JPH1112092A - Production of silicon single crystal and production device - Google Patents

Production of silicon single crystal and production device

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JPH1112092A
JPH1112092A JP16160497A JP16160497A JPH1112092A JP H1112092 A JPH1112092 A JP H1112092A JP 16160497 A JP16160497 A JP 16160497A JP 16160497 A JP16160497 A JP 16160497A JP H1112092 A JPH1112092 A JP H1112092A
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JP
Japan
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single crystal
chamber
silicon single
pull chamber
pull
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Application number
JP16160497A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Suzuki
聰 鈴木
Masami Hasebe
政美 長谷部
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP16160497A priority Critical patent/JPH1112092A/en
Publication of JPH1112092A publication Critical patent/JPH1112092A/en
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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】 (修正有) 【課題】 育成時におけるシリコン単結晶インゴットの
長手方向における熱履歴差を低減し、インゴットの長手
方向における品質バラツキが小さく製品歩留まりの高い
シリコン単結晶を製造する方法および製造装置を提供す
る。 【解決手段】 引き上げ操作開始後から育成されたシリ
コン単結晶インゴット9がプルチャンバー部12内へと
進入してくるまでの期間にわたり、メインチャンバー部
1とプルチャンバー部12との概略区画位置に、種結晶
11cを懸架する種結晶引き上げ用ワイヤー11aの挿
通部を有しかつプルチャンバー部12の内部空間断面の
少なくとも一部を塞ぐことのできる断面形状を有する断
熱体16aを配置して、引き上げを行うこと特徴とする
シリコン単結晶の製造方法。
(57) [Summary] (with correction) [Problem] To reduce a difference in thermal history in the longitudinal direction of a silicon single crystal ingot during growing, and to produce a silicon single crystal having a small variation in quality in the longitudinal direction of the ingot and a high product yield. A method and a manufacturing apparatus are provided. SOLUTION: Over a period from the start of the pulling operation to the time when the grown silicon single crystal ingot 9 enters into the pull chamber section 12, the main chamber section 1 and the pull chamber section 12 are roughly divided into positions. A heat insulator 16a having a cross-sectional shape capable of closing at least a part of the internal space cross-section of the pull chamber portion 12 is provided, having an insertion portion for the seed crystal pulling wire 11a that suspends the seed crystal 11c, and pulling up. A method for producing a silicon single crystal.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン単結晶の
製造方法および製造装置に関するものである。詳しく述
べると本発明は、単結晶製造装置内におけるシリコン単
結晶インゴットの長手方向における熱履歴差を低減し、
インゴット長手方向における品質のバラツキを抑え、製
品歩留まりの向上を図ることのできる製造方法および製
造装置に関するものである。
The present invention relates to a method and an apparatus for producing a silicon single crystal. More specifically, the present invention reduces the thermal history difference in the longitudinal direction of a silicon single crystal ingot in a single crystal manufacturing apparatus,
The present invention relates to a manufacturing method and a manufacturing apparatus capable of suppressing a variation in quality in a longitudinal direction of an ingot and improving a product yield.

【0002】[0002]

【従来の技術】シリコン等の単結晶の製造方法として、
坩堝内の融液から結晶を成長させつつ引上げるチョクラ
ルスキー法(Czochralski法、CZ法と略称される。)
が広く用いられている。
2. Description of the Related Art As a method for producing a single crystal such as silicon,
Czochralski method (abbreviated as Czochralski method or CZ method) in which a crystal is pulled from a melt in a crucible while growing the crystal.
Is widely used.

【0003】このCZ法においては、石英製の坩堝から
多量の酸素が融液中に混入し、育成されるシリコン単結
晶インゴット中に高濃度に取込まれる。このようにシリ
コン単結晶インゴット中には、その成長時に取込まれる
上記したような酸素あるいはその他の不純物が存在する
ため、CZ法において、結晶育成時のインゴットの受け
る熱履歴は、得られるシリコン単結晶の品質を大きく左
右するものとなる。
In this CZ method, a large amount of oxygen is mixed into a melt from a quartz crucible and is taken into a silicon single crystal ingot to be grown at a high concentration. As described above, since the above-described oxygen or other impurities that are taken in during the growth of the silicon single crystal ingot are present, the thermal history of the ingot during the crystal growth in the CZ method depends on the obtained silicon single crystal. It greatly affects the quality of the crystal.

【0004】すなわち、単結晶育成時の熱履歴は、デバ
イスプロセスの高温酸化処理によって発生するOSFの
発生割合を左右する。前記したように単結晶成長時に取
込まれる酸素などの不純物多量の不純物が融液中に混入
し、育成したシリコン単結晶インゴットにはこの不純物
が取込まれて点欠陥を生ずるが、この点欠陥はその後の
熱履歴により凝集して核成長し、デバイスプロセスの高
温酸化処理においてこの核から積層欠陥が析出するため
である。
[0004] That is, the thermal history at the time of growing a single crystal affects the rate of generation of OSF generated by high-temperature oxidation in a device process. As described above, a large amount of impurities such as oxygen taken in during the growth of a single crystal are mixed into the melt, and the grown silicon single crystal ingot is taken in by the impurities to generate a point defect. This is because the nuclei grow by agglomeration due to the subsequent heat history, and stacking faults are precipitated from the nuclei in the high-temperature oxidation treatment of the device process.

【0005】また、この熱履歴によってシリコン単結晶
における酸素析出濃度が変化する。この析出量は、シリ
コンウェハの反りの大小を決定し、またイントリンシッ
クゲッタリング(Intrinsic gettering ,IG)効果を
決定するものであった。
[0005] The heat history changes the oxygen precipitation concentration in the silicon single crystal. The amount of deposition determines the magnitude of the warpage of the silicon wafer and also determines the intrinsic gettering (IG) effect.

【0006】従来、CZ法によるシリコン単結晶引上げ
においては、育成されるシリコン単結晶インゴットの上
部側と下部側では、融液界面において結晶成長した後シ
リコン単結晶製造装置内を上方に移動する際に受ける冷
却条件、すなわち、熱履歴が大きく異なり、このため、
得られるシリコン単結晶インゴットにおいて上部側と下
部側では、上記したような作用に基づいて、結晶品質が
大きく相違するものとなり、所望する結晶品質のもの
は、シリコン単結晶インゴットの一部の部位からしか取
り出せず、製品歩留まりが悪いという問題があった。
Conventionally, in pulling a silicon single crystal by the CZ method, the upper and lower sides of a silicon single crystal ingot to be grown are grown at the melt interface and then moved upward in a silicon single crystal manufacturing apparatus. Cooling conditions, that is, the heat history is greatly different.
In the obtained silicon single crystal ingot, the crystal quality is greatly different between the upper side and the lower side based on the above-described action, and the desired crystal quality is obtained from a part of the silicon single crystal ingot. There was a problem that the product yield was poor.

【0007】このような単結晶製造装置内におけるシリ
コン単結晶インゴットの長手方向における熱履歴差を低
減し、育成されるシリコン単結晶インゴットの長手方向
における品質のバラツキを解消するため、従来、単結晶
製造装置内における種々の断熱ないし冷却技術が提唱さ
れている。
Conventionally, in order to reduce the difference in thermal history in the longitudinal direction of a silicon single crystal ingot in such a single crystal manufacturing apparatus and to eliminate the variation in quality in the longitudinal direction of a silicon single crystal ingot to be grown, a conventional single crystal ingot has been used. Various adiabatic or cooling techniques in manufacturing equipment have been proposed.

【0008】例えば、(1)断面V字型の断熱ボード
を、シリコン融液界面上部に育成単結晶を囲繞するよう
に配置する方法ないしその改良方法(例えば、米国特許
第4330362号、特開平3−27920号)や、
(2)シリコン融液を収容する坩堝を配するメインチャ
ンバー内面に水冷されたAgメッキ反射板を配置する方
法(特開昭59−199598号公報)などが知られて
いる。
For example, (1) a method of arranging a heat insulating board having a V-shaped cross section so as to surround a grown single crystal above a silicon melt interface or a method of improving the same (for example, US Pat. No. 4,330,362; -27920),
(2) A method of disposing a water-cooled Ag-plated reflector on the inner surface of a main chamber in which a crucible containing a silicon melt is arranged (Japanese Patent Laid-Open No. 59-199598) is known.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上記したような断熱部
材ないし反射部材等をメインチャンバー内部に配するこ
とによって、引き上げ操作時において、育成単結晶イン
ゴットの各部位が受ける熱履歴差をある程度は、緩和す
ることが可能となる。
By disposing the heat insulating member or the reflecting member as described above in the main chamber, the difference in the thermal history received by each part of the grown single crystal ingot during the pulling operation can be reduced to some extent. It can be alleviated.

【0010】しかしながら、一般的に単結晶製造装置の
チャンバーは、融液を形成する坩堝を配置するメインチ
ャンバー部(加熱チャンバー部)およびこのメインチャ
ンバー部上方に設けられかつこの引上げチャンバーより
も直径の小さなプルチャンバー部(引き上げチャンバー
部)とからなる構成を有しており、このようなメインチ
ャンバー部とプルチャンバー部を有する単結晶製造装置
における、単結晶引き上げ操作は、このメインチャンバ
ー部とプルチャンバー部との内部空間が連通した状態に
おいて行われるものであるため、上記したような断熱部
材ないし反射部材等を配しても、育成される単結晶イン
ゴット上部の熱が、プルチャンバー側に逃げやすく、単
結晶インゴット上部の温度が低下し、単結晶インゴット
長手方向の温度分布差を十分に低減させることができな
いものであった。
However, in general, the chamber of the single crystal manufacturing apparatus is provided with a main chamber (heating chamber) in which a crucible for forming a melt is disposed, and is provided above the main chamber and has a diameter larger than that of the pulling chamber. The single crystal pulling operation in a single crystal manufacturing apparatus having a small pull chamber portion (pulling chamber portion) having such a main chamber portion and a pull chamber portion is performed by using the main chamber portion and the pull chamber. Since the heat treatment is performed in a state where the internal space communicates with the portion, even if the above-described heat insulating member or reflecting member is arranged, the heat at the upper portion of the grown single crystal ingot easily escapes to the pull chamber side. The temperature of the upper portion of the single crystal ingot decreases, and the temperature in the longitudinal direction of the single crystal ingot decreases. It was those that can not be sufficiently reduce the difference.

【0011】従って、本発明は、改良されたなシリコン
単結晶製造方法および製造装置を提供することを課題と
するものである。本発明はまた育成時におけるシリコン
単結晶インゴットの長手方向における熱履歴差を低減
し、インゴットの長手方向における品質バラツキが小さ
く製品歩留まりの高いシリコン単結晶を製造する方法お
よび製造装置を提供することを課題とするものである。
Accordingly, an object of the present invention is to provide an improved method and apparatus for producing a silicon single crystal. The present invention also provides a method and an apparatus for producing a silicon single crystal having a small product variation in the longitudinal direction of the ingot and a high product yield with a reduced thermal history difference in the longitudinal direction of the silicon single crystal ingot during growth. It is an issue.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために鋭意検討を行った結果、メインチャンバ
ー部とプルチャンバー部を有する単結晶製造装置におい
て、シリコン単結晶インゴットを育成するにおいて、引
き上げ操作開始後から前記プルチャンバー部に育成され
るシリコン単結晶インゴットが進入してくるまでの期間
において、メインチャンバー部とプルチャンバー部との
概略区画位置に、単結晶引き上げ用線条体の挿通を確保
しつつプルチャンバー部の内部空間断面を実質的に塞ぐ
ことのできる断面形状を有する断熱体を配置すること
で、この期間において、育成される単結晶インゴット上
部からの熱が、プルチャンバー側へ逃げるのを防ぎ、得
られる単結晶インゴットの長手方向における熱履歴差を
低減することができることを見出し本発明に至ったもの
である。
Means for Solving the Problems The present inventor has conducted intensive studies in order to solve the above problems, and as a result, has grown a silicon single crystal ingot in a single crystal manufacturing apparatus having a main chamber portion and a pull chamber portion. In the period from the start of the pulling operation to the time when the silicon single crystal ingot grown in the pull chamber portion enters, the single crystal pulling striatum is located at a roughly partitioned position between the main chamber portion and the pull chamber portion. By arranging a heat insulator having a cross-sectional shape capable of substantially closing the internal space cross-section of the pull chamber while ensuring the insertion of Prevents escape to the chamber side and reduces the difference in thermal history in the longitudinal direction of the resulting single crystal ingot It is intended that led to found the present invention.

【0013】すなわち、上記課題を解決する本発明は、
(1)融液を形成する坩堝を配置するメインチャンバー
部およびこのメインチャンバー部上方に設けられたプル
チャンバー部とからなるチャンバー内において、前記融
液に種結晶を浸漬し、この種結晶を引き上げることによ
り種結晶後端部にシリコン単結晶インゴットを育成させ
るシリコン単結晶の製造方法において、引き上げ操作開
始後から育成された前記シリコン単結晶インゴットがプ
ルチャンバー部内へと進入してくるまでの期間にわた
り、前記メインチャンバー部とプルチャンバー部との概
略区画位置に、前記種結晶を懸架する種結晶引き上げ用
線条体の挿通部を有しかつ前記プルチャンバー部の内部
空間断面の少なくとも一部を塞ぐことのできる断面形状
を有する断熱体を配置して、引き上げを行うこと特徴と
するシリコン単結晶の製造方法である。
That is, the present invention which solves the above-mentioned problems,
(1) A seed crystal is immersed in the melt and pulled up in a chamber including a main chamber section in which a crucible for forming a melt is disposed and a pull chamber section provided above the main chamber section. In the method for producing a silicon single crystal in which a silicon single crystal ingot is grown at the rear end of the seed crystal, the silicon single crystal ingot grown from the start of the pulling operation until the silicon single crystal ingot grows into the pull chamber. An insertion portion of a seed crystal pulling striatum for suspending the seed crystal at a roughly defined position between the main chamber portion and the pull chamber portion, and closes at least a part of an internal space cross section of the pull chamber portion. Silicon single crystal characterized by arranging a heat insulator having a cross-sectional shape capable of being pulled up It is a manufacturing method.

【0014】また、本発明のシリコン単結晶の製造方法
においてはさらに、(2)前記断熱体を、プルチャンバ
ー部内において昇降可能なものとし、育成された前記シ
リコン単結晶インゴットがプルチャンバー部内へと進入
した後は、前記シリコン単結晶インゴットの引き上げ進
行に伴い、前記断熱体をシリコン単結晶インゴットの上
部と所定間隔離間しながら、漸次上方へと移動させるこ
とも可能である。
Further, in the method for producing a silicon single crystal according to the present invention, (2) the heat insulator can be moved up and down in a pull chamber, and the grown silicon single crystal ingot is moved into the pull chamber. After entering, the heat insulator can be gradually moved upward while being separated from the upper part of the silicon single crystal ingot by a predetermined distance as the silicon single crystal ingot is pulled up.

【0015】さらに、本発明のシリコン単結晶の製造方
法においては、(3)前記断熱体が、前記種結晶引き上
げ用線条体の挿通部を有しかつ前記プルチャンバー部の
内部空間断面の実質的全体を塞ぐことのできる断面形状
を有するものであることが望ましい。
Further, in the method for producing a silicon single crystal according to the present invention, (3) the heat insulator has an insertion portion for the seed crystal pulling filament, and substantially has an internal space cross section of the pull chamber portion. It is desirable to have a cross-sectional shape that can cover the entire target.

【0016】上記課題はまた、(4)融液を形成する坩
堝を配置するメインチャンバー部およびこのメインチャ
ンバー部上方に設けられたプルチャンバー部とからなる
チャンバーを有し、種結晶引き上げ用線条体を前記プル
チャンバー上部より昇降自在にチャンバー内に垂下させ
る機構を備えてなるシリコン単結晶製造装置において、
前記種結晶を懸架する種結晶引き上げ用線条体の挿通部
を有しかつ前記プルチャンバー部の内部空間断面の少な
くとも一部を塞ぐことのできる断面形状を有する断熱体
を、前記メインチャンバー部とプルチャンバー部との概
略区画位置に配設・除去可能に備えていることを特徴と
するシリコン単結晶製造装置によっても達成される。
Another object of the present invention is to provide (4) a chamber having a main chamber section in which a crucible for forming a melt is disposed and a pull chamber section provided above the main chamber section. In a silicon single crystal manufacturing apparatus comprising a mechanism for hanging the body from the upper part of the pull chamber up and down freely in the chamber,
A heat insulator having a cross-sectional shape capable of closing at least a part of the internal space cross-section of the pull chamber portion, having a penetrating portion of the seed crystal pulling striatum suspending the seed crystal, the main chamber portion and The present invention is also attained by a silicon single crystal manufacturing apparatus characterized in that the apparatus is provided so as to be disposed / removable at a roughly partitioned position with respect to the pull chamber.

【0017】本発明のシリコン単結晶製造装置において
は、(5)前記断熱体が、チャンバー半径方向におい
て、前記したメインチャンバー部とプルチャンバー部と
の概略区画位置と、チャンバー内空間に干渉しない位置
との間で変位可能なものとされているものとすることが
できる。
In the apparatus for manufacturing a silicon single crystal according to the present invention, (5) the heat insulator is located in the chamber radial direction at a position where the main chamber portion and the pull chamber portion are roughly partitioned from each other and at a position where they do not interfere with the chamber interior space. Between the first position and the second position.

【0018】本発明のシリコン単結晶製造装置において
はまた、(6)前記断熱体が、プルチャンバー部内にお
いて、昇降可能なものとされ、前記したメインチャンバ
ー部とプルチャンバー部との概略区画位置と、プルチャ
ンバー内の上方位置との間で変位可能なものとされてい
るものとすることができる。
In the apparatus for manufacturing a silicon single crystal according to the present invention, (6) the heat insulator can be moved up and down in the pull chamber. , Can be displaced between an upper position in the pull chamber.

【0019】本発明のシリコン単結晶製造装置において
はさらに、(7)前記断熱体が、前記種結晶引き上げ用
線条体の挿通部を有しかつ前記プルチャンバー部の内部
空間断面の実質的全体を塞ぐことのできる断面形状を有
するものであることが望ましい。
In the apparatus for producing a silicon single crystal according to the present invention, (7) the heat insulator has an insertion portion for the seed crystal pulling striatum, and substantially the entire internal space cross section of the pull chamber portion. It is desirable to have a cross-sectional shape capable of closing the space.

【0020】[0020]

【作用】このように本発明においては、メインチャンバ
ー部とプルチャンバー部を有する単結晶製造装置を用い
てシリコン単結晶インゴットを育成するにおいて、引き
上げ操作開始後から前記プルチャンバー部に育成される
シリコン単結晶インゴットが進入してくるまでの期間に
わたり、メインチャンバー部とプルチャンバー部との概
略区画位置に、種結晶を懸架する種結晶引き上げ用線条
体の挿通部を有しかつ前記プルチャンバー部の内部空間
断面の少なくとも一部を塞ぐことのできる断面形状を有
する断熱体を配置する。このような断熱体が存在しない
状態にあっては、育成されるシリコン単結晶インゴット
がプルチャンバー部へと進入するまでの期間は、前記し
たようにメインチャンバー部内空間とプルチャンバー部
内空間との連通部に何ら熱輻射を遮るものが存在しない
ため、上記したように育成される単結晶インゴット上部
表面からの熱が、プルチャンバー側に逃げやすいが、上
記したような断熱材を配することによってこのような放
熱が低減される。一方、シリコン単結晶インゴットが成
長しプルチャンバー部へ進入した状態に至ると、当該シ
リコン単結晶インゴット自体の上部が前記連通部に存在
することで、インゴットのそれより下部の表面からの熱
が、プルチャンバー側に放熱されにくい状態となる。結
局、育成されるシリコン単結晶インゴットが前記プルチ
ャンバー部に進入してくるまでの期間、断熱体を配して
プルチャンバー側への熱の逃げを抑えることにより、育
成される単結晶インゴットの長手方向における熱履歴差
(温度差)を低減でき、長手方向における品質のバラツ
キの少ない単結晶インゴットを製造することが可能とな
るものである。
As described above, according to the present invention, when growing a silicon single crystal ingot using a single crystal manufacturing apparatus having a main chamber portion and a pull chamber portion, the silicon grown in the pull chamber portion after the start of the pulling operation is started. In the period until the single crystal ingot enters, the main chamber part and the pull chamber part have a penetration part of a seed crystal pulling striatum that suspends the seed crystal at a roughly partitioned position and the pull chamber part. A heat insulator having a cross-sectional shape capable of closing at least a part of the internal space cross-section is disposed. In a state where such a heat insulator does not exist, the communication between the space in the main chamber and the space in the pull chamber is performed as described above until the silicon single crystal ingot to be grown enters the pull chamber. Since there is nothing to block heat radiation in the part, heat from the upper surface of the single crystal ingot grown as described above can easily escape to the pull chamber side, but by disposing the heat insulating material as described above, Such heat dissipation is reduced. On the other hand, when the silicon single crystal ingot grows and enters the pull chamber portion, the upper portion of the silicon single crystal ingot itself is present in the communication portion, so that heat from the lower surface of the ingot, Heat is hardly dissipated to the pull chamber side. After all, during the period until the silicon single crystal ingot to be grown enters the pull chamber portion, by disposing a heat insulator to suppress heat from escaping to the pull chamber side, the longitudinal length of the single crystal ingot to be grown is reduced. This makes it possible to reduce the difference in thermal history (temperature difference) in the direction and to produce a single crystal ingot with less variation in quality in the longitudinal direction.

【0021】なお、当該断熱体は、チャンバー内空間を
横断面方向において遮るものであるが、種結晶引き上げ
用線条体の挿通部は、確保されているので、引き上げ操
作自体には支障はない。
The heat insulator blocks the space in the chamber in the cross-sectional direction, but since the insertion portion of the seed crystal pulling striated body is secured, there is no problem in the pulling operation itself. .

【0022】また、前記断熱体をプルチャンバー部内に
おいて昇降可能なものとし、育成された前記シリコン単
結晶インゴットがプルチャンバー部内へと進入した後
は、前記シリコン単結晶インゴットの引き上げ進行に伴
い、前記断熱体をシリコン単結晶インゴットの上部と所
定間隔離間しながら、漸次上方へと移動させる操作を行
えば、育成される単結晶インゴットの長手方向における
熱履歴差、品質のバラツキをより低減可能である。
Further, the heat insulator can be moved up and down in the pull chamber. After the grown silicon single crystal ingot enters the pull chamber, the silicon single crystal ingot is pulled up as the silicon single crystal ingot is pulled up. If the operation of moving the heat insulator gradually upward while separating the upper portion of the silicon single crystal ingot from the upper portion of the silicon single crystal ingot is performed, it is possible to further reduce the difference in heat history in the longitudinal direction of the grown single crystal ingot, and the variation in quality. .

【0023】さらに、本発明においては、上記したよう
に単結晶育成時におけるプルチャンバー部方向への熱損
失を低減することができるため、単結晶製造(シリコン
融液状態維持等)に係る消費電力を低減させることがで
きる。
Further, in the present invention, since the heat loss in the direction of the pull chamber during the growth of the single crystal can be reduced as described above, the power consumption for the production of the single crystal (maintaining the silicon melt state, etc.) can be reduced. Can be reduced.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的実施態様に
基づきより詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on specific embodiments.

【0025】本発明に係る単結晶製造装置は、融液を形
成する坩堝を配置するメインチャンバー部およびこのメ
インチャンバー部上方に設けられたプルチャンバー部と
からなるチャンバーを有している。なお、プルチャンバ
ー部は、通常は、メインチャンバー部より内径の小さな
ものとされているが、このような態様に限定されるもの
ではない。また、メインチャンバー部とプルチャンバー
部との区画部位には、単結晶引き上げ操作前における坩
堝内における融液形成操作、ならびに単結晶引き上げ操
作終了後における育成単結晶インゴットの系外への取り
出し操作を、容易なものとするために、両チャンバー部
の内部空間の連通を完全に遮断可能な真空ゲートバルブ
を備えていることが望ましいが、このような真空ゲート
バルブを有しない態様も採択し得る。
The apparatus for producing a single crystal according to the present invention has a chamber comprising a main chamber for disposing a crucible for forming a melt and a pull chamber provided above the main chamber. Note that the pull chamber portion is usually smaller in inner diameter than the main chamber portion, but is not limited to such an embodiment. In addition, in the section between the main chamber and the pull chamber, a melt forming operation in the crucible before the single crystal pulling operation and an operation of taking out the grown single crystal ingot after the single crystal pulling operation are completed. It is desirable to provide a vacuum gate valve capable of completely shutting off the communication between the internal spaces of the two chambers for the sake of simplicity, but a mode without such a vacuum gate valve may be adopted.

【0026】また、本発明に係る単結晶製造装置におい
ては、従来知られる単結晶製造装置と同様に、チャンバ
ー外部に配置された線条体捲取装置等の駆動装置に接続
され、前記プルチャンバー部の上部壁面を挿通して、昇
降自在に垂下された種結晶引き上げ用線条体がチャンバ
ー内へと延長されており、その下端部に取り付けられた
種結晶保持機構に種結晶を取り付け、メインチャンバー
内に配置された坩堝内に形成されるシリコン融液に一旦
種結晶を浸漬し、引き上げることで単結晶インゴットを
成長させることのできる構成とされている。なお、前記
種結晶引き上げ用線条体およびその駆動機構としては、
特に限定されるものではなく、例えば、ワイヤーとワイ
ヤー捲取装置、チェーンとチェーン駆動機構、ラック・
アンド・ピニオン機構等各種の構成とすることができ
る。
Further, in the single crystal manufacturing apparatus according to the present invention, similarly to the conventionally known single crystal manufacturing apparatus, the pull chamber is connected to a driving device such as a filament winding device disposed outside the chamber. The seed crystal pulling striated body, which extends vertically through the upper wall surface of the part, is extended into the chamber, and the seed crystal is attached to the seed crystal holding mechanism attached to the lower end, and the main crystal is attached. The seed crystal is once immersed in a silicon melt formed in a crucible placed in the chamber, and is pulled up to grow a single crystal ingot. In addition, as the seed crystal pulling striatum and its driving mechanism,
There is no particular limitation, for example, wire and wire take-up device, chain and chain drive mechanism, rack
Various configurations such as an AND-pinion mechanism can be adopted.

【0027】しかして、本発明の単結晶製造装置におい
ては、前記種結晶を懸架する種結晶引き上げ用線条体の
挿通部を有しかつ前記プルチャンバー部の内部空間断面
の少なくとも一部、より好ましくは実質的に全体(例え
ば、内部空間断面の75%以上、より好ましくは90%
以上)を塞ぐことのできる断面形状を有する断熱体を、
前記メインチャンバー部とプルチャンバー部との概略区
画位置に配設・除去可能に備えている。
According to the apparatus for producing a single crystal of the present invention, there is provided an insertion part for a seed crystal pulling filament that suspends the seed crystal, and at least a part of the internal space cross section of the pull chamber part. Preferably substantially whole (eg, at least 75% of the internal space cross section, more preferably 90%
Above) a heat insulator having a cross-sectional shape that can block
The main chamber and the pull chamber are provided so as to be disposed / removed at roughly divided positions.

【0028】この断熱体およびその変位機構としては、
特に限定されるものではなく、例えば、後述する図1お
よび図2に示す実施例群におけるように、チャンバーの
軸線に対し半径方向に変位し、メインチャンバー部とプ
ルチャンバー部の連通空間を遮る第1位置と、チャンバ
ー側方に設けられた収納部に位置する第2位置との間で
移動するスライドゲートバルブ形式のもの、また図3に
示す実施例におけるように、プルチャンバー部上方より
昇降可能に懸架され、その昇降によって所定位置に配置
される吊り下げ方式のもの、あるいはその他、カメラの
絞り機構に見られるように複数の葉様体を円周方向に相
互に重なり合うように組合せ、その重なり度合いを変化
させることで開閉を行う方式のもの等、種々の態様を用
いることができる。
As the heat insulator and its displacement mechanism,
There is no particular limitation. For example, as in an embodiment group shown in FIGS. 1 and 2 described below, a displacement is made in the radial direction with respect to the axis of the chamber to block the communication space between the main chamber portion and the pull chamber portion. A slide gate valve type that moves between a first position and a second position located in a storage portion provided on the side of the chamber, and can be moved up and down from above the pull chamber portion as in the embodiment shown in FIG. And a hanging type which is arranged at a predetermined position by lifting and lowering, or a combination of a plurality of leaf-like bodies circumferentially overlapping each other as seen in a diaphragm mechanism of a camera, and the overlapping Various modes, such as a type of opening and closing by changing the degree, can be used.

【0029】また、このような断熱体の配置位置として
も、前記メインチャンバー部とプルチャンバー部との厳
密な区画位置である必要はなく、チャンバーの形状によ
っても左右されるが、少なくとも当該配置位置より上部
に、プルチャンバー部の十分な残部、成長完了後のイン
ゴット(結晶)をプルチャンバー内に格納できる長さが
存在すれば、その配置位置が前記区画位置よりプルチャ
ンバー部側にシフトした位置であっても、当該断熱体の
配置による所望の効果が期待できるものであり、また、
メインチャンバー部側にある程度シフトした位置であっ
ても、プルチャンバー部への放熱を十分に遮断できる限
り、許容されるものである。特に後述する図1〜3に示
す実施例群において見られるように、メインチャンバー
部が、その上部位置にプルチャンバー部との接続を容易
とするため等の目的から、それより下部位置(実質的な
メインチャンバー領域)よりも直径の小さな、プルチャ
ンバー部と同等直径の首部位を有している態様において
は、この首部位は、プルチャンバーの一部とみなすこと
が可能であって、当該首部位に前記断熱体を配すること
は何ら問題ではない。
The location of such a heat insulator does not have to be a strictly defined location between the main chamber and the pull chamber, and depends on the shape of the chamber. If there is a sufficient upper portion of the pull chamber portion and a length capable of storing the ingot (crystal) after the growth is completed in the pull chamber, the disposition position is shifted to the pull chamber portion side from the partition position. Even so, a desired effect due to the arrangement of the heat insulator can be expected, and
Even a position shifted to a certain extent toward the main chamber is acceptable as long as heat radiation to the pull chamber can be sufficiently blocked. In particular, as can be seen in the embodiments shown in FIGS. 1 to 3 described later, the main chamber is located at a lower position (substantially) for the purpose of facilitating connection with the pull chamber at the upper position. In the embodiment having a neck portion smaller in diameter than the main chamber region) and having the same diameter as the pull chamber portion, this neck portion can be regarded as a part of the pull chamber, and It is not a problem to arrange the heat insulator at the site.

【0030】さらに、このような断熱体を構成する材質
としても、特に限定されるものではないが、例えば、グ
ラファイト繊維、多孔質セラミックス等により構成する
ことが望ましい。
Further, the material constituting such a heat insulator is not particularly limited. For example, it is desirable that the heat insulator is made of graphite fiber, porous ceramics or the like.

【0031】本発明の単結晶製造装置において、上記し
たような部材以外の構成としては、任意のものであり、
従来公知の種々の態様を採用し得るものである。
In the single crystal manufacturing apparatus of the present invention, the configuration other than the above-mentioned members is arbitrary.
Various conventionally known modes can be adopted.

【0032】本発明の単結晶製造方法は、上記のごとき
構成の単結晶製造装置を用いて行われるものであって、
まず常法に基づき、メインチャンバー内に配置された坩
堝内に多結晶シリコンおよび必要に応じて添加されるド
ーパントなどの原料を所定量装填し、加熱ヒータ等によ
って加熱して原料を溶融して融液を形成する。単結晶製
造装置に上記したような真空ゲートバルブが存在する態
様においては、この融液形成時までは、当該真空ゲート
バルブと断熱体を閉じ、メインチャンバー部とプルチャ
ンバー部との連通を解き、融液形成に要する消費電力を
低減する。
The method for producing a single crystal according to the present invention is carried out using the apparatus for producing a single crystal having the above structure,
First, based on a conventional method, a predetermined amount of a material such as polycrystalline silicon and a dopant added as necessary is loaded into a crucible disposed in a main chamber, and the material is melted by heating with a heater or the like. Form a liquid. In the aspect in which the vacuum gate valve as described above is present in the single crystal manufacturing apparatus, until the melt is formed, the vacuum gate valve and the heat insulator are closed, and the communication between the main chamber and the pull chamber is released, The power consumption required for melt formation is reduced.

【0033】次いで、真空ゲートバルブを開き、一旦前
記断熱体を除去し、前記融液に、種結晶把持手段に保持
された種結晶を一旦浸漬する。その後、前記断熱体をプ
ルチャンバーとメインチャンバーの概略分離位置に戻
し、前記種結晶把持手段に連結された昇降手段によって
種結晶を軸回りに回転させながら引上げ、種結晶の下端
に単結晶を成長させていく。必要に応じて、無転位化の
ために一旦径を絞ってダッシュズネック部を形成後、し
だいに拡径してコーン部を形成し、所望口径に達した後
はその口径を維持するように引き上げ速度、融液温度等
を制御して、直胴部を形成していく。
Next, the vacuum gate valve is opened, the heat insulator is once removed, and the seed crystal held by the seed crystal holding means is once immersed in the melt. Thereafter, the heat insulator is returned to the approximate separation position between the pull chamber and the main chamber, and the seed crystal is pulled up while rotating around the axis by the elevating means connected to the seed crystal gripping means, thereby growing a single crystal at the lower end of the seed crystal. Let me do it. If necessary, to reduce the diameter once to form a dash neck portion to eliminate dislocations, gradually expand the diameter to form a cone portion, and after reaching the desired diameter, maintain the diameter. The straight body is formed by controlling the pulling speed, the melt temperature, and the like.

【0034】単結晶インゴットの育成が進行し、成長し
たインゴット上部がプルチャンバー部へと進入する位
置、すなわち、前記断熱体の直下の位置まで上昇した
ら、前記断熱体を当該閉塞位置より、閉塞解除位置へと
移動させる。なお、図1または図2に示される実施例に
おいては、この閉塞解除位置は、チャンバー側方に設け
られた収納位置であり、また図3に示される実施例にお
いては、プルチャンバー部のより上方空間位置である。
When the growth of the single crystal ingot proceeds and the upper portion of the grown ingot enters the pull chamber, that is, a position immediately below the heat insulator, the heat insulator is released from the closed position. Move to position. In the embodiment shown in FIG. 1 or FIG. 2, the unblocking position is a storage position provided on the side of the chamber, and in the embodiment shown in FIG. It is a spatial position.

【0035】ここで、図3に示される実施例におけるよ
うに、当該断熱体をプルチャンバー部内において昇降可
能なものとして構成した場合においては、この閉塞解除
操作時において、断熱体を一気にチャンバーの最上部位
置まで引き上げることも可能ではあるが、その後の単結
晶引き上げ操作期間中においても、さらに上部空間への
放熱をできる限り少なくすることが、得られる単結晶イ
ンゴットの長手方向の熱履歴差を小さくする上で好まし
いために、このような構成とした場合には、前記シリコ
ン単結晶インゴットがプルチャンバー部内へと進入した
後は、前記シリコン単結晶インゴットの引き上げ進行に
伴い、前記断熱体をシリコン単結晶インゴットの上部と
所定間隔離間しながら、漸次上方へと移動させる操作と
することが望ましい。
Here, as in the embodiment shown in FIG. 3, when the heat insulator is constructed so as to be able to move up and down in the pull chamber portion, the heat insulator is immediately moved to the end of the chamber at the time of the closing operation. Although it is possible to pull up to the upper position, even during the subsequent single crystal pulling operation period, it is possible to further reduce the heat radiation to the upper space as much as possible, thereby reducing the difference in the heat history in the longitudinal direction of the obtained single crystal ingot. Therefore, in the case of such a configuration, after the silicon single crystal ingot has entered the pull chamber portion, the heat insulator is moved to the silicon single crystal ingot as the silicon single crystal ingot is pulled up. It is desirable to move the crystal ingot gradually upward while keeping a predetermined distance from the top of the crystal ingot. .

【0036】その後は、常法に基づき、インゴットの直
胴部が所望の長さとなるまで単結晶育成を続け、所望長
さの直胴部が得られたら、漸次引き上げ速度を高くし
て、インゴットの直径を縮径してゆき、最終的にインゴ
ット下端部(下部コーン部後端)を融液界面より解離さ
せ、得られた単結晶インゴットをそのままプルチャンバ
ー部内に完全に収まるまで引き上げて、単結晶育成操作
を終了する。前記したように真空ゲートバルブを有する
態様においては、単結晶インゴットがプルチャンバー部
内に完全に収納された段階で、当該真空ゲートバルブを
閉じる。
Thereafter, single crystal growth is continued according to a conventional method until the straight body of the ingot reaches a desired length, and when a straight body of a desired length is obtained, the pulling speed is gradually increased to increase the ingot. And finally the lower end of the ingot (rear end of the lower cone) is dissociated from the melt interface, and the obtained single crystal ingot is pulled as it is until it is completely contained in the pull chamber. The crystal growing operation ends. In the embodiment having the vacuum gate valve as described above, the vacuum gate valve is closed when the single crystal ingot is completely housed in the pull chamber.

【0037】本発明の単結晶製造方法においては、上記
したような操作により、単結晶引き上げ操作時における
プルチャンバー側への放熱を抑制するものであるため、
育成される単結晶インゴットのチャンバー軸方向におけ
る位置の変位に対する単結晶温度の変化(温度降下)が
緩やかなものとなり、これによって、単結晶インゴット
の長手方向における熱履歴差が小さくなり、長手方向に
おける品質のバラツキが改善されるものである。なお、
図8は、実際に本発明に基づき単結晶インゴットを育成
した際の融液界面からの距離と、単結晶インゴットの結
晶中心温度との関係を、本発明に係る断熱体による放熱
抑制操作を行わずに単結晶インゴットを育成した際のも
のとして比較して示すものであるが、この図に示される
ように、本発明の製造方法によれば、優れた結晶保温効
果が得られるものである。
In the method for producing a single crystal according to the present invention, the above operation suppresses heat radiation to the pull chamber side during the single crystal pulling operation.
The change of the single crystal temperature (temperature drop) with respect to the displacement of the position of the grown single crystal ingot in the chamber axis direction becomes gentle, whereby the difference in thermal history in the longitudinal direction of the single crystal ingot becomes small, Variations in quality are improved. In addition,
FIG. 8 shows the relationship between the distance from the melt interface and the temperature of the crystal center of the single crystal ingot when a single crystal ingot was actually grown according to the present invention. However, as shown in this figure, according to the production method of the present invention, an excellent crystal heat retaining effect can be obtained.

【0038】[0038]

【実施例】以下、本発明を実施例に基づきより具体的に
説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below more specifically based on embodiments.

【0039】図1は、本発明に係るシリコン単結晶製造
装置の一実施例における構成を使用状態において、模式
的に示すものである。
FIG. 1 schematically shows a configuration of an embodiment of a silicon single crystal manufacturing apparatus according to the present invention in a use state.

【0040】この実施例の製造装置においては、チャン
バーが、比較的直径の大きなメインチャンバー部1と、
前記メインチャンバー部の上方に前記メインチャンバー
と同軸的に配置された比較的直径の小さなプルチャンバ
ー部12とから構成されており、図中符号20の付され
た位置において両者が締結されている。なお、メインチ
ャンバー部1の上部域は縮径されて実質的にプルチャン
バー12と同径とされている。
In the manufacturing apparatus of this embodiment, the chamber comprises a main chamber 1 having a relatively large diameter,
A pull chamber portion 12 having a relatively small diameter is coaxially arranged with the main chamber portion above the main chamber portion, and both are fastened at a position indicated by reference numeral 20 in the figure. The upper region of the main chamber 1 is reduced in diameter to have substantially the same diameter as the pull chamber 12.

【0041】そして、従来の単結晶製造装置と同様に、
メインチャンバー部1内には、その概略中央部に石英製
坩堝3bおよびこれを囲繞するグラファイト製坩堝3a
からなる坩堝3が、チャンバー外に位置する駆動装置
(図示せず)よりメインチャンバー部底壁面を貫通して
延長された回転軸6によって支持され、配置されてい
る。またメインチャンバー部1内には、前記坩堝3を所
定の間隔を有して囲繞する筒状の加熱ヒーター4、さら
にこのヒータ5の外方には、メインチャンバー内側壁面
より所定間隔離間して配置されたチャンバー形状に沿っ
た仕切板2が設けられており、この仕切板2とメインチ
ャンバー内側壁面との間隙に断熱材が充填され筒状の保
温筒6を形成している。また、前記保温筒6が配された
部位より上方のメインチャンバー内側壁ないし上壁面に
も同様に、前記仕切板2と一体的に形成された仕切板1
0によって保温筒18が設けられている。また、前記坩
堝3の上部空間には、前記仕切板2、10と一体的に形
成された切頭逆円錐筒形状の熱遮断体8が配置されてい
る。
Then, similarly to the conventional single crystal manufacturing apparatus,
In the main chamber portion 1, a quartz crucible 3b and a graphite crucible 3a surrounding the
Is supported and arranged by a rotating shaft 6 extending through a bottom wall surface of the main chamber from a driving device (not shown) located outside the chamber. Further, a cylindrical heater 4 surrounding the crucible 3 at a predetermined interval is provided in the main chamber portion 1, and a heater 4 is provided outside the heater 5 at a predetermined interval from the inner wall surface of the main chamber. A partition plate 2 is provided along the shape of the formed chamber, and a gap between the partition plate 2 and the inner wall surface of the main chamber is filled with a heat insulating material to form a cylindrical heat retaining cylinder 6. Similarly, the partition plate 1 integrally formed with the partition plate 2 is formed on the inner side wall or upper wall surface of the main chamber above the portion where the heat retaining cylinder 6 is disposed.
0 indicates that a heat retaining cylinder 18 is provided. In the upper space of the crucible 3, a truncated inverted conical cylindrical heat shield 8 formed integrally with the partition plates 2 and 10 is arranged.

【0042】さらに、チャンバー内にはプルチャンバー
部12の上端部に配置された結晶回転・ワイヤー捲き上
げ機構13より、チャンバー軸線に沿って垂下された先
端部に種結晶11cを保持するための種結晶保持治具1
1bを有する単結晶引上げワイヤー11aが配してあ
る。
Further, in the chamber, a seed for holding a seed crystal 11c at a tip end hanging down along the chamber axis is provided by a crystal rotating / wire winding mechanism 13 disposed at an upper end of the pull chamber portion 12. Crystal holding jig 1
A single crystal pulling wire 11a having 1b is provided.

【0043】また、この実施例の単結晶製造装置におい
ては、メインチャンバー部とプルチャンバー部との前記
締結位置20直下において、メインチャンバー部壁面を
半径方向側方に延長して断面短尺長矩形状の真空ゲート
バルブハウジング15aが形成されており、ここに配置
された真空ゲートバルブ15bは、チャンバー半径方向
に移動可能とされ、このゲートバルブハウジング15a
内の開放位置と、メインチャンバー部1内の閉鎖位置と
の間を変位する。
Further, in the single crystal manufacturing apparatus of this embodiment, the wall of the main chamber portion is extended radially laterally immediately below the fastening position 20 between the main chamber portion and the pull chamber portion so as to have a short rectangular cross section. A vacuum gate valve housing 15a is formed, and a vacuum gate valve 15b disposed here is movable in a radial direction of the chamber.
Between the open position in the inside and the closed position in the main chamber portion 1.

【0044】しかして、この実施例においては、本発明
に係る断熱体機構として、このゲートバルブハウジング
15aの下方近傍に同様にメインチャンバー部壁面を半
径方向側方に延長して断面短尺長矩形状の断熱ゲートバ
ルブハウジング16aが形成されており、ここに配置さ
れた断熱ゲートバルブ16bは、チャンバー半径方向に
移動可能とされ、この断熱ゲートバルブハウジング16
a内の開放位置と、メインチャンバー部1内の熱遮断位
置との間を変位する。
In this embodiment, as a heat insulator mechanism according to the present invention, the wall of the main chamber portion is similarly extended to the side in the radial direction near the lower part of the gate valve housing 15a, and has a rectangular shape with a short cross section. An insulated gate valve housing 16a is formed, and the insulated gate valve 16b disposed therein is movable in the radial direction of the chamber.
a between the open position in a and the heat blocking position in the main chamber portion 1.

【0045】図4は、図1に示す実施例の単結晶製造装
置の当該断熱ゲートバルブ近傍部位の詳細構造を示す図
面であるが、図4(a)に示されるように、断熱ゲート
バルブ16aは、その移動方向(チャンバーの半径方
向)に沿って、一側部中央より概略心央部に至るスリッ
ト状の切欠16eを有している。断熱ゲートバルブ16
bが、メインチャンバー部1内の熱遮断位置に位置す
る、ないしはこの位置より断熱ゲートバルブハウジング
16a内の開放位置へと移動する際のいずれにおいて
も、当該切欠16eの存在によって、前記したようにチ
ャンバー軸線に沿ってチャンバー内を垂下する引き上げ
ワイヤ11aに対して、断熱ゲートバルブ16bの実部
が干渉することが回避されており、引き上げワイヤー1
1aによる単結晶引き上げ操作中において、断熱ゲート
バルブ16bの開閉が可能とされている。また、断熱ゲ
ートバルブ16bは、図4(b)に示されるように、保
形のための枠状本体である断熱材保持材16cとその内
部に収容された断熱材16dから構成されている。
FIG. 4 is a view showing a detailed structure of the single crystal manufacturing apparatus of the embodiment shown in FIG. 1 in the vicinity of the heat insulating gate valve. As shown in FIG. 4 (a), the heat insulating gate valve 16a Has a slit-shaped notch 16e extending from the center of one side to the approximate center in the movement direction (radial direction of the chamber). Insulated gate valve 16
When b is located at the heat blocking position in the main chamber portion 1 or moves from this position to the open position in the heat-insulating gate valve housing 16a, as described above, the presence of the notch 16e causes The real part of the heat-insulating gate valve 16b is prevented from interfering with the pulling wire 11a hanging down in the chamber along the axis of the chamber.
During the single crystal pulling operation by 1a, the opening and closing of the heat insulating gate valve 16b is enabled. Further, as shown in FIG. 4 (b), the heat insulating gate valve 16b is composed of a heat insulating material holding material 16c which is a frame-shaped main body for shape retention and a heat insulating material 16d housed therein.

【0046】なお、この実施例の単結晶製造装置におい
て、図1中符号7は、メインチャンバー部下方に設けら
れた、チャンバー内を減圧に保つための真空排気口を、
符号14a、14b、14cはチャンバー内にAr等の
不活性ガスを導入する不活性ガス導入口をそれぞれ示
す。
In the single crystal manufacturing apparatus of this embodiment, reference numeral 7 in FIG. 1 designates a vacuum exhaust port provided below the main chamber to keep the inside of the chamber at reduced pressure.
Reference numerals 14a, 14b and 14c denote inert gas inlets for introducing an inert gas such as Ar into the chamber, respectively.

【0047】図2は、本発明に係る単結晶製造装置の別
の実施例における構成を使用状態において、模式的に示
すものである。
FIG. 2 schematically shows a configuration of another embodiment of the single crystal manufacturing apparatus according to the present invention in a use state.

【0048】図2に示される実施例は、上記図1に示さ
れる実施例における構成と、メインチャンバー部1の形
状が異なる以外は、ほぼ同様の構成を有するものであ
り、図中に示される符号は、図1に示される同一符号の
部材と同一のものを示している。
The embodiment shown in FIG. 2 has substantially the same configuration as that of the embodiment shown in FIG. 1 except that the shape of the main chamber portion 1 is different. The reference numerals indicate the same members as those having the same reference numerals shown in FIG.

【0049】この実施例においては、メインチャンバー
部1の上部域における、実質的にプルチャンバー12と
同径に縮径された部位の長さが、実施例1におけるもの
と比較して、短いものとされている。
In this embodiment, the length of the portion of the upper region of the main chamber portion 1 reduced in diameter substantially to the same diameter as the pull chamber 12 is shorter than that in the first embodiment. It has been.

【0050】図3は、本発明に係る単結晶製造装置のさ
らに別の実施例における構成を使用状態において、模式
的に示すものである。
FIG. 3 schematically shows the configuration of still another embodiment of the single crystal manufacturing apparatus according to the present invention in use.

【0051】図3に示される実施例は、上記図2に示さ
れる実施例における構成と、本発明に係る断熱体の構造
が異なる以外は、ほぼ同様の構成を有するものであり、
図中に示される符号は、図1に示される同一符号の部材
と同一のものを示している。この実施例においては、前
記図1および図2に示した実施例群における断熱ゲート
バルブ16b(および断熱ゲートバルブハウジング16
a)に代えて、断熱弁19(および断熱弁支持ワイヤー
21)を、本発明に係る断熱体として設けたものであ
る。すなわち、本実施例においては、プルチャンバー部
12上端に配置された前記結晶回転・ワイヤー捲き上げ
機構13中に、前記単結晶引上げワイヤー11aのワイ
ヤー捲き上げ装置(図示せず)とは別途に、断熱弁支持
ワイヤー21のワイヤー捲き上げ装置(図示せず)を設
け、チャンバー半径方向断面においてチャンバー軸線を
中心としてその周方向に等間隔(等角度)離間配置さ
れ、かつチャンバー軸線方向において当該軸線に沿って
垂下された複数本の断熱弁支持ワイヤー21を、前記断
熱弁支持ワイヤ捲き上げ装置の駆動軸に接続し、当該複
数本の断熱弁支持ワイヤー21の他方端において、断熱
弁19を接続して、断熱弁19をプルチャンバー部内に
昇降自在に懸架支持している。なお、前記単結晶引き上
げワイヤー11aと、断熱弁支持ワイヤー21とは、そ
れぞれ独立した捲き上げ装置に接続されているために、
相互に独立して昇降可能である。また、前記断熱弁19
は、プルチャンバー部12の内部空間断面よりもわずか
に小さな円盤形状体であるが、その中央部、すなわちチ
ャンバー軸線の通る部位には、前記単結晶引き上げワイ
ヤー11aが自在に通過できる貫通孔22が設けてある
ため、断熱弁19の実部が単結晶引き上げワイヤー11
aの動きに干渉することはない。従っく、引き上げワイ
ヤー11aによる単結晶引き上げ操作中において、前記
断熱弁19は、育成される単結晶インゴット9に対し
て、上下方向に任意に変位可能である。なお、この実施
例において、断熱弁19は、円盤形状体としたが、プル
チャンバー部の内部空間を、一断面ないしはある程度の
領域幅において存在して、実質的に塞ぐことのできるも
のであれば、特に限定されるものではなく、例えば、傘
状形状、短尺円錐形状等といったものや、あるいは複数
の部材の組合せによるもの等種々の変形態様が用いられ
得る。
The embodiment shown in FIG. 3 has substantially the same configuration as the embodiment shown in FIG. 2 except that the structure of the heat insulator according to the present invention is different.
The reference numerals shown in the drawing indicate the same members as the members having the same reference numerals shown in FIG. In this embodiment, the insulated gate valve 16b (and the insulated gate valve housing 16) in the embodiment group shown in FIGS.
Instead of a), the heat insulating valve 19 (and the heat insulating valve support wire 21) is provided as a heat insulator according to the present invention. That is, in the present embodiment, in the crystal rotation / wire hoisting mechanism 13 arranged at the upper end of the pull chamber section 12, separately from the wire hoisting device (not shown) of the single crystal pulling wire 11a, A wire hoisting device (not shown) for the insulating valve support wire 21 is provided, and is disposed equidistantly (equally angled) around the chamber axis in the radial section of the chamber and in the circumferential direction of the chamber. A plurality of insulation valve support wires 21 suspended along the shaft are connected to a drive shaft of the insulation valve support wire winding device, and an insulation valve 19 is connected at the other end of the insulation valve support wires 21. Thus, the heat insulating valve 19 is suspended and supported in the pull chamber portion so as to be able to move up and down. The single crystal pulling wire 11a and the insulating valve support wire 21 are connected to independent winding devices, respectively.
It can be lifted and lowered independently of each other. In addition, the insulation valve 19
Is a disc-shaped body that is slightly smaller than the internal space cross section of the pull chamber portion 12, and a through hole 22 through which the single crystal pulling wire 11a can freely pass is provided at the center, that is, at a portion where the chamber axis passes. Since the heat insulating valve 19 is provided, the real part of the heat insulating valve 19 is connected to the single crystal pulling wire 11.
It does not interfere with the movement of a. Accordingly, during the single crystal pulling operation by the pulling wire 11a, the heat insulating valve 19 can be arbitrarily displaced in the vertical direction with respect to the single crystal ingot 9 to be grown. In this embodiment, the heat-insulating valve 19 is a disk-shaped body. However, the heat-insulating valve 19 may be any one that can substantially close the internal space of the pull chamber portion in one cross section or a certain region width. There is no particular limitation, and various modifications such as an umbrella shape, a short conical shape, or a combination of a plurality of members may be used.

【0052】上記したような実施例における単結晶製造
装置を用いてのシリコン単結晶の製造は、先に本発明の
単結晶製造方法に関する説明のところで詳述したよう
に、単結晶引き上げ操作時において、本発明に係る断熱
体としての、断熱ゲートバルブ16bないし断熱弁19
を所定の位置に配置することによってなされる。なお、
表1には、前記図1および2に示す実施例群の単結晶製
造装置における断熱ゲートバルブおよび真空ゲートバル
ブの単結晶製造時における動きの一例を、また、表2に
は、図3に示す実施例の単結晶製造装置における断熱弁
および真空ゲートバルブの単結晶製造時における動きの
一例を示す。また、図5〜7には、図2に示す実施例の
単結晶製造時における断熱ゲートバルブおよび真空ゲー
トバルブの単結晶製造時における動きを、育成される単
結晶の位置と共に模式的に示すもので、図5は原料溶解
中及び結晶取出し、図6は種結晶コンタクトから引上げ
中、図7は引上げ完了から結晶の移動を示すものであ
る。
The production of a silicon single crystal using the apparatus for producing a single crystal in the above-described embodiment is performed during the single crystal pulling operation, as described in detail in the description of the single crystal production method of the present invention. , The heat insulating gate valve 16b or the heat insulating valve 19 as a heat insulator according to the present invention.
At a predetermined position. In addition,
Table 1 shows an example of the movement of the adiabatic gate valve and the vacuum gate valve during the production of a single crystal in the single crystal production apparatus of the group of examples shown in FIGS. 1 and 2, and Table 2 shows FIG. 3 shows an example of the movement of a heat insulating valve and a vacuum gate valve in a single crystal manufacturing apparatus according to an embodiment when the single crystal is manufactured. FIGS. 5 to 7 schematically show the movement of the adiabatic gate valve and the vacuum gate valve during the production of the single crystal of the embodiment shown in FIG. 2 during the production of the single crystal, together with the position of the single crystal to be grown. FIG. 5 shows the dissolution of the raw material and the removal of the crystal, FIG. 6 shows the crystal being pulled from the seed crystal contact, and FIG.

【0053】[0053]

【表1】 [Table 1]

【0054】[0054]

【表2】 [Table 2]

【0055】[0055]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、メイ
ンチャンバー部とプルチャンバー部を有する単結晶製造
装置を用いてシリコン単結晶インゴットを育成するにお
いて、引き上げ操作開始後から前記プルチャンバー部に
育成されるシリコン単結晶インゴットが進入してくるま
での期間にわたり、メインチャンバー部とプルチャンバ
ー部との概略区画位置に、種結晶を懸架する種結晶引き
上げ用線条体の挿通部を有しかつ前記プルチャンバー部
の内部空間断面の少なくとも一部を塞ぐことのできる断
面形状を有する断熱体を配置することにより、育成され
る単結晶インゴットの長手方向における熱履歴差(冷却
温度差)を低減でき、長手方向における品質のバラツキ
の少ない単結晶インゴットを製造することが可能となる
ものである。
As described above, according to the present invention, when growing a silicon single crystal ingot using a single crystal manufacturing apparatus having a main chamber portion and a pull chamber portion, the pull chamber portion is started after the pulling operation is started. In the period until the silicon single crystal ingot to be grown into the intruder enters, in the approximate division position of the main chamber part and the pull chamber part, the insertion part of the seed crystal pulling striatum for suspending the seed crystal is provided. In addition, a heat insulator difference (cooling temperature difference) in the longitudinal direction of the single crystal ingot to be grown is reduced by disposing a heat insulator having a cross-sectional shape capable of closing at least a part of the internal space cross section of the pull chamber portion. This makes it possible to manufacture a single crystal ingot with less variation in quality in the longitudinal direction.

【0056】また、前記断熱体をプルチャンバー部内に
おいて昇降可能なものとし、育成された前記シリコン単
結晶インゴットがプルチャンバー部内へと進入した後
は、前記シリコン単結晶インゴットの引き上げ進行に伴
い、前記断熱体をシリコン単結晶インゴットの上部と所
定間隔離間しながら、漸次上方へと移動させる操作を行
えば、育成される単結晶インゴットの長手方向における
熱履歴差、品質のバラツキをより低減可能である。
The heat insulator can be moved up and down in the pull chamber. After the grown silicon single crystal ingot enters the pull chamber, the silicon single crystal ingot is pulled up as the silicon single crystal ingot is pulled up. If the operation of moving the heat insulator gradually upward while separating the upper portion of the silicon single crystal ingot from the upper portion of the silicon single crystal ingot is performed, it is possible to further reduce the difference in heat history in the longitudinal direction of the grown single crystal ingot, and the variation in quality. .

【0057】さらに、本発明においては、上記したよう
に単結晶育成時におけるプルチャンバー部方向への熱損
失を低減することができるため、単結晶製造(シリコン
融液状態維持等)に係る消費電力を低減させることがで
きる。
Further, in the present invention, since the heat loss in the direction of the pull chamber during the growth of the single crystal can be reduced as described above, the power consumption for the production of the single crystal (maintaining the silicon melt state, etc.) can be reduced. Can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明に係る単結晶引き上げ装置の一実施例
の構成を使用状態において模式的に示す概略図、
FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing a configuration of an embodiment of a single crystal pulling apparatus according to the present invention in a use state;

【図2】 本発明に係る単結晶引き上げ装置の別の実施
例の構成を使用状態において模式的に示す概略図、
FIG. 2 is a schematic view schematically showing a configuration of another embodiment of the single crystal pulling apparatus according to the present invention in a use state;

【図3】 本発明に係る単結晶引き上げ装置のさらに別
の実施例の構成を使用状態において模式的に示す概略
図、
FIG. 3 is a schematic view schematically showing the configuration of still another embodiment of the single crystal pulling apparatus according to the present invention in a use state;

【図4】 (a)図1に示す実施例における装置の要部
構成を示す横断面図、(b)同要部構成の縦断面図、
4A is a cross-sectional view showing a main part configuration of the apparatus in the embodiment shown in FIG. 1, FIG. 4B is a longitudinal sectional view of the main part configuration,

【図5】 図2に示す実施例の装置の原料溶解中におけ
るバルブの状態を示す概略図、
FIG. 5 is a schematic diagram showing a state of a valve during melting of raw materials of the apparatus of the embodiment shown in FIG. 2;

【図6】 図2に示す実施例の装置の単結晶引き上げ操
作開始時から引き上げ中におけるバルブの状態を示す概
略図、
FIG. 6 is a schematic diagram showing a state of a valve during a single crystal pulling operation from the start of the single crystal pulling operation of the apparatus of the embodiment shown in FIG. 2;

【図7】 図2に示す実施例の装置の単結晶引き上げ操
作完了後単結晶インゴットをプルチャンバー部へと移動
させる際におけるバルブの状態を示す概略図、
FIG. 7 is a schematic diagram showing a state of a valve when the single crystal ingot is moved to a pull chamber after completion of a single crystal pulling operation of the apparatus of the embodiment shown in FIG. 2;

【図8】 単結晶中心温度と融液界面からの距離との関
係を示すグラフ。
FIG. 8 is a graph showing a relationship between a single crystal center temperature and a distance from a melt interface.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 メインチャンバー部 2 仕切り板 3 坩堝 3a グラファイト製坩堝 3b 石英製坩堝 4 ヒーター 5 保温筒 6 坩堝回転軸 7 真空排気口 8 熱遮断体 9 シリコン単結晶インゴット 10 仕切り板 11a 単結晶引き上げワイヤー 11b 種結晶保持治具 11c 種結晶 12 プルチャンバー部 13 結晶回転・ワイヤー捲き上げ機構 14,14a,14b,14c 不活性ガス導入口 15a 真空ゲートバルブハウジング 15b 真空ゲートバルブ 16a 断熱ゲートバルブハウジング 16b 断熱ゲートバルブ 16c 断熱材保持 16d 断熱材 16e スリット状切欠 17 シリコン融液 18 保温筒 19 断熱弁 20 プルチャンバーとメインチャンバーの締結位置 21 断熱弁支持ワイヤ 22 断熱弁の貫通孔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main chamber part 2 Partition plate 3 Crucible 3a Graphite crucible 3b Quartz crucible 4 Heater 5 Heat retention cylinder 6 Crucible rotation shaft 7 Vacuum exhaust port 8 Heat blocker 9 Silicon single crystal ingot 10 Partition plate 11a Single crystal pulling wire 11b Seed crystal Holding jig 11c Seed crystal 12 Pull chamber 13 Crystal rotation / wire hoisting mechanism 14, 14a, 14b, 14c Inert gas inlet 15a Vacuum gate valve housing 15b Vacuum gate valve 16a Insulated gate valve housing 16b Insulated gate valve 16c Insulated Material holding 16d Heat insulating material 16e Slit-shaped notch 17 Silicon melt 18 Heat insulating cylinder 19 Heat insulating valve 20 Fastening position of pull chamber and main chamber 21 Heat insulating valve support wire 22 Through hole of heat insulating valve

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 融液を形成する坩堝を配置するメインチ
ャンバー部およびこのメインチャンバー部上方に設けら
れたプルチャンバー部とからなるチャンバー内におい
て、前記融液に種結晶を浸漬し、この種結晶を引き上げ
ることにより種結晶後端部にシリコン単結晶インゴット
を育成させるシリコン単結晶の製造方法において、引き
上げ操作開始後から育成された前記シリコン単結晶イン
ゴットがプルチャンバー部内へと進入してくるまでの期
間にわたり、前記メインチャンバー部とプルチャンバー
部との概略区画位置に、前記種結晶を懸架する種結晶引
き上げ用線条体の挿通部を有しかつ前記プルチャンバー
部の内部空間断面の少なくとも一部を塞ぐことのできる
断面形状を有する断熱体を配置して、引き上げを行うこ
と特徴とするシリコン単結晶の製造方法。
1. A seed crystal is immersed in a melt in a chamber including a main chamber in which a crucible for forming a melt is disposed and a pull chamber provided above the main chamber. In the method for producing a silicon single crystal in which a silicon single crystal ingot is grown at the rear end of the seed crystal by pulling up, the silicon single crystal ingot grown from the start of the pulling operation until it enters the pull chamber. Over a period, at an approximate division position between the main chamber portion and the pull chamber portion, the insertion portion of the seed crystal pulling filament that suspends the seed crystal, and at least a part of the internal space cross section of the pull chamber portion Silicon, characterized in that a heat insulator having a cross-sectional shape capable of closing the space is arranged and pulled up. Single crystal production method.
【請求項2】 前記断熱体を、プルチャンバー部内にお
いて昇降可能なものとし、育成された前記シリコン単結
晶インゴットがプルチャンバー部内へと進入した後は、
前記シリコン単結晶インゴットの引き上げ進行に伴い、
前記断熱体をシリコン単結晶インゴットの上部と所定間
隔離間しながら、漸次上方へと移動させることを特徴と
する請求項1に記載のシリコン単結晶の製造方法。
2. The heat insulator can be raised and lowered in a pull chamber, and after the grown silicon single crystal ingot enters the pull chamber,
With the progress of pulling up the silicon single crystal ingot,
The method according to claim 1, wherein the heat insulator is gradually moved upward while being separated from the upper part of the silicon single crystal ingot by a predetermined distance.
【請求項3】 前記断熱体が、前記種結晶引き上げ用線
条体の挿通部を有しかつ前記プルチャンバー部の内部空
間断面の実質的全体を塞ぐことのできる断面形状を有す
るものである請求項1または2に記載のシリコン単結晶
の製造方法。
3. The heat insulator has a section through which the seed crystal pulling filament is inserted and has a cross-sectional shape capable of closing substantially the entire internal space cross section of the pull chamber. Item 3. The method for producing a silicon single crystal according to Item 1 or 2.
【請求項4】 融液を形成する坩堝を配置するメインチ
ャンバー部およびこのメインチャンバー部上方に設けら
れたプルチャンバー部とからなるチャンバーを有し、種
結晶引き上げ用線条体を前記プルチャンバー上部より昇
降自在にチャンバー内に垂下させる機構を備えてなるシ
リコン単結晶製造装置において、前記種結晶を懸架する
種結晶引き上げ用線条体の挿通部を有しかつ前記プルチ
ャンバー部の内部空間断面の少なくとも一部を塞ぐこと
のできる断面形状を有する断熱体を、前記メインチャン
バー部とプルチャンバー部との概略区画位置に配設・除
去可能に備えていることを特徴とするシリコン単結晶製
造装置。
4. A chamber having a main chamber portion in which a crucible for forming a melt is disposed and a pull chamber portion provided above the main chamber portion. An apparatus for manufacturing a silicon single crystal, comprising a mechanism for hanging the seed crystal in a chamber so as to be able to move up and down more freely. An apparatus for manufacturing a silicon single crystal, comprising a heat insulator having a cross-sectional shape capable of closing at least a part of the silicon single crystal, which can be disposed and removed at a roughly partitioned position between the main chamber and the pull chamber.
【請求項5】 前記断熱体が、チャンバー半径方向にお
いて、前記したメインチャンバー部とプルチャンバー部
との概略区画位置と、チャンバー内空間に干渉しない位
置との間で変位可能なものとされている請求項4に記載
のシリコン単結晶製造装置。
5. The heat insulator is displaceable in a radial direction of the chamber between a general partition position of the main chamber portion and the pull chamber portion and a position that does not interfere with a space in the chamber. The apparatus for producing a silicon single crystal according to claim 4.
【請求項6】 前記断熱体が、プルチャンバー部内にお
いて、昇降可能なものとされ、前記したメインチャンバ
ー部とプルチャンバー部との概略区画位置と、プルチャ
ンバー内の上方位置との間で変位可能なものとされてい
ることを特徴とする請求項4に記載の単結晶製造装置。
6. The heat insulator can be moved up and down in a pull chamber, and can be displaced between a general division position of the main chamber and the pull chamber and an upper position in the pull chamber. The single crystal manufacturing apparatus according to claim 4, wherein
【請求項7】 前記断熱体が、前記種結晶引き上げ用線
条体の挿通部を有しかつ前記プルチャンバー部の内部空
間断面の実質的全体を塞ぐことのできる断面形状を有す
るものである請求項4〜6のいずれか1つに記載のシリ
コン単結晶製造装置。
7. The heat insulating body has a cross-sectional shape that has an insertion portion of the seed crystal pulling filament and can close substantially the entire internal space cross section of the pull chamber portion. Item 7. The silicon single crystal manufacturing apparatus according to any one of Items 4 to 6.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012101965A (en) * 2010-11-09 2012-05-31 Matels Inc Heat shielding machine
JP2019026485A (en) * 2017-07-25 2019-02-21 株式会社Sumco Method for producing silicon single crystal
JP2023078641A (en) * 2021-11-26 2023-06-07 グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社 Single crystal pulling apparatus and single crystal manufacturing method

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