JP3000141B2 - 単結晶の製造方法及び装置 - Google Patents
単結晶の製造方法及び装置Info
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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
- C30B15/14—Heating of the melt or the crystallised materials
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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
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- Y10T117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
- Y10T117/10—Apparatus
- Y10T117/1024—Apparatus for crystallization from liquid or supercritical state
- Y10T117/1076—Apparatus for crystallization from liquid or supercritical state having means for producing a moving solid-liquid-solid zone
- Y10T117/1088—Apparatus for crystallization from liquid or supercritical state having means for producing a moving solid-liquid-solid zone including heating or cooling details
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、不活性ガスをフラ
ッシングした引上げチャンバーにおいてチョコラルスキ
ー法により融解物から単結晶を引上げることによるシリ
コン単結晶の製造方法に関する。また、本発明は、前記
方法を実施するための装置に関する。
ッシングした引上げチャンバーにおいてチョコラルスキ
ー法により融解物から単結晶を引上げることによるシリ
コン単結晶の製造方法に関する。また、本発明は、前記
方法を実施するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】チョコラルスキー法によるシリコン単結
晶の製造において、引上げチャンバーを不活性ガスでフ
ラッシングしながら、るつぼに入れた融解物から単結晶
を引上げるのが一般的である。不活性ガスでフラッシン
グすることにより、粒子が引上げチャンバーのガス空間
から単結晶が成長している相境界に到達するのが防止さ
れる。即ち、粒子が結晶中に混入し、転位を生じ、そし
て単結晶の成長を停止させてしまう恐れがある。また、
不活性ガスによるフラッシングは、酸素が成長している
結晶に混入する範囲に影響を及ぼす。不活性ガスは、酸
化シリコンを融解物から捕獲し、それを引上げチャンバ
ーの外に運ぶ、キャリアガスとしての役割りを果たす。
酸化シリコンは、溶融材料と、通常使用される石英るつ
ぼの壁との反応により生成し、大部分が融解物からガス
放出される。融解物中に残存する酸化シリコンにより、
単結晶への酸素の混入が生じる。不活性ガスにより捕獲
される酸化シリコンの量と単結晶に混入される酸素の量
との間には、単結晶への酸素の混入を制御するのに利用
される関係がある。
晶の製造において、引上げチャンバーを不活性ガスでフ
ラッシングしながら、るつぼに入れた融解物から単結晶
を引上げるのが一般的である。不活性ガスでフラッシン
グすることにより、粒子が引上げチャンバーのガス空間
から単結晶が成長している相境界に到達するのが防止さ
れる。即ち、粒子が結晶中に混入し、転位を生じ、そし
て単結晶の成長を停止させてしまう恐れがある。また、
不活性ガスによるフラッシングは、酸素が成長している
結晶に混入する範囲に影響を及ぼす。不活性ガスは、酸
化シリコンを融解物から捕獲し、それを引上げチャンバ
ーの外に運ぶ、キャリアガスとしての役割りを果たす。
酸化シリコンは、溶融材料と、通常使用される石英るつ
ぼの壁との反応により生成し、大部分が融解物からガス
放出される。融解物中に残存する酸化シリコンにより、
単結晶への酸素の混入が生じる。不活性ガスにより捕獲
される酸化シリコンの量と単結晶に混入される酸素の量
との間には、単結晶への酸素の混入を制御するのに利用
される関係がある。
【０００３】しかしながら、不活性ガスのフラッシング
により酸化シリコンを除去する場合、酸化シリコンの一
部分が固形物として引上げチャンバーに付着するので問
題が生じる。もし酸化シリコンが、るつぼの加熱に使用
され且つ通常黒鉛製である加熱装置に付着すると、まも
なく炭化シリコンの層が形成して加熱装置の表面を被覆
する。この層は、経時的に脆くなり、望ましくない粒子
源となる。もし加熱装置を包囲する断熱材が酸化シリコ
ンと反応すると、同様のことが起こる。これに関連し
て、断熱材の断熱挙動が、単結晶を引上げることができ
ない程度にまでさらに変化する。これは、融解物及び単
結晶における温度との関連における単結晶成長を支配す
る要件を、もはや満たすことができないからである。し
たがって、単結晶を製造するための装置を定期的に停止
して清浄にし、且つ装置の損傷した部品を交換すること
が、絶対的に必要である。しかしながら、このような保
守操作は、めんどうであるとともに、コストを極めて高
いものとする。
により酸化シリコンを除去する場合、酸化シリコンの一
部分が固形物として引上げチャンバーに付着するので問
題が生じる。もし酸化シリコンが、るつぼの加熱に使用
され且つ通常黒鉛製である加熱装置に付着すると、まも
なく炭化シリコンの層が形成して加熱装置の表面を被覆
する。この層は、経時的に脆くなり、望ましくない粒子
源となる。もし加熱装置を包囲する断熱材が酸化シリコ
ンと反応すると、同様のことが起こる。これに関連し
て、断熱材の断熱挙動が、単結晶を引上げることができ
ない程度にまでさらに変化する。これは、融解物及び単
結晶における温度との関連における単結晶成長を支配す
る要件を、もはや満たすことができないからである。し
たがって、単結晶を製造するための装置を定期的に停止
して清浄にし、且つ装置の損傷した部品を交換すること
が、絶対的に必要である。しかしながら、このような保
守操作は、めんどうであるとともに、コストを極めて高
いものとする。
【０００４】必要な保守操作間の操作時間を延長するた
めに、ＥＰ−５６８ １８３ Ｂ１は、不活性ガス流を
引上げチャンバーに通過させることを提案している。前
記不活性ガス流は、引上げチャンバーの上部の中央領域
の入口開口部を通って流入し、引上げチャンバーの上部
における入口開口部の外に放射状に配置された出口開口
部の方向に放射状に外側に流れる。不活性ガス流を引上
げチャンバーの上部に通すのには限度があることから、
不活性ガス流により酸素が単結晶に混入するのを制御で
きる可能性が少なくなる。一方、この対策では、酸化シ
リコンが、るつぼの周囲及びるつぼの下に配置した引上
げチャンバー内の装置部分に拡散により到達し続けるの
を防止できない。さらに、引上げチャンバーの下部分に
はガス対流が生じない結果、断熱材からガス放出される
炭素粉塵が断熱材に付着し、断熱材と加熱装置との間に
ガス放電が生じやすくなる。
めに、ＥＰ−５６８ １８３ Ｂ１は、不活性ガス流を
引上げチャンバーに通過させることを提案している。前
記不活性ガス流は、引上げチャンバーの上部の中央領域
の入口開口部を通って流入し、引上げチャンバーの上部
における入口開口部の外に放射状に配置された出口開口
部の方向に放射状に外側に流れる。不活性ガス流を引上
げチャンバーの上部に通すのには限度があることから、
不活性ガス流により酸素が単結晶に混入するのを制御で
きる可能性が少なくなる。一方、この対策では、酸化シ
リコンが、るつぼの周囲及びるつぼの下に配置した引上
げチャンバー内の装置部分に拡散により到達し続けるの
を防止できない。さらに、引上げチャンバーの下部分に
はガス対流が生じない結果、断熱材からガス放出される
炭素粉塵が断熱材に付着し、断熱材と加熱装置との間に
ガス放電が生じやすくなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、２つ
の必要保守操作の間の操作時期を、問題を生じることな
く延ばすことにある。
の必要保守操作の間の操作時期を、問題を生じることな
く延ばすことにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は、 ａ）各々側面、上部及び底部境界により規定されてい
る、第一内部チャンバーと第二内部チャンバーを引上げ
チャンバーに設けること、 ｂ）第一不活性ガス流を、単結晶の周囲に配置された熱
シールドと融解物を入れたるつぼとを収容した第一内部
チャンバーに該第一内部チャンバーの上部境界を通して
供給すること、及び ｃ）第二不活性ガス流を、前記るつぼを加熱するための
加熱装置を収容した第二チャンバーに該第二チャンバー
の底部境界を通じて供給するとともに、前記第一不活性
ガスと前記第二不活性ガスとは、早くとも前記内部チャ
ンバーを出た後でしか混合できないようにすること、を
含んでなることを特徴とする方法により達成される。こ
の方法が良い点は、特に２つの必要な保守サイクルの間
の間隔が顕著に延びることで明らかとなる。さらに、例
えば、加熱装置及び包囲している断熱材が磨耗されにく
く、交換頻度が減少するので大きな節約となる。さらな
るコスト面での利点は、引上げ装置の生産性が増加し且
つ製造された単結晶が常に高品質であることから分か
る。
的は、 ａ）各々側面、上部及び底部境界により規定されてい
る、第一内部チャンバーと第二内部チャンバーを引上げ
チャンバーに設けること、 ｂ）第一不活性ガス流を、単結晶の周囲に配置された熱
シールドと融解物を入れたるつぼとを収容した第一内部
チャンバーに該第一内部チャンバーの上部境界を通して
供給すること、及び ｃ）第二不活性ガス流を、前記るつぼを加熱するための
加熱装置を収容した第二チャンバーに該第二チャンバー
の底部境界を通じて供給するとともに、前記第一不活性
ガスと前記第二不活性ガスとは、早くとも前記内部チャ
ンバーを出た後でしか混合できないようにすること、を
含んでなることを特徴とする方法により達成される。こ
の方法が良い点は、特に２つの必要な保守サイクルの間
の間隔が顕著に延びることで明らかとなる。さらに、例
えば、加熱装置及び包囲している断熱材が磨耗されにく
く、交換頻度が減少するので大きな節約となる。さらな
るコスト面での利点は、引上げ装置の生産性が増加し且
つ製造された単結晶が常に高品質であることから分か
る。
【０００７】また、本発明は、上記方法を実施するため
の装置に関する。この装置は、前記るつぼと前記熱シー
ルドとを収容した第一内部チャンバー及び前記加熱装置
を収容した第二内部チャンバーを備え、各々側面、上部
及び底部境界により規定されている内部チャンバー；並
びに不活性ガスを前記第一内部チャンバーの上部境界を
通して該第一チャンバーに供給する第一装置及び不活性
ガスを前記第二内部チャンバーの底部境界を通して該第
二内部チャンバーに供給する第二装置、を備えている。
の装置に関する。この装置は、前記るつぼと前記熱シー
ルドとを収容した第一内部チャンバー及び前記加熱装置
を収容した第二内部チャンバーを備え、各々側面、上部
及び底部境界により規定されている内部チャンバー；並
びに不活性ガスを前記第一内部チャンバーの上部境界を
通して該第一チャンバーに供給する第一装置及び不活性
ガスを前記第二内部チャンバーの底部境界を通して該第
二内部チャンバーに供給する第二装置、を備えている。
【０００８】
【発明の実施の形態】上記方法及び装置を、図面を参照
しながらより詳細に説明する。図１は、本発明の装置の
一実施態様の概略断面図である。図２は、本発明の装置
のさらなる実施態様の断面図である。両方の図面には、
本発明を説明するのに必要な特徴のみを示してある。同
様な特徴には、同一の参照番号を附している。
しながらより詳細に説明する。図１は、本発明の装置の
一実施態様の概略断面図である。図２は、本発明の装置
のさらなる実施態様の断面図である。両方の図面には、
本発明を説明するのに必要な特徴のみを示してある。同
様な特徴には、同一の参照番号を附している。
【０００９】図１に示す装置は、チョコラルスキー法に
より融解物４から単結晶３を引上げるための装置２（概
略しか示されていない）を備えた引上げチャンバー１を
含んでなる。この融解物は、通常石英ガラスからなり、
支持るつぼ５ｂ上に支持され、シャフト６に回転可能且
つ垂直に上下できるように取付けられたるつぼ５ａに入
れられる。単結晶を熱遮蔽するために、通常、単結晶を
包囲し且つ融解物の表面付近まで延びる熱シールド７を
設ける。この熱シールドは、管状であっても、図１に示
すように、円錐状であってもよい。熱シールドを支持す
るために、ホルダー８を、引上げシステムの上部に設け
る。るつぼ５ａの周囲及びるつぼの下には、加熱装置９
を配置する。少なくとも一本の電流供給リード線１０を
有する黒鉛抵抗ヒータを、一般的に加熱装置として使用
する。加熱チャンバーは、熱に暴露して損傷しないよう
に断熱材により保護する。一つの断熱材１１は、加熱装
置の周囲に配置する。これは、例えば、黒鉛放射管１１
ａ及び黒鉛−フェルト巻き１１ｂを含んでなる。さらな
る断熱材１２及び１３は、引上げチャンバー１の下部に
収容されている。
より融解物４から単結晶３を引上げるための装置２（概
略しか示されていない）を備えた引上げチャンバー１を
含んでなる。この融解物は、通常石英ガラスからなり、
支持るつぼ５ｂ上に支持され、シャフト６に回転可能且
つ垂直に上下できるように取付けられたるつぼ５ａに入
れられる。単結晶を熱遮蔽するために、通常、単結晶を
包囲し且つ融解物の表面付近まで延びる熱シールド７を
設ける。この熱シールドは、管状であっても、図１に示
すように、円錐状であってもよい。熱シールドを支持す
るために、ホルダー８を、引上げシステムの上部に設け
る。るつぼ５ａの周囲及びるつぼの下には、加熱装置９
を配置する。少なくとも一本の電流供給リード線１０を
有する黒鉛抵抗ヒータを、一般的に加熱装置として使用
する。加熱チャンバーは、熱に暴露して損傷しないよう
に断熱材により保護する。一つの断熱材１１は、加熱装
置の周囲に配置する。これは、例えば、黒鉛放射管１１
ａ及び黒鉛−フェルト巻き１１ｂを含んでなる。さらな
る断熱材１２及び１３は、引上げチャンバー１の下部に
収容されている。
【００１０】図示した実施態様では、熱シールド７のホ
ルダー８の下の引上げチャンバーの内部は、さらなる内
部材により内部チャンバーに分割されている。内部チャ
ンバーには、熱シールド７とるつぼ５ａを収容した第一
内部チャンバー１４と、加熱装置９を収容した第二内部
チャンバー１５とがある。第一内部チャンバー１４は、
管１６により横方向に規定されている。ホルダー８（チ
ャンバー１４の上部境界）及びキャリアプレート１７
（チャンバー１４の底部境界）により、さらなる境界が
形成されている。管１６及びキャリアプレート１７は、
好ましくは黒鉛製であり、また、同時に第二内部チャン
バー１５の境界としての役割を果たす。第二内部チャン
バー１５のさらなる境界は、カバー１８（チャンバー１
５の上部境界）、断熱材１３（チャンバー１５の底部境
