JPS63166790A - シリコン単結晶引上装置 - Google Patents
シリコン単結晶引上装置Info
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- JPS63166790A JPS63166790A JP61315576A JP31557686A JPS63166790A JP S63166790 A JPS63166790 A JP S63166790A JP 61315576 A JP61315576 A JP 61315576A JP 31557686 A JP31557686 A JP 31557686A JP S63166790 A JPS63166790 A JP S63166790A
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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
- C30B15/10—Crucibles or containers for supporting the melt
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明はシリコン単結晶引上装置の改良に関する。
半導体デバイスの基板として用いられるシリコン単結晶
は、主にチョクラルスキー法（ＣＺ法）により製造され
ている。このＣＺ法は、原理的には、チャンバー内にル
ツボを回転自在に支持し、このルツボ内でシリコン原料
を溶融し、シリコン融液に上方から回転自在に吊下され
た種結晶を浸してこれを引上げることによりシリコン単
結晶インゴットを引上げるものである。
は、主にチョクラルスキー法（ＣＺ法）により製造され
ている。このＣＺ法は、原理的には、チャンバー内にル
ツボを回転自在に支持し、このルツボ内でシリコン原料
を溶融し、シリコン融液に上方から回転自在に吊下され
た種結晶を浸してこれを引上げることによりシリコン単
結晶インゴットを引上げるものである。
ところで、従来のシリコン単結晶引上装置のルツボの支
持部は、チャンバーの下部開口から回転軸を挿入し、そ
の上端に等方性カーボンからなるルツボ形状の保護体（
いわゆるカーボンルツボ）を固定し、その内部に石英ガ
ラス製のルツボを収容するという構造であった。上記カ
ーボンルツボは石英ガラスルツボの熱変形を防止するた
めに設けられ、肉厚の厚いものが用いられている。
持部は、チャンバーの下部開口から回転軸を挿入し、そ
の上端に等方性カーボンからなるルツボ形状の保護体（
いわゆるカーボンルツボ）を固定し、その内部に石英ガ
ラス製のルツボを収容するという構造であった。上記カ
ーボンルツボは石英ガラスルツボの熱変形を防止するた
めに設けられ、肉厚の厚いものが用いられている。
上述した従来のカーボンルツボは石英ガラスルツボ全体
を同一材料で覆うので、両者の熱膨張係数が近似してい
ること等が要求される。このたか、特定の物性をもつ等
方性カーボンしか使用できず、選択できる材料が限られ
ていた。また、等方性カーボンをくり抜いて加工するた
め、製造コストが高いという問題がある。しかも、こう
した等方性カーボンでは、気孔内の吸蔵ガスの放出が多
く、シリコン単結晶を汚染してその物性に悪影響を与え
るという問題がある。
を同一材料で覆うので、両者の熱膨張係数が近似してい
ること等が要求される。このたか、特定の物性をもつ等
方性カーボンしか使用できず、選択できる材料が限られ
ていた。また、等方性カーボンをくり抜いて加工するた
め、製造コストが高いという問題がある。しかも、こう
した等方性カーボンでは、気孔内の吸蔵ガスの放出が多
く、シリコン単結晶を汚染してその物性に悪影響を与え
るという問題がある。
また、カーボンルツボは例えば３分割体にして応力集中
を避ける等、破壊防止のための対策がとられている。し
かし、必ずしも寿命が長いとはいえず、２０回程度の使
用で交換する必要があり、ランニングコストが高いとい
う問題があった。
を避ける等、破壊防止のための対策がとられている。し
かし、必ずしも寿命が長いとはいえず、２０回程度の使
用で交換する必要があり、ランニングコストが高いとい
う問題があった。
更に、石英ガラスルツボが肉厚の厚いカーボンルツボで
覆われているため、ヒーターの出力変化に対する熱応答
性が悪く、シリコン融液の温度の迅速な制御が困難であ
るという問題がある。この問題はルツボの大口径化が進
むにつれて益々顕著になってきている。
覆われているため、ヒーターの出力変化に対する熱応答
性が悪く、シリコン融液の温度の迅速な制御が困難であ
るという問題がある。この問題はルツボの大口径化が進
むにつれて益々顕著になってきている。
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであ
り、製造コスト及びランニングコストの低減、汚染ガス
の放出の減少及びシリコン融液の温度制御性の改善によ
るシリコン単結晶の特性の改善を達成することができる
シリコン単結晶引上装置を提供することを目的とする。
り、製造コスト及びランニングコストの低減、汚染ガス
の放出の減少及びシリコン融液の温度制御性の改善によ
るシリコン単結晶の特性の改善を達成することができる
シリコン単結晶引上装置を提供することを目的とする。
本発明のシリコン単結晶引上装置は、チャンバー内にル
ツボを回転自在に支持し、該ルツボ内でシリコン原料を
溶融し、シリコン融液に上方から回転自在に吊下された
種結晶を浸してこれを引上げることによりシリコン単結
晶を引上げる装置において、上記チャンバーの下部開口
から挿入された回転軸上にルツボ受台を固定し、該ルツ
ボ受台上に、ルツボ及びルツボ胴体部の外周を覆う円筒
体を載置したことを特徴とするものである。
ツボを回転自在に支持し、該ルツボ内でシリコン原料を
溶融し、シリコン融液に上方から回転自在に吊下された
種結晶を浸してこれを引上げることによりシリコン単結
晶を引上げる装置において、上記チャンバーの下部開口
から挿入された回転軸上にルツボ受台を固定し、該ルツ
ボ受台上に、ルツボ及びルツボ胴体部の外周を覆う円筒
体を載置したことを特徴とするものである。
本発明において、ルツボ受台を構成する材質としては、
例えば等方性カーボン、窒化珪素焼結体又は窒化珪素膜
が被覆された炭化珪素焼結体を挙げることができる。
例えば等方性カーボン、窒化珪素焼結体又は窒化珪素膜
が被覆された炭化珪素焼結体を挙げることができる。
また、本発明において、円筒体としては、例えばカーボ
ン繊維又は炭化珪素繊維を巻付けて円筒状にし、樹脂を
含浸して焼成したカーボン複合材からなるものを挙げる
ことができる。
ン繊維又は炭化珪素繊維を巻付けて円筒状にし、樹脂を
含浸して焼成したカーボン複合材からなるものを挙げる
ことができる。
また、本発明において、円筒体の肉厚はルツボ受台の肉
厚よりも薄いことが望ましい。
厚よりも薄いことが望ましい。
上述したようなシリコン単結晶引上装置によれば、ルツ
ボの胴体部外周を覆う円筒体はカーボン繊維等を巻付け
たカーボン複合体からなり、製造コストが低い、しかも
、円筒体は十分な機械的強度を有するので破壊しにくく
、また円筒体又はルツボ受台が破壊したとしても、その
部分だけを交換すればよいので、ランニングコストを低
減することができる。また、円筒体からの吸蔵ガスの放
出はほとんどなく、シリコン単結晶の物性への悪影響を
低減することができる。更に、ルツボの変形は主に円筒
体によって防止することができるので、ルツボ受台の材
質はルツボとの熱膨張係数の違い等をそれほど考慮しな
くてもよく、等方性カーボン以外にも窒化珪素焼結体や
窒化珪素被膜を被覆した炭化珪素焼結体を用いることが
でき、より一層吸蔵ガスの放出を減少することができる
。
ボの胴体部外周を覆う円筒体はカーボン繊維等を巻付け
たカーボン複合体からなり、製造コストが低い、しかも
、円筒体は十分な機械的強度を有するので破壊しにくく
、また円筒体又はルツボ受台が破壊したとしても、その
部分だけを交換すればよいので、ランニングコストを低
減することができる。また、円筒体からの吸蔵ガスの放
出はほとんどなく、シリコン単結晶の物性への悪影響を
低減することができる。更に、ルツボの変形は主に円筒
体によって防止することができるので、ルツボ受台の材
質はルツボとの熱膨張係数の違い等をそれほど考慮しな
くてもよく、等方性カーボン以外にも窒化珪素焼結体や
窒化珪素被膜を被覆した炭化珪素焼結体を用いることが
でき、より一層吸蔵ガスの放出を減少することができる
。
しかも、円筒体の肉厚をかなり薄くすることができるの
で熱応答性がよく、カーボンヒーターの出力変動に応じ
て迅速にシリコン融液の温度制御を行なうことができる
。
で熱応答性がよく、カーボンヒーターの出力変動に応じ
て迅速にシリコン融液の温度制御を行なうことができる
。
以下１本発明の実施例を第１図を参照して説明する。
第１図において、チャンバ−１上部にはプルチャンバー
２が設けられている。チャンバー１の下部開口からは回
転軸３が挿入され、この回転軸３上端には等方性カーボ
ンからなるルツボ受台４が固定されている。このルツボ
受台４上には、石英ガラス製のルツボ５及びルツボ５の
胴体部外層を覆う円筒体６が載置されている。この円筒
体６はカーボン繊維を円筒状に巻付け、樹脂を含浸して
焼成したカーボン複合材からなるものである。この円筒
体６の肉厚はルツボ受台４の肉厚よりも薄い、また、こ
れらの外周にはカーボンヒーター７が設けられ、チャン
バ−１下部から挿入された電極８．８に接続されている
。更に、カーボンヒータ−７外周には保温筒９が設けら
れている。なお、第１図には図示しないが、保温筒９と
チャンバー１との間に例えば炭素質セラミックフオーム
からなる断熱材や多数の石英ガラス管を垂直に立設して
円筒状にした断熱材を設けると、熱効率がよくなるので
好ましい。
２が設けられている。チャンバー１の下部開口からは回
転軸３が挿入され、この回転軸３上端には等方性カーボ
ンからなるルツボ受台４が固定されている。このルツボ
受台４上には、石英ガラス製のルツボ５及びルツボ５の
胴体部外層を覆う円筒体６が載置されている。この円筒
体６はカーボン繊維を円筒状に巻付け、樹脂を含浸して
焼成したカーボン複合材からなるものである。この円筒
体６の肉厚はルツボ受台４の肉厚よりも薄い、また、こ
れらの外周にはカーボンヒーター７が設けられ、チャン
バ−１下部から挿入された電極８．８に接続されている
。更に、カーボンヒータ−７外周には保温筒９が設けら
れている。なお、第１図には図示しないが、保温筒９と
チャンバー１との間に例えば炭素質セラミックフオーム
からなる断熱材や多数の石英ガラス管を垂直に立設して
円筒状にした断熱材を設けると、熱効率がよくなるので
好ましい。
このシリコン単結晶引上装置を用い、以下のようにして
シリコン単結晶インゴットの引上げが行なわれる。すな
わち、ルツボ５内に多結晶シリコン原料が装填され、カ
ーボンヒーター７に通電することによりルツボ５内の原
料を溶融し、シリコン融液１０に、プルチャンバー２上
方から吊下された引上軸ｌｌ下端のシードチャック１２
に取付けられた種結晶１３を浸し、これを引上げること
によりシリコン単結晶インゴット１４を引上げる。
シリコン単結晶インゴットの引上げが行なわれる。すな
わち、ルツボ５内に多結晶シリコン原料が装填され、カ
ーボンヒーター７に通電することによりルツボ５内の原
料を溶融し、シリコン融液１０に、プルチャンバー２上
方から吊下された引上軸ｌｌ下端のシードチャック１２
に取付けられた種結晶１３を浸し、これを引上げること
によりシリコン単結晶インゴット１４を引上げる。
このようなシリコン単結晶引上装置によれば、ルツボの
胴体部外層を覆う円筒体６はカーボン繊維等を水平方向
に巻付けたカーボン複合体であるため、製造コストが低
い。しかも、円筒体６は十分な機械的強度を有するので
破壊しにくく、また円筒体６又はルツボ受台５が破壊し
たとしても、その部分だけを交換すればよいので、ラン
ニングコストを低減することができる。
胴体部外層を覆う円筒体６はカーボン繊維等を水平方向
に巻付けたカーボン複合体であるため、製造コストが低
い。しかも、円筒体６は十分な機械的強度を有するので
破壊しにくく、また円筒体６又はルツボ受台５が破壊し
たとしても、その部分だけを交換すればよいので、ラン
ニングコストを低減することができる。
また、円筒体６からの吸蔵ガスの放出はほとんどなく、
吸蔵ガスの放出が問題となる等方性カーボンはルツボ受
台４の部分だけで使用されているので、シリコン単結晶
の物性への悪影響を低減することができる。しかも、ル
ツボ受台４の材質はルツボ５との熱膨張係数の違い等を
それほど考慮しなくてもよく、等方性カーボン以外にも
窒化珪素焼結体や窒化珪素被膜を被覆した炭化珪素焼結
体を用いることができ、より一層吸蔵ガスの放出を減少
することができる。
吸蔵ガスの放出が問題となる等方性カーボンはルツボ受
台４の部分だけで使用されているので、シリコン単結晶
の物性への悪影響を低減することができる。しかも、ル
ツボ受台４の材質はルツボ５との熱膨張係数の違い等を
それほど考慮しなくてもよく、等方性カーボン以外にも
窒化珪素焼結体や窒化珪素被膜を被覆した炭化珪素焼結
体を用いることができ、より一層吸蔵ガスの放出を減少
することができる。
更に、ルツボ５の胴体部を覆う円筒体６は肉厚が薄いの
で熱応答性がよく、カーボンヒーター７の出力変動に応
じて迅速にシリコン融液１０の温度制御を行なうことが
できる。したがって、シリコン単結晶の特性を良好にす
ることができる。
で熱応答性がよく、カーボンヒーター７の出力変動に応
じて迅速にシリコン融液１０の温度制御を行なうことが
できる。したがって、シリコン単結晶の特性を良好にす
ることができる。
なり、第２図に示すように、□ルツボ５の胴体部外層を
覆う円筒体６については、その下部がルツボ受台４に埋
設されるようにしてもよい。
覆う円筒体６については、その下部がルツボ受台４に埋
設されるようにしてもよい。
また、ルツボ５についても種々の形状とすることができ
、第１図及び第２図に示すものに限らず、上端に向かう
につれて徐々に内径が増加するようにテーパがつけられ
たものを用いてもよい。
、第１図及び第２図に示すものに限らず、上端に向かう
につれて徐々に内径が増加するようにテーパがつけられ
たものを用いてもよい。
そして、円筒体６はルツボ５の形状に対応する形状に成
形すればよい。
形すればよい。
以上詳述したように本発明のシリコン単結晶引上装置に
よれば、製造コスト及びランニングコストの低減、シリ
コン単結晶の特性の改善を達成し得る等顕著な効果を奏
するものである。
よれば、製造コスト及びランニングコストの低減、シリ
コン単結晶の特性の改善を達成し得る等顕著な効果を奏
するものである。
第１図は本発明の実施例におけるシリコン単結晶引上装
置の断面図、第２図は本発明の他の実施例におけるシリ
コン単結晶引上装置のルツボ受台、ルツボ及び円筒体を
示す断面図である。 １・・・チャンバー、２・・・プルチャンバー、３・・
・回転軸、４・・・ルツボ受台、５・・・ルツボ、６・
・・円筒体、７・・・カーボンヒーター、８・・・電極
、９・・・保温筒、１０・・・シリコン融液、１１・・
・引上軸、１２・・・シードチャック、１３・・・種結
晶、１４・・・シリコン単結晶インゴット。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第１図
置の断面図、第２図は本発明の他の実施例におけるシリ
コン単結晶引上装置のルツボ受台、ルツボ及び円筒体を
示す断面図である。 １・・・チャンバー、２・・・プルチャンバー、３・・
・回転軸、４・・・ルツボ受台、５・・・ルツボ、６・
・・円筒体、７・・・カーボンヒーター、８・・・電極
、９・・・保温筒、１０・・・シリコン融液、１１・・
・引上軸、１２・・・シードチャック、１３・・・種結
晶、１４・・・シリコン単結晶インゴット。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第１図
Claims (4)
- （１）チャンバー内にルツボを回転自在に支持し、該ル
ツボ内でシリコン原料を溶融し、シリコン融液に上方か
ら回転自在に吊下された種結晶を浸してこれを引上げる
ことによりシリコン単結晶を引上げる装置において、上
記チャンバーの下部開口から挿入された回転軸上にルツ
ボ受台を固定し、該ルツボ受台上に、ルツボ及びルツボ
胴体部の外周を覆う円筒体を載置したことを特徴とする
シリコン単結晶引上装置。 - （２）ルツボ受台を構成する材質が、等方性カーボン、
窒化珪素焼結体又は窒化珪素膜が被覆された炭化珪素焼
結体であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
のシリコン単結晶引上装置。 - （３）円筒体が、カーボン繊維又は炭化珪素繊維を巻付
けて円筒状とし、樹脂を含浸して焼成したカーボン複合
材からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
のシリコン単結晶引上装置。 - （４）円筒体の肉厚がルツボ受台の肉厚よりも薄いこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のシリコン単結
晶引上装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61315576A JPS63166790A (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | シリコン単結晶引上装置 |
| DE19873743880 DE3743880A1 (de) | 1986-12-26 | 1987-12-23 | Siliziumeinkristall-hochziehvorrichtung |
| KR1019870015145A KR920003612B1 (ko) | 1986-12-26 | 1987-12-26 | 실리콘 단결정 성장(Pulling-up)장치 |
| US07/689,333 US5207992A (en) | 1986-12-26 | 1991-04-22 | Silicon single crystal pulling-up apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61315576A JPS63166790A (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | シリコン単結晶引上装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63166790A true JPS63166790A (ja) | 1988-07-09 |
Family
ID=18067007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61315576A Pending JPS63166790A (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | シリコン単結晶引上装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63166790A (ja) |
| KR (1) | KR920003612B1 (ja) |
| DE (1) | DE3743880A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6476992A (en) * | 1987-06-08 | 1989-03-23 | Mitsubishi Metal Corp | Apparatus for growing single crystal |
| US5207992A (en) * | 1986-12-26 | 1993-05-04 | Toshiba Ceramics Co., Ltd. | Silicon single crystal pulling-up apparatus |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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