JPH0357072B2 - - Google Patents
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- JPH0357072B2 JPH0357072B2 JP59176420A JP17642084A JPH0357072B2 JP H0357072 B2 JPH0357072 B2 JP H0357072B2 JP 59176420 A JP59176420 A JP 59176420A JP 17642084 A JP17642084 A JP 17642084A JP H0357072 B2 JPH0357072 B2 JP H0357072B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- melt
- single crystal
- crucible
- heating
- heating element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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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
- C30B15/14—Heating of the melt or the crystallised materials
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、結晶原料の融液を収容するるつぼ
と、前記融液を加熱するために前記るつぼの周囲
に配設された加熱手段と、前記融液から単結晶を
引上げる引上げ手段とをそれぞれ具備する単結晶
成長装置に関するものであつて、棒状の単結晶の
高速度で成長させる装置に用いて最適なものであ
る。
と、前記融液を加熱するために前記るつぼの周囲
に配設された加熱手段と、前記融液から単結晶を
引上げる引上げ手段とをそれぞれ具備する単結晶
成長装置に関するものであつて、棒状の単結晶の
高速度で成長させる装置に用いて最適なものであ
る。
シリコン単結晶を引上げ成長させるには、従来
からチヨクラルスキー法（CZ法）が用いられて
いる。このCZ法によれば、第１２図に示すよう
に、グラフアイト製のるつぼ１内に設けられてい
る石英製のるつぼ２内に収容した結晶原料の融液
３を上記るつぼ１を囲むように設けられている発
熱体４により加熱しつつ、種結晶５から棒状に成
長した単結晶６を、この種結晶５が保持されてい
るチヤツク７により融液３から引上げるようにな
つている。この引上げの際には、るつぼ１，２及
び単結晶６をそれぞれ軸８及びチヤツク７によつ
て例えば互いに逆方向に一定速度で回転させると
共に、融液３の液面に対して発熱体４が一定位置
となるように軸８によつてるつぼ１を上昇させて
いる。
からチヨクラルスキー法（CZ法）が用いられて
いる。このCZ法によれば、第１２図に示すよう
に、グラフアイト製のるつぼ１内に設けられてい
る石英製のるつぼ２内に収容した結晶原料の融液
３を上記るつぼ１を囲むように設けられている発
熱体４により加熱しつつ、種結晶５から棒状に成
長した単結晶６を、この種結晶５が保持されてい
るチヤツク７により融液３から引上げるようにな
つている。この引上げの際には、るつぼ１，２及
び単結晶６をそれぞれ軸８及びチヤツク７によつ
て例えば互いに逆方向に一定速度で回転させると
共に、融液３の液面に対して発熱体４が一定位置
となるように軸８によつてるつぼ１を上昇させて
いる。
このCZ法により得られる単結晶６の最大成長
速度Vnaxは、この単結晶６と融液３との固液界
面が平坦でかつこの単結晶６の半径方向の温度勾
配が存在しないと仮定した場合、 Vnax＝ｋ／ｈ・ρ（dT／dx） で与えられる。ここで、ｋは単結晶６の熱伝導
率、ｈはその融解熱、ρはその密度、（dT／dx）
は固液界面における固相（単結晶６）中の温度勾
配である。なお、ｘは単結晶６の軸方向の座標で
ある。上式において、ｋ、ｈ、ρは物質によつて
決める固有の値であるため、大きなVnaxを得る
ためには、（dT／dx）を大きくする必要がある。
ところが、上述のCZ法においては、引上げらて
た単結晶６は、融液３の表面、るつぼ２の内壁、
発熱体４等からの放射熱により熱せられるため、
上記の（dT／dx）はその分だけ小さくなり、従
つて実際に得られる成長速度も小さい。
速度Vnaxは、この単結晶６と融液３との固液界
面が平坦でかつこの単結晶６の半径方向の温度勾
配が存在しないと仮定した場合、 Vnax＝ｋ／ｈ・ρ（dT／dx） で与えられる。ここで、ｋは単結晶６の熱伝導
率、ｈはその融解熱、ρはその密度、（dT／dx）
は固液界面における固相（単結晶６）中の温度勾
配である。なお、ｘは単結晶６の軸方向の座標で
ある。上式において、ｋ、ｈ、ρは物質によつて
決める固有の値であるため、大きなVnaxを得る
ためには、（dT／dx）を大きくする必要がある。
ところが、上述のCZ法においては、引上げらて
た単結晶６は、融液３の表面、るつぼ２の内壁、
発熱体４等からの放射熱により熱せられるため、
上記の（dT／dx）はその分だけ小さくなり、従
つて実際に得られる成長速度も小さい。
この成長速度は、発熱体４の温度を全体的に下
げることによつて大きくすることが可能である
が、第９Ａ図及び第９Ｂ図から理解されるよう
に、融液３の表面近傍の温度は中心部に比べてか
なり低くなつているため、このようにすると、融
液３のうちこの融液３の液面とるつぼ２とに隣接
する部分３ａにおいて固化が起き、その結果、単
