JPH0764672B2 - 結晶育成装置 - Google Patents
結晶育成装置Info
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- JPH0764672B2 JPH0764672B2 JP62277894A JP27789487A JPH0764672B2 JP H0764672 B2 JPH0764672 B2 JP H0764672B2 JP 62277894 A JP62277894 A JP 62277894A JP 27789487 A JP27789487 A JP 27789487A JP H0764672 B2 JPH0764672 B2 JP H0764672B2
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- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、高純度シリコン単結晶等の製造に用いられる
結晶育成装置に関する。
結晶育成装置に関する。
「従来の技術」 CZ法によるシリコン単結晶の製造においては、結晶引き
上げによる溶湯量減少に伴い、溶湯と石英ルツボとの接
触面積が変化し、ルツボからの酸素溶出量が変化する。
しかし最近では、半導体素子基板としてのシリコン単結
晶に、酸素濃度とドーパント濃度の双方に厳しい許容規
格が設けられており、このため、引き上げられた単結晶
のうち半導体素子として使用可能なのは一部分にしか過
ぎず、原料の歩留まりが悪い問題があった。
上げによる溶湯量減少に伴い、溶湯と石英ルツボとの接
触面積が変化し、ルツボからの酸素溶出量が変化する。
しかし最近では、半導体素子基板としてのシリコン単結
晶に、酸素濃度とドーパント濃度の双方に厳しい許容規
格が設けられており、このため、引き上げられた単結晶
のうち半導体素子として使用可能なのは一部分にしか過
ぎず、原料の歩留まりが悪い問題があった。
そこでこの問題を改善するため、結晶の引き上げ量に応
じて、顆粒状シリコン原料を供給管を通じてルツボ内に
順次供給して溶湯量を一定に保ち、溶湯条件の変化を防
ぐようにした装置が従来より各種提案されている（例え
ば特公昭57−40119号）。
じて、顆粒状シリコン原料を供給管を通じてルツボ内に
順次供給して溶湯量を一定に保ち、溶湯条件の変化を防
ぐようにした装置が従来より各種提案されている（例え
ば特公昭57−40119号）。
「発明が解決しようとする問題点」 しかし上記の装置では、温度の低い原料が直接高温の溶
湯（約1400℃）に投入されるため、溶湯温度が低下し、
結晶成長に悪影響を与えるという問題があった。特に、
ルツボが小形の場合や、単結晶の成長を速めるために引
上速度を通常より大きくしている場合には、溶湯温度低
下が大きく、投入された原料が溶けきらなかったり、溶
湯表面周縁から溶湯が凝固し始めるという欠点がある。
湯（約1400℃）に投入されるため、溶湯温度が低下し、
結晶成長に悪影響を与えるという問題があった。特に、
ルツボが小形の場合や、単結晶の成長を速めるために引
上速度を通常より大きくしている場合には、溶湯温度低
下が大きく、投入された原料が溶けきらなかったり、溶
湯表面周縁から溶湯が凝固し始めるという欠点がある。
そこで、原料供給機構にヒータを付設し、投入前に原料
を予熱しておく構成も提案されているが、その分、装置
が高価になり、複雑化・大形化が避けられなかった。
を予熱しておく構成も提案されているが、その分、装置
が高価になり、複雑化・大形化が避けられなかった。
「問題点を解決する手段」 本発明は上記問題を解決するためになされたもので、ル
ツボ内の溶湯に原料を供給するための供給管の下端を、
前記ルツボの内周面近傍かつ溶湯の若干上方に位置さ
せ、かつこの下端部に原料を一定時間滞留させる滞留部
を設けたことを特徴とし、これにより、原料を溶湯の放
射熱により溶湯温度に近い温度まで加熱させ、原料投入
に伴う溶湯温度の低下を防ぐ。
ツボ内の溶湯に原料を供給するための供給管の下端を、
前記ルツボの内周面近傍かつ溶湯の若干上方に位置さ
せ、かつこの下端部に原料を一定時間滞留させる滞留部
を設けたことを特徴とし、これにより、原料を溶湯の放
射熱により溶湯温度に近い温度まで加熱させ、原料投入
に伴う溶湯温度の低下を防ぐ。
「実施例」 第１図は、本発明に係わる結晶育成装置の一実施例を示
す縦断面図である。
す縦断面図である。
図中符号１は炉体、２は断熱材、３は加熱ヒータ、４は
回転軸５の上端に固定された黒鉛サセプタ、６は黒鉛サ
セプタ４にはめ込まれた石英ルツボであり、このルツボ
６の上方には、下端にシードＳを固定した引上ワイヤ７
を昇降する引上機構（図示略）が設けられている。
回転軸５の上端に固定された黒鉛サセプタ、６は黒鉛サ
