JPH0446088A - Method and apparatus for producing single crystal - Google Patents
Method and apparatus for producing single crystalInfo
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- JPH0446088A JPH0446088A JP15148390A JP15148390A JPH0446088A JP H0446088 A JPH0446088 A JP H0446088A JP 15148390 A JP15148390 A JP 15148390A JP 15148390 A JP15148390 A JP 15148390A JP H0446088 A JPH0446088 A JP H0446088A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、単結晶の製造方法および装置に関するもので
ある。詳しく述べると本発明は安定した単結晶育成を行
なうことのできる単結晶の製造方法および装置に関する
ものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a method and apparatus for producing a single crystal. More specifically, the present invention relates to a method and apparatus for producing a single crystal, which enables stable single crystal growth.
[従来の技術]
シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素などのの単結晶
体の製造方法として、坩堝内の融液から結晶を成長させ
つつ引」−げるチョクラルスキー法(CZ法)が広く行
なわれている。[Prior Art] As a method for producing single crystals of silicon, germanium, gallium arsenide, etc., the Czochralski method (CZ method), in which crystals are grown and drawn from a melt in a crucible, is widely used. ing.
従来、このC2法によりシリコン単結晶を得ようとする
場合、例えば第5図に模式的に示すような構成の単結晶
製造装置が用いられている。Conventionally, when attempting to obtain a silicon single crystal using the C2 method, a single crystal manufacturing apparatus having a configuration as schematically shown in FIG. 5, for example, has been used.
単結晶製造装置1は、第5図に示すように加熱チャンバ
部2aと引上げチャンバ部2bとからなるチャンバ2を
有している。加熱チャンバ部りa内には、チャンバ2外
に位置する駆動装置3よりチャンバ底部を貫通して延長
される回転軸4に支持され、引上げ操作時において回転
可能とされるとともに単結晶引上げ量に応じて軸方向に
1−昇可能とされた石英製坩堝5、および該石英製坩堝
5を所定の間隔を有して囲繞する筒状の加熱ヒータ6が
備えられている。なお、この例においては石英製坩堝5
の外周は黒鉛製坩堝7により保護されており、さらにこ
の黒鉛製坩堝7は黒鉛製麦は皿8を介して回転軸4へ支
持されている。As shown in FIG. 5, the single crystal manufacturing apparatus 1 has a chamber 2 consisting of a heating chamber section 2a and a pulling chamber section 2b. Inside the heating chamber part a, a rotating shaft 4 is supported by a drive device 3 located outside the chamber 2 and extends through the bottom of the chamber, and is rotatable during a pulling operation and can control the amount of single crystal pulled. Accordingly, a quartz crucible 5 that can be raised in the axial direction, and a cylindrical heater 6 that surrounds the quartz crucible 5 at a predetermined interval are provided. In addition, in this example, the quartz crucible 5
The outer circumference of the graphite crucible 7 is protected by a graphite crucible 7, and the graphite crucible 7 is supported on the rotating shaft 4 via a plate 8.
引上げチャンバ部2bは、前記石英製坩堝5内に形成さ
れるシリコン融液9から引上げられ育成されるシリコン
単結晶体10の引上げ軸に沿って前記加熱チャンバ部2
aよりも上方へ延長された、前記加熱チャンバ部2aよ
りも内径の小さな部位である。The pulling chamber section 2b is configured to move the heating chamber section 2 along the pulling axis of the silicon single crystal 10 that is pulled up and grown from the silicon melt 9 formed in the quartz crucible 5.
This is a portion that extends upward from point a and has a smaller inner diameter than the heating chamber portion 2a.
またチャンバ2内にはチャンバ」一部壁面をtlT1通
して上方より垂下された先端部に種結晶12を保持する
ためのチャック13を釘する引上、げワイヤ14が配し
てあり、この引1−げワイヤ14は、前記引上げチャン
バ部2bのL部に設けられたワイヤ引上げ装置11によ
って、回転しながら昇降することを可能とされている。Further, inside the chamber 2, there is disposed a pull-up wire 14 that hangs down from above through a part of the wall surface of the chamber tlT1, and nails a chuck 13 for holding the seed crystal 12 to the tip of the pull-up wire 14. The lifting wire 14 can be moved up and down while rotating by a wire pulling device 11 provided at the L section of the pulling chamber section 2b.
このような構成を有する製造装置1において、単結晶の
育成を行なうにはまず、石英製坩堝5内に多結晶シリコ
ンおよび必要に応じて添加されるドーパントなどの原料
を所定量装填し、加熱ヒータ6によって加熱して原料を
溶融して融液9を形成する。そして、該融液9に引上げ
ワイヤ14先端に取付けられた種結晶12を浸漬し、石
英製坩堝5および種結晶12を回転させながら引上げ、
種結晶12の下端に単結晶体10を成長させるものであ
る。In the manufacturing apparatus 1 having such a configuration, in order to grow a single crystal, first, a predetermined amount of raw materials such as polycrystalline silicon and dopants added as necessary are loaded into the quartz crucible 5, and the heater is turned on. 6 to melt the raw material and form a melt 9. Then, the seed crystal 12 attached to the tip of the pulling wire 14 is immersed in the melt 9, and pulled up while rotating the quartz crucible 5 and the seed crystal 12.
A single crystal 10 is grown on the lower end of a seed crystal 12.
