JP2000281476A - 単結晶引き上げ装置 - Google Patents
単結晶引き上げ装置Info
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 追加原料を追加的に供給する構成において不
要な反応ガスや酸化膜を簡単な構成で排出する。 【解決手段】 固体粒状原料がパイプ２１を介して補助
ルツボ１２内に供給されてヒータ１３により加熱されて
溶融し、補助ルツボ１２内の溶融原料がパイプ１４を介
して単結晶引き上げ用ルツボ２内に供給される構成にお
いて、パイプ２１を介して供給された固体粒状原料と補
助ルツボ１２内の溶融原料が反応して発生したＳｉＯ2
ガスや、固体粒状原料の表面から剥離して浮遊した酸化
膜がパイプ２１の排気口２２ａを介して外部に排気され
る。また、補助ルツボ１２から溶融原料供給パイプ１４
を介して供給された溶融原料と単結晶引き上げ用ルツボ
２内の溶融原料が反応して発生したガスなども、溶融原
料供給パイプ１４とパイプ２１を介して外部に排気され
る。
要な反応ガスや酸化膜を簡単な構成で排出する。 【解決手段】 固体粒状原料がパイプ２１を介して補助
ルツボ１２内に供給されてヒータ１３により加熱されて
溶融し、補助ルツボ１２内の溶融原料がパイプ１４を介
して単結晶引き上げ用ルツボ２内に供給される構成にお
いて、パイプ２１を介して供給された固体粒状原料と補
助ルツボ１２内の溶融原料が反応して発生したＳｉＯ2
ガスや、固体粒状原料の表面から剥離して浮遊した酸化
膜がパイプ２１の排気口２２ａを介して外部に排気され
る。また、補助ルツボ１２から溶融原料供給パイプ１４
を介して供給された溶融原料と単結晶引き上げ用ルツボ
２内の溶融原料が反応して発生したガスなども、溶融原
料供給パイプ１４とパイプ２１を介して外部に排気され
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、引上げＣＺ（Czoc
hralski）法によりＳｉ（シリコン）の無転位の単結晶
を製造するための単結晶引き上げ装置に関する。
hralski）法によりＳｉ（シリコン）の無転位の単結晶
を製造するための単結晶引き上げ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、引上げＣＺ法による単結晶製造
装置では、高耐圧気密チャンバ内を１０torr程度に減圧
して新鮮なＡｒ（アルゴン）ガスを流すとともに、チャ
ンバ内の下方に設けられた石英ルツボ内の多結晶を加熱
して溶融し、この融液の表面に種結晶を上から浸漬し、
種結晶と石英ルツボを回転、上下移動させながら種結晶
を引き上げることにより、種結晶の下に上端が突出した
円錐形の上部コーン部と、円筒形のボディ部と下端が突
出した円錐形の下部コーン部より成る単結晶（いわゆる
インゴット）を成長させるように構成されている。
装置では、高耐圧気密チャンバ内を１０torr程度に減圧
して新鮮なＡｒ（アルゴン）ガスを流すとともに、チャ
ンバ内の下方に設けられた石英ルツボ内の多結晶を加熱
して溶融し、この融液の表面に種結晶を上から浸漬し、
種結晶と石英ルツボを回転、上下移動させながら種結晶
を引き上げることにより、種結晶の下に上端が突出した
円錐形の上部コーン部と、円筒形のボディ部と下端が突
出した円錐形の下部コーン部より成る単結晶（いわゆる
インゴット）を成長させるように構成されている。
【０００３】ところで、近年では、単結晶が大口径化
し、その分、多結晶原料も多く必要として石英ルツボ、
ひいてはチャンバが大型化するが、これを防止するため
に、多結晶原料をチャンバ外の補助ルツボ内であらかじ
め溶融した原料や、融液ではなく粒状状態の原料をパイ
プを介してチャンバ内の石英ルツボ（単結晶引き上げ用
ルツボ）内に追加的に供給する方法が提案されている。
し、その分、多結晶原料も多く必要として石英ルツボ、
