JPH0248492A - 単結晶成長装置 - Google Patents
単結晶成長装置Info
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- JPH0248492A JPH0248492A JP19828388A JP19828388A JPH0248492A JP H0248492 A JPH0248492 A JP H0248492A JP 19828388 A JP19828388 A JP 19828388A JP 19828388 A JP19828388 A JP 19828388A JP H0248492 A JPH0248492 A JP H0248492A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- 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〕
本発明は坩堝から引き上げられる単結晶の成長量に応じ
て坩堝内に単結晶用の原料を追加供給し、連続的な単結
晶の引き上げを可能とした単結晶成長装置に関するもの
である。
て坩堝内に単結晶用の原料を追加供給し、連続的な単結
晶の引き上げを可能とした単結晶成長装置に関するもの
である。
第２図は従来における一般的なチョクラルスキー法（Ｃ
Ｚ法）のための単結晶成長装置を示す模式図であり、図
示しないチャンバ内の坩堝２内に収容した単結晶用原料
をヒータ３にて加熱溶融し、この融液に引上軸７に吊る
した種結晶７ａを浸し、これを回転させつつ上方に引き
上げて種結晶７ａ下端に単結晶８を成長せしめるように
構成されている。
Ｚ法）のための単結晶成長装置を示す模式図であり、図
示しないチャンバ内の坩堝２内に収容した単結晶用原料
をヒータ３にて加熱溶融し、この融液に引上軸７に吊る
した種結晶７ａを浸し、これを回転させつつ上方に引き
上げて種結晶７ａ下端に単結晶８を成長せしめるように
構成されている。
ところで単結晶は通常予め定めた比抵抗値とするために
溶融液中に不純物を添加するが、この不純物の多くは偏
析係数が１．０を下回り、単結晶の比抵抗値は引き上げ
方向の上部から下部に向かい指数関数的に減少する。こ
のため引き上げられた単結晶の一部のみが所定の比抵抗
値を満たすこととなり製品化の効率が極めて悪い。この
対策として単結晶の引き上げ量に相応して単結晶原料を
追加供給することを可能とした装置が提案されている。
溶融液中に不純物を添加するが、この不純物の多くは偏
析係数が１．０を下回り、単結晶の比抵抗値は引き上げ
方向の上部から下部に向かい指数関数的に減少する。こ
のため引き上げられた単結晶の一部のみが所定の比抵抗
値を満たすこととなり製品化の効率が極めて悪い。この
対策として単結晶の引き上げ量に相応して単結晶原料を
追加供給することを可能とした装置が提案されている。
第３図は原料の供給装置を備えた従来の単結晶成長装置
を示す模式図であり、単結晶８を引き上げつつ引き上げ
量に相応して単結晶用の原料を供給する装置６を備えて
いる。しかし、このような装置では供給原料の粉塵が直
接単結晶と溶融液との界面に飛散し、また単結晶の成長
条件を変化させ原子配列を乱して多結晶化を招くという
問題があった。
を示す模式図であり、単結晶８を引き上げつつ引き上げ
量に相応して単結晶用の原料を供給する装置６を備えて
いる。しかし、このような装置では供給原料の粉塵が直
接単結晶と溶融液との界面に飛散し、また単結晶の成長
条件を変化させ原子配列を乱して多結晶化を招くという
問題があった。
この対策として従来にあっては第４図に示す如く坩堝２
の内側に、円筒体形の隔壁５を配置して溶融液面を単結
晶８を引き上げる内側領域と、原料を供給する外側領域
とに区分し、原料の追加供給に伴って発生する溶融液面
の波動、粉塵、温度変化等が結晶成長域、即ち内側領域
に及ぼす影響を可及的に低減しようとする提案がなされ
ている（特開昭５７−１８３３９２号、特開昭４７−１
０３５５号）。
の内側に、円筒体形の隔壁５を配置して溶融液面を単結
晶８を引き上げる内側領域と、原料を供給する外側領域
とに区分し、原料の追加供給に伴って発生する溶融液面
の波動、粉塵、温度変化等が結晶成長域、即ち内側領域
に及ぼす影響を可及的に低減しようとする提案がなされ
ている（特開昭５７−１８３３９２号、特開昭４７−１
０３５５号）。
しかしこのような従来装置にあっては追加原料からの飛
散物が直接的に単結晶と融液との界面に飛散するのを防
止する機能は得られるものの、外側領域に供給された原
料が不完全溶解状態のまま隔壁５下を潜って内側領域に
達し単結晶の成長条件を乱し、多結晶化を招くという問
題があった。
散物が直接的に単結晶と融液との界面に飛散するのを防
止する機能は得られるものの、外側領域に供給された原
