JPH0632692A - シリコン単結晶引き上げ用石英るつぼ - Google Patents
シリコン単結晶引き上げ用石英るつぼInfo
- Publication number
- JPH0632692A JPH0632692A JP18811692A JP18811692A JPH0632692A JP H0632692 A JPH0632692 A JP H0632692A JP 18811692 A JP18811692 A JP 18811692A JP 18811692 A JP18811692 A JP 18811692A JP H0632692 A JPH0632692 A JP H0632692A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crucible
- pulling
- quartz crucible
- single crystal
- silicon single
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を引
き上げる場合に、多結晶シリコンの充填量を増加するよ
うにし、高速引き上げを可能とし、生産性の向上を図
る。 【構成】シリコン単結晶引き上げ用石英るつぼ１の側壁
上端にテーパ寸法５が３０ｍｍ、テーパ角度が６が４５
度の上方が拡大したテーパ４を設けた。
き上げる場合に、多結晶シリコンの充填量を増加するよ
うにし、高速引き上げを可能とし、生産性の向上を図
る。 【構成】シリコン単結晶引き上げ用石英るつぼ１の側壁
上端にテーパ寸法５が３０ｍｍ、テーパ角度が６が４５
度の上方が拡大したテーパ４を設けた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はチョクラルスキー法によ
るシリコン単結晶製造において、多結晶シリコンの充填
量の増加と結晶の成長方向の温度勾配増加による高速引
き上げとを可能にした石英るつぼに関する。
るシリコン単結晶製造において、多結晶シリコンの充填
量の増加と結晶の成長方向の温度勾配増加による高速引
き上げとを可能にした石英るつぼに関する。
【０００２】
【従来の技術】シリコン単結晶の製造では、通常チョク
ラルスキー法が用いられる。チョクラルスキー法では、
チャンバ内に設置した石英製のるつぼに多結晶シリコン
を充填し、これをヒータで加熱溶融した後、この融液中
に種結晶を浸して、回転しながら上方に引き上げ、種結
晶に引き続き単結晶を成長させる。
ラルスキー法が用いられる。チョクラルスキー法では、
チャンバ内に設置した石英製のるつぼに多結晶シリコン
を充填し、これをヒータで加熱溶融した後、この融液中
に種結晶を浸して、回転しながら上方に引き上げ、種結
晶に引き続き単結晶を成長させる。
【０００３】近年、半導体装置の需要量の増大に伴い、
経済的観点から、既存の設備のままでシリコン単結晶の
生産量を増大することが望まれており、この解決法の一
つに引き上げ速度の高速化が挙げられる。石英るつぼは
図２に示すように丸底で円筒状のものが一般的である。
単結晶の引き上げ速度に関連する技術として、るつぼ及
び融液上部に遮蔽板を設置して、引き上げ速度の高速化
を図る技術（特公昭５７−４０１１９号公報）が知られ
ている。また、単結晶中の酸素濃度に注目して、形状を
変化させたるつぼを用いる技術（特開昭５７−１９１２
９５号公報、特開昭５７−３８３９８号公報）が知られ
ている。
経済的観点から、既存の設備のままでシリコン単結晶の
生産量を増大することが望まれており、この解決法の一
つに引き上げ速度の高速化が挙げられる。石英るつぼは
図２に示すように丸底で円筒状のものが一般的である。
単結晶の引き上げ速度に関連する技術として、るつぼ及
び融液上部に遮蔽板を設置して、引き上げ速度の高速化
を図る技術（特公昭５７−４０１１９号公報）が知られ
ている。また、単結晶中の酸素濃度に注目して、形状を
変化させたるつぼを用いる技術（特開昭５７−１９１２
９５号公報、特開昭５７−３８３９８号公報）が知られ
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】特公昭５７−４０１１
９号公報に記載の技術では、遮蔽板の設置により装置が
大掛かりになり、コストアップにつながるという問題が
ある。また特開昭５７−１９１２９５号公報及び特開昭
５７−３８３９８号公報に記載の技術では、酸素濃度の
均一化に効果があっても、温度制御の困難さや充填量の
低減によって生産性が低下するという問題がある。
９号公報に記載の技術では、遮蔽板の設置により装置が
大掛かりになり、コストアップにつながるという問題が
