JPS5939794A - 単結晶製造方法およびその装置 - Google Patents
単結晶製造方法およびその装置Info
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- JPS5939794A JPS5939794A JP14934382A JP14934382A JPS5939794A JP S5939794 A JPS5939794 A JP S5939794A JP 14934382 A JP14934382 A JP 14934382A JP 14934382 A JP14934382 A JP 14934382A JP S5939794 A JPS5939794 A JP S5939794A
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- crystal
- melt
- heating
- crucible
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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
- C30B15/20—Controlling or regulating
- C30B15/22—Stabilisation or shape controlling of the molten zone near the pulled crystal; Controlling the section of the crystal
- C30B15/26—Stabilisation or shape controlling of the molten zone near the pulled crystal; Controlling the section of the crystal using television detectors; using photo or X-ray detectors
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】
本発明に単結晶製造方法およびその装置に関する。
牛導体装置、工０ 、ＬＳＩ等の製造にはシリコン等の
半導体からなる単結晶が用いられてｈる。
半導体からなる単結晶が用いられてｈる。
この単結晶の製造方法の一つに１第１図に示すようなチ
ョクラルスキー型の単結晶製造＠置葡用りて種結晶に単
結晶を製造する方法が知られている。
ョクラルスキー型の単結晶製造＠置葡用りて種結晶に単
結晶を製造する方法が知られている。
すなわち、この装ｆＭ、は、たとえばシリコン単結晶か
らなる細１ｎｉｌｉ結晶ｌの下端全石英製のルツボ２に
収容されるシリコンの溶融液３中に入れた後、種結晶１
ｔ−保持する引上機構の引上軸４ｔルツボ２に対して相
対的に回転させながら徐々に引き上げて種結晶ｌの下端
ｌ１ｃｊＰ結晶５奮成長させる。単結晶５はルツボ２を
加熱する加熱機構（ヒータ）６の温度、引上軸４の上昇
速度葡適宜制御することによって、種結晶１から続く種
結晶ｌと同じ直径の小径部７．小径部７に続き徐々に大
径となるコーン部８、コーン部８に続きかつ同一直径を
維持する直胴部９、さらには直胴部９に続いて急激に細
くなって切れる尾部全形作る。
らなる細１ｎｉｌｉ結晶ｌの下端全石英製のルツボ２に
収容されるシリコンの溶融液３中に入れた後、種結晶１
ｔ−保持する引上機構の引上軸４ｔルツボ２に対して相
対的に回転させながら徐々に引き上げて種結晶ｌの下端
ｌ１ｃｊＰ結晶５奮成長させる。単結晶５はルツボ２を
加熱する加熱機構（ヒータ）６の温度、引上軸４の上昇
速度葡適宜制御することによって、種結晶１から続く種
結晶ｌと同じ直径の小径部７．小径部７に続き徐々に大
径となるコーン部８、コーン部８に続きかつ同一直径を
維持する直胴部９、さらには直胴部９に続いて急激に細
くなって切れる尾部全形作る。
ところで、従来、単結晶の直径制御は単結晶直径？オプ
ティカルセンサー等で検出し、その増減信号を１次的に
引上軸４の引上速度にフィードバックし、副次的に加熱
温度を調整する方法會採用してｂる。
ティカルセンサー等で検出し、その増減信号を１次的に
引上軸４の引上速度にフィードバックし、副次的に加熱
温度を調整する方法會採用してｂる。
しかし、この方法では引上軸４の引上速度が変動するた
め単結晶成長条件か変動して間欠的な成長や部分的なリ
メルト現象が起き、同一の直径の単結晶成長が製造し難
くなるとともに、結晶的には結晶欠陥が生じ易くなシ、
また導電型や比抵抗を決定する不純物の濃度が変動し品