結晶６の引上げを継続することが困難になつてし
まうという欠点がある。その結果、第１２図に示
す単結晶成長装置で、なんら支障なく単結晶６の
引上げを継続することのできる成長速度は、最大
でも１mm／分程度であつた。しかも、単結晶６が
大口径になるに従つて、上述の固化が起こりやす
くなるため、さらに成長速度を低下させざるを得
なかつた。なお第９Ａ図（第１０Ａ図及び第１１
Ａ図においても同様）において、T1＜T2＜T3、
T2T5、T3T4である。
げることによつて大きくすることが可能である
が、第９Ａ図及び第９Ｂ図から理解されるよう
に、融液３の表面近傍の温度は中心部に比べてか
なり低くなつているため、このようにすると、融
液３のうちこの融液３の液面とるつぼ２とに隣接
する部分３ａにおいて固化が起き、その結果、単
結晶６の引上げを継続することが困難になつてし
まうという欠点がある。その結果、第１２図に示
す単結晶成長装置で、なんら支障なく単結晶６の
引上げを継続することのできる成長速度は、最大
でも１mm／分程度であつた。しかも、単結晶６が
大口径になるに従つて、上述の固化が起こりやす
くなるため、さらに成長速度を低下させざるを得
なかつた。なお第９Ａ図（第１０Ａ図及び第１１
Ａ図においても同様）において、T1＜T2＜T3、
T2T5、T3T4である。
なお、本発明に関連する先行文献としては、特
公昭51−47153号広報、特公昭58−1080号公報等
が挙げられ、特に後者には、融液の上方に輻射ス
クリーンを設けることにより２mm／分の成長速度
で単結晶を成長させた実施例が記載されている。
公昭51−47153号広報、特公昭58−1080号公報等
が挙げられ、特に後者には、融液の上方に輻射ス
クリーンを設けることにより２mm／分の成長速度
で単結晶を成長させた実施例が記載されている。
本発明は、上述の問題にかんがみ、従来の単結
晶成長装置が有する上述のような決点を是正した
単結晶成長装置を提供することを目的とする。
晶成長装置が有する上述のような決点を是正した
単結晶成長装置を提供することを目的とする。
本発明は、結晶原料の融液を収容するるつぼ
と、断面積が前記融液の液面近傍に対向する部分
よりもそれより下方に位置する部分で大きくなつ
ている発熱体から成り前記融液の液面近傍に対向
する部分ではそれより下方に位置する部分よりも
高い温度で加熱する加熱手段と、前記融液から単
結晶を引き上げる引上げ手段と、前記引上げ手段
により引上げられる前記単結晶の側面と前記加熱
手段のこの側面に対向する部分との間に介在させ
た熱遮蔽手段とをそれぞれ具備し、前記加熱手段
による加熱作用と前記熱遮蔽手段による熱遮蔽作
用との共働作用によつて、前記融液の液面近傍が
前記るつぼに接する部分から前記るつぼの中心に
向うに従つて次第に低い温度となる温度分布を有
するように構成されていることを特徴とする単結
晶成長装置に係るものである。
と、断面積が前記融液の液面近傍に対向する部分
よりもそれより下方に位置する部分で大きくなつ
ている発熱体から成り前記融液の液面近傍に対向
する部分ではそれより下方に位置する部分よりも
高い温度で加熱する加熱手段と、前記融液から単
結晶を引き上げる引上げ手段と、前記引上げ手段
により引上げられる前記単結晶の側面と前記加熱
手段のこの側面に対向する部分との間に介在させ
た熱遮蔽手段とをそれぞれ具備し、前記加熱手段
による加熱作用と前記熱遮蔽手段による熱遮蔽作
用との共働作用によつて、前記融液の液面近傍が
前記るつぼに接する部分から前記るつぼの中心に
向うに従つて次第に低い温度となる温度分布を有
するように構成されていることを特徴とする単結
晶成長装置に係るものである。
以下、本発明に係る単結晶成長装置の一実施例
につき、図面を参照しながら説明する。なお、以
下の図面においては、第１２図と同一部分には同
一の符号を付し、必要に応じてその説明を省略す
る。
につき、図面を参照しながら説明する。なお、以
下の図面においては、第１２図と同一部分には同
一の符号を付し、必要に応じてその説明を省略す
る。
第１図に示すように、本実施例による単結晶成
長装置においては、第１２図に示す従来の単結晶
成長装置と同様に、グラフアイト製のるつぼ１内
に設けられている石英製のるつぼ２中にシリコン
の融液３が収容され、さらに、上記るつぼ１を囲
むようにグラフアイト製の発熱体４及び保温材９
がそれぞれ設けられている。そして、これら全体
を囲むように、水冷ジヤケツト１０ａ〜１０ｃが
設けられている。なお、この水冷ジヤケツト１０
ｂには、引上げられた単結晶６を観察するための
窓１２が設けられ、また、水冷ジヤケツト１０ａ
の底面には、上方から水冷ジヤケツト１０ａ〜１
０ｃの内側に導入される不活性ガス（雰囲気ガ
ス）を排出するための排出管１３が設けられてい
る。また、るつぼ１の下部には、このるつぼ１を
回転及び昇降させるための軸８が水冷ジヤケツト
１０ａの底面に設けられた開口１０ｄを通して設
けられている。さらに、発熱体４の下端はリング
板１４に固定され、このリング板１４の下部に
は、発熱体４を昇降させるための昇降軸１５が水
冷ジヤケツト１０ａの底面に設けられた開口１０
ｅ，１０ｆを通して設けられている。一方、融液
３の上方には、その底面に単結晶６よりも少し径
の大きい開口を有する例えばモリブデン製の円筒
から成る熱遮蔽体１６が設けられている。さらに
その上方には、引上げ軸１７の下端に取付けられ
ているチヤツク７に保持された種結晶５が設けら
れ、この種結晶５から棒状の単結晶６が成長する
ようになつている。
長装置においては、第１２図に示す従来の単結晶
成長装置と同様に、グラフアイト製のるつぼ１内
に設けられている石英製のるつぼ２中にシリコン
の融液３が収容され、さらに、上記るつぼ１を囲
むようにグラフアイト製の発熱体４及び保温材９
がそれぞれ設けられている。そして、これら全体
を囲むように、水冷ジヤケツト１０ａ〜１０ｃが
設けられている。なお、この水冷ジヤケツト１０
ｂには、引上げられた単結晶６を観察するための
窓１２が設けられ、また、水冷ジヤケツト１０ａ
の底面には、上方から水冷ジヤケツト１０ａ〜１
０ｃの内側に導入される不活性ガス（雰囲気ガ
ス）を排出するための排出管１３が設けられてい
る。また、るつぼ１の下部には、このるつぼ１を
回転及び昇降させるための軸８が水冷ジヤケツト
１０ａの底面に設けられた開口１０ｄを通して設
けられている。さらに、発熱体４の下端はリング
板１４に固定され、このリング板１４の下部に
は、発熱体４を昇降させるための昇降軸１５が水
冷ジヤケツト１０ａの底面に設けられた開口１０
ｅ，１０ｆを通して設けられている。一方、融液
３の上方には、その底面に単結晶６よりも少し径
の大きい開口を有する例えばモリブデン製の円筒
から成る熱遮蔽体１６が設けられている。さらに
その上方には、引上げ軸１７の下端に取付けられ
ているチヤツク７に保持された種結晶５が設けら
れ、この種結晶５から棒状の単結晶６が成長する
ようになつている。
上記発熱体４は、第２図に示すように、その上
部にテーパ部４ａが設けられている円筒状のグラ
フアイトにその中心軸方向に延びる上部溝４ｂ及
び下部溝４ｃをその周方向に等間隔にかつ交互に
設けたものである。さらに、上記下部溝４ｃの一
端には、この下部溝４ｃの中心軸に対してほぼ
45゜をなす方向に延びる溝４ｄ，４ｅが形成され
ている。
部にテーパ部４ａが設けられている円筒状のグラ
フアイトにその中心軸方向に延びる上部溝４ｂ及
び下部溝４ｃをその周方向に等間隔にかつ交互に
設けたものである。さらに、上記下部溝４ｃの一
端には、この下部溝４ｃの中心軸に対してほぼ
45゜をなす方向に延びる溝４ｄ，４ｅが形成され
ている。
このように構成された単結晶成長装置を用いて
種結晶５にシリコンの融液３から単結晶６を成長
させるには、るつぼ１，２及び単結晶６をそれぞ
れ軸８及び引上げ軸１７により例えば互いに逆方
向に回転させつつ、図示を省略した駆動機構によ
り引上げ軸１７を徐々に上昇させることによつて
単結晶６の引上げを行い、かつ融液３の液面に対
して発熱体４が一定位置となるようにるつぼ１，
２を上昇させる。
種結晶５にシリコンの融液３から単結晶６を成長
させるには、るつぼ１，２及び単結晶６をそれぞ
れ軸８及び引上げ軸１７により例えば互いに逆方
向に回転させつつ、図示を省略した駆動機構によ
り引上げ軸１７を徐々に上昇させることによつて
単結晶６の引上げを行い、かつ融液３の液面に対
して発熱体４が一定位置となるようにるつぼ１，
２を上昇させる。
上述の実施例によれば、次のように利点があ
る。すなわち、発熱体４の上部にはテーパ部４ａ
が設けられ、さらに下部溝４ｃの一端に溝４ｄ，
４ｅが設けられているので、上記テーパ部４ａに
おける発熱体４の断面積は、その下部に比べて小
さく、特に溝４ｄ，４ｅの近傍においては断面積
が極めて小さくなつている。従つて、電流通電時
においては、この発熱体４のテーパ部４ａが下部
に比べて高温に熱せられるので、このテーパ部４
ａとほぼ同一の高さに位置する融液３の液面とる
つぼ２の内壁とにそれぞれ隣接する部分３ａの温
度と融液３中の最高温度との差は、第１０Ａ図及
び第１０Ｂ図に示すように、従来に比べて小さい
（なお、発熱体４全体の電気抵抗はテーパ部４ａ
等を設けた分だけ従来に比べて高く、従つて、同
一通電量では従来に比べて温度が高くなるので、
本実施例においては、従来よりも通電量を少し落
としており、このため、融液３中の温度は従来よ
りも多少低くなつていると考えられる）。このた
め、既述の温度勾配（dT／dx）を大きくするた
めに発熱体４の温度を下げた場合においても、上
記温度差が従来に比べて小さい分だけ、融液３の
うちのこの融液３の液面とるつぼ２の内壁とに隣
接する部分３ａの固化が起きにくくなるので、そ
の分だけ発熱体４の温度を下げることができる。
従つて、単結晶６の成長速度を例えば2.0mm／分
と従来に比べて極めて大きくすることができ、し
かも、単結晶６の成長を連続して行うことができ
る。その結果、生産性が従来に比べて高く、従つ
て、単結晶６の成長コストを低減することができ
る。
る。すなわち、発熱体４の上部にはテーパ部４ａ
が設けられ、さらに下部溝４ｃの一端に溝４ｄ，
４ｅが設けられているので、上記テーパ部４ａに
おける発熱体４の断面積は、その下部に比べて小
さく、特に溝４ｄ，４ｅの近傍においては断面積
が極めて小さくなつている。従つて、電流通電時
においては、この発熱体４のテーパ部４ａが下部
に比べて高温に熱せられるので、このテーパ部４
ａとほぼ同一の高さに位置する融液３の液面とる
つぼ２の内壁とにそれぞれ隣接する部分３ａの温
度と融液３中の最高温度との差は、第１０Ａ図及
び第１０Ｂ図に示すように、従来に比べて小さい
（なお、発熱体４全体の電気抵抗はテーパ部４ａ
等を設けた分だけ従来に比べて高く、従つて、同
一通電量では従来に比べて温度が高くなるので、
本実施例においては、従来よりも通電量を少し落
としており、このため、融液３中の温度は従来よ
りも多少低くなつていると考えられる）。このた
め、既述の温度勾配（dT／dx）を大きくするた
めに発熱体４の温度を下げた場合においても、上
記温度差が従来に比べて小さい分だけ、融液３の
うちのこの融液３の液面とるつぼ２の内壁とに隣
接する部分３ａの固化が起きにくくなるので、そ
の分だけ発熱体４の温度を下げることができる。
従つて、単結晶６の成長速度を例えば2.0mm／分
と従来に比べて極めて大きくすることができ、し
かも、単結晶６の成長を連続して行うことができ
る。その結果、生産性が従来に比べて高く、従つ
て、単結晶６の成長コストを低減することができ
る。
また、従来のように１mm／分程度の成長速度で
単結晶６を成長させる場合に得られる単結晶６中
の積層欠陥密度は、第３図に示すように極めて大
きいのに対して、上述の実施例のように高速、例
えば２mm／分程度の成長速度で単結晶６を成長さ
せた場合に得られる単結晶６中の積層欠陥密度
は、同図に示すように極めて小さく、このため、
単結晶６の品質は極めて良好である。
単結晶６を成長させる場合に得られる単結晶６中
の積層欠陥密度は、第３図に示すように極めて大
きいのに対して、上述の実施例のように高速、例
えば２mm／分程度の成長速度で単結晶６を成長さ
せた場合に得られる単結晶６中の積層欠陥密度
は、同図に示すように極めて小さく、このため、
単結晶６の品質は極めて良好である。
また、融液３の上方には、既述のように、その
底面に単結晶６よりも少し径の大きい開口を有す
る円筒から成る熱遮蔽体１６を設けているので、
この融液３、発熱体４等からの放射熱により単結
晶６が加熱されるのを防止することができる。こ
のため、この分だけ温度勾配（dT／dx）を大き
くすることができ、従つて、これによつても単結
晶６の成長速度を大きくすることができる。
底面に単結晶６よりも少し径の大きい開口を有す
る円筒から成る熱遮蔽体１６を設けているので、
この融液３、発熱体４等からの放射熱により単結
晶６が加熱されるのを防止することができる。こ
のため、この分だけ温度勾配（dT／dx）を大き
くすることができ、従つて、これによつても単結
晶６の成長速度を大きくすることができる。
さらに、発熱体４の上部の断面積は従来に比べ
て小さいので、この発熱体４全体の電気抵抗もそ
の分だけ高く、従つて、従来に比べて低い電力で
融液３を従来と同程度の温度に加熱することがで
きる。このため、発熱体４による消費電力を従来
に比べて低減することができる。
て小さいので、この発熱体４全体の電気抵抗もそ
の分だけ高く、従つて、従来に比べて低い電力で
融液３を従来と同程度の温度に加熱することがで
きる。このため、発熱体４による消費電力を従来
に比べて低減することができる。
本発明は上述の実施例に限定されるものではな
く、本発明の技術的思想に基づく種々の変形が可
能である。例えば、上述の実施例においては、発
熱体４の上部にテーパ部４ａを設けると共に、下
部溝４ｃの一端に溝４ｄ，４ｅを設けたが、テー
パ部４ａのみを設けてもよい。さらに、例えば第
４図に示すように発熱体４を上部が薄肉となるよ
うにテーパ状としたり、第５図に示すように発熱
体４の上部に凹部４ｆを設けたり、第６図に示す
ように発熱体４の上部に例えばそれぞれ深さの異
なる多数の溝４ｇを設けたりしてもよい。さらに
また、第７図に示すように発熱体４の上部の幅t1
を下部の幅t2に比べて小さくしてもよい。
く、本発明の技術的思想に基づく種々の変形が可
能である。例えば、上述の実施例においては、発
熱体４の上部にテーパ部４ａを設けると共に、下
部溝４ｃの一端に溝４ｄ，４ｅを設けたが、テー
パ部４ａのみを設けてもよい。さらに、例えば第
４図に示すように発熱体４を上部が薄肉となるよ
うにテーパ状としたり、第５図に示すように発熱
体４の上部に凹部４ｆを設けたり、第６図に示す
ように発熱体４の上部に例えばそれぞれ深さの異
なる多数の溝４ｇを設けたりしてもよい。さらに
また、第７図に示すように発熱体４の上部の幅t1
を下部の幅t2に比べて小さくしてもよい。
さらに、第８図に示すように、上述の実施例ま
たは上述の種々の変形例に加えて、水冷ジヤケツ
ト１０ａの周囲に電磁石２１を設けて、融液３に
磁場を印加しつつ単結晶６の引上げ成長を行うよ
うにしてもよい（MCZ法）。このようにすれば、
電気伝導性を有する融液３は上記磁場により電磁
気的な力を受け、その結果、熱対流が抑制され
る。このように熱対流が抑制された状態では、発
熱体４における温度分布が融液３の温度分布に忠
実に反映されるので、第１１Ａ図及び第１１Ｂ図
に示すように、融液３の中心部では温度が低く、
周辺では温度が高くなると共に、融液３の液面に
隣接する部分とその中心部との温度差が上述の実
施例よりもさらに小さくなる。その結果、磁場を
印加しない場合に比べて単結晶６の成長速度をさ
らに大きくすることができる。なお磁場の印加方
向は垂直方向であつてもよい。
たは上述の種々の変形例に加えて、水冷ジヤケツ
ト１０ａの周囲に電磁石２１を設けて、融液３に
磁場を印加しつつ単結晶６の引上げ成長を行うよ
うにしてもよい（MCZ法）。このようにすれば、
電気伝導性を有する融液３は上記磁場により電磁
気的な力を受け、その結果、熱対流が抑制され
る。このように熱対流が抑制された状態では、発
熱体４における温度分布が融液３の温度分布に忠
実に反映されるので、第１１Ａ図及び第１１Ｂ図
に示すように、融液３の中心部では温度が低く、
周辺では温度が高くなると共に、融液３の液面に
隣接する部分とその中心部との温度差が上述の実
施例よりもさらに小さくなる。その結果、磁場を
印加しない場合に比べて単結晶６の成長速度をさ
らに大きくすることができる。なお磁場の印加方
向は垂直方向であつてもよい。
具体例 １
12インチ径のるつぼ２に原料として20Kgの多結
晶シリコンを装填し、次いで、これを融解させた
後、単結晶６を引上げ成長させた。従来は、成長
速度1.2mm／分で融液３のうちのるつぼ２と液面
とに隣接する部分３ａで固化が起きたのに対し
て、融液３の上方に熱遮蔽体１６を設けた場合に
は、1.5mm／分の成長速度で単結晶６の成長を行
うことができた。さらに、上述の実施例のように
熱遮蔽体１６を設けると共に、発熱体４にテーパ
４ａ及び溝４ｄ，４ｅを設けた場合には、2.0
mm／分の成長速度で直径４インチの単結晶６を成
長させることができた。
晶シリコンを装填し、次いで、これを融解させた
後、単結晶６を引上げ成長させた。従来は、成長
速度1.2mm／分で融液３のうちのるつぼ２と液面
とに隣接する部分３ａで固化が起きたのに対し
て、融液３の上方に熱遮蔽体１６を設けた場合に
は、1.5mm／分の成長速度で単結晶６の成長を行
うことができた。さらに、上述の実施例のように
熱遮蔽体１６を設けると共に、発熱体４にテーパ
４ａ及び溝４ｄ，４ｅを設けた場合には、2.0
mm／分の成長速度で直径４インチの単結晶６を成
長させることができた。
具体例 ２
具体例１と同様に、12インチ径のるつぼ２に20
Kgの多結晶シリコン原料を装填して融解させ、次
いで、単結晶６の引上げを行つた。上述の実施例
のように熱遮蔽体１６とテーパ部４ａ及び溝４
ｄ，４ｅが設けられた発熱体４とを設置した場
合、成長速度2.0mm／分で単結晶６を成長させる
ことができた。さらに、第８図に示すように磁場
を印加して単結晶６の成長を行つた場合には、成
長速度2.3mm／分を達成することができた。
Kgの多結晶シリコン原料を装填して融解させ、次
いで、単結晶６の引上げを行つた。上述の実施例
のように熱遮蔽体１６とテーパ部４ａ及び溝４
ｄ，４ｅが設けられた発熱体４とを設置した場
合、成長速度2.0mm／分で単結晶６を成長させる
ことができた。さらに、第８図に示すように磁場
を印加して単結晶６の成長を行つた場合には、成
長速度2.3mm／分を達成することができた。
本発明に係る単結晶成長装置は、断面積が融液
の液面近傍に対向する部分よりもそれより下方に
位置する部分で大きくなつている発熱体から成り
前記融液の液面近傍に対向する部分ではそれより
下方に位置する部分よりも高い温度で加熱する加
熱手段と、引上げ手段により引上げられる単結晶
の側面と前記加熱手段のこの側面に対向する部分
との間に介在させた熱遮蔽手段とをそれぞれ具備
し、前記加熱手段により加熱作用と前記熱遮蔽手
段による熱遮蔽作用との共働作用によつて、前記
融液の液面近傍がるつぼに接する部分からるつぼ
の中心に向うに従つて次第に低い温度となる温度
分布を有するように構成されている。したがつ
て、前記融液の液面近傍をるつぼの中心部分で充
分に低温にすることができると共に、るつぼに接
する融液の液面近傍よりも単結晶部分を充分低温
にすることができるから、加熱手段の発熱量を比
較的低くした場合に、るつぼに接する融液の液面
近傍で固化が起きるとを効果的に防止することが
でき、このために、従来装置に比べて、大きな成
長速度で、しかも、結晶欠陥が少なくて高品質の
単結晶を成長させることができる。
の液面近傍に対向する部分よりもそれより下方に
位置する部分で大きくなつている発熱体から成り
前記融液の液面近傍に対向する部分ではそれより
下方に位置する部分よりも高い温度で加熱する加
熱手段と、引上げ手段により引上げられる単結晶
の側面と前記加熱手段のこの側面に対向する部分
との間に介在させた熱遮蔽手段とをそれぞれ具備
し、前記加熱手段により加熱作用と前記熱遮蔽手
段による熱遮蔽作用との共働作用によつて、前記
融液の液面近傍がるつぼに接する部分からるつぼ
の中心に向うに従つて次第に低い温度となる温度
分布を有するように構成されている。したがつ
て、前記融液の液面近傍をるつぼの中心部分で充
分に低温にすることができると共に、るつぼに接
する融液の液面近傍よりも単結晶部分を充分低温
にすることができるから、加熱手段の発熱量を比
較的低くした場合に、るつぼに接する融液の液面
近傍で固化が起きるとを効果的に防止することが
でき、このために、従来装置に比べて、大きな成
長速度で、しかも、結晶欠陥が少なくて高品質の
単結晶を成長させることができる。
第１図は本発明に係る単結晶成長装置の一実施
例を示す断面図、第２図は第１図に示す単結晶成
長装置における発熱体の拡大斜視図、第３図は成
長された単結晶中の積層欠陥密度と酸素濃度と引
上げ速度との関係を示すグラフ、第４図〜第６図
はそれぞれ本発明の変形例を示す断面図、第７図
は本発明の変形例を示す正面図、第８図は本発明
の変形例を示す断面図、第９Ａ図及び第９Ｂ図は
それぞれ従来の融液中の温度分布を等温線で示す
模式図及び融液の中心軸方向の温度分布を示すグ
ラフ、第１０Ａ図及び第１０Ｂ図はそれぞれ本発
明の実施例についての第９Ａ図及び第９Ｂ図と同
様な模式図及びグラフ、第１１Ａ図及び第１１Ｂ
図はそれぞれ融液に磁場を印加した本発明の変形
例についての第９Ａ図及び第９Ｂ図と同様な模式
図及びグラフ、第１２図はCZ法による従来の単
結晶成長装置の要部を示す断面図である。 なお図面に用いた符号において、１，２……る
つぼ、３……融液、４……発熱体（加熱手段）、
４ａ……テーパ部、５……種結晶、６……単結
晶、１６……熱遮蔽体（熱遮蔽手段）、１７……
引上げ軸（引上げ手段）である。
例を示す断面図、第２図は第１図に示す単結晶成
長装置における発熱体の拡大斜視図、第３図は成
長された単結晶中の積層欠陥密度と酸素濃度と引
上げ速度との関係を示すグラフ、第４図〜第６図
はそれぞれ本発明の変形例を示す断面図、第７図
は本発明の変形例を示す正面図、第８図は本発明
の変形例を示す断面図、第９Ａ図及び第９Ｂ図は
それぞれ従来の融液中の温度分布を等温線で示す
模式図及び融液の中心軸方向の温度分布を示すグ
ラフ、第１０Ａ図及び第１０Ｂ図はそれぞれ本発
明の実施例についての第９Ａ図及び第９Ｂ図と同
様な模式図及びグラフ、第１１Ａ図及び第１１Ｂ
図はそれぞれ融液に磁場を印加した本発明の変形
例についての第９Ａ図及び第９Ｂ図と同様な模式
図及びグラフ、第１２図はCZ法による従来の単
結晶成長装置の要部を示す断面図である。 なお図面に用いた符号において、１，２……る
つぼ、３……融液、４……発熱体（加熱手段）、
４ａ……テーパ部、５……種結晶、６……単結
晶、１６……熱遮蔽体（熱遮蔽手段）、１７……
引上げ軸（引上げ手段）である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 結晶原料の融液を収容するるつぼと、 断面積が前記融液の液面近傍に対向する部分よ
りもそれより下方に位置する部分で大きくなつて
いる発熱体から成り前記融液の液面近傍に対向す
る部分ではそれより下方に位置する部分よりも高
い温度で加熱する加熱手段と、 前記融液から単結晶を引き上げる引上げ手段
と、 前記引上げ手段により引上げられる前記単結晶
の側面と前記加熱手段のこの側面に対向する部分
との間に介在させた熱遮蔽手段とをそれぞれ具備
し、 前記加熱手段による加熱作用と前記熱遮蔽手段
による熱遮蔽作用との共働作用によつて、前記融
液の液面近傍が前記るつぼに接する部分から前記
るつぼの中心に向うに従つて次第に低い温度とな
る温度分布を有するように構成されていることを
特徴とする単結晶成長装置。 ２ 融液に磁場を印加する磁場印加手段を更に具
備することを特徴とする特許請求の範囲第１項に
記載の単結晶成長装置。
Priority Applications (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59176420A JPS6153187A (ja) | 1984-08-24 | 1984-08-24 | 単結晶成長装置 |
| GB08520574A GB2163367B (en) | 1984-08-24 | 1985-08-16 | Crystal puffing |
| NL8502286A NL193666C (nl) | 1984-08-24 | 1985-08-19 | Inrichting voor het vervaardigen van een monokristallijn kristallichaam. |
| FR8512629A FR2569430B1 (fr) | 1984-08-24 | 1985-08-22 | Appareil pour extraire des monocristaux d'un bain de materiau semi-conducteur fondu contenu dans un creuset |
| CA000489331A CA1290654C (en) | 1984-08-24 | 1985-08-23 | Monocrystal growing apparatus |
| DE19853530231 DE3530231A1 (de) | 1984-08-24 | 1985-08-23 | Vorrichtung zum ziehen von einkristallen |
| AT0247085A AT400848B (de) | 1984-08-24 | 1985-08-23 | Vorrichtung zum züchten eines einkristalls |
| SE8503935A SE467258B (sv) | 1984-08-24 | 1985-08-23 | Anordning foer odling av en enkristall med organ foer olikformig uppvaermning |
| IT21977/85A IT1200719B (it) | 1984-08-24 | 1985-08-23 | Apparacchiatura per la crescita di monocristalli |
| MYPI87000893A MY101257A (en) | 1984-08-24 | 1987-06-25 | Monocrystal growing apparatus. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59176420A JPS6153187A (ja) | 1984-08-24 | 1984-08-24 | 単結晶成長装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16391692A Division JPH0660080B2 (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | 単結晶成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6153187A JPS6153187A (ja) | 1986-03-17 |
| JPH0357072B2 true JPH0357072B2 (ja) | 1991-08-30 |
Family
ID=16013382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59176420A Granted JPS6153187A (ja) | 1984-08-24 | 1984-08-24 | 単結晶成長装置 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6153187A (ja) |
| AT (1) | AT400848B (ja) |
| CA (1) | CA1290654C (ja) |
| DE (1) | DE3530231A1 (ja) |
| FR (1) | FR2569430B1 (ja) |
| GB (1) | GB2163367B (ja) |
| IT (1) | IT1200719B (ja) |
| MY (1) | MY101257A (ja) |
| NL (1) | NL193666C (ja) |
| SE (1) | SE467258B (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62105998A (ja) * | 1985-10-31 | 1987-05-16 | Sony Corp | シリコン基板の製法 |
| JPS62223090A (ja) * | 1986-03-20 | 1987-10-01 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 半導体単結晶引上装置 |
| JPS6389488A (ja) * | 1986-09-30 | 1988-04-20 | Toshiba Corp | 単結晶の製造方法 |
| DE3733487C2 (de) * | 1987-10-03 | 1997-08-14 | Leybold Ag | Vorrichtung zum Ziehen von Einkristallen |
| EP0450089A4 (en) * | 1989-10-16 | 1992-07-08 | Nkk Corporation | Apparatus for manufacturing silicon single crystals |
| JPH03183689A (ja) * | 1989-12-11 | 1991-08-09 | Mitsubishi Materials Corp | 単結晶引上装置および引上方法 |
| JP3016897B2 (ja) * | 1991-03-20 | 2000-03-06 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶の製造方法及び装置 |
| US5363795A (en) * | 1991-09-04 | 1994-11-15 | Kawasaki Steel Corporation | Czochralski crystal pulling process and an apparatus for carrying out the same |
| EP0530397A1 (en) * | 1991-09-04 | 1993-03-10 | Kawasaki Steel Corporation | Czochralski crystal pulling process and an apparatus for carrying out the same |
| JP2862158B2 (ja) * | 1993-08-27 | 1999-02-24 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶の製造装置 |
| JPH1179889A (ja) | 1997-07-09 | 1999-03-23 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 結晶欠陥が少ないシリコン単結晶の製造方法、製造装置並びにこの方法、装置で製造されたシリコン単結晶とシリコンウエーハ |
| US6285011B1 (en) | 1999-10-12 | 2001-09-04 | Memc Electronic Materials, Inc. | Electrical resistance heater for crystal growing apparatus |
| KR101105526B1 (ko) * | 2008-12-30 | 2012-01-13 | 주식회사 엘지실트론 | 단결정 잉곳 제조용 히터 및 이를 구비하는 단결정 잉곳 제조장치 |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2979386A (en) * | 1956-08-02 | 1961-04-11 | Shockley William | Crystal growing apparatus |
| FR1316707A (fr) * | 1961-12-22 | 1963-02-01 | Radiotechnique | Perfectionnements aux dispositifs d'obtention de monocristaux par tirage |
| DE1289950B (de) * | 1963-07-24 | 1969-02-27 | Siemens Ag | Vorrichtung zum Ziehen von Halbleiterkristallen |
| US3359077A (en) * | 1964-05-25 | 1967-12-19 | Globe Union Inc | Method of growing a crystal |
| DE1769860A1 (de) * | 1968-07-26 | 1971-11-11 | Siemens Ag | Vorrichtung zum Ziehen von versetzungsfreien Halbleitereinkristallstaeben |
