JPH08119786A - Device for pulling up single crystal - Google Patents
Device for pulling up single crystalInfo
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- JPH08119786A JPH08119786A JP28425594A JP28425594A JPH08119786A JP H08119786 A JPH08119786 A JP H08119786A JP 28425594 A JP28425594 A JP 28425594A JP 28425594 A JP28425594 A JP 28425594A JP H08119786 A JPH08119786 A JP H08119786A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、例えば単結晶シリコ
ンをＣＺ法（チョクラルスキー法：Ｃｚｏｃｈｒａｌｓ
ｋｉ ｃｒｙｓｔａｌ ｇｒｏｗｔｈ ｍｅｔｈｏｄ）
で製造するための単結晶引上技術、特に固液界面の直上
部分を冷却可能とした単結晶引上装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention uses, for example, CZ method (Czochralski method: Czochrals) for single crystal silicon.
ki crystal growh method)
The present invention relates to a technique for pulling a single crystal for manufacturing, particularly to a single crystal pulling apparatus capable of cooling a portion directly above a solid-liquid interface.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＣＺ法による結晶成長では、シリコン融
液は等温面である固液界面で漸時結晶化する。それゆ
え、界面での熱伝達が結晶成長において重要な役割を果
たす。したがって、育成結晶全域において均一かつ高度
の結晶性を実現するために、結晶成長中、固液界面の熱
条件を一定に保たねばならない。固液界面の熱的環境
は、結晶径、引き上げ速度、固液界面形状、結晶および
融液の温度勾配と対称性等の多くのパラメータで決定さ
れる。2. Description of the Related Art In crystal growth by the CZ method, a silicon melt is gradually crystallized at a solid-liquid interface which is an isothermal surface. Therefore, heat transfer at the interface plays an important role in crystal growth. Therefore, in order to realize uniform and high crystallinity in the entire grown crystal, the thermal condition of the solid-liquid interface must be kept constant during the crystal growth. The thermal environment of the solid-liquid interface is determined by many parameters such as crystal diameter, pulling rate, solid-liquid interface shape, temperature gradient and symmetry of crystal and melt.
【０００３】特開平６−１４４９８７号公報には、シリ
コン融液に種結晶を浸漬し、これを引き上げることによ
り単結晶シリコンを成長させる装置が記載されている。
この装置では、石英ルツボに保持したシリコン融液をヒ
ータで加熱し、引上機構によりシリコン単結晶棒を回転
させながら引き上げている。また、ガス整流管により、
その単結晶棒の成長の際に、単結晶棒の軸に沿って上方
から成長界面に向けて雰囲気ガスを導入している。さら
に、ガス整流管の下端にリフレクタを設けている。リフ
レクタは、ガス整流管の外上方向に折り返されて拡開し
ている。また、ガス整流管には、再加熱用のヒータを組
み込んでいる。Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 6-144987 discloses a device for growing single crystal silicon by immersing a seed crystal in a silicon melt and pulling it up.
In this apparatus, a silicon melt held in a quartz crucible is heated by a heater, and a silicon single crystal rod is pulled by a pulling mechanism while being rotated. Also, with the gas rectifier,
At the time of growing the single crystal ingot, an atmospheric gas is introduced from above along the axis of the single crystal ingot toward the growth interface. Further, a reflector is provided at the lower end of the gas rectifying pipe. The reflector is folded back to the outside of the gas flow straightening pipe and expanded. Further, a heater for reheating is incorporated in the gas rectifying tube.
【０００４】そして、この装置では、再加熱用のヒータ
で温度制御を行って引き上げ中の単結晶棒に適切な熱履
歴を与えている。In this apparatus, the temperature of the heater for reheating is controlled to give an appropriate heat history to the single crystal rod being pulled.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の単結晶引上装置にあっては、再加熱用のヒー
タの存在により実質的に引上速度を一定値より速くする
ことが出来ず、引上速度をコントロールすることはでき
ないという課題があった。However, in such a conventional single crystal pulling apparatus, the pulling speed cannot be substantially higher than a certain value due to the presence of the heater for reheating. However, there was a problem that the pulling speed could not be controlled.