セプタ４にはめ込まれた石英ルツボであり、このルツボ
６の上方には、下端にシードＳを固定した引上ワイヤ７
を昇降する引上機構（図示略）が設けられている。
以上の構成は従来のものと同様で、本発明の特徴は符号
10に示す原料供給管にある。
10に示す原料供給管にある。
この供給管10は、基端側が原料供給機構（図示略）に連
結された石英製断面円形のもので、炉体壁を貫通して固
定され、炉体１内で下方に屈折し、その下端がルツボ６
の内周面近傍かつ溶湯Ｙの若干上方に位置決めされてい
る。そして、原料供給機構から導入される顆粒状シリコ
ン原料を溶湯Ｙに落とし込む構成となっている。この供
給管10の下端にはＴ字管部（滞留部）11が形成されてお
り、このＴ字管部11の水平長および口径は、供給管10を
下って来た原料がこのＴ字管部11で所望時間滞留したう
え、一部のみが残ることなく順次溶湯Ｙへ落下するよう
に設定されている。
結された石英製断面円形のもので、炉体壁を貫通して固
定され、炉体１内で下方に屈折し、その下端がルツボ６
の内周面近傍かつ溶湯Ｙの若干上方に位置決めされてい
る。そして、原料供給機構から導入される顆粒状シリコ
ン原料を溶湯Ｙに落とし込む構成となっている。この供
給管10の下端にはＴ字管部（滞留部）11が形成されてお
り、このＴ字管部11の水平長および口径は、供給管10を
下って来た原料がこのＴ字管部11で所望時間滞留したう
え、一部のみが残ることなく順次溶湯Ｙへ落下するよう
に設定されている。
上記構成の結晶育成装置においては、原料供給機構が供
給する原料が供給管10の下端に形成されたＴ字管部11で
所定時間滞留したのち溶湯に落下するので、この間に放
射熱を受ける時間が長く、しかもＴ字管部11の内底面と
の接触により効率良く伝熱される。このため、溶湯Ｙへ
落下するまでに原料を大幅に昇温させることができ、溶
湯Ｙとの温度差を小さくして、原料投入による溶湯温度
の変化を効果的に低減することができる。したがって、
投入された原料が溶けきらなかったり、溶湯Ｙが凝固す
るといった問題がなく、単結晶成長部の温度変化による
結晶欠陥の発生等も防げる。
給する原料が供給管10の下端に形成されたＴ字管部11で
所定時間滞留したのち溶湯に落下するので、この間に放
射熱を受ける時間が長く、しかもＴ字管部11の内底面と
の接触により効率良く伝熱される。このため、溶湯Ｙへ
落下するまでに原料を大幅に昇温させることができ、溶
湯Ｙとの温度差を小さくして、原料投入による溶湯温度
の変化を効果的に低減することができる。したがって、
投入された原料が溶けきらなかったり、溶湯Ｙが凝固す
るといった問題がなく、単結晶成長部の温度変化による
結晶欠陥の発生等も防げる。
なお以下に、放射伝熱によるシリコン原料粒子の温度上
昇を試算して、本発明の効果を明確にする。粒子粒径Ｄ
＝1mm、シリコン粒子の輻射率ε＝0.45とすると、粒子
の各パラメータは次のようになる。
昇を試算して、本発明の効果を明確にする。粒子粒径Ｄ
＝1mm、シリコン粒子の輻射率ε＝0.45とすると、粒子
の各パラメータは次のようになる。
表面積Ｓ＝４πD2＝3.142×10-6（m2） 体積Ｖ＝4/3π・（D/2）３＝5.24×10-10（m3） 質量Ｍ＝Ｖ・γ＝1.22×10-6（kg） 熱容量Ｃ＝Ｍ・Cp＝8.3×10-4（J/℃） 粒子の温度Ｔ℃、Ar雰囲気温度1000℃とすると、 ｔ秒間で粒子の受ける放射伝熱量Ｑ ＝4.88Sε（（1273/100）４−（（Ｔ＋273）/100）４） ・103・4.187・1/602・ｔ（Ｊ） 粒子の温度上昇ΔＴ＝Q/C（℃） 上式により放射伝熱による粒子温度の経時変化を算出す
ると、次の結果が得られる。
ると、次の結果が得られる。
初期温度25℃ １秒後…276℃ ２秒後…510℃ ３秒後…704℃ ４秒後…840℃ ５秒後…920℃ ６秒後…962℃ ７秒後…982℃ ８秒後…992℃ ９秒後…996℃ 10秒後…998℃ 一方、シリコン粒子を50cm自由落下させた場合は0.32秒
で溶湯に落下し、この間に約100℃（上記式より算出）
にしか昇温しないため、落下時間を数秒延ばすことによ
り、粒子を大幅に昇温できることが明らかである。しか
も上記計算は放射伝熱のみを考慮したもので、実際には
供給管10内の高温雰囲気ガスと接触するための伝熱や、
供給管10内面との接触による伝熱も起こるため、滞留時
間延長による昇温効果はいっそう顕著であると予想され
る。
で溶湯に落下し、この間に約100℃（上記式より算出）
にしか昇温しないため、落下時間を数秒延ばすことによ
り、粒子を大幅に昇温できることが明らかである。しか
も上記計算は放射伝熱のみを考慮したもので、実際には
供給管10内の高温雰囲気ガスと接触するための伝熱や、
供給管10内面との接触による伝熱も起こるため、滞留時
