JPH0825836B2 - シリコン単結晶の製造装置 - Google Patents
シリコン単結晶の製造装置Info
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- JPH0825836B2 JPH0825836B2 JP2114521A JP11452190A JPH0825836B2 JP H0825836 B2 JPH0825836 B2 JP H0825836B2 JP 2114521 A JP2114521 A JP 2114521A JP 11452190 A JP11452190 A JP 11452190A JP H0825836 B2 JPH0825836 B2 JP H0825836B2
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Classifications
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- 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
- C30B15/10—Crucibles or containers for supporting the melt
- C30B15/12—Double crucible methods
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- 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
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- C30B29/06—Silicon
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- Y10T117/1024—Apparatus for crystallization from liquid or supercritical state
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、チョクラルスキー法による大口径シリコン
単結晶の製造装置に関するものである。
単結晶の製造装置に関するものである。
［従来の技術］ LSI分野ではシリコン単結晶に要求される口径は年々
大きくなっている。今日、最近鋭デバイスでは直径６イ
ンチの結晶が使われている。将来10インチあるいはそれ
以上の直径の結晶、例えば12インチ径の結晶が必要にな
るだろうといわれている。
大きくなっている。今日、最近鋭デバイスでは直径６イ
ンチの結晶が使われている。将来10インチあるいはそれ
以上の直径の結晶、例えば12インチ径の結晶が必要にな
るだろうといわれている。
大口径シリコン単結晶の製造法としてしられているチ
ョクラルスキー法（CZ法）では結晶成長とともにるつぼ
中の融液量が減少する。したがって結晶成長とともに結
晶中のドーパント濃度が上昇し、酸素濃度が低下する。
すなわち結晶の性質がその成長方向に変動する。LSIの
高密度化と共にシリコン単結晶に要求される品質が年々
厳しくなるのでこの問題は解決されねばならない。
ョクラルスキー法（CZ法）では結晶成長とともにるつぼ
中の融液量が減少する。したがって結晶成長とともに結
晶中のドーパント濃度が上昇し、酸素濃度が低下する。
すなわち結晶の性質がその成長方向に変動する。LSIの
高密度化と共にシリコン単結晶に要求される品質が年々
厳しくなるのでこの問題は解決されねばならない。
この問題を解決する手段として、通常CZ法の石英るつ
ぼ内をシリコン融液の小孔を有する石英製仕切りで仕切
り、内側を単結晶育成部材、外側を原料溶解部とし、こ
の原料溶解部に原料シリコンを連続的に供給しながら、
内側で円柱状のシリコン単結晶を育成する方法が古くか
ら知られており、多くの特許が開示されている（特公昭
40−10184、特開昭62−241889、特開昭63−233092、特
開昭63−319287、特開昭64−76992、特開平１−9608
7）。
ぼ内をシリコン融液の小孔を有する石英製仕切りで仕切
り、内側を単結晶育成部材、外側を原料溶解部とし、こ
の原料溶解部に原料シリコンを連続的に供給しながら、
内側で円柱状のシリコン単結晶を育成する方法が古くか
ら知られており、多くの特許が開示されている（特公昭
40−10184、特開昭62−241889、特開昭63−233092、特
開昭63−319287、特開昭64−76992、特開平１−9608
7）。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前記のような従来技術をもとに内部に
仕切り部材を具備する二重構造るつぼを用いてシリコン
単結晶を製造する場合、シリコン融液中の熱的環境は通
常の仕切り部材のない一重構造るつぼを用いた場合とま
ったく逆のものになってしまう。
仕切り部材を具備する二重構造るつぼを用いてシリコン
単結晶を製造する場合、シリコン融液中の熱的環境は通
常の仕切り部材のない一重構造るつぼを用いた場合とま
ったく逆のものになってしまう。
第９図、第10図はそれぞれ上記の一重構造るつぼ二重
構造るつぼを示す縦断面図である。前記両図において、
21はるつぼ、22は仕切り、４はシリコン融液、５は引き
上げられたシリコン単結晶、12は仕切り22に設けられた
シリコン融液の小孔である。また矢印はシリコン融液の
対流の方向を示す。
構造るつぼを示す縦断面図である。前記両図において、
21はるつぼ、22は仕切り、４はシリコン融液、５は引き
上げられたシリコン単結晶、12は仕切り22に設けられた
シリコン融液の小孔である。また矢印はシリコン融液の
対流の方向を示す。
第９図の場合、るつぼ側壁部がるつぼ底部より高温に
なっている。すなわち、るつぼ側壁部から投入される熱
量がるつぼ底部から供給される熱量よりも大きい。これ
を反映して、石英るつぼ21中のシリコン融液の対流は第
９図の矢印で示す流れが支配的であるといわれている。
ところが、第10図の場合、るつぼ側面から単結晶育成部
に投入される熱量は、第９図の場合に比べてるつぼ21の
底部からの入熱の割合が大きくなる。これは仕切り22の
側部が熱源から遠いことと、原料溶解部のシリコン融液
４中の温度分布が底部ほど高温であることを考えれば明
らかである。このような底部からの入熱の割合が大きい
熱環境のもとでは、単結晶育成部内のシリコン融液の熱
対流が、第９図とはまったく逆の第10図のような対流が
支配的になることがある。このような対流の場合、るつ
ぼ21の底部における高温のシリコン融液が直接シリコン
単結晶の固液界面に直接運ばれてくることになり、この
結果、シリコン単結晶の安定な引き上げが阻害されると
いう問題が生じていた。
なっている。すなわち、るつぼ側壁部から投入される熱
量がるつぼ底部から供給される熱量よりも大きい。これ
を反映して、石英るつぼ21中のシリコン融液の対流は第
９図の矢印で示す流れが支配的であるといわれている。
ところが、第10図の場合、るつぼ側面から単結晶育成部
に投入される熱量は、第９図の場合に比べてるつぼ21の
底部からの入熱の割合が大きくなる。これは仕切り22の
側部が熱源から遠いことと、原料溶解部のシリコン融液
４中の温度分布が底部ほど高温であることを考えれば明
らかである。このような底部からの入熱の割合が大きい
熱環境のもとでは、単結晶育成部内のシリコン融液の熱
対流が、第９図とはまったく逆の第10図のような対流が
支配的になることがある。このような対流の場合、るつ
ぼ21の底部における高温のシリコン融液が直接シリコン
単結晶の固液界面に直接運ばれてくることになり、この
結果、シリコン単結晶の安定な引き上げが阻害されると
いう問題が生じていた。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、仕切
り部材を有する二重構造るつぼを用いて、るつぼの底部
から高温のシリコン融液が固液界面に運ばれてくること
なく、安定したシリコン単結晶の引き上げができるシリ
コン単結晶の製造用装置を提供しようとするものであ
る。
り部材を有する二重構造るつぼを用いて、るつぼの底部
から高温のシリコン融液が固液界面に運ばれてくること
なく、安定したシリコン単結晶の引き上げができるシリ
コン単結晶の製造用装置を提供しようとするものであ
る。
［課題を解決するための手段、作用］ 第１の発明のシリコン結晶の製造装置は、シリコン融
液を収納する自転型石英るつぼと、前記石英るつぼを側
面から加熱する電気抵抗加熱体と、前記石英るつぼ内で
シリコン融液を内側の単結晶育成部材と外側の原料溶解
部に分割しかつ溶融液が流通できる小孔を有する石英製
仕切り部材と、前記原料溶解部に原料シリコンを連続供
給する原料供給装置とを有するシリコン単結晶の製造装
置において、 該仕切り部材がるつぼ型であること、 該仕切り部材の底部が上記石英るつぼの底部内面に密
着していること、 該仕切り部材の融液面上の肉厚の平均値が3mm以上で
かつ融液面下の肉厚の平均値の80％以下であることを特
徴とする。
液を収納する自転型石英るつぼと、前記石英るつぼを側
面から加熱する電気抵抗加熱体と、前記石英るつぼ内で
シリコン融液を内側の単結晶育成部材と外側の原料溶解
部に分割しかつ溶融液が流通できる小孔を有する石英製
仕切り部材と、前記原料溶解部に原料シリコンを連続供
給する原料供給装置とを有するシリコン単結晶の製造装
置において、 該仕切り部材がるつぼ型であること、 該仕切り部材の底部が上記石英るつぼの底部内面に密
着していること、 該仕切り部材の融液面上の肉厚の平均値が3mm以上で
かつ融液面下の肉厚の平均値の80％以下であることを特
徴とする。
第２の発明のシリコン結晶の製造装置は、シリコン融
液を収納する自転型石英るつぼと、前記石英るつぼを側
面から加熱する電気抵抗加熱体と、前記石英るつぼ内で
シリコン融液を内側の単結晶育成部材と外側の原料溶解
部とに分割しかつ溶融液が流通できる小孔を有する石英
製仕切り部材と、前記原料溶解部に原料シリコンを連続
供給する原料供給装置とを有するシリコン単結晶製装置
において、 該仕切り部材がるつぼ型であること、 該仕切り部材の底部が上記石英るつぼの底部内面に密
着していること、 該仕切り部材の底部が、該仕切り部材の側面の外径よ
り小さい内径を有し、かつ該仕切り部材の内径よりも大
きい外径を有する円筒状石英部材で支えられていること
を特徴とする。
液を収納する自転型石英るつぼと、前記石英るつぼを側
面から加熱する電気抵抗加熱体と、前記石英るつぼ内で
シリコン融液を内側の単結晶育成部材と外側の原料溶解
部とに分割しかつ溶融液が流通できる小孔を有する石英
製仕切り部材と、前記原料溶解部に原料シリコンを連続
供給する原料供給装置とを有するシリコン単結晶製装置
において、 該仕切り部材がるつぼ型であること、 該仕切り部材の底部が上記石英るつぼの底部内面に密
着していること、 該仕切り部材の底部が、該仕切り部材の側面の外径よ
り小さい内径を有し、かつ該仕切り部材の内径よりも大
きい外径を有する円筒状石英部材で支えられていること
を特徴とする。
単結晶育成部材の底部からの入熱量に比べて側面部か
らの入熱量が増大され、シリコン融液の熱的環境が通常
の一重構造のるつぼ内の熱的環境と同等のものとなり、
さらには長時間経過後のるつぼ型仕切り部材の沈み込み
変形も防止される。
らの入熱量が増大され、シリコン融液の熱的環境が通常
の一重構造のるつぼ内の熱的環境と同等のものとなり、
さらには長時間経過後のるつぼ型仕切り部材の沈み込み
変形も防止される。
［実施例］ 最初に本発明に至るまでの検討経過について説明す
る。前述の第10図のような、石英るつぼ内に円筒状の仕
切り部材を配置した二重構造るつぼの問題点を解決する
ためには、第11図に示すような単結晶育成部の底部の石
英の肉厚を厚くした二重構造のるつぼを用いることを検
討した。同図で23はるつぼで、小孔12を有する仕切り24
と一体構造になっており、単結晶育成部の底面は他の部
分より厚い肉厚を有している。
る。前述の第10図のような、石英るつぼ内に円筒状の仕
切り部材を配置した二重構造るつぼの問題点を解決する
ためには、第11図に示すような単結晶育成部の底部の石
英の肉厚を厚くした二重構造のるつぼを用いることを検
討した。同図で23はるつぼで、小孔12を有する仕切り24
と一体構造になっており、単結晶育成部の底面は他の部
分より厚い肉厚を有している。
単結晶育成部の底部の石英の厚みを増すことにより、
単結晶育成部内の底部から投入される熱量を抑制するこ
とができる。その結果、単結晶育成部の側面からの入熱
量を相対的に増大できるので、通常の一重構造のるつぼ
を用いた場合と同等の熱対流を得ることが可能である。
ところが、このようなるつぼ各部の肉厚が均一でないる
つぼ構造を産業上利用しようとすると生産コストの面で
問題がある。
単結晶育成部内の底部から投入される熱量を抑制するこ
とができる。その結果、単結晶育成部の側面からの入熱
量を相対的に増大できるので、通常の一重構造のるつぼ
を用いた場合と同等の熱対流を得ることが可能である。
ところが、このようなるつぼ各部の肉厚が均一でないる
つぼ構造を産業上利用しようとすると生産コストの面で
問題がある。
そこで、第11図に示すような、単結晶育成部の底部の
石英厚みを厚くした二重構造のるつぼ23を構成するため
に、石英るつぼ内にそれよりも口径の小さいるつぼ型仕
切り部材を配置することにより同等の効果が得られるの
ではないかと考えた。
石英厚みを厚くした二重構造のるつぼ23を構成するため
に、石英るつぼ内にそれよりも口径の小さいるつぼ型仕
切り部材を配置することにより同等の効果が得られるの
ではないかと考えた。
ところが口径の異なる大小二つの石英るつぼの組み合
わせにより二重構造るつぼを構成する場合には以下のよ
うな問題が発生する。すなわち通常の石英るつぼの底部
はその製造上、曲率を持たざるを得ない。すなわち、通
常の石英るつぼ形状は、口径Ｄ、るつぼ底部の曲率半径
R1、るつぼ底部と側面部とをつなぐ部分の曲率半径R2に
よって決定される。口径の異なる大小二つの石英るつぼ
の組み合わせにより二重構造るつぼを構成する場合に
は、石英るつぼ内面とるつぼ型仕切り部材底部外面との
間に曲率半径の差に相当する間隙が形成される。
わせにより二重構造るつぼを構成する場合には以下のよ
うな問題が発生する。すなわち通常の石英るつぼの底部
はその製造上、曲率を持たざるを得ない。すなわち、通
常の石英るつぼ形状は、口径Ｄ、るつぼ底部の曲率半径
R1、るつぼ底部と側面部とをつなぐ部分の曲率半径R2に
よって決定される。口径の異なる大小二つの石英るつぼ
の組み合わせにより二重構造るつぼを構成する場合に
は、石英るつぼ内面とるつぼ型仕切り部材底部外面との
間に曲率半径の差に相当する間隙が形成される。
この間隙を最小にするためにはまず、石英るつぼのR1
とるつぼ型仕切り部材のR1を等しくする必要がある。さ
らにるつぼ型仕切り部材のR2はできるだけ小さいほうが
よいが、通常の製造方法によればR2を完全に０とすると
は不可能である。たとえば20インチ径の石英るつぼ内に
それとR1が等しく、R2を50mmとした14インチ径石英るつ
ぼを配置させて二重構造るつぼを構成した場合、るつぼ
型仕切り部材の底部外面と石英るつぼ内面との間に最大
15mm程度の間隙が形成される。
とるつぼ型仕切り部材のR1を等しくする必要がある。さ
らにるつぼ型仕切り部材のR2はできるだけ小さいほうが
よいが、通常の製造方法によればR2を完全に０とすると
は不可能である。たとえば20インチ径の石英るつぼ内に
それとR1が等しく、R2を50mmとした14インチ径石英るつ
ぼを配置させて二重構造るつぼを構成した場合、るつぼ
型仕切り部材の底部外面と石英るつぼ内面との間に最大
15mm程度の間隙が形成される。
このような形状の二重構造るつぼを20時間以上の長時
間用いた場合の問題点として、時間の経過とともにるつ
ぼ型仕切り部材の高温のシリコン融液に浸漬している部
分が軟化し、るつぼ型仕切り部材の自重により沈み込
む。第12図は肉厚の一様なるつぼ型仕切り部材11をるつ
ぼ１に同心的に配置したるつぼの縦断面図を示す図で、
12はシリコン融液４を連通する小孔である。第12図ａは
単結晶育成前、第12図は単結晶育成後の状態を示す。単
結晶育成前はるつぼ１とるつぼ型仕切り部材11が同じ高
さであったが、育成後はるつぼ型仕切り部材11が沈み込
んで、高さが低くなっている。
間用いた場合の問題点として、時間の経過とともにるつ
ぼ型仕切り部材の高温のシリコン融液に浸漬している部
分が軟化し、るつぼ型仕切り部材の自重により沈み込
む。第12図は肉厚の一様なるつぼ型仕切り部材11をるつ
ぼ１に同心的に配置したるつぼの縦断面図を示す図で、
12はシリコン融液４を連通する小孔である。第12図ａは
単結晶育成前、第12図は単結晶育成後の状態を示す。単
結晶育成前はるつぼ１とるつぼ型仕切り部材11が同じ高
さであったが、育成後はるつぼ型仕切り部材11が沈み込
んで、高さが低くなっている。
このるつぼ型仕切り部材の沈み込みによって、融液位
置の変動または単結晶育成部と原料供給部の体積変化が
生じ、結晶成長条件が時間とともに変化する。さらには
るつぼ型仕切り部材に設けられた融液移動のための小孔
が閉塞したり、るつぼ型仕切り部材の外側の融液量が減
少するという問題が生じていた。
置の変動または単結晶育成部と原料供給部の体積変化が
生じ、結晶成長条件が時間とともに変化する。さらには
るつぼ型仕切り部材に設けられた融液移動のための小孔
が閉塞したり、るつぼ型仕切り部材の外側の融液量が減
少するという問題が生じていた。
以上の考察をもとになされた本発明の実施例について
説明する。第１図は上記のような石英るつぼを用いてシ
リコン単結晶を引き上げる場合に用いるシリコン単結晶
の製造用装置の断面図である。同図で、１は石英るつぼ
で、黒鉛るつぼ２の中にセットされており、黒鉛るつぼ
２はペデスタル３上に上下動及び回転可能に支持されて
いる。４はるつぼ１内に入れられたシリコン融液で、こ
れから円柱上に育成されたシリコン単結晶５が引き上げ
られる。６は黒鉛るつぼ２を取り囲む電気抵抗加熱体、
７はこの電気抵抗加熱体６を取り囲むホットゾーン断熱
部材、８は気密容器になっているチャンバーで、これら
は通常のチョクラルスキー法による単結晶引き上げ装置
と基本的には同じである。14はシリコン原料供給装置
で、17はシリコン原料、15、16は温度検出器である。
説明する。第１図は上記のような石英るつぼを用いてシ
リコン単結晶を引き上げる場合に用いるシリコン単結晶
の製造用装置の断面図である。同図で、１は石英るつぼ
で、黒鉛るつぼ２の中にセットされており、黒鉛るつぼ
２はペデスタル３上に上下動及び回転可能に支持されて
いる。４はるつぼ１内に入れられたシリコン融液で、こ
れから円柱上に育成されたシリコン単結晶５が引き上げ
られる。６は黒鉛るつぼ２を取り囲む電気抵抗加熱体、
７はこの電気抵抗加熱体６を取り囲むホットゾーン断熱
部材、８は気密容器になっているチャンバーで、これら
は通常のチョクラルスキー法による単結晶引き上げ装置
と基本的には同じである。14はシリコン原料供給装置
で、17はシリコン原料、15、16は温度検出器である。
第２図は第１図に示すシリコン単結晶の製造用装置の
るつぼ１を拡大した縦断面図である。図において、１は
石英るつぼ、11はるつぼ型仕切り部材である。るつぼ型
仕切り部材11は石英るつぼ１のなかに同心的に設置され
ている。るつぼ型仕切り部材11はあらかじめ石英るつぼ
１に溶着されている。12はるつぼ型仕切り部材に開けら
れた小孔で、シリコン単結晶５育成中にこの小孔12を通
して融液が仕切り素田川から内側へ供給される。本実施
例では石英るつぼ１として内径484mm、外径500mm、底部
の曲率半径R1が500mm、底部と側面部をつなぐ部分の曲
率半径R2が120mmるつぼ高さ250mmの石英るつぼを用い
た。るつぼ型仕切り部材11として、外径350mm、R1が500
mm、R2が50mm、るつぼ高さ250mmの石英るつぼを用い
た。また、るつぼ型仕切り部材の底部から110mmの高さ
までの肉厚平均を14mmとし、それより上部の肉厚平均を
5mmとした。
るつぼ１を拡大した縦断面図である。図において、１は
石英るつぼ、11はるつぼ型仕切り部材である。るつぼ型
仕切り部材11は石英るつぼ１のなかに同心的に設置され
ている。るつぼ型仕切り部材11はあらかじめ石英るつぼ
１に溶着されている。12はるつぼ型仕切り部材に開けら
れた小孔で、シリコン単結晶５育成中にこの小孔12を通
して融液が仕切り素田川から内側へ供給される。本実施
例では石英るつぼ１として内径484mm、外径500mm、底部
の曲率半径R1が500mm、底部と側面部をつなぐ部分の曲
率半径R2が120mmるつぼ高さ250mmの石英るつぼを用い
た。るつぼ型仕切り部材11として、外径350mm、R1が500
mm、R2が50mm、るつぼ高さ250mmの石英るつぼを用い
た。また、るつぼ型仕切り部材の底部から110mmの高さ
までの肉厚平均を14mmとし、それより上部の肉厚平均を
5mmとした。
第１図に示すシリコン単結晶の製造用装置において、
第２図のような二重構造の石英るつぼを用いてシリコン
原料を25kg溶解した後シリコン単結晶を引き上げると、
単結晶育成部の底部からの入熱量が抑制され、かつ、る
つぼ型仕切り部材の沈み込みはほとんど抑えられ、長時
間経過後においても安定したシリコン単結晶引き上げを
行うことが可能となった。
第２図のような二重構造の石英るつぼを用いてシリコン
原料を25kg溶解した後シリコン単結晶を引き上げると、
単結晶育成部の底部からの入熱量が抑制され、かつ、る
つぼ型仕切り部材の沈み込みはほとんど抑えられ、長時
間経過後においても安定したシリコン単結晶引き上げを
行うことが可能となった。
本発明の実施例の効果を確かめるために、るつぼ型仕
切り部材11のシリコン融液表面より下方（るつぼ型仕切
り部材の底部から110mmより下方）の肉厚平均を7mmおよ
び14mmとし、それぞれの場合に対しシリコン融液より上
方の肉厚平均を変えた場合の、るつぼ型仕切り部材11の