界）並びにさらには支持管２０及び断熱材１１（チャン
バー１５の横方向境界）により形成される。
ルダー８の下の引上げチャンバーの内部は、さらなる内
部材により内部チャンバーに分割されている。内部チャ
ンバーには、熱シールド７とるつぼ５ａを収容した第一
内部チャンバー１４と、加熱装置９を収容した第二内部
チャンバー１５とがある。第一内部チャンバー１４は、
管１６により横方向に規定されている。ホルダー８（チ
ャンバー１４の上部境界）及びキャリアプレート１７
（チャンバー１４の底部境界）により、さらなる境界が
形成されている。管１６及びキャリアプレート１７は、
好ましくは黒鉛製であり、また、同時に第二内部チャン
バー１５の境界としての役割を果たす。第二内部チャン
バー１５のさらなる境界は、カバー１８（チャンバー１
５の上部境界）、断熱材１３（チャンバー１５の底部境
界）並びにさらには支持管２０及び断熱材１１（チャン
バー１５の横方向境界）により形成される。
【００１１】内部チャンバー１４及び１５の各々は、不
活性ガスを供給するためのそれ自体の装置を備えてい
る。不活性ガスを第一内部チャンバー１４に供給するた
めの装置２２は、不活性ガス流Ｉを引上げチャンバーの
上部に通し且つホルダー８及び熱シールド７を通して第
一内部チャンバー１４に供給する。供給された不活性ガ
ス流は、管１６における出口開口部２３及びデフレクシ
ョン管２５における出口開口部２４を通って内部チャン
バー１４から出る。最後に、供給された不活性ガスは、
吸引されて排出開口部２８を通って引上げチャンバー１
から出る。不活性ガスを第二内部チャンバー１５に供給
する装置２９は、不活性ガス流ＩＩを引上げチャンバー
１の底部１９及び断熱材１３を通して第二内部チャンバ
ー１５に供給する。供給された不活性ガス流は、カバー
１８における出口開口部２６を通って内部チャンバー１
５を出て、また、吸引されて排出開口部２８を通って引
上げチャンバー１から出る。
活性ガスを供給するためのそれ自体の装置を備えてい
る。不活性ガスを第一内部チャンバー１４に供給するた
めの装置２２は、不活性ガス流Ｉを引上げチャンバーの
上部に通し且つホルダー８及び熱シールド７を通して第
一内部チャンバー１４に供給する。供給された不活性ガ
ス流は、管１６における出口開口部２３及びデフレクシ
ョン管２５における出口開口部２４を通って内部チャン
バー１４から出る。最後に、供給された不活性ガスは、
吸引されて排出開口部２８を通って引上げチャンバー１
から出る。不活性ガスを第二内部チャンバー１５に供給
する装置２９は、不活性ガス流ＩＩを引上げチャンバー
１の底部１９及び断熱材１３を通して第二内部チャンバ
ー１５に供給する。供給された不活性ガス流は、カバー
１８における出口開口部２６を通って内部チャンバー１
５を出て、また、吸引されて排出開口部２８を通って引
上げチャンバー１から出る。
【００１２】不活性ガス流が混合できるのは、早くと
も、内部チャンバー１４及び１５を出た後である。図示
した実施態様では、排出開口部２８に接続した排出チャ
ンバー２７において生じる。この装置設計では、酸化シ
リコンが混入した不活性ガス流Ｉが、特に加熱装置９及
び断熱材１１に到達するのを防止する。一方、不活性ガ
ス流ＩＩは、堆積物が断熱材１１上に形成することによ
る電気的フラッシュオーバの危険が増すのを防止する。
も、内部チャンバー１４及び１５を出た後である。図示
した実施態様では、排出開口部２８に接続した排出チャ
ンバー２７において生じる。この装置設計では、酸化シ
リコンが混入した不活性ガス流Ｉが、特に加熱装置９及
び断熱材１１に到達するのを防止する。一方、不活性ガ
ス流ＩＩは、堆積物が断熱材１１上に形成することによ
る電気的フラッシュオーバの危険が増すのを防止する。
【００１３】図２は、図１に示した実施態様とはさらな
る特徴を付加した点で異なる、本発明のさらなる実施態
様を示す。この装置は、不活性ガスを供給するための第
三装置３０を備えている。この第三装置は、不活性ガス
流ＩＩＩをキャリアプレート１７を通して第一内部チャ
ンバー１４に供給する。供給された不活性ガス流れＩＩ
Ｉは、管１６における出口開口部２３及びさらにはデフ
レクション管２５における出口開口部２４を通って内部
チャンバー１４から出て、そして吸引されて排出開口部
２８を通って引上げチャンバー１から出る。不活性ガス
流ＩとＩＩＩは、内部チャンバー１４においてすでに混
合されている。
る特徴を付加した点で異なる、本発明のさらなる実施態
様を示す。この装置は、不活性ガスを供給するための第
三装置３０を備えている。この第三装置は、不活性ガス
流ＩＩＩをキャリアプレート１７を通して第一内部チャ
ンバー１４に供給する。供給された不活性ガス流れＩＩ
Ｉは、管１６における出口開口部２３及びさらにはデフ
レクション管２５における出口開口部２４を通って内部
チャンバー１４から出て、そして吸引されて排出開口部
２８を通って引上げチャンバー１から出る。不活性ガス
流ＩとＩＩＩは、内部チャンバー１４においてすでに混
合されている。
【００１４】この実施態様では、酸素の単結晶への混入
は、不活性ガス流Ｉの供給だけでなく、不活性ガス流Ｉ
ＩＩの供給によっても影響される。酸素の混入を制御で
きる重要な変数は、不活性ガス流Ｉ及びＩＩＩにより単
