US7507291B2 (en) | 2002-10-30 | 2009-03-24 | Evergreen Solar, Inc. | Method and apparatus for growing multiple crystalline ribbons from a single crucible |
| US7651768B2 (en) | 2007-08-31 | 2010-01-26 | Evergreen Solar, Inc. | Reduced wetting string for ribbon crystal |
| WO2009029761A1 (en) * | 2007-08-31 | 2009-03-05 | Evergreen Solar, Inc. | Ribbon crystal string with extruded refractory material |
| WO2009029741A1 (en) * | 2007-08-31 | 2009-03-05 | Evergreen Solar, Inc. | String with reduced wetting for ribbon crystals |
| CN101784701A (zh) * | 2007-08-31 | 2010-07-21 | 长青太阳能股份有限公司 | 具有经挤出的耐火材料的带状晶体线 |
| US8304057B2 (en) | 2007-08-31 | 2012-11-06 | Max Era, Inc. | Ribbon crystal end string with multiple individual strings |
| US8309209B2 (en) | 2007-08-31 | 2012-11-13 | Max Era, Inc. | Ribbon crystal string for increasing wafer yield |
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