沈み込み変形量を調べた。第３図は、石英るつぼ１内に
25kgのシリコン原料を充填し、加熱溶解した後40時間経
過後のるつぼ型仕切り部材11の沈み込み量を測定した結
果を示す。
切り部材11のシリコン融液表面より下方（るつぼ型仕切
り部材の底部から110mmより下方）の肉厚平均を7mmおよ
び14mmとし、それぞれの場合に対しシリコン融液より上
方の肉厚平均を変えた場合の、るつぼ型仕切り部材11の
沈み込み変形量を調べた。第３図は、石英るつぼ１内に
25kgのシリコン原料を充填し、加熱溶解した後40時間経
過後のるつぼ型仕切り部材11の沈み込み量を測定した結
果を示す。
第３図から明らかなように、るつぼ型仕切り部材11の
肉厚を均一に厚くした場合（7mmを14mmにした場合）に
はるつぼの剛性は増すがシリコン融液上の円筒状の部分
の重量も増すのでるつぼ底部が変形する。本実施例に示
したようにるつぼ型仕切り部材11のシリコン融液表面よ
り上方の肉厚平均をそれより下方の肉厚平均の80％以下
とすることにより、単結晶育成に影響するような仕切り
部材の沈み込みを防止することができることがわかっ
た。また、融液上部の肉厚平均を3mmより小さくすると
るつぼ型仕切り部材の沈み込み変形は防止できても上部
の撓み変形を生ずることがわかった。
肉厚を均一に厚くした場合（7mmを14mmにした場合）に
はるつぼの剛性は増すがシリコン融液上の円筒状の部分
の重量も増すのでるつぼ底部が変形する。本実施例に示
したようにるつぼ型仕切り部材11のシリコン融液表面よ
り上方の肉厚平均をそれより下方の肉厚平均の80％以下
とすることにより、単結晶育成に影響するような仕切り
部材の沈み込みを防止することができることがわかっ
た。また、融液上部の肉厚平均を3mmより小さくすると
るつぼ型仕切り部材の沈み込み変形は防止できても上部
の撓み変形を生ずることがわかった。
第４図は本発明の他の実施例を示す図で、第１図の実
施例と同様の効果を得るためにるつぼ型仕切り部材の側
面部の肉厚が上方ほどテーパー状に薄くなるようにした
ものである。
施例と同様の効果を得るためにるつぼ型仕切り部材の側
面部の肉厚が上方ほどテーパー状に薄くなるようにした
ものである。
また、第１図や第４図に示すような上部と下部におけ
る肉厚の平均値が異なるるつぼ構造は、厚さの異なる部
分で、上部と下部に分割して製造し、使用にあたって両
者をつなげるようにした、二体構造としてもよい。たと
えば、第２図の肉厚の厚い下部11aと、融液面の上にな
る肉厚の薄い上部11bとを別々に製造し、下部11aに切り
欠き部を設け、ここで上部11bと下部11aとを嵌合させて
もよい。また、下部11aに切り欠き部を設けず、下部11a
の上部に石英製の爪状の突起物を溶着して、これに上部
11bを嵌合させてもよい。
る肉厚の平均値が異なるるつぼ構造は、厚さの異なる部
分で、上部と下部に分割して製造し、使用にあたって両
者をつなげるようにした、二体構造としてもよい。たと
えば、第２図の肉厚の厚い下部11aと、融液面の上にな
る肉厚の薄い上部11bとを別々に製造し、下部11aに切り
欠き部を設け、ここで上部11bと下部11aとを嵌合させて
もよい。また、下部11aに切り欠き部を設けず、下部11a
の上部に石英製の爪状の突起物を溶着して、これに上部
11bを嵌合させてもよい。
第５図は本発明の他の実施例を示したもので、仕切り
部材11の底部を円筒状石英部材30で支えるようにしたも
のである。第５図において、石英るつぼ１は寸法、形状
とも第１図に示するつぼ１と同じものである。仕切り部
材11は、外面形状は第１図に示す仕切り部材11と同じ
で、肉厚は一様に7mmである。また円筒状石英鵜剤30
は、内径を336mm、その肉厚を7mm、高さを15mmとし、そ
の側面に直径5mmの貫通孔31を等間隔に８カ所設けた。
部材11の底部を円筒状石英部材30で支えるようにしたも
のである。第５図において、石英るつぼ１は寸法、形状
とも第１図に示するつぼ１と同じものである。仕切り部
材11は、外面形状は第１図に示す仕切り部材11と同じ
で、肉厚は一様に7mmである。また円筒状石英鵜剤30
は、内径を336mm、その肉厚を7mm、高さを15mmとし、そ
の側面に直径5mmの貫通孔31を等間隔に８カ所設けた。
第５図に示すような実施例の効果を確かめるために行
った実験結果を第６図に示す。円筒状石英部材30の肉厚
を7mmで一定とし、異なる内径のものを用いて実験を行
った。また、二重構造石英るつぼの形状に合わせて、円
筒状石英部材が石英るつぼ内面とるつぼ型仕切り部材外
面との両方に接するようにように円筒状石英部材の高さ
を決定した。るつぼ内に充填したシリコン原料は25kgと
した。第６図は以上の実験条件下のもとでシリコン原料
を融解後40時間経過した後のるつぼ型仕切り部材の沈み
込み量と円筒状石英部材の内径との関係を示したもので
ある。
った実験結果を第６図に示す。円筒状石英部材30の肉厚
を7mmで一定とし、異なる内径のものを用いて実験を行
った。また、二重構造石英るつぼの形状に合わせて、円
筒状石英部材が石英るつぼ内面とるつぼ型仕切り部材外
面との両方に接するようにように円筒状石英部材の高さ
を決定した。るつぼ内に充填したシリコン原料は25kgと
した。第６図は以上の実験条件下のもとでシリコン原料
を融解後40時間経過した後のるつぼ型仕切り部材の沈み
込み量と円筒状石英部材の内径との関係を示したもので
ある。
第６図から明らかなように、円筒状石英部材30の内径
が350mmより大きくなると円筒状石英部材とるつぼ型仕
切り部材とが接することがないので当然のことながらる
つぼ型仕切り部材の沈み込みを防止する効果はまったく
ない。
が350mmより大きくなると円筒状石英部材とるつぼ型仕
切り部材とが接することがないので当然のことながらる
つぼ型仕切り部材の沈み込みを防止する効果はまったく
ない。
第７図は円筒状石英部材30の外径が仕切り部材11の内
径より小さい場合の比較例で、第６図の試験条件で単結
晶育成を行った後の状態で、るつぼ型仕切り部材が沈み
込み変形を生じている。
径より小さい場合の比較例で、第６図の試験条件で単結
晶育成を行った後の状態で、るつぼ型仕切り部材が沈み
込み変形を生じている。
第８図は、本発明の他の実施例で、第１図に示す上下
で肉厚の異なる仕切り部材を、前述の円筒状石英部材30
で支えたものである。本実施例によれば第５図の実施例
よりさらに安定したシリコン単結晶の引き上げが可能に
なった。
で肉厚の異なる仕切り部材を、前述の円筒状石英部材30
で支えたものである。本実施例によれば第５図の実施例
よりさらに安定したシリコン単結晶の引き上げが可能に
なった。
［発明の効果］ 本発明のシリコン単結晶製造用るつぼによれば、仕切
り部材をるつぼ型としてるつぼ底部の肉厚を厚くし、ま
た、仕切り部材のシリコン融液面状の肉厚を薄くし、ま
たは仕切り部材を円筒状石英部材により支えるので、単
結晶育成部材のシリンコン融液の熱的環境を改善すると
ともに、長時間後におけるるつぼ型仕切り部材のしずみ
込み変形を防止でき、シリコン単結晶の安定を引き上げ
を達成することができる。
り部材をるつぼ型としてるつぼ底部の肉厚を厚くし、ま
た、仕切り部材のシリコン融液面状の肉厚を薄くし、ま
たは仕切り部材を円筒状石英部材により支えるので、単
結晶育成部材のシリンコン融液の熱的環境を改善すると
ともに、長時間後におけるるつぼ型仕切り部材のしずみ
込み変形を防止でき、シリコン単結晶の安定を引き上げ
を達成することができる。
第１図は本発明の実施例を示すシリコン単結晶の製造装
置、第２図は上部がステップ状に薄くなる本実施例の仕
切り部材を示す縦断面図、第３図は仕切り部材の肉厚と
沈み込み量との関係を示すグラフ図、第４図は上部がテ
ーパー状に薄くなる本実施例の仕切り部材を示す縦断面
図、第５図は石英製円筒部材で支えられた仕切り部材を
示す縦断面図、第６図は石英製円筒部材の内径と仕切り
部材の沈み込み量との関係を示すグラフ図、第７図は石
英製円筒部材で支えられた仕切り部材が変形した比較例
の縦断面図、第８図は石英製円筒部材で支えられた上下
で肉厚の異なる仕切り部材を示す縦断面図、第９図は一
重構造のるつぼ内のシリコン融液の対流を模式的に示す
図、第10図は二重構造るつぼ内のシリコン融液の対流を
模式的に示す図、第11図は仕切りを有し、単結晶育成部
の底部の石英厚みを厚くした従来のるつぼを示す縦断面
図、第12図は従来のるつぼ型仕切り部材の変形を示す縦
断面図である。 １……石英るつぼ、２……黒鉛るつぼ、３……ペデスタ
ル、４……シリコン融液、５……シリコン単結晶、６…
…電気抵抗加熱体、７……断熱部材、８……チャンバ
ー、11……るつぼ型仕切り部材、12……小孔、14……原
料供給装置、30……円筒状石英部材、31……貫通孔。
置、第２図は上部がステップ状に薄くなる本実施例の仕
切り部材を示す縦断面図、第３図は仕切り部材の肉厚と
沈み込み量との関係を示すグラフ図、第４図は上部がテ
ーパー状に薄くなる本実施例の仕切り部材を示す縦断面
図、第５図は石英製円筒部材で支えられた仕切り部材を
示す縦断面図、第６図は石英製円筒部材の内径と仕切り
部材の沈み込み量との関係を示すグラフ図、第７図は石
英製円筒部材で支えられた仕切り部材が変形した比較例
の縦断面図、第８図は石英製円筒部材で支えられた上下
で肉厚の異なる仕切り部材を示す縦断面図、第９図は一
重構造のるつぼ内のシリコン融液の対流を模式的に示す
図、第10図は二重構造るつぼ内のシリコン融液の対流を
模式的に示す図、第11図は仕切りを有し、単結晶育成部
の底部の石英厚みを厚くした従来のるつぼを示す縦断面
図、第12図は従来のるつぼ型仕切り部材の変形を示す縦
断面図である。 １……石英るつぼ、２……黒鉛るつぼ、３……ペデスタ
ル、４……シリコン融液、５……シリコン単結晶、６…
…電気抵抗加熱体、７……断熱部材、８……チャンバ
ー、11……るつぼ型仕切り部材、12……小孔、14……原
料供給装置、30……円筒状石英部材、31……貫通孔。
Claims (3)
- 【請求項１】シリコン融液を収納する自転型石英るつぼ
と、前記石英るつぼを側面から加熱する電気抵抗加熱体
と、前記石英るつぼ内でシリコン融液を内側の単結晶育
成部材と外側の原料溶解部に分割しかつ溶融液が流通で
きる小孔を有する石英製仕切り部材と、前記原料溶解部
に原料シリコンを連続供給する原料供給装置とを有する
シリコン単結晶の製造装置において、 該仕切り部材がるつぼ型であること、 該仕切り部材の底部が上記石英るつぼの底部内面に密着
していること、 該仕切り部材の融液面上の肉厚の平均値が3mm以上でか
つ融液面下の肉厚の平均値の80％以下であることを特徴
とするシリコン単結晶の製造装置。 - 【請求項２】シリコン融液を収納する自転型石英るつぼ
と、前記石英るつぼを側面から加熱する電気抵抗加熱体
と、前記石英るつぼ内でシリコン融液を内側の単結晶育
成部材と外側の原料溶解部に分割しかつ溶融液が流通で
きる小孔を有する石英製仕切り部材と、前記原料溶解部
に原料シリコンを連続供給する原料供給装置とを有する
シリコン単結晶の製造装置において、 前記仕切り部材がるつぼ型であること、 該仕切り部材の底部の中心部がが上記石英るつぼの底部
に密着していること、 該仕切り部材の底部が、該仕切り部材の側面の外径より
小さい内径を有し、かつ該仕切り部材の内径よりも大き
い外径を有する円筒状石英部材で支えられていることを
特徴とするシリコン単結晶の製造装置。 - 【請求項３】前記仕切り部材の底部が、該仕切り部材の
側面の外径より小さい内径を有し、かつ該仕切り部材の
内径よりも大きい外径を有する円筒状石英部材で支えら
れていることを特徴とする請求項１のシリコン単結晶の
製造装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2114521A JPH0825836B2 (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | シリコン単結晶の製造装置 |
| PCT/JP1991/000548 WO1991017290A1 (en) | 1990-04-27 | 1991-04-24 | Silicon single crystal manufacturing apparatus |
| KR1019910701957A KR920702734A (ko) | 1990-04-27 | 1991-04-24 | 실리콘 단결정 제조장치 |
| US07/778,885 US5279798A (en) | 1990-04-27 | 1991-04-24 | Silicon single crystal manufacturing apparatus |
| EP91908796A EP0482212A1 (en) | 1990-04-27 | 1991-04-24 | Silicon single crystal manufacturing apparatus |
| CN91102924A CN1056137A (zh) | 1990-04-27 | 1991-04-27 | 单晶硅生产设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2114521A JPH0825836B2 (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | シリコン単結晶の製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0412086A JPH0412086A (ja) | 1992-01-16 |
| JPH0825836B2 true JPH0825836B2 (ja) | 1996-03-13 |
Family
ID=14639836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2114521A Expired - Lifetime JPH0825836B2 (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | シリコン単結晶の製造装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5279798A (ja) |
| EP (1) | EP0482212A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0825836B2 (ja) |
| KR (1) | KR920702734A (ja) |
| CN (1) | CN1056137A (ja) |
| WO (1) | WO1991017290A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5474022A (en) * | 1994-04-21 | 1995-12-12 | Mitsubishi Materials Corporation | Double crucible for growing a silicon single crystal |
| JP2830990B2 (ja) * | 1995-05-31 | 1998-12-02 | 信越石英株式会社 | 石英製二重ルツボの製造方法 |
| TW430699B (en) * | 1995-12-27 | 2001-04-21 | Mitsubishi Material Silicon Co | Single crystal pulling apparatus |
| IL128827A0 (en) * | 1999-03-04 | 2000-01-31 | Solmecs Israel Ltd | Apparatus for growing single crystals |
| JP4851221B2 (ja) * | 2006-03-31 | 2012-01-11 | ジャパンスーパークォーツ株式会社 | 石英ガラスルツボおよび用途 |
| US20100089308A1 (en) * | 2008-10-15 | 2010-04-15 | Japan Super Quartz Corporation | Silica glass crucible and method for pulling single-crystal silicon |
| WO2009107834A1 (ja) * | 2008-02-29 | 2009-09-03 | ジャパンスーパークォーツ株式会社 | シリコン単結晶引上げ用石英ルツボ及びその製造方法 |
| CN102057503A (zh) * | 2008-05-13 | 2011-05-11 | 应用材料股份有限公司 | 用于太阳能电池制造的晶体生长装置 |
| US20140261155A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Memc Electronic Materials, Inc. | Crucible for controlling oxygen and related methods |
| US9863062B2 (en) | 2013-03-14 | 2018-01-09 | Corner Star Limited | Czochralski crucible for controlling oxygen and related methods |
| US9822466B2 (en) * | 2013-11-22 | 2017-11-21 | Corner Star Limited | Crystal growing systems and crucibles for enhancing heat transfer to a melt |
| CN109850905B (zh) * | 2019-04-16 | 2020-11-06 | 大连理工大学 | 一种电子束熔炼过程中提高挥发性杂质除杂量的方法及装置 |
| CN111041551B (zh) * | 2020-01-06 | 2021-02-05 | 北京北方华创真空技术有限公司 | 直拉硅单晶炉 |
| CN112981519A (zh) * | 2021-03-16 | 2021-06-18 | 大连连城数控机器股份有限公司 | 用于连续单晶硅生长的石英坩埚及其制造方法和组合坩埚 |
| CN113862778A (zh) * | 2021-09-30 | 2021-12-31 | 西安奕斯伟材料科技有限公司 | 坩埚组件、拉晶炉及拉制单晶硅棒的方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1013824A (en) * | 1962-01-01 | 1965-12-22 | Gen Electric Co Ltd | Improvements in or relating to processes involving the melting of semiconductor materials |
| JPS6379790A (ja) * | 1986-09-22 | 1988-04-09 | Toshiba Corp | 結晶引上げ装置 |
| JPH0733305B2 (ja) * | 1987-03-20 | 1995-04-12 | 三菱マテリアル株式会社 | 石英製二重ルツボの製造方法 |
| CA1305909C (en) * | 1987-06-01 | 1992-08-04 | Michio Kida | Apparatus and process for growing crystals of semiconductor materials |
| CA1306407C (en) * | 1987-06-08 | 1992-08-18 | Michio Kida | Apparatus for growing crystals of semiconductor materials |
| JPH0633218B2 (ja) * | 1987-12-08 | 1994-05-02 | 日本鋼管株式会社 | シリコン単結晶の製造装置 |
| JPH0676274B2 (ja) * | 1988-11-11 | 1994-09-28 | 東芝セラミックス株式会社 | シリコン単結晶の製造装置 |
| JPH035392A (ja) * | 1989-05-30 | 1991-01-11 | Nkk Corp | シリコン単結晶の製造装置 |
-
1990
- 1990-04-27 JP JP2114521A patent/JPH0825836B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-04-24 US US07/778,885 patent/US5279798A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-04-24 WO PCT/JP1991/000548 patent/WO1991017290A1/en not_active Ceased
- 1991-04-24 KR KR1019910701957A patent/KR920702734A/ko not_active Withdrawn
- 1991-04-24 EP EP91908796A patent/EP0482212A1/en not_active Withdrawn
- 1991-04-27 CN CN91102924A patent/CN1056137A/zh active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0482212A1 (en) | 1992-04-29 |
| CN1056137A (zh) | 1991-11-13 |
| JPH0412086A (ja) | 1992-01-16 |
| US5279798A (en) | 1994-01-18 |
| WO1991017290A1 (en) | 1991-11-14 |
| KR920702734A (ko) | 1992-10-06 |
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