質の良い単結晶製造が行なり難いことが判明した。
め単結晶成長条件か変動して間欠的な成長や部分的なリ
メルト現象が起き、同一の直径の単結晶成長が製造し難
くなるとともに、結晶的には結晶欠陥が生じ易くなシ、
また導電型や比抵抗を決定する不純物の濃度が変動し品
質の良い単結晶製造が行なり難いことが判明した。
したがって、本発明の目的は単結晶の成長速度の変動全
低減して品質の良好な単結晶を歩留よく製造することに
ある。
低減して品質の良好な単結晶を歩留よく製造することに
ある。
このような目的を達成するために本発明に、複結晶の下
［’に加熱溶融液に浸けた後、種結晶を相対的に回転さ
せながら徐々に引き上けて種結晶に単結晶を成長させる
際、前記単結晶絢縁の溶融液面にレーザー光音照射させ
て補助加熱するとともに、単結晶成長部周縁の温度ｒ検
出しこの検出情報に基いて加熱系の制御２行いながら種
結晶を引き上げつつ直径の一定した準結晶ケ成長させる
ものである。
［’に加熱溶融液に浸けた後、種結晶を相対的に回転さ
せながら徐々に引き上けて種結晶に単結晶を成長させる
際、前記単結晶絢縁の溶融液面にレーザー光音照射させ
て補助加熱するとともに、単結晶成長部周縁の温度ｒ検
出しこの検出情報に基いて加熱系の制御２行いながら種
結晶を引き上げつつ直径の一定した準結晶ケ成長させる
ものである。
以下、実施例により本発明會説明する。
８１８２図は本発明の一実施例による単結晶製造装置の
要部を示す断面図、第３図に同じく加熱ブＯグラム會示
すグラフ、第４図は同じ＜ａ造された単結晶を示す正面
図でおる。
要部を示す断面図、第３図に同じく加熱ブＯグラム會示
すグラフ、第４図は同じ＜ａ造された単結晶を示す正面
図でおる。
この実施列の単結晶製造装ｗ、鉱第２図に示すように、
原料となる単結晶母材である多結晶シリコンに入れる石
英製のルツボ２の外周にルツボ２内の原料を加熱して溶
融液３とする加熱機構（ヒータ）ｆｌ配している。また
、ルツボ２μ底外面に固足した支軸１０によって支持姑
れ、単結晶製造時には毎分数回転程度の遅い速度で回転
する。ｌた、ルツボ２の上方には引上機ｈ１の引上軸４
が配設式れ、下端の保持部１１で細長の種結晶ｔ２保持
するようになっている。この引上＠４に前記ルツボ２と
は逆の方向に１５〜３Ｑｒ、ｐｏｍ、の速度で回転する
とともに、昇降可能となっている。
原料となる単結晶母材である多結晶シリコンに入れる石
英製のルツボ２の外周にルツボ２内の原料を加熱して溶
融液３とする加熱機構（ヒータ）ｆｌ配している。また
、ルツボ２μ底外面に固足した支軸１０によって支持姑
れ、単結晶製造時には毎分数回転程度の遅い速度で回転
する。ｌた、ルツボ２の上方には引上機ｈ１の引上軸４
が配設式れ、下端の保持部１１で細長の種結晶ｔ２保持
するようになっている。この引上＠４に前記ルツボ２と
は逆の方向に１５〜３Ｑｒ、ｐｏｍ、の速度で回転する
とともに、昇降可能となっている。
また、これらルツボ２．ヒータ６、引上軸４等はカバー
１２によって被われかつアルゴンガス流によって充満さ
れる処理室１３内に配設される。
１２によって被われかつアルゴンガス流によって充満さ
れる処理室１３内に配設される。
一方、前記カバー１２の上部には補助加熱機構となるレ
ーザー発生器１４と、単結晶の直径を検出する検出機構
（直径センサー）１５がそれぞれ配設されている。そし
て、これらの機器はカバー１２の一部に設けた透明ガラ
ス板を嵌め込んだｔき窓１６ 、１７’ａ−通してレー
ザー光１８’ｉ溶融液３に照射し−７（シ、あるいに溶
融液面からの赤外光１．９’ｌＨ検出するようになって
いる。
ーザー発生器１４と、単結晶の直径を検出する検出機構
（直径センサー）１５がそれぞれ配設されている。そし
て、これらの機器はカバー１２の一部に設けた透明ガラ
ス板を嵌め込んだｔき窓１６ 、１７’ａ−通してレー
ザー光１８’ｉ溶融液３に照射し−７（シ、あるいに溶
融液面からの赤外光１．９’ｌＨ検出するようになって
いる。
つぎに、このような装置を用いて単結晶ｋｌｉ！造する
方法について説明する。まず、′ルツボ２内に多結晶シ
リコンｒ収容した後、ヒータ６の加熱によって多結晶シ
リコンを溶して溶融液３とする。
方法について説明する。まず、′ルツボ２内に多結晶シ
リコンｒ収容した後、ヒータ６の加熱によって多結晶シ
リコンを溶して溶融液３とする。
つぎに、下端に種結晶ｉ７を保持した引上＠４を降下嘔
せ、徂給晶１の下端ｒ浴融ｉ３に浸し友後、引上軸４ｔ
ルツボ２とは逆の方向に回動させながら徐々に引き上げ
て種結晶１に単結晶５會成長させる。この際、単結晶成
長界面（成長部）の外周部近傍の溶融液３面にスポット