【０００６】そこで、この発明は、引き上げる単結晶棒
に適切な熱履歴を与え、かつ、その引き上げ速度をコン
トロールすることのできる単結晶引上装置を提供するこ
とを、その目的としている。また、製造上の歩留まりを
高めることが容易な単結晶引上装置を提供することを、
その目的としている。Therefore, an object of the present invention is to provide a single crystal pulling apparatus capable of giving an appropriate heat history to a single crystal rod to be pulled and controlling the pulling rate thereof. Further, to provide a single crystal pulling apparatus that can easily increase the yield in manufacturing,
Its purpose is.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、ルツボに保持された結晶融液から単結晶棒を引き上
げる単結晶引上装置において、単結晶棒の下端部を取り
囲む冷却部と、この下端部の上側の単結晶棒の中間部を
取り囲む加熱部とを備えた単結晶引上装置である。According to a first aspect of the present invention, in a single crystal pulling apparatus for pulling a single crystal rod from a crystal melt held in a crucible, a cooling unit surrounding a lower end portion of the single crystal rod is provided. The single crystal pulling apparatus is provided with a heating portion surrounding the intermediate portion of the upper single crystal rod at the lower end portion.
【０００８】請求項２に記載の発明は、ルツボに保持さ
れた結晶融液から単結晶棒を引き上げる単結晶引上装置
において、単結晶棒の下端部を取り囲む第１の冷却部
と、この下端部の上側の単結晶棒の中間部を取り囲む加
熱部と、この中間部の上側の単結晶棒の上端部を取り囲
む第２の冷却部とを備えた単結晶引上装置である。According to a second aspect of the present invention, in a single crystal pulling apparatus for pulling a single crystal rod from a crystal melt held in a crucible, a first cooling portion surrounding a lower end portion of the single crystal rod and a lower end of this cooling portion. The single crystal pulling apparatus is provided with a heating part surrounding the middle part of the single crystal rod on the upper side of the section and a second cooling part surrounding the upper end of the single crystal bar on the upper side of the middle part.
【０００９】[0009]
【作用】この発明にあっては、単結晶棒を引き上げる
際、結晶融液界面の近傍部分の温度コントロールを行う
（冷却する）。この結果、引き上げ速度をコントロール
することができ、製造上の歩留まりを高めることもでき
る。また、ヒータにより所定温度域にて保温効果を付与
することができ、その結晶性を高めている。例えば、低
酸素濃度の単結晶棒を得ることができる。さらに、その
後、冷却することで、ＯＳＦ等の欠陥の発生を阻止する
こともできる。In this invention, when pulling the single crystal ingot, the temperature of the portion near the crystal melt interface is controlled (cooled). As a result, the pulling rate can be controlled and the manufacturing yield can be increased. In addition, the heater can provide a heat retaining effect in a predetermined temperature range, thereby enhancing its crystallinity. For example, a single crystal ingot having a low oxygen concentration can be obtained. Further, thereafter, by cooling, it is possible to prevent the occurrence of defects such as OSF.
【００１０】例えば、結晶化してから約１３００℃迄は
急冷し、これから１２００℃程度までは保温して結晶品
質を高める。さらに、１０５０℃〜８５０℃の領域は急
冷してＯＳＦ等を低減するものである。For example, after crystallizing, it is rapidly cooled to about 1300 ° C. and then kept at a temperature of about 1200 ° C. to improve the crystal quality. Further, the region of 1050 ° C to 850 ° C is rapidly cooled to reduce OSF and the like.
【００１１】[0011]
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１はこの発明の一実施例に係る単結晶引上装
置の概略構成を説明するための図である。図２はこの発
明に係る単結晶棒の熱履歴制御の効果を示すグラフであ
る。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram for explaining a schematic configuration of a single crystal pulling apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a graph showing the effect of heat history control of the single crystal ingot according to the present invention.
【００１２】図１に示すように、単結晶引上装置の炉体
１１の内部には石英ルツボ１３が配設されている。石英
ルツボ１３にはシリコン融液が注入されている。石英ル
ツボ１３は上側が開口した椀状または有底円筒状に形成
されている。この石英ルツボ１３は黒鉛サセプタ１４に
嵌合、保持されて、これに着脱可能に支持されている。
黒鉛サセプタ１４の底壁中心部には回転軸が取り付けら
れている。回転軸はモータにより駆動される構成であ
る。As shown in FIG. 1, a quartz crucible 13 is provided inside a furnace body 11 of a single crystal pulling apparatus. The quartz crucible 13 is filled with a silicon melt. The quartz crucible 13 is formed in a bowl shape or a bottomed cylindrical shape having an open upper side. The quartz crucible 13 is fitted and held in the graphite susceptor 14 and is detachably supported by the graphite susceptor 14.
A rotary shaft is attached to the center of the bottom wall of the graphite susceptor 14. The rotating shaft is driven by a motor.
【００１３】炉体１１の内部で黒鉛サセプタ１４の外側
には、これを取り囲むようにヒータ１６が配設されてい
る。ヒータ１６によりシリコン融液は加熱されることと
なる。環状に配設されたヒータ１６の外側には、保温筒
１７がこれを取り囲むように配設されている。炉体１１
の上部には、図示していないが引上機構、アルゴンガス
の導入口等が設けられている。引上機構の一部である引
上ワイヤが、石英ルツボ１３の上方で、石英ルツボ１３
と反対方向に回転しつつ上下動する構成である。引き上
げワイヤの先端には、チャックを介してシリコン単結晶
の種結晶が取り付けられる。種結晶を、シリコン融液に
浸した後、上昇させる。この結果、種結晶を始点として
順次成長したシリコン単結晶棒がアルゴン雰囲気中で引
き上げられる。なお、炉体１１の下部には排気口が設け
られている。排気口は真空装置に接続されている。A heater 16 is provided inside the furnace body 11 and outside the graphite susceptor 14 so as to surround the graphite susceptor 14. The heater 16 heats the silicon melt. A heat insulating cylinder 17 is arranged outside the annularly arranged heater 16 so as to surround it. Furnace body 11
Although not shown, a pulling mechanism, an argon gas inlet, and the like are provided in the upper part of the. A pulling wire, which is a part of the pulling mechanism, is provided above the quartz crucible 13 above the quartz crucible 13.
It is configured to move up and down while rotating in the opposite direction. A seed crystal of a silicon single crystal is attached to the tip of the pulling wire via a chuck. The seed crystal is immersed in the silicon melt and then raised. As a result, the silicon single crystal rods that have been grown sequentially starting from the seed crystal are pulled in an argon atmosphere. An exhaust port is provided at the bottom of the furnace body 11. The exhaust port is connected to a vacuum device.
【００１４】ここで、ルツボ１３内のシリコン融液の上
方には、シリコン単結晶棒を取り囲むように、冷却管Ａ
（第２の冷却部）、アフタヒータＡ／Ｈ、冷却管Ｂ（第
１の冷却部）が配設されている。詳しくは、円筒形の冷
却管ＡおよびアフタヒータＡ／Ｈの下端に、テーパ状の
円筒形状の冷却管Ｂが固着されている。換言すると、単
結晶棒の下端部は冷却管Ｂに、その上側の中間部は冷却
管Ａに、その上側の上端部はアフタヒータＡ／Ｈにそれ
ぞれ取り囲まれている。したがって、これらの冷却管
Ａ、アフタヒータＡ／Ｈ、冷却管Ｂにより単結晶棒の熱
履歴はコントロールされることとなる。Here, above the silicon melt in the crucible 13, a cooling pipe A is provided so as to surround the silicon single crystal ingot.
(Second cooling unit), after-heater A / H, cooling pipe B (first cooling unit) are arranged. Specifically, a tapered cylindrical cooling pipe B is fixed to the lower ends of the cylindrical cooling pipe A and the afterheater A / H. In other words, the lower end portion of the single crystal ingot is surrounded by the cooling pipe B, the upper middle portion thereof is surrounded by the cooling pipe A, and the upper end portion thereof is surrounded by the afterheater A / H. Therefore, the heat history of the single crystal ingot is controlled by the cooling pipe A, the afterheater A / H, and the cooling pipe B.