ひいてはチャンバが大型化するが、これを防止するため
に、多結晶原料をチャンバ外の補助ルツボ内であらかじ
め溶融した原料や、融液ではなく粒状状態の原料をパイ
プを介してチャンバ内の石英ルツボ（単結晶引き上げ用
ルツボ）内に追加的に供給する方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに追加原料をチャンバ外からチャンバ内に追加的に供
給すると、追加原料と単結晶引き上げ用ルツボ内の初期
溶融原料とが反応して好ましくないＳｉＯ2ガスが発生
するという問題点がある。また、追加原料として融液で
はなく粒状状態で供給する場合には、粒状原料の表面に
は好ましくない酸化膜（ＳｉＯ2）が形成されているの
で、この酸化膜がチャンバ内で浮遊するという問題点が
ある。
うに追加原料をチャンバ外からチャンバ内に追加的に供
給すると、追加原料と単結晶引き上げ用ルツボ内の初期
溶融原料とが反応して好ましくないＳｉＯ2ガスが発生
するという問題点がある。また、追加原料として融液で
はなく粒状状態で供給する場合には、粒状原料の表面に
は好ましくない酸化膜（ＳｉＯ2）が形成されているの
で、この酸化膜がチャンバ内で浮遊するという問題点が
ある。
【０００５】そこで、この好ましくない反応ガスや酸化
膜をチャンバ外に強制的に排出する方法としては、Ａｒ
ガスをより多く供給して、単結晶引き上げ用チャンバ内
の溶融原料上の雰囲気を希釈させる方法が考えられる
が、この方法では十分ではなく、このため反応ガスや酸
化膜が固化してチャンバ内の上部内壁に付着して堆積
し、この堆積物が落下したり、製造完了後の清掃が煩雑
になるという問題点がある。また、粒状原料を補助ルツ
ボ用チャンバ内の補助ルツボに供給して溶融し、これを
単結晶引き上げ用ルツボ内に追加的に供給する構成にお
いても同様である。
膜をチャンバ外に強制的に排出する方法としては、Ａｒ
ガスをより多く供給して、単結晶引き上げ用チャンバ内
の溶融原料上の雰囲気を希釈させる方法が考えられる
が、この方法では十分ではなく、このため反応ガスや酸
化膜が固化してチャンバ内の上部内壁に付着して堆積
し、この堆積物が落下したり、製造完了後の清掃が煩雑
になるという問題点がある。また、粒状原料を補助ルツ
ボ用チャンバ内の補助ルツボに供給して溶融し、これを
単結晶引き上げ用ルツボ内に追加的に供給する構成にお
いても同様である。
【０００６】本発明は上記従来例の問題点に鑑み、追加
原料を追加的に供給する構成において不要な反応ガスや
酸化膜を簡単な構成で排出することができる単結晶引き
上げ装置を提供することを目的とする。
原料を追加的に供給する構成において不要な反応ガスや
酸化膜を簡単な構成で排出することができる単結晶引き
上げ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、原料投入パイプに排気機構を設けたもので
ある。すなわち本発明によれば、成長させる単結晶の原
料である個体状又は液体状原料を原料投入パイプを介し
て主チャンバ内の石英ルツボに供給する単結晶引き上げ
装置において、前記石英ルツボに前記原料を投入する際
に発生するガスを外部に排出するための排気機構を前記
原料投入パイプに設けたことを特徴とする単結晶引き上
げ装置が提供される。
するために、原料投入パイプに排気機構を設けたもので
ある。すなわち本発明によれば、成長させる単結晶の原
料である個体状又は液体状原料を原料投入パイプを介し
て主チャンバ内の石英ルツボに供給する単結晶引き上げ
装置において、前記石英ルツボに前記原料を投入する際
に発生するガスを外部に排出するための排気機構を前記
原料投入パイプに設けたことを特徴とする単結晶引き上
げ装置が提供される。
【０００８】また本発明によれば、成長させる単結晶の
固体原料を第１の原料投入パイプを介して補助ルツボに
供給して溶融し、前記補助ルツボ内の溶融原料を第２の
