JPH04202084A - 単結晶製造装置 - Google Patents

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〉 本発明は、チョクラルスキー法による半導体単結晶の製
造装置に関する。

〈従来の技術〉 シリコン等の半導体単結晶の製造方法として、坩堝に充
填された融液に種結晶を浸して、これを回転しつつ上方
に引上げ種結晶下に単結晶を成長させる、チョクラルス
キー法（ｃＺ法）が知られている。

このチョクラルスキー法で単結晶を製造する場合に操業
の生産性を向上させる方法として、特開平２−９７８２
に示されるような単結晶製造装置が開示されている。　
第４図に、この単結晶製造装置の該略図が示される。

第４図に示される単結晶製造装置（以下、製造装置とす
る）は、炉体５０に配備される坩堝５２に充填された融
液５４に、チャック５６に保持された種結晶５８を浸し
て、この種結晶５８を回転しつつ（あるいは坩堝５２も
逆方向に回転しつつ）引上軸６０によって上方の成長室
６２に引上げることにより単結晶Ａを連続成長させる。

　この製造装置においては、坩堝５２は外槽５２ａと内
槽５２ｂとから構成され、単結晶Ａの成長容量に応して
長尺な多結晶供給装置６４より原料である多結晶６６を
外槽５２ａに供給可能な構成となっており、融液５４の
量を一定量に保ち、大量の単結晶Ａを連続的に製造する
ことを可能としたものである。

ここで、単結晶Ａが所定の長さに成長した際には、この
単結晶Ａを成長室６２より取り出す必要があり、そのた
めに炉体５０と成長室６２とを遮蔽するための遮蔽部材
であるアイソレーションバルブ６８が設ける必要がある
。　つまり、この製造装置においては所定長の単結晶Ａ
を成長室６２に引上げた後に、アイソレーションバルブ
６８を矢印ａに示される方向に回動じて炉体５０と成長
室６２とを遮蔽し、成長室６２を大気圧に開放して単結
晶Ａを取り出すものである。

また、特開平１−２４６１９１号公報には、第５図に示
されるように成長室６２の下端部にバルブ収納部７０を
設け、この収納室の内部で矢印す方向にアイソレーショ
ンバルブ７２をスライドすることにより、炉体５０と成
長室６２とを遮蔽する製造装置か開示されている。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、このような単結晶製造装置においてはではア
イソレーションバルブ６８　（７２）の炉体５０側表面
や炉体５０内壁に、融液からの発生するガスに起因する
ＳｉＯ等の付着物７４が形成および堆積し、この付着物
７４が坩堝５２内に落下してしまうという問題点がある
。　このような付着物７４が坩堝５２内に混入すると、
この付着物７４は融液中５４液面上で浮遊状態となって
しまい、単結晶Ａの引上げ時に単結晶に付着し多結晶化
を引き起こすという問題点がある。

ところが、第４図に示されるような製造装置では、アイ
ソレーションバルブ６８の炉体５０側表面にこのような
付着物７４が形成し易く、アイソレーションバルブ６８
の閉塞時あるいは閉塞中等に付着物７４が落下してしま
うという問題点がある。　また、第５図に示されるよう
なアイソレーションバルブ７２を適用する装置において
は、第４図に示される例よりもアイソレーションバルブ
７２に付着する付着物７４は少ないが、アイソレーショ
ンバルブ７２の開閉時のスライドによる振動で炉体５０
内壁に付着した付着物が落下することがあり、また、使
用を続けるうちに、やはりアイソレーションバルブ７２
に付着物７４が形成され、これが坩堝５２内に落下して
しまう問題点がある。

本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決すること
にあり、炉体と成長室との遮蔽手段（アイソレーション
バルブ）への付着物の形成をおよび堆積を防止し、常に
良好な半導体単結晶を製造することができ、そのために
半導体単結晶の製造コストにも優れる単結晶製造装置を
提供することにある。

く課題を解決するための手段〉 前記目的を達成するために、本発明は、多結晶を融解さ
せながらその融液を炉体内に配置される坩堝に供給し、
この融液より成長室に単結晶を引上げてその単結晶を成
長させ、所定長の単結晶を引上げた後、遮蔽部材で前記
炉体と前記成長室とを遮蔽して前記単結晶を取り出し可
能に構成される単結晶製造装置であって、前記遮蔽部材
の前記炉体側の表面から不活性ガスを排出する手段を有
することを特徴とする単結晶製造装置を提供する。

また、前記遮蔽手段は炉体側が凸状の形状を有するもの
であるのが好ましい。

以下、本発明の単結晶製造装置について詳細に説明する
。

第１図に、本発明に係る単結晶製造装置の一例の概略断
面図が示される。　なお、第１図に示される単結晶製造
装置は、基本的な構成は第４図に示される単結晶製造装
置と同様であるので、同じ部相には同じ番号を付し、そ
の詳細な説明は省略する。

