JPS62288191A - 単結晶成長方法及びその装置 - Google Patents
単結晶成長方法及びその装置Info
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- JPS62288191A JPS62288191A JP61132034A JP13203486A JPS62288191A JP S62288191 A JPS62288191 A JP S62288191A JP 61132034 A JP61132034 A JP 61132034A JP 13203486 A JP13203486 A JP 13203486A JP S62288191 A JPS62288191 A JP S62288191A
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Landscapes
- 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】
３、発明の詳細な説明
〔産業上の利用分野〕
本発明はシリコン等の単結晶の成長方法及びその装置に
関するものである。 □ 〔従来技術〕 従来シリコン等の単結晶を引上法（ＣＺ法）によって製
造する場合、第５図に示す如き方法により行われていた
。第５図は従来の引上法によるシリコン単結晶の製造態
様を示す模式図であり、チャンバ（図示せず）内に配し
たるつぼ１内で塊粒状多結晶シリコンを加熱溶融する一
方、るつぼ１の上方に配した回転並びに昇降駆動される
支持杆２に種結晶３を固定し、種結晶の下端を融解液に
接触させた後、種結晶を所定の速度で回転させつつ上昇
させ、種結晶３の下端にシリコン単結晶４を成長せしめ
るようになっている。
関するものである。 □ 〔従来技術〕 従来シリコン等の単結晶を引上法（ＣＺ法）によって製
造する場合、第５図に示す如き方法により行われていた
。第５図は従来の引上法によるシリコン単結晶の製造態
様を示す模式図であり、チャンバ（図示せず）内に配し
たるつぼ１内で塊粒状多結晶シリコンを加熱溶融する一
方、るつぼ１の上方に配した回転並びに昇降駆動される
支持杆２に種結晶３を固定し、種結晶の下端を融解液に
接触させた後、種結晶を所定の速度で回転させつつ上昇
させ、種結晶３の下端にシリコン単結晶４を成長せしめ
るようになっている。
このように種結晶３の下端にシリコン単結晶４を成長さ
せる場合、通常種結晶３を融解液に接触させたときに生
じる転位が単結晶に及ぶのを防止するために種結晶３を
融解液に接触させた後、融解液温度の低下、或いは種結
晶３の引上速度の上昇操作によって種結晶３下に直径１
〜４ｉ＋■、長さ４０〜５０鶴の小径部分４ａを形成す
る、所謂無転位化プログラムを実施する。
せる場合、通常種結晶３を融解液に接触させたときに生
じる転位が単結晶に及ぶのを防止するために種結晶３を
融解液に接触させた後、融解液温度の低下、或いは種結
晶３の引上速度の上昇操作によって種結晶３下に直径１
〜４ｉ＋■、長さ４０〜５０鶴の小径部分４ａを形成す
る、所謂無転位化プログラムを実施する。
次いで例えば引上速度を漸次遅くして単結晶直径を大き
くし、円錐形の肩部分４ｄを形成した後、引上速度等の
諸条件を一定にして所定の直径を有する柱状部４ｅを形
成せしめる。
くし、円錐形の肩部分４ｄを形成した後、引上速度等の
諸条件を一定にして所定の直径を有する柱状部４ｅを形
成せしめる。
ところでこのようにして製造される従来の成品としての
単結晶は重量にして２０〜３０ｋｇ程度であったが、近
年歩留の向上、半導体等の製造の高効率化を図るため単
結晶は大径化されると共に、長寸法化される傾向にあり
、単結晶重量が１００ ｋｇ以上に達する場合も少なく
ない。
単結晶は重量にして２０〜３０ｋｇ程度であったが、近
年歩留の向上、半導体等の製造の高効率化を図るため単
結晶は大径化されると共に、長寸法化される傾向にあり
、単結晶重量が１００ ｋｇ以上に達する場合も少なく
ない。
しかし前述の如くこの単結晶の重量は種結晶３並びに小
径部分４ａに負荷されることとなるが、特に小径部分４
ａは１〜４ｆｉの直径しかないためその耐荷重には限界
があり、単結晶の成長中、或いは単結晶取り扱い中の僅
かなねじれ応力、衝撃が加わると破断するおそれがあり
、成長装置の破壊、融解液の流出、更には爆発の危険が
