JP3099403B2 - 単結晶製造方法及び単結晶製造装置 - Google Patents
単結晶製造方法及び単結晶製造装置Info
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- JP3099403B2 JP3099403B2 JP03093414A JP9341491A JP3099403B2 JP 3099403 B2 JP3099403 B2 JP 3099403B2 JP 03093414 A JP03093414 A JP 03093414A JP 9341491 A JP9341491 A JP 9341491A JP 3099403 B2 JP3099403 B2 JP 3099403B2
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- pulling
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコン単結晶等の単
結晶製造方法及び該方法に使用する装置に関する。
結晶製造方法及び該方法に使用する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】単結晶製造方法としてはチョクラルスキ
ー（ＣＺ）法が広く知られている。図４はＣＺ法による
従来の単結晶製造の実施状態を示す模式図であり、図中
４は石英坩堝である。石英坩堝４の外周にはカーボン坩
堝５が配設され、さらにその外周側にはカーボン坩堝５
全体を囲むようにカーボン製のヒータ７が配置されてい
る。そして石英坩堝４内に結晶用原料を投入し、これを
ヒータ７にて加熱溶融せしめた後、この溶融液６中に引
上げ軸１にて吊り下げた種結晶２を浸し、これを回転さ
せつつ上方に引き上げると、種結晶２の下端に単結晶３
が成長せしめられる。
ー（ＣＺ）法が広く知られている。図４はＣＺ法による
従来の単結晶製造の実施状態を示す模式図であり、図中
４は石英坩堝である。石英坩堝４の外周にはカーボン坩
堝５が配設され、さらにその外周側にはカーボン坩堝５
全体を囲むようにカーボン製のヒータ７が配置されてい
る。そして石英坩堝４内に結晶用原料を投入し、これを
ヒータ７にて加熱溶融せしめた後、この溶融液６中に引
上げ軸１にて吊り下げた種結晶２を浸し、これを回転さ
せつつ上方に引き上げると、種結晶２の下端に単結晶３
が成長せしめられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】以上の如く構成された
単結晶成長装置においては、ヒータ７はその上端及び下
端部では熱が逃げ、上下方向の中心部では熱が逃げない
ので、ヒータ７の発熱量は破線で示したように中心部、
即ち溶融液６の液面より少し下の位置でピークに達す
る。この発熱分布により矢符に示した如く石英坩堝４の
側周壁中央部から単結晶３の引上げ領域へ向かう熱対流
が生じる。そしてヒータ７の加熱により石英坩堝４が溶
け出し、酸素が溶融液６中に供給され、前記熱対流によ
って単結晶３の引上げ領域に運ばれ、酸素が単結晶３中
に取り込まれる。従って、この装置では単結晶３に供給
される酸素量が多いので、略１３．０×１０18atms/cc
以下の低酸素濃度の単結晶を製造することは不可能であ
った。
単結晶成長装置においては、ヒータ７はその上端及び下
端部では熱が逃げ、上下方向の中心部では熱が逃げない
ので、ヒータ７の発熱量は破線で示したように中心部、
即ち溶融液６の液面より少し下の位置でピークに達す
る。この発熱分布により矢符に示した如く石英坩堝４の
側周壁中央部から単結晶３の引上げ領域へ向かう熱対流
が生じる。そしてヒータ７の加熱により石英坩堝４が溶
け出し、酸素が溶融液６中に供給され、前記熱対流によ
って単結晶３の引上げ領域に運ばれ、酸素が単結晶３中
に取り込まれる。従って、この装置では単結晶３に供給
される酸素量が多いので、略１３．０×１０18atms/cc
以下の低酸素濃度の単結晶を製造することは不可能であ
った。
【０００４】そこでヒータ７をその中央部が石英坩堝４
の上端位置と略一致するように高く配置し、ヒータ７の
発熱が溶融液６の液面の上側でピークに達するようにす
ると、石英坩堝４の側周壁から単結晶３の引上げ領域へ
向かう熱対流が小さくなり、石英坩堝４から溶け出す酸
素量が減少して単結晶３に供給される酸素量が少なくな
り、低酸素濃度の単結晶を製造することが可能になる。
しかし単結晶３の引上げ領域の加熱量が大きくなり、単
結晶３の引上げを継続して行うためには引上げ速度を低
下させなければならず、また単結晶の有転位化を伴うと
いう問題があった。
の上端位置と略一致するように高く配置し、ヒータ７の
発熱が溶融液６の液面の上側でピークに達するようにす
ると、石英坩堝４の側周壁から単結晶３の引上げ領域へ
向かう熱対流が小さくなり、石英坩堝４から溶け出す酸
素量が減少して単結晶３に供給される酸素量が少なくな
り、低酸素濃度の単結晶を製造することが可能になる。
しかし単結晶３の引上げ領域の加熱量が大きくなり、単
結晶３の引上げを継続して行うためには引上げ速度を低
下させなければならず、また単結晶の有転位化を伴うと
いう問題があった。
【０００５】本発明は斯かる事情に鑑みなされたもので
あり、ヒータの発熱分布のピークが溶融液の液面より上
に位置するようにして坩堝の側周壁から溶融液へ溶け込
む酸素量を減少させて、単結晶の引上げ領域に供給され
る酸素量を減少させることにより、引上げ速度の従来よ
りの低下及び単結晶の有転位化を伴なわずに低酸素濃の
単結晶を得ることができる単結晶製造方法及び該方法に
使用する単結晶製造装置を提供することを目的とする。
あり、ヒータの発熱分布のピークが溶融液の液面より上
に位置するようにして坩堝の側周壁から溶融液へ溶け込
む酸素量を減少させて、単結晶の引上げ領域に供給され
る酸素量を減少させることにより、引上げ速度の従来よ
りの低下及び単結晶の有転位化を伴なわずに低酸素濃の
単結晶を得ることができる単結晶製造方法及び該方法に
使用する単結晶製造装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】第１発明の単結晶製造方
法は、周囲に配置したヒータで坩堝内にて結晶用原料を
溶融し、爾後結晶用原料を供給することなく溶融液から
単結晶を引き上げる単結晶製造方法において、前記ヒー
タの発熱分布のピークが前記溶融液の液面の上側に位置
するようにして単結晶を製造することを特徴とする。第
２発明の単結晶製造装置は、周囲にヒータを配置した坩
堝内にて結晶用原料を溶融し、溶融液から単結晶を引き
上げて成長させる単結晶製造装置において、前記ヒータ
の発熱分布のピークが前記溶融液の液面の上側に位置す
るように、前記ヒータの厚みを液面に臨ませる中段部で
最も薄く、下段部で最も厚く、上段部は中段部よりも厚
くしてあることを特徴とする。
法は、周囲に配置したヒータで坩堝内にて結晶用原料を
溶融し、爾後結晶用原料を供給することなく溶融液から
単結晶を引き上げる単結晶製造方法において、前記ヒー
タの発熱分布のピークが前記溶融液の液面の上側に位置
するようにして単結晶を製造することを特徴とする。第
２発明の単結晶製造装置は、周囲にヒータを配置した坩
堝内にて結晶用原料を溶融し、溶融液から単結晶を引き
上げて成長させる単結晶製造装置において、前記ヒータ
の発熱分布のピークが前記溶融液の液面の上側に位置す
るように、前記ヒータの厚みを液面に臨ませる中段部で
最も薄く、下段部で最も厚く、上段部は中段部よりも厚
くしてあることを特徴とする。
【０００７】
【作用】本発明においては、ヒータの発熱分布のピーク
が溶融液の液面より上に位置するようにしているので、
ヒータの発熱分布のピークが溶融液の液面より下に位置
する場合と異なり、溶融液に生じる熱対流は坩堝の側周
壁上側から単結晶の引上げ領域に向かうのみの規模の小
さいものであり、また坩堝の側周壁から溶融液へ溶け込
む酸素量が少ない。従って単結晶の引上げ領域に供給さ
れる酸素量が減少して低酸素濃度の単結晶を製造するこ
とができる。そしてヒータをその中央部が石英坩堝の上
端位置と略一致するように高く配置する場合と比較して
単結晶の引上げ領域の加熱量が小さいので、引上げ速度
を低下させなくても引上げを実施でき、また単結晶の有
転位化を伴なわない。
が溶融液の液面より上に位置するようにしているので、
ヒータの発熱分布のピークが溶融液の液面より下に位置
する場合と異なり、溶融液に生じる熱対流は坩堝の側周
壁上側から単結晶の引上げ領域に向かうのみの規模の小
さいものであり、また坩堝の側周壁から溶融液へ溶け込
む酸素量が少ない。従って単結晶の引上げ領域に供給さ
れる酸素量が減少して低酸素濃度の単結晶を製造するこ
とができる。そしてヒータをその中央部が石英坩堝の上
端位置と略一致するように高く配置する場合と比較して
単結晶の引上げ領域の加熱量が小さいので、引上げ速度
を低下させなくても引上げを実施でき、また単結晶の有
転位化を伴なわない。
【０００８】
【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
き具体的に説明する。図１は本発明に係る単結晶製造装
置の模式的縦断面図であり、図中４は石英坩堝である。
石英坩堝４の外周にはカーボン坩堝５が配設され、さら
にその外周側にはカーボン製のヒータ８がカーボン坩堝
５を囲むようにして配置されている。そして石英坩堝４
内に結晶用原料を投入し、これをヒータ８にて加熱溶融
せしめた後、この溶融液６中に引上げ軸１にて吊り下げ
た種結晶２を浸し、これを回転させつつ上方に引き上げ
ると、種結晶２の下端に単結晶３が成長せしめられる。
き具体的に説明する。図１は本発明に係る単結晶製造装
置の模式的縦断面図であり、図中４は石英坩堝である。
石英坩堝４の外周にはカーボン坩堝５が配設され、さら
にその外周側にはカーボン製のヒータ８がカーボン坩堝
５を囲むようにして配置されている。そして石英坩堝４
内に結晶用原料を投入し、これをヒータ８にて加熱溶融
せしめた後、この溶融液６中に引上げ軸１にて吊り下げ
た種結晶２を浸し、これを回転させつつ上方に引き上げ
ると、種結晶２の下端に単結晶３が成長せしめられる。
【０００９】図２はヒータ８の斜視図である。ヒータ８
には、上端から切り込まれた上方スリット８ｂ，８ｂ，
８ｂ，…と下端から切り込まれた下方スリット８ｃ，８
ｃ，８ｃ，…とが周方向に交互に設けられている。ヒー
タ８の下端には周方向に１８０℃隔てて電極８ａ，８ａ
が設けられており、通電されるようになっている。通電
されたときヒータ８には電流が矢符で示したように上下
方向に向きを変えながら流れる。ヒータ８の厚みは上、
中、下の３段で異なる。中段部の厚みｔ2 は下段部の厚
みｔ3 の略１／２であり、上段部の厚みｔ1 は中段部の
厚みｔ2 より少し厚くしてある。そして上段部の長さｌ
1 、中段部の長さｌ2 、下段部の長さｌ3 の比は略１：
２：５である。
には、上端から切り込まれた上方スリット８ｂ，８ｂ，
８ｂ，…と下端から切り込まれた下方スリット８ｃ，８
ｃ，８ｃ，…とが周方向に交互に設けられている。ヒー
タ８の下端には周方向に１８０℃隔てて電極８ａ，８ａ
が設けられており、通電されるようになっている。通電
されたときヒータ８には電流が矢符で示したように上下
方向に向きを変えながら流れる。ヒータ８の厚みは上、
中、下の３段で異なる。中段部の厚みｔ2 は下段部の厚
みｔ3 の略１／２であり、上段部の厚みｔ1 は中段部の
厚みｔ2 より少し厚くしてある。そして上段部の長さｌ
1 、中段部の長さｌ2 、下段部の長さｌ3 の比は略１：
２：５である。
【００１０】抵抗は抵抗体の厚み、即ち断面積に反比例
し、発熱量は抵抗に比例する。上述した如くヒータ８は
上段部及び中段部の厚みを下段部より薄くしているので
上段部及び中段部の発熱量は下段部より大きい。従って
ヒータ８の中段部の中央より少し下に溶融液６の液面が
位置するようにしたとき、ヒータ８の発熱は破線で示し
たように中段部の略中央、即ち溶融液６の液面より少し
上の位置でピークに達する。この発熱分布により溶融液
６には矢符に示した如く、ヒータの発熱分布のピークが
溶融液の液面より下に位置する場合と異なり、石英坩堝
４の側周壁上側から単結晶３の引上げ領域へ向かうのみ
の小規模の熱対流が生じる。そしてヒータ８の加熱によ
り石英坩堝４が溶け出す量は少ない。従って前記熱対流
によって、石英坩堝４の側周壁から単結晶３の引上げ領
域に運ばれる酸素量は少なく、その結果、単結晶３の酸
素濃度を低くすることができる。
し、発熱量は抵抗に比例する。上述した如くヒータ８は
上段部及び中段部の厚みを下段部より薄くしているので
上段部及び中段部の発熱量は下段部より大きい。従って
ヒータ８の中段部の中央より少し下に溶融液６の液面が
位置するようにしたとき、ヒータ８の発熱は破線で示し
たように中段部の略中央、即ち溶融液６の液面より少し
上の位置でピークに達する。この発熱分布により溶融液
６には矢符に示した如く、ヒータの発熱分布のピークが
溶融液の液面より下に位置する場合と異なり、石英坩堝
４の側周壁上側から単結晶３の引上げ領域へ向かうのみ
の小規模の熱対流が生じる。そしてヒータ８の加熱によ
り石英坩堝４が溶け出す量は少ない。従って前記熱対流
によって、石英坩堝４の側周壁から単結晶３の引上げ領
域に運ばれる酸素量は少なく、その結果、単結晶３の酸
素濃度を低くすることができる。
【００１１】図３は発熱ピークの位置を変えたときの引
上げ長と酸素濃度との関係を示したグラフである。図中
□は発熱ピークが溶融液６の液面上にある本発明例、△
は発熱ピークが溶融液６の液面と同位置にある比較例、
○は発熱ピークが溶融液６の液面下にある従来例であ
る。図３より本発明方法によると７．０〜１３．０×１
０18atms/cc 程度の低酸素濃度の単結晶を製造すること
ができることが判る。
上げ長と酸素濃度との関係を示したグラフである。図中
□は発熱ピークが溶融液６の液面上にある本発明例、△
は発熱ピークが溶融液６の液面と同位置にある比較例、
○は発熱ピークが溶融液６の液面下にある従来例であ
る。図３より本発明方法によると７．０〜１３．０×１
０18atms/cc 程度の低酸素濃度の単結晶を製造すること
ができることが判る。
【００１２】
【００１３】
【発明の効果】以上の如く本発明においては、ヒータの
発熱分布のピークが溶融液の液面より上に位置するよう
にし、坩堝の側周壁から溶融液へ溶け込む酸素量を減少
させているので、単結晶の引上げ領域に供給される酸素
量が減少し、低酸素濃度の単結晶を得ることができる。
そして単結晶の引上げ領域上側の加熱量が、ヒータを坩
堝より上側にずらして配置した場合と比較して少ないの
で、引上げ速度を低下させる必要がなく、また単結晶の
有転位化を伴なわない等、本発明は優れた効果を奏する
ものである。
発熱分布のピークが溶融液の液面より上に位置するよう
にし、坩堝の側周壁から溶融液へ溶け込む酸素量を減少
させているので、単結晶の引上げ領域に供給される酸素
量が減少し、低酸素濃度の単結晶を得ることができる。
そして単結晶の引上げ領域上側の加熱量が、ヒータを坩
堝より上側にずらして配置した場合と比較して少ないの
で、引上げ速度を低下させる必要がなく、また単結晶の
有転位化を伴なわない等、本発明は優れた効果を奏する
ものである。
【図１】本発明に係る単結晶製造装置の模式的縦断面図
である。
である。
【図２】ヒータの斜視図である。
【図３】発熱ピークの位置を変えたときの引上げ長と酸
素濃度との関係を示したグラフである。
素濃度との関係を示したグラフである。
【図４】従来の単結晶製造装置の模式的縦断面図であ
る。
る。
１ 引上げ軸 ２ 種結晶 ３ 単結晶 ４ 石英坩堝 ５ カーボン坩堝 ６ 溶融液 ８ ヒータ
フロントページの続き (72)発明者 原井 宣人 兵庫県尼崎市東浜町１番地 大阪チタニ ウム製造株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−172885（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】 周囲に配置したヒータで坩堝内にて結晶
用原料を溶融し、爾後結晶用原料を供給することなく溶
融液から単結晶を引き上げる単結晶製造方法において、
前記ヒータの発熱分布のピークが前記溶融液の液面の上
側に位置するようにして単結晶を製造することを特徴と
する単結晶製造方法。 - 【請求項２】 周囲にヒータを配置した坩堝内にて結晶
用原料を溶融し、溶融液から単結晶を引き上げて成長さ
せる単結晶製造装置において、前記ヒータの発熱分布の
ピークが前記溶融液の液面の上側に位置するように、前
記ヒータの厚みを液面に臨ませる中段部で最も薄く、下
段部で最も厚く、上段部は中段部よりも厚くしてあるこ
とを特徴とする単結晶製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03093414A JP3099403B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 単結晶製造方法及び単結晶製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03093414A JP3099403B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 単結晶製造方法及び単結晶製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04305087A JPH04305087A (ja) | 1992-10-28 |
| JP3099403B2 true JP3099403B2 (ja) | 2000-10-16 |
Family
ID=14081642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03093414A Expired - Lifetime JP3099403B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 単結晶製造方法及び単結晶製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3099403B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5911825A (en) * | 1997-09-30 | 1999-06-15 | Seh America, Inc. | Low oxygen heater |
| US5922127A (en) * | 1997-09-30 | 1999-07-13 | Memc Electronic Materials, Inc. | Heat shield for crystal puller |
| US6093913A (en) * | 1998-06-05 | 2000-07-25 | Memc Electronic Materials, Inc | Electrical heater for crystal growth apparatus with upper sections producing increased heating power compared to lower sections |
| US6285011B1 (en) | 1999-10-12 | 2001-09-04 | Memc Electronic Materials, Inc. | Electrical resistance heater for crystal growing apparatus |
| KR101105593B1 (ko) * | 2003-12-23 | 2012-01-17 | 주식회사 엘지실트론 | 실리콘 단결정 잉곳 성장장치 |
| KR101105526B1 (ko) * | 2008-12-30 | 2012-01-13 | 주식회사 엘지실트론 | 단결정 잉곳 제조용 히터 및 이를 구비하는 단결정 잉곳 제조장치 |
| JP5417965B2 (ja) * | 2009-04-21 | 2014-02-19 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | 単結晶成長方法 |
-
1991
- 1991-03-29 JP JP03093414A patent/JP3099403B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04305087A (ja) | 1992-10-28 |
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