的にレーザー光１８會照射し、局所的に高温部を形成す
る。この結果、この高温部に臨む単結晶縁部分の外方へ
の成長に抑制される。１友、単結晶５に常時回転してい
ることから全８は経時的にこの高温部に臨むことになシ
、単結晶直径が制御逼れる。
せ、徂給晶１の下端ｒ浴融ｉ３に浸し友後、引上軸４ｔ
ルツボ２とは逆の方向に回動させながら徐々に引き上げ
て種結晶１に単結晶５會成長させる。この際、単結晶成
長界面（成長部）の外周部近傍の溶融液３面にスポット
的にレーザー光１８會照射し、局所的に高温部を形成す
る。この結果、この高温部に臨む単結晶縁部分の外方へ
の成長に抑制される。１友、単結晶５に常時回転してい
ることから全８は経時的にこの高温部に臨むことになシ
、単結晶直径が制御逼れる。
一方、単結晶成長部周縁には高温の発熱部（ファッショ
ンリング、フユージ、ヨンリング等、！：呼＃：ＩＩ’
れる。）ｋＷすることから、このファッションリングに
おける輻射熱（赤外光１９）音検出機構１５で検出して
温度を測定する。そして、この検出１Ｆｆ報に基いてあ
らかじめ設定さｎ７を加熱プログラムの温度に加熱系を
制御して修正する。加熱プロゲラ台とはたとえば第３図
に示すようなものでめる。
ンリング、フユージ、ヨンリング等、！：呼＃：ＩＩ’
れる。）ｋＷすることから、このファッションリングに
おける輻射熱（赤外光１９）音検出機構１５で検出して
温度を測定する。そして、この検出１Ｆｆ報に基いてあ
らかじめ設定さｎ７を加熱プログラムの温度に加熱系を
制御して修正する。加熱プロゲラ台とはたとえば第３図
に示すようなものでめる。
丁なわち、製造場れる単結晶インゴット２０は第４図に
示すように、細い種結晶ｌに連る種結晶ｌと同じ大名の
小径部７、小径部７に続く徐々に太くナルコーン部８．
コーン部８に続く直径が−足の直胴部９、直胴部９に続
き急激に直径が細くなって切れる尾部２１とからなって
いるが、各変化点Ａ〜Ｅに対応する部分では第３図のグ
ラフのＡ〜Ｅにおける処理時間に略対応する。さらに詳
説するならば、小径部７の育成時にはシリコンの溶融点
よりも数度Ｃ低くして形成し、コーン部８の育成時にに
徐々に温度を低くして単結晶５の直径に徐々に大きくす
る。また、直胴部９の育成は単結晶５の成長が早くなる
ように溶融点よシもｌＯ℃程度も低い過冷却状態として
行う。δらに、結晶成長を停止する場合には、溶融液温
を急激に上昇させて結晶成長を停止させる。こｎによっ
て尾部２１が形作られる。
示すように、細い種結晶ｌに連る種結晶ｌと同じ大名の
小径部７、小径部７に続く徐々に太くナルコーン部８．
コーン部８に続く直径が−足の直胴部９、直胴部９に続
き急激に直径が細くなって切れる尾部２１とからなって
いるが、各変化点Ａ〜Ｅに対応する部分では第３図のグ
ラフのＡ〜Ｅにおける処理時間に略対応する。さらに詳
説するならば、小径部７の育成時にはシリコンの溶融点
よりも数度Ｃ低くして形成し、コーン部８の育成時にに
徐々に温度を低くして単結晶５の直径に徐々に大きくす
る。また、直胴部９の育成は単結晶５の成長が早くなる
ように溶融点よシもｌＯ℃程度も低い過冷却状態として
行う。δらに、結晶成長を停止する場合には、溶融液温
を急激に上昇させて結晶成長を停止させる。こｎによっ
て尾部２１が形作られる。
ところで、この装置では、レーザー光１８に単結晶成長
部の近傍の溶融液３面に照射して高温部を形作る丸め、
この高温部に対面する単結晶縁での単結晶成長はこの高
温部から一定距離隔てた位置で常に停止する。し九がっ
て、レーザー光１８の照射位ｉ！前記加熱プログラムに
対応させて移動場せれば、自由に単結晶の直径ｒ制御す
ることができるようになる。
部の近傍の溶融液３面に照射して高温部を形作る丸め、
この高温部に対面する単結晶縁での単結晶成長はこの高
温部から一定距離隔てた位置で常に停止する。し九がっ
て、レーザー光１８の照射位ｉ！前記加熱プログラムに
対応させて移動場せれば、自由に単結晶の直径ｒ制御す
ることができるようになる。
そこで、この実施列では、引上軸４葡一定の速度（等速
）で上昇させながら単結晶５奮成長烙せる。そして、直
胴部９の直径を一定に維持させる。
）で上昇させながら単結晶５奮成長烙せる。そして、直
胴部９の直径を一定に維持させる。
このような実施列によれば、単結晶成長時、引上軸４を
一定の速度で引き上げることから、成長界面部分におけ
る成長条件が一定となｐ、単結晶成長が均一化される。
一定の速度で引き上げることから、成長界面部分におけ
る成長条件が一定となｐ、単結晶成長が均一化される。
このため、導電型決定用不純物等の濃度の均一化、結晶