間延長による昇温効果はいっそう顕著であると予想され
る。
また、この装置では、原料供給機構に予熱用ヒーターを
付設したものに比べ、供給管10を加工するだけでよいか
ら実施コストが安く、しかも装置が小形かつ単純で済む
という利点がある。
付設したものに比べ、供給管10を加工するだけでよいか
ら実施コストが安く、しかも装置が小形かつ単純で済む
という利点がある。
さらに、この装置では、Ｔ字管部11との衝突による粒子
の落下速度が小さくなるので、原料投入時の溶湯Ｙの振
動が小さく、振動により単結晶の結晶成長部に転位等の
欠陥を引き起こすおそれがない。よって、この点からも
良質な単結晶を製造できるという効果が得られる。
の落下速度が小さくなるので、原料投入時の溶湯Ｙの振
動が小さく、振動により単結晶の結晶成長部に転位等の
欠陥を引き起こすおそれがない。よって、この点からも
良質な単結晶を製造できるという効果が得られる。
なお、本発明の供給管は上記実施例のみに限られず、第
３図ないし第５図のようなものも実施可能である。
３図ないし第５図のようなものも実施可能である。
第３図は、供給管10の下端にルツボ６の内周方向に延び
る一定長の緩傾斜部12を形成し、その下端開口部を再び
下方に向けたもので、管内を落下してきた原料を、前記
緩傾斜部12に沿ってゆっくり移動させる。これによれ
ば、緩傾斜部12の角度や長さを変更するだけで滞留時間
を簡単に調節できるうえ、緩傾斜部12が溶湯に近いため
供給管10内の原料が受ける放射熱量が大きい利点があ
る。
る一定長の緩傾斜部12を形成し、その下端開口部を再び
下方に向けたもので、管内を落下してきた原料を、前記
緩傾斜部12に沿ってゆっくり移動させる。これによれ
ば、緩傾斜部12の角度や長さを変更するだけで滞留時間
を簡単に調節できるうえ、緩傾斜部12が溶湯に近いため
供給管10内の原料が受ける放射熱量が大きい利点があ
る。
第４図は、供給管10の下端を半球状に塞ぎ、ここに多数
の孔13を形成したものである。
の孔13を形成したものである。
第５図は、供給管10の下端部を球状に膨らませて貯留部
14を形成し、その下端面に小さな孔15を形成したもの
で、貯留部14に一定量の原料が溜まるように各部寸法を
設定すれば、原料の滞留時間を大幅に長くできる。
14を形成し、その下端面に小さな孔15を形成したもの
で、貯留部14に一定量の原料が溜まるように各部寸法を
設定すれば、原料の滞留時間を大幅に長くできる。
なお、本発明は上記実施例のみに限られず、上記各実施
例の組み合わや、適宜変形も可能である。
例の組み合わや、適宜変形も可能である。
「発明の効果」 以上説明したように、本発明の結晶育成装置において
は、滞留部の作用により供給管内を原料が時間をかけて
落下するため、原料が受ける放射熱量およびその他の伝
熱量が大きい。したがって、原料が溶湯に落下するまで
に、この原料を溶湯の放射熱による溶湯温度に近い温度
まで加熱させることができ、原料投入による溶湯温度の
変化を効果的に低減することが可能で、原料が溶けきら
なかったり、溶湯Ｙが凝固するといった問題がなく、単
結晶成長部の温度変化による結晶欠陥の発生等も防げ
る。
は、滞留部の作用により供給管内を原料が時間をかけて
落下するため、原料が受ける放射熱量およびその他の伝
熱量が大きい。したがって、原料が溶湯に落下するまで
に、この原料を溶湯の放射熱による溶湯温度に近い温度
まで加熱させることができ、原料投入による溶湯温度の
変化を効果的に低減することが可能で、原料が溶けきら
なかったり、溶湯Ｙが凝固するといった問題がなく、単
結晶成長部の温度変化による結晶欠陥の発生等も防げ
る。
第１図は本発明の一実施例のシリコン結晶育成装置を示
す縦断面図、第２図は同装置に使用した供給管の縦断面
図、第３図ないし第５図はそれぞれ本発明の他の実施例
の供給管を示す縦断面図である。 １……炉体、６……ルツボ、 ７……引き上げワイヤ、10……供給管、 （以下、いずれも滞留部） 11……Ｔ字管部、12……緩傾斜部、 13……孔、14……貯留部、15……孔。
す縦断面図、第２図は同装置に使用した供給管の縦断面
図、第３図ないし第５図はそれぞれ本発明の他の実施例
の供給管を示す縦断面図である。 １……炉体、６……ルツボ、 ７……引き上げワイヤ、10……供給管、 （以下、いずれも滞留部） 11……Ｔ字管部、12……緩傾斜部、 13……孔、14……貯留部、15……孔。
フロントページの続き (72)発明者 佐平 健彰 埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地 三菱 金属株式会社中央研究所内 (56)参考文献 特公 昭56−11675（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】多結晶を溶融して溶湯とするルツボと、前
記溶湯に多結晶原料を供給するための供給管と、前記ル
ツボ内の溶湯から単結晶を引き上げる引上機構とを備え
た結晶育成装置において、 前記供給管の下端を、前記ルツボの内周面近傍かつ溶湯
の若干上方に位置させ、かつこの下端部に、原料を一定
時間滞留させる滞留部を設けたことを特徴とする結晶育
成装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62277894A JPH0764672B2 (ja) | 1987-11-02 | 1987-11-02 | 結晶育成装置 |
| EP88118267A EP0315156B1 (en) | 1987-11-02 | 1988-11-02 | Apparatus for growing crystals |
| DE8888118267T DE3865628D1 (de) | 1987-11-02 | 1988-11-02 | Einrichtung zur zuechtung von kristallen. |
| US07/521,683 US5080873A (en) | 1987-11-02 | 1990-05-10 | Apparatus for growing crystals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62277894A JPH0764672B2 (ja) | 1987-11-02 | 1987-11-02 | 結晶育成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01119593A JPH01119593A (ja) | 1989-05-11 |
| JPH0764672B2 true JPH0764672B2 (ja) | 1995-07-12 |
Family
ID=17589767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62277894A Expired - Fee Related JPH0764672B2 (ja) | 1987-11-02 | 1987-11-02 | 結晶育成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0764672B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USRE42814E1 (en) | 1998-10-30 | 2011-10-04 | Acqis Technology, Inc. | Password protected modular computer method and device |
| USRE42984E1 (en) | 1999-05-14 | 2011-11-29 | Acqis Technology, Inc. | Data security method and device for computer modules |
| US9529768B2 (en) | 1999-05-14 | 2016-12-27 | Acqis Llc | Computer system including CPU or peripheral bridge directly connected to a low voltage differential signal channel that communicates serial bits of a peripheral component interconnect bus transaction in opposite directions |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH089169Y2 (ja) * | 1992-02-18 | 1996-03-13 | コマツ電子金属株式会社 | 単結晶製造装置 |
| TW429273B (en) * | 1996-02-08 | 2001-04-11 | Shinetsu Handotai Kk | Method for feeding garnular silicon material, feed pipe used in the method, and method of manufacturing a silicon monocrystal |
| JP4148049B2 (ja) * | 2003-07-15 | 2008-09-10 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | 原料供給装置 |
| JP4403902B2 (ja) * | 2004-07-09 | 2010-01-27 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | 原料供給装置 |
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|---|---|---|---|---|
| JPS5611675A (en) * | 1979-07-04 | 1981-02-05 | Marantz Japan Inc | Key-touch strength changing circuit for automatic playing piano |
| JPS5688896A (en) * | 1979-12-22 | 1981-07-18 | Fujitsu Ltd | Growth of single crystal |
| JPS56164097A (en) * | 1980-05-23 | 1981-12-16 | Ricoh Co Ltd | Device for pulling up single crystal |
| DE3027262A1 (de) * | 1980-07-18 | 1982-02-11 | Skf Kugellagerfabriken Gmbh, 8720 Schweinfurt | Im ziehverfahren hergestellte, duennwandige lagerbuechse |
| JPS57179095A (en) * | 1981-04-28 | 1982-11-04 | Tohoku Metal Ind Ltd | Method and apparatus for manufacturing single crystal |
| JPS5933552A (ja) * | 1982-08-18 | 1984-02-23 | Toshiba Corp | デ−タ処理装置 |
| JPH0720288B2 (ja) * | 1986-05-26 | 1995-03-06 | 松下電工株式会社 | 遠隔監視制御装置 |
-
1987
- 1987-11-02 JP JP62277894A patent/JPH0764672B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| USRE42814E1 (en) | 1998-10-30 | 2011-10-04 | Acqis Technology, Inc. | Password protected modular computer method and device |
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| USRE42984E1 (en) | 1999-05-14 | 2011-11-29 | Acqis Technology, Inc. | Data security method and device for computer modules |
| USRE43171E1 (en) | 1999-05-14 | 2012-02-07 | Acqis Llc | Data security method and device for computer modules |
| US9529768B2 (en) | 1999-05-14 | 2016-12-27 | Acqis Llc | Computer system including CPU or peripheral bridge directly connected to a low voltage differential signal channel that communicates serial bits of a peripheral component interconnect bus transaction in opposite directions |
| US9529769B2 (en) | 1999-05-14 | 2016-12-27 | Acqis Llc | Computer system including CPU or peripheral bridge directly connected to a low voltage differential signal channel that communicates serial bits of a peripheral component interconnect bus transaction in opposite directions |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01119593A (ja) | 1989-05-11 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |