JPH0733310B2 - 結晶成長装置 - Google Patents
結晶成長装置Info
- Publication number
- JPH0733310B2 JPH0733310B2 JP63503156A JP50315688A JPH0733310B2 JP H0733310 B2 JPH0733310 B2 JP H0733310B2 JP 63503156 A JP63503156 A JP 63503156A JP 50315688 A JP50315688 A JP 50315688A JP H0733310 B2 JPH0733310 B2 JP H0733310B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- crucible
- die assembly
- growth surface
- crystal
- 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
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims description 93
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 143
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 13
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 13
- 238000005231 Edge Defined Film Fed Growth Methods 0.000 claims description 11
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 8
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 claims description 7
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 4
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 claims 1
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 9
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 6
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 239000012768 molten material Substances 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Chemical compound P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- 229910015900 BF3 Inorganic materials 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- WTEOIRVLGSZEPR-UHFFFAOYSA-N boron trifluoride Chemical compound FB(F)F WTEOIRVLGSZEPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910000073 phosphorus hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 230000007096 poisonous effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000008707 rearrangement Effects 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/34—Edge-defined film-fed crystal-growth using dies or slits
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/60—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape characterised by shape
- C30B29/66—Crystals of complex geometrical shape, e.g. tubes, cylinders
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、全体として結晶成長装置に関し、より具体的
には、EFG（「Edge−defined、Film−fed Growth」）法
により結晶体を成長させる装置に関する。
には、EFG（「Edge−defined、Film−fed Growth」）法
により結晶体を成長させる装置に関する。
発明の背景 溶融材から結晶体を成長させる各種の方法が開発されて
いる。かかる方法の１つは、EFG（「Edge−defined、Fi
lm−fed Growth」）法として公知である。このEFG法及
びEFG法により結晶体を成長させる装置の詳細は、1971
年７月６日付けにてハロルド・イー・ラ・ベーレ・ジュ
ニア（HaroldE.Le Belle、Jr.）等に付与された米国特
許第3,591,348号「結晶材の成長方法」及び1972年８月2
9日にてハロルド・イー・ラ・ベーレ・ジュニア等に付
与された米国特許第3,687,633号「溶融材から結晶体を
成長させる装置」に記載されている。
いる。かかる方法の１つは、EFG（「Edge−defined、Fi
lm−fed Growth」）法として公知である。このEFG法及
びEFG法により結晶体を成長させる装置の詳細は、1971
年７月６日付けにてハロルド・イー・ラ・ベーレ・ジュ
ニア（HaroldE.Le Belle、Jr.）等に付与された米国特
許第3,591,348号「結晶材の成長方法」及び1972年８月2
9日にてハロルド・イー・ラ・ベーレ・ジュニア等に付
与された米国特許第3,687,633号「溶融材から結晶体を
成長させる装置」に記載されている。
EFG法において、毛管形成ダイ部材は、毛管現象によ
り、その成長面が溶融原料の液体膜により湿潤されるよ
うに液体溶融原料と関係する状態に位置決めされる。次
いで、先ず、種子結晶を原料の液体膜に導入することに
より、生成物結晶体を成長させて結晶の形成が開始され
るようにし、その後、原料の液体膜が成長する結晶本体
とダイ部材の成長面の間に挟持されたままであるように
して種子結晶を制御された速度にて成長面から引き出
す。ダイの成長面上における原料の液体膜は、ダイの１
又は複数の毛管により溶融材から連続的に補充されるた
め、相当な寸法の連続的な結晶体を溶融材から成長させ
ることが出来る。
り、その成長面が溶融原料の液体膜により湿潤されるよ
うに液体溶融原料と関係する状態に位置決めされる。次
いで、先ず、種子結晶を原料の液体膜に導入することに
より、生成物結晶体を成長させて結晶の形成が開始され
るようにし、その後、原料の液体膜が成長する結晶本体
とダイ部材の成長面の間に挟持されたままであるように
して種子結晶を制御された速度にて成長面から引き出
す。ダイの成長面上における原料の液体膜は、ダイの１
又は複数の毛管により溶融材から連続的に補充されるた
め、相当な寸法の連続的な結晶体を溶融材から成長させ
ることが出来る。
上述のEFG法の１つの特徴は、生成物結晶体の断面形状
が、ダイ部材の成長面の断面形状により決まることであ
る。その結果、ダイ部材の成長面を適当な形状に形成す
ることにより、丸棒の形状（即ち、結晶体が、完全な円
形の断面形状を有する形状）の結晶体、扁平な帯状（即
ち、結晶体が完全な長方形の断面形状を有する形状）の
結晶体、中空管の形状（即ち、結晶体が、円形、楕円
形、又は多面形の環状断面を有する形状）の結晶体等を
成長することが出来る。
が、ダイ部材の成長面の断面形状により決まることであ
る。その結果、ダイ部材の成長面を適当な形状に形成す
ることにより、丸棒の形状（即ち、結晶体が、完全な円
形の断面形状を有する形状）の結晶体、扁平な帯状（即
ち、結晶体が完全な長方形の断面形状を有する形状）の
結晶体、中空管の形状（即ち、結晶体が、円形、楕円
形、又は多面形の環状断面を有する形状）の結晶体等を
成長することが出来る。
本発明は、EFG法により管状の結晶体を成長させ得るよ
うにした装置に関する。
うにした装置に関する。
EFG法により管状の結晶体を成長させるための既存の装
置は、1980年10月28日付けにてエアロン・エス・テイラ
ー（Aaron S.Taylor）等に付与された米国特許第4,230,
674号「選択された形状の結晶体を成長させるるつぼ−
ダイ組立体」、1984年４月３日付けにてリチャード・ダ
ブリュー・ストールモント（Richard.W.Stormont）に付
与された米国特許第4,440,728号「管状結晶体を成長さ
せる装置」及び1985年10月１日付けにて、リチャード・
ダブリュー・ストール等に付与された米国特許第4,544,
528号「管状結晶体を成長させる装置」に記載されてい
る。
置は、1980年10月28日付けにてエアロン・エス・テイラ
ー（Aaron S.Taylor）等に付与された米国特許第4,230,
674号「選択された形状の結晶体を成長させるるつぼ−
ダイ組立体」、1984年４月３日付けにてリチャード・ダ
ブリュー・ストールモント（Richard.W.Stormont）に付
与された米国特許第4,440,728号「管状結晶体を成長さ
せる装置」及び1985年10月１日付けにて、リチャード・
ダブリュー・ストール等に付与された米国特許第4,544,
528号「管状結晶体を成長させる装置」に記載されてい
る。
実際上、成長する結晶体の周囲の雰囲気を制御すること
が出来るならば、結晶の質を著しく改良することが可能
であることが分かった。これは、成長する結晶体の周囲
の雰囲気を制御することにより、その成長する結晶体の
周囲の領域から有毒な反応ガスを除去し得る一方、該領
域にイナートガス、有益な反応ガス又は有益な添加ガス
を導入することが可能であるからである。さらに、成長
する結晶体の周囲領域の温度を制御することにより、成
長する結晶体の温度を調節することが可能となる。
が出来るならば、結晶の質を著しく改良することが可能
であることが分かった。これは、成長する結晶体の周囲
の雰囲気を制御することにより、その成長する結晶体の
周囲の領域から有毒な反応ガスを除去し得る一方、該領
域にイナートガス、有益な反応ガス又は有益な添加ガス
を導入することが可能であるからである。さらに、成長
する結晶体の周囲領域の温度を制御することにより、成
長する結晶体の温度を調節することが可能となる。
1983年11月15日付けにて、フリッツ・ブァルト（Fritz
Wald）等に付与された米国特許第4,415,401号「結晶成
長の周囲領域の雰囲気制御」、1984年４月17日付けにて
ジュリス・ピー・カレージェス（Juris P.Kalejs）に付
与された米国特許第４、443,411号「結晶成長領域の周
囲の雰囲気の制御装置」及び1982年６月の電気化学協会
誌（Journal of The Electrochemical Society）Vol.12
9、No.6に掲載されたジュリス・ピー・カレージェス及
びエル・ワイ・チン（L.Y.Chin）による論文「シリコン
リボンのEFGにおける炭素及び酸素の転位に関係する外
気とメニスカス溶融材の相互反応のモデル」は、結晶体
が扁平な帯状体である場合における、成長する結晶体の
周囲雰囲気を制御する方法を教示している。残念なこと
に、これら資料は、結晶体が中空管の形態である場合に
おける、成長する結晶体の周囲の雰囲気を制御する方法
については言及していない。この点に関し、成長する結
晶体の周囲の雰囲気を制御する際の問題点は、中空管を
成長させ得るようにした装置の場合、著しく顕著となる
ことが明らかにされている。それは、かかる装置におい
て、成長する中空管の本体が、成長する結晶体の周囲の
雰囲気を効果的に、「外側」領域（即ち、成長する結晶
の外側に位置する領域」と「内側」領域（即ち、成長す
る結晶の内側に位置する領域」に分割する機能を果たす
からである。それは、成長する結晶体の壁により、ガス
は「外側」及び「内側」間を直接流動するのを阻止さ
れ、中空の結晶体の末梢端に位置決めされた種子ホルダ
を通過してこれら２つの領域間を流動するに過ぎないか
らである。
Wald）等に付与された米国特許第4,415,401号「結晶成
長の周囲領域の雰囲気制御」、1984年４月17日付けにて
ジュリス・ピー・カレージェス（Juris P.Kalejs）に付
与された米国特許第４、443,411号「結晶成長領域の周
囲の雰囲気の制御装置」及び1982年６月の電気化学協会
誌（Journal of The Electrochemical Society）Vol.12
9、No.6に掲載されたジュリス・ピー・カレージェス及
びエル・ワイ・チン（L.Y.Chin）による論文「シリコン
リボンのEFGにおける炭素及び酸素の転位に関係する外
気とメニスカス溶融材の相互反応のモデル」は、結晶体
が扁平な帯状体である場合における、成長する結晶体の
周囲雰囲気を制御する方法を教示している。残念なこと
に、これら資料は、結晶体が中空管の形態である場合に
おける、成長する結晶体の周囲の雰囲気を制御する方法
については言及していない。この点に関し、成長する結
晶体の周囲の雰囲気を制御する際の問題点は、中空管を
成長させ得るようにした装置の場合、著しく顕著となる
ことが明らかにされている。それは、かかる装置におい
て、成長する中空管の本体が、成長する結晶体の周囲の
雰囲気を効果的に、「外側」領域（即ち、成長する結晶
の外側に位置する領域」と「内側」領域（即ち、成長す
る結晶の内側に位置する領域」に分割する機能を果たす
からである。それは、成長する結晶体の壁により、ガス
は「外側」及び「内側」間を直接流動するのを阻止さ
れ、中空の結晶体の末梢端に位置決めされた種子ホルダ
を通過してこれら２つの領域間を流動するに過ぎないか
らである。
発明の目的 その結果、本発明の１つの目的は、成長する結晶体の周
囲の雰囲気を制御する手段を備える、EFG法により管状
の結晶体を成長させるための新規な装置を提供すること
である。
囲の雰囲気を制御する手段を備える、EFG法により管状
の結晶体を成長させるための新規な装置を提供すること
である。
本発明の別の目的は、成長する結晶体の外側に位置する
領域（即ち、「外側」領域）内の雰囲気を成長する結晶
体の内側に位置する領域（即ち、「内側」領域）内の雰
囲気とは独立的に制御することの出来る、成長する結晶
体の周囲の雰囲気を制御する手段を提供することであ
る。
領域（即ち、「外側」領域）内の雰囲気を成長する結晶
体の内側に位置する領域（即ち、「内側」領域）内の雰
囲気とは独立的に制御することの出来る、成長する結晶
体の周囲の雰囲気を制御する手段を提供することであ
る。
発明の要約 少なくとも１つの外側通路と、そのるつぼ−ダイ組立体
に形成された少なくとも１つの内側通路と、及び関係す
る部品とを備え、よって、前記少なくとも１つの外側通
路に導入されたガスが、ダイ部材の成長面に隣接する成
長する結晶体の外側の領域（即ち、「外側」領域）に導
入されると共に、前記少なくとも１つの内側通路に導入
されたガスが、ダイ部材の成長面に隣接する中空の結晶
体の内側の領域（即ち、「内側」領域）に導入され、こ
れら各領域が、別個に制御されるようにした、EFG法に
より管状の結晶体を成長させるための新規な装置によ
り、上記及びそれ以外の目的を達成することが出来る。
に形成された少なくとも１つの内側通路と、及び関係す
る部品とを備え、よって、前記少なくとも１つの外側通
路に導入されたガスが、ダイ部材の成長面に隣接する成
長する結晶体の外側の領域（即ち、「外側」領域）に導
入されると共に、前記少なくとも１つの内側通路に導入
されたガスが、ダイ部材の成長面に隣接する中空の結晶
体の内側の領域（即ち、「内側」領域）に導入され、こ
れら各領域が、別個に制御されるようにした、EFG法に
より管状の結晶体を成長させるための新規な装置によ
り、上記及びそれ以外の目的を達成することが出来る。
本明細書において、「管」及び「管状」という表現は、
円形、多角形、その他例えば楕円形といった断面形状を
有する細長い中空の本体を包含する一般的な意味に解釈
するものとする。
円形、多角形、その他例えば楕円形といった断面形状を
有する細長い中空の本体を包含する一般的な意味に解釈
するものとする。
図面の簡単な説明 本発明のさらに別の目的及び特徴は、本発明の以下の詳
細な説明においてより完全に開示されており、かつ明ら
かになるであろうし、これらは、同様の数字は同様の部
品は同様に数字にて表示された添付図面と共に参照され
るべきである。
細な説明においてより完全に開示されており、かつ明ら
かになるであろうし、これらは、同様の数字は同様の部
品は同様に数字にて表示された添付図面と共に参照され
るべきである。
第１図は本発明の好適な実施例を具現化した、EFG法に
より管状の結晶体を成長させる新規な装置の断面図、 第２図は第１図に図示したるつぼ−ダイ組立体の平面
図、 第2A図は第１図及び第２図に図示したるつぼ−ダイ組立
体の部分断面図、 第３図は第１図に図示した内側ガス流動マニホルドの平
面図、 第４図は第３図の線４−４に沿った断面図、 第５図は第１図に図示した外側ガス流動マニホルドの平
面図、及び 第６図は第５図の線６−６に沿った断面図である。
より管状の結晶体を成長させる新規な装置の断面図、 第２図は第１図に図示したるつぼ−ダイ組立体の平面
図、 第2A図は第１図及び第２図に図示したるつぼ−ダイ組立
体の部分断面図、 第３図は第１図に図示した内側ガス流動マニホルドの平
面図、 第４図は第３図の線４−４に沿った断面図、 第５図は第１図に図示した外側ガス流動マニホルドの平
面図、及び 第６図は第５図の線６−６に沿った断面図である。
発明の詳細な説明 先ず、第１図を参照すると、溶融材から管状の結晶体を
成長させるための新規な装置が図示されている。図示さ
れていないが、第１図の装置は、さらに、加熱コイル、
内側及び外側アフタヒータ組立体、断熱体等、米国特許
第4,440,728号に開示された型式の結晶成長炉に通常見
られるような関連装置を備えている。かかる関連装置
は、本発明の理解上便なるように省略した。
成長させるための新規な装置が図示されている。図示さ
れていないが、第１図の装置は、さらに、加熱コイル、
内側及び外側アフタヒータ組立体、断熱体等、米国特許
第4,440,728号に開示された型式の結晶成長炉に通常見
られるような関連装置を備えている。かかる関連装置
は、本発明の理解上便なるように省略した。
第１図の装置は、側壁105と、頂部カバー110と、及び室
底部115とにより画成された成長室100を備えている。頂
部カバー110は、中央穴120を有する一方、室底部115
は、中央穴125を有している。装置120は、穴125と軸方
向に整合されている。頂部穴120は、平面図で見た場
合、穴の中で成長する中空の結晶体の断面形状と同一の
形状を備え、溶融材から出る中空の結晶体が、穴120を
通過し、以下にさらに詳細に説明するように、その穴12
0を画成するカバー110の内端縁と適度な緊密さにて適合
する。中央穴125は、平面図で見た場合、円形の形状を
備えることが望ましい。成長室の側壁105、頂部カバー1
10及び室側部115は、相互に接続されてそれぞれが交わ
る箇所にて可能な限り気密であるようにし、中央穴12
0、125が成長室100に出入りするための入り口を構成す
るようにする。成長室100は、成長させようとする中空
の結晶体の材料と適合し、かつ反応しない、当業者に周
知の材料にて形成されている。例えば、成長する結晶体
がシリコンから成る場合には、側壁105は、石英にて形
成され、頂部カバー110及び室底部115は、ステンレス鋼
にて形成される。
底部115とにより画成された成長室100を備えている。頂
部カバー110は、中央穴120を有する一方、室底部115
は、中央穴125を有している。装置120は、穴125と軸方
向に整合されている。頂部穴120は、平面図で見た場
合、穴の中で成長する中空の結晶体の断面形状と同一の
形状を備え、溶融材から出る中空の結晶体が、穴120を
通過し、以下にさらに詳細に説明するように、その穴12
0を画成するカバー110の内端縁と適度な緊密さにて適合
する。中央穴125は、平面図で見た場合、円形の形状を
備えることが望ましい。成長室の側壁105、頂部カバー1
10及び室側部115は、相互に接続されてそれぞれが交わ
る箇所にて可能な限り気密であるようにし、中央穴12
0、125が成長室100に出入りするための入り口を構成す
るようにする。成長室100は、成長させようとする中空
の結晶体の材料と適合し、かつ反応しない、当業者に周
知の材料にて形成されている。例えば、成長する結晶体
がシリコンから成る場合には、側壁105は、石英にて形
成され、頂部カバー110及び室底部115は、ステンレス鋼
にて形成される。
るつぼ−ダイ組立体200が成長室100内に配設されてい
る。次に、第１図、第２図及び第2A図を参照すると、る
つぼ−ダイ組立体200は、当該技術分野にて周知のるつ
ぼ−ダイ組立体と同様であるが、以下に詳細に説明する
特徴の点にて異なっている。より具体的には、るつぼ−
ダイ組立体200は、成長させようとする溶融原料210を受
け取るための中央室205と、るつぼ−ダイ組立体の頂部
に形成された成長面215と、成長面215と交錯する毛管21
6と、及びるつぼ−ダイ組立体の壁に形成されて溶融原
料210からの液体膜にて成長面215を湿潤させる複数の毛
管供給スロット220とを備えている。
る。次に、第１図、第２図及び第2A図を参照すると、る
つぼ−ダイ組立体200は、当該技術分野にて周知のるつ
ぼ−ダイ組立体と同様であるが、以下に詳細に説明する
特徴の点にて異なっている。より具体的には、るつぼ−
ダイ組立体200は、成長させようとする溶融原料210を受
け取るための中央室205と、るつぼ−ダイ組立体の頂部
に形成された成長面215と、成長面215と交錯する毛管21
6と、及びるつぼ−ダイ組立体の壁に形成されて溶融原
料210からの液体膜にて成長面215を湿潤させる複数の毛
管供給スロット220とを備えている。
次に、第2A図を参照すると、成長面215は、毛管開口216
により分離された、１対の端面又は端縁215′、215″を
備えている。液体原料（即ち、「溶融材」）は、供給ス
ロット220及び毛管216を介して毛管現象により、成長面
215に送られる。
により分離された、１対の端面又は端縁215′、215″を
備えている。液体原料（即ち、「溶融材」）は、供給ス
ロット220及び毛管216を介して毛管現象により、成長面
215に送られる。
るつぼ−ダイ組立体200は、その成長面215が一連の６つ
の当接面215A、215B、215C等として形成されており（第
２図参照）、これにより、六角形の中空の筒状結晶が成
長する。るつぼ−ダイ組立体200は、成長面215の両側に
て、かつ該成長面215の下方に配設された１対の頂部面
を有している。外側の頂部面225（同一位相の６つの面2
25A、225B、225C等により形成された）は、成長面の外
側にて成長面215に並んで位置しており、内側の頂部面2
30は、成長面の内側にて成長面215に並んで位置してい
る。第１図に図示するように、頂部面225、230は、成長
面215の下方に位置するが、溶融材210の頂部面より上方
に位置している。るつぼ−ダイ組立体200は、又、平坦
な底面235を備えている。るつぼ−ダイ組立体200は、当
業者に周知の材料、例えば、グラファイトにて形成され
ている。
の当接面215A、215B、215C等として形成されており（第
２図参照）、これにより、六角形の中空の筒状結晶が成
長する。るつぼ−ダイ組立体200は、成長面215の両側に
て、かつ該成長面215の下方に配設された１対の頂部面
を有している。外側の頂部面225（同一位相の６つの面2
25A、225B、225C等により形成された）は、成長面の外
側にて成長面215に並んで位置しており、内側の頂部面2
30は、成長面の内側にて成長面215に並んで位置してい
る。第１図に図示するように、頂部面225、230は、成長
面215の下方に位置するが、溶融材210の頂部面より上方
に位置している。るつぼ−ダイ組立体200は、又、平坦
な底面235を備えている。るつぼ−ダイ組立体200は、当
業者に周知の材料、例えば、グラファイトにて形成され
ている。
るつぼ−ダイ組立体200の上記特徴は、全て、当業者に
は周知であると考えられる。るつぼ−ダイ組立体200
は、るつぼ−ダイ組立体の外側頂部面225とその底面235
の間を伸長する複数の外側垂直通路240と、及びるつぼ
−ダイ組立体の内側頂部面230とその底面235間を伸長す
る複数の内側垂直通路245とを備える点にて、従来のる
つぼ−ダイ組立体と異なっている。
は周知であると考えられる。るつぼ−ダイ組立体200
は、るつぼ−ダイ組立体の外側頂部面225とその底面235
の間を伸長する複数の外側垂直通路240と、及びるつぼ
−ダイ組立体の内側頂部面230とその底面235間を伸長す
る複数の内側垂直通路245とを備える点にて、従来のる
つぼ−ダイ組立体と異なっている。
るつぼ−ダイ組立体200は、内側ガスマニホルド板300の
上に着座している。次に、第１図、第３図及び第４図を
参照すると、内側ガスマニホルド板300は、平坦な頂部
面305と、平坦な底面310とを有する円板又はプラターを
備えている。内側ガスマニホルド板300は、その頂部面3
05とその底面310間を伸長する複数の垂直通路315を備え
ている。垂直通路315は、以下により詳細に説明するよ
うに、内側ガスマニホルド板300がるつぼ−ダイ組立体
の底面に対して位置決めされたとき、るつぼ−ダイ組立
体200に形成された外側垂直通路と整合するように寸法
及び位置決めされている。内側ガスマニホルド板300
は、又、該板の頂部面305とその底面310間を伸長する中
央穴320を備えている。複数の表面溝325が、板300の頂
部面305に形成されている。これら表面溝325は、板の中
央穴320と連通し、かつ外方向に放射状に伸長してお
り、同様に板の頂部面305に形成された六角形の表面溝3
30と連通する。六角形の表面溝330は、以下により詳細
に説明するように、内側ガスマニホルド板300が、るつ
ぼ−ダイ組立体の底面に対して位置決めされたとき、る
つぼ−ダイ組立体200に形成された内側垂直通路245と整
合し得るように寸法及び位置決めされている。内側ガス
マニホルド板は、当業者に周知の材料、例えば、グラフ
ァイトにて形成する。
上に着座している。次に、第１図、第３図及び第４図を
参照すると、内側ガスマニホルド板300は、平坦な頂部
面305と、平坦な底面310とを有する円板又はプラターを
備えている。内側ガスマニホルド板300は、その頂部面3
05とその底面310間を伸長する複数の垂直通路315を備え
