JPH09157085A - 単結晶の製造装置および製造方法 - Google Patents
単結晶の製造装置および製造方法Info
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- JPH09157085A JPH09157085A JP7344375A JP34437595A JPH09157085A JP H09157085 A JPH09157085 A JP H09157085A JP 7344375 A JP7344375 A JP 7344375A JP 34437595 A JP34437595 A JP 34437595A JP H09157085 A JPH09157085 A JP H09157085A
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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
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 チョクラルスキー法による結晶製造におい
て、原料融液を収容するルツボの回転を高精度に制御
し、得られる結晶中の不純物濃度をより高度に制御す
る。 【解決手段】 原料融液を収容するルツボと、前記融液
から結晶を引き上げる機構と、前記融液に所定方向の静
磁場を印加する機構と、前記ルツボを回転させる機構と
を具備するチョクラルスキー法による結晶製造装置にお
いて、前記ルツボを回転させる機構に変速装置を用いる
ことを特徴とする結晶製造装置。およびこの装置を用い
て前記ルツボの回転精度を±０．０２ｒｐｍ以下に制御
しつつ結晶を製造する方法。
て、原料融液を収容するルツボの回転を高精度に制御
し、得られる結晶中の不純物濃度をより高度に制御す
る。 【解決手段】 原料融液を収容するルツボと、前記融液
から結晶を引き上げる機構と、前記融液に所定方向の静
磁場を印加する機構と、前記ルツボを回転させる機構と
を具備するチョクラルスキー法による結晶製造装置にお
いて、前記ルツボを回転させる機構に変速装置を用いる
ことを特徴とする結晶製造装置。およびこの装置を用い
て前記ルツボの回転精度を±０．０２ｒｐｍ以下に制御
しつつ結晶を製造する方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、チョクラルスキー
法によって、半導体、誘電体、磁性体等の各種結晶材料
を製造する場合における、その装置と方法に関するもの
である。
法によって、半導体、誘電体、磁性体等の各種結晶材料
を製造する場合における、その装置と方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】半導体、誘電体、磁性体等の各種結晶材
料は、例えばシリコンや化合物半導体あるいはニオブ酸
リチウム等をはじめとした酸化物単結晶が研究開発さ
れ、高度な機能性材料として、エレクトロニクス、ある
いはオプトエレクトロニクスの分野で実用化が進展し、
ますます重要な役割を果たしつつある。従来、これらの
結晶材料はチョクラルスキー法（以下、ＣＺ法とい
う。）によって棒状単結晶として得る方法が広く用いら
れている。
料は、例えばシリコンや化合物半導体あるいはニオブ酸
リチウム等をはじめとした酸化物単結晶が研究開発さ
れ、高度な機能性材料として、エレクトロニクス、ある
いはオプトエレクトロニクスの分野で実用化が進展し、
ますます重要な役割を果たしつつある。従来、これらの
結晶材料はチョクラルスキー法（以下、ＣＺ法とい
う。）によって棒状単結晶として得る方法が広く用いら
れている。
【０００３】結晶成長をこのＣＺ法による場合、もとも
と原料に含まれていたものの他、その結晶成長用原料が
収容されるルツボ、例えば石英ルツボの構成成分（例え
ば酸素）が、得られる結晶中に混入することが広く知ら
れている。この結晶中に混入する不純物の量は、引き上
げる結晶の回転数、ルツボの回転数（回転速度）、原料
融液中の温度分布等により影響を受ける。これは結晶回
転数は融液中の対流に影響を与え、ルツボの回転数は融
液中の対流と融液中の酸素濃度自体に影響を与え、原料
融液中の温度分布は融液中の対流に影響を与えることに
よるものである。従って、これらのファクターを制御す
ることで、ある程度の不純物濃度の調整が可能である。
と原料に含まれていたものの他、その結晶成長用原料が
収容されるルツボ、例えば石英ルツボの構成成分（例え
ば酸素）が、得られる結晶中に混入することが広く知ら
れている。この結晶中に混入する不純物の量は、引き上
げる結晶の回転数、ルツボの回転数（回転速度）、原料
融液中の温度分布等により影響を受ける。これは結晶回
転数は融液中の対流に影響を与え、ルツボの回転数は融
液中の対流と融液中の酸素濃度自体に影響を与え、原料
融液中の温度分布は融液中の対流に影響を与えることに
よるものである。従って、これらのファクターを制御す
ることで、ある程度の不純物濃度の調整が可能である。
【０００４】しかし、原料融液中の対流の制御は困難で
あり、上記ファクターのみの制御では十分ではなかっ
た。そこで、原料融液中の対流を制御すべく、ＣＺ法に
おいてその単結晶の育成を行う結晶成長用融液に磁場を
印加して単結晶を引き上げる方法が開発された（ＭＣＺ
法）。この方法によって製造された単結晶は、従来のＣ
Ｚ法による場合よりも、結晶中の不純物の濃度、例えば