位時間当りに内部チャンバー１４を通過する不活性ガス
の量である。この不活性ガスの量は、単結晶において一
定の酸素濃度が得られるように単結晶の引上げ中に制御
して変化させなければならない。単結晶中の酸素濃度
は、一般的に所望の狭い値の範囲を超えても、それより
低くてもいけない。この所望の酸素濃度が単結晶におい
て実際に達成されるように、予備実験を実施して、不活
性ガス流Ｉ及びＩＩＩが内部チャンバーに不活性ガスを
供給すべき比を決定するとともに、単結晶の成長中にこ
の比がどのように変化するかを明らかにする。もし第三
不活性ガス流をなしとするならば、不活性ガスの総量は
不活性ガス流Ｉによる単位時間当りに内部チャンバー１
４に入る不活性ガスの量と、この量の経時的変化によっ
て決まる。
は、不活性ガス流Ｉの供給だけでなく、不活性ガス流Ｉ
ＩＩの供給によっても影響される。酸素の混入を制御で
きる重要な変数は、不活性ガス流Ｉ及びＩＩＩにより単
位時間当りに内部チャンバー１４を通過する不活性ガス
の量である。この不活性ガスの量は、単結晶において一
定の酸素濃度が得られるように単結晶の引上げ中に制御
して変化させなければならない。単結晶中の酸素濃度
は、一般的に所望の狭い値の範囲を超えても、それより
低くてもいけない。この所望の酸素濃度が単結晶におい
て実際に達成されるように、予備実験を実施して、不活
性ガス流Ｉ及びＩＩＩが内部チャンバーに不活性ガスを
供給すべき比を決定するとともに、単結晶の成長中にこ
の比がどのように変化するかを明らかにする。もし第三
不活性ガス流をなしとするならば、不活性ガスの総量は
不活性ガス流Ｉによる単位時間当りに内部チャンバー１
４に入る不活性ガスの量と、この量の経時的変化によっ
て決まる。
【００１５】実施例：加熱装置又はそれを包囲する断熱
材の磨耗により必要となる保守作業の間の運転時間を比
較したところ、図１に示した装置は、類似した公知設計
の装置よりも同じような引上げ条件下で約５倍長く運転
できることが分かった。
材の磨耗により必要となる保守作業の間の運転時間を比
較したところ、図１に示した装置は、類似した公知設計
の装置よりも同じような引上げ条件下で約５倍長く運転
できることが分かった。
【００１６】以下、本発明の好ましい実施形態を列挙す
る。 （１）不活性ガスをフラッシングした引上げチャンバー
において、チョコラルスキー法により融解物から単結晶
を引上げることによる、シリコン単結晶の製造方法であ
って、 ａ）各々側面、上部及び底部境界により規定されてい
る、第一内部チャンバーと第二内部チャンバーを引上げ
チャンバーに設けること、 ｂ）第一不活性ガス流を、単結晶の周囲に配置された熱
シールドと融解物を入れたるつぼとを収容した第一内部
チャンバーに該第一内部チャンバーの上部境界を通して
供給すること、及び ｃ）第二不活性ガス流を、前記るつぼを加熱するための
加熱装置を収容した第二チャンバーに該第二チャンバー
の底部境界を通じて供給するとともに、前記第一不活性
ガスと前記第二不活性ガスとは、早くとも前記内部チャ
ンバーを出た後でしか混合できないようにすること、を
含んでなることを特徴とする方法。
る。 （１）不活性ガスをフラッシングした引上げチャンバー
において、チョコラルスキー法により融解物から単結晶
を引上げることによる、シリコン単結晶の製造方法であ
って、 ａ）各々側面、上部及び底部境界により規定されてい
る、第一内部チャンバーと第二内部チャンバーを引上げ
チャンバーに設けること、 ｂ）第一不活性ガス流を、単結晶の周囲に配置された熱
シールドと融解物を入れたるつぼとを収容した第一内部
チャンバーに該第一内部チャンバーの上部境界を通して
供給すること、及び ｃ）第二不活性ガス流を、前記るつぼを加熱するための
加熱装置を収容した第二チャンバーに該第二チャンバー
の底部境界を通じて供給するとともに、前記第一不活性
ガスと前記第二不活性ガスとは、早くとも前記内部チャ
ンバーを出た後でしか混合できないようにすること、を
含んでなることを特徴とする方法。
【００１７】（２）第三不活性ガス流を、前記第一内部
チャンバーの底部を通して該第一内部チャンバーに供給
する、前記（１）に記載の方法。
チャンバーの底部を通して該第一内部チャンバーに供給
する、前記（１）に記載の方法。
【００１８】（３）前記第一不活性ガス流と前記第三不
活性ガス流の供給により、酸素の単結晶への混入を制御
する、前記（２）に記載の方法。
活性ガス流の供給により、酸素の単結晶への混入を制御
する、前記（２）に記載の方法。
【００１９】（４）チョコラルスキー法によりシリコン
単結晶を製造するための装置であって、単結晶を融解物
から引上げるための装置と、 （ａ）融解物を受け入れるためのるつぼと； （ｂ）前記るつぼの周囲に配置された、るつぼを加熱す
るための加熱装置と； （ｃ）前記加熱装置の周囲に配置された断熱剤と； （ｄ）前記単結晶の周囲の融解物よりも上に配置した熱
シールドと；を備えた不活性ガスをフラッシングした引
上げチャンバーを含んでなり、 （ｅ）前記るつぼと前記熱シールドとを収容した第一内
部チャンバーと、前記加熱装置を収容した第二内部チャ
ンバーとを備え、各々側面、上部及び底部境界により規
定されている内部チャンバーと； （ｆ）不活性ガスを前記第一内部チャンバーの上部境界
を通して該第一内部チャンバーに供給する第一装置と、
不活性ガスを前記第二内部チャンバーの底部境界を通し
て該第二内部チャンバーに供給する第二装置と；を備え
ることを特徴とする装置。
単結晶を製造するための装置であって、単結晶を融解物
から引上げるための装置と、 （ａ）融解物を受け入れるためのるつぼと； （ｂ）前記るつぼの周囲に配置された、るつぼを加熱す
るための加熱装置と； （ｃ）前記加熱装置の周囲に配置された断熱剤と； （ｄ）前記単結晶の周囲の融解物よりも上に配置した熱
シールドと；を備えた不活性ガスをフラッシングした引
上げチャンバーを含んでなり、 （ｅ）前記るつぼと前記熱シールドとを収容した第一内
部チャンバーと、前記加熱装置を収容した第二内部チャ
ンバーとを備え、各々側面、上部及び底部境界により規
定されている内部チャンバーと； （ｆ）不活性ガスを前記第一内部チャンバーの上部境界
を通して該第一内部チャンバーに供給する第一装置と、
不活性ガスを前記第二内部チャンバーの底部境界を通し
て該第二内部チャンバーに供給する第二装置と；を備え
ることを特徴とする装置。
【００２０】（５）不活性ガスを前記第一内部チャンバ
ーの底部境界を通して該第一内部チャンバーに供給する
ための第三装置を備えている、前記（４）に記載の装
置。
ーの底部境界を通して該第一内部チャンバーに供給する
ための第三装置を備えている、前記（４）に記載の装
置。
【００２１】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、不活性ガスをフラッシングした引上げチャン
バーにおいてチョコラルスキー法により融解物から単結
晶を引上げることによる単結晶の製造において、加熱装
置又はそれを包囲する断熱材の磨耗により必要となる保
守作業の間の操作時期を、問題を生じることなく延ばす
ことができる。さらに、例えば、加熱装置及び包囲して
いる断熱材が磨耗されにくく、交換頻度が減少するので
大きな節約となる。さらなるコスト面での利点は、引上
げ装置の生産性が増加し且つ製造された単結晶が常に高
品質である。
によれば、不活性ガスをフラッシングした引上げチャン
バーにおいてチョコラルスキー法により融解物から単結
晶を引上げることによる単結晶の製造において、加熱装
置又はそれを包囲する断熱材の磨耗により必要となる保
守作業の間の操作時期を、問題を生じることなく延ばす
ことができる。さらに、例えば、加熱装置及び包囲して
いる断熱材が磨耗されにくく、交換頻度が減少するので
大きな節約となる。さらなるコスト面での利点は、引上
げ装置の生産性が増加し且つ製造された単結晶が常に高
品質である。
【図１】本発明の装置の一実施態様の概略断面図であ
る。
る。
【図２】本発明の装置のさらなる実施態様の断面図であ
る。
る。
１・・・引上げチャンバー ２・・・装置 ３・・・単結晶 ４・・・融解物 ５ａ・・・るつぼ ５ｂ・・・支持るつぼ ６・・・シャフト ７・・・熱シールド ８・・・ホルダー ９・・・加熱装置 １０・・・電流供給リード線 １１ａ・・・黒鉛放射管 １１ｂ・・・黒鉛−フェルト巻き １２・・・断熱材 １３・・・断熱材 １４・・・第一内部チャンバー １５・・・内部チャンバー １６・・・管 １７・・・キャリアプレート １８・・・カバー １９・・・底部 ２０・・・支持管 ２２・・・装置 ２３・・・出口開口部 ２４・・・出口開口部 ２５・・・排出開口部 ２６・・・出口開口部 ２７・・・排出チャンバー ２８・・・排出開口部 ２９・・・装置 ３０・・・第三装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−158890（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C30B 1/00 - 35/00
Claims (2)
- 【請求項１】不活性ガスをフラッシングした引上げチャ
ンバーにおいて、チョコラルスキー法により融解物から
単結晶を引上げることによる、シリコン単結晶の製造方
法であって、 ａ）各々側面、上部及び底部境界により規定されてい
る、第一内部チャンバーと第二内部チャンバーを引上げ
チャンバーに設けること、 ｂ）第一不活性ガス流を、単結晶の周囲に配置された熱
シールドと融解物を入れたるつぼとを収容した第一内部
チャンバーに該第一内部チャンバーの上部境界を通して
供給すること、及び ｃ）第二不活性ガス流を、前記るつぼを加熱するための
加熱装置を収容した第二チャンバーに該第二チャンバー
の底部境界を通じて供給するとともに、前記第一不活性
ガスと前記第二不活性ガスとは、早くとも前記内部チャ
ンバーを出た後でしか混合できないようにすること、を
含んでなることを特徴とする方法。 - 【請求項２】チョコラルスキー法によりシリコン単結晶
を製造するための装置であって、単結晶を融解物から引
上げるための装置と、 （ａ）融解物を受け入れるためのるつぼと； （ｂ）前記るつぼの周囲に配置された、るつぼを加熱す
るための加熱装置と； （ｃ）前記加熱装置の周囲に配置された断熱剤と； （ｄ）前記単結晶の周囲の融解物よりも上に配置した熱
シールドと；を備えた不活性ガスをフラッシングした引
上げチャンバーを含んでなり、 （ｅ）前記るつぼと前記熱シールドとを収容した第一内