ある。また特開昭５７−１９１２９５号公報及び特開昭
５７−３８３９８号公報に記載の技術では、酸素濃度の
均一化に効果があっても、温度制御の困難さや充填量の
低減によって生産性が低下するという問題がある。
【０００５】本発明は複雑な装置を用いることなく引き
上げ速度を高速化することができる技術を提供すること
を目的とする。
上げ速度を高速化することができる技術を提供すること
を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は前記問題点を解
決するためになされたもので、チョクラルスキー法によ
るシリコン単結晶製造において、石英るつぼの側壁の上
端部に上方が拡大したテーパを設け、多結晶シリコンの
充填量の増加を図ると共に、るつぼ壁から単結晶への伝
熱を少なくして、単結晶の温度勾配増加による高速引き
上げを可能にしたものである。
決するためになされたもので、チョクラルスキー法によ
るシリコン単結晶製造において、石英るつぼの側壁の上
端部に上方が拡大したテーパを設け、多結晶シリコンの
充填量の増加を図ると共に、るつぼ壁から単結晶への伝
熱を少なくして、単結晶の温度勾配増加による高速引き
上げを可能にしたものである。
【０００７】
【作用】石英るつぼは、１回の引き上げ毎に使い捨てと
なるので、るつぼに充填できる多結晶シリコン量が多
く、引き上げられる単結晶量が多い程、コストダウンを
図ることができる。石英るつぼへの充填量を増やすに
は、るつぼ径の増大や、るつぼ高さの増加等が考えられ
る。しかし、るつぼ径を増大させると、ヒータやサセプ
タ等のカーボン製品のサイズも増大し、それに応じてコ
ストアップとなるため、充填量増加の効果がなくなる。
また、るつぼ高さを増加すると引き上げ中、石英るつぼ
の側壁の上端部が冷えやすくなり、そこにＳｉＯが堆積
して、落下し、結晶成長界面に付着して単結晶化を阻害
するという問題が生じる。そのため、通常直径４００ｍ
ｍφるつぼの場合、るつぼ高さは３００ｍｍとなってお
り、通常、充填量４５ｋｇが最大である。
なるので、るつぼに充填できる多結晶シリコン量が多
く、引き上げられる単結晶量が多い程、コストダウンを
図ることができる。石英るつぼへの充填量を増やすに
は、るつぼ径の増大や、るつぼ高さの増加等が考えられ
る。しかし、るつぼ径を増大させると、ヒータやサセプ
タ等のカーボン製品のサイズも増大し、それに応じてコ
ストアップとなるため、充填量増加の効果がなくなる。
また、るつぼ高さを増加すると引き上げ中、石英るつぼ
の側壁の上端部が冷えやすくなり、そこにＳｉＯが堆積
して、落下し、結晶成長界面に付着して単結晶化を阻害
するという問題が生じる。そのため、通常直径４００ｍ
ｍφるつぼの場合、るつぼ高さは３００ｍｍとなってお
り、通常、充填量４５ｋｇが最大である。
【０００８】図１は本発明による石英るつぼである。図
２に示した従来のるつぼとは、るつぼの側壁の上端部が
異なる。本発明によれば、上端部３０ｍｍが外側に４５
°広げられたテーパ形状となっている。これにより、多
結晶シリコン２を従来のるつぼよりも多く充填すること
ができる。るつぼ高さＨは従来と同じであり、引き上げ
中のＳｉＯの堆積の問題はない。また、るつぼ形状の変
更に伴う、カーボン製品の変更はサセプタ３の上端の形
状の変更のみであり、従来のカーボン製品をそのまま使
用することができ、コストアップはない。従って、本発
明によれば、従来法と同様に引き上げの安定性を確保し
たまま、多結晶シリコンの充填量を増加することがで
き、単結晶シリコンの生産性が向上する。
２に示した従来のるつぼとは、るつぼの側壁の上端部が
異なる。本発明によれば、上端部３０ｍｍが外側に４５
°広げられたテーパ形状となっている。これにより、多
結晶シリコン２を従来のるつぼよりも多く充填すること
ができる。るつぼ高さＨは従来と同じであり、引き上げ
中のＳｉＯの堆積の問題はない。また、るつぼ形状の変
更に伴う、カーボン製品の変更はサセプタ３の上端の形
状の変更のみであり、従来のカーボン製品をそのまま使
用することができ、コストアップはない。従って、本発
明によれば、従来法と同様に引き上げの安定性を確保し
たまま、多結晶シリコンの充填量を増加することがで
き、単結晶シリコンの生産性が向上する。
【０００９】更に、石英るつぼ上端部が外側、即ち引上
単結晶から遠ざかる方向に曲げられたために、るつぼ側
壁から単結晶への熱輻射の影響が減少し、るつぼ上部と
対向する位置にある結晶の温度は低くなる。そのため、
結晶の成長方向での温度勾配が大きくなる。図３は本発
明のるつぼを用いて引き上げを行ったときの結晶の成長
方向の測温結果である。本発明によれば、成長方向の温