酸素の濃度を広範囲にかつより精度良く制御できる上、
スワール状の欠陥や成長縞の発生等も改善される。これ
はシリコンのように原料融液が電気伝導性を有する場
合、磁場が印加されることによって融液の実効粘度が高
められ、融液中の熱対流が抑制されるためである。
あり、上記ファクターのみの制御では十分ではなかっ
た。そこで、原料融液中の対流を制御すべく、ＣＺ法に
おいてその単結晶の育成を行う結晶成長用融液に磁場を
印加して単結晶を引き上げる方法が開発された（ＭＣＺ
法）。この方法によって製造された単結晶は、従来のＣ
Ｚ法による場合よりも、結晶中の不純物の濃度、例えば
酸素の濃度を広範囲にかつより精度良く制御できる上、
スワール状の欠陥や成長縞の発生等も改善される。これ
はシリコンのように原料融液が電気伝導性を有する場
合、磁場が印加されることによって融液の実効粘度が高
められ、融液中の熱対流が抑制されるためである。
【０００５】一方、半導体をはじめとしたデバイスの高
精度化、高集積化等により、単結晶材料に対する要求は
ますます厳しくなりつつある。結晶中の不純物濃度につ
いても、例えば半導体シリコン単結晶中の酸素で言え
ば、その濃度と分布により得られる半導体素子の特性に
大きな影響を及ぼすことが知られている。即ち、酸素濃
度が高すぎれば、結晶欠陥や酸素の析出物が発生し、半
導体素子の特性に種々の悪影響を及ぼす。ところが、こ
のような結晶欠陥や酸素析出物を半導体素子の活性領域
以外に発生させると、逆に重金属不純物をゲッタリング
するサイトとして働き、半導体素子の特性を向上させる
ことができる（イントリンシック・ゲッタリング）。従
って、酸素濃度は低すぎてもデバイス特性の向上は図れ
ない。
精度化、高集積化等により、単結晶材料に対する要求は
ますます厳しくなりつつある。結晶中の不純物濃度につ
いても、例えば半導体シリコン単結晶中の酸素で言え
ば、その濃度と分布により得られる半導体素子の特性に
大きな影響を及ぼすことが知られている。即ち、酸素濃
度が高すぎれば、結晶欠陥や酸素の析出物が発生し、半
導体素子の特性に種々の悪影響を及ぼす。ところが、こ
のような結晶欠陥や酸素析出物を半導体素子の活性領域
以外に発生させると、逆に重金属不純物をゲッタリング
するサイトとして働き、半導体素子の特性を向上させる
ことができる（イントリンシック・ゲッタリング）。従
って、酸素濃度は低すぎてもデバイス特性の向上は図れ
ない。
【０００６】そこで、結晶材料には目的のデバイスに応
じ、目的とする不純物が過不足なく適量含まれているこ
とが要求され、許容される濃度の規格も著しく狭まって
来ている。このように結晶中の不純物濃度を高度に制御
し、規格を満足するためには、前記ＭＣＺ法を用いただ
けではその要求に応えられなくなっているのが現状であ
る。
じ、目的とする不純物が過不足なく適量含まれているこ
とが要求され、許容される濃度の規格も著しく狭まって
来ている。このように結晶中の不純物濃度を高度に制御
し、規格を満足するためには、前記ＭＣＺ法を用いただ
けではその要求に応えられなくなっているのが現状であ
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題点に鑑みなされたもので、ＭＣＺ法による対流の制
御だけでなく、それ以外のファクター、すなわち原料融
液を収容するルツボの回転数（回転速度）を高精度に制
御することができる装置を提供し、育成される結晶中の
不純物濃度をより高度に制御することを目的とする。
問題点に鑑みなされたもので、ＭＣＺ法による対流の制
御だけでなく、それ以外のファクター、すなわち原料融
液を収容するルツボの回転数（回転速度）を高精度に制
御することができる装置を提供し、育成される結晶中の
不純物濃度をより高度に制御することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の要旨
とするところは、原料融液を収容するルツボと、前記融
液から結晶を引き上げる機構と、前記ルツボを回転させ
る機構とを具備するチョクラルスキー法による結晶製造
装置において、前記ルツボを回転させる機構に変速装置
を用いることを特徴とする結晶製造装置であり、さらに
は原料融液を収容するルツボと、前記融液から結晶を引
き上げる機構と、前記原料融液に所定方向の静磁場を印
加する機構と、前記ルツボを回転させる機構とを具備す
るチョクラルスキー法による結晶製造装置において、前
記ルツボを回転させる機構に変速装置を用いることを特
徴とする結晶製造装置である。そして、これらの結晶製
造装置を用いて、前記ルツボの回転精度を±０．０２ｒ
ｐｍ以下に制御する方法、前記ルツボの回転精度を±
０．０２ｒｐｍ以下に制御しつつ結晶を製造する方法を
も要旨とする。
とするところは、原料融液を収容するルツボと、前記融
液から結晶を引き上げる機構と、前記ルツボを回転させ
る機構とを具備するチョクラルスキー法による結晶製造
装置において、前記ルツボを回転させる機構に変速装置
を用いることを特徴とする結晶製造装置であり、さらに
は原料融液を収容するルツボと、前記融液から結晶を引
き上げる機構と、前記原料融液に所定方向の静磁場を印
加する機構と、前記ルツボを回転させる機構とを具備す
るチョクラルスキー法による結晶製造装置において、前
記ルツボを回転させる機構に変速装置を用いることを特
徴とする結晶製造装置である。そして、これらの結晶製
造装置を用いて、前記ルツボの回転精度を±０．０２ｒ
ｐｍ以下に制御する方法、前記ルツボの回転精度を±
０．０２ｒｐｍ以下に制御しつつ結晶を製造する方法を
も要旨とする。
【０００９】以下、本発明をシリコン融液から半導体シ
リコン単結晶を、ＭＣＺ法により製造する場合を例とし
て詳述するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。ＣＺ法、ＭＣＺ法によりシリコン単結晶を製造する
場合、原料を収容するルツボとして一般に石英ルツボが
用いられる。従って、成長する結晶中には石英の構成成
分たる酸素が混入することになり、この酸素濃度を高精
度で制御する必要がある。しかるに、本発明者らの調査
によると、ＭＣＺ法でシリコン融液中の対流を制御して
いるにもかかわらず、シリコン結晶中の酸素濃度が結晶
間、製造装置間でバラツキが大きいことがわかった。即
ち、印加磁場を一定とし、結晶回転を一定とし、その他
の原料融液中の温度分布に影響するファクターを一定に
して、ルツボ回転数のみを変更したテストを行ったとこ
ろ、図３に示したような結果を得た。
リコン単結晶を、ＭＣＺ法により製造する場合を例とし
て詳述するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。ＣＺ法、ＭＣＺ法によりシリコン単結晶を製造する
場合、原料を収容するルツボとして一般に石英ルツボが
用いられる。従って、成長する結晶中には石英の構成成
分たる酸素が混入することになり、この酸素濃度を高精
度で制御する必要がある。しかるに、本発明者らの調査
によると、ＭＣＺ法でシリコン融液中の対流を制御して
いるにもかかわらず、シリコン結晶中の酸素濃度が結晶
間、製造装置間でバラツキが大きいことがわかった。即
ち、印加磁場を一定とし、結晶回転を一定とし、その他
の原料融液中の温度分布に影響するファクターを一定に
して、ルツボ回転数のみを変更したテストを行ったとこ
ろ、図３に示したような結果を得た。
【００１０】図３はルツボ回転数（回転速度）と結晶中
の酸素濃度との関係を示したものであるが、これを見る
とルツボ回転数と酸素濃度との間には全体的には良い相
関があるものの、バラツキも大きいことがわかる。特
に、ルツボ回転数の小さい領域でこの傾向が著しい。こ
の結果から本発明者らは、融液中の対流が抑制された
ＭＣＺ法では、酸素濃度の変動の要因はルツボ回転数が
支配的となり、従って、わずかなルツボ回転数の変動、
誤差が酸素濃度に大きく影響してしまうこと、酸素濃
度のバラツキは、ルツボ回転数の小さい領域で大きいこ
とから、ルツボを回転させるモーターの回転精度に問題
があること、を推測した。即ち、原料融液に水平磁場を
印加したＭＣＺ法では、融液中の対流は抑制されている
ため、製造されるシリコン単結晶の酸素濃度はルツボの
回転速度によって大きく左右される。この為、ルツボ回
転の僅かな誤差、変動が酸素濃度に大きく影響するので
ある。従って、ＭＣＺ法においては特にルツボ回転を高
精度に制御する必要がある。このように、本発明者らが
初めて今後のＣＺ法、特にＭＣＺ法では、従来の結晶装
置におけるルツボの回転機構ではその精度が不十分であ
ることを見出し、その精度の向上に着手し本発明を完成
させたものである。
の酸素濃度との関係を示したものであるが、これを見る
とルツボ回転数と酸素濃度との間には全体的には良い相
関があるものの、バラツキも大きいことがわかる。特
に、ルツボ回転数の小さい領域でこの傾向が著しい。こ
の結果から本発明者らは、融液中の対流が抑制された
ＭＣＺ法では、酸素濃度の変動の要因はルツボ回転数が
支配的となり、従って、わずかなルツボ回転数の変動、
誤差が酸素濃度に大きく影響してしまうこと、酸素濃
度のバラツキは、ルツボ回転数の小さい領域で大きいこ
とから、ルツボを回転させるモーターの回転精度に問題
があること、を推測した。即ち、原料融液に水平磁場を
印加したＭＣＺ法では、融液中の対流は抑制されている
ため、製造されるシリコン単結晶の酸素濃度はルツボの
回転速度によって大きく左右される。この為、ルツボ回
転の僅かな誤差、変動が酸素濃度に大きく影響するので
ある。従って、ＭＣＺ法においては特にルツボ回転を高
精度に制御する必要がある。このように、本発明者らが
初めて今後のＣＺ法、特にＭＣＺ法では、従来の結晶装
置におけるルツボの回転機構ではその精度が不十分であ
ることを見出し、その精度の向上に着手し本発明を完成
させたものである。
【００１１】従来のＣＺ法、ＭＣＺ法の結晶製造装置で
用いられているルツボを回転させる機構は、変速装置を
持たず、一つのサーボモーターで設定最高回転数に対し
てその全領域で制御するものであった。これは従来のＣ
Ｚ法、ＭＣＺ法による結晶製造装置では、通常最高ルツ
ボ回転数は２０〜５０ｒｐｍであり、一般のサーボモー
ターで十分制御が可能であったからである。しかし、通
常モーターの回転精度は最高回転数に対する精度が決ま
っており、回転数の高いほど精度が良く、回転が低いと
精度が悪くなる。つまり、通常モーターの回転精度は最
高回転数に対する回転誤差（±％）で示され、これから
計算される回転変動（±ｒｐｍ）が全回転速度領域に存
在する。従って、ルツボ回転精度≒回転変動×減速比と
考えることができ、回転数の低い領域で精度が悪くなる
のである。
用いられているルツボを回転させる機構は、変速装置を
持たず、一つのサーボモーターで設定最高回転数に対し
てその全領域で制御するものであった。これは従来のＣ
Ｚ法、ＭＣＺ法による結晶製造装置では、通常最高ルツ
ボ回転数は２０〜５０ｒｐｍであり、一般のサーボモー
ターで十分制御が可能であったからである。しかし、通
常モーターの回転精度は最高回転数に対する精度が決ま
っており、回転数の高いほど精度が良く、回転が低いと
精度が悪くなる。つまり、通常モーターの回転精度は最
高回転数に対する回転誤差（±％）で示され、これから
計算される回転変動（±ｒｐｍ）が全回転速度領域に存
在する。従って、ルツボ回転精度≒回転変動×減速比と
考えることができ、回転数の低い領域で精度が悪くなる
のである。
【００１２】そこで、必要とされるルツボ回転数の全領
域にわたってルツボの回転精度を高めるためには、変速
装置を用いてモーター／ルツボ軸間の減速比を切り換
え、回転領域を分割して制御することが有効と考えられ
る。ここで言う変速装置とは、一定の回転数の原軸（こ
こではモーター）と従軸（ここではルツボ回転軸）との
間の歯車等のかみ合いを適当に切り換えて、幾種類もの
従軸の回転数を得る装置を言う。本発明では、この変速
装置とサーボモーターとを組み合わせることによって、
使用するルツボ回転数の全領域にわたって高精度の制御
を可能としたのである。即ち、ルツボ回転数の精度を向
上させるには、モーター／ルツボ軸間の減速比を大きく
する必要があるが、ルツボ回転数を幾つかの領域に分割
することで、その領域におけるルツボの最高回転数を低
速に抑制し、減速比を大きくするのである。そして、他
の回転速度領域も制御を可能とすべく、変速装置のもつ
クラッチあるいはすべり歯車等により減速比を切り換え
るのである。
域にわたってルツボの回転精度を高めるためには、変速
装置を用いてモーター／ルツボ軸間の減速比を切り換
え、回転領域を分割して制御することが有効と考えられ
る。ここで言う変速装置とは、一定の回転数の原軸（こ
こではモーター）と従軸（ここではルツボ回転軸）との
間の歯車等のかみ合いを適当に切り換えて、幾種類もの
従軸の回転数を得る装置を言う。本発明では、この変速
装置とサーボモーターとを組み合わせることによって、
使用するルツボ回転数の全領域にわたって高精度の制御
を可能としたのである。即ち、ルツボ回転数の精度を向
上させるには、モーター／ルツボ軸間の減速比を大きく
する必要があるが、ルツボ回転数を幾つかの領域に分割
することで、その領域におけるルツボの最高回転数を低
速に抑制し、減速比を大きくするのである。そして、他
の回転速度領域も制御を可能とすべく、変速装置のもつ
クラッチあるいはすべり歯車等により減速比を切り換え
るのである。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図２は本発明が用いられるＭＣＺ法
による結晶製造装置の概略を示したものである。図２に
おいて１はシリコン融液２を収容する石英ルツボで、こ
のルツボはその中心軸３にしたがって回転することがで
きる。ルツボの回転はサーボモーター４によって駆動さ
れ、かつ回転速度が制御される。ルツボ１の外周には例
えばグラファイトからなる円筒状のヒーター５が配置さ
れている。このヒーター５の外側には必要に応じ円筒状
の断熱材が配設される（図示せず）。そして、チャンバ
ー６の外側には永久磁石、あるいは電磁石からなる磁場
発生装置７が配置されている。８は単結晶シリコンシー
ドで、引き上げ駆動機構９によって単結晶はその中心軸
にそって、回転しながら引き上げられるようになってい
る。こうしてシリコン単結晶１０が、ＭＣＺ法により製
造される。
基づいて説明する。図２は本発明が用いられるＭＣＺ法
による結晶製造装置の概略を示したものである。図２に
おいて１はシリコン融液２を収容する石英ルツボで、こ
のルツボはその中心軸３にしたがって回転することがで
きる。ルツボの回転はサーボモーター４によって駆動さ
れ、かつ回転速度が制御される。ルツボ１の外周には例
えばグラファイトからなる円筒状のヒーター５が配置さ
れている。このヒーター５の外側には必要に応じ円筒状
の断熱材が配設される（図示せず）。そして、チャンバ
ー６の外側には永久磁石、あるいは電磁石からなる磁場
発生装置７が配置されている。８は単結晶シリコンシー
ドで、引き上げ駆動機構９によって単結晶はその中心軸
にそって、回転しながら引き上げられるようになってい
る。こうしてシリコン単結晶１０が、ＭＣＺ法により製
造される。
【００１４】このようなＭＣＺ法による結晶の製造にお
いて、本発明では特にルツボの回転速度を高精度に制御
することが必要である。そこで例えば図１に示すよう
に、サーボモーター４とルツボ回転軸３との間に変速装
置を導入した。図１において、まずサーボモーター４と
減速機Ａがかみ合っており、減速機Ａ，減速機Ｂ（入力
側），ダブルクラッチＦはタイミングギヤＣ，Ｄ，Ｅで
タイミングベルトＩにより連結されている。減速機Ｂ
（出力側）とダブルクラッチＦはギアＧ，Ｈでかみ合っ
ている。ここで、ダブルクラッチＦは、２個のクラッチ
機構を１ユニットに入れたもので、ここでは１系統をギ
ヤＨとプーリーＪの連結に、もう１系統をタイミングギ
ヤＥとプーリーＪとの連結に使用している。どちらを作
動させるかは、このクラッチを切り換えることによって
選択することができる。そして、プーリーＪはプーリー
Ｋと連結されているため、ルツボ軸３の回転速度を２段
階で制御できる仕組みになっている。
いて、本発明では特にルツボの回転速度を高精度に制御
することが必要である。そこで例えば図１に示すよう
に、サーボモーター４とルツボ回転軸３との間に変速装
置を導入した。図１において、まずサーボモーター４と
減速機Ａがかみ合っており、減速機Ａ，減速機Ｂ（入力
側），ダブルクラッチＦはタイミングギヤＣ，Ｄ，Ｅで
タイミングベルトＩにより連結されている。減速機Ｂ
（出力側）とダブルクラッチＦはギアＧ，Ｈでかみ合っ
ている。ここで、ダブルクラッチＦは、２個のクラッチ
機構を１ユニットに入れたもので、ここでは１系統をギ
ヤＨとプーリーＪの連結に、もう１系統をタイミングギ
ヤＥとプーリーＪとの連結に使用している。どちらを作
動させるかは、このクラッチを切り換えることによって
選択することができる。そして、プーリーＪはプーリー
Ｋと連結されているため、ルツボ軸３の回転速度を２段
階で制御できる仕組みになっている。
【００１５】例えば、サーボモーター４の最大回転数を
３０００ｒｐｍとし、減速機Ａの減速比を１／７５と
し、減速機Ｂの減速比を１／１０とすると、タイミング
ギヤＥは最大４０ｒｐｍで回転し、ギヤＨは最大４ｒｐ
ｍで回転する。ダブルクラッチＦにより、ギヤＨまたは
タイミングギヤＥの一方をプーリーＪと結合することに
より、プーリーＪを最大回転数４ｒｐｍまたは４０ｒｐ
ｍで回転させることができる。従って、ルツボ回転の低
速領域で結晶を引き上げる時には、プーリーＪをギヤＨ
と結合させ、ルツボ回転の高速領域で結晶を引き上げる
時には、プーリーＪをタイミングギヤＥに結合させれ
ば、高低それぞれのルツボ回転領域で、より高精度にル
ツボ回転を制御することができる。
３０００ｒｐｍとし、減速機Ａの減速比を１／７５と
し、減速機Ｂの減速比を１／１０とすると、タイミング
ギヤＥは最大４０ｒｐｍで回転し、ギヤＨは最大４ｒｐ
ｍで回転する。ダブルクラッチＦにより、ギヤＨまたは
タイミングギヤＥの一方をプーリーＪと結合することに
より、プーリーＪを最大回転数４ｒｐｍまたは４０ｒｐ
ｍで回転させることができる。従って、ルツボ回転の低
速領域で結晶を引き上げる時には、プーリーＪをギヤＨ
と結合させ、ルツボ回転の高速領域で結晶を引き上げる
時には、プーリーＪをタイミングギヤＥに結合させれ
ば、高低それぞれのルツボ回転領域で、より高精度にル
ツボ回転を制御することができる。
【００１６】尚、本発明は前記実施形態に限定されるも
のではなく、種々の変形、置換が可能であることは言う
までもない。例えば、上記実施形態ではダブルクラッチ
によりルツボ回転の領域を２段階に分けて制御したが、
これを３段階、４段階あるいはそれ以上に分割し、より
極め細やかに制御しても良いし、歯車の切り換えの方法
についても、クラッチの他にすべり歯車や背歯車、揺動
リンク歯車等を用いることができる。また、モーターに
ついても一つである必要はなく、複数のモーターと変速
装置を組み合わせることも可能である。さらに、本発明
はＭＣＺ法によりシリコン単結晶を製造する場合に限ら
ず、通常のＣＺ法にも当然に適用が可能であるし、シリ
コン以外の半導体、化合物半導体や酸化物単結晶の引き
上げにも適用が可能である。
のではなく、種々の変形、置換が可能であることは言う
までもない。例えば、上記実施形態ではダブルクラッチ
によりルツボ回転の領域を２段階に分けて制御したが、
これを３段階、４段階あるいはそれ以上に分割し、より
極め細やかに制御しても良いし、歯車の切り換えの方法
についても、クラッチの他にすべり歯車や背歯車、揺動
リンク歯車等を用いることができる。また、モーターに
ついても一つである必要はなく、複数のモーターと変速
装置を組み合わせることも可能である。さらに、本発明
はＭＣＺ法によりシリコン単結晶を製造する場合に限ら
ず、通常のＣＺ法にも当然に適用が可能であるし、シリ
コン以外の半導体、化合物半導体や酸化物単結晶の引き
上げにも適用が可能である。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例を示す。 （実施例１）チョクラルスキー法で１８”石英ルツボに
６０Ｋｇの多結晶を充填し、これから６”φのシリコン
単結晶を製造する場合に用いる装置において、図２に示
したごとき変速装置を有しない従来のルツボ回転機構の
装置を用いた場合と（比較例）、図１に示したごとき本
願発明にかかる変速装置を有するルツボ回転機構の装置
を用いた場合（実施例）とで、一般に誤差の大きい低速
域におけるルツボ回転の回転精度を実測してみた。結果
を図４に示した。図４から明らかなように本願発明の装
置では、ルツボ回転精度が著しく改善され、ルツボ回転
の低速域でもその精度は±０．０２ｒｐｍ以下に制御さ
れていることがわかる。一方、従来の装置では±０．１
ｒｐｍ以下と精度が悪い。
６０Ｋｇの多結晶を充填し、これから６”φのシリコン
単結晶を製造する場合に用いる装置において、図２に示
したごとき変速装置を有しない従来のルツボ回転機構の
装置を用いた場合と（比較例）、図１に示したごとき本
願発明にかかる変速装置を有するルツボ回転機構の装置
を用いた場合（実施例）とで、一般に誤差の大きい低速
域におけるルツボ回転の回転精度を実測してみた。結果
を図４に示した。図４から明らかなように本願発明の装
置では、ルツボ回転精度が著しく改善され、ルツボ回転
の低速域でもその精度は±０．０２ｒｐｍ以下に制御さ
れていることがわかる。一方、従来の装置では±０．１
ｒｐｍ以下と精度が悪い。
【００１８】（実施例２）ＭＣＺ法で図１に示したごと
き本願発明にかかる変速装置を用いたルツボ回転機構を
具備する結晶製造装置を用い、１８”石英ルツボに６０
Ｋｇの多結晶を充填し、これに２５００ガウスの磁場を
印加しながら、６”φのシリコン単結晶を製造し、ルツ
ボ回転速度と結晶中の酸素濃度の関係を調べてみた。結
果を図５に示した。図５からわかるように、本発明の装
置を用いれば、ルツボ回転の低速域においても、結晶中
の酸素濃度を高精度に制御ができることがわかる。
き本願発明にかかる変速装置を用いたルツボ回転機構を
具備する結晶製造装置を用い、１８”石英ルツボに６０
Ｋｇの多結晶を充填し、これに２５００ガウスの磁場を
印加しながら、６”φのシリコン単結晶を製造し、ルツ
ボ回転速度と結晶中の酸素濃度の関係を調べてみた。結
果を図５に示した。図５からわかるように、本発明の装
置を用いれば、ルツボ回転の低速域においても、結晶中
の酸素濃度を高精度に制御ができることがわかる。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、ＣＺ法、ＭＣＺ法の結
晶製造装置において、原料融液を収容するルツボの回転
速度を高精度に制御することができる。従って、この装
置を用いて結晶を製造すると、結晶中に取り込まれるル
ツボ起因の不純物濃度のバラツキ、変動を抑制すること
ができる。よって、不純物量が過不足なく、要求される
量だけ含有する結晶が得られるため、この結晶から作製
される種々のデバイス特性の向上に寄与することができ
る。
晶製造装置において、原料融液を収容するルツボの回転
速度を高精度に制御することができる。従って、この装
置を用いて結晶を製造すると、結晶中に取り込まれるル
ツボ起因の不純物濃度のバラツキ、変動を抑制すること
ができる。よって、不純物量が過不足なく、要求される
量だけ含有する結晶が得られるため、この結晶から作製
される種々のデバイス特性の向上に寄与することができ
る。
【図１】本発明よる装置の１例を示した概略図である。
【図２】ＭＣＺ法による結晶製造装置の概略図である。
【図３】従来装置におけるルツボ回転速度と結晶中の酸
素濃度との関係を示した図である。
素濃度との関係を示した図である。
【図４】ルツボ回転精度を実測した結果を示した図であ
る。
る。
【図５】本発明におけるルツボ回転速度と結晶中の酸素
濃度との関係を示した図である。
濃度との関係を示した図である。
１ ルツボ ２ 原料融液 ３ ルツボ回転軸 ４ サーボモーター ５ ヒーター ６ チャンバー ７ 磁場発生装置 ８ 単結晶シード ９ 引き上げ駆動機構 １０ 成長結晶 Ａ，Ｂ 減速機 Ｃ，Ｄ，Ｅ タイミングギ
ヤ Ｆ ダブルクラッチ Ｇ，Ｈ ギヤ Ｉ タイミングベルト Ｊ，Ｋ プーリー
ヤ Ｆ ダブルクラッチ Ｇ，Ｈ ギヤ Ｉ タイミングベルト Ｊ，Ｋ プーリー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｈ０１Ｌ 21/208 Ｈ０１Ｌ 21/208 Ｐ (72)発明者 荒木 謙治 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越半 導体株式会社磯部工場内 (72)発明者 飯野 栄一 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越半 導体株式会社半導体磯部研究所内 (72)発明者 布施川 泉 福島県西白河郡西郷村大字小田倉字大平 150 信越半導体株式会社白河工場内
Claims (4)
- 【請求項１】 原料融液を収容するルツボと、前記融液
から結晶を引き上げる機構と、前記ルツボを回転させる
機構とを具備するチョクラルスキー法による結晶製造装
置において、前記ルツボを回転させる機構に変速装置を
用いることを特徴とする結晶製造装置。 - 【請求項２】 原料融液を収容するルツボと、前記融液
から結晶を引き上げる機構と、前記原料融液に所定方向
の静磁場を印加する機構と、前記ルツボを回転させる機
構とを具備するチョクラルスキー法による結晶製造装置
において、前記ルツボを回転させる機構に変速装置を用
いることを特徴とする結晶製造装置。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載した結晶
製造装置を用いて、前記ルツボの回転精度を±０．０２
ｒｐｍ以下に制御する方法。 - 【請求項４】 請求項１または請求項２に記載した結晶
製造装置を用いて、前記ルツボの回転精度を±０．０２
ｒｐｍ以下に制御しつつ結晶を製造する方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34437595A JP3898247B2 (ja) | 1995-12-06 | 1995-12-06 | 単結晶の製造装置および製造方法 |
| US08/754,784 US5938841A (en) | 1995-12-06 | 1996-11-21 | Device for producing a single crystal |
| MYPI96004892A MY112682A (en) | 1995-12-06 | 1996-11-22 | Device for producing single crystal |
| KR1019960058798A KR100445862B1 (ko) | 1995-12-06 | 1996-11-28 | 단결정제조장치및이를이용한단결정제조방법 |
| EP96308814A EP0776997B1 (en) | 1995-12-06 | 1996-12-05 | Device and method for changing czochralski crucible rotation rate |
| DE69607109T DE69607109T2 (de) | 1995-12-06 | 1996-12-05 | Vorrichtung und Verfahren zur Änderung des Drehratens eines Czochralski-Tiegels |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34437595A JP3898247B2 (ja) | 1995-12-06 | 1995-12-06 | 単結晶の製造装置および製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09157085A true JPH09157085A (ja) | 1997-06-17 |
| JP3898247B2 JP3898247B2 (ja) | 2007-03-28 |
Family
ID=18368759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34437595A Expired - Lifetime JP3898247B2 (ja) | 1995-12-06 | 1995-12-06 | 単結晶の製造装置および製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5938841A (ja) |
| EP (1) | EP0776997B1 (ja) |
| JP (1) | JP3898247B2 (ja) |
| KR (1) | KR100445862B1 (ja) |
| DE (1) | DE69607109T2 (ja) |
| MY (1) | MY112682A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1734157A1 (en) * | 2005-06-15 | 2006-12-20 | Siltronic AG | Production process of silicon single crystal |
| JP2009292696A (ja) * | 2008-06-09 | 2009-12-17 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶製造装置の駆動部の制御方法および単結晶製造装置 |
| JP2011001241A (ja) * | 2009-06-22 | 2011-01-06 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶製造装置及び単結晶製造方法 |
| JP2018095490A (ja) * | 2016-12-09 | 2018-06-21 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶製造方法、シリコン単結晶、及びシリコン単結晶ウェーハ |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2216423T3 (es) * | 1998-12-07 | 2004-10-16 | Dsm Ip Assets B.V. | Metodo y dispositivo para mezclar o dispersar liquidos. |
| TWI236455B (en) * | 2002-02-27 | 2005-07-21 | Univ Nat Taiwan | Method for growing stoichiometric lithium niobate and lithium tantalate single crystals and apparatus thereof |
| TWI283335B (en) * | 2002-08-20 | 2007-07-01 | Kyowa Yuka Kk | A composition with photo-sensibility of visible light |
| US7125450B2 (en) * | 2002-11-12 | 2006-10-24 | Memc Electronic Materials, Inc. | Process for preparing single crystal silicon using crucible rotation to control temperature gradient |
| DE10259588B4 (de) * | 2002-12-19 | 2008-06-19 | Siltronic Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Einkristalls aus Silicium |
| JP6208416B2 (ja) * | 2012-09-10 | 2017-10-04 | 豊田合成株式会社 | ＧａＮ半導体単結晶の製造方法 |
| GB2610554A (en) | 2021-08-18 | 2023-03-15 | Marlow Foods Ltd | Edible fungus |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2024649B (en) * | 1978-06-15 | 1982-07-14 | Vnii Monokristal | Apparatus for pulling single crystal from melt on a seed |