料が不完全溶解状態のまま隔壁５下を潜って内側領域に
達し単結晶の成長条件を乱し、多結晶化を招くという問
題があった。
本発明は斯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不完全溶解状態の原料が単結晶と溶
融液との界面に達するのを効果的に防止し得るようにし
た単結晶成長装置を提供するにある。
目的とするところは不完全溶解状態の原料が単結晶と溶
融液との界面に達するのを効果的に防止し得るようにし
た単結晶成長装置を提供するにある。
本発明は坩堝内の不完全溶融状態の原料が単結晶の引き
上げ域に移動接近するのを阻止する向きに作用力を及ぼ
すべく坩堝内の溶融液に磁場を印加する。
上げ域に移動接近するのを阻止する向きに作用力を及ぼ
すべく坩堝内の溶融液に磁場を印加する。
本発明にあってはこれによって、溶融状態となって電気
伝導性を備えることとなった磁場中の溶融液が流動する
と、これに起電力が生じ、電流が流れてその流動を妨げ
る向きに作用力が生じ、不完全溶解状態にある原料の結
晶成長界面への移動が抑制されることとなる。
伝導性を備えることとなった磁場中の溶融液が流動する
と、これに起電力が生じ、電流が流れてその流動を妨げ
る向きに作用力が生じ、不完全溶解状態にある原料の結
晶成長界面への移動が抑制されることとなる。
以下本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に説
明する。
明する。
第１図は本発明に係る単結晶成長装置（以下本発明装置
という）の模式的断面図であり、図中１はチャンバ、２
は坩堝、３はヒータを示している。
という）の模式的断面図であり、図中１はチャンバ、２
は坩堝、３はヒータを示している。
チャンバ１の内部中央部には坩堝２が配設され、この坩
堝３と保温壁との間にヒータ３が所要の間隙を隔てて配
設されている。
堝３と保温壁との間にヒータ３が所要の間隙を隔てて配
設されている。
坩堝２は石英製の内坩堝の外周にグラファイト製の外坩
堝を配した二重構造に構成されており、その底部中央に
はチャンバ１の底壁を貫通させた軸４の上端が連結され
、該軸４にて回転させつつ昇降せしめられるようになっ
ている。
堝を配した二重構造に構成されており、その底部中央に
はチャンバ１の底壁を貫通させた軸４の上端が連結され
、該軸４にて回転させつつ昇降せしめられるようになっ
ている。
坩堝２内には単結晶用の原料、例えば多結晶シリコンが
供給されヒータ３にて加熱溶融せしめられる。この坩堝
２内の溶融液中には筒状をなす隔壁５の下端が坩堝２の
内底から所要高さの位置であって、且つ融液中に適正な
深さ位置まで漬かるよう設定され、坩堝２内の溶融液を
、溶融液面を含むその上、下所要の範囲にわたってシリ
コン単結晶８を引き上げる内側領域と、原料を供給する
外側領域とに略同心状に区分するようになっている。
供給されヒータ３にて加熱溶融せしめられる。この坩堝
２内の溶融液中には筒状をなす隔壁５の下端が坩堝２の
内底から所要高さの位置であって、且つ融液中に適正な
深さ位置まで漬かるよう設定され、坩堝２内の溶融液を
、溶融液面を含むその上、下所要の範囲にわたってシリ
コン単結晶８を引き上げる内側領域と、原料を供給する
外側領域とに略同心状に区分するようになっている。
チャンバ１の上部壁中央にはチャンバ１内への雰囲気ガ
スの供給筒を兼ねる単結晶の保護筒１ａが立設され、ま
た上部壁の周縁部寄りの１個所には一端が原料供給装置
６に繋がる原料供給管６ａを貫通させ、その他端部は坩
堝２内に臨ませである。
スの供給筒を兼ねる単結晶の保護筒１ａが立設され、ま
た上部壁の周縁部寄りの１個所には一端が原料供給装置
６に繋がる原料供給管６ａを貫通させ、その他端部は坩
堝２内に臨ませである。
保護筒１ａの上端には回転、昇降機構が配設されており
、これには引上げ７の上端が連結されている。引上軸７
の下端には種結晶７ａを掴持するチャックが吊り下げら
れ、種結晶７ａを溶融液になじませた後、回転させつつ
上昇させることによって、種結晶７ａ下端にシリコンの
単結晶８を成長せしめるようになっている。
、これには引上げ７の上端が連結されている。引上軸７
の下端には種結晶７ａを掴持するチャックが吊り下げら
れ、種結晶７ａを溶融液になじませた後、回転させつつ
上昇させることによって、種結晶７ａ下端にシリコンの
単結晶８を成長せしめるようになっている。
そしてチャンバ１の外周であって坩堝２の外周と対向す
る位置には磁石９がこれと同心状に配設してあり、坩堝
１内の溶融液面に対しこれと垂直な向きに磁界を印加せ
しめるようになっている。
る位置には磁石９がこれと同心状に配設してあり、坩堝
１内の溶融液面に対しこれと垂直な向きに磁界を印加せ
しめるようになっている。
磁石９は永久磁石、電磁石のいずれでもよく、また単一
個に限らず、複数個を配設してもよい。
個に限らず、複数個を配設してもよい。
また磁石９の磁場強度は通常３０００Ｇ程度であるが、
溶融液中の不完全溶解状態の原料が単結晶の成長界面側
に向けて移動するのを抑制し得る程度であればよい。
溶融液中の不完全溶解状態の原料が単結晶の成長界面側
に向けて移動するのを抑制し得る程度であればよい。
而して上述の如く構成された本発明装置にあっては、当
初図示しない昇降手段によって坩堝２を下方に位置させ
、隔壁５が坩堝２内の原料と接触しないよう設定してお
く。
初図示しない昇降手段によって坩堝２を下方に位置させ
、隔壁５が坩堝２内の原料と接触しないよう設定してお
く。
ヒータ３にて坩堝２を加熱し、坩堝２内に収容した原料
を加熱溶融する。原料が溶融すると図示しない昇降手段
を作動して坩堝２を上昇させ、隔壁５の下端が溶融液中
に浸漬されるよう、また上端は溶融液面上２０〜３０ｎ
の高さに位置するよう坩堝２の高さを設定する。
を加熱溶融する。原料が溶融すると図示しない昇降手段
を作動して坩堝２を上昇させ、隔壁５の下端が溶融液中
に浸漬されるよう、また上端は溶融液面上２０〜３０ｎ
の高さに位置するよう坩堝２の高さを設定する。
坩堝２はこれを支持する軸４にて矢符方向に回転させ、
また引き上げ手段を構成する引上軸７を下降して種結晶
７ａを隔壁５にて囲われた内側領域の融液中に浸漬した
後、引上軸７を回転させつつ所定の速度で引き上げ、種
結晶７ａ下に単結晶８を成長せしめるが、これと同時に
供給装置６からは原料を計量しつつ原料供給管６ａを通
じ坩堝２内における外側領域に供給し、また磁石９にて
坩堝２内の溶融液に対しその液面と直交する方向である
垂直方向に所定の磁場を印加する。坩堝２に供給された
原料は坩堝２の回転に伴って外側領域内に一様に供給さ
れ、ヒータ３にて溶解されてゆくが、この過程で単結晶
８の引き上げに伴って溶融液は隔壁５下を潜って外側領
域から内側領域内に順次流入してゆくが、このとき不完
全溶解状態の原料も隔壁５下を潜って内側領域に引き込
まれようとする。しかし磁石９による３０００ Ｇ以上
の磁場が印加されているから、溶解により電気的伝導性
を有する溶融液及び不完全溶解状態の原料に電流が流れ
るとその担体である溶融液、不完全溶解状態の原料には
外側領域から内側領域へ移動しようとするのを妨げる方
向の力が作用する結果、外側領域から内側領域に流入し
ようとする重力とこれに抗する作用力との均衡状態のも
とて溶融液、不完全溶解状態の原料が徐々に外側領域か
ら内側領域内に流入することとなり、不完全溶解状態の
原料はこの間に溶融状態となり、不完全溶解原料の内側
領域内への移動が抑制されることとなる。
また引き上げ手段を構成する引上軸７を下降して種結晶
７ａを隔壁５にて囲われた内側領域の融液中に浸漬した
後、引上軸７を回転させつつ所定の速度で引き上げ、種
結晶７ａ下に単結晶８を成長せしめるが、これと同時に
供給装置６からは原料を計量しつつ原料供給管６ａを通
じ坩堝２内における外側領域に供給し、また磁石９にて
坩堝２内の溶融液に対しその液面と直交する方向である
垂直方向に所定の磁場を印加する。坩堝２に供給された
原料は坩堝２の回転に伴って外側領域内に一様に供給さ
れ、ヒータ３にて溶解されてゆくが、この過程で単結晶
８の引き上げに伴って溶融液は隔壁５下を潜って外側領
域から内側領域内に順次流入してゆくが、このとき不完
全溶解状態の原料も隔壁５下を潜って内側領域に引き込
まれようとする。しかし磁石９による３０００ Ｇ以上
の磁場が印加されているから、溶解により電気的伝導性
を有する溶融液及び不完全溶解状態の原料に電流が流れ
るとその担体である溶融液、不完全溶解状態の原料には
外側領域から内側領域へ移動しようとするのを妨げる方
向の力が作用する結果、外側領域から内側領域に流入し
ようとする重力とこれに抗する作用力との均衡状態のも
とて溶融液、不完全溶解状態の原料が徐々に外側領域か
ら内側領域内に流入することとなり、不完全溶解状態の
原料はこの間に溶融状態となり、不完全溶解原料の内側
領域内への移動が抑制されることとなる。
即ち、坩堝２内の溶融液は電気伝導性を備えており、溶
融液が流動すると溶融液中に起電力が発生し、電流が流
れることとなり、磁界中で電流が流れると電流の担体、
即ち溶融液にその流動方向への流動を妨げる向きの作用
力が生じ、溶融液中の不完全溶解状態の原料が隔壁５下
を潜って内側領域内へ移動するのを阻止することとなる
。
融液が流動すると溶融液中に起電力が発生し、電流が流
れることとなり、磁界中で電流が流れると電流の担体、
即ち溶融液にその流動方向への流動を妨げる向きの作用
力が生じ、溶融液中の不完全溶解状態の原料が隔壁５下
を潜って内側領域内へ移動するのを阻止することとなる
。
種結晶７ａを浸漬する前の坩堝２内における初期溶融液
を３５ｋｇとし、直径約１６０１１１の単結晶を引上げ
つつ原料５０ｋｇ追加して長さ約１７００ｕ＋の単結晶
を得ることが出来た。
を３５ｋｇとし、直径約１６０１１１の単結晶を引上げ
つつ原料５０ｋｇ追加して長さ約１７００ｕ＋の単結晶
を得ることが出来た。
なお上述の実施例では、チャンバ１の外周に坩堝２と同
心状に磁石９を配設して坩堝２内の融液面に対し垂直方
向の磁場を印加する構成を示した・が、磁石の配置を変
更して坩堝２内の溶融液面と平行な向き、即ち水平方向
に磁場を印加することとしてもよい。
心状に磁石９を配設して坩堝２内の融液面に対し垂直方
向の磁場を印加する構成を示した・が、磁石の配置を変
更して坩堝２内の溶融液面と平行な向き、即ち水平方向
に磁場を印加することとしてもよい。
また、上述の実施例はシリコン単結晶の成長を行う場合
につき説明したが、何らこれに限るものではなく、各種
の単結晶成長に適用し得ることは勿論である。
につき説明したが、何らこれに限るものではなく、各種
の単結晶成長に適用し得ることは勿論である。
以上の如く本発明装置にあっては不完全溶解状態の原料
に対し磁場を印加してこれを単結晶成長域から遠ざける
向きに作用力を及ぼすこととしているから、溶融液と非
接触の状態で不完全溶解状態の原料がそのまま単結晶の
成長界面に達して原子配列を乱す等の不都合の阻止する
ことが可能となり、不純物混入の虞れがなく、構成も複
雑化することがないなど本発明は優れた効果を奏するも
のである。
に対し磁場を印加してこれを単結晶成長域から遠ざける
向きに作用力を及ぼすこととしているから、溶融液と非
接触の状態で不完全溶解状態の原料がそのまま単結晶の
成長界面に達して原子配列を乱す等の不都合の阻止する
ことが可能となり、不純物混入の虞れがなく、構成も複
雑化することがないなど本発明は優れた効果を奏するも
のである。
第１図は本発明装置の模式的縦断面図、第２゜３．４図
はいずれも従来装置の模式的縦断面図である。 ｌ・・・チャンバ ２・・・坩堝 ３・・・ヒータ ４
・・・軸５・・・隔壁 ６・・・原料供給装置 ７・・
・引上軸 ８・・・単結晶 ９・・・磁石 特 許 出願人 大阪チタニウム製造株式会社外１名
はいずれも従来装置の模式的縦断面図である。 ｌ・・・チャンバ ２・・・坩堝 ３・・・ヒータ ４
・・・軸５・・・隔壁 ６・・・原料供給装置 ７・・
・引上軸 ８・・・単結晶 ９・・・磁石 特 許 出願人 大阪チタニウム製造株式会社外１名
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ＣＺ法により単結晶を坩堝から引き上げつつ単結晶
用の原料を坩堝内に追加供給するようにした単結晶成長
装置において、 坩堝内の溶融液に、不完全溶解原料が単結 晶の引き上げ域に接近するのを阻止する向きに力を作用
させるべく磁場を印加するようにしたことを特徴とする
単結晶成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19828388A JPH0248492A (ja) | 1988-08-08 | 1988-08-08 | 単結晶成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19828388A JPH0248492A (ja) | 1988-08-08 | 1988-08-08 | 単結晶成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0248492A true JPH0248492A (ja) | 1990-02-19 |
Family
ID=16388550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19828388A Pending JPH0248492A (ja) | 1988-08-08 | 1988-08-08 | 単結晶成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0248492A (ja) |
Cited By (2)
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| JPS6366857A (ja) * | 1986-09-08 | 1988-03-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 溶融炭酸塩燃料電池用燃料極 |
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-
1988
- 1988-08-08 JP JP19828388A patent/JPH0248492A/ja active Pending
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