度勾配が増加する傾向にある。結晶の成長速度と温度勾
配には以下の式が知られている。
単結晶から遠ざかる方向に曲げられたために、るつぼ側
壁から単結晶への熱輻射の影響が減少し、るつぼ上部と
対向する位置にある結晶の温度は低くなる。そのため、
結晶の成長方向での温度勾配が大きくなる。図３は本発
明のるつぼを用いて引き上げを行ったときの結晶の成長
方向の測温結果である。本発明によれば、成長方向の温
度勾配が増加する傾向にある。結晶の成長速度と温度勾
配には以下の式が知られている。
【００１０】 Ｖ＝１／ｇ（Ｋｓ×ΔＴｓ−Ｋ１×ΔＴｌ） Ｖ：引き上げ速度 ｇ：密度 Ｋｓ：結晶中の熱伝導率 Ｋｌ：融液中の熱伝導率 ΔＴｓ：結晶の温度勾配 ΔＴｌ：融液の温度勾配 上式から、結晶の温度勾配が増加すれば、引き上げ速度
を速くすることができる。したがって、本発明によれば
温度制御方法は従来と何ら変わることなく、引き上げ速
度の高速化が可能となり、生産性の向上に寄与する。
を速くすることができる。したがって、本発明によれば
温度制御方法は従来と何ら変わることなく、引き上げ速
度の高速化が可能となり、生産性の向上に寄与する。
【００１１】
【実施例】図１は本発明による実施例の縦断面図であ
る。直径４００ｍｍの石英るつぼの側壁上端にテーパ４
の寸法５が３０ｍｍでテーパの角度６が４５°で外側に
傾けた形状の石英るつぼ１を使用し、多結晶シリコンの
充填を行った。表１は図１に示した実施例のるつぼの多
結晶シリコン２の充填量と図２に示した従来の直径４０
０ｍｍφのるつぼの充填量を比較したものである。実施
例によれば充填量を５ｋｇ（約１１％）増加することが
できる。
る。直径４００ｍｍの石英るつぼの側壁上端にテーパ４
の寸法５が３０ｍｍでテーパの角度６が４５°で外側に
傾けた形状の石英るつぼ１を使用し、多結晶シリコンの
充填を行った。表１は図１に示した実施例のるつぼの多
結晶シリコン２の充填量と図２に示した従来の直径４０
０ｍｍφのるつぼの充填量を比較したものである。実施
例によれば充填量を５ｋｇ（約１１％）増加することが
できる。
【００１２】次に、上記の多結晶シリコンを充填した石
英るつぼを引き上げ機チャンバ内にセットし、直径６イ
ンチφの単結晶の引き上げを行い、多結晶化率及び引き
上げ速度を本発明による方法と従来法とで比較した。表
２に、それぞれのるつぼで１０本の結晶を引き上げた
時、成長途中で多結晶化した結晶本数を示した。両者と
も１本のみが多結晶化しており、本発明によれば、多結
晶化率は従来法と変わらないことがわかる。
英るつぼを引き上げ機チャンバ内にセットし、直径６イ
ンチφの単結晶の引き上げを行い、多結晶化率及び引き
上げ速度を本発明による方法と従来法とで比較した。表
２に、それぞれのるつぼで１０本の結晶を引き上げた
時、成長途中で多結晶化した結晶本数を示した。両者と
も１本のみが多結晶化しており、本発明によれば、多結
晶化率は従来法と変わらないことがわかる。
【００１３】
【表１】 ──────────────────────────────────── 使用るつぼ 従来 本発明 多結晶Ｓｉ充填量（ｋｇ） ４５ ５０ ────────────────────────────────────
【００１４】
【表２】 ──────────────────────────────────── 使用るつぼ 従来 本発明 多結晶化結晶数（本） １／１０ １／１０ ──────────────────────────────────── 図４は、引き上げ中の引き上げ速度の推移である。残融
液量が約４２ｋｇより減った時点から、本発明のるつぼ
を用いた場合、引き上げ速度が速くなる傾向にある。し
たがって、本発明によれば充填量の増加及び高速引き上
げが可能となり、生産性が向上する。
液量が約４２ｋｇより減った時点から、本発明のるつぼ
を用いた場合、引き上げ速度が速くなる傾向にある。し
たがって、本発明によれば充填量の増加及び高速引き上
げが可能となり、生産性が向上する。
【００１５】
【発明の効果】本発明によるるつぼを用いることによ
り、多結晶シリコンの充填量を増加することができ、ま
た高速引き上げが可能となるため、生産性の向上につな
がる。
り、多結晶シリコンの充填量を増加することができ、ま
た高速引き上げが可能となるため、生産性の向上につな
がる。
【図１】実施例の石英るつぼとサセプタの縦断面図であ
る。
る。
【図２】従来の石英るつぼとサセプタの縦断面図であ
る。
る。
【図３】本発明の石英るつぼを使用した場合と従来の石
英るつぼを使用した場合の結晶温度分布測定結果比較で
ある。
英るつぼを使用した場合の結晶温度分布測定結果比較で
ある。
【図４】本発明の石英るつぼを使用した場合と従来の石
英るつぼを使用した場合の引き上げ速度推移の比較であ
る。
英るつぼを使用した場合の引き上げ速度推移の比較であ
る。
１ 石英るつぼ ２ 多結晶シリコン ３ サセプタ ４ テーパ ５ テーパの寸法 ６ テーパの角度 Ｄ 直径 Ｈ 高さ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関 康之 千葉市中央区川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (72)発明者 金田 洋 千葉市中央区川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内
Claims (1)
- 【請求項１】 石英るつぼの側壁上端部に上方が拡大し
たテーパを設けたことを特徴とするシリコン単結晶引き
上げ用石英るつぼ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18811692A JPH0632692A (ja) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | シリコン単結晶引き上げ用石英るつぼ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18811692A JPH0632692A (ja) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | シリコン単結晶引き上げ用石英るつぼ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0632692A true JPH0632692A (ja) | 1994-02-08 |
Family
ID=16217992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18811692A Withdrawn JPH0632692A (ja) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | シリコン単結晶引き上げ用石英るつぼ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0632692A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5919306A (en) * | 1997-11-03 | 1999-07-06 | Sumitomo Sitix Corporation | Silicon melting crucible |
| JP2010168246A (ja) * | 2009-01-22 | 2010-08-05 | Japan Siper Quarts Corp | 単結晶引上げ用ルツボ及び単結晶引上げ方法 |
| CN103827048A (zh) * | 2011-08-05 | 2014-05-28 | 科卢斯博知识产权有限公司 | 坩埚材料 |
-
1992
- 1992-07-15 JP JP18811692A patent/JPH0632692A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5919306A (en) * | 1997-11-03 | 1999-07-06 | Sumitomo Sitix Corporation | Silicon melting crucible |
| JP2010168246A (ja) * | 2009-01-22 | 2010-08-05 | Japan Siper Quarts Corp | 単結晶引上げ用ルツボ及び単結晶引上げ方法 |
| US8980004B2 (en) | 2009-01-22 | 2015-03-17 | Japan Super Quartz Corporation | Crucible and method for pulling a single crystal |
| CN103827048A (zh) * | 2011-08-05 | 2014-05-28 | 科卢斯博知识产权有限公司 | 坩埚材料 |
| US10107550B2 (en) | 2011-08-05 | 2018-10-23 | Crucible Intellectual Property, LLC. | Crucible materials |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991005 |