ところで、このような単結晶製」−げにおいて、石英製
坩堝5内に形成された高温の融液9からはシリコンモノ
オキサイド(S i O)などが蒸発している。このよ
うな蒸発物が、チャンバ2壁面あるいは既に引上げた単
結晶体10の表面において凝縮し、そして何らかの作用
によって落下して単結晶の成長界面に到達すると結晶が
有転位化してしまう虞れが大きいものとなる。結晶が有
転位化して多結晶化してしまうともはや製品とはならず
、歩留りの著しい低下を引起こしてしまう。もし弓上げ
初期に多結晶化が起った場合には、44変溶解を実施し
、結晶引上げを再開することは可能ではあるものの、時
間的なロスは大きく、また引上げの中期ないし末期に多
結晶化が起れば坩堝等の寿命の問題もあり、再溶解を行
なうことができず、そのまま結晶を引上げることになる
。さらに−旦多結晶化が起こればすでに引上げた結晶の
部位にまで転位等が導入されてしまうので、これらの部
位も品質]−問題となり実質的に製品化することができ
ず、生産性、歩留り等の全てを著しく低下させることと
なる。By the way, in such a single-crystal product, silicon monooxide (S i O) and the like evaporate from the high-temperature melt 9 formed in the quartz crucible 5 . If such evaporated matter condenses on the wall of the chamber 2 or the surface of the single crystal 10 that has already been pulled, and falls due to some action and reaches the growth interface of the single crystal, there is a high possibility that the crystal will become dislocated. Become something. Once the crystal has dislocations and becomes polycrystalline, it can no longer be used as a product, resulting in a significant decrease in yield. If polycrystalization occurs in the early stages of bow raising, it is possible to perform 44-metal melting and restart crystal pulling, but this will result in a large loss of time, and in addition, polycrystallization will occur during the middle to final stages of bow raising. If crystallization occurs, there is a problem with the lifespan of the crucible, etc., and remelting cannot be performed, and the crystals must be pulled out as they are. Furthermore, once polycrystallization occurs, dislocations and the like are introduced into the parts of the crystal that have already been pulled, so these parts also become quality-problematic and cannot be practically commercialized, resulting in lower productivity and lower productivity. This results in a significant decrease in yield, etc.
このため、従来上記のような単結晶引上げ操作時におい
ては、不活性ガスとしてのアルゴンガスGを引上げチャ
ンバ部2b側から加熱チャンバ部2aへと流下させ、こ
のアルゴンガスGに仕送させて蒸発物を系外に排出する
ことにより上記のような有転位化の発生を抑制しようと
することが行なわれている。For this reason, conventionally, during the above-mentioned single crystal pulling operation, argon gas G as an inert gas is flowed down from the pulling chamber section 2b side to the heating chamber section 2a, and the argon gas G is sent to evaporate. Efforts have been made to suppress the occurrence of dislocations as described above by discharging substances out of the system.
しかしながら、前記したような単結晶引上げ操作におい
て、その状況は単結晶引上げの進行と共に刻々と変化す
るものである。すなわち、単結晶体10が上方へと成長
し、またそれに伴い融液9の液面を一定の高さとするた
めに石英製坩堝5が上昇する。さらに育成される単結晶
体10と坩堝5はそれぞれ逆方向が一般的であるが、回
転しており、これにより上方から導入した、すなわち弓
上げチャンバ部2b側から加熱チャンバ部へと導入した
ガスGの流れが変化することもある。さらに前記したよ
うに従来の単結晶製造装置1において、チャンバ2の加
熱チャンバ部2aは引上げ操作時にその内部において石
英製坩堝5が上方へ移動することもあって比較的軸方向
に長く、またづ1−げチャンバ部2bから加熱チャンバ
部2aへはかなり急激に拡径されていく形状である。こ
のため、引上げチャンバ部2b側から加熱チャンバ部2
aへと導入されたアルゴンガスGは、融液9の液面近傍
においては十分な強さの流れとはならす、融液9の液面
より発生する蒸発物を効果的に除去できないのみならず
、該蒸発物が滞留してしまうような渦流を加熱チャンバ
部2内に形成してしまう虞れが大きい。このように従来
のシリコン単結晶の製造方法においては、融液9の液面
より発生する蒸発物を系外に排出するためにチャンバ2
内に不活性ガスを導入しているが、このガスの流れは蒸
発物を系外に排出するために常に適切な流動であるとは
言難いものであった。However, in the single crystal pulling operation as described above, the situation changes from moment to moment as the single crystal pulling progresses. That is, the single crystal 10 grows upward, and the quartz crucible 5 rises in order to keep the liquid level of the melt 9 at a constant height. Furthermore, the single crystal body 10 to be grown and the crucible 5 are rotating, although generally in opposite directions, so that the gas introduced from above, that is, introduced from the bowing chamber section 2b side to the heating chamber section. The flow of G may change. Furthermore, as described above, in the conventional single crystal manufacturing apparatus 1, the heating chamber part 2a of the chamber 2 is relatively long in the axial direction, partly because the quartz crucible 5 moves upward therein during the pulling operation. The diameter of the heating chamber section 2a increases considerably from the first chamber section 2b to the heating chamber section 2a. Therefore, from the pulling chamber part 2b side to the heating chamber part 2
The argon gas G introduced into a does not flow with sufficient strength near the surface of the melt 9, and it not only cannot effectively remove the evaporated matter generated from the surface of the melt 9. , there is a large possibility that a vortex flow in which the evaporated matter will remain will be formed in the heating chamber section 2 . In this way, in the conventional silicon single crystal manufacturing method, the chamber 2 is used to discharge evaporated matter generated from the surface of the melt 9 to the outside of the system.
Although an inert gas is introduced into the system, the flow of this gas is not always appropriate for discharging evaporated substances out of the system.