【００１５】したがって、ヒータ１６により加熱溶融さ
れたシリコン融液は、単結晶棒として引き上げられる
が、その途中にてまず冷却管Ｂによって急冷される。こ
れは冷却管Ｂを例えばウオータジャケット状に構成し
て、この中に冷却水を通流して単結晶棒から熱を吸収す
ることにより行う。次に、この単結晶棒はアフタヒータ
Ａ／Ｈにより所定温度（約１２００℃）に保持される。
さらに引き上げられた単結晶棒は、冷却管Ａにより冷却
される。すなわち、単結晶棒は、図２に示すような温度
プロファイルにしたがって制御されることとなる。な
お、図２において曲線Ｘ，Ｙは従来例によるプロファィ
ルを示している。Therefore, the silicon melt which is heated and melted by the heater 16 is pulled up as a single crystal rod, but is first rapidly cooled by the cooling pipe B in the middle thereof. This is done by constructing the cooling pipe B in a water jacket shape, for example, and passing cooling water through the cooling pipe to absorb heat from the single crystal rod. Next, this single crystal ingot is kept at a predetermined temperature (about 1200 ° C.) by the afterheater A / H.
The single crystal rod pulled up is cooled by the cooling pipe A. That is, the single crystal ingot is controlled according to the temperature profile shown in FIG. It should be noted that in FIG. 2, curves X and Y represent the profile according to the conventional example.
【００１６】なお、この冷却管Ａ，Ｂ、アフタヒータＡ
／Ｈからなる円筒体は、上方から流入するアルゴンガス
流を整流し、また、結晶融液から単結晶棒への輻射熱を
遮断している。また、円筒体は、その上端で炉体１１に
吊り下げられて支持されている。The cooling pipes A and B and the after-heater A
The / H cylinder rectifies the flow of argon gas flowing from above and blocks radiant heat from the crystal melt to the single crystal rod. Further, the cylindrical body is suspended and supported by the furnace body 11 at its upper end.
【００１７】図３および図４はこの発明の他の実施例に
係るアフタヒータＡ／Ｈと冷却管Ｂとを示す図である。
この実施例では、絶縁体からなる熱遮蔽用円筒体３０の
内面にカーボン製のヒータ３１を貼り付けたものであ
る。ヒータ３１は櫛歯状に構成されている。また、円筒
体３０の下端に延設された冷却管Ｂは、その下端が単結
晶棒の融液界面部に近接するように形成されている。こ
の冷却管Ｂのウォータジャケット部分に通流する冷却水
は、図外の給排装置により循環されている。その他の構
成は上記実施例のそれと同様である。3 and 4 are diagrams showing an after-heater A / H and a cooling pipe B according to another embodiment of the present invention.
In this embodiment, a carbon heater 31 is attached to the inner surface of a heat shield cylinder 30 made of an insulator. The heater 31 is formed in a comb shape. Further, the cooling pipe B extending to the lower end of the cylindrical body 30 is formed so that the lower end thereof is close to the melt interface portion of the single crystal rod. The cooling water flowing through the water jacket portion of the cooling pipe B is circulated by a supply / discharge device (not shown). The other structure is similar to that of the above embodiment.
【００１８】[0018]
【発明の効果】この発明によれば、引き上げる単結晶棒
の結晶性を高めることができるとともに、その引き上げ
速度を大きくすることができる。よって、製造上の歩留
まりも高めることができる。また、ＯＳＦ等の結晶欠陥
の発生を低減することもできる。According to the present invention, the crystallinity of the single crystal ingot to be pulled can be enhanced and the pulling rate can be increased. Therefore, the manufacturing yield can be increased. Further, it is possible to reduce the occurrence of crystal defects such as OSF.
【図１】この発明の一実施例に係る単結晶引上装置の要
部を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a main part of a single crystal pulling apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】この発明の一実施例に係る単結晶引上装置によ
る熱履歴制御効果を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing a heat history control effect by the single crystal pulling apparatus according to the embodiment of the present invention.
【図３】この発明の他の実施例に係るアフタヒータを示
す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing an after-heater according to another embodiment of the present invention.
【図４】この発明の他の実施例に係るアフタヒータを示
す半断面図である。FIG. 4 is a half sectional view showing an after-heater according to another embodiment of the present invention.
１３ ルツボ Ａ 冷却管（第２の冷却部） Ｂ 冷却管（第１の冷却部） Ａ／Ｈ アフタヒータ 13 Crucible A Cooling pipe (second cooling part) B Cooling pipe (first cooling part) A / H After heater
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成６年１２月２０日[Submission date] December 20, 1994
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００１５[Name of item to be corrected] 0015
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００１５】したがって、ヒータ１６により加熱溶融さ
れたシリコン融液は、単結晶棒として引き上げられる
が、その途中にてまず冷却管Ｂによって急冷される。こ
れは冷却管Ｂを例えばウオータジャケット状に構成し
て、この中に冷却水を通流して単結晶棒から熱を吸収す
ることにより行う。次に、この単結晶棒はアフタヒータ
Ａ／Ｈにより所定温度（約１３００℃）に保持される。
さらに引き上げられた単結晶棒は、冷却管Ａにより冷却
される。すなわち、単結晶棒は、図２に示すような温度
プロファイルにしたがって制御されることとなる。な
お、図２において曲線Ｘ，Ｙは従来例によるプロファイ
ルを示している。Therefore, the silicon melt which is heated and melted by the heater 16 is pulled up as a single crystal rod, but is first rapidly cooled by the cooling pipe B in the middle thereof. This is done by constructing the cooling pipe B in a water jacket shape, for example, and passing cooling water through the cooling pipe to absorb heat from the single crystal rod. Next, this single crystal ingot is kept at a predetermined temperature (about 1300 ° C.) by the afterheater A / H.
The single crystal rod pulled up is cooled by the cooling pipe A. That is, the single crystal ingot is controlled according to the temperature profile shown in FIG. Note that, in FIG. 2, curves X and Y show profiles according to the conventional example.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 降屋 久 埼玉県大宮市北袋町一丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社中央研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hisashi Furuya 1-297 Kitabukurocho, Omiya City, Saitama Prefecture Central Research Laboratory, Mitsubishi Materials Corporation
Claims (2)
棒を引き上げる単結晶引上装置において、 単結晶棒の下端部を取り囲む冷却部と、 この下端部の上側の単結晶棒の中間部を取り囲む加熱部
とを備えた単結晶引上装置。1. A single crystal pulling apparatus for pulling a single crystal rod from a crystal melt held in a crucible, comprising: a cooling portion surrounding a lower end portion of the single crystal rod; and an intermediate portion of the single crystal rod above the lower end portion. A single crystal pulling apparatus comprising:
棒を引き上げる単結晶引上装置において、 単結晶棒の下端部を取り囲む第１の冷却部と、 この下端部の上側の単結晶棒の中間部を取り囲む加熱部
と、 この中間部の上側の単結晶棒の上端部を取り囲む第２の
冷却部とを備えた単結晶引上装置。2. A single crystal pulling apparatus for pulling a single crystal rod from a crystal melt held in a crucible, comprising: a first cooling section surrounding a lower end portion of the single crystal rod; and a single crystal rod above the lower end portion. A single crystal pulling apparatus comprising: a heating part surrounding the middle part of the second cooling part; and a second cooling part surrounding the upper end part of the single crystal rod above the middle part.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28425594A JPH08119786A (en) | 1994-10-24 | 1994-10-24 | Device for pulling up single crystal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28425594A JPH08119786A (en) | 1994-10-24 | 1994-10-24 | Device for pulling up single crystal |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08119786A true JPH08119786A (en) | 1996-05-14 |
Family
ID=17676163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28425594A Pending JPH08119786A (en) | 1994-10-24 | 1994-10-24 | Device for pulling up single crystal |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08119786A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1994
- 1994-10-24 JP JP28425594A patent/JPH08119786A/en active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010529 |