ている。垂直通路315は、以下により詳細に説明するよ
うに、内側ガスマニホルド板300がるつぼ−ダイ組立体
の底面に対して位置決めされたとき、るつぼ−ダイ組立
体200に形成された外側垂直通路と整合するように寸法
及び位置決めされている。内側ガスマニホルド板300
は、又、該板の頂部面305とその底面310間を伸長する中
央穴320を備えている。複数の表面溝325が、板300の頂
部面305に形成されている。これら表面溝325は、板の中
央穴320と連通し、かつ外方向に放射状に伸長してお
り、同様に板の頂部面305に形成された六角形の表面溝3
30と連通する。六角形の表面溝330は、以下により詳細
に説明するように、内側ガスマニホルド板300が、るつ
ぼ−ダイ組立体の底面に対して位置決めされたとき、る
つぼ−ダイ組立体200に形成された内側垂直通路245と整
合し得るように寸法及び位置決めされている。内側ガス
マニホルド板は、当業者に周知の材料、例えば、グラフ
ァイトにて形成する。
一方、内側ガスマニホルド板300は、外側ガスマニホル
ド板400の上に着座している。次に、第１図、第５図及
び第６図を参照すると、外側ガスマニホルド板400は、
平坦な頂部面405と、及び平坦な底面410とを有する円板
又はプラターを備えている。外側ガスマニホルド板400
は、その頂部面405とその底面410間を伸長する中央穴42
0を有している。複数の表面溝425が、板400の頂部面405
に形成されている。表面溝425は、板の中央穴420と連通
し、外方向に放射状に伸長しており、同様に板の頂部面
に形成された円形の表面溝430と連通する。円形の表面
溝430は、以下により詳細に説明するように、外側ガス
マニホルド板400が、内側ガスマニホルド板300の底面に
対して位置決めされたとき、内側ガスマニホルド板300
に形成された垂直通路と整合し得るように寸法及び位置
決めされている。外側ガスマニホルド板400は、当御者
に周知の材料、例えば、グラファイトにて形成する。
ド板400の上に着座している。次に、第１図、第５図及
び第６図を参照すると、外側ガスマニホルド板400は、
平坦な頂部面405と、及び平坦な底面410とを有する円板
又はプラターを備えている。外側ガスマニホルド板400
は、その頂部面405とその底面410間を伸長する中央穴42
0を有している。複数の表面溝425が、板400の頂部面405
に形成されている。表面溝425は、板の中央穴420と連通
し、外方向に放射状に伸長しており、同様に板の頂部面
に形成された円形の表面溝430と連通する。円形の表面
溝430は、以下により詳細に説明するように、外側ガス
マニホルド板400が、内側ガスマニホルド板300の底面に
対して位置決めされたとき、内側ガスマニホルド板300
に形成された垂直通路と整合し得るように寸法及び位置
決めされている。外側ガスマニホルド板400は、当御者
に周知の材料、例えば、グラファイトにて形成する。
るつぼ−ダイ組立体200、内側ガスマニホルド板300及び
外側ガスマニホルド板400は、第１図に図示した方法に
て組立られて、内側ガスマニホルド板300の頂部面305
は、るつぼ−ダイ組立体200の底面に対して位置決めさ
れ、内側ガスマニホルド板の垂直通路315は、るつぼ−
ダイ組立体の外側垂直通路240と整合し、内側ガスマニ
ホルド板の表面溝325がるつぼ−ダイ組立体に形成され
た内側垂直通路245と整合する。上記に加え、外側ガス
マニホルドの頂部面405は、内側ガスマニホルド板300の
底面に対して位置決めされ、外側ガスマニホルド板の中
央穴420は、内側ガスマニホルド板の中央穴320と軸方向
に整合され、又外側ガスマニホルド板の表面溝425は、
内側ガスマニホルド板の底面に隣接し、よって、底面31
0は、表面溝425に対する天井部を形成し、外側ガスマニ
ホルド板400の表面溝425は、内側ガスマニホルド板300
に形成された垂直通路315と連通する。第１図に図示す
るように、るつぼ−ダイ組立体200、内側ガスマニホル
ド板300及び外側ガスマニホルド板400は、室の底部115
と外側ガスマニホルド板400の間を伸長する複数の柱状
体により成長室100内に支持されている。
外側ガスマニホルド板400は、第１図に図示した方法に
て組立られて、内側ガスマニホルド板300の頂部面305
は、るつぼ−ダイ組立体200の底面に対して位置決めさ
れ、内側ガスマニホルド板の垂直通路315は、るつぼ−
ダイ組立体の外側垂直通路240と整合し、内側ガスマニ
ホルド板の表面溝325がるつぼ−ダイ組立体に形成され
た内側垂直通路245と整合する。上記に加え、外側ガス
マニホルドの頂部面405は、内側ガスマニホルド板300の
底面に対して位置決めされ、外側ガスマニホルド板の中
央穴420は、内側ガスマニホルド板の中央穴320と軸方向
に整合され、又外側ガスマニホルド板の表面溝425は、
内側ガスマニホルド板の底面に隣接し、よって、底面31
0は、表面溝425に対する天井部を形成し、外側ガスマニ
ホルド板400の表面溝425は、内側ガスマニホルド板300
に形成された垂直通路315と連通する。第１図に図示す
るように、るつぼ−ダイ組立体200、内側ガスマニホル
ド板300及び外側ガスマニホルド板400は、室の底部115
と外側ガスマニホルド板400の間を伸長する複数の柱状
体により成長室100内に支持されている。
さらに、第１図を参照すると、内側ガス供給管500が、
内側ガスマニホルド板300に取り付けられており、この
供給管の上端505は、マニホルドの中央穴320を画成する
該マニホルドの壁に気密状態に嵌合する。内側ガス供給
管500は、第１図に図示した方法にて内側ガスマニホル
ド板300に取り付けられており、該供給管の内側は、内
側マニホルド板300に形成された放射状の表面溝325と連
通し、よって、供給管の下端510内に流入したガスは、
先ず、内側ガスマニホルド板に形成された表面溝325内
に流動し、その後、るつぼ−ダイ組立体200に形成され
た内側垂直通路245内に流動する。内側ガス供給管500
は、当業者に周知の材料、例えば、グラファイトにて形
成する。
内側ガスマニホルド板300に取り付けられており、この
供給管の上端505は、マニホルドの中央穴320を画成する
該マニホルドの壁に気密状態に嵌合する。内側ガス供給
管500は、第１図に図示した方法にて内側ガスマニホル
ド板300に取り付けられており、該供給管の内側は、内
側マニホルド板300に形成された放射状の表面溝325と連
通し、よって、供給管の下端510内に流入したガスは、
先ず、内側ガスマニホルド板に形成された表面溝325内
に流動し、その後、るつぼ−ダイ組立体200に形成され
た内側垂直通路245内に流動する。内側ガス供給管500
は、当業者に周知の材料、例えば、グラファイトにて形
成する。
外側ガス供給管600は、内側ガス供給管500の周囲に同心
状に位置決めされ、かつ外側ガスマニホルド板400に取
り付けられており、外側ガス供給管の上端605が、該マ
ニホルドの中央穴420を画成するマニホルドの壁に気密
状態に嵌合する。この構成により、内側ガス供給管500
と外側ガス供給管600との間には、室607が形成される。
外側ガス供給管600は、第１図に図示した方法にて、外
側ガスマニホルド板400に取り付けられている。このた
め、上記内側室607は、外側ガスマニホルド板400に形成
された放射状の表面溝425と連通し、よって、供給管の
下端610内に流動したガスは、先ず外側ガスマニホルド
板に形成された表面溝425内に流動し、次いで内側ガス
マニホルド板300に形成された垂直通路315を通り、その
後、るつぼ−ダイ組立体200に形成された外側垂直通路2
40内に流動する。外側ガス供給管600は、当業者に周知
の材料、例えば、グラファイトにて形成する。
状に位置決めされ、かつ外側ガスマニホルド板400に取
り付けられており、外側ガス供給管の上端605が、該マ
ニホルドの中央穴420を画成するマニホルドの壁に気密
状態に嵌合する。この構成により、内側ガス供給管500
と外側ガス供給管600との間には、室607が形成される。
外側ガス供給管600は、第１図に図示した方法にて、外
側ガスマニホルド板400に取り付けられている。このた
め、上記内側室607は、外側ガスマニホルド板400に形成
された放射状の表面溝425と連通し、よって、供給管の
下端610内に流動したガスは、先ず外側ガスマニホルド
板に形成された表面溝425内に流動し、次いで内側ガス
マニホルド板300に形成された垂直通路315を通り、その
後、るつぼ−ダイ組立体200に形成された外側垂直通路2
40内に流動する。外側ガス供給管600は、当業者に周知
の材料、例えば、グラファイトにて形成する。
さらに、第１図を参照すると、内側供給管500及び外側
供給管600の底部端は、室の底部115に形成された底部の
中央穴125を通って下方に伸長し、かつガス接続具700に
接触する。このガス接続具700は、底部の中央穴125の周
知に配設されており、室の底部115に対して気密状態に
嵌合する。ガス接続具700には、中央穴705と、第１内壁
710と、第２内壁715と、第１ポート720と、第２ポート7