従って、本発明は単結晶引上げ時における単結晶の有転
位化の虞れなく、安定した単結晶育成を行なえる新規な
単結晶の製造方法および装置を提供することを目的とす
るものである。本発明はさらに、単結晶製1−げ時にお
ける有転位化を防止し、生産性、歩留りならびに製品品
質のn1を図る単結晶の製造り法および装置を提供する
ことを目的とするものである。Therefore, an object of the present invention is to provide a novel method and apparatus for producing a single crystal, which allows stable single crystal growth without the risk of dislocations occurring in the single crystal during pulling. A further object of the present invention is to provide a method and apparatus for producing a single crystal, which prevents the formation of dislocations during single-crystal production and improves productivity, yield, and product quality. .
[課題を解決するための手段]
上記諸口的は、坩堝内に形成された融液に種結晶を接触
させ引、1.げて単結晶体を成長させる単結晶の製造方
法において、通気口を外周側全周にわたり離散的にある
いは連続的に有する中空の環状体を、この環状体と内部
において連通ずる管状の支持体により支持して、前記融
液の液面近傍でかつ引上げられる単結晶体の外周面近傍
となる位置に前記単結晶体を囲繞するように配し、単結
晶づ上げ操作時に、前記環状体の通気口を通じて不活性
ガスを流出させて、融液の液面近傍に坩堝の中心部側か
ら外方側へと向う不活性ガスの流れを形成することを特
徴とする単結晶の製造方法により達成される。[Means for Solving the Problems] The above methods include: 1. bringing a seed crystal into contact with a melt formed in a crucible; In a method for producing a single crystal in which a single crystal is grown by growing a single crystal, a hollow annular body having ventilation holes discretely or continuously over the entire outer periphery is formed by a tubular support internally communicating with the annular body. The annular body is supported so as to surround the single crystal at a position near the liquid surface of the melt and near the outer peripheral surface of the single crystal to be pulled, and the annular body is ventilated during the single crystal lifting operation. This is achieved by a single crystal manufacturing method characterized by causing an inert gas to flow out through the opening to form a flow of inert gas near the liquid surface of the melt from the center of the crucible to the outside. Ru.
上記諸口的はさらに、坩堝内に形成される融液に種結晶
を接触させ引上げて単結晶体を成長させる際に用いられ
る単結晶の製造装置であって、単結晶体の引上げ軸方向
に対し融液液面側より10〜120°の範囲内にある角
度において開口された通気口を全周にわたり離散的にあ
るいは連続的にHする中空の環状体を、この環状体と内
部において連通ずる管状の支持体により支持して、前記
融液の液面近傍でかつ引1げられる単結晶体の外周面近
傍となる位置に前記単結晶体を囲続するように配したこ
とを特徴とする単結晶の製造装置によっても達成される
。The above-mentioned features further include a single crystal manufacturing apparatus used for growing a single crystal by bringing a seed crystal into contact with a melt formed in a crucible and pulling it, which is directed against the pulling axis direction of the single crystal. A hollow annular body with a vent hole opened at an angle within a range of 10 to 120 degrees from the melt surface side, which is connected discretely or continuously over the entire circumference, and a tubular shape that communicates with this annular body internally. The single crystal body is supported by a support body and arranged so as to surround the single crystal body at a position near the liquid surface of the melt and near the outer peripheral surface of the single crystal body to be pulled. This can also be achieved by a crystal manufacturing device.
「作用」
このように本発明は、F&液より発生する蒸発物を不厄
性ガスに搬送させて系外へ排出するにおいて、不活性ガ
スの導入系としてltl!液の液面近傍でかつ引上げら
れる単結晶体の外周面近傍となる位置において前記単結
晶体の全周にわたり通気口を有する環状の送気管を設け
、これに送気することによって、融液の液面近傍におい
て坩堝の中心部側から外方側へと向う均一なガス流れを
確実に形成し、単結晶引上げ時に原料融液から発生する
SiOガス等の蒸発物を融液の液面近傍から直ちに系外
へ排出する。これにより、チャンバ内においてガスが滞
留している領域において前・記蒸発物が凝縮結晶化しさ
らに粗大化してチャンバ壁面あるいは既に引上げた結晶
表面等にf−1石することが未然に防止され、このよう
な蒸発物に起因する有転位化ないしは欠陥の発生がなく
なるものである。"Function" As described above, the present invention can be used as an inert gas introduction system in transporting evaporated substances generated from F& liquid into hazardous gases and discharging them out of the system. By providing an annular air supply pipe having a ventilation hole around the entire circumference of the single crystal at a position near the liquid surface and near the outer circumferential surface of the single crystal to be pulled, and supplying air to this pipe, the melt can be cooled. A uniform gas flow from the center of the crucible to the outside is reliably formed near the liquid surface, and evaporated substances such as SiO gas generated from the raw material melt during single crystal pulling are removed from near the melt surface. Immediately discharge it from the system. This prevents the evaporated matter from condensing and crystallizing in the region where the gas remains in the chamber, becoming coarser, and forming f-1 stones on the chamber wall surface or the surface of the crystal that has already been pulled. This eliminates the occurrence of dislocations or defects caused by such evaporated substances.
以下、本発明を実施態様に基づきより詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be explained in more detail based on embodiments.
第1図は本発明の単結晶製造装置の一実施態様としての
シリコン単結晶製造装置の構成を模式的に示す断面図で
あり、また第2図は同実施態様の要部構成を模式的に示
す斜視図である。。FIG. 1 is a sectional view schematically showing the configuration of a silicon single crystal manufacturing apparatus as an embodiment of the single crystal manufacturing apparatus of the present invention, and FIG. FIG. .
第1図に示す単結晶製造装置1は、前述したような従来
の単結晶製造装置と同様に、加熱チャンバ部2aと引上
げチャンバ部2bとからなるチャンバ2を有している。A single crystal manufacturing apparatus 1 shown in FIG. 1 has a chamber 2 consisting of a heating chamber part 2a and a pulling chamber part 2b, similar to the conventional single crystal manufacturing apparatus as described above.