原料投入パイプを介して主チャンバ内の石英ルツボに供
給する単結晶引き上げ装置において、前記補助ルツボに
前記原料を投入する際に発生するガスを外部に排出する
ための排気機構を少なくとも前記第１の原料投入パイプ
に設けたことを特徴とする単結晶引き上げが提供され
る。
固体原料を第１の原料投入パイプを介して補助ルツボに
供給して溶融し、前記補助ルツボ内の溶融原料を第２の
原料投入パイプを介して主チャンバ内の石英ルツボに供
給する単結晶引き上げ装置において、前記補助ルツボに
前記原料を投入する際に発生するガスを外部に排出する
ための排気機構を少なくとも前記第１の原料投入パイプ
に設けたことを特徴とする単結晶引き上げが提供され
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は本発明に係る単結晶引き上
げ装置の第１の実施形態を模式的に示す構成図、図２は
図１の補助溶解装置と固体粒状原料供給フィーダを詳し
く示す構成図、図３は図２の固体粒状原料供給パイプを
詳しく示す側面断面図、図４は実験結果を示す説明図で
ある。
施の形態を説明する。図１は本発明に係る単結晶引き上
げ装置の第１の実施形態を模式的に示す構成図、図２は
図１の補助溶解装置と固体粒状原料供給フィーダを詳し
く示す構成図、図３は図２の固体粒状原料供給パイプを
詳しく示す側面断面図、図４は実験結果を示す説明図で
ある。
【００１０】図１及び図２において、主チャンバ１内に
は単結晶引き上げ用ルツボ２が配置され、単結晶引き上
げ用ルツボ２の回りには円筒形のヒータ３が配置されて
いる。そして、主チャンバ１の外側又は内側には、単結
晶引き上げ用ルツボ２内にＳｉ原料を落下方式で供給可
能な位置に補助溶解装置１０が配置され、補助溶解装置
１０の上に固体粒状原料供給フィーダ２０が配置されて
いる。補助溶解装置１０は主チャンバ１の内部と同じ気
密性が維持される補助チャンバ１１を有し、補助チャン
バ１１内には補助ルツボ１２が配置され、補助ルツボ１
２の回りには円筒形のヒータ１３が配置されている。ま
た、図２に詳しく示すように補助ルツボ１２には、補助
ルツボ１２内の溶融原料を単結晶引き上げ用ルツボ２内
に落下させるための溶融原料供給パイプ１４が取り付け
られている。
は単結晶引き上げ用ルツボ２が配置され、単結晶引き上
げ用ルツボ２の回りには円筒形のヒータ３が配置されて
いる。そして、主チャンバ１の外側又は内側には、単結
晶引き上げ用ルツボ２内にＳｉ原料を落下方式で供給可
能な位置に補助溶解装置１０が配置され、補助溶解装置
１０の上に固体粒状原料供給フィーダ２０が配置されて
いる。補助溶解装置１０は主チャンバ１の内部と同じ気
密性が維持される補助チャンバ１１を有し、補助チャン
バ１１内には補助ルツボ１２が配置され、補助ルツボ１
２の回りには円筒形のヒータ１３が配置されている。ま
た、図２に詳しく示すように補助ルツボ１２には、補助
ルツボ１２内の溶融原料を単結晶引き上げ用ルツボ２内
に落下させるための溶融原料供給パイプ１４が取り付け
られている。
【００１１】固体粒状原料供給フィーダ２０は図３に詳
しく示すような固体粒状原料供給パイプ（単にパイプと
もいう）２１を有する。このパイプ２１は固体粒状原料
がパイプ２１の上端開口から供給されて下端開口から落
下するように垂直方向に配置される。パイプ２１は上部
の径が下部より大きな外壁部２２と、外壁部２２の上方
内に配置される円筒形の内壁部２３を有し、外壁部２２
の上方には排気口２２ａが形成されている。この排気口
２２ａは不図示の排気ポンプに連結される。
しく示すような固体粒状原料供給パイプ（単にパイプと
もいう）２１を有する。このパイプ２１は固体粒状原料
がパイプ２１の上端開口から供給されて下端開口から落
下するように垂直方向に配置される。パイプ２１は上部
の径が下部より大きな外壁部２２と、外壁部２２の上方
