JPH037405Y2 - - Google Patents
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- JPH037405Y2 JPH037405Y2 JP1985032474U JP3247485U JPH037405Y2 JP H037405 Y2 JPH037405 Y2 JP H037405Y2 JP 1985032474 U JP1985032474 U JP 1985032474U JP 3247485 U JP3247485 U JP 3247485U JP H037405 Y2 JPH037405 Y2 JP H037405Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crucible
- melt
- single crystal
- heater
- crystal
- 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.)
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本考案は例えば半導体装置の材料として使用さ
れるシリコン単結晶等の結晶を成長させる装置に
関する。 〔従来技術〕 単結晶を成長させるには種々の方式があるが、
その中に回転引上方式がある。この方式は第３図
に示すようにるつぼ１３内に挿入した単結晶用材
料を誘動加熱コイル又は抵抗加熱コイル１２にて
全部溶融させた後、その溶融液１４を引上げ棒１
７により上方に引上げていくことにより、溶融液
１４が凝固してなる単結晶１５を成長させる方式
である。この方式では結晶成長に伴つて溶融液量
が減少するため成分元素が単結晶１５の成長方向
に偏析するという問題が生ずる。 これを解決するために溶融層方式が提案されて
いる。この方式は第４図に示す如くるつぼ１３の
外側に昇降可能に設けた誘導加熱コイル１２をる
つぼ１３の上側から下側へ徐々に降下させてい
き、成長せしめられた単結晶１５の量に拘わら
ず、るつぼ１３内の溶融液１４の量を一定に維持
して単結晶１５を成長させる方式である
（JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL
SOCIETY.July，1985，P393〜365）。 〔考案が解決しようとする問題点〕 しかしながら上記溶融層方式による場合は偏析
が改善されるのであるが、結晶成長装置の加熱手
段が誘導加熱コイルであるため、その誘導電磁力
にて溶融液に強制対流が生じ、例えば石英
（SiO2）製るつぼを使用している場合にはその対
流により石英製るつぼが溶解して酸素が溶出し、
単結晶中に酸素が含有される。 このようにして酸素を含有するシリコン単結晶
を半導体装置用材料として用いるべく、これをス
ライスして得たシリコンウエハを熱処理した場合
には含有酸素に起因して結晶欠陥の発生原因とな
る。このため溶融層方式による場合は低酸素の単
結晶を製造できなかつた。 また上記るつぼを使用する場合は、その鉛直方
向へ伝熱するため例えば熱を必要とする上部側か
ら不要な下部側が熱が逃げるので、加熱効率が悪
く、また溶融液を一定量に維持すべく管理するこ
とが困難であつた。 〔問題点を解決するための手段〕 本考案は斯かる事情に鑑みてなされたものであ
り、るつぼを内、外２層にして外層を鉛直方向に
分割した構造とし、またそのるつぼの周囲に抵抗
加熱式のヒータを設けることにより、るつぼ内に
挿入した結晶用材料を上側から下側へ向けて溶融
しつつその溶融液を上方に引上げて偏析の発生を
防止して結晶を成長させる場合にあつても、るつ
ぼ内の溶融液の対流を抑制して含有酸素が低減せ
しめられた結晶を成長させ得、またるつぼの鉛直
方向での熱移動を抑制でき、これにより加熱効率
に優れ、また溶融液量の管理が容易な結晶成長装
置を提供することを目的とする。 本考案に係る結晶成長装置は、るつぼ内に挿入
した結晶用材料を上側から下側へ向けて溶融しつ
つその溶融液を上方に引上げて結晶を成長させる
装置において、一体型の内層るつぼの外側に、前
記溶融液の熱対流を防止すべく環状のるつぼ素体
を上下に積層してなる外層るつぼを一体的に取付
けたるつぼと、該るつぼの周囲に上下方向に複数
個設けられ、個々に加熱制御可能とした抵抗加熱
式ヒータと、該ヒータの周囲に設けた熱遮蔽体と
を具備することを特徴とする。 〔実施例〕 以下に本考案を図面に基づく具体的に説明す
る。第１図は本考案の実施例を示す模式的側断面
図であり、図中１はチヤンバーを示す。チヤンバ
ー１は軸長方向を垂直とした略円筒状の真空容器
であり、上面中央部には矢符方向に所定速度で回
転する引上げチヤツク７の回転軸７′がエアシー
ルドされて貫通されている。引上げチヤツク７に
はシード（結晶成長の核となる単結晶）５′が取
付けられている。 チヤンバー１の底面中央部には、前記引上げチ
ヤツク７とは同一軸心で逆方向に所定速度で回転
するるつぼ３の支持軸６がエアシールドされて貫
通している。支持軸６の先端には黒鉛製るつぼ
３′がその内側に石英（SiO2）製るつぼ３を嵌合
する状態で取り付けられている。 上記黒鉛製るつぼ３′はその軸長方向に例えば
５分割され、上４段の環状るつぼ素体３１′，３
２′，３３′，３４′と最下段の有底環状のるつぼ
素体３５′とからなつており、該有底環状のるつ
ぼ素体３５′は石英製るつぼ３をその半径方向へ
移動するのを防止している。 るつぼ３の上にはチヤンバー１を貫通して不純
物添加用の管９が設けられており、るつぼ３の回
転域の外側には抵抗加熱式ヒータ２が、その更に
外側にチヤンバー１との間の位置には熱遮蔽体８
が夫々同心円筒状に配設されている。 ヒータ２はその軸長方向寸法がるつぼ３の軸長
方向寸法よりも十分短い寸法である抵抗加熱用コ
イル２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７
を例えば７個、るつぼ３の側壁前面にその軸長方
向に沿つて設けられている。各抵抗加熱式コイル
２１，……，２７は夫々図示しない電流値制御装
置の電源端子に接続されており、各コイル２１等
は電流値制御装置により電流の給断及び電流値の
大きさが制御される。 このように構成された本考案装置により溶融層
方式に基づいて単結晶を成長させる場合につき以
下に説明する。例えばオペレータは、まずるつぼ
３内に単結晶用材料１０を挿入し、ヒータ２の上
側のコイル２１等数個に通電して材料１０の上部
を加熱溶融させる。そしてるつぼ３内の溶融液４
が所定量又は所定深さとなると不純物を管９より
添加し、然る後引上げチヤツク７を一旦下げて、
シード５′を溶融液４に接触させたのち、チヤツ
ク７を回転させつつ上方に引上げていき、単結晶
５を成長させる。単結晶５を成長させる一方、る
つぼ３内の溶融液４の量又は深さを一定とすべ
く、上方のコイル２１等から下方のコイル２２等
への電力量を増加させる制御を行う。 上述の材料溶融の際、るつぼ３が軸長方向に分
割された構造であるので、その接合部にて熱伝達
率が低下してるつぼ３の鉛直方向への熱流が阻止
される。従つて、このようなるつぼを使用してヒ
ータ２により加熱する場合は、加熱するるつぼ３
部分近傍のみが昇温されることになり、加熱効率
が高く、また溶融液を所定量に管理することが容
易となつた。そして、成長せしめられた結晶は偏
析がなく、また抵抗加熱式のヒータにより加熱さ
れているので、溶融液に対流が生じ難いため酸素
レベルが低い。 なお、上記実施例では外側の黒鉛製るつぼ３′
を５分割としているが、本考案はこれに限るもの
ではなく、るつぼ３′を適当数に分割したもので
もよい。加熱効率はるつぼ３′をなるべく多く分
割した方が優れ、またそのようなるつぼを使用し
た場合は溶融液量の管理が容易である。 また、上記実施例では例えば７個のコイルをる
つぼの側壁全面に覆うように設けているが、本考
案はこれに限らず、第２図に示すようにるつぼ３
の軸長方向寸法の半分程度の幅寸法となるように
例えば４個のコイル２１′，２２′，２３′，２
４′を１組としたヒータ２′を、るつぼ３の外側に
昇降させるようにしてもよいことは勿論である。 そしてまた、上記実施例ではヒータを分割した
場合を示しているが、本考案は場合によつてはる
つぼを幅の広い１個のヒータで覆う構成としても
よい。 シリコン単結晶用材料１０をるつぼ３内に挿入
してこれを溶融層方式にて単結晶に成長させべ
く、その上側を所定の溶融液深さとなるまでヒー
タ２にて溶融し、その後るつぼ３を0.5rpmで回
転させ、またチヤツク７をそれと逆方向に20rpm
で回転させながら引上げると共に材料１０を溶融