| US4436577A (en) * | 1980-12-29 | 1984-03-13 | Monsanto Company | Method of regulating concentration and distribution of oxygen in Czochralski grown silicon |
| JPH0699225B2 (ja) * | 1989-10-23 | 1994-12-07 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶引上げ方法 |
| JPH0431386A (ja) * | 1990-05-25 | 1992-02-03 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 半導体単結晶引上方法 |
| JP2546736B2 (ja) * | 1990-06-21 | 1996-10-23 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶引上方法 |
| FI912773A0 (fi) * | 1991-06-10 | 1991-06-10 | Shippax Ltd Oy | Foerfarande foer beslaoende av fartygsdaeck och daeckelement. |
| US5178720A (en) * | 1991-08-14 | 1993-01-12 | Memc Electronic Materials, Inc. | Method for controlling oxygen content of silicon crystals using a combination of cusp magnetic field and crystal and crucible rotation rates |
-
1995
- 1995-12-06 JP JP34437595A patent/JP3898247B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-11-21 US US08/754,784 patent/US5938841A/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-11-22 MY MYPI96004892A patent/MY112682A/en unknown
- 1996-11-28 KR KR1019960058798A patent/KR100445862B1/ko not_active Expired - Lifetime
- 1996-12-05 EP EP96308814A patent/EP0776997B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-12-05 DE DE69607109T patent/DE69607109T2/de not_active Expired - Lifetime
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| EP1734157A1 (en) * | 2005-06-15 | 2006-12-20 | Siltronic AG | Production process of silicon single crystal |
| US7582160B2 (en) | 2005-06-15 | 2009-09-01 | Siltronic Ag | Silicone single crystal production process |
| JP2009292696A (ja) * | 2008-06-09 | 2009-12-17 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶製造装置の駆動部の制御方法および単結晶製造装置 |
| JP2011001241A (ja) * | 2009-06-22 | 2011-01-06 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶製造装置及び単結晶製造方法 |
| JP2018095490A (ja) * | 2016-12-09 | 2018-06-21 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶製造方法、シリコン単結晶、及びシリコン単結晶ウェーハ |
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|---|---|
| KR100445862B1 (ko) | 2004-10-26 |
| EP0776997B1 (en) | 2000-03-15 |
| JP3898247B2 (ja) | 2007-03-28 |
| DE69607109D1 (de) | 2000-04-20 |
| US5938841A (en) | 1999-08-17 |
| DE69607109T2 (de) | 2000-09-21 |
| MY112682A (en) | 2001-07-31 |
| EP0776997A1 (en) | 1997-06-04 |
| KR970043344A (ko) | 1997-07-26 |
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