第１図に示される単結晶製造装置１０（以下、製造装置
１０とする。）は、炉体５０内に配置された坩堝５２に
充填された融液５４に種結晶５８を浸漬し、この種結晶
５８（あるいは坩堝５２も）を回転しつつ上方に引上げ
ることにより単結晶Ａを成長させるものであり、単結晶
Ａの成長容量に応じて多結晶６６を坩堝５２の外槽５２
ａに投入することにより、融液５４の量を一定量に保ち
、大量の単結晶Ａを連続的に製造することを可能とした
ものである。

また、本発明に係る製造装置１０においては成長室６２
に引上げられた所定長の単結晶Ａを取り出す際に、炉体
５０と成長室６２とを遮蔽する遮蔽部材としてのアイソ
レーションバルブ１２を有するものである。

つまり、図示例の製造装置１０においては、単結晶の成
長時にはアイソレーションバルブ１２は第２ａ図（第１
図実線）に示される位置に配置され、炉体５０と成長室
６２とは連通した状態となっている。　一方、単結晶Ａ
が所定の長さに成長すると、単結晶Ａは成長室６２内に
引上げられ、次いでアイソレーションバルブ１２か矢印
ａ方向に回動して第２ｂ図（第１図点線）に示される位
置に配置され、炉体５０と成長室６２とを遮蔽する。　
この状態で成長室６２が大気圧に解放され、単結晶Ａが
成長室６２から取り出される。　取り出し終了後には再
度アイソレーションバルブ１２か第２ａ図に示される位
置とされて炉体５０と成長室６２とが連通され、再度単
結晶Ａの引上げを開始することにより連続成長が行われ
る。

ここで、本発明に係る製造装置１０においては、炉体５
０と成長室６２との遮蔽手段であるアイソレーションバ
ルブ１２は炉体５０側の表面より不活性ガスを排出する
ように構成されるものであり、また、図示例においては
、好ましい態様としてアイソレーションバルブ１２の炉
体５０側が凸状の形状を有する。

前述のように、アイソレーションバルブを有する半導体
単結晶の製造装置において、良好な単結晶の成長を妨害
する要因の一つとして、アイソレーションバルブの炉体
５０側表面や炉体５０内壁に融液５４から発生するガス
に含まれるＳｉＯ等が付着および堆積し、これが坩堝５
２内に落下して浮遊状態となり、単結晶Ａの成長時にこ
の付着物７４が単結晶Ａに付着して多結晶化を引き起こ
すことが挙げられる。

本発明の製造装置１０においては、アイソレーションバ
ルブ１２の炉体５０側表面から不活性ガスを排出するこ
とにより、前記融液５４から発生するＳｉＯ等を含むガ
ス（以下、ＳｉＯガスとする）がアイソレーションバル
ブ１２に接触することを防止し、付着物７４がアイソレ
ーションバルブ１２に付着すること防止するものである
。　図示例の製造装置１０においては、この不活性ガス
の排出を、アイソレーションバルブ１２に図示しない不
活性ガス供給手段を接続し、アイソレーションバルブ１
２の炉体５０側表面に、例えは第３図に示されるように
形成された排出口１４より不活性ガスを排出することに
より、アイソレーションバルブ１２へのＳｉＯガスの接
触を防止する。

従って、本発明の単結晶製造装置によれば、多結晶化を
防止し、常に良好なシリコン単結晶等の半導体単結晶を
製造することができ、また多結晶化防止による歩留まり
の向上により、製造コストの低下も図ることかできる。

不活性ガスの排出量には特に限定はなく、アイソレーシ
ョンバルブ１２の表面へのＳｉＯガスの接触を好適に阻
止できる量を、アイソレーションバルブ１２の形状やサ
イズ、さらには形成される排出口１４の形状や数、サイ
ズ等に応じて適宜決定すればよい。　また同様に排出口
１４の形状、数、サイズさらには形成位置にも特に限定
はない。

適用される不活性ガスとしては、特に限定はなく、通常
の半導体単結晶製造の雰囲気ガスとして適用される不活
性ガスがいずれも適用可能である。　また、不活性ガス
の供給手段も公知の各種の方法がいずれも適用可能であ
る。

本発明に適用されるアイソレーションバルブ１２表面か
らの不活性ガスの排出方法は図示例のようなアイソレー
ションバルブ１２の炉体５０側表面に形成される排出口
１４から行うものに限定はされず、例えばアイソレーシ
ョンバルブ１２の炉体５０側表面に、アイソレーション
バルブ１２表面に不活性ガスを吹き付けるノズルを設け
る方法等、不活性ガスの排出により、ＳｉＯガスのアイ
ソレーションバルブ１２の炉体５０側表面への接触を好
適に阻止することが可能であれば、各種の方法が適用可
能である。

不活性ガスの排出は、常時おこなうものであってもよく
、必要時のみであってもよい。

なお、本発明者の検討によれば、アイソレーションバル
ブ１２による炉体５０と成長室６２との遮蔽時のみ、好
ましくは単結晶の引上げ終了直後から再開時直前まで不
活性ガスを排出することにより、付着物７４の形成およ
び堆積をほとんど防止することができる。

図示例の製造装置１０においては、好ましい態様として
アイソレーションバルブ１２の炉体５０側が凸状の形状
を有するものである。　このような構成とすることによ
り、ＳｉＯガスのアイソレーションバルブ１２への圧力
を弱めることができ、より好適にアイソレーションバル
ブ１２へのＳｉＯ等の付着を防止できる。

凸状の形状には特に限定はなく、各種の形状がいずれも
適用可能であるが、より好適に圧力を分散できる点で図
示例のような湾曲面、もしくは球面形状であるのが好ま
しい。　また、凸の量にも特に限定はないが、好ましく
は、最大位置で１５〜２０ｍｍ程度である。

以上、本発明にかかる単結晶製造装置について詳細に説
明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良およ
び変更等を行ってもよいのはもちろんである。

〈実施例〉 以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明をより詳細
に説明する。

第１図に示される本発明の製造装置１０によってシリコ
ン単結晶の製造を行った。

適用したアイソレーションバルブ１２は直径的２５０ｍ
ｍで、炉体５０側に最大１６ｍｍ凸となる球面形状を有
し、かつ、炉体５０側面に直径３ｍｍの排出口１４を１
６個、第３図に示されるように形成し、図示しない供給
器でアルゴンガスを６０　ｆＬ　／　ｍ　ｉ　ｎ供給し
た。

このような本発明の製造装置１０、および通常のアイソ
レーションバルブを適用する以外は同様の構成を有する
従来の製造装置を用い、単結晶Ａの長さが１ｍとなっり
た段階でアイソレーションバルプを閉塞して、単結晶を
取り出し、取り出し後、再度単結晶の引上げを行う操作
を繰り返し行った。

第６図に、各製造装置における付着物７４の坩堝５２へ
の落下およびその単結晶Ａへの付着による、単結晶Ａの
多結晶化の確率を示す。

第６図に示される結果より、本発明の製造装置によれば
多結晶化が発生する確率を半分以下とすることができ、
しかも、単結晶の引上げを繰り返し行った際にも、多結
晶化の増加を押さえられることがわかる。

以上の結果より、本発明の効果は明らかである。

〈発明の効果〉 以上詳細に説明したとおり、前記所定の構成を有する本
発明の単結晶製造装置は、所定長に゛　成長した単結晶
を取り出す際に炉体と成長室とを遮蔽するための遮蔽手
段が、その炉体側表面から不活性ガスを排出する手段を
有することにより、融液から発生するＳｉＯ等を含むガ
スが遮蔽手段に接触することを防止し、遮蔽手段に５１
０等が付着することを防止することかできる。　また、
好ましくは遮蔽手段の炉体側表面を凸状の形状とするこ
とにより、融液から発生ずるガスの遮蔽手段に対する圧
力を弱め、より好適に遮蔽手段へのＳｉＯ等の付着を防
止することができる。

従って、本発明の単結晶製造装置を適用することにより
、炉体と成長室とを遮蔽する遮蔽手段より坩堝中にＳｉ
Ｏ等の付着物が落下することが極めて少なく、常に良好
な半導体単結晶を製造することができる。　また、坩堝
内への付着物の混入がないため歩留まりも向上し、半導
体単結晶の製造コストも低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる単結晶製造装置の一例を示す
概略断面図である。 第２図は、第１図に示される単結晶製造装置のアイソレ
ーションバルブ近傍を示す概略断面図である。 第３図は、第１図に示される単結晶製造装置のアイソレ
ーションバルブの炉体側を示す平面図である。 第４図は、従来の単結晶製造装置の一例を示す概略断面
図である。 第５図は、従来の単結晶製造装置のアイソレーションバ
ルブ近傍の別の例を示す概念図である。 第６図は、本発明の単結晶製造装置および従来の単結晶
製造装置における単結晶の多結晶化の確率を示すグラフ
である。 符号の説明 １０・・・単結晶製造装置、 １２．６８．７２・・・アイソレーションバルブ、１４
・・・排出口、 ５０・・・炉体、 ５２・・・坩堝、 ５４・・・融液、 ５６・・・チャック、 ５８・・・種結晶、 ６０・・・引上軸、 ６２・・・成長室、 ６４・・・多結晶供給装置、 ６６・・・多結晶、 ７０・・・バルブ収納部、 ７４・・・付着物、 Ａ・・・単結晶

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）多結晶を融解させながらその融液を炉体内に配置
   される坩堝に供給し、この融液より成長室に単結晶を引
   上げてその単結晶を成長させ、所定長の単結晶を引上げ
   た後、遮蔽部材で前記炉体と前記成長室とを遮蔽して前
   記単結晶を取り出し可能に構成される単結晶製造装置で
   あって、 前記遮蔽部材の前記炉体側の表面から不活性ガスを排出
   する手段を有することを特徴とする単結晶製造装置。