あり、人身事故を招くおそれもあった。
径部分４ａに負荷されることとなるが、特に小径部分４
ａは１〜４ｆｉの直径しかないためその耐荷重には限界
があり、単結晶の成長中、或いは単結晶取り扱い中の僅
かなねじれ応力、衝撃が加わると破断するおそれがあり
、成長装置の破壊、融解液の流出、更には爆発の危険が
あり、人身事故を招くおそれもあった。
本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、その
目的とするところは、゛単結晶それ自体の一部に保合段
部を形成し、この保合段部を介して単結晶を直接吊持す
ることにより小径部分の破断及びこれに伴う単結晶の倒
壊等の危険を確実に防止し得るようにした単結晶の製造
方法及びその装置を提供するにある。
目的とするところは、゛単結晶それ自体の一部に保合段
部を形成し、この保合段部を介して単結晶を直接吊持す
ることにより小径部分の破断及びこれに伴う単結晶の倒
壊等の危険を確実に防止し得るようにした単結晶の製造
方法及びその装置を提供するにある。
本発明にあっては単結晶それ自体に直径を縮小して保合
段部を形成する一方、この保合段部に着脱自在に吊持手
段を係止させる。
段部を形成する一方、この保合段部に着脱自在に吊持手
段を係止させる。
本発明にあってはこれによって吊持手段及び／又は引上
手段によって単結晶を支持することとなって、小径部分
が破断しても、吊持手段が直接単結晶を保持する結果、
小径部分の破断に伴う単結晶の落下、倒壊等が防止され
、安全性が高められることとなる。
手段によって単結晶を支持することとなって、小径部分
が破断しても、吊持手段が直接単結晶を保持する結果、
小径部分の破断に伴う単結晶の落下、倒壊等が防止され
、安全性が高められることとなる。
以下本発明を図面に基づき具体的に説明する。
第１図は本発明方法の実施状態を示す模式図であり、図
中１は石英製のるつぼ、２は引上手段を構成する支持杆
、３は種結晶、４は単結晶、５は吊持手段を構成する吊
持具を示している。
中１は石英製のるつぼ、２は引上手段を構成する支持杆
、３は種結晶、４は単結晶、５は吊持手段を構成する吊
持具を示している。
るつぼ１、支持杆２はいずれも図示しないチャンバ内に
配置せしめられており、るっぽ１はカーボン保温材ｌａ
内に配置され、その周辺に設置された抵抗加熱用のヒー
タ（図示せず）にて原、料である例えば粒状多結晶を融
解するようになっている。
配置せしめられており、るっぽ１はカーボン保温材ｌａ
内に配置され、その周辺に設置された抵抗加熱用のヒー
タ（図示せず）にて原、料である例えば粒状多結晶を融
解するようになっている。
一方支持杆２はるつぼ１の上方にあって図示しない回転
並びに昇降機構に連繋せしめられ、その下端部に止ねじ
２ａにて、着脱自在に種結晶３を固定し得るようにして
あり、前記回転並びに昇降機構にて種結晶３を下降させ
、その下端をるっぽ１内の融解液に浸漬した後、−転位
化プログラムに従って回転させつつ上昇させ先ず単結晶
４の小径部分４ａを結晶成長せしめる。即ち融解液温度
を低下させ、或いは引上速度を大きくして種結晶３の直
径よりも小さい直径１〜４ｍの小径部分４ａを長さ４０
〜５０ｍｍにわたって形成する。
並びに昇降機構に連繋せしめられ、その下端部に止ねじ
２ａにて、着脱自在に種結晶３を固定し得るようにして
あり、前記回転並びに昇降機構にて種結晶３を下降させ
、その下端をるっぽ１内の融解液に浸漬した後、−転位
化プログラムに従って回転させつつ上昇させ先ず単結晶
４の小径部分４ａを結晶成長せしめる。即ち融解液温度
を低下させ、或いは引上速度を大きくして種結晶３の直
径よりも小さい直径１〜４ｍの小径部分４ａを長さ４０
〜５０ｍｍにわたって形成する。
次いで引上速度を低下して単結晶４の直径を増大せしめ
てゆく、そして例えば単結晶４としての成品の直径が２
００鰭〜２６０龍である場合、直径が１００〜１３０鶴
程度にまで増大せしめて拡径部４ｂを形成した後、直径
を５０〜７０龍程度まで急縮小して縮径部４ｃを形成し
、再び直径を製品としての単結晶直径である２００〜２
６０ ａｍまで急拡大し、その後は直径を一定にして肩
部４ｄを形成し、続いて柱状部４ｅを所望の長さく１１
００〜１６００ｍｍ程度）にまで成長させてゆくが、こ
の途中で成長を行わせつつ吊持具５を操作して単結晶４
の拡径部４ｂ、縮径部４ｃにて形成された係合段部を吊
持具５に保持せしめて、そのまま成長を継続してゆく。
てゆく、そして例えば単結晶４としての成品の直径が２
００鰭〜２６０龍である場合、直径が１００〜１３０鶴
程度にまで増大せしめて拡径部４ｂを形成した後、直径
を５０〜７０龍程度まで急縮小して縮径部４ｃを形成し
、再び直径を製品としての単結晶直径である２００〜２
６０ ａｍまで急拡大し、その後は直径を一定にして肩
部４ｄを形成し、続いて柱状部４ｅを所望の長さく１１
００〜１６００ｍｍ程度）にまで成長させてゆくが、こ
の途中で成長を行わせつつ吊持具５を操作して単結晶４
の拡径部４ｂ、縮径部４ｃにて形成された係合段部を吊
持具５に保持せしめて、そのまま成長を継続してゆく。
単結晶の直径の調節は主として支持杆２による引上速度
の制御によって行う場合を示したが、何らこれに限るも
のではなく、例えば直径に対する影響要素である融解液
温度、回転速度、引上速度等を単独或いは併行的に制御
してもよい。通常は他に与える影響が少なく、しかも効
果的な調節が可能な引上速度の調節によるのが望ましい
。
の制御によって行う場合を示したが、何らこれに限るも
のではなく、例えば直径に対する影響要素である融解液
温度、回転速度、引上速度等を単独或いは併行的に制御
してもよい。通常は他に与える影響が少なく、しかも効
果的な調節が可能な引上速度の調節によるのが望ましい
。
ちなみに、種結晶３の回転速度を１５〜２０ｒ、ｐ、ｍ
、、融解液の回転速度を１Ｏｒ、ｐ、ｎ＋、とじたとき
、引上速度は０．６〜０．４ｍｍ／分の範囲内で前記し
た如き単結晶直径の調節が可能であることが確認された
。
、、融解液の回転速度を１Ｏｒ、ｐ、ｎ＋、とじたとき
、引上速度は０．６〜０．４ｍｍ／分の範囲内で前記し
た如き単結晶直径の調節が可能であることが確認された
。
吊持具５は前記支持杆２の回転並びに昇降機構と連繋せ
しめられ、支持杆２と同調して回転並びに昇降される本
体部分に支持杆２と同心円上に位置させて複数（通常は
３〜４本）のクランプアーム５ａを配設して構成されて
いる。各クランプアーム５ａの下端には係止部５ｂを備
え、また上端部は本体部分５ｃに枢支され、機械的方法
、油圧シリンダ、その他電気的手段にて下端部を開閉操
作し得るようにしである。
しめられ、支持杆２と同調して回転並びに昇降される本
体部分に支持杆２と同心円上に位置させて複数（通常は
３〜４本）のクランプアーム５ａを配設して構成されて
いる。各クランプアーム５ａの下端には係止部５ｂを備
え、また上端部は本体部分５ｃに枢支され、機械的方法
、油圧シリンダ、その他電気的手段にて下端部を開閉操
作し得るようにしである。
クランプアーム５ａの係止部５ｂはクランプアーム５ａ
の下端部を所要の角度で内方側に向けて湾曲せしめて形
成されている。このクランプアーム５ａの係止部５ｂの
形状については特に限定するものではなく、保合段部に
適合し、単結晶を確実に支持し得る形状であればどのよ
うなものでもよい。
の下端部を所要の角度で内方側に向けて湾曲せしめて形
成されている。このクランプアーム５ａの係止部５ｂの
形状については特に限定するものではなく、保合段部に
適合し、単結晶を確実に支持し得る形状であればどのよ
うなものでもよい。
このような吊持具５は前述の如く、単結晶４に拡径部４
ｂ、縮径部４ｃにて係合段部を形成し終えた後、一定時
間後に前述したクランプアーム５ａを閉じたときその先
端の係止部５ｂが係合段部に係入し得る位置まで下降し
、その位置で支持杆２の回転並びに昇降機構と連繋せし
めて吊持具５自体を支持杆２と同じ速度で回転並びに昇
降させ、支持杆２の動作と一致させた後、クランプアー
ム５ａを閉じる。これによって単結晶４は支持杆２によ
り与えられていた回転並びに昇降速度を保持したまま吊
持具５によって回転しつつ上昇せしめられることとなる
。
ｂ、縮径部４ｃにて係合段部を形成し終えた後、一定時
間後に前述したクランプアーム５ａを閉じたときその先
端の係止部５ｂが係合段部に係入し得る位置まで下降し
、その位置で支持杆２の回転並びに昇降機構と連繋せし
めて吊持具５自体を支持杆２と同じ速度で回転並びに昇
降させ、支持杆２の動作と一致させた後、クランプアー
ム５ａを閉じる。これによって単結晶４は支持杆２によ
り与えられていた回転並びに昇降速度を保持したまま吊
持具５によって回転しつつ上昇せしめられることとなる
。
吊持具５のクランプアーム５ａによって、単結晶４を保
持せしめた後は、支持杆２に対する回転。
持せしめた後は、支持杆２に対する回転。
昇降駆動力の伝達を停止してもよいが、そのまま吊持具
５と共動して単結晶４を回転させつつ上昇せしめること
としてもよい。また、吊持具５のクランプアーム５ａは
係合段部に直接接触させず、この保合段部に予備的に臨
ませるだけでもよく、この場合は単結晶４の小径部分４
ａが破壊されたときはじめて吊持具５に支持されて、単
結晶の転倒等の事故を防止し得ることとなる。
５と共動して単結晶４を回転させつつ上昇せしめること
としてもよい。また、吊持具５のクランプアーム５ａは
係合段部に直接接触させず、この保合段部に予備的に臨
ませるだけでもよく、この場合は単結晶４の小径部分４
ａが破壊されたときはじめて吊持具５に支持されて、単
結晶の転倒等の事故を防止し得ることとなる。
第２．３図は夫々単結晶４に形成された保合段部の別の
態様を示す模式図であり、第２図に示す単結晶４にあっ
ては無転位化プログラムにて小径部分４ａを形成した後
、単結晶直径を製品直径であるＤまで拡大して拡径部４
ｂを形成した後、直径を急縮小して縮径部４ｃを形成し
、再び製品直径りにまで直径を拡大して係合段部を形成
してあり、また第３図に示す単結晶４にあっては、無転
位化プログラムにて小径部ｅ４ａを形成した後、単結晶
を製品直径であるＤよりも大きいＤ′にまで拡大して拡
径部４ｂを形成し、直径をＤまで急縮小して縮□径部４
ｃを形成し、そのまま直径りに一定した状態で柱状部４
ｅを形成して吊持具５に対する係合段部を形成しである
。
態様を示す模式図であり、第２図に示す単結晶４にあっ
ては無転位化プログラムにて小径部分４ａを形成した後
、単結晶直径を製品直径であるＤまで拡大して拡径部４
ｂを形成した後、直径を急縮小して縮径部４ｃを形成し
、再び製品直径りにまで直径を拡大して係合段部を形成
してあり、また第３図に示す単結晶４にあっては、無転
位化プログラムにて小径部ｅ４ａを形成した後、単結晶
を製品直径であるＤよりも大きいＤ′にまで拡大して拡
径部４ｂを形成し、直径をＤまで急縮小して縮□径部４
ｃを形成し、そのまま直径りに一定した状態で柱状部４
ｅを形成して吊持具５に対する係合段部を形成しである
。
・ 第２図における吊持具５のクランプアーム５ａは
その下端部に単結晶４の係合段部に係止させるべき鉤部
５ｃを備え、また第３図に示すクランプアーム５ａはそ
の下端部を直角に内方側に湾曲させると共に、上面を円
弧状に形成して鉤部５ｄを備えている。
その下端部に単結晶４の係合段部に係止させるべき鉤部
５ｃを備え、また第３図に示すクランプアーム５ａはそ
の下端部を直角に内方側に湾曲させると共に、上面を円
弧状に形成して鉤部５ｄを備えている。
第４図は吊持具におけるクランプアーム下端の係止部の
各別異の態様を示す模式図であり、第４図（イ）に示す
クランプアームは、上面がテーパ面となるよう形成した
係止部５ｅを備え、また第４図（ロ）に示すクランプア
ームはその下端をそのまま直角に内方に湾曲せしめた係
止部５ｆを備え、第４図（ハ）に示すクランプアームは
その下端をそのまま直角に内方に湾曲せしめると共に、
その先端にＳｉＯ□、セラミック、金属等を材料とする
緩衝材５ｇを、また第４図（ニ）に示すクランプアーム
は、その下端をそのままほぼ直角に内方に湾曲せしめる
と共に、その先端に同じ（ＳｉＯ□、セラミ。
各別異の態様を示す模式図であり、第４図（イ）に示す
クランプアームは、上面がテーパ面となるよう形成した
係止部５ｅを備え、また第４図（ロ）に示すクランプア
ームはその下端をそのまま直角に内方に湾曲せしめた係
止部５ｆを備え、第４図（ハ）に示すクランプアームは
その下端をそのまま直角に内方に湾曲せしめると共に、
その先端にＳｉＯ□、セラミック、金属等を材料とする
緩衝材５ｇを、また第４図（ニ）に示すクランプアーム
は、その下端をそのままほぼ直角に内方に湾曲せしめる
と共に、その先端に同じ（ＳｉＯ□、セラミ。
ツク、金属製の扇形をなす緩衝材５ｈを固定して構成し
である。このような吊持具の形状、構造については特に
上記した態様のものにのみ限定゛するものではなく、単
結晶の保合段部の形状に合わせて適宜に設定すればよい
ことは言うまでもない。
である。このような吊持具の形状、構造については特に
上記した態様のものにのみ限定゛するものではなく、単
結晶の保合段部の形状に合わせて適宜に設定すればよい
ことは言うまでもない。
なお上述の実施例においては単結晶における無転位化プ
ログラムにより小径部分４ａを形成した直後に拡径部、
縮径部により保合段部を形成する場合を示したが、例え
ば単結晶が長大になる場合には単結晶の長手方向の中間
部に１又は複数個の係合段部を形成することとしてもよ
い。
ログラムにより小径部分４ａを形成した直後に拡径部、
縮径部により保合段部を形成する場合を示したが、例え
ば単結晶が長大になる場合には単結晶の長手方向の中間
部に１又は複数個の係合段部を形成することとしてもよ
い。
また、本発明は原料の連続供給可能な融液からの結晶引
上にも適用できることは言うまでもない。
上にも適用できることは言うまでもない。
以上の如く本発明方法にあっては単結晶の直径の縮小、
拡大操作によって保合段部を形成することとしているか
ら、この保合段部に対する吊持手段の支持力が確実に作
用せしめ得、結晶成長時、或いは成長終了後の取り扱い
時に小径部分が破断しても吊持手段によって単結晶を倒
壊することなく確実に保持することが可能となって安全
性が高められるなど本発明は優れた効果を奏するもので
ある。
拡大操作によって保合段部を形成することとしているか
ら、この保合段部に対する吊持手段の支持力が確実に作
用せしめ得、結晶成長時、或いは成長終了後の取り扱い
時に小径部分が破断しても吊持手段によって単結晶を倒
壊することなく確実に保持することが可能となって安全
性が高められるなど本発明は優れた効果を奏するもので
ある。
第１図は本発明に係る単結晶の成長方法を示す模式図、
第２図、第３図は本発明方法の他の実施例を示す模式図
、第４図（イ）〜（ニ）は本発明装置に用いる吊持具の
他の例を示す模式図、第５図は従来方法の実施状態を示
す模式図である。 ■・・・るつぼ ２・・・支持杆 ３・・・種結晶 ４
・・・単結晶 ４ａ・・・小径部分 ４ｂ・・・拡径部
４ｃ・・・縮径部４ｄ・・・柱状部 ５・・・吊持具
５ａ・・・クランプアーム特 許 出願人 九州電
子金属株式会社代理人 弁理士 河 野 登
夫箪 １ 目 第 ２図 箋 ３図 Ｃイ）
Ｃ０）Ｃハ） （ニ）纂
４ 図
第２図、第３図は本発明方法の他の実施例を示す模式図
、第４図（イ）〜（ニ）は本発明装置に用いる吊持具の
他の例を示す模式図、第５図は従来方法の実施状態を示
す模式図である。 ■・・・るつぼ ２・・・支持杆 ３・・・種結晶 ４
・・・単結晶 ４ａ・・・小径部分 ４ｂ・・・拡径部
４ｃ・・・縮径部４ｄ・・・柱状部 ５・・・吊持具
５ａ・・・クランプアーム特 許 出願人 九州電
子金属株式会社代理人 弁理士 河 野 登
夫箪 １ 目 第 ２図 箋 ３図 Ｃイ）
Ｃ０）Ｃハ） （ニ）纂
４ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、融解液に種結晶の下端を接触させた後、種結晶を回
転させつつ引き上げてその下端に単結晶を成長せしめる
過程で、単結晶を保持するための治具を係止させるべく
単結晶の直径を一旦拡大した後縮小させる工程を有する
単結晶成長方法。 ２、種結晶に成長させるべき単結晶の直径を変化させて
係合段部を形成すべく単結晶の引上速度を可変とした引
上手段と、単結晶に形成した係合段部に着脱自在に係止
される単結晶の吊持手段とを具備することを特徴とする
単結晶成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61132034A JPS62288191A (ja) | 1986-06-06 | 1986-06-06 | 単結晶成長方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61132034A JPS62288191A (ja) | 1986-06-06 | 1986-06-06 | 単結晶成長方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62288191A true JPS62288191A (ja) | 1987-12-15 |
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