内に配置される円筒形の内壁部２３を有し、外壁部２２
の上方には排気口２２ａが形成されている。この排気口
２２ａは不図示の排気ポンプに連結される。
【００１２】このような構成において、固体粒状原料が
パイプ２１を介して補助ルツボ１２内に供給されてヒー
タ１３により加熱されて溶融し、補助ルツボ１２内の溶
融原料がパイプ１４を介して単結晶引き上げ用ルツボ２
内に供給される。そして、パイプ２１を介して供給され
た固体粒状原料と補助ルツボ１２内の溶融原料が反応し
て発生したＳｉＯ2ガスや、固体粒状原料の表面から剥
離して浮遊した酸化膜は、パイプ２１の排気口２２ａを
介して外部に排気される。また、補助ルツボ１２から溶
融原料供給パイプ１４を介して供給された溶融原料と単
結晶引き上げ用ルツボ２内の溶融原料が反応して発生し
たガスなども、溶融原料供給パイプ１４とパイプ２１を
介して外部に排気される。
パイプ２１を介して補助ルツボ１２内に供給されてヒー
タ１３により加熱されて溶融し、補助ルツボ１２内の溶
融原料がパイプ１４を介して単結晶引き上げ用ルツボ２
内に供給される。そして、パイプ２１を介して供給され
た固体粒状原料と補助ルツボ１２内の溶融原料が反応し
て発生したＳｉＯ2ガスや、固体粒状原料の表面から剥
離して浮遊した酸化膜は、パイプ２１の排気口２２ａを
介して外部に排気される。また、補助ルツボ１２から溶
融原料供給パイプ１４を介して供給された溶融原料と単
結晶引き上げ用ルツボ２内の溶融原料が反応して発生し
たガスなども、溶融原料供給パイプ１４とパイプ２１を
介して外部に排気される。
【００１３】ここで、図示省略されているが、Ａｒガス
が主チャンバ１の上方から供給されて下方から排気され
るが、上記のＳｉＯ2の排気能力がＡｒガスの排気能力
より小さいと、上記の反応ガスなどが単結晶引き上げ用
ルツボ２内の融液表面近傍に滞留するので好ましくな
い。そこで、上記のＳｉＯ2の排気能力は主チャンバ１
内のＡｒガスを排気する能力より大きく設定される。な
お、固体粒状原料供給パイプ２１は２重管構造ではな
く、比較的大きな径の単管を介して原料供給と排気を行
うようにしてもよい。また、排気用の駆動装置は、既存
のものを使用することができ、例えば主チャンバ１内の
Ａｒガスを排気するためのポンプを共用することができ
る。
が主チャンバ１の上方から供給されて下方から排気され
るが、上記のＳｉＯ2の排気能力がＡｒガスの排気能力
より小さいと、上記の反応ガスなどが単結晶引き上げ用
ルツボ２内の融液表面近傍に滞留するので好ましくな
い。そこで、上記のＳｉＯ2の排気能力は主チャンバ１
内のＡｒガスを排気する能力より大きく設定される。な
お、固体粒状原料供給パイプ２１は２重管構造ではな
く、比較的大きな径の単管を介して原料供給と排気を行
うようにしてもよい。また、排気用の駆動装置は、既存
のものを使用することができ、例えば主チャンバ１内の
Ａｒガスを排気するためのポンプを共用することができ
る。
【００１４】図４は本発明のように「排気有り」と従来
のように「排気なし」の構成で６インチシリコン単結晶
を引き上げた結果を示している。図４において、単結晶
引き上げ用ルツボ２内の初期原料を４０ｋｇとし、追加
原料を２０ｋｇとして、「排気なし」の場合には実験数
＝８本に対して有転位がない成功数は２本であったが、
「排気有り」の場合には実験数＝１２本に対して成功数
は７本であった。また、単結晶引き上げ用ルツボ２内の
初期原料を４０ｋｇとし、追加原料を３０ｋｇとして、
「排気なし」の場合には実験数＝３本に対して成功数は
０本であったが、「排気有り」の場合には実験数＝７本
に対して成功数は４本であった。
のように「排気なし」の構成で６インチシリコン単結晶
を引き上げた結果を示している。図４において、単結晶
引き上げ用ルツボ２内の初期原料を４０ｋｇとし、追加
原料を２０ｋｇとして、「排気なし」の場合には実験数
＝８本に対して有転位がない成功数は２本であったが、
「排気有り」の場合には実験数＝１２本に対して成功数
は７本であった。また、単結晶引き上げ用ルツボ２内の
初期原料を４０ｋｇとし、追加原料を３０ｋｇとして、
「排気なし」の場合には実験数＝３本に対して成功数は
０本であったが、「排気有り」の場合には実験数＝７本
に対して成功数は４本であった。
【００１５】次に図５を参照して第２の実施形態につい
て説明する。上記の第１の実施形態では、固体粒状原料
がパイプ２１を介して補助ルツボ１２内に供給されてヒ
ータ１３により加熱されて溶融し、補助ルツボ１２内の
溶融原料がパイプ１４を介して単結晶引き上げ用ルツボ
２内に供給されるが、この第２の実施形態では、固体粒
状原料が直接、パイプ１４’を介して単結晶引き上げ用
ルツボ２内に供給されるように構成されている。そし
て、パイプ１４’は固体粒状原料が通過する内壁部１４
ａと排気用の外壁部１４ｂを有する２重管構造で構成さ
れている。
て説明する。上記の第１の実施形態では、固体粒状原料
がパイプ２１を介して補助ルツボ１２内に供給されてヒ
ータ１３により加熱されて溶融し、補助ルツボ１２内の
溶融原料がパイプ１４を介して単結晶引き上げ用ルツボ
２内に供給されるが、この第２の実施形態では、固体粒
状原料が直接、パイプ１４’を介して単結晶引き上げ用
ルツボ２内に供給されるように構成されている。そし
て、パイプ１４’は固体粒状原料が通過する内壁部１４
ａと排気用の外壁部１４ｂを有する２重管構造で構成さ
れている。
【００１６】ここで、固体原料を主チャンバ１内や補助
ルツボ１２内の溶融原料上に直接落下させると反応ガス
が発生する確率が高くなる。そこで、図６に示す構成で
は、固体原料が２重パイプ２１の外壁部２２の下方２２
ｂに当接した後に溶融原料上に間接的に落下するように
下方２２ｂの径が小さく形成され、また、内壁部２３に
は固体原料をこの小径部２２ｂにガイドするためのガイ
ド（案内）部２３ａが形成されている。このような構成
によれば、固体原料が小径部２２ｂに当接して発生した
ガスを上方に排出することができるので、反応ガスが下
方の溶融原料に侵入することを防止することができる。
ルツボ１２内の溶融原料上に直接落下させると反応ガス
が発生する確率が高くなる。そこで、図６に示す構成で
は、固体原料が２重パイプ２１の外壁部２２の下方２２
ｂに当接した後に溶融原料上に間接的に落下するように
下方２２ｂの径が小さく形成され、また、内壁部２３に
は固体原料をこの小径部２２ｂにガイドするためのガイ
ド（案内）部２３ａが形成されている。このような構成
によれば、固体原料が小径部２２ｂに当接して発生した
ガスを上方に排出することができるので、反応ガスが下
方の溶融原料に侵入することを防止することができる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、原
料投入パイプに排気機構を設けたので、追加原料を追加
的に供給する構成において不要な反応ガスや酸化膜を簡
単な構成で排出することができる。
料投入パイプに排気機構を設けたので、追加原料を追加
的に供給する構成において不要な反応ガスや酸化膜を簡
単な構成で排出することができる。
【図１】本発明に係る単結晶引き上げ装置の第１の実施
形態を模式的に示す構成図である。
形態を模式的に示す構成図である。
【図２】図１の補助溶解装置と固体粒状原料供給フィー
ダを詳しく示す構成図である。
ダを詳しく示す構成図である。
【図３】図２の固体粒状原料供給パイプを詳しく示す側
面断面図である。
面断面図である。
【図４】実験結果を示す説明図である。
【図５】第２の実施形態の単結晶引き上げ装置の要部を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図６】固体粒状原料供給パイプの変形例を示す構成図
である。
である。