ここで引上げチャンバ部2bは、育成されるシリコン単
結晶体10の引上げ軸に沿って前記加熱チャンバ部2a
よりも1一方へ延長された、前記加熱チャンバ部2aよ
りも内径の小さな部位である。Here, the pulling chamber part 2b is connected to the heating chamber part 2a along the pulling axis of the silicon single crystal 10 to be grown.
It is a portion that is extended in one direction than the heating chamber portion 2a and has a smaller inner diameter than the heating chamber portion 2a.
また、この単結晶製造装置1において、加熱チャンバ部
りa内には、従来の単結晶製造装置と同禄に、チャンバ
2外に位置する駆動装置3よりチャンバ底部を貫通して
延長される回転軸4に支持された石英製坩堝5、および
該石英製坩堝5を所定の間隔を何して囲続する筒状の加
熱ヒータ6か備えられている。前記駆動装置3は、回転
軸4を介して石英製坩堝5に回転力を与えるとともに、
石英製坩堝5を軸り向に移動させる機構を釘している。In addition, in this single crystal manufacturing apparatus 1, in the heating chamber part a, there is a rotating shaft extending through the bottom of the chamber from a drive device 3 located outside the chamber 2, in the same way as in conventional single crystal manufacturing apparatuses. A quartz crucible 5 supported by a shaft 4 and a cylindrical heater 6 surrounding the quartz crucible 5 at a predetermined interval are provided. The drive device 3 applies rotational force to the quartz crucible 5 via the rotating shaft 4, and
A mechanism for moving the quartz crucible 5 in the axial direction is fixed.
なお、」−記石英製坩堝5の外周は黒鉛製坩堝7により
保護されており、この黒鉛製坩堝7は黒鉛引受は皿8を
介して回転軸4へ支持されている。The outer periphery of the quartz crucible 5 is protected by a graphite crucible 7, and the graphite crucible 7 is supported on the rotating shaft 4 via a graphite support plate 8.
またチャンバ2内には、引、l−げチャンバ部2bの上
部壁面を種通して上方より垂下された先端部に種結晶1
2を保持するためのチャック13を有する引上げワイヤ
14が配してあり、この引」二げワイヤ14は、前記引
上げチャンバ部2bの上部に設けられたワイヤ引上げ装
置11によって、回転しながら昇降することを可能とさ
れている。In addition, in the chamber 2, a seed crystal 1 is inserted into the upper wall surface of the l-shaped chamber part 2b and is attached to the tip part hanging down from above.
A pulling wire 14 having a chuck 13 for holding the pulling chamber part 2b is arranged, and the pulling wire 14 is raised and lowered while rotating by a wire pulling device 11 provided at the upper part of the pulling chamber part 2b. It is said that it is possible.
しかして、この単結晶製造装置1においては、第1図お
よび第2図に示すように、石英製坩堝5内に形成される
シリコン融液9の液面近傍、例えは融l戊9の液面上0
,5〜5 Q m mでかつ引1−けられる単結晶体1
0の外周面近傍、例えは単結晶体10の外周面より2〜
50mmとなる位置に、通気口16を白−する中空の環
状体17を、この環状体17と内部において連通ずる管
状支持体18により支持して、単結晶体10を囲繞する
ように配しである。Therefore, in this single crystal manufacturing apparatus 1, as shown in FIGS. 1 and 2, the liquid near the liquid surface of the silicon melt 9 formed in the quartz crucible 5, for example, 0 on the surface
, 5-5 Q m m and a single crystal 1
0 near the outer peripheral surface, for example, 2 to 2 from the outer peripheral surface of the single crystal body 10
At a position of 50 mm, a hollow annular body 17 having a vent hole 16 is supported by a tubular support 18 that communicates with the annular body 17 inside, and is arranged so as to surround the single crystal body 10. be.
本発明において、この環状体17に設けられる通気口1
6は、該通気口16より導出された不活性ガスが、融液
9の液面近傍に石英製坩堝5の中心部側から外方側へと
向う不活性ガスの流れを形成することができるように、
環状体17の外周側に設けられ、この通気口16の単結
晶体10の弓上げ軸方向に対する融液9液而側よりの開
き角θ(第4図参照)が、通常10〜120°の範囲、
より好ましくは30〜90°の範囲にあるものとされる
。さらにこの通気口16は、上記不活性ガスの流れを石
英製坩堝5の全周方向に均一に形成できるように、上記
環状体17の全周にわたり設けられるが、その形状とし
ては特に限定されるものではなく、第3a図に示すごと
くスリットとして連続的に設けることも、あるいは第3
b図に示すごとく小孔として離散的に設けることも可能
である。なお、通気口ユ6の大きさとしては、環状体1
7および管状支持体18の直径などにも左右されるが、
通気口16をスリットとする場合には、そのギャップ幅
は例えば0.1〜1.5mm程度であり、また通気口1
6を小孔とする場合には、その直径は例えば0.1〜1
.5mm程度とされる。In the present invention, the vent 1 provided in this annular body 17
6, the inert gas led out from the vent 16 can form an inert gas flow from the center side of the quartz crucible 5 to the outside near the liquid surface of the melt 9. like,
This vent hole 16 is provided on the outer peripheral side of the annular body 17, and the opening angle θ (see FIG. 4) from the melt 9 side to the bowing axis direction of the single crystal body 10 is usually 10 to 120°. range,
More preferably, the angle is in the range of 30 to 90 degrees. Further, the vent hole 16 is provided all around the annular body 17 so that the inert gas can flow uniformly around the entire circumference of the quartz crucible 5, but its shape is not particularly limited. It is also possible to provide a continuous slit as shown in Figure 3a, or a third slit.