部チャンバーと、前記加熱装置を収容した第二内部チャ
ンバーとを備え、各々側面、上部及び底部境界により規
定されている内部チャンバーと； （ｆ）不活性ガスを前記第一内部チャンバーの上部境界
を通して該第一内部チャンバーに供給する第一装置と、
不活性ガスを前記第二内部チャンバーの底部境界を通し
て該第二内部チャンバーに供給する第二装置と；を備え
ることを特徴とする装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19628851A DE19628851A1 (de) | 1996-07-17 | 1996-07-17 | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Einkristalls |
| DE196-28-851-7 | 1996-07-17 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1081596A JPH1081596A (ja) | 1998-03-31 |
| JP3000141B2 true JP3000141B2 (ja) | 2000-01-17 |
Family
ID=7800096
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|---|---|---|---|
| JP9188460A Expired - Lifetime JP3000141B2 (ja) | 1996-07-17 | 1997-07-14 | 単結晶の製造方法及び装置 |
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|---|---|
| US (1) | US5746824A (ja) |
| EP (1) | EP0819783B1 (ja) |
| JP (1) | JP3000141B2 (ja) |
| KR (1) | KR100284572B1 (ja) |
| DE (2) | DE19628851A1 (ja) |
| MY (1) | MY133687A (ja) |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102758258A (zh) * | 2012-06-20 | 2012-10-31 | 合肥景坤新能源有限公司 | 单晶炉用伸展式热屏蔽器 |
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| US6254673B1 (en) * | 1999-12-07 | 2001-07-03 | Seh America, Inc. | Auxillary vacuum apparatus and method for crystal growth |
| US6482263B1 (en) * | 2000-10-06 | 2002-11-19 | Memc Electronic Materials, Inc. | Heat shield assembly for crystal pulling apparatus |
| KR20030055900A (ko) * | 2001-12-27 | 2003-07-04 | 주식회사 실트론 | 단결정 잉곳의 제조장치 |
| TW200928018A (en) * | 2007-12-21 | 2009-07-01 | Green Energy Technology Inc | Crystal-growing furnace with convectional cooling structure |
| CN101481825B (zh) * | 2008-01-08 | 2010-11-17 | 绿能科技股份有限公司 | 具有对流式散热构造的长晶炉 |
| CN101509148B (zh) * | 2008-02-15 | 2011-05-25 | 绿能科技股份有限公司 | 具有泄浆导流结构的长晶炉 |
| CN101519801B (zh) * | 2008-02-26 | 2011-10-12 | 绿能科技股份有限公司 | 长晶炉体结构 |
| KR101111681B1 (ko) * | 2010-10-05 | 2012-02-14 | (주)기술과가치 | 단결정 실리콘 잉곳 제조장치 |
| JP2013053017A (ja) * | 2011-09-01 | 2013-03-21 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶育成装置 |
| TWI461359B (zh) * | 2011-09-23 | 2014-11-21 | Masahiro Hoshino | Low energy consumption and high efficiency metal silicon purification device |
| CN105177701A (zh) * | 2015-10-14 | 2015-12-23 | 江苏华盛天龙光电设备股份有限公司 | 一种低能耗单晶炉 |
| JP6908620B2 (ja) * | 2016-03-29 | 2021-07-28 | コーナー・スター・リミテッドＣｏｒｎｅｒ Ｓｔａｒ Ｌｉｍｉｔｅｄ | 結晶成長装置および関連する方法 |
| CN107779946A (zh) * | 2016-08-25 | 2018-03-09 | 上海新昇半导体科技有限公司 | 热屏组件及单晶提拉炉热场结构 |
| JP7259242B2 (ja) * | 2018-09-27 | 2023-04-18 | 住友金属鉱山株式会社 | ニオブ酸リチウム単結晶の製造方法 |
| CN110592661A (zh) * | 2019-09-11 | 2019-12-20 | 上海新昇半导体科技有限公司 | 一种晶体生长装置 |
| CN113755944A (zh) * | 2020-06-05 | 2021-12-07 | 西安奕斯伟材料科技有限公司 | 一种单晶炉热场结构、单晶炉及晶棒 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61158890A (ja) * | 1984-12-28 | 1986-07-18 | Fujitsu Ltd | 結晶成長装置 |
| DE4204777A1 (de) * | 1991-02-20 | 1992-10-08 | Sumitomo Metal Ind | Vorrichtung und verfahren zum zuechten von einkristallen |
| DE69301371T2 (de) * | 1992-03-31 | 1996-09-05 | Shinetsu Handotai Kk | Vorrichtung zum Ziehen eines Silizium-Einkristalls |
| JP2807609B2 (ja) * | 1993-01-28 | 1998-10-08 | 三菱マテリアルシリコン株式会社 | 単結晶の引上装置 |
| DE4442829A1 (de) * | 1994-12-01 | 1996-06-05 | Wacker Siltronic Halbleitermat | Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Einkristalls |
-
1996
- 1996-07-17 DE DE19628851A patent/DE19628851A1/de not_active Withdrawn
-
1997
- 1997-06-10 US US08/872,566 patent/US5746824A/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-07-04 MY MYPI97003034A patent/MY133687A/en unknown
- 1997-07-10 DE DE59702373T patent/DE59702373D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-07-10 EP EP97111715A patent/EP0819783B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-07-11 KR KR1019970032332A patent/KR100284572B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1997-07-14 JP JP9188460A patent/JP3000141B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1997-07-16 TW TW086110110A patent/TW476816B/zh not_active IP Right Cessation
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|---|---|---|---|---|
| CN102758258A (zh) * | 2012-06-20 | 2012-10-31 | 合肥景坤新能源有限公司 | 单晶炉用伸展式热屏蔽器 |
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|---|---|
| JPH1081596A (ja) | 1998-03-31 |
| KR100284572B1 (ko) | 2001-03-15 |
| DE19628851A1 (de) | 1998-01-22 |
| MY133687A (en) | 2007-11-30 |
| EP0819783A1 (de) | 1998-01-21 |
| KR980009529A (ko) | 1998-04-30 |
| DE59702373D1 (de) | 2000-10-26 |
| EP0819783B1 (de) | 2000-09-20 |
| US5746824A (en) | 1998-05-05 |
| TW476816B (en) | 2002-02-21 |
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