１ 主チャンバ ２ 石英ルツボ（単結晶引き上げ用ルツボ） １２ 補助ルツボ ２１ 固体粒状原料供給パイプ ２２ａ 排気口 ２２ｂ 小径部 ２３ａ ガイド部
Claims (7)
- 【請求項１】 成長させる単結晶の原料である個体状
又は液体状原料を原料投入パイプを介して主チャンバ内
の石英ルツボに供給する単結晶引き上げ装置において、 前記石英ルツボに前記原料を投入する際に発生するガス
を外部に排出するための排気機構を前記原料投入パイプ
に設けたことを特徴とする単結晶引き上げ装置。 - 【請求項２】 成長させる単結晶の固体原料を第１の原
料投入パイプを介して補助ルツボに供給して溶融し、前
記補助ルツボ内の溶融原料を第２の原料投入パイプを介
して主チャンバ内の石英ルツボに供給する単結晶引き上
げ装置において、 前記補助ルツボに前記原料を投入する際に発生するガス
を外部に排出するための排気機構を少なくとも前記第１
の原料投入パイプに設けたことを特徴とする単結晶引き
上げ装置。 - 【請求項３】 前記原料投入パイプは、原料供給と排気
をそれぞれ行うために、２重管構造を有することを特徴
とする請求項１又は２記載の単結晶引き上げ装置。 - 【請求項４】 前記原料投入パイプは、原料供給と排気
を同時に行い得る単管構造を有することを特徴とする請
求項１又は２記載の単結晶引き上げ装置。 - 【請求項５】 前記原料投入パイプは、投入された固体
原料が直接前記石英ルツボ内又は補助ルツボ内の溶融原
料上に落下しないように、内壁に当接した後に落下する
ように前記内壁が構成されていることを特徴とする請求
項１ないし４のいずれか１つに記載の単結晶引き上げ装
置。 - 【請求項６】 前記原料投入パイプは、前記投入された
前記個体原料が前記内壁に当接するよう案内手段を有し
ていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１
つに記載の単結晶引き上げ装置。 - 【請求項７】 前記排気能力は、主チャンバの上方から
供給されて下方から排気されるＡｒガスの排気能力より
大きいことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１
つに記載の単結晶引き上げ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11091180A JP2000281476A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 単結晶引き上げ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11091180A JP2000281476A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 単結晶引き上げ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000281476A true JP2000281476A (ja) | 2000-10-10 |
Family
ID=14019266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11091180A Withdrawn JP2000281476A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 単結晶引き上げ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000281476A (ja) |
-
1999
- 1999-03-31 JP JP11091180A patent/JP2000281476A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060606 |