It is also possible to provide small holes discretely as shown in Figure b. Note that the size of the vent hole 6 is based on the size of the annular body 1.
7 and the diameter of the tubular support 18.
When the vent 16 is a slit, the gap width is, for example, about 0.1 to 1.5 mm, and the vent 16 is a slit.
When 6 is a small hole, its diameter is, for example, 0.1 to 1.
.. It is said to be about 5mm.
管状支持体18は、このような通気口16を有する環状
体17を支持するのみならず、この環状体17内部に連
通ずる不活性ガス流路となる部位であるので、この管状
支持体18は望ましくは2本以上存在することが望まし
い。すなわち、この管状支持体18の一本より不活性ガ
スを送気し、環状体17内部を通し、その一部を通気口
16より導出し、残りを他の管状支持体18より返送す
るものである。The tubular support 18 not only supports the annular body 17 having such a vent 16, but also serves as an inert gas flow path that communicates with the inside of the annular body 17. It is desirable that there be two or more. That is, inert gas is supplied from one of the tubular supports 18, passed through the inside of the annular body 17, a part of it is led out through the vent 16, and the rest is returned through the other tubular supports 18. be.
なお、この環状体17およびる状支持体18を構成する
JrA賞としては、特に限定されるものではないが、通
常石英により構成される。一般に、単結晶引上げ操作時
において、所望の直径の単結晶体10を得るために、チ
ャンバ2外部に設けられたモニターカメラ(図示せず)
によって、加熱チャンバ部2a上部壁面に設けられた窓
(図示せず)を通して単結晶体10の成長界面を観察す
ることが行なわれるが、前記環状体17が透明な石英よ
り構成されるものであると、このような直径制御の実施
に関しても何ら問題とならないこととなる。Note that the JrA award constituting the annular body 17 and the annular support 18 is usually made of quartz, although it is not particularly limited. Generally, during a single crystal pulling operation, a monitor camera (not shown) is installed outside the chamber 2 in order to obtain a single crystal 10 with a desired diameter.
Accordingly, the growth interface of the single crystal body 10 is observed through a window (not shown) provided in the upper wall surface of the heating chamber section 2a, and the annular body 17 is made of transparent quartz. Therefore, there will be no problem with implementing such diameter control.
さらに、この単結晶製造装置1において、引上げチャン
バ部2bの途中には不活性ガス供給ダクト15が別途連
結されている。また加熱チャンバ部2aの下方部位には
ガス排出ダクト(図示せず)が設けである。Furthermore, in this single crystal manufacturing apparatus 1, an inert gas supply duct 15 is separately connected in the middle of the pulling chamber section 2b. Further, a gas exhaust duct (not shown) is provided in the lower part of the heating chamber section 2a.
なお、本発明の単結晶製造装置1において、上記したよ
うな石英製坩堝5、加熱ヒータ6および駆動装置3など
の形状、種類等は特に限定されるものではない。例えば
、石英製坩堝5を、連続的な単結晶引上げを行なう装置
において見られるように、一部に貫通孔を何する内坩堝
とこれを囲続する外坩堝とからなり内坩堝と外坩堝との
相対的位置関係を変化させることのできる2重構造、あ
るいは一部に貫通孔を何する環状隔壁を坩堝内に配して
該坩堝内を該環状隔壁より内方部位と外方部位とに区画
した拾遺等にすることもできる。また、加熱ヒータ6と
しては、抵抗加熱法によるものあるいは誘導加熱法によ
るものなどを用いることができる。さらにこの実施例に
おいては、石英製坩堝5を外部の駆動装置3により回転
させる構成としているが、このような回転手段を何ら設
けない態様や、あるいはさらに上記のような回転手段に
代えて石英製坩堝5内に形成される融液9に回転磁界を
与えて融液9を回転させるような態様などを取ることも
可能である。さらにまた、単結晶引上げ操作を通じて、
融液9量を一定に保つために、坩堝5内に原料を補充す
るための原料供給管を配したような態様を取ることも可
能である。In the single crystal manufacturing apparatus 1 of the present invention, the shapes, types, etc. of the quartz crucible 5, heater 6, drive device 3, etc. described above are not particularly limited. For example, the quartz crucible 5 is made up of an inner crucible partially having a through hole and an outer crucible surrounding the inner crucible, as seen in an apparatus for continuous single crystal pulling. A double-layered structure capable of changing the relative positional relationship of It can also be made into divided artifacts, etc. Further, as the heater 6, one using a resistance heating method or one using an induction heating method can be used. Further, in this embodiment, the quartz crucible 5 is rotated by an external drive device 3, but it is also possible to use a mode in which no such rotation means is provided, or a quartz crucible instead of the above-mentioned rotation means. It is also possible to adopt an embodiment in which a rotating magnetic field is applied to the melt 9 formed in the crucible 5 to rotate the melt 9. Furthermore, through the single crystal pulling operation,
In order to keep the amount of the melt 9 constant, it is also possible to adopt an embodiment in which a raw material supply pipe for replenishing the raw material in the crucible 5 is arranged.
第1図に示すような構成を6゛する本発明の単結晶製造
装置−1を用いてのシリコン単結晶の育成は、次のよう
にして行なわれる。A silicon single crystal is grown using the single crystal manufacturing apparatus 1 of the present invention having the configuration shown in FIG. 1 as follows.