無欠陥化が可能となる。また、レーザー光１８によって
単結晶成長部分Ｉｒｉ適正に加熱されるため、間欠的な
成長や部分的なリメルトは発生しない。このため均一な
単結晶成長が可能となる。’Ｉｔ、準結晶成長部分の溶
融液はレーザー光１８で適正な温度に維持毛れることか
ら溶融液全体の温度ｔさらに低下場せても単結晶成長部
分の温度の不拘−葡生じさせることにない。したがって
、温度を芒らに低くすることによって単結晶成長速度ｔ
さらに早くすることができ、生産性を高めることができ
るとともに、結晶の捩れ変形も生じな−。
無欠陥化が可能となる。また、レーザー光１８によって
単結晶成長部分Ｉｒｉ適正に加熱されるため、間欠的な
成長や部分的なリメルトは発生しない。このため均一な
単結晶成長が可能となる。’Ｉｔ、準結晶成長部分の溶
融液はレーザー光１８で適正な温度に維持毛れることか
ら溶融液全体の温度ｔさらに低下場せても単結晶成長部
分の温度の不拘−葡生じさせることにない。したがって
、温度を芒らに低くすることによって単結晶成長速度ｔ
さらに早くすることができ、生産性を高めることができ
るとともに、結晶の捩れ変形も生じな−。
′！Ｅた、レーザー発生器の出力にヒータ６による加熱
もあることから、数ｌθ〜２００Ｗ程度と小さくてすむ
実益もある。
もあることから、数ｌθ〜２００Ｗ程度と小さくてすむ
実益もある。
なお、本発明は前記実施列は限定嘔れない。たとえば、
レーザー照ＪＡは多数箇所でもよい。また、単結晶製造
はシリコン以外のものでもより。時に、速い速度で単結
晶の引き上げｔ行う場合に有効である。
レーザー照ＪＡは多数箇所でもよい。また、単結晶製造
はシリコン以外のものでもより。時に、速い速度で単結
晶の引き上げｔ行う場合に有効である。
以上のように、本発明によれば、局所加熱によって単結
晶直径の制御が行なえるとともに、単結晶引上速度を一
定にすることによって均一な単結晶成長が行なえること
から、品質の優れた単結晶を製造することができる。し
たがって、この単結晶はスライスした単結晶に直接ゲー
ト、ソース。
晶直径の制御が行なえるとともに、単結晶引上速度を一
定にすることによって均一な単結晶成長が行なえること
から、品質の優れた単結晶を製造することができる。し
たがって、この単結晶はスライスした単結晶に直接ゲー
ト、ソース。
ドレイン等を形成するＭＯＳデバイスの製造に特に適し
ている。
ている。
また、本発明によれば、従来よりも低い温度で単結晶の
引き上げｔ行なうことができるため、単結晶の成長速度
ｔδらに高めることができ、生産性の向上、生産コスト
の低減化を図ることができる。
引き上げｔ行なうことができるため、単結晶の成長速度
ｔδらに高めることができ、生産性の向上、生産コスト
の低減化を図ることができる。
第１図は従来の単結晶製造装置の要部を示す断面図、
第２図は本発明の一実施例による単結晶製造装置の要部
を示す断面図、 第３図は同じく加熱プログラムを示すグラフ、第４図に
同じく製造されたｊ￥！１．結晶金示す正面図である。 １・・・種結晶、２・・・ルツボ、３・・・溶融液、４
・・・引上軸、５・・・単結晶、６・・・ヒータ、９・
・・直胴部、１３・・・処理室、１４・・・レーザー発
生器、１５・・・検出機構、１Ｂ・・・レーザー光、１
９・・・赤外光、２０・・・単結晶インゴット。
を示す断面図、 第３図は同じく加熱プログラムを示すグラフ、第４図に
同じく製造されたｊ￥！１．結晶金示す正面図である。 １・・・種結晶、２・・・ルツボ、３・・・溶融液、４
・・・引上軸、５・・・単結晶、６・・・ヒータ、９・
・・直胴部、１３・・・処理室、１４・・・レーザー発
生器、１５・・・検出機構、１Ｂ・・・レーザー光、１
９・・・赤外光、２０・・・単結晶インゴット。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １０種結晶の下端全加熱溶融液に浸けた後、種結晶全相
対的に回転させながら徐々に引き上げて種結晶に単結晶
を成長させる方法において、前記単結晶周縁の溶蝕液面
にレーザー光を照射させて補助加熱するとともに、単結
晶成長部周縁の温度を検出しこの検出情報に基いて加熱
系の制御を行いながら直径の一定した単結晶を成長δせ
ることを特徴とする単結晶製造方法。 ２、単結晶母材を入九るルツボと、このルツボを加熱す
る加熱機構と、前記ルツボの上方に配設され下端に種結
晶を保持する回転かつ昇降可能な引上機構と、前記種結
晶に形成さｎる単結晶の周縁部の溶融液温度を検出する
検出機構と、各部を制御する制御系と、七肩する単結晶
製造装置において、前記単結晶の周縁部の溶融液面にレ
