JPS63285189A - シリコン単結晶引上装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （１）発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、シリコン単結晶中ｈＲ２１に関し、特に加熱
用ヒーターに流れる電流によってルツボ装置の配置位置
に磁界を形成することによりルツボ装置内の溶融シリコ
ン材料中で対流を誘起せしめて成長されるシリコン単結
晶中の酸素の濃度を調節し、後続の熱処理工程で微小な
結晶欠陥に成長する潜在核の存在率を調節してなるシリ
コン単結晶中り装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来この種のシリコン単結晶中り装置としては、引上炉
の外部に配設された超電導コイルもしくは常電導コイル
によってルツボ装置の配置位置に磁界を形成することに
よりルツボ装置の回転と相俟ってルツボ装置内の溶融シ
リコン材料中で対流を誘起せしめ成長されるシリコン単
結晶中の酸素の濃度を調節し、後続の熱処理工程で微小
な結晶欠陥に成長する潜在核の存在率を２ｇｌｔＭシて
なるものが提案されていた。

［解決すべき問題点］ しかしながら従来のシリコン単結晶中り装置では、引上
炉の外部に配設された超電導コイルもし〈は常電導コイ
ルによってルツボ装置の配ご位置に磁界を形成していた
ので、超電導コイルもしくは常電導コイルを特別に配設
する必要があり、装置が大型化する欠点ならびに装この
製造経費および運転経費が増大する欠点を有していた。

そこで本発明は、これらの欠点を除去するために、加熱
用ヒーターに対して磁界発生手段としての機能を併有せ
しめてなるシリコン単結晶中」−装置を提供せんとする
ものである。

（２）発明の構成 ［問題点の解決り段］ 未発ＩＪにより提供される問題点の解決手段は。

「引と炉中のルツボ装置の周囲に加熱用ヒーターを配設
してなるシリコン単結晶引上装置において、前記加熱用
ヒーターに対し直流電圧を印加することにより前記ルツ
ボ装置の配置位置に磁界を形成してなることを特徴とす
るシリコン単結晶引上装置」 である。

［作用］ 未発ＩＪ＋にかかるシリコン中詰胃中ｌ−装置は、加熱
用ヒーターに対し直流電圧を印加することによリルツボ
装置の配置位置に磁界を形成する作用をなしており、換
言すればルツボ装置内の溶融シリコン材料中で対流を生
じせしめる磁界を形成するための磁界発生り段としての
機能を加熱用ヒーターに対して併有せしめる作用をなし
ており、ひいては装置の小型化ならびに製造経費および
運転経費の軽減を達成する作用をなす。

［実施例］ 次に本発明について添付図面を参照しつつ１１体的に説
明する。

第１図は１本発明のシリコン単結晶用Ｅ装置の一実施例
を示す断面図である。第２図は、同部分斜視図であって
、特に加熱用ヒーターを示している。

第３図は１本発明のシリコン単結晶引上装置の他の実施
例を示す断面図である。第４図は、同部分斜視図であっ
て、特に加熱用ヒーターを示している。

第５図は、第１図および第２図に示した実施例の動作を
説明するための動作説明図であって、横軸にルツボ装置
の回転速度が目盛られかつ縦軸にシリコン単結晶中の酸
素の濃度が目盛られている。

まず第１図および第２図に示した本発明のシリコン単結
晶中と装置の一実施例について、その構成および作用を
詳細に説明する。

艮は本発明のシリコン単結晶引上装置で、引ト炉並の内
部に加熱用ヒーター基が配設されている。引上１跋には
、上底部に引Ｅチャンバ（図示せず）に連通された引上
孔２１が形成されており、ｒ底部に排気手段としての真
空ポンプ（図示せず）に連通された排気孔２２か形成さ
れている。加熱用ヒーター並と引上１廷との間には、保
温部材料か配置没されている。保温部材赳は、加熱用ヒ
ーター基の外周に位置する保温筒体４１と、加熱用ヒー
ター基のＬ方に位置する保温環体４２とを包有している
。加熱用ヒーター基の内部には、ルツボ装２！１廷が配
置されている。ルツボ装２２５０のド部は、引上１赳の
下方外部へ延長された回転シャフト５１を介して回転昇
降装置（図示せず）に連結されている。ルツボ装置並は
、回転シャフト５１に固定された炭素ルツボ５２と、炭
素ルツボ５２内に配置されかつシリコン材料５３を収容
する石英ルツボ５４とを包有している。石英ルツボ５４
に収容され溶融されたシリコン材料５３に対しては、先
端部に種結晶（図示せず）か取り付けられた引上用線部
材５５か引上１跋の引１；孔２１を介して引Ｅチャンへ
から屯ドされている。

加熱用ヒーター基は１円筒状であって、中央部に対しそ
の対称軸方向に向けて適宜の数のスリット３！が形成さ
れている。また加熱用ヒーター基は、両端部に対しそれ
ぞれ直流電源（図示せず）への接続端子・３２．：１３
が形成されている。接続端子：１２．：１３は、対称軸
に直交する平面内で１８０度だけ離間して形成されてい
ることか、好ましい。

しかして引と１跋の外部でルツボ装置靭の石英ルツボ５
４中にシリコン材料５３を収容したのち、ルツボ装置廷
を回転シｌ、降装置（図示せず）によって引上炉跋内に
配置する。そののち排気手段（図示せず）によって排気
孔２２から矢印へ方向に向けてｌＯ〜２０トールとなる
まで排気しかつ引ヒチャンバおよび引上孔２１を介して
不活性ガス源から不活性ガスたとえばアルゴンガスな矢
印Ｂ方向に供給しつつ１回転シャフト５１によってルツ
ボ装２１５０を回転しながら加熱用ヒーター川の接続端
子３２．３３に対してぞれぞれたとえば直流電源の十極
および一極を接続することにより直流電圧を印加する。

これに伴って接続端ｆ−２２から接続端子２３に向けて
直流電流か流される。スリット３１間の領域１１ａにお
いては、対称軸方向すなわち矢印Ｃ方向に向けて直流電
流が流されており、ひいては対称軸方向に直交する平面
内で矢印り方向の磁界が形成され中に収容されたシリコ
ン材料５３は、加熱用ヒーター刊の領域３１ａによって
形成された磁界内で加熱溶融される。加熱用ヒーター並
の周囲には保温部材料が配置されているので、シリコン
材料５３の加熱溶融が効率よく進行せしめられる。

シリコン材料５３が１−分に溶融されると、引上１並の
引上孔２１を介して引Ｌチャンバから引上用線部材５５
を垂下し、その先端部に取り付けられた種結晶を溶融さ
れたシリコン材料５３に対して浸漬したのち、引Ｌチャ
ンバに向けて緩除に引しげろ。

これに伴ってシリコン単結晶５６が成長形成される。こ
のときルツボ９２１５Ｇ内の溶融シリコン材料５３が加
熱用ヒーター並の領域３１ａによって形成された磁界内
に配置されているので１回転シャフト５１に伴う回転と
相俟ってその内部で対流が生じており、ひいてはシリコ
ン単結晶５６に含まれる酸素の濃度を適宜に：１４ＴＩ
でき、後続の熱処理工程において微小な結晶欠陥として
成長する潜在核の存在率を適宜に調節できる。

更に第３図および第４図に示した本発明のシリコン学結
胃中Ｅ装置の他の実施例について、その構成および作用
を詳細に説明する。

第１図および第２図に示した実施例に対し加熱用ヒータ
ー並か相異するのみであるので、その他の部材に対して
は同一・の参照番号を付して詳細な説明を省略する。

加熱用ヒーター並は、螺旋状コイル８１によって形成さ
れており、その両端部８２．８３がそれぞれ適宜の直流
電源（図示せず）に接続されている。これによりシリコ
ン材料５３の加熱に際して加熱用ヒーター凹に直流電流
が矢印Ｅ方向に流されることとなり、矢印Ｆ方向の磁界
が形成される。

したがって第１図および第２図に示した実施例と同様に
回転シャフト５１の回転と相俟って石英ルツボ５４中の
溶融シリコン材料５３に対流を生じせしめることができ
、ひいてはシリコン単結晶５６中の酸素の濃度を７Ａ節
でき、後続の熱処理工程において微小な結晶欠陥として
成長する潜在核の存在率を適宜に調節できる。

１：、述した本発明のシリコン単結晶中り装２１すの作
用を−・層理解するために、具体的な数値を挙げて説明
する。

第１図および第２図に示した本発明のシリコン単結晶引
七装２１１０において、石英ルツボ５４中にシリコン材
料５３としてのポリシリコーンを３０ｋｇだけ収容した
状態で、引Ｅ炉翻内を１５トールに保ち、アルゴンガス
を供給しつつ、加熱用ヒーター四の接続端子：１２．：
１３間に４８ボルトの直流電圧を印加し１８００アンペ
アの直流電流を流した。

このとき回転シャフト５１の回転速度を適宜に変更し直
径が１２５−■でかつ方位（＋、１．１）のシリコン単
結晶５６を成長せしめたところ、そのシリコン単結晶５
６中に含まれる酸素の濃度は第１表および第５図に実線
で示すような結果となった。

第５図には比較例として、従来の常電導コイルを磁界発
生を段として包有したシリコン単結晶中り装置を用いて
成長せしめたシリコン単結晶中に含まれる酸素の濃度が
破線で示されているが、本ｆｆ１１５１によれば、この
比較例に対し酸素の濃度の調節範囲か若干狭くなっては
いるが十分実用に耐えうるだけの幅を有している。

なおＬ述においては保温部材赳か使用されているが、本
発明はこれに限定されるものではなく、所望によっては
これを除去してもよい。

またルツボ装２２利か回転シャフト５１によって回転さ
れているが、本発明はこれに限定されるものではなく、
所望によっては回転シャフト５１を除去する構成として
もよい。

（３）発１！１の効果 に述よりＩＩらかなように未発ＩＪ＋は、引］二炉中の
ルツボ装置の周囲に加熱用ヒーターを配設してなるシリ
コン単結晶引上装置であって、 加熱用ヒーターに対し直流電圧を印加することによりル
ツボ装置の配置位置に磁界を形成し てなるので。

（ｉ）超電導コイルあるいは常電導コイルを除去するこ
とができる効果 を有し、ひいては （ｉｉ）装置の小型化ならびに製造経費および運転経費
の軽減を達成できる効果 を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は開部
分斜視図、第３図は本発明の他の実施例を示す断面図、
第４図は間部分斜視図、第５図は第１図実施例の動作を
説明するための動作説ＩＪＩ図である。 １０・・・・・・・・・・・・・・・・シリコン単結晶
引上装置２０・・・・・・・・・・・・・・・・引上炉
２１・・・・・・・・・・・・・・引上孔２２・・・・
・・・・・・・・・・排気孔３０・・・・・・・・・・
・・・・・・加熱用ヒータ３１・・・・・・・・・・・
・・・スリット３２．３３・・・・・・・・・・接続端
子す・−・・・・・・・・・・・・・・保温部材４１・
・・・・・・・・・・・・・保温筒体４２・・・・・・
・・・・・・・・保温環体５０・・・・・・・・・・・
・・・・・ルツボ装置５１・・・・・・・・・・・・・
・回転シャフト５２・・・・・・・・・・・・・・炭素
ルツボ５３・・・・・・・・・・・・・・シリコン材料
５４・・・・・・・・・・・・・・石英ルツボ５５・・
・・・・・・・・・・・・引上用線部材第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 引上炉中のルツボ装置の周囲に加熱用ヒーターを配設し
   てなるシリコン単結晶引上装置において、前記加熱用ヒ
   ーターに対し直流電圧を印加することにより前記ルツボ
   装置の配置位置に磁界を形成してなることを特徴とする
   シリコン単結晶引上装置。