すなわちま゛ず、石英製坩堝5内に多結晶シリコンおよ
び必要に応じて添加されるドーパントなどの原料を所定
量装填し、加熱ヒータ6によって加熱して原料を溶融し
て融液9を形成する。That is, first, a predetermined amount of raw materials such as polycrystalline silicon and a dopant added as necessary are loaded into a quartz crucible 5, and heated by a heater 6 to melt the raw materials to form a melt 9. .
引上げ操作を開始する際には、加熱チャンバ部2aの下
方部位に連結されたガス排出ダクト(図示せず)より、
チャンバ2内のガスを系外へ吸弓排出するとともに、不
活性ガス供給ダクト15よリチャンバ2内にアルゴンガ
スGを導入し、チャンバ2内全体を減圧アルゴン雰囲気
あるいは常圧アルゴン雰囲気にする。なお、この不活性
ガス供給ダクト15、すなわち引上げチャンバ部2a側
より供給されるアルゴンガスGの加熱チャンバ部2aに
おける流れは、単結晶体10の引上げ軸にほぼ沿って下
降するが、石英製坩堝5の近傍に至るまでに側方へと漸
次広がるものである。さらに本発明においては、管状支
持体18を通じて送られてきたアルゴンガスGを前記環
状体17の通気口16からチャンバ2内に導出する。こ
の通気口16から導出されたアルゴンガスGは、石英製
坩堝5内に形成されるシリコン融液9の近傍において、
この通気口16の配しである坩堝5の中心部側から外方
側へと半径方向に広がる流れを全周において均一に形成
する。When starting the lifting operation, from a gas exhaust duct (not shown) connected to the lower part of the heating chamber part 2a,
The gas in the chamber 2 is discharged to the outside of the system, and argon gas G is introduced into the rechamber 2 through the inert gas supply duct 15 to make the entire interior of the chamber 2 a reduced pressure argon atmosphere or a normal pressure argon atmosphere. Note that the flow in the heating chamber section 2a of the argon gas G supplied from the inert gas supply duct 15, that is, the pulling chamber section 2a side, descends approximately along the pulling axis of the single crystal body 10, It gradually spreads laterally until reaching the vicinity of 5. Furthermore, in the present invention, the argon gas G sent through the tubular support 18 is led out into the chamber 2 from the vent 16 of the annular body 17. The argon gas G led out from this vent 16 is delivered near the silicon melt 9 formed in the quartz crucible 5.
A flow that spreads in the radial direction from the center side of the crucible 5 toward the outside, which is the arrangement of the vent holes 16, is formed uniformly around the entire circumference.
そして、融液9に引上げワイヤ14先端に取付けられた
種結晶12を浸漬し、石英製坩堝5および種結晶12を
回転させながら引上げ、種結晶12の下端に単結晶体1
0を成長させる。Then, the seed crystal 12 attached to the tip of the pulling wire 14 is immersed in the melt 9, and pulled up while rotating the quartz crucible 5 and the seed crystal 12.
Grow 0.
引上げ操作中に融液9の液面からはSiOなどの蒸発物
が発生するが、前記したように融液9の液面近傍には、
坩堝5の中心部側から外方側へと半径方向に広がる流れ
が形成されており、蒸発物はこの流れに搬送されて融液
9の液面近傍から直ちに除去され系外へと排出される。During the pulling operation, vaporized substances such as SiO are generated from the surface of the melt 9, but as mentioned above, near the surface of the melt 9,
A flow is formed that spreads in the radial direction from the center side of the crucible 5 to the outside, and the evaporated matter is carried by this flow and immediately removed from near the liquid surface of the melt 9 and discharged to the outside of the system. .
このため蒸発物がチャンバ2内に滞留したり、チャンバ
2ないしは既に成長した単結晶体10表面に凝縮したり
することがなくなるものである。This prevents evaporated substances from staying in the chamber 2 or condensing on the surface of the chamber 2 or the single crystal 10 that has already grown.
また、このように融液9の液面近傍にはアルゴンガスG
の流れが形成されているが、中心部側から外方側へと向
う流れであるために、単結晶体10の成長界面となる融
液9の液面が乱れて多結晶化をもたらすということもな
い。Moreover, in this way, near the liquid surface of the melt 9, argon gas G
However, since the flow is from the center to the outside, the surface of the melt 9, which forms the growth interface of the single crystal 10, is disturbed, resulting in polycrystalization. Nor.
なお、単結晶体10の成長に伴ない融液量が減少するが
、引上げ操作の進行に伴ない、石英製坩堝5は」1方へ
と押し」〕けられ、融液9の液面の高さは一定とされる
ので、通気口16を有する環状体17は引上げ操作時に
特に位置を変更させな(とも常に融液9の液面近傍に存
在することとなる。Note that the amount of melt decreases as the single crystal 10 grows, but as the pulling operation progresses, the quartz crucible 5 is "pushed in one direction" and the liquid level of the melt 9 is lowered. Since the height is constant, the annular body 17 having the vent hole 16 does not change its position during the pulling operation (it always exists near the surface of the melt 9).
なお、以上は本発明の単結晶製造装置を、シリコン単結
晶引上げの場合を例にとり説明したが、本発明は、シリ
コン以外のもの、例えばゲルマニウムなどの単結晶体を
育成するものにおいても同様に適用可能である。Although the single crystal manufacturing apparatus of the present invention has been described above by taking as an example the case of pulling a silicon single crystal, the present invention can be similarly applied to a device for growing single crystals of materials other than silicon, such as germanium. Applicable.
[実施例コ 以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。[Example code] Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples.