し、シリコン単結晶を約4m成長させた。なお材
料１０を溶融させ始めて以降、管９より不純物で
あるＰを所定のピツチで適当量づつ添加した。 第１表は成長させたシリコン単結晶から50mm間
隔でサンプルを採取してウエハを作成し、ウエハ
の抵抗率を測定した結果を示す。
れるシリコン単結晶等の結晶を成長させる装置に
関する。 〔従来技術〕 単結晶を成長させるには種々の方式があるが、
その中に回転引上方式がある。この方式は第３図
に示すようにるつぼ１３内に挿入した単結晶用材
料を誘動加熱コイル又は抵抗加熱コイル１２にて
全部溶融させた後、その溶融液１４を引上げ棒１
７により上方に引上げていくことにより、溶融液
１４が凝固してなる単結晶１５を成長させる方式
である。この方式では結晶成長に伴つて溶融液量
が減少するため成分元素が単結晶１５の成長方向
に偏析するという問題が生ずる。 これを解決するために溶融層方式が提案されて
いる。この方式は第４図に示す如くるつぼ１３の
外側に昇降可能に設けた誘導加熱コイル１２をる
つぼ１３の上側から下側へ徐々に降下させてい
き、成長せしめられた単結晶１５の量に拘わら
ず、るつぼ１３内の溶融液１４の量を一定に維持
して単結晶１５を成長させる方式である
（JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL
SOCIETY.July，1985，P393〜365）。 〔考案が解決しようとする問題点〕 しかしながら上記溶融層方式による場合は偏析
が改善されるのであるが、結晶成長装置の加熱手
段が誘導加熱コイルであるため、その誘導電磁力
にて溶融液に強制対流が生じ、例えば石英
（SiO2）製るつぼを使用している場合にはその対
流により石英製るつぼが溶解して酸素が溶出し、
単結晶中に酸素が含有される。 このようにして酸素を含有するシリコン単結晶
を半導体装置用材料として用いるべく、これをス
ライスして得たシリコンウエハを熱処理した場合
には含有酸素に起因して結晶欠陥の発生原因とな
る。このため溶融層方式による場合は低酸素の単
結晶を製造できなかつた。 また上記るつぼを使用する場合は、その鉛直方
向へ伝熱するため例えば熱を必要とする上部側か
ら不要な下部側が熱が逃げるので、加熱効率が悪
く、また溶融液を一定量に維持すべく管理するこ
とが困難であつた。 〔問題点を解決するための手段〕 本考案は斯かる事情に鑑みてなされたものであ
り、るつぼを内、外２層にして外層を鉛直方向に
分割した構造とし、またそのるつぼの周囲に抵抗
加熱式のヒータを設けることにより、るつぼ内に
挿入した結晶用材料を上側から下側へ向けて溶融
しつつその溶融液を上方に引上げて偏析の発生を
防止して結晶を成長させる場合にあつても、るつ
ぼ内の溶融液の対流を抑制して含有酸素が低減せ
しめられた結晶を成長させ得、またるつぼの鉛直
方向での熱移動を抑制でき、これにより加熱効率
に優れ、また溶融液量の管理が容易な結晶成長装
置を提供することを目的とする。 本考案に係る結晶成長装置は、るつぼ内に挿入
した結晶用材料を上側から下側へ向けて溶融しつ
つその溶融液を上方に引上げて結晶を成長させる
装置において、一体型の内層るつぼの外側に、前
記溶融液の熱対流を防止すべく環状のるつぼ素体
を上下に積層してなる外層るつぼを一体的に取付
けたるつぼと、該るつぼの周囲に上下方向に複数
個設けられ、個々に加熱制御可能とした抵抗加熱
式ヒータと、該ヒータの周囲に設けた熱遮蔽体と
を具備することを特徴とする。 〔実施例〕 以下に本考案を図面に基づく具体的に説明す
る。第１図は本考案の実施例を示す模式的側断面
図であり、図中１はチヤンバーを示す。チヤンバ
ー１は軸長方向を垂直とした略円筒状の真空容器
であり、上面中央部には矢符方向に所定速度で回
転する引上げチヤツク７の回転軸７′がエアシー
ルドされて貫通されている。引上げチヤツク７に
はシード（結晶成長の核となる単結晶）５′が取
付けられている。 チヤンバー１の底面中央部には、前記引上げチ
ヤツク７とは同一軸心で逆方向に所定速度で回転
するるつぼ３の支持軸６がエアシールドされて貫
通している。支持軸６の先端には黒鉛製るつぼ
３′がその内側に石英（SiO2）製るつぼ３を嵌合
する状態で取り付けられている。 上記黒鉛製るつぼ３′はその軸長方向に例えば
５分割され、上４段の環状るつぼ素体３１′，３
２′，３３′，３４′と最下段の有底環状のるつぼ
素体３５′とからなつており、該有底環状のるつ
ぼ素体３５′は石英製るつぼ３をその半径方向へ
移動するのを防止している。 るつぼ３の上にはチヤンバー１を貫通して不純
物添加用の管９が設けられており、るつぼ３の回
転域の外側には抵抗加熱式ヒータ２が、その更に
外側にチヤンバー１との間の位置には熱遮蔽体８
が夫々同心円筒状に配設されている。 ヒータ２はその軸長方向寸法がるつぼ３の軸長
方向寸法よりも十分短い寸法である抵抗加熱用コ
イル２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７
を例えば７個、るつぼ３の側壁前面にその軸長方
向に沿つて設けられている。各抵抗加熱式コイル
２１，……，２７は夫々図示しない電流値制御装
置の電源端子に接続されており、各コイル２１等
は電流値制御装置により電流の給断及び電流値の
大きさが制御される。 このように構成された本考案装置により溶融層
方式に基づいて単結晶を成長させる場合につき以
下に説明する。例えばオペレータは、まずるつぼ
３内に単結晶用材料１０を挿入し、ヒータ２の上
側のコイル２１等数個に通電して材料１０の上部
を加熱溶融させる。そしてるつぼ３内の溶融液４
が所定量又は所定深さとなると不純物を管９より
添加し、然る後引上げチヤツク７を一旦下げて、
シード５′を溶融液４に接触させたのち、チヤツ
ク７を回転させつつ上方に引上げていき、単結晶
５を成長させる。単結晶５を成長させる一方、る
つぼ３内の溶融液４の量又は深さを一定とすべ
く、上方のコイル２１等から下方のコイル２２等
への電力量を増加させる制御を行う。 上述の材料溶融の際、るつぼ３が軸長方向に分
割された構造であるので、その接合部にて熱伝達
率が低下してるつぼ３の鉛直方向への熱流が阻止
される。従つて、このようなるつぼを使用してヒ
ータ２により加熱する場合は、加熱するるつぼ３
部分近傍のみが昇温されることになり、加熱効率
が高く、また溶融液を所定量に管理することが容
易となつた。そして、成長せしめられた結晶は偏
析がなく、また抵抗加熱式のヒータにより加熱さ
れているので、溶融液に対流が生じ難いため酸素
レベルが低い。 なお、上記実施例では外側の黒鉛製るつぼ３′
を５分割としているが、本考案はこれに限るもの
ではなく、るつぼ３′を適当数に分割したもので
もよい。加熱効率はるつぼ３′をなるべく多く分
割した方が優れ、またそのようなるつぼを使用し
た場合は溶融液量の管理が容易である。 また、上記実施例では例えば７個のコイルをる
つぼの側壁全面に覆うように設けているが、本考
案はこれに限らず、第２図に示すようにるつぼ３
の軸長方向寸法の半分程度の幅寸法となるように
例えば４個のコイル２１′，２２′，２３′，２
４′を１組としたヒータ２′を、るつぼ３の外側に
昇降させるようにしてもよいことは勿論である。 そしてまた、上記実施例ではヒータを分割した
場合を示しているが、本考案は場合によつてはる
つぼを幅の広い１個のヒータで覆う構成としても
よい。 シリコン単結晶用材料１０をるつぼ３内に挿入
してこれを溶融層方式にて単結晶に成長させべ
く、その上側を所定の溶融液深さとなるまでヒー
タ２にて溶融し、その後るつぼ３を0.5rpmで回
転させ、またチヤツク７をそれと逆方向に20rpm
で回転させながら引上げると共に材料１０を溶融
し、シリコン単結晶を約4m成長させた。なお材
料１０を溶融させ始めて以降、管９より不純物で
あるＰを所定のピツチで適当量づつ添加した。 第１表は成長させたシリコン単結晶から50mm間
隔でサンプルを採取してウエハを作成し、ウエハ
の抵抗率を測定した結果を示す。
【表】
以上詳述した如く本考案は抵抗加熱式ヒータに
より分割るつぼを加熱する構成としているので、
るつぼの個々に温度制御可能とした複数のヒータ
を上、下方向に配設したから、るつぼ内の温度勾
配を容易に設定出来、しかも環状のるつぼ素体を
上下に積層してなる外層るつぼの構成と相俟つて
溶融液の熱対流が防止され、これにより加熱効率
に優れ、溶融液量の管理が容易となる。また成長
した結晶に偏析が発生せず、本考案は結晶の製品
歩留を向上できる等優れた効果を奏する。
より分割るつぼを加熱する構成としているので、
るつぼの個々に温度制御可能とした複数のヒータ
を上、下方向に配設したから、るつぼ内の温度勾
配を容易に設定出来、しかも環状のるつぼ素体を
上下に積層してなる外層るつぼの構成と相俟つて
溶融液の熱対流が防止され、これにより加熱効率
に優れ、溶融液量の管理が容易となる。また成長
した結晶に偏析が発生せず、本考案は結晶の製品
歩留を向上できる等優れた効果を奏する。
第１図は本考案の実施例を示す模式的断面図、
第２図は本考案の他の実施例を示す模式的断面
図、第３図、第４図は従来装置の説明図である。 ２……抵抗加熱式ヒータ、３……るつぼ、４…
…溶融液、５……単結晶、３１′，３２′，３３′，
３４′，３５′……るつぼ素体。
第２図は本考案の他の実施例を示す模式的断面
図、第３図、第４図は従来装置の説明図である。 ２……抵抗加熱式ヒータ、３……るつぼ、４…
…溶融液、５……単結晶、３１′，３２′，３３′，
３４′，３５′……るつぼ素体。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 るつぼ内に挿入した結晶用材料を上側から下側
へ向けて溶融しつつその溶融液を上方に引上げて
結晶を成長させる装置において、 一体型の内層るつぼの外側に、前記溶融液の熱
対流を防止すべく環状のるつぼ素体を上下に積層
してなる外層るつぼを一体的に取付けたるつぼ
と、 該るつぼの周囲に上下方向に複数個設けられ、
個々に加熱制御可能とした抵抗加熱式ヒータと、 該ヒータの周囲に設けた熱遮蔽体と を具備することを特徴とする結晶成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1985032474U JPH037405Y2 (ja) | 1985-03-06 | 1985-03-06 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1985032474U JPH037405Y2 (ja) | 1985-03-06 | 1985-03-06 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61150862U JPS61150862U (ja) | 1986-09-18 |
| JPH037405Y2 true JPH037405Y2 (ja) | 1991-02-25 |
Family
ID=30534020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1985032474U Expired JPH037405Y2 (ja) | 1985-03-06 | 1985-03-06 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH037405Y2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2539336Y2 (ja) * | 1990-03-15 | 1997-06-25 | 住友金属工業株式会社 | 結晶成長装置 |
| JP2606046B2 (ja) * | 1992-04-16 | 1997-04-30 | 住友金属工業株式会社 | 単結晶引き上げ時における単結晶酸素濃度の制御方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5113664Y2 (ja) * | 1971-09-16 | 1976-04-12 | ||
| JPS5345679A (en) * | 1976-10-08 | 1978-04-24 | Hitachi Ltd | Pulling-up apparatus for sillicon single crystal |
| JPS55126597A (en) * | 1979-03-23 | 1980-09-30 | Nec Corp | Single crystal growing method |
-
1985
- 1985-03-06 JP JP1985032474U patent/JPH037405Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61150862U (ja) | 1986-09-18 |
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