JPS63285194A - シリコン単結晶引上装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （１）発り１の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、シリコン単結晶引上装置に関し、特にルツボ
装置の回転昇降装置に対し超音波振動発生装置を配設す
ることによりルツボ装’ａｌｔＭ１’ｔｉ波振動せしめ
、ひいては後続の熱処理工程によって微小な結晶欠陥に
Ｌｌ長する潜在状のシリコン単結晶中における濃度をそ
の引上方向の全長にわたり均一とじてなるシリコン中詰
胃中Ｊ−，装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来この種のシリコン単結晶中」−装置としては、引上
炉中の温度勾配のｊ！Ｊｍあるいはルツボ装置の回転の
うちの少なくとも一方により後続の熱処理工程において
微小な結晶欠陥に成長する潜在状として機使するシリコ
ン単結晶中の酸素の濃度をその引１一方向の全長にわた
り均一となるよう調節するものが提案されていた。

［解決すべきＩ！ｌ！！題点］ しかしながら従来のシリコン単結晶引上装置では、引り
炉中の加熱用ヒーターから放出されたー酸化炭素ガスお
よび二階化炭；にガスがルツボ装置内の溶融シリコン材
料に混入しており、炭素の偏析係数が１未満であること
に伴ってシリコン弔結品の引］：の進行につれその混入
濃度が徐々に増加していたのて、後続の熱処理工程で微
小な結晶欠陥に成長する潜在状として機イｔするシリコ
ン単結晶中の炭素の濃度を引上方向の全長にわたり均一
化てきなしご欠点かあり、ひいてはシリコン単結晶を引
上成長したのちウェーハに切り出して適宜の熱処理装置
で多段階の熱処理工程を実行することによってその微小
な結晶欠陥を均一化しなければならない欠点かあり、結
果的に後続の熱処理装置を必要とし、処理時間ならびに
処理作業が煩雑となる欠点があった。

そこで本発明は、これらの欠点を除去するために、ルツ
ボ装置の回転昇降装置に対し超音波振動発生装置を配置
し、シリコン単結晶の引上方向の中間部分に対応してル
ツボ装置を超音波振動せしめることにより後続の熱処理
工程において微小な結晶欠陥に成長するシリコン単結晶
中の潜在状の濃度を引上方向の全長にわたり均一として
なるシリコン単結晶中上装置を提供せんとするものであ
る。

（２）発１５１の構成 ［問題点の解決手段］ 本発明により提供される問題点の解決手段は、「引上炉
中のルツボ装置の周囲に加熱用ヒーターを配設してなる
シリコン単結晶中り装置において、前記ルツボ装置の回
転昇降装置に対し超音波振動発生装置を配設し１前記ル
ツボ装置を超音波振動せしめてなることを特徴とするシ
リコン単結晶引上装置」 である。

［作用］ 本発明にかかるシリコン単結晶引上装置は、ルツボ装置
の回転昇降装ごに対し超音波振動発生装置を配こし、ル
ツボ装置を超音波振動せしめる作用をなしており、結果
的に後続の熱処理工程において微小な結晶欠陥に成長す
るシリコン単結晶中の潜在状の濃度をその引上方向の全
長にわたり均一とする作用をなす。

［実施例］ 次に本発明について添付図面を参照しつつ具体的に説明
する。

第１図は、本発明のシリコン単結晶引上装置の一実施例
を示す断面図である。

第２図は、同動作説明図であって、横軸にシリコン単結
晶の引上方向すなわち結晶成長方向の長さが先端部分を
原点として目盛られかつ縦軸にシリコン単結晶中の微小
な結晶欠陥の濃度が目盛られている。

まず本発明のシリコン単結晶引上装置の一実施例につい
て、その構成を詳細に説明する。

すは本発明のシリコン単結晶引上装置で、引り１赳の内
部に加熱用ヒーター川が配設されている。引上炉跋には
、上底部に引上チャンバ（図示せず）に対し連通された
引上孔２１か形成されており、下底部に排気手段として
の真空ポンプ（図示せず）に対し連通された排気孔２２
が形成されている。加熱用ヒーター四と引上１廷との間
には、保温部材便が配設されている。保温部材赳は、加
熱用ヒーター邦の外周に位こする保温筒体４１と、加熱
用ヒーター並のと方に位置する保温環体４２とを包有し
ている。加熱用ヒーター川は、円筒状てあって適宜の電
１１Ｘ（図示せず）に対して接続されており、その内部
には引と１跋の下方外部へ延長された回転シャフト５１
の一端部に固定されたルツボ装置並が配こされている。

ルツボ装置並は、回転シャフト５１に固定された炭素ル
ツボ５２と、炭素ルツボ５２内に配置されかつシリコン
材料５３を収容する石英ルツボ５４とを包有している８
石英ルツボ５４に収容され溶融されたシリコン材料５３
に対しては、先端部に種結晶（図示せず）が取り付けら
れた引上用線部材５５か引上炉Ｕの引−と孔２１を介し
て引上チャンバから垂ドされている。

回転シャフト５１の他端部には、回転昇降装置すか配置
されており、引上１刈に対してルツボ装置並を出入し、
かつシリコン材料５コの溶融時ないしシリコン単結晶５
６の引上時にルツボ装置５０を回転する。回転昇降装置
ｉ！を靭には、超音波振動発生装置（図示せず）か内蔵
されており、回転シャフト５１に対し適宜に超音波振動
をＬｐえている０回転シャフト５１の超音波振動に伴っ
てルツボ装置廷内の溶融シリコン材料５３か超音波振動
され、ひいては成長中のシリコン単結晶５６に点欠陥を
強制的に形成てき、結果的にこの点欠陥を潜在核として
後続の熱処理工程において微小な結晶欠陥を引上方向の
全長にわたり均一に形成できる。

更に本発すｊのシリコン単結晶引上装置の一実施例の作
用について詳細に説明する。

引り１翻の外部てルツボ装置並の石英ルツボ５４中にシ
リコン材料５３を収容したのち、回転昇降装ｆｉ６０に
よってルツボ装置廷を引上１並の内部へ下方より挿入す
る０次いで引上１並な排気孔２２から矢印Ａ方向に向け
てｌＯ〜２０トールまで排気しかつ引Ｌチャンバおよび
引上孔２１を介して不活性ガス源（図示せず）から不活
性ガスたとえばアルゴンガスを矢印Ｂ方向に供給しつつ
、回転シャフト５１を介し回転’ｙｌ降装を並によって
ルツボ装置並を回転しかつ超１“を波振動しながら加熱
用ヒーター基に対して適宜の１ｖ源（［′Ａ示せず）か
ら適宜の′電圧を印加する。これに伴って加熱用ヒータ
ー３ｏは、ルツボ’Ａ　７１　Ｓ　Ｏの石英ルツボ５４
に収容されたシリコン材料５３を加熱溶融する。このと
き加熱用ヒーター基の周囲に対して保温部材並が配置さ
れているのて、シリコン材料５３の加熱溶融が効率よく
進行せしめられる。

シリコン材料５３か十分に溶融されると、弓ＩＬ炉褪の
引り孔２１を介して引１ニチャン八から引ｌ−用線部材
５５を垂丁し、その先端部に取り付けられた種結晶なル
ツボ装２１５０内の溶融シリコン材料５３に対して浸漬
したのち、引しチャンへに向けて緩除に引」二げる。こ
れに伴ってシリコン単結晶５６が成長形成される。

このとき回転シャフト■を介し回転昇降装２２６Ｇによ
ってルツボ装置並がＭｉｆｆ波振動されているのて、ル
ツボ装２１５０内の溶融シリコン材料５３も超音波振動
され、ひいては引上成長中のシリコン単結晶５６中に点
欠陥を強制的に発生でき、結果的にこの点欠陥を潜在核
として後続の熱処理工程において微小な結晶欠陥を引上
方向の全長にわたり均一に形成できる。

Ｌ述した本発明のシリコン単結晶用り装２２艮の作用を
一層理解するために、具体的な数値を挙げて説明する。

第１図に示した本発明のシリコン屯結胃中上装置耗にお
いて、ルツボ装置廷の石英ルツボ５４中にシリコン材料
５３としてのポリシリコーンな：１５ｋｇたけ収容した
状態で、引と炉廷内を１５トールに保ち、アルゴンガス
を供給しつつ、加熱用ヒーター」に対して４８ボルトの
電圧を印加しｌ８００アンペアの電流を流した。

このとき回転シャフト５１の回転速度を適宜に選択し直
径か１２５園鵬でかつ方位（１，０，０）のシリコン単
結晶５６を成長せしめた。シリコン単結晶５６の先端部
分を原点とした引上方向の長さか１００〜６００１■で
ある期間に、回転昇降装置６０によってルツボ装置観ひ
いては溶融シリコン材料５３が超音波振動された。

引Ｊ：、Ｊ＆長されたシリコン単結晶５６は、所定の位
置からウェーハを切り出して８００℃で３時間熱処理し
かつ１０００℃で１６時間熱処理したのち、襞間して微
小な結晶欠陥の濃度を計数された。その結果は、第２図
に実線で示すとおりであった。

第２図には比較例として１回転昇降装２１６０によって
ルツボ装置廷を［波振動せしめないで作成したシリコン
単結晶に含まれる微小な結晶欠陥を、Ｌ述と同様にして
計数した場合の結果も破線で示されている。

本発明によれば、比較例に対し特にシリコン単結晶５６
の引り方向の中間部分における微小な結晶欠陥の濃度を
先端部分および終端部分と同様に１０’〜１０６個／ｃ
ｒｎ’とでき、ひいてはその全長にわたり微小な結晶欠
陥の濃度を均一化できる。

なおト述においては保温部材凹が使用されているが、本
発明はこれに限定されるものではなく。

所望によってはこれを除去してもよい。

またルツボ装置利か回転シャフト５１によって回転され
ているが、本発明はこれに限定されるものてはなく、所
望によっては回転シャフト５Ｉを除去する構成としても
よい。

（３）発明の効果 上述より明らかなように本発明は、引ト炉中のルツボ装
置の周囲に加熱用ヒーターを配：没してなるシリコン単
結晶用り装置てあって、 ルツボ装置の回転昇降装置に対し超音波振動発生装置を
配設し、シリコン単結晶の引上方向の中間部分に対応し
て前記ルツボ装置を超音波振動せしめ てなるので。

（＋）ルツボ装置内の溶融シリコン材料から引上成長中
のシリコン単結晶の引上方向の中間部分に対して強制的
に点欠陥を発生せしめることができる効果 を有し、ひいては （１１）シリコン単結晶中の微小な結晶欠陥の濃度を引
り方向の全長にわたり均一化てきる効果 を有し、結果的に （ｉ　ｉ　ｉ）シリコン単結晶から切出されたウェーハ
の処理時間ならびに処理装置を簡略化てきる効果 を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は同動
作説明図である。 １０・・・・・・・・・・・・・・・・シリコン単結晶
用に装置翻・・・・・・・・・・・・・・・・引り炉２
１・・・・・・・・・・・・・・引に孔２２・・・・・
・・・・・・・・・排気孔３０・・・・・・・・・・・
・・・・・加熱用ヒータ赳・・・・・・・・・・・・・
・・・保温部材旧・・・・・・・・・・・・・・保温筒
体４２・・・・・・・・・・・・・・保温環体５０・・
・・・・・・・・・・・・・・ルツボ装置５１・・・・
・・・・・・・・・・回転シャフト５２・・・・・・・
・・・・・・・炭素ルツボ５３・・・・・・・・・・・
・・・シリコン材料５４・・・・・・・・・・・・・・
石英ルツボ５５・・・・・・・・・・・・・・引上用線
部材６０・・・・・・・・・・・・・・・・回転昇降装
置特許出願人　　東芝セラミックス株式会社代理人　　
弁理士　　丁　藤　　　　隆　夫第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 引上炉中のルツボ装置の周囲に加熱用ヒーターを配設し
   てなるシリコン単結晶引上装置において、前記ルツボ装
   置の回転昇降装置に対し超音波振動発生装置を配設し、
   前記ルツボ装置を超音波振動せしめてなることを特徴と
   するシリコン単結晶引上装置。