融液9の液面近傍に通気口16をh゛する環状体17を
備えた第1図に示すような単結晶製造装置を用い、直径
16インチの石英製坩堝5から直径5インチのp型シリ
コン単結晶を育成した。この環状体17に形成された通
気口16は、ギヤ・ンプ幅0.8mmの連続的なスリッ
トで、開き角θか約60″とされたものであった。なお
、引上げ操作時において、チャンバ2内は圧力20mb
に調整され、引上げチャンバ2b側からは15Ω/分の
量でアルゴンガスGを流し、また上記環状体17の通気
口からは’81/分でアルゴンガスを流した。また引上
げ速度は約1mm/分程度であった。Using a single crystal manufacturing apparatus as shown in FIG. 1, which is equipped with an annular body 17 having a vent hole 16 near the surface of the melt 9, a p-type crystal with a diameter of 5 inches is produced from a quartz crucible 5 with a diameter of 16 inches. A silicon single crystal was grown. The vent hole 16 formed in this annular body 17 was a continuous slit with a gear pump width of 0.8 mm and an opening angle θ of approximately 60''. Pressure inside 2 is 20mb
Argon gas G was flowed from the pulling chamber 2b side at a rate of 15 Ω/min, and argon gas was flowed from the vent of the annular body 17 at a rate of 15 Ω/min. Moreover, the pulling speed was about 1 mm/min.
一方、比較のために上記のごとき環状体17を有しない
以外は上記と同様の構成を有する第5図に示すような単
結晶製造装置を用い、上記と同様に直径16インチの石
英製坩堝5から直径5インチのp型シリコン単結晶を育
成した。なお引l−げ操作時において、チャンバ2内は
圧力20mbに調整され、引−1−げチャンバ側からは
20g/分の量でアルゴンガスGを流した。また引1−
げ速度は約1mm/分程度であり、この点において1゛
、記実施例との差異は認められなかった。On the other hand, for comparison, a single crystal manufacturing apparatus as shown in FIG. 5 having the same configuration as above except that it does not have the annular body 17 as described above was used, and a quartz crucible 5 with a diameter of 16 inches was used in the same manner as above. A p-type silicon single crystal with a diameter of 5 inches was grown from. During the pulling operation, the pressure inside chamber 2 was adjusted to 20 mb, and argon gas G was flowed from the pulling chamber side at a rate of 20 g/min. Also pull 1-
The elongation speed was approximately 1 mm/min, and in this respect, no difference was observed by 1° from the above example.
その結果、従来例に係わる比較例においては育成される
結晶の多結晶化率か14.6%(n−253)であるの
に対して、本発明方法に係わる実施例においては多結晶
化率かわすか3.7%(n=189)であり、本発明方
法においては多結!υ化率が激減した。なお、従来法に
係わる比較例では単結晶引上げに成功したチャージであ
っても8゜7%は再溶解を行なったが、本発明に係わる
実施例ではわずか0.5%のみ再溶解を実施した。As a result, in the comparative example related to the conventional example, the polycrystallinity rate of the grown crystal was 14.6% (n-253), whereas in the example related to the method of the present invention, the polycrystallinity rate was 14.6% (n-253). It was 3.7% (n=189), and in the method of the present invention, there were multiple results! The υ conversion rate has drastically decreased. In addition, in the comparative example related to the conventional method, 8.7% of the charge was remelted even though it was successful in pulling a single crystal, but in the example related to the present invention, only 0.5% was remelted. .
このように本発明方法により、生産性が向上し、また歩
留りも向上した。さらに、アルゴンの消費員も1分当り
3g少なくてすみ、引上げ工程の変動費の中でかなりの
割合を占めるアルゴンのIQ単位を減少することも可能
であった。As described above, the method of the present invention improved productivity and yield. Furthermore, the argon consumption was reduced by 3 g per minute, and it was also possible to reduce the IQ units of argon, which accounted for a considerable proportion of the variable costs of the pulling process.
[発明の効果]
以上述べたように本発明は、単結晶製]−げ操作におい
て、外周側全周にわたり通気口を有する中空の環状体を
、前記融液の液面近傍でかつ引りげられる単結晶体の外
周面近傍となる位置に配し、該通気口より不活性ガスを
流出させて、融液の液面近傍に坩堝の中心部側から外方
側・\と向う不活性ガスの流れを形成するものであるか
ら、融l&の液面より発生するSiOなどの蒸発物を助
字よく系外に排除し、該蒸発物に起因する結晶の有転位
化を防止するため、生産性ならびに歩留りの向上が望め
るものとなる。さらにシリコン単結晶を弓上げる場合に
おいては、SiOガスを助字的に系外に排出することが
可能であることから、引上げ結晶内の酸素レベルが均一
化できるという副次的な効果も認められた。[Effects of the Invention] As described above, the present invention provides a method for forming a hollow annular body having a vent hole around the entire outer periphery near the liquid surface of the melt in the pulling operation. The inert gas is placed in the vicinity of the outer peripheral surface of the single crystal body to be melted, and the inert gas is flowed out from the vent, so that the inert gas flows from the center of the crucible to the outside and near the liquid surface of the melt. Therefore, in order to remove evaporated substances such as SiO generated from the liquid surface of the molten liquid out of the system, and to prevent dislocations in the crystals caused by the evaporated substances, production Improvements in performance and yield can be expected. Furthermore, when raising a silicon single crystal, it is possible to exhaust SiO gas out of the system in an auxiliary manner, which has the added effect of making the oxygen level within the pulled crystal uniform. Ta.
第1図は本発明の単結晶製造装置の一実施聾様の構成を
模式的に示す断面図、第2図は同実施態様の要部構成を
模式的に示す斜視図、第3a、b図はそれぞれ本発明の
単結晶製造装置において用いられる環状体の一例を示す
立面図、第4図は本発明の単結晶製造装置において用い
られる環状体に設けられる通気口の開き角θを示す断面
図であり、また第5図は従来の単結晶製造装置の一例の
構成を模式的に示す断面図である。
1・・・単結晶製造装置、2・・・チャンバ、2a・・
・加熱チャンバ部、2b・・・引上げチャンバ部、3・
・・駆動装置、4・・・回転軸、5・・・石英製坩堝、
6・・・加熱ヒータ、7・・黒鉛製坩堝、8・・・黒鉛
引受111[,9・・・融液、10・・・単結晶体、1
1・・・ワイヤ引上げ装置、12・・・種結晶、13・
・・チャック、14・・・引」、げワイヤ、15・・・
不活性ガス供給ダクト、
16・・・通気口、17・・・環状体、18・・・管状
支持体、G・・・アルゴンガス、 θ・・・開き角。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of an embodiment of the single crystal manufacturing apparatus of the present invention, FIG. 2 is a perspective view schematically showing the main structure of the same embodiment, and FIGS. 3a and 3b 4 is an elevational view showing an example of an annular body used in the single crystal production apparatus of the present invention, and FIG. 4 is a cross section showing the opening angle θ of the vent provided in the annular body used in the single crystal production apparatus of the present invention. FIG. 5 is a sectional view schematically showing the configuration of an example of a conventional single crystal manufacturing apparatus. 1... Single crystal manufacturing device, 2... Chamber, 2a...
・Heating chamber section, 2b... Pulling chamber section, 3.
... Drive device, 4... Rotating shaft, 5... Quartz crucible,
6... Heater, 7... Graphite crucible, 8... Graphite underwriter 111 [, 9... Melt, 10... Single crystal, 1
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Wire pulling device, 12... Seed crystal, 13...
...Chuck, 14...pull'', wire, 15...
Inert gas supply duct, 16... Vent, 17... Annular body, 18... Tubular support, G... Argon gas, θ... Opening angle.
Claims (2)
げて単結晶体を成長させる単結晶の製造方法において、
通気口を外周側全周にわたり離散的にあるいは連続的に
有する中空の環状体を、この環状体と内部において連通
する管状の支持体により支持して、前記融液の液面近傍
でかつ引上げられる単結晶体の外周面近傍となる位置に
前記単結晶体を囲繞するように配し、単結晶引上げ操作
時に、前記環状体の通気口を通じて不活性ガスを流出さ
せて、融液の液面近傍に坩堝の中心部側から外方側へと
向う不活性ガスの流れを形成することを特徴とする単結
晶の製造方法。(1) In a single crystal production method in which a seed crystal is brought into contact with a melt formed in a crucible and pulled up to grow a single crystal,
A hollow annular body having vent holes discretely or continuously over the entire outer periphery is supported by a tubular support that communicates with the annular body internally, and is pulled up near the liquid surface of the melt. The single crystal is placed in a position near the outer peripheral surface of the single crystal so as to surround the single crystal, and during the single crystal pulling operation, an inert gas is flowed out through the vent of the annular body to close to the liquid surface of the melt. A method for producing a single crystal, characterized by forming a flow of inert gas from the center of the crucible to the outside.
げて単結晶体を成長させる際に用いられる単結晶の製造
装置であって、単結晶体の引上げ軸方向に対し融液液面
側より10〜120゜の範囲内にある角度において開口
された通気口を全周にわたり離散的にあるいは連続的に
有する中空の環状体を、この環状体と内部において連通
する管状の支持体により支持して、前記融液の液面近傍
でかつ引上げられる単結晶体の外周面近傍となる位置に
前記単結晶体を囲繞するように配したことを特徴とする
単結晶の製造装置。(2) A single crystal manufacturing device used for growing a single crystal by bringing a seed crystal into contact with the melt formed in a crucible and pulling it, in which the melt is A hollow annular body having vent holes opened at an angle within a range of 10 to 120 degrees from the surface side, discretely or continuously over the entire circumference, is provided by a tubular support that internally communicates with this annular body. An apparatus for producing a single crystal, characterized in that the single crystal is supported and disposed near the surface of the melt and near the outer peripheral surface of the single crystal to be pulled so as to surround the single crystal.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2151483A JP2740569B2 (en) | 1990-06-12 | 1990-06-12 | Method and apparatus for producing single crystal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2151483A JP2740569B2 (en) | 1990-06-12 | 1990-06-12 | Method and apparatus for producing single crystal |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0446088A true JPH0446088A (en) | 1992-02-17 |
| JP2740569B2 JP2740569B2 (en) | 1998-04-15 |
Family
ID=15519490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2151483A Expired - Lifetime JP2740569B2 (en) | 1990-06-12 | 1990-06-12 | Method and apparatus for producing single crystal |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2740569B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0612867A1 (en) * | 1993-02-23 | 1994-08-31 | Shin-Etsu Handotai Company Limited | Inert gas rectifying/blowing apparatus for single crystal pulling device |
| JP2006111400A (en) * | 2004-10-14 | 2006-04-27 | Jfe Steel Kk | Material carrying method and material carrying hanger |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS538375A (en) * | 1976-07-12 | 1978-01-25 | Sony Corp | Method and apparatus for pulling up single crystal |
-
1990
- 1990-06-12 JP JP2151483A patent/JP2740569B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS538375A (en) * | 1976-07-12 | 1978-01-25 | Sony Corp | Method and apparatus for pulling up single crystal |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0612867A1 (en) * | 1993-02-23 | 1994-08-31 | Shin-Etsu Handotai Company Limited | Inert gas rectifying/blowing apparatus for single crystal pulling device |
| JP2006111400A (en) * | 2004-10-14 | 2006-04-27 | Jfe Steel Kk | Material carrying method and material carrying hanger |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2740569B2 (en) | 1998-04-15 |
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