| JPS4921063A (ja) * | 1972-06-15 | 1974-02-25 | ||
| JPS6027464B2 (ja) * | 1976-09-28 | 1985-06-28 | 日本電気株式会社 | 高画素密度変換装置 |
| DE2821481C2 (de) * | 1978-05-17 | 1985-12-05 | Wacker-Chemitronic Gesellschaft für Elektronik-Grundstoffe mbH, 8263 Burghausen | Vorrichtung zum Ziehen von hochreinen Halbleiterstäben aus der Schmelze |
| US4277441A (en) * | 1979-01-15 | 1981-07-07 | Mobil Tyco Solar Energy Corporation | Apparatus for monitoring crystal growth |
| DE3005492C2 (de) * | 1980-02-14 | 1983-10-27 | Wacker-Chemitronic Gesellschaft für Elektronik-Grundstoffe mbH, 8263 Burghausen | Verfahren zur Herstellung reinster Einkristalle durch Tiegelziehen nach Czochralski |
| JPS5711897A (en) * | 1980-06-27 | 1982-01-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Method of pulling up single crystal and device therefor |
| JPS5645890A (en) * | 1980-06-30 | 1981-04-25 | Sony Corp | Crystal growing apparatus |
| DE3027262A1 (de) * | 1980-07-18 | 1982-02-11 | Skf Kugellagerfabriken Gmbh, 8720 Schweinfurt | Im ziehverfahren hergestellte, duennwandige lagerbuechse |
| JPH0244799B2 (ja) * | 1981-10-26 | 1990-10-05 | Sony Corp | Ketsushoseichohoho |
| JPS5964591A (ja) * | 1982-09-30 | 1984-04-12 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 単結晶引上装置 |
| JPH0669917B2 (ja) * | 1982-10-08 | 1994-09-07 | 住友電気工業株式会社 | 複数段ヒ−タ−の制御方法 |
| JPS59137399A (ja) * | 1983-01-28 | 1984-08-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 低転位密度単結晶の育成方法及びその装置 |
| JPS60103097A (ja) * | 1983-11-08 | 1985-06-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 単結晶引上装置 |
-
1984
- 1984-08-24 JP JP59176420A patent/JPS6153187A/ja active Granted
-
1985
- 1985-08-16 GB GB08520574A patent/GB2163367B/en not_active Expired
- 1985-08-19 NL NL8502286A patent/NL193666C/nl not_active IP Right Cessation
- 1985-08-22 FR FR8512629A patent/FR2569430B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 1985-08-23 AT AT0247085A patent/AT400848B/de not_active IP Right Cessation
- 1985-08-23 IT IT21977/85A patent/IT1200719B/it active
- 1985-08-23 CA CA000489331A patent/CA1290654C/en not_active Expired - Lifetime
- 1985-08-23 SE SE8503935A patent/SE467258B/sv not_active IP Right Cessation
- 1985-08-23 DE DE19853530231 patent/DE3530231A1/de active Granted
-
1987
- 1987-06-25 MY MYPI87000893A patent/MY101257A/en unknown
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| SE8503935D0 (sv) | 1985-08-23 |
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