JPH0696479B2 - 単結晶引上装置 - Google Patents

単結晶引上装置

Info

Publication number
JPH0696479B2
JPH0696479B2 JP25115288A JP25115288A JPH0696479B2 JP H0696479 B2 JPH0696479 B2 JP H0696479B2 JP 25115288 A JP25115288 A JP 25115288A JP 25115288 A JP25115288 A JP 25115288A JP H0696479 B2 JPH0696479 B2 JP H0696479B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
single crystal
cooling cylinder
cooling
pulling
cylinder
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP25115288A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0297479A (ja
Inventor
一郎 山下
康 島貫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
Priority to JP25115288A priority Critical patent/JPH0696479B2/ja
Priority to US07/313,799 priority patent/US4981549A/en
Priority to DE3905626A priority patent/DE3905626B4/de
Publication of JPH0297479A publication Critical patent/JPH0297479A/ja
Priority to US07/933,879 priority patent/US5264189A/en
Publication of JPH0696479B2 publication Critical patent/JPH0696479B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、引き上げ中の単結晶を冷却するための冷却筒
を備えた単結晶引上装置に関する。
「従来の技術」 この種の単結晶引上装置の一例として、特開昭61-68389
号公報において提案されたシリコン単結晶の引上装置を
第5図に示す。
図中符号1は炉体であり、この炉体1内には、シリコン
溶湯Yを保持する石英ルツボ2が黒鉛サセプタ3を介し
て回転軸4の上端に固定されている。また、ルツボ2の
周囲にはヒータ5および保温筒6が配置されるととも
に、ルツボ2の上方には図示しない引上機構が設けら
れ、引上ワイヤ7により、種結晶8を固定した種保持具
9が昇降および回転操作されるようになっている。
また、引き上げられる単結晶Tの周囲には間隙をあけて
同心に冷却筒10が配置され、炉体1の上壁を垂直に貫通
して固定されている。この冷却筒10は円筒形をなし、そ
の内部には冷却水等を通す冷媒路(図示略)が形成され
ている。そして、この冷却筒10の上端からArガスが炉体
1内に供給されるようになっている。
この装置によれば、冷却筒10によって引き上げ中の単結
晶Tへの輻射熱を防ぐとともに単結晶Tを冷却し、引上
速度を高めることができる。
「発明が解決しようとする課題」 しかし、上記装置においては、単結晶Tの冷却効率をさ
らに高めて生産性を向上させようとした場合、冷却筒の
内径を小さくして単結晶との距離を小さくしなければな
らず、単結晶Tと冷却筒10とが干渉したり、Arガスの流
通が悪化するなどの問題があった。
また、本出願人らは、特願昭63-145260号において、半
導体デバイス工程での高温処理時に積層欠陥が生じにく
いシリコン単結晶の引上方法を提案した。この方法は、
溶湯から引き上げたシリコン単結晶が、850〜1050℃の
温度範囲を140分以下の滞留時間で通過するように冷却
温度の制御を行なうことを特徴とし、滞留時間が140分
以下であれば、短いほど加熱処理後に発生する積層欠陥
の少ないことが判明している。このため、この点から
も、冷却筒による単結晶冷却効果を高めることが切望さ
れている。
そこで本発明者らは、冷却筒による冷却効果向上を図る
ため種々の実験を試み、その結果、冷却筒の内面に凹凸
部を多数形成して内面積を増すと、冷却効果を予想以上
に向上しうるという知見を得るに至った。
「課題を解決するための手段」 本発明は上記課題を解決するためになされたもので、冷
却筒の内面に凹凸部を形成し、内面積を増大させたこと
を特徴とする。なお前記凹凸部は、冷却筒の内面に周方
向等間隔に形成された軸線方向に延びる突条や溝であっ
てもよい。
「作用」 この装置によれば、凹凸部を形成して冷却筒の内面積を
増すことにより、単結晶から放出される熱線の吸収率を
増すとともに、冷却筒と雰囲気ガスとの熱交換効率、お
よび雰囲気ガスと単結晶との熱交換効率を共に高め、単
結晶の冷却効果を向上する。
「実施例」 第1図は、本発明に係わる単結晶引上装置の第1実施例
を示し、前記の従来例と同一部分には同一符号を付して
説明を省略する。
この装置では、炉体1の上壁に貫通固定された冷却筒20
の内面に、上端から下端に達する多数(この場合8)本
の突条(凹凸部)21…が周方向等間隔に形成されたこと
を特徴とする。これら突条21は断面が鈍角三角形状であ
り、その突出量は冷却筒20の内壁面と単結晶Tとの距離
の5〜80%程度であることが望ましい。それよりも小さ
いと内面積増大効果が小さく、逆に大きいと突条21が単
結晶Tに与える熱影響が大きくなり過ぎ、冷却むら等の
悪影響が生じるおそれがある。また、前記突条21の個数
は多いほど冷却効率が向上するが、同時に製造コストも
増加するので、少なくとも引き上げたシリコン単結晶の
850〜1050℃での滞留時間が140分以下になるように考慮
すべきである。
冷却筒20は、Mo,SUS製等の外筒と、突条を形成した同材
質の内筒とを重ねて均等に空隙をあけ、両端部を封止し
た中空構造をなし、例えば第3図に示すように、前記空
隙内が仕切り22A,22Bで区画され、冷媒路24がその全体
に亙って形成されている。そしてこの冷媒路24には、冷
却筒20の上部両側に固定された一対の供給管23を通じて
冷却水が循環されるとともに、冷却筒20の上端にはArガ
ス等の供給管(図示略)が気密的に連結されている。な
お、第3図は冷媒路24の一例に過ぎず、他にも2重螺旋
形等の形状に冷媒路を形成してもよい。
上記構成からなる単結晶引上装置においては、冷却筒20
の内面に突条21…を形成することにより内面積が広くさ
れているので、単結晶Tから放射される熱線の吸収率が
高いうえ、冷却筒と雰囲気ガスとの熱交換効率、および
Arガスと単結晶Tとの熱交換効率が共に向上され、従来
装置に比して単結晶Tの冷却効率を著しく高め、単結晶
の生産性を高めることが可能である。
また、上記のようにシリコン単結晶製造に用いれば、引
き上げられた単結晶を効率良く冷却できるため、単結晶
の850〜1050℃での滞留時間を140分以下に短縮すること
が容易で、半導体デバイス工程における高温処理後も積
層欠陥が発生しにくい優れた単結晶が得られる。
さらに、この例では、凹凸部として上下方向に延びる突
条21…を形成しているので、冷却筒内20を流れるArガス
の流れを整える作用が得られ、冷却筒20内でガスが渦を
巻いて滞ることがなく、冷却筒20内における不純物凝着
を防ぐ効果が高い。
なお、上記実施例のように上下方向に延びる突条21…を
冷却筒20に形成する代わりに、必要に応じては、上下方
向の溝、水平方向に延びる多数の突条や溝、螺旋状の突
条や溝、独立した多数の凹部や突起を形成したり、内面
に小形の熱交換フィンを固定する構成等も可能である。
また、熱線の吸収率を高めるためには、冷却筒20の内面
に黒色等の塗料を塗布したり、黒色の材質で冷却筒20の
内筒を形成することも有効である。
また、本発明はシリコンのみに限らず、他種の半導体単
結晶の製造装置に適用してもよい。さらに、冷却筒の形
状を截頭円筒状等に変更したり、冷却筒に結晶成長部観
察用の窓を形成したり、炉体に冷却筒を直接固定する代
わりに、棒体を介して炉体1の上壁から冷却筒を吊り下
げた構成や、保温筒6の上端にフランジ部材を介して冷
却筒を支持する構成、冷却筒に昇降機構を付設し炉体1
内で昇降操作可能とした構成等も実施可能である。
「実験例」 次に、実験例を挙げて本発明の効果を実証する。
(実験1) 第1図に示した装置と、冷却筒20以外は全く同構成かつ
同寸法の従来装置(第5図参照)を用い、それぞれシリ
コン単結晶の引上試験を行なった。なお、各装置におけ
る冷却筒の直径、冷却水の供給量、ルツボ内のシリコン
原料充填量、単結晶の直径、引き上げ速度、引き上げ時
の冷却筒の位置は全て統一した。また、本発明の装置の
冷却筒は内面に突出量20mmの突条を上下方向に多数形成
したもので、その内面積は従来装置の2倍であった。実
験の結果、本発明の装置では、引き上げた単結晶の850
〜1050℃での滞留時間が約50分であったのに対し、従来
装置では約100分要した。
次に、得られた2種のシリコン単結晶からウェーハを切
り出し、これらウェーハに、2℃/分で1100℃まで昇温
させる高温熱処理を施したところ、従来装置からのウェ
ーハでは約50cm-2の密度で積層欠陥が検出されたが、本
発明の装置で得られたウェーハでは積層欠陥は全く検出
されなかった。
(実験2) 次に、冷却筒の内面積の大小と単結晶冷却効果との相関
を調べた。
冷媒路を内蔵した内径200mm、高さ100mmのMo,SUS製の冷
却筒の内周面に、軸線方向に延びる突条(突出量20mm)
を多数形成することにより、内面積を変更した数種の冷
却筒を作成し、それぞれを引上装置に装着してシリコン
単結晶の引き上げを行なった。一方、比較例としては、
突条のない同寸法の冷却筒(内面積S=3140cm2)を用
いた。なお、冷却水の供給量、シリコン原料充填量、単
結晶の直径、引き上げ速度、引き上げ時の冷却筒の位置
は全て統一した。
引き上げ中の単結晶が850〜1050℃の温度範囲を通過す
るのに要する滞留時間を測定した結果を第4図に示す。
このグラフから明らかなように、冷却筒の内面積と前記
滞留時間とは略反比例の関係を有し、本発明の有効性が
確認できた。
「発明の効果」 以上説明したように、本発明に係わる単結晶引上装置
は、冷却筒の内面に突条を形成した内面積を広くとって
いるので、単結晶から放射される熱線の吸収率が高くな
るとともに、冷却筒と雰囲気ガスとの熱交換効率、およ
び雰囲気ガスと単結晶との熱交換効率が共に向上され、
従来装置に比して単結晶の冷却効率を高め、単結晶の成
長速度を増して生産性を向上することができる。
また、例えばシリコン単結晶製造に用いた場合には、引
き上げられた単結晶の850〜1050℃での滞留時間を140分
以下に短縮することが容易で、半導体デバイス工程にお
ける高温処理後も積層欠陥が発生しにくい優れた単結晶
を製造できる。
さらに、凹凸部として上下方向に延びる突条を形成した
場合には、冷却筒内を流れる雰囲気ガスの流れを整える
作用が得られ、不純物の排除効果が高い利点を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係わる単結晶引上装置の一実施例を示
し縦断面図、第2図および第3図は同装置の冷却筒を示
す平面図および側面図、第4図は本発明の実験例の結果
を示すグラフである。 一方、第5図は従来の単結晶引上装置の一例を示す縦断
面図である。 Y……シリコン溶湯、T……単結晶、 1……炉体、2……ルツボ、 20……冷却筒、21……突条(凹凸部)、 23……冷媒供給管、24……冷媒路。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】溶湯を保持するルツボと、このルツボ内の
    溶湯から単結晶を成長させながら引き上げる引上機構
    と、引き上げ中の単結晶の周囲に同心に配置される冷却
    筒とを備えた単結晶引上装置において、 前記冷却筒の内面に凹凸部を形成したことを特徴とする
    単結晶引上装置。
  2. 【請求項2】前記凹凸部は、冷却筒の内面に周方向等間
    隔に形成された軸線方向に延びる複数の突条または溝で
    あることを特徴とする第1項記載の単結晶引上装置。
JP25115288A 1988-02-23 1988-10-05 単結晶引上装置 Expired - Lifetime JPH0696479B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25115288A JPH0696479B2 (ja) 1988-10-05 1988-10-05 単結晶引上装置
US07/313,799 US4981549A (en) 1988-02-23 1989-02-22 Method and apparatus for growing silicon crystals
DE3905626A DE3905626B4 (de) 1988-02-23 1989-02-23 Vorrichtung zur Züchtung von Siliziumkristallen
US07/933,879 US5264189A (en) 1988-02-23 1992-08-21 Apparatus for growing silicon crystals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25115288A JPH0696479B2 (ja) 1988-10-05 1988-10-05 単結晶引上装置

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP13623792A Division JPH07242488A (ja) 1992-04-28 1992-04-28 単結晶引上装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0297479A JPH0297479A (ja) 1990-04-10
JPH0696479B2 true JPH0696479B2 (ja) 1994-11-30

Family

ID=17218451

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP25115288A Expired - Lifetime JPH0696479B2 (ja) 1988-02-23 1988-10-05 単結晶引上装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0696479B2 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3992800B2 (ja) * 1997-09-22 2007-10-17 Sumco Techxiv株式会社 単結晶製造装置および単結晶の製造方法
JP4788029B2 (ja) * 2000-08-31 2011-10-05 信越半導体株式会社 半導体単結晶の製造装置及びそれを用いた半導体単結晶の製造方法
KR101022948B1 (ko) * 2008-11-27 2011-03-16 주식회사 엘지실트론 단결정 냉각관 및 이를 이용한 단결정 제조장치
CN113755941A (zh) * 2020-06-05 2021-12-07 隆基绿能科技股份有限公司 一种换热装置及单晶炉
CN115110141A (zh) * 2021-03-22 2022-09-27 隆基绿能科技股份有限公司 一种散热装置及热场

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0297479A (ja) 1990-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3265469A (en) Crystal growing apparatus
US4981549A (en) Method and apparatus for growing silicon crystals
JP4773340B2 (ja) 半導体単結晶製造装置
US3798007A (en) Method and apparatus for producing large diameter monocrystals
TWI738352B (zh) 一種半導體晶體生長裝置
JP4097729B2 (ja) 半導体単結晶製造装置
JPH0696479B2 (ja) 単結晶引上装置
JP7101224B2 (ja) 半導体結晶成長装置
JPS63315589A (ja) 単結晶製造装置
JPS62256787A (ja) 単結晶の育成方法及びその装置
TWI761956B (zh) 一種半導體晶體生長裝置
JP2000327479A (ja) 単結晶製造装置及び単結晶製造方法
TWI749560B (zh) 一種半導體晶體生長裝置
JP2705810B2 (ja) 単結晶引上装置
JPH07242488A (ja) 単結晶引上装置
JP2558171Y2 (ja) 単結晶引き上げ用熱遮蔽体
KR101105593B1 (ko) 실리콘 단결정 잉곳 성장장치
JP2845086B2 (ja) 半導体単結晶成長装置
KR20040049358A (ko) 실리콘 단결정 성장 장치
JPH0234592A (ja) 化合物半導体単結晶の成長方法
JPS63143813A (ja) 半導体材料の高純度シリコンの製造方法およびその装置
JP2534341B2 (ja) 単結晶成長装置
KR20030070477A (ko) 갈륨 아세나이드 단결정 수율 증대를 위한 결정 성장장치
JP2830392B2 (ja) 化合物半導体単結晶の製造方法及び製造装置
KR101904430B1 (ko) 잉곳의 접촉식 냉각장치

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081130

Year of fee payment: 14

EXPY Cancellation because of completion of term