JPH0383886A

JPH0383886A - 単結晶引き上げ用サセプタ

Info

Publication number: JPH0383886A
Application number: JP22272589A
Authority: JP
Inventors: Koichi Nakayama; 幸一中山; Kazuhiro Harada; 和浩原田; Yasushi Shimanuki; 島貫　康
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp; Japan Silicon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp; Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1989-08-29
Filing date: 1989-08-29
Publication date: 1991-04-09

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】［産業上の利用分野コ本発明は、チロクラルスキー法による単結晶引き上げ装
置に使用されるシリコン単結晶引き上げ用サセプタに関
する。

［従来の技術］従来、チロクラルスキー法によるシリコン単結晶の製造
には、第５図に示されるような装置が使用されている。

この単結晶引き上げ装置は、炉体ｉの中央部に石英ルツ
ボ２が設けられ、この石英ルツボ２の略全域が器状の黒
鉛サセプタ３の内部に保持されて構成されている。前記
黒鉛サセプタ３の下端部はベデスタリング４を介して軸
５の上端に取り付けられており、図示しない石英ルツボ
回転モータ及び石英ルツボ昇降モータにより石英ルツボ
２が駆動されるようになっている。また、石英ルツボ２
の周囲にはヒータ６が設けられ、このヒータの加熱量を
制御し七シリコンを融点以上に保ちなから溶湯１１を加
熱している。そして、図示しないが、上方に配置された
引き上げＩＩを使用し、引き上げワイヤ８の先端部のシ
ード支持具９を介して取り付けられたシード１０（結晶
の種）を石英ルツボ２内の溶湯１１に浸した後に引き上
げることにより、シードｌＯを始点として順次成長した
単結晶棒１２が引き上げられるようになっている。

この単結晶棒１２の引き上げに伴い溶湯１１量は減少す
るが、石英ルツボ昇降モータを駆動して石英ルツボ２を
徐々に上昇させ、溶湯１１表面レベルを一定に保つよう
にしている。また、欠陥の無いかつ縄の一定な単結晶棒
１２を得るために、溶湯１１の表面１１ａの温度をシリ
コン融点より一定温度高い温度に保つことが重要なポイ
ントとなっている。

［発明が解決しようとする課ＩＩ］ところが、このようにヒータ６によって石英るつぼ２の
周囲を加熱する場合において、溶湯１１の表面部１１ａ
の温度より底部側の温度が高くなる傾向がある。これは
、ベデスタリング４を通して袖５へ逃げる熱量に比べて
、溶湯１１の表面部１１ａから炉体ｌの雰囲気中へ発散
する熱量か大きいからと考えられる。この逆温度勾配に
より、溶湯１１の底部１１ｂと表面部１１ａとの間で熱
対流が発生し、溶湯１１が底部１１ｂから表面部１１ａ
へ流動するようになる。そして、流動するシリコン溶ｔ
Ｉｈｘｔが、石英ルツボ２の内壁と順次反応して揮発性
の酸化ケイ素（Ｓｉｎ）を生成し、この酸化ケイ素が溶
湯ｉｔ内に一部混入するので、第５図中の矢印のように
、石英ルツボ２の内壁から溶湯１１内部へ酸素が溶出さ
れる。

このような、ヒータ６に加熱される溶ＳＺのメカニズム
により、製造される単、結晶棒１２は、先端側の肩部以
降においても極度に酸素濃度が高い値を示すため、半導
体として使用可能な部分が少なくなり、単結晶の歩留り
が悪くなる。

例えば、上記問題の解決策として、石英ルツボの加熱手
段として、石英ルツボの上下方向外周に複数のヒータを
配設し、単結晶引き上げ工程の進行状況に応じて夫々の
ヒータ加熱量を加減して、シリコン溶湯を一定温度に設
定するようにしたものがある。

しかしながら、このような装置にあっては、複数のヒー
タ制御により溶湯を容易に一定温度に設定できるものの
、ヒータの構成が複雑となること、制御機械を設ける必
要があることなどの不利点があった。

本発明は、上記事情に鑑みて提案されたもので、石英ル
ツボ内の溶湯を常時設定温度に維持することが可能な単
結晶引き上げ用サセプタを提供することにある。

［課題を解決するための手段］本発明に係る単結晶引き上げ用サセプタは、サセプタが
少なくとも上下に二分割された形状で構成されているこ
とを特徴とするものである。

一般に、サセプタは、石英ルツボを内装させて補強する
ために器状に一体に成形されたものである。しかしなが
ら、本発明者等の研究の結果、溶湯の表面部より上方に
延出するサセプタの上縁部が、溶湯の表面部の熱を弾っ
て炉体内部に放出する放熱体の役目を果たしてしまうた
め、溶湯の表面温度が低下するという知見を得た。本発
明はこのような知見に基くものである。

［作用］本発明の単結晶引き上げ用サセプタによれば、黒鉛サセ
プタが少なくとも上下に２分割された形状で構成されて
おり、補強機能が低下されずに溶湯の表面部の熱の逃げ
が防止され、上部からの出熱量のみを低下させる。それ
により、溶湯の温度の逆勾配の程度が小さくなり、溶湯
内の熱対流を抑制するので、酸素濃度も路内−状態にな
る。このような溶湯状態で製造された単結晶棒は、その
先端部から末端部までの略全域が半導体材料として最適
な酸素濃度値を有するものが得られる。

また、分割形状に構成されるサセプタのうち、下部分割
体は、熱膨張による応力歪を吸収するために縦方向に分
割形状にすることによりサセプタの長寿命化を図ること
ができ、その場合は、上部分割体は石英ルツボの補強機
能を損なわないためにリング状の一体型にすることが望
ましい。

［実施例］本発明による単結晶引き上げ用黒鉛サセプタの実施例に
ついて、第１図及び第４図を参照して説明する。なお、
上記実施例と同様な部分には、同一符号を付し、その説
明を省略する。

第１図は、本発明の単結晶引き上げ用黒鉛サセプタを示
す図である。この黒鉛サセプタ２０の全体形状は従来の
サセプタと同じ寸法であって、上部分割体２０ａと下部
分割体２０ｂとからなる上下に２分割されたものである
。上部分割体２０ａはリング形状をなし、その下端面２
０ｃが下方に向かうにしたがって漸次拡径するテーバ状
に形成されている。また、下部分割体２０ａは器状に形
成され、その下部がベデスタリング４の上部に載置され
ているとともに、上端面２０ｄが下方に向かうにしたが
って漸次拡径するテーバ状に形成されている。そして、
下端面２０ｃと上端面２０ｄとを当接させて下部分割体
２０ｂの上に上部分割体２０ａが重ねられることにより
黒鉛サセプタ２０が構成されるようになっている。

この分割形状の黒鉛サセプタ２０は、第２図及び第３図
に示されるように、その分割面（下端面２０ｃと上端面
２０ｄの当接面）が引き上げ開始時点における溶湯１１
の表面部１１ａの上部に位置し、また、ヒータ６に常時
加熱される位置に配設されている。

そして、単結晶の引き上げ作業を行う場合には、溶湯１
１内部の表面ｗＪｔｌａは、石英ルツボ２を介して下部
分割体２０ｂに伝導され、熱（第３図の中矢印）が奪わ
れていくが、下部分割体２０の上面２０ｄと当接する上
部分割体２０ａの下面２０ｃとの間に僅かな空隙部２０
ｅが形成されているため、熱は上部分割体２０ａまでに
伝わりにくくなり、放熱量が減少する。

したがって、黒鉛サセプタ２０が少なくとも上下に二分
割された形状で構成されていることにより、溶ｍｘｉの
表面部１１ａの石英ルツボ２、黒鉛サセプタ３を通して
の熱の逃げが減少し、溶湯１１の温度の逆勾配の程度が
小さくなり溶ｓ１１内部の熱対流を抑制するので、酸素
濃度も略角−状態になる。これ１こより製造される単結
晶＋４１１１２は、その先端部から末端部までの略全域
が半導体材料として最適な酸素濃度値を有するものが得
られる。

上記のように、黒鉛サセプタ２０が上下に分割されて構
成されている場合、操業時に上下の温度が異なるので下
側が膨張するが、分割面２０ｃと２０ｄとの当接面がズ
レることにより逃げることができる。また、黒鉛サセプ
タ２０の全高は従来のものと変わっていないため石英ル
ツボ２の補強機能を十分に発揮することができる。

また、第４図に示すものは、本発明の他の実施であり、
下部分割体２０ｂが、縦方向に複数に（図示例では、３
分割）分割した形状に構成されているものである。これ
ら分割された縦割り分割体２０ｆ、　２０ｇ、　２０ｈ
の上部が、リング形状の上部分割体２０ａに支持されて
黒鉛サセプタ２０が構成されていることにより、熱膨張
による応力歪を吸収して黒鉛サセプタ２０のクラックや
割れを防止することができ、サセプタ２０の長寿命化を
図ることができる。

この例の場合には、黒鉛サセプタ２０を組み立てる際に
、上部分割体２０ａが複数の下部分割体２０ｂを押さえ
る役目をするので、軸５上部へのルツボ２等のセツティ
ングが容易になる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、黒鉛サセプタの
全体形状を変化させずに、少なくとも上下に二分割した
形状で構成することにより、溶湯上部への放熱量を低下
させ、それにより、溶湯の温度の逆勾配の程度が小さく
なり、溶湯内部の熱対流を抑制するので、酸素濃度も略
角−状態になる。これにより製造された単結晶棒は、そ
の先端部から末端部までの略全域が半導体材料として最
適な酸素濃度値を有するものが得られる。

【図面の簡単な説明】

第ｉ図ないし第４図は本発明の単結晶引き上げ用サセプ
タの実施例を示すもので、第１図はサセプタの一実施例
を示す断面図、第２図は本発明のサセプタを単結晶引き
上げ装置に配設した要部断面図、第３図は石英ルツボ内
部の溶湯表面部付近を示す要部断面図、第４図はサセプ
タの他の実施例を示す外観図、第５図は従来のサセプタ
を単結晶引き上げ装置に配役した断面図である。ｌ・・・・・炉体、２・・・・・石英ルツボ、６・・・・・ヒータ、！・・・・・溶湯、ｌａ・・・・・溶湯表面部、　　ｌｌｂ・・・・・溶湯
底部、２・・・・・単結晶棒、Ｏ・・・・・黒鉛サセプタ、Ｏａ・・・・・上部分割体、　　２０ｂ・・・・・下部
分割体、Ｏｃ・・・・・上部分割体の下端面、０、ｄ・・・・・下部分割体の上端面、Ｏｅ・・・・・
空隙部、ＣＢ、　２０ｇ、　２０ｈ・・・・・縦割り分割体。

Claims

【特許請求の範囲】チョクラルスキー法による単結晶引き上げ装置に使用さ
れる石英ルツボを保持する器状のサセプタであって、前記サセプタが少なくとも上下に二分割された形状で構
成されていることを特徴とする単結晶引き上げ用サセプ
タ。