JPS62153191A - 単結晶引き上げ装置 - Google Patents
単結晶引き上げ装置Info
- Publication number
- JPS62153191A JPS62153191A JP29470285A JP29470285A JPS62153191A JP S62153191 A JPS62153191 A JP S62153191A JP 29470285 A JP29470285 A JP 29470285A JP 29470285 A JP29470285 A JP 29470285A JP S62153191 A JPS62153191 A JP S62153191A
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- JP
- Japan
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- crucible
- single crystal
- pulling
- silicon
- heaters
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- Pending
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- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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】
１産業上の利用分野ゴ
本発明は、高純ヴンリコン単結晶等の製造に用し・られ
る単結晶引き上げ装置に関する。
る単結晶引き上げ装置に関する。
−従来の技術」
ルツボ内でシリコン等の多結晶を溶融して溶湯とし、こ
の溶湯から単結晶を成長させながら引き上げる、いわゆ
る単結晶引き上げ装置として、従来から第４図に示すよ
うなものが使用されている。
の溶湯から単結晶を成長させながら引き上げる、いわゆ
る単結晶引き上げ装置として、従来から第４図に示すよ
うなものが使用されている。
この図において、符号ｌは炉体であり、この炉体ｌの中
央部には石英で作られたルツボ２が設けられている。こ
のルツボ２は黒鉛サセプタ、３によって保持されており
、この黒鉛サセプタ３の下端部は接合部材５を介して軸
４の上端に取り付けられている。そして、このルツボ２
は図示しないルツボ回転モータおよびルツボ昇降モータ
によって駆動されるようになっている。また、符号６は
通電されてルツボ２を加熱する円筒状のヒータ、７は炉
体ｌとヒータ６との間に配置された円筒状の断熱（オで
ある。
央部には石英で作られたルツボ２が設けられている。こ
のルツボ２は黒鉛サセプタ、３によって保持されており
、この黒鉛サセプタ３の下端部は接合部材５を介して軸
４の上端に取り付けられている。そして、このルツボ２
は図示しないルツボ回転モータおよびルツボ昇降モータ
によって駆動されるようになっている。また、符号６は
通電されてルツボ２を加熱する円筒状のヒータ、７は炉
体ｌとヒータ６との間に配置された円筒状の断熱（オで
ある。
上記炉体１の上方には、図示しない引き上げ機構が設け
られ、その引き上げ機構によって、引き上げワイヤ８が
ルツボ２上方で回転しつつ上下動されるようになってい
る。この引き上げワイヤ８の先端にはシード支持具９を
介してシード１０（単結晶のＮ）が取り付けられ、この
ノードｌＯを溶湯１１に浸した後、引き上げることによ
って、ノード１０を始点として頭次成長した単結晶１１
１Ａが引き上げられるようになっている。
られ、その引き上げ機構によって、引き上げワイヤ８が
ルツボ２上方で回転しつつ上下動されるようになってい
る。この引き上げワイヤ８の先端にはシード支持具９を
介してシード１０（単結晶のＮ）が取り付けられ、この
ノードｌＯを溶湯１１に浸した後、引き上げることによ
って、ノード１０を始点として頭次成長した単結晶１１
１Ａが引き上げられるようになっている。
「発明が解決しようとする問題点」
ところで、前記ルツボ２のけ質である石英（ＳｉＯ３）
は、シリコン溶湯と反応して揮発性の酸化ケイ素（Ｓｉ
ｎ）を生成し、この酸化ケイ素が溶湯内に一部混入する
ので、第４図中矢印のように、ルツボ内壁から溶湯へ酸
素が溶出することになる。
は、シリコン溶湯と反応して揮発性の酸化ケイ素（Ｓｉ
ｎ）を生成し、この酸化ケイ素が溶湯内に一部混入する
ので、第４図中矢印のように、ルツボ内壁から溶湯へ酸
素が溶出することになる。
前記従来の引き上げ装置では、溶湯の酸素濃度が単結晶
引き上げ開始時の溶湯上部で高く、以後、単結晶の引き
上げにつれて、除々に酸化ケイ素が揮発して酸素濃度が
低下していく。そのため、前記装置によって製造された
単結晶は、第５図に示すようにトップＴ側で酸素濃度が
高く、ボトムＢに向かうにつれ濃度が低下するしのとな
り、その濃度変化は第５図のグラフに示すように大きな
勾配となる。
引き上げ開始時の溶湯上部で高く、以後、単結晶の引き
上げにつれて、除々に酸化ケイ素が揮発して酸素濃度が
低下していく。そのため、前記装置によって製造された
単結晶は、第５図に示すようにトップＴ側で酸素濃度が
高く、ボトムＢに向かうにつれ濃度が低下するしのとな
り、その濃度変化は第５図のグラフに示すように大きな
勾配となる。
単結晶の酸素濃度は、所定値よりも高いと、その単結晶
を熱処理する際に転位が生じて債饗欠陥が発生したり、
結晶内に酸化物が叶出しｆこ；りして結晶構造が乱れ、
半導体の特性が悪化する東回となる。また、酸素濃度が
低すぎてし半導体製造用としては不適となるので、半導
体用の単結晶には、酸素濃度の上限Ｕ・下限りがきめら
れている。
を熱処理する際に転位が生じて債饗欠陥が発生したり、
結晶内に酸化物が叶出しｆこ；りして結晶構造が乱れ、
半導体の特性が悪化する東回となる。また、酸素濃度が
低すぎてし半導体製造用としては不適となるので、半導
体用の単結晶には、酸素濃度の上限Ｕ・下限りがきめら
れている。
ところが、従来の引き上げ装置によって製造された単結
晶は、前述の通りそのトップＴからボトムＢに向かって
酸素の濃度変化が大きいので、第５図に示すように半導
体として使用可能な部分（酸素濃度Ｕ以上り以下）か少
ない。し１こかって、前記の引き上げ装置では、実質的
な単結晶の製造効率が低い欠点があった。
晶は、前述の通りそのトップＴからボトムＢに向かって
酸素の濃度変化が大きいので、第５図に示すように半導
体として使用可能な部分（酸素濃度Ｕ以上り以下）か少
ない。し１こかって、前記の引き上げ装置では、実質的
な単結晶の製造効率が低い欠点があった。
「問題点を解決するための手段」
本発明の単結晶引き上げ装置は、ルツボ加熱手段として
、ルツボ外周に複数段に亙ってヒータを設け、これらヒ
ータのそれぞれに単結晶引き上げの進行状態に応じて加
減した電力を供給する供給装置を備えたことを特徴とす
る。
、ルツボ外周に複数段に亙ってヒータを設け、これらヒ
ータのそれぞれに単結晶引き上げの進行状態に応じて加
減した電力を供給する供給装置を備えたことを特徴とす
る。
「作用」
本発明の装置は、ルツボ外周に配置した複数段のヒータ
に供給する電力を、単結晶引き上げの進行状態に応じて
変化させ、ルツボ底部において単結晶製造用材料の一部
を固体に保ったまま単結晶の引き上げを行ない、単結晶
中の酸素濃度分布をコントロールする。
に供給する電力を、単結晶引き上げの進行状態に応じて
変化させ、ルツボ底部において単結晶製造用材料の一部
を固体に保ったまま単結晶の引き上げを行ない、単結晶
中の酸素濃度分布をコントロールする。
「実施例」
以下、図面を用いて本発明の一実施例を詳細に説明する
。
。
第１図は、単結晶引き上げ装置の断面図であり、前記従
来例と同一部分には同一符号を付して、その説明を省略
する。
来例と同一部分には同一符号を付して、その説明を省略
する。
本装置ては、ルツボ２加熱手段として、ルツボ２の上下
方向に三段（上段・中段・下段）のヒータ６Ａ、６Ｂ、
６Ｃが別個に設けられている。これらヒータ６Ａ、６Ｂ
、６Ｃは、いずれら内部に導電性発熱体を備えたもので
、リング状をしており、互いに同軸にルツボ２の外周に
配置されている。そして、上段ヒータ６Ａは、装置作動
時にンリコン溶ｆ′易１１面に対応する高さに配置され
、また、上段ヒータ６Ａの上端から下段ヒータ６Ｃの下
端までの距離はルツボ２の上下長と略等しくされている
。
方向に三段（上段・中段・下段）のヒータ６Ａ、６Ｂ、
６Ｃが別個に設けられている。これらヒータ６Ａ、６Ｂ
、６Ｃは、いずれら内部に導電性発熱体を備えたもので
、リング状をしており、互いに同軸にルツボ２の外周に
配置されている。そして、上段ヒータ６Ａは、装置作動
時にンリコン溶ｆ′易１１面に対応する高さに配置され
、また、上段ヒータ６Ａの上端から下段ヒータ６Ｃの下
端までの距離はルツボ２の上下長と略等しくされている
。
上記の各ヒータ６Ａ、６Ｂ、６Ｃは、それぞれ図示しな
い電力供給装置に接続されており、ここから供給される
電力によって発熱するようになっている。
い電力供給装置に接続されており、ここから供給される
電力によって発熱するようになっている。
この電力供給装置は、引き上げ装置全体の作動を制御す
るコンピュータ（図示せず）に接続されており、このコ
ンピュータが知覚する単結晶引き上げ工毘の進行状態に
応じて、各ヒータ６Ａ、６Ｂ、６Ｃに供給する電力を加
減するようになっている。
るコンピュータ（図示せず）に接続されており、このコ
ンピュータが知覚する単結晶引き上げ工毘の進行状態に
応じて、各ヒータ６Ａ、６Ｂ、６Ｃに供給する電力を加
減するようになっている。
次に、この単結晶引き上げ装置の動作を頭を追って説明
する。
する。
まず、ルツボ２内に多結晶シリコン材料を入れ、全ての
ヒータ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ１，：電力を供給してこれを溶
解し、溶〆易とする。その後、下段ヒータ６Ｃへの電力
供給を大福に減少するとともに中段ヒータ６Ｂへの電力
供給を減らし、ルツボ２底 コン溶湯の温度を下げ、再び固体状襟にする。その一方
、上段ヒータ６Ａへは引さ続き電力供給を行ない、ルツ
ボ２の上部ではノリコンを融点以上に保ち、溶湯にして
おく。
ヒータ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ１，：電力を供給してこれを溶
解し、溶〆易とする。その後、下段ヒータ６Ｃへの電力
供給を大福に減少するとともに中段ヒータ６Ｂへの電力
供給を減らし、ルツボ２底 コン溶湯の温度を下げ、再び固体状襟にする。その一方
、上段ヒータ６Ａへは引さ続き電力供給を行ない、ルツ
ボ２の上部ではノリコンを融点以上に保ち、溶湯にして
おく。
次いて、第２図（ａ）に示すように、シード１０を下げ
て溶湯表面に一定時間浸した後、ゆっくりとこれを回転
しつつ引き上げを開始する。この時、一部のシリコンは
ルツボ２底部で固体のままであり、このシリコン固体に
よって、石英ルツボ２内底而とシリコン溶湯とが接触し
ないようにし、ここからの酸素の溶出を抑える。
て溶湯表面に一定時間浸した後、ゆっくりとこれを回転
しつつ引き上げを開始する。この時、一部のシリコンは
ルツボ２底部で固体のままであり、このシリコン固体に
よって、石英ルツボ２内底而とシリコン溶湯とが接触し
ないようにし、ここからの酸素の溶出を抑える。
そして、第２図（ｂ）に示すように、単結晶の成長のｆ
こめに溶、湯面が低下するのに合わせてルツボ２を回転
しつつ上昇さけ、それに伴って下段ヒータ６Ｃ１中段ヒ
ータ６Ｂに供給する電力を漸次減らしてルツボ２底部の
温度を調節し二引き上げ工程の前半において、ルツボ底
部でシリコンの−部が常２こ固体状態に保たれるように
する。
こめに溶、湯面が低下するのに合わせてルツボ２を回転
しつつ上昇さけ、それに伴って下段ヒータ６Ｃ１中段ヒ
ータ６Ｂに供給する電力を漸次減らしてルツボ２底部の
温度を調節し二引き上げ工程の前半において、ルツボ底
部でシリコンの−部が常２こ固体状態に保たれるように
する。
やがて、第２図（ｃ）に示すように、ルツボ２底面が下
段ヒータ６ｄよりも高い位置に来たら、下段ヒータ６Ｃ
への電力供給を停止する。シリコン溶湯の温度か低下す
るようであれば、上段ヒータ６＾への供給電力を増やし
て調節する。それ以後は、ボトム形成までそのまま引き
上げを行ない、固体状態に保たれていたノリコンをも融
解して引き上げに使用する。
段ヒータ６ｄよりも高い位置に来たら、下段ヒータ６Ｃ
への電力供給を停止する。シリコン溶湯の温度か低下す
るようであれば、上段ヒータ６＾への供給電力を増やし
て調節する。それ以後は、ボトム形成までそのまま引き
上げを行ない、固体状態に保たれていたノリコンをも融
解して引き上げに使用する。
このように、本実施例の単結晶引き上げ装置では、引き
上げ工程の前半において、一部のシリコンがルツボの底
部で固体状態に保たれるようにし、これによってルツボ
２内底面からの酸素の溶出を抑え、引き上げ工程の前半
におけるシリコン溶湯中の酸素濃度を低下させる。また
、引き上げの後半では、酸素の溶出を妨げていたシリコ
ン固体を融解させることによって、溶湯の酸素濃度を従
来装置より高めることができる。したがって、第３図に
示すように、トップＴ側とボトムＢ側での酸素濃度の差
が小さい単結晶を製造することができ、半導体として使
用可能な部分を増やすので、単結晶の製造効率を高める
ことが可能である。
上げ工程の前半において、一部のシリコンがルツボの底
部で固体状態に保たれるようにし、これによってルツボ
２内底面からの酸素の溶出を抑え、引き上げ工程の前半
におけるシリコン溶湯中の酸素濃度を低下させる。また
、引き上げの後半では、酸素の溶出を妨げていたシリコ
ン固体を融解させることによって、溶湯の酸素濃度を従
来装置より高めることができる。したがって、第３図に
示すように、トップＴ側とボトムＢ側での酸素濃度の差
が小さい単結晶を製造することができ、半導体として使
用可能な部分を増やすので、単結晶の製造効率を高める
ことが可能である。
また、供給装置による各ヒータ６Ａ、８Ｂ、８Ｃへの電
力供給を、異なったプログラムに基づいて行なった場合
には、単結晶の酸素濃度分布を容易に変更でき、望みの
酸素濃度分布を有する単結晶を得ることができる。
力供給を、異なったプログラムに基づいて行なった場合
には、単結晶の酸素濃度分布を容易に変更でき、望みの
酸素濃度分布を有する単結晶を得ることができる。
またさらに、本装置では、引き上げ工程の後半に下段の
ヒータ６Ｃへの通電を停止し、中段ヒータ６Ｂへの供給
電力も昔しく削減するので、加熱に要する消費電力が大
幅に減らせる利点もある。
ヒータ６Ｃへの通電を停止し、中段ヒータ６Ｂへの供給
電力も昔しく削減するので、加熱に要する消費電力が大
幅に減らせる利点もある。
なお、上記実施例では、加熱手段として３段のヒータ６
Ａ、６Ｂ、８Ｃを用いたが、本発明はこれに限らすルツ
ボの高さなどに応じて、２段でも、あるいは４段以上で
あってもよい。
Ａ、６Ｂ、８Ｃを用いたが、本発明はこれに限らすルツ
ボの高さなどに応じて、２段でも、あるいは４段以上で
あってもよい。
また、上記の実施例ではシリコン単結晶の製造に用いた
例を示したが、本発明はこれに限らずゲルマニウム等、
池の単結晶製造にも適用できる。
例を示したが、本発明はこれに限らずゲルマニウム等、
池の単結晶製造にも適用できる。
二発明の効果−：
本発明の単結晶引き上げ装置は、ルツボの周囲に、複数
段に亙ってヒータを設け、こイｔらヒータ７）そ１ｔぞ
れに単結晶引、き上げの進行状態に応じてシＩＪ減した
電力を供給する供給装置を備えｆ二ものなので、引き上
げ工程の前半に、ルツボの底部で屯結晶製造用材料の一
部が固体状態に保たれるようにし、これによって溶湯へ
の酸素の溶出を抑え、引き上げの初期における溶湯中の
酸素濃度を低下させる。また、引き上げの後半では、酸
素の溶出を妨げていたシリコン固体を融解させることに
よって、溶湯の酸素濃度を高める。したがって、この装
置では、トップ側とボトム側での酸素濃度の変。
段に亙ってヒータを設け、こイｔらヒータ７）そ１ｔぞ
れに単結晶引、き上げの進行状態に応じてシＩＪ減した
電力を供給する供給装置を備えｆ二ものなので、引き上
げ工程の前半に、ルツボの底部で屯結晶製造用材料の一
部が固体状態に保たれるようにし、これによって溶湯へ
の酸素の溶出を抑え、引き上げの初期における溶湯中の
酸素濃度を低下させる。また、引き上げの後半では、酸
素の溶出を妨げていたシリコン固体を融解させることに
よって、溶湯の酸素濃度を高める。したがって、この装
置では、トップ側とボトム側での酸素濃度の変。
化が小さい、すなわち半導体として使用可能な部分の多
い単結晶を製造することができ１．単結晶の製造効率を
高めることが可能である。
い単結晶を製造することができ１．単結晶の製造効率を
高めることが可能である。
第１図は本発明の一実施例の単結晶引き上げ装置を示す
断面図、第２図（ａ） 、 （ｂ） 、 （ｃ）は同実
施例の作用を示す概略図、第３図は同実施例の効果を示
す説明図、第４図は従来の単結晶引き上げ装置を示す断
面図、第５図は従来の装置の問題点を示す説明図である
。 ｌ・・炉体 ２・・・石英ルツボ６Ａ、６Ｂ、
６Ｃ・・ヒータ ８・・引き上げワイヤ ＩＩＡ・・・・単結晶捧１１・
・溶湯
断面図、第２図（ａ） 、 （ｂ） 、 （ｃ）は同実
施例の作用を示す概略図、第３図は同実施例の効果を示
す説明図、第４図は従来の単結晶引き上げ装置を示す断
面図、第５図は従来の装置の問題点を示す説明図である
。 ｌ・・炉体 ２・・・石英ルツボ６Ａ、６Ｂ、
６Ｃ・・ヒータ ８・・引き上げワイヤ ＩＩＡ・・・・単結晶捧１１・
・溶湯
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 多結晶を溶融して溶湯とするルツボと、このルツボの周
囲に設けられた加熱手段と、上記ルツボ内の溶湯から単
結晶を成長させながら引き上げる引き上げ具とからなる
単結晶引き上げ装置において、 前記加熱手段としてルツボの上下方向に複数段に亙って
ヒータを設け、これらヒータのそれぞれに単結晶引き上
げの進行状態に応じて加減した電力を供給する供給装置
を備えたことを特徴とする単結晶引き上げ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29470285A JPS62153191A (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | 単結晶引き上げ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29470285A JPS62153191A (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | 単結晶引き上げ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62153191A true JPS62153191A (ja) | 1987-07-08 |
Family
ID=17811192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29470285A Pending JPS62153191A (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | 単結晶引き上げ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62153191A (ja) |
Cited By (9)
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|---|---|---|---|---|
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-
1985
- 1985-12-27 JP JP29470285A patent/JPS62153191A/ja active Pending
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