25と、及び第３ポート730とが設けられている。内側ガ
ス供給管500は、ガス接続具700に接続されており、その
下端部510は、第１内壁710の溝内に配設されたＯリング
シール735に対して気密状態に嵌合し、よって、接続具
の第１ポート720に入るガスは、内側ガス供給管500の内
側に導入される。外側ガス供給管600は、ガス接続具700
に取り付けられており、その下端部610は、第２内壁715
内に配設されたＯリングシール740に対して気密状態に
嵌合し、よって、接続具の第２ポート725に入るガス
は、同心状の内側及び外側ガス供給管500、600の間に形
成された室607内に導入される。外側ガス供給管600の外
径は、室の底部115の底部中央穴125の寸法より小さく、
かつガス接続具700の中央穴705の幅より小さいように寸
法決めされている。従って、該接続具700の第３ポート7
30に入るガスは、成長室100の内側に導入されるが、依
然、外側ガス供給管600及びるつぼ−ダイ組立体200の外
側にある。ガス接続具700は、当業者に周知の材料、例
えば、ステンレス鋼にて形成する。
供給管600の底部端は、室の底部115に形成された底部の
中央穴125を通って下方に伸長し、かつガス接続具700に
接触する。このガス接続具700は、底部の中央穴125の周
知に配設されており、室の底部115に対して気密状態に
嵌合する。ガス接続具700には、中央穴705と、第１内壁
710と、第２内壁715と、第１ポート720と、第２ポート7
25と、及び第３ポート730とが設けられている。内側ガ
ス供給管500は、ガス接続具700に接続されており、その
下端部510は、第１内壁710の溝内に配設されたＯリング
シール735に対して気密状態に嵌合し、よって、接続具
の第１ポート720に入るガスは、内側ガス供給管500の内
側に導入される。外側ガス供給管600は、ガス接続具700
に取り付けられており、その下端部610は、第２内壁715
内に配設されたＯリングシール740に対して気密状態に
嵌合し、よって、接続具の第２ポート725に入るガス
は、同心状の内側及び外側ガス供給管500、600の間に形
成された室607内に導入される。外側ガス供給管600の外
径は、室の底部115の底部中央穴125の寸法より小さく、
かつガス接続具700の中央穴705の幅より小さいように寸
法決めされている。従って、該接続具700の第３ポート7
30に入るガスは、成長室100の内側に導入されるが、依
然、外側ガス供給管600及びるつぼ−ダイ組立体200の外
側にある。ガス接続具700は、当業者に周知の材料、例
えば、ステンレス鋼にて形成する。
さらに、第１図を参照すると、溶融材から管状の結晶体
を成長させるための新規な装置は、又るつぼ−ダイ組立
体200の上端の周囲に配設されたガス導入手段800を備え
ている。より具体的には、このガス導入手段800は、る
つぼ−ダイ組立体の外側頂部面225の上に着座し、かつ
外側垂直通路240の上端から出るガスをるつぼ−ダイ組
立体の成長面215に向ける外側ガス偏向装置805と、及び
るつぼ−ダイ組立体の内側頂部面230の上に着座し、か
つ内側垂直通路245の上端から出るガスをるつぼ−ダイ
組立体の成長面215に向ける内側ガス偏向装置810とを備
えている。これら内側ガス偏向装置805及び外側ガス偏
向装置810は、当業者に周知の材料、例えば、グラファ
イトにて形成する。
を成長させるための新規な装置は、又るつぼ−ダイ組立
体200の上端の周囲に配設されたガス導入手段800を備え
ている。より具体的には、このガス導入手段800は、る
つぼ−ダイ組立体の外側頂部面225の上に着座し、かつ
外側垂直通路240の上端から出るガスをるつぼ−ダイ組
立体の成長面215に向ける外側ガス偏向装置805と、及び
るつぼ−ダイ組立体の内側頂部面230の上に着座し、か
つ内側垂直通路245の上端から出るガスをるつぼ−ダイ
組立体の成長面215に向ける内側ガス偏向装置810とを備
えている。これら内側ガス偏向装置805及び外側ガス偏
向装置810は、当業者に周知の材料、例えば、グラファ
イトにて形成する。
上述の構造のため、中空の結晶体900が当該技術分野に
て周知の方法にてEFG法により溶融材210から成長される
とき、ガス接続具700の第１ポート720内に導入されたガ
スは、内側ガス供給管500の内側及び内側ガスマニホル
ド板300に形成された表面溝325に沿って進み、るつぼ−
ダイ組立体200に形成された内側垂直通路245内に入り、
その後、内側ガス偏向装置810により偏向されてダイの
成長面215から出る中空の結晶体の内面に当たる。これ
と同時に、ガス接続具700の第２ポート725内に導入され
たガスは、同心状のガス供給管500、600間に形成された
室607及び外側ガスマニホルド板400に沿って進み、内側
ガスマニホルド板300に形成された垂直通路315内に入る
と共に、るつぼ−ダイ組立体200に形成された外側垂直
通路240に沿って進み、その後、外側ガス偏向装置805に
より偏向されてダイ成長面215から出る中空の結晶体の
外面に当たる。最後に、ガス接続具700の第３ポート730
内に導入されたガスは、室の底部115に形成された底部
中央穴125を通って成長室100内に入る。
て周知の方法にてEFG法により溶融材210から成長される
とき、ガス接続具700の第１ポート720内に導入されたガ
スは、内側ガス供給管500の内側及び内側ガスマニホル
ド板300に形成された表面溝325に沿って進み、るつぼ−
ダイ組立体200に形成された内側垂直通路245内に入り、
その後、内側ガス偏向装置810により偏向されてダイの
成長面215から出る中空の結晶体の内面に当たる。これ
と同時に、ガス接続具700の第２ポート725内に導入され
たガスは、同心状のガス供給管500、600間に形成された
室607及び外側ガスマニホルド板400に沿って進み、内側
ガスマニホルド板300に形成された垂直通路315内に入る
と共に、るつぼ−ダイ組立体200に形成された外側垂直
通路240に沿って進み、その後、外側ガス偏向装置805に
より偏向されてダイ成長面215から出る中空の結晶体の
外面に当たる。最後に、ガス接続具700の第３ポート730
内に導入されたガスは、室の底部115に形成された底部
中央穴125を通って成長室100内に入る。
成長室の頂部カバー110の頂部中央穴120は、溶融材から
出る結晶体より僅かに大きいように寸法決めされている
ため、ガス接続具700の第２ポート725及び第３ポート73
0を介して成長室100内に導入されたガスは、出つつある
結晶体900と頂部カバー110間に存在する小さい空隙を通
ることにより、成長室100から逃げることが出来る。
又、外に出て来る中空の結晶体900の頂部に位置する種
子ホルダ905が気密でなければ、第１ポート720を介して
成長する結晶体900の内側に導入されたガスは、種子ホ
ルダ905を通過して、外方に出つつある中空の結晶体900
の内側から逃げることが出来る。
出る結晶体より僅かに大きいように寸法決めされている
ため、ガス接続具700の第２ポート725及び第３ポート73
0を介して成長室100内に導入されたガスは、出つつある
結晶体900と頂部カバー110間に存在する小さい空隙を通
ることにより、成長室100から逃げることが出来る。
又、外に出て来る中空の結晶体900の頂部に位置する種
子ホルダ905が気密でなければ、第１ポート720を介して
成長する結晶体900の内側に導入されたガスは、種子ホ
ルダ905を通過して、外方に出つつある中空の結晶体900
の内側から逃げることが出来る。
一例として、上記装置を利用して、直径20.32cm（８イ
ンチ）の六角形のシリコン管を2.54cm（１インチ）／分
の速度にて成長させ、イナートガスであるアルゴンをポ
ート720、725及び730を介して成長室100内に導入するこ
とにより、存在するであろう有毒な反応ガスを成長領域
から排除しようとする場合を想定する。この場合、アル
ゴンが約30℃の温度にてかつ約12,000cm3／分の流量に
て導入される場合、ポート720を利用して成長する結晶
体の内側に位置する領域（「内側」領域）アルゴンガス
を導入する。又、アルゴンが約30℃の温度にてかつ約1
2,000cm3／分の流量にて導入される場合、ポート725を
利用して成長する結晶体の外側に位置する領域（「外
側」領域）にアルゴンを導入する。又アルゴンが約30℃
の温度にてかつ約16,000cm3／分の流量にて導入される
場合、ポート730を利用して成長室にアルゴンを導入す
る。ダイの成長面の温度は、成長工程中、約1410乃至14
50℃の温度に維持される。管状の結晶形成物は、約0.4m
mの肉厚を有し、その成分は、概ねシリコンである。
ンチ）の六角形のシリコン管を2.54cm（１インチ）／分
の速度にて成長させ、イナートガスであるアルゴンをポ
ート720、725及び730を介して成長室100内に導入するこ
とにより、存在するであろう有毒な反応ガスを成長領域
から排除しようとする場合を想定する。この場合、アル
ゴンが約30℃の温度にてかつ約12,000cm3／分の流量に
て導入される場合、ポート720を利用して成長する結晶
体の内側に位置する領域（「内側」領域）アルゴンガス
を導入する。又、アルゴンが約30℃の温度にてかつ約1
2,000cm3／分の流量にて導入される場合、ポート725を
利用して成長する結晶体の外側に位置する領域（「外
側」領域）にアルゴンを導入する。又アルゴンが約30℃
の温度にてかつ約16,000cm3／分の流量にて導入される
場合、ポート730を利用して成長室にアルゴンを導入す
る。ダイの成長面の温度は、成長工程中、約1410乃至14
50℃の温度に維持される。管状の結晶形成物は、約0.4m
mの肉厚を有し、その成分は、概ねシリコンである。
上述の実施例において、不活性なアルゴンガスは、存在
するであろう有毒なガスを成長面から排除するためにポ
ート720、725から導入すると説明し、さらに、不活性な
アルゴンガスは、成長室100内に不活性な環境を提供す
る目的にて導入されると説明した。しかしながら、酸
素、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン等のような有益の
反応ガスをポート720、725の双方又はその一方に導入
し、成長領域内に導入し得るようにするか、又は、ポー
ト730から導入して成長室100内に導入し得るようにする
か、あるいは、ホウ素フッ化物、ホスフィン等のような
有益な添加ガスをポート720、725内に導入し得るように
するか、又はポート730から導入して成長室100内に導入
し得るようにしてもよい。
するであろう有毒なガスを成長面から排除するためにポ
ート720、725から導入すると説明し、さらに、不活性な
アルゴンガスは、成長室100内に不活性な環境を提供す
る目的にて導入されると説明した。しかしながら、酸
素、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン等のような有益の
反応ガスをポート720、725の双方又はその一方に導入
し、成長領域内に導入し得るようにするか、又は、ポー
ト730から導入して成長室100内に導入し得るようにする
か、あるいは、ホウ素フッ化物、ホスフィン等のような
有益な添加ガスをポート720、725内に導入し得るように
するか、又はポート730から導入して成長室100内に導入
し得るようにしてもよい。
勿論、本発明の精神から逸脱することなく、上記装置を
改造することも可能である。このため、例えば、るつぼ
−ダイ組立体200は、上述した当接する６つのダイ面215
A、215B、215C等及び同一面の６つの外面225A、225B、2
25C等をこれ以上又はこれ以下の数となるように構成す
ることにより、断面形状の異なる結晶体を成長させ得る
ようにすることが出来る。例えば、るつぼ−ダイ組立体
200は、当接する９つのダイ面215A、215B、215C等と及
び９つの同一面225A、225B、225C等を有するように形成
することにより、九角形の断面の結晶体を成長させ得る
ようにすることが可能である。
改造することも可能である。このため、例えば、るつぼ
−ダイ組立体200は、上述した当接する６つのダイ面215
A、215B、215C等及び同一面の６つの外面225A、225B、2
25C等をこれ以上又はこれ以下の数となるように構成す
ることにより、断面形状の異なる結晶体を成長させ得る
ようにすることが出来る。例えば、るつぼ−ダイ組立体
200は、当接する９つのダイ面215A、215B、215C等と及
び９つの同一面225A、225B、225C等を有するように形成
することにより、九角形の断面の結晶体を成長させ得る
ようにすることが可能である。
上述した装置において、それぞれガス入り口ポート72
0、725を有する垂直通路240、245は、頂部面225、230に
て開口する前に、るつぼ−ダイ組立体200の全高に亙っ
て伸長している。かかる構成は、通路240、245を通って
流動するガスが、溶融材の熱を奪い、この溶融材と同一
の温度にてガスを成長領域に分配することが出来る点に
て望ましい。しかし、特定の状況下においては、ガスは
溶融材と異なる温度にて分配させようとする場合があ
る。この場合、通常240、245の周囲に絶縁層を配設し、
これら通路を通るガスを溶融材の熱から絶縁するか、又
は、通路240、245の配設位置を変え、これら通路ガス、
面225、230に対して平行状態にてるつぼ−ダイ組立体を
通り水平に伸長するようにすることが出来る。かかる構
成の場合、これら通路を通るガスがるつぼの熱に曝され
るを軽減することは出来ようが、入り口ポート720、725
からのガスを通路240、245に送るために現在使用されて
いる手段に代えて、別の手段を使用することが必要とな
るであろう。
0、725を有する垂直通路240、245は、頂部面225、230に
て開口する前に、るつぼ−ダイ組立体200の全高に亙っ
て伸長している。かかる構成は、通路240、245を通って
流動するガスが、溶融材の熱を奪い、この溶融材と同一
の温度にてガスを成長領域に分配することが出来る点に
て望ましい。しかし、特定の状況下においては、ガスは
溶融材と異なる温度にて分配させようとする場合があ
る。この場合、通常240、245の周囲に絶縁層を配設し、
これら通路を通るガスを溶融材の熱から絶縁するか、又
は、通路240、245の配設位置を変え、これら通路ガス、
面225、230に対して平行状態にてるつぼ−ダイ組立体を
通り水平に伸長するようにすることが出来る。かかる構
成の場合、これら通路を通るガスがるつぼの熱に曝され
るを軽減することは出来ようが、入り口ポート720、725
からのガスを通路240、245に送るために現在使用されて
いる手段に代えて、別の手段を使用することが必要とな
るであろう。
この種のさらに別の変更は、当業者には明らかであろう
し、本発明の範囲に包含されるものである。
し、本発明の範囲に包含されるものである。
発明の利点 本発明を利用する利点の１つは、管状の結晶体を成長さ
せるための新規な装置が、成長する結晶体の周囲の雰囲
気を制御するための手段を備える点である。その結果、
成長する結晶体の周囲の雰囲気から有毒な反応ガスを排
除し、イナートガス、又は有益な添加ガスを成長する結
晶体の周囲の領域内に導入することが出来る。さらに、
成長する結晶体周囲の雰囲気の温度を制御することによ
り、成長する結晶体の温度を適正に調節することが可能
となる。
せるための新規な装置が、成長する結晶体の周囲の雰囲
気を制御するための手段を備える点である。その結果、
成長する結晶体の周囲の雰囲気から有毒な反応ガスを排
除し、イナートガス、又は有益な添加ガスを成長する結
晶体の周囲の領域内に導入することが出来る。さらに、
成長する結晶体周囲の雰囲気の温度を制御することによ
り、成長する結晶体の温度を適正に調節することが可能
となる。
本発明を利用するもう１つの利点は、管状の成長結晶体
周囲の雰囲気を制御するための手段が設けられる点であ
り、成長する結晶体の外側に位置する領域（即ち、「外
側領域」）の雰囲気が、成長する結晶体の内側に位置す
る領域（即ち、「内側領域」の）の雰囲気と独立的に制
御される点である。その結果、希望するならば、生成物
結晶体の外側は、生成物結晶体の内側とは異なる成長状
態に置くことが出来る。
周囲の雰囲気を制御するための手段が設けられる点であ
り、成長する結晶体の外側に位置する領域（即ち、「外
側領域」）の雰囲気が、成長する結晶体の内側に位置す
る領域（即ち、「内側領域」の）の雰囲気と独立的に制
御される点である。その結果、希望するならば、生成物
結晶体の外側は、生成物結晶体の内側とは異なる成長状
態に置くことが出来る。
本発明の別の利点は、外側の垂直通路240及び内側の垂
直通路245がるつぼ−ダイ組立体の成長面に隣接して開
口する前に、るつぼダイ組立体の全高に亙って伸長する
限り、これらの通路を通って成長面まで上方に流動する
ガスは、溶融材の温度に極めて近似した温度まで加熱さ
れることである。
直通路245がるつぼ−ダイ組立体の成長面に隣接して開
口する前に、るつぼダイ組立体の全高に亙って伸長する
限り、これらの通路を通って成長面まで上方に流動する
ガスは、溶融材の温度に極めて近似した温度まで加熱さ
れることである。
本発明の上記以外のさらに別の利点は、当業者には明ら
かであろう。
かであろう。
Claims (13)
- 【請求項１】溶融原料から選択された断面形状の中空の
結晶体を成長させるシステムに使用する装置であって、 （ａ）供給される液体原料を収容する室と、 結晶の形成のために使用される種子結晶に隣接した原料
の液体膜を支持する成長面と、 毛管現象により、前記溶融原料からの前記液体膜により
前記成長面を湿潤させる少なくとも１つの毛管とを有
し、 前記成長面が、平面的に見た場合、内端縁及び外端縁を
特徴とする環状の形状を有することにより、前記成長面
上の溶融膜から中空の管状体が成長するようにしたるつ
ぼ−ダイ組立体と、 （ｂ）前記るつぼ−ダイ組立体から離間した第１ガス入
り口ポートを画成する第１ポート手段と、 （ｃ）前記るつぼ−ダイ組立体から離間した第２ガス入
り口ポートを画成する第２ポート手段と、 （ｄ）前記第１ポート手段に導入されたガスを前記成長
面の内側端縁に隣接した前記るつぼ−ダイ組立体に分配
する第１通路手段と、 （ｅ）前記第２ポート手段に導入されたガスを前記外側
端縁に隣接した前記るつぼ−ダイ組立体に分配する第２
通路手段とを備えてなることを特徴とする装置。 - 【請求項２】前記第１及び第２通路手段が、前記るつぼ
−ダイ組立体と一体に形成されることを特徴とする請求
の範囲第１項に記載の装置。 - 【請求項３】前記第１通路手段が、前記るつぼ−ダイ組
立体に形成された少なくとも１つの通路を備え、前記第
２通路手段が、前記るつぼ−ダイ組立体に形成された少
なくとも１つの通路を備えることを特徴とする請求の範
囲第２項に記載の装置。 - 【請求項４】前記るつぼ−ダイ組立体が、 前記内側端縁に隣接するが、該内側端縁から分離してい
る内面と、 前記外側端縁に隣接するが、該外側端縁から分離してい
る外面と、 底面とを備え、 さらに、前記第１通路手段が、前記内面及び外面間を伸
長する少なくとも１つの通路を備え、 前記第２通路手段が、前記外面及び前記底面間を伸長す
る少なくとも１つの通路を備えることを特徴とする請求
の範囲第３項に記載の装置。 - 【請求項５】前記第１通路手段が、前記第２通路手段と
別個に形成され、該第２通路手段に連通しないことを特
徴とする請求の範囲第３項に記載の装置。 - 【請求項６】前記第１通路手段が、前記第２通路手段と
別個に形成され、該第２通路手段に連通しないことを特
徴とする請求の範囲第４項に記載の装置。 - 【請求項７】EFG法により溶融原料から選択された断面
形状の中空の結晶体を成長させる方法であって、 （ａ）供給される液体原料を収容する室と、 結晶の形成のために使用される種子結晶に隣接した原料
の液体膜を支持する成長面と、 毛管現象により、前記溶融原料からの前記液体膜により
前記成長面を湿潤させる少なくとも１つの毛管とを有
し、 前記成長面が、平面的に見た場合、内端縁及び外端縁を
特徴とする環状の形状を有することにより、前記成長面
上の溶融膜から中空の管状体が成長するようにしたるつ
ぼ−ダイ組立体と、 （ｂ）前記るつぼ−ダイ組立体から離間した第１ガス入
り口ポートを画成する第１ポート手段と、 （ｃ）前記るつぼ−ダイ組立体から離間した第２ガス入
り口ポートを画成する第２ポート手段と、 （ｄ）前記第１ポート手段に導入されたガスを前記成長
面の内側端縁に隣接した前記るつぼ−ダイ組立体に分配
する第１通路手段と、 （ｅ）前記第２ポート手段に導入されたガスを前記外側
端縁に隣接した前記るつぼ−ダイ組立体に分配する第２
通路手段とを備えてなる装置を使用する前記方法におい
て、 第１ガスを前記第１ポート手段に導入し、前記第１ガス
が前記成長面の内側端縁に隣接した前記るつぼ−ダイ組
立体に分配されるようにすると共に、 第２ガスを前記第２ポート手段に導入し、前記第２ガス
が前記成長面の外側端縁に隣接した前記るつぼ−ダイ組
立体に分配されるようにする段階とを備えてなることを
特徴とする方法。 - 【請求項８】前記第１通路手段が、前記第２通路手段と
別個に形成され、該第２通路手段に連通しないことを特
徴とする請求の範囲第７項に記載の方法。 - 【請求項９】前記第１ガス及び前記第２ガスのうち少な
くとも一方が、成長する結晶体を該成長する結晶体の周
囲の領域内に存在するであろう他の有毒なガスから遮蔽
する作用をするイナートガスを含むことを特徴とする請
求の範囲第７項に記載の方法。 - 【請求項１０】前記第１ガス及び前記第２ガスのうち少
なくとも一方が、成長する結晶体が前記成長面から出て
来るとき、該結晶体の組成を変える反応ガスを含むこと
を特徴とする請求の範囲第７項に記載の方法。 - 【請求項１１】前記第１ガス及び前記第２ガスのうち少
なくとも一方が、成長する結晶体が前記成長面から出て
来るとき、該結晶体に添加剤を付与する添加ガスを含む
ことを特徴とする請求の範囲第７項に記載の方法。 - 【請求項１２】前記第１ガスが、成長する結晶体が前記
成長面から出て来るとき、該結晶体の組成を変える第１
反応ガスを含むと共に、前記第２ガスが、成長する結晶
体が前記成長面から出て来るとき、該結晶体の組成を変
える第２反応ガスを含むことを特徴とする請求の範囲第
７項に記載の方法。 - 【請求項１３】前記第１ガスが、成長する結晶体が前記
成長面から出て来るとき、該結晶体に添加剤を付与する
第１添加ガスを含むと共に、前記第２ガスが、成長する
結晶体が前記成長面から出て来るとき、該結晶体に添加
剤を付与する第２添加ガスを含むことを特徴とする請求
の範囲第７項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US3139287A | 1987-03-27 | 1987-03-27 | |
| US31392 | 1987-03-27 | ||
| PCT/US1988/000698 WO1988007598A1 (en) | 1987-03-27 | 1988-03-07 | An apparatus and process for edge-defined, film-fed crystal growth |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01503059A JPH01503059A (ja) | 1989-10-19 |
| JPH0733310B2 true JPH0733310B2 (ja) | 1995-04-12 |
Family
ID=21859193
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63503156A Expired - Lifetime JPH0733310B2 (ja) | 1987-03-27 | 1988-03-07 | 結晶成長装置 |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0309540B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0733310B2 (ja) |
| KR (1) | KR890700543A (ja) |
| CN (1) | CN1022336C (ja) |
| AU (1) | AU611682B2 (ja) |
| CA (1) | CA1320101C (ja) |
| DE (1) | DE3890206C2 (ja) |
| GB (1) | GB2210287B (ja) |
| IL (1) | IL85807A (ja) |
| NL (1) | NL8820214A (ja) |
| WO (1) | WO1988007598A1 (ja) |
| ZA (1) | ZA881849B (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE60328720D1 (de) * | 2003-04-18 | 2009-09-17 | Namiki Seimitsu Houseki K K | Gehäuse für eine armbanduhr |
| CN101835927B (zh) * | 2007-10-23 | 2013-05-01 | 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司 | 闪烁体晶体以及形成方法 |
| CN101451271B (zh) * | 2008-12-18 | 2010-12-15 | 浙江大学 | 用于边缘限定硅膜生长法生产带状多晶硅的装置 |
| CN103882519A (zh) * | 2014-04-04 | 2014-06-25 | 天津环煜电子材料科技有限公司 | 一种硅管及硅管太阳电池级多晶硅棒制备方法 |
| CN103966668A (zh) * | 2014-05-30 | 2014-08-06 | 江苏中电振华晶体技术有限公司 | 一种基于保护气氛控制棒状蓝宝石晶体直径的生长方法 |
| CN107059114A (zh) * | 2017-03-08 | 2017-08-18 | 同济大学 | 一种导模法生长晶体光纤的模具及方法 |
| US10415149B2 (en) * | 2017-03-31 | 2019-09-17 | Silfex, Inc. | Growth of a shaped silicon ingot by feeding liquid onto a shaped ingot |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3591348A (en) * | 1968-01-24 | 1971-07-06 | Tyco Laboratories Inc | Method of growing crystalline materials |
| US3687633A (en) * | 1970-08-28 | 1972-08-29 | Tyco Laboratories Inc | Apparatus for growing crystalline bodies from the melt |