ーザー光を照射する補助加熱根病を設けることｔ特徴と
する単結晶製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14934382A JPS5939794A (ja) | 1982-08-30 | 1982-08-30 | 単結晶製造方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14934382A JPS5939794A (ja) | 1982-08-30 | 1982-08-30 | 単結晶製造方法およびその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5939794A true JPS5939794A (ja) | 1984-03-05 |
Family
ID=15473035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14934382A Pending JPS5939794A (ja) | 1982-08-30 | 1982-08-30 | 単結晶製造方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5939794A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006022765A (ja) * | 2004-07-09 | 2006-01-26 | Sanyo Electric Co Ltd | 多気筒回転圧縮機 |
| JP2006291799A (ja) * | 2005-04-08 | 2006-10-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 密閉型ロータリ圧縮機 |
| JP2008524515A (ja) * | 2005-02-23 | 2008-07-10 | エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド | 容量可変型ロータリ圧縮機 |
| US7798791B2 (en) | 2005-02-23 | 2010-09-21 | Lg Electronics Inc. | Capacity varying type rotary compressor and refrigeration system having the same |
| CN104746136A (zh) * | 2015-04-14 | 2015-07-01 | 福建江夏学院 | 一种用于提拉炉的激光监控分析系统 |
-
1982
- 1982-08-30 JP JP14934382A patent/JPS5939794A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006022765A (ja) * | 2004-07-09 | 2006-01-26 | Sanyo Electric Co Ltd | 多気筒回転圧縮機 |
| JP2008524515A (ja) * | 2005-02-23 | 2008-07-10 | エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド | 容量可変型ロータリ圧縮機 |
| US7798791B2 (en) | 2005-02-23 | 2010-09-21 | Lg Electronics Inc. | Capacity varying type rotary compressor and refrigeration system having the same |
| US8186979B2 (en) | 2005-02-23 | 2012-05-29 | Lg Electronics Inc. | Capacity varying type rotary compressor and refrigeration system having the same |
| JP2006291799A (ja) * | 2005-04-08 | 2006-10-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 密閉型ロータリ圧縮機 |
| CN104746136A (zh) * | 2015-04-14 | 2015-07-01 | 福建江夏学院 | 一种用于提拉炉的激光监控分析系统 |
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