| US3701636A (en) * | 1970-09-23 | 1972-10-31 | Tyco Laboratories Inc | Crystal growing apparatus |
| BE791024A (fr) * | 1971-11-08 | 1973-05-07 | Tyco Laboratories Inc | Procede pour developper des cristaux a partir d'un bain d'une matiere |
| US4230674A (en) * | 1976-12-27 | 1980-10-28 | Mobil Tyco Solar Energy Corporation | Crucible-die assemblies for growing crystalline bodies of selected shapes |
| US4118197A (en) * | 1977-01-24 | 1978-10-03 | Mobil Tyco Solar Energy Corp. | Cartridge and furnace for crystal growth |
| US4415401A (en) * | 1980-03-10 | 1983-11-15 | Mobil Solar Energy Corporation | Control of atmosphere surrounding crystal growth zone |
| US4443411A (en) * | 1980-12-15 | 1984-04-17 | Mobil Solar Energy Corporation | Apparatus for controlling the atmosphere surrounding a crystal growth zone |
| US4544528A (en) * | 1981-08-03 | 1985-10-01 | Mobil Solar Energy Corporation | Apparatus for growing tubular crystalline bodies |
| US4440728A (en) * | 1981-08-03 | 1984-04-03 | Mobil Solar Energy Corporation | Apparatus for growing tubular crystalline bodies |
-
1988
- 1988-03-07 KR KR1019880701503A patent/KR890700543A/ko not_active Ceased
- 1988-03-07 AU AU15491/88A patent/AU611682B2/en not_active Ceased
- 1988-03-07 WO PCT/US1988/000698 patent/WO1988007598A1/en not_active Ceased
- 1988-03-07 NL NL8820214A patent/NL8820214A/nl unknown
- 1988-03-07 DE DE3890206A patent/DE3890206C2/de not_active Expired - Lifetime
- 1988-03-07 JP JP63503156A patent/JPH0733310B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1988-03-07 EP EP88903514A patent/EP0309540B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-03-15 ZA ZA881849A patent/ZA881849B/xx unknown
- 1988-03-22 IL IL85807A patent/IL85807A/xx not_active IP Right Cessation
- 1988-03-25 CA CA000562543A patent/CA1320101C/en not_active Expired - Fee Related
- 1988-03-26 CN CN88101744A patent/CN1022336C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1988-11-07 GB GB8826047A patent/GB2210287B/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1988007598A1 (en) | 1988-10-06 |
| CN88101744A (zh) | 1988-10-05 |
| CN1022336C (zh) | 1993-10-06 |
| DE3890206C2 (de) | 2001-05-17 |
| AU611682B2 (en) | 1991-06-20 |
| GB2210287A (en) | 1989-06-07 |
| NL8820214A (nl) | 1989-02-01 |
| ZA881849B (en) | 1988-12-28 |
| EP0309540B1 (en) | 1993-10-06 |
| EP0309540A4 (en) | 1989-07-18 |
| AU1549188A (en) | 1988-11-02 |
| JPH01503059A (ja) | 1989-10-19 |
| IL85807A (en) | 1991-08-16 |
| CA1320101C (en) | 1993-07-13 |
| GB2210287B (en) | 1990-07-11 |
| KR890700543A (ko) | 1989-04-25 |
| IL85807A0 (en) | 1988-09-30 |
| EP0309540A1 (en) | 1989-04-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS58104093A (ja) | 結晶生長帯域を取り巻く雰囲気を制御する方法および装置 | |
| US4937053A (en) | Crystal growing apparatus | |
| US4440728A (en) | Apparatus for growing tubular crystalline bodies | |
| US4544528A (en) | Apparatus for growing tubular crystalline bodies | |
| DE3109051C2 (ja) | ||
| JPH0733310B2 (ja) | 結晶成長装置 | |
| US4391618A (en) | Process and apparatus for the manufacture of fibers | |
| JPS597676B2 (ja) | 溶融体から結晶を成長させるための装置及び溶融体から結晶を成長させる際に使用されるカ−トリッジ | |
| US4433991A (en) | Apparatus for the manufacturing of fibers | |
| US4469499A (en) | Method and apparatus for the manufacture of fibers | |
| US3977934A (en) | Silicon manufacture | |
| US4334948A (en) | Method of and apparatus for growing crystal ribbon | |
| US4000977A (en) | Apparatus for producing monocrystals by the verneuil technique | |
| JP2587932B2 (ja) | シリコンリボンの製造方法 | |
| JP2580198B2 (ja) | 単結晶引上装置 | |
| US4761171A (en) | Apparatus for coating glass | |
| EP0221051A1 (en) | Method and apparatus for growing single crystal bodies | |
| JPS63176388A (ja) | 単結晶引上げ装置 | |
| JPH022839B2 (ja) | ||
| JPS5914431B2 (ja) | 単結晶製造装置 | |
| JPS63215594A (ja) | 二重るつぼ結晶育成方法 | |
| JPH02221180A (ja) | 単結晶育成装置 | |
| JPS58125691A (ja) | 帯状シリコン結晶の製造方法 | |
| JPH0442888A (ja) | 結晶成長装置 | |
| JPH08333193A (ja) | 半導体結晶の製造方法およびその製造装置 |
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 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |