JPH09255475A - 単結晶成長装置 - Google Patents
単結晶成長装置Info
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- JPH09255475A JPH09255475A JP6690696A JP6690696A JPH09255475A JP H09255475 A JPH09255475 A JP H09255475A JP 6690696 A JP6690696 A JP 6690696A JP 6690696 A JP6690696 A JP 6690696A JP H09255475 A JPH09255475 A JP H09255475A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＤＬＣＺ法による単結晶引き上げ開始前の固
体層を、短時間で確実に形成することができる単結晶成
長装置を提供すること。 【解決手段】 石英坩堝1bと、坩堝受皿10の外周部に、
グラファイトよりも熱伝導率が低い、例えばカーボン繊
維からなる低熱伝導率材11を配設することにより、ヒー
タから坩堝受皿に伝わる熱量を低減する。低熱伝導率材
11の厚みの下限は３mmとする。低熱伝導率材11の高さＨ
は、坩堝受皿10の高さｈD の50％以上とする。周方向の
熱分布を均一化するために、低熱伝導率材11は坩堝受皿
10の全周を覆う方が好ましい。
体層を、短時間で確実に形成することができる単結晶成
長装置を提供すること。 【解決手段】 石英坩堝1bと、坩堝受皿10の外周部に、
グラファイトよりも熱伝導率が低い、例えばカーボン繊
維からなる低熱伝導率材11を配設することにより、ヒー
タから坩堝受皿に伝わる熱量を低減する。低熱伝導率材
11の厚みの下限は３mmとする。低熱伝導率材11の高さＨ
は、坩堝受皿10の高さｈD の50％以上とする。周方向の
熱分布を均一化するために、低熱伝導率材11は坩堝受皿
10の全周を覆う方が好ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体材料として
使用されるシリコン等の単結晶を成長させる、単結晶成
長装置に関する。
使用されるシリコン等の単結晶を成長させる、単結晶成
長装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】シリコン単結晶の成長方法として一般的
に用いられているものの１つにチョクラルスキー法（Ｃ
Ｚ法）がある。図４は、ＣＺ法に使用される単結晶成長
装置を示す、模式的縦断面図である。図中１は、チャン
バ８内に配設された坩堝を示しており、坩堝１は、グラ
ファイト製円板の上面中央に凹部を形成した坩堝受皿10
に嵌合され、図示しない回転・昇降機構に接続された支
持軸９で支持されている。坩堝１は、有底円筒状をなす
石英坩堝1bと、石英坩堝1bの外側に嵌合された、同じく
有底円筒状をなすグラファイト坩堝1aとから構成されて
いる。また坩堝１の上方には、引上げ棒又はワイヤ等か
らなる引上げ軸５が、回転及び昇降が可能なように垂下
されており、引上げ軸５の下端のシードチャック（図示
せず）には、種結晶４が取付けられている。坩堝１の外
側には、抵抗加熱式のヒータ２が同心円筒状に配設され
ている。さらにヒータ２の外側には、保温筒7aが配設さ
れており、その下側からチャンバ８の底面にかけて、保
温板7bが配設されている。
に用いられているものの１つにチョクラルスキー法（Ｃ
Ｚ法）がある。図４は、ＣＺ法に使用される単結晶成長
装置を示す、模式的縦断面図である。図中１は、チャン
バ８内に配設された坩堝を示しており、坩堝１は、グラ
ファイト製円板の上面中央に凹部を形成した坩堝受皿10
に嵌合され、図示しない回転・昇降機構に接続された支
持軸９で支持されている。坩堝１は、有底円筒状をなす
石英坩堝1bと、石英坩堝1bの外側に嵌合された、同じく
有底円筒状をなすグラファイト坩堝1aとから構成されて
いる。また坩堝１の上方には、引上げ棒又はワイヤ等か
らなる引上げ軸５が、回転及び昇降が可能なように垂下
されており、引上げ軸５の下端のシードチャック（図示
せず）には、種結晶４が取付けられている。坩堝１の外
側には、抵抗加熱式のヒータ２が同心円筒状に配設され
ている。さらにヒータ２の外側には、保温筒7aが配設さ
れており、その下側からチャンバ８の底面にかけて、保
温板7bが配設されている。
【０００３】単結晶を成長させる場合、まず坩堝１に単
結晶用原料を充填し、坩堝１を所定方向へ所定回転数に
て回転させながら、ヒータ２により原料を溶融させ、融
液６とする。次に、引上げ軸５の下端のシードチャック
に種結晶４を取り付け、種結晶４が融液６に接触するま
で、引上げ軸５を降下させる。次に、引上げ軸５を坩堝
１とは逆方向に回転させながら上方へ引き上げることに
より、種結晶４の下端に接触した融液６が冷却され、単
結晶３が成長する。
結晶用原料を充填し、坩堝１を所定方向へ所定回転数に
て回転させながら、ヒータ２により原料を溶融させ、融
液６とする。次に、引上げ軸５の下端のシードチャック
に種結晶４を取り付け、種結晶４が融液６に接触するま
で、引上げ軸５を降下させる。次に、引上げ軸５を坩堝
１とは逆方向に回転させながら上方へ引き上げることに
より、種結晶４の下端に接触した融液６が冷却され、単
結晶３が成長する。
【０００４】図４に示す様な、一般的な単結晶成長装置
では、坩堝１はヒータ２により側部から加熱されるが、
融液６に熱を加えなければならないため、ヒータ２は坩
堝１の下側に偏って設置されている。さらに、単結晶３
の成長に伴い、融液６の液面レベルを一定に保つために
坩堝１を徐々に上昇させなければならないので、ヒータ
２が益々坩堝１の下方に位置するようになる。従って、
融液６の下部は上部より高温になり易く、融液６内の温
度分布が不均一化し、融液６の対流が激しくなって、単
結晶３中の酸素濃度分布に悪影響が及んでいた。また、
高温になった石英坩堝から、融液６中に多量の酸素が溶
け込み、単結晶中の酸素濃度が高くなる問題があった。
では、坩堝１はヒータ２により側部から加熱されるが、
融液６に熱を加えなければならないため、ヒータ２は坩
堝１の下側に偏って設置されている。さらに、単結晶３
の成長に伴い、融液６の液面レベルを一定に保つために
坩堝１を徐々に上昇させなければならないので、ヒータ
２が益々坩堝１の下方に位置するようになる。従って、
融液６の下部は上部より高温になり易く、融液６内の温
度分布が不均一化し、融液６の対流が激しくなって、単
結晶３中の酸素濃度分布に悪影響が及んでいた。また、
高温になった石英坩堝から、融液６中に多量の酸素が溶
け込み、単結晶中の酸素濃度が高くなる問題があった。
【０００５】この問題を解決するために、グラファイト
坩堝1aを上下方向に分割し、その高温となる部分に熱伝
導率が小さい部材（例えば高純度グラファイト）を使用
する方法が、特公昭57-55680号公報に開示されている。
坩堝1aを上下方向に分割し、その高温となる部分に熱伝
導率が小さい部材（例えば高純度グラファイト）を使用
する方法が、特公昭57-55680号公報に開示されている。
【０００６】また、特公平４-75880号公報には、グラフ
ァイト坩堝1aの一部に熱伝導率が小さいスペーサ（例え
ば石英製）を配設した坩堝が開示されているが、これ
は、結晶引上げ末期における、融液６の表面と石英坩堝
との接触部からの凝固物生成を防止するためのものであ
る。
ァイト坩堝1aの一部に熱伝導率が小さいスペーサ（例え
ば石英製）を配設した坩堝が開示されているが、これ
は、結晶引上げ末期における、融液６の表面と石英坩堝
との接触部からの凝固物生成を防止するためのものであ
る。
【０００７】半導体材料として使用されるシリコン単結
晶を成長させる場合、所定の電気抵抗率を得るために、
融液６中にドーピング不純物（ドーパント）を添加して
成長させる。このドーパントは、Pfann の式として知ら
れる下式に従って単結晶３の引上げ方向に偏析する。 ＣS ＝ ｋｅ・ＣC （１−ｆS ）ke-1 但し、ｋｅ：実効偏析係数 ＣS ：結晶中のドーパント濃度 ＣC ：引上げ開始時の融液中のドーパント濃度 ｆS ：結晶引上げ率（原料重量に対する結晶重量の比）
晶を成長させる場合、所定の電気抵抗率を得るために、
融液６中にドーピング不純物（ドーパント）を添加して
成長させる。このドーパントは、Pfann の式として知ら
れる下式に従って単結晶３の引上げ方向に偏析する。 ＣS ＝ ｋｅ・ＣC （１−ｆS ）ke-1 但し、ｋｅ：実効偏析係数 ＣS ：結晶中のドーパント濃度 ＣC ：引上げ開始時の融液中のドーパント濃度 ｆS ：結晶引上げ率（原料重量に対する結晶重量の比）
【０００８】一般に、シリコンに対するドーパントの実
効偏析係数は１より小さいので、単結晶３の成長に伴っ
て融液６中のドーパント濃度が次第に高くなり、単結晶
３の電気抵抗率は、その成長方向に沿って不均一になる
という問題がある。
効偏析係数は１より小さいので、単結晶３の成長に伴っ
て融液６中のドーパント濃度が次第に高くなり、単結晶
３の電気抵抗率は、その成長方向に沿って不均一になる
という問題がある。
【０００９】そこで、ドーパント濃度を均一化する方法
として、溶融層法、又は二層引上げ法（ＤＬＣＺ法：Do
uble Layered Czochralski Method)と呼ばれる方法が知
られている。図５は、特開平５-24972号公報に開示され
ている、ＤＬＣＺ法に使用される上下のヒータをもった
単結晶成長装置を示す、模式的縦断面図である。ＤＬＣ
Ｚ法では、単結晶原料を全て溶解した後、融液の下部を
凝固させ、坩堝１の底部に固体層6Sを、その上部に融液
層6Lを形成する。図５に示す装置では、原料の溶解時に
は上下のヒータ（メインヒータ2a, サブヒータ2b）によ
り加熱を行い、固体層6Sの形成時には、サブヒータ2bを
ｏｆｆにする方法をとることになる。固体層6Sの形成
後、融液層6Lで種結晶４の下端部を溶解した後、これを
引き上げて単結晶３を徐々に成長させ、これと同時に融
液層6Lの減少を補うよう、メインヒータ2aにて固体層6S
を溶解する。このとき、サブヒータ2bはｏｆｆである。
単結晶成長中には、単結晶３の引き上げに伴い融液面レ
ベルが低下するので、このレベルが一定位置に保たれる
ように、坩堝１を上昇せしめる。
として、溶融層法、又は二層引上げ法（ＤＬＣＺ法：Do
uble Layered Czochralski Method)と呼ばれる方法が知
られている。図５は、特開平５-24972号公報に開示され
ている、ＤＬＣＺ法に使用される上下のヒータをもった
単結晶成長装置を示す、模式的縦断面図である。ＤＬＣ
Ｚ法では、単結晶原料を全て溶解した後、融液の下部を
凝固させ、坩堝１の底部に固体層6Sを、その上部に融液
層6Lを形成する。図５に示す装置では、原料の溶解時に
は上下のヒータ（メインヒータ2a, サブヒータ2b）によ
り加熱を行い、固体層6Sの形成時には、サブヒータ2bを
ｏｆｆにする方法をとることになる。固体層6Sの形成
後、融液層6Lで種結晶４の下端部を溶解した後、これを
引き上げて単結晶３を徐々に成長させ、これと同時に融
液層6Lの減少を補うよう、メインヒータ2aにて固体層6S
を溶解する。このとき、サブヒータ2bはｏｆｆである。
単結晶成長中には、単結晶３の引き上げに伴い融液面レ
ベルが低下するので、このレベルが一定位置に保たれる
ように、坩堝１を上昇せしめる。
【００１０】ＤＬＣＺ法に使用される単結晶成長装置に
は、図５に示す様な上，下２段に分かれたヒータ（ダブ
ルヒータ）を備えるもの、底部側にもヒータを備えるト
リプルヒータを採用したもの、ヒータと坩堝との相対位
置を変化させるもの、分割はされていないが、ヒータの
部分的出力制御が可能なもの等がある。
は、図５に示す様な上，下２段に分かれたヒータ（ダブ
ルヒータ）を備えるもの、底部側にもヒータを備えるト
リプルヒータを採用したもの、ヒータと坩堝との相対位
置を変化させるもの、分割はされていないが、ヒータの
部分的出力制御が可能なもの等がある。
【００１１】また、ＤＬＣＺ法には、結晶の成長に伴い
溶融層の厚みを変化させる溶融層厚変化法（特開昭61-2
05691 号公報等) と、溶融層の厚みを変化させない溶融
層厚一定法 (特公昭34-8242 号公報等) とがあるが、い
ずれも、融液中のドーパント濃度を一定に保ち、単結晶
の成長方向における電気抵抗率を均一化するための方法
である。
溶融層の厚みを変化させる溶融層厚変化法（特開昭61-2
05691 号公報等) と、溶融層の厚みを変化させない溶融
層厚一定法 (特公昭34-8242 号公報等) とがあるが、い
ずれも、融液中のドーパント濃度を一定に保ち、単結晶
の成長方向における電気抵抗率を均一化するための方法
である。
【００１２】前述のように、ＤＬＣＺ法では単結晶の成
長方向における電気抵抗率の均一化を図るため、融液中
ドーパント濃度を一定に保つことを目的として固体層を
形成するが、固体層6Sの大きさで単結晶に取り込まれる
酸素濃度を制御することも可能である。即ち、固体層6S
を大きくすれば、酸素濃度を低減することができる。こ
れは、単結晶中の酸素濃度は、融液中の酸素濃度、特に
結晶界面直下の融液中の酸素濃度で略決定されるが、固
体層6Sが大きいと、融液中の酸素の供給源である石英坩
堝1aと融液層6Lとの接触面積が小さくなり、酸素の溶出
量が減るためである。単結晶３中の酸素濃度は、デバイ
ス特性，ウエハの機械的強度，金属不純物のゲッタリン
グ特性に影響を与える。半導体用シリコンウエハは、低
酸素のものが要求されている現状からも、低酸素の単結
晶が製造可能なＤＬＣＺ法は、重要な引き上げ法である
と言える。
長方向における電気抵抗率の均一化を図るため、融液中
ドーパント濃度を一定に保つことを目的として固体層を
形成するが、固体層6Sの大きさで単結晶に取り込まれる
酸素濃度を制御することも可能である。即ち、固体層6S
を大きくすれば、酸素濃度を低減することができる。こ
れは、単結晶中の酸素濃度は、融液中の酸素濃度、特に
結晶界面直下の融液中の酸素濃度で略決定されるが、固
体層6Sが大きいと、融液中の酸素の供給源である石英坩
堝1aと融液層6Lとの接触面積が小さくなり、酸素の溶出
量が減るためである。単結晶３中の酸素濃度は、デバイ
ス特性，ウエハの機械的強度，金属不純物のゲッタリン
グ特性に影響を与える。半導体用シリコンウエハは、低
酸素のものが要求されている現状からも、低酸素の単結
晶が製造可能なＤＬＣＺ法は、重要な引き上げ法である
と言える。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】ＤＬＣＺ法において坩
堝１内に固体層6Sを形成するには、坩堝１内上部の融液
域は加熱しつつ、坩堝１内の下部の融液を融点以下にす
る必要がある。しかし、従来のＣＺ法に採用されるホッ
トゾーンの構成では、ヒータ出力又はヒータ位置の制御
のみでは、坩堝１の底部に十分な固体層6Sを形成するこ
とが困難である。これは、坩堝１の外側及び下側に相対
する炉内が、断熱構造となっているためである。従っ
て、ＤＬＣＺ法では、通常チャンバ８の下半部の保温性
を低下させる構成が採用されている。ところがこの構成
では、メインヒータ2aの出力を約20％上げなければ融液
層6Lを所定温度に保持することができなくなる。この結
果、単結晶３も相対的に加熱されることになり、単結晶
３の 850〜1050℃間の冷却速度が減じられ、シリコンウ
エハの熱処理時に、酸化誘起積層欠陥（ＯＳＦ）が生じ
易くなる。この傾向は、結晶冷却速度が比較的遅い、８
インチ以上の大径の単結晶３ほど顕著に現れるので、こ
れは大径化を阻む一因となっている。
堝１内に固体層6Sを形成するには、坩堝１内上部の融液
域は加熱しつつ、坩堝１内の下部の融液を融点以下にす
る必要がある。しかし、従来のＣＺ法に採用されるホッ
トゾーンの構成では、ヒータ出力又はヒータ位置の制御
のみでは、坩堝１の底部に十分な固体層6Sを形成するこ
とが困難である。これは、坩堝１の外側及び下側に相対
する炉内が、断熱構造となっているためである。従っ
て、ＤＬＣＺ法では、通常チャンバ８の下半部の保温性
を低下させる構成が採用されている。ところがこの構成
では、メインヒータ2aの出力を約20％上げなければ融液
層6Lを所定温度に保持することができなくなる。この結
果、単結晶３も相対的に加熱されることになり、単結晶
３の 850〜1050℃間の冷却速度が減じられ、シリコンウ
エハの熱処理時に、酸化誘起積層欠陥（ＯＳＦ）が生じ
易くなる。この傾向は、結晶冷却速度が比較的遅い、８
インチ以上の大径の単結晶３ほど顕著に現れるので、こ
れは大径化を阻む一因となっている。
【００１４】本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたも
のであり、坩堝受皿の外周又は周縁部に低熱伝導率材を
配設することにより、単結晶引き上げ開始前の固体層形
成を短時間で確実に行うことができる、単結晶成長装置
を提供することを目的とする。
のであり、坩堝受皿の外周又は周縁部に低熱伝導率材を
配設することにより、単結晶引き上げ開始前の固体層形
成を短時間で確実に行うことができる、単結晶成長装置
を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、坩堝受皿上に
載置された坩堝内に、単結晶用原料の固体層と融液層と
を共存させた状態で単結晶を引き上げ成長させる単結晶
成長装置において、坩堝受皿の外周部に低熱伝導率材を
配したことを特徴とする。
載置された坩堝内に、単結晶用原料の固体層と融液層と
を共存させた状態で単結晶を引き上げ成長させる単結晶
成長装置において、坩堝受皿の外周部に低熱伝導率材を
配したことを特徴とする。
【００１６】坩堝受皿の外周部に低熱伝導率材を配する
ことにより、ヒータから坩堝受皿へ輻射熱が伝わり難く
なる一方、坩堝内底部の融液からの熱は、従来通り坩堝
受皿を介してその下面から放出されるので、坩堝底部に
おける降温が促進される。従って、チャンバの下半部の
保温性を低下（メインヒータのパワーを増加）させる構
成をとることなく、固体層を短時間で確実に形成するこ
とが可能となる。
ことにより、ヒータから坩堝受皿へ輻射熱が伝わり難く
なる一方、坩堝内底部の融液からの熱は、従来通り坩堝
受皿を介してその下面から放出されるので、坩堝底部に
おける降温が促進される。従って、チャンバの下半部の
保温性を低下（メインヒータのパワーを増加）させる構
成をとることなく、固体層を短時間で確実に形成するこ
とが可能となる。
【００１７】本発明の他の構成としては、坩堝受皿上に
載置された坩堝内に、原料の固体層と融液層とを共存さ
せた状態で単結晶を引き上げ成長させる単結晶成長装置
において、坩堝受皿の周縁部に低熱伝導率材が内包され
たものを採用しても良い。
載置された坩堝内に、原料の固体層と融液層とを共存さ
せた状態で単結晶を引き上げ成長させる単結晶成長装置
において、坩堝受皿の周縁部に低熱伝導率材が内包され
たものを採用しても良い。
【００１８】本発明に使用する低熱伝導率材は、成長方
向の寸法が坩堝受皿の厚みの50％より大きく、前記低熱
伝導率材の半径方向の寸法が、３mm以上であり、坩堝受
皿の半径の35％以下であるのが好ましい。
向の寸法が坩堝受皿の厚みの50％より大きく、前記低熱
伝導率材の半径方向の寸法が、３mm以上であり、坩堝受
皿の半径の35％以下であるのが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面に基づき、具体的に説明する。図１は、本発明
に係る単結晶成長装置を示す模式的縦断面図である。図
中１はチャンバ８内に配設された坩堝を示しており、坩
堝１は、グラファイト製円板の上面中央に凹部を形成し
た坩堝受皿10に嵌合載置され、図示しない回転・昇降機
構に接続された支持軸９にて支持されている。坩堝受皿
10の外周部には、グラファイトよりも熱伝導率が低い、
例えばカーボン繊維からなる低熱伝導率材11が配設ある
いは内包されている。坩堝１は、有底円筒状をなす石英
坩堝1bと、石英坩堝1bの外側に嵌合された、同じく有底
円筒状をなすグラファイト坩堝1aとから構成されてい
る。
示す図面に基づき、具体的に説明する。図１は、本発明
に係る単結晶成長装置を示す模式的縦断面図である。図
中１はチャンバ８内に配設された坩堝を示しており、坩
堝１は、グラファイト製円板の上面中央に凹部を形成し
た坩堝受皿10に嵌合載置され、図示しない回転・昇降機
構に接続された支持軸９にて支持されている。坩堝受皿
10の外周部には、グラファイトよりも熱伝導率が低い、
例えばカーボン繊維からなる低熱伝導率材11が配設ある
いは内包されている。坩堝１は、有底円筒状をなす石英
坩堝1bと、石英坩堝1bの外側に嵌合された、同じく有底
円筒状をなすグラファイト坩堝1aとから構成されてい
る。
【００２０】また、坩堝１の上方には、引上げ棒又はワ
イヤ等からなる引上げ軸５が、回転及び昇降が可能なよ
うに垂下されており、引上げ軸５の下端にはシードチャ
ックにより種結晶４が取り付けられている。坩堝１の外
側には、上下２段の抵抗加熱式のヒータ２（メインヒー
タ2a，サブヒータ2b）が同心円状に配設されており、ヒ
ータ２の外側には保温筒7aが配設され、その下側からチ
ャンバ８の底面にかけて、保温板7bが配設されている。
イヤ等からなる引上げ軸５が、回転及び昇降が可能なよ
うに垂下されており、引上げ軸５の下端にはシードチャ
ックにより種結晶４が取り付けられている。坩堝１の外
側には、上下２段の抵抗加熱式のヒータ２（メインヒー
タ2a，サブヒータ2b）が同心円状に配設されており、ヒ
ータ２の外側には保温筒7aが配設され、その下側からチ
ャンバ８の底面にかけて、保温板7bが配設されている。
【００２１】低熱伝導率材11は、図２に示す様に坩堝受
皿10の外周部に配設してもよいが、図３に示す様に坩堝
受皿10の周縁部に内包させてもよい。これは、内包した
方がＡｒ流による低熱伝導率材11の風化 (劣化) を防止
できるからである。低熱伝導率材11の厚み（坩堝受皿の
半径方向の寸法）Ｔの上限は、坩堝受皿10の半径ｒD の
35％を越えないこととする。厚みＴが坩堝受皿10の半径
ｒD の35％を越えると、熱が坩堝１から坩堝受皿10を経
由して放出されるのを妨げ、逆に坩堝１の底部が高温化
されることになる。
皿10の外周部に配設してもよいが、図３に示す様に坩堝
受皿10の周縁部に内包させてもよい。これは、内包した
方がＡｒ流による低熱伝導率材11の風化 (劣化) を防止
できるからである。低熱伝導率材11の厚み（坩堝受皿の
半径方向の寸法）Ｔの上限は、坩堝受皿10の半径ｒD の
35％を越えないこととする。厚みＴが坩堝受皿10の半径
ｒD の35％を越えると、熱が坩堝１から坩堝受皿10を経
由して放出されるのを妨げ、逆に坩堝１の底部が高温化
されることになる。
【００２２】また、低熱伝導率材11の厚みの下限は、３
mmとする。厚みが２mmを下回ると、十分な熱の遮断効果
が得られない。なお、低熱伝導材11は、その内半径が坩
堝受皿の半径の35％以上になる位置に配設することが必
要である。低熱伝導率材11の高さ（単結晶成長軸方向の
寸法）Ｈは、坩堝受皿10の高さｈ D の50％以上が好まし
い。50％未満では、ヒータ２から坩堝受皿10への熱輸送
を抑制する効果が小さい。さらに、周方向の熱分布を均
一にする必要性から、低熱伝導率材11は、坩堝受皿10の
全周を覆う方が好ましい。
mmとする。厚みが２mmを下回ると、十分な熱の遮断効果
が得られない。なお、低熱伝導材11は、その内半径が坩
堝受皿の半径の35％以上になる位置に配設することが必
要である。低熱伝導率材11の高さ（単結晶成長軸方向の
寸法）Ｈは、坩堝受皿10の高さｈ D の50％以上が好まし
い。50％未満では、ヒータ２から坩堝受皿10への熱輸送
を抑制する効果が小さい。さらに、周方向の熱分布を均
一にする必要性から、低熱伝導率材11は、坩堝受皿10の
全周を覆う方が好ましい。
【００２３】
【実施例】本発明に係わる坩堝受皿を用い、固体層6Sを
形成した。使用した低熱伝導率材, 単結晶成長装置のホ
ットゾーン構成物の寸法、及び引き上げ条件を下表に示
す。なお、ホットゾーン形状は通常のＣＺ炉用のものを
使用した。
形成した。使用した低熱伝導率材, 単結晶成長装置のホ
ットゾーン構成物の寸法、及び引き上げ条件を下表に示
す。なお、ホットゾーン形状は通常のＣＺ炉用のものを
使用した。
【００２４】
【表１】
【００２５】坩堝受皿は、熱伝導率が 0.4〜0.9 Ｊ／cm
sK (at700 ℃) のものを使用した。
sK (at700 ℃) のものを使用した。
【００２６】
【表２】
【００２７】 《実施条件》 単結晶用原料 半導体級高純度多結晶シリコン １１０ｋｇ 坩堝回転数 １ｒｐｍ シリコン融液の深さ ２２０ｍｍ ドーパント Ｐ（実効偏析係数：0.３５） 炉内雰囲気 １０ｔｏｒｒ Ａｒ流量：３０リットル／分
【００２８】本発明において、単結晶を成長させる場合
の手順を以下に示す。 （１）坩堝１に単結晶用原料を充填し、坩堝１を回転さ
せながら、メインヒータ2a，サブヒータ2bにより単結晶
用原料を全て溶融させる。 （２）引上げ軸５の下端に種結晶４を取り付け、種結晶
４が溶融液６に接触するまで引上げ軸５を降下させ、種
結晶と融液表面の接触部を見ながら、接触部から凝固膜
が発生しないように、あるいは、接触部が高温で融けお
ちないようにメインヒータパワーを調整する（サブヒー
タ2bはｏｆｆ）。 （３）固体層6Sの厚みを、一定（定常状態）になるまで
繰り返し測定する。固体層6Sの厚みは、シードチャック
に石英パイプを取付け（種結晶未装着）、石英パイプが
固体層6Sに接触するまで引上げ軸５を降下させ、そのス
トロークから算出した。
の手順を以下に示す。 （１）坩堝１に単結晶用原料を充填し、坩堝１を回転さ
せながら、メインヒータ2a，サブヒータ2bにより単結晶
用原料を全て溶融させる。 （２）引上げ軸５の下端に種結晶４を取り付け、種結晶
４が溶融液６に接触するまで引上げ軸５を降下させ、種
結晶と融液表面の接触部を見ながら、接触部から凝固膜
が発生しないように、あるいは、接触部が高温で融けお
ちないようにメインヒータパワーを調整する（サブヒー
タ2bはｏｆｆ）。 （３）固体層6Sの厚みを、一定（定常状態）になるまで
繰り返し測定する。固体層6Sの厚みは、シードチャック
に石英パイプを取付け（種結晶未装着）、石英パイプが
固体層6Sに接触するまで引上げ軸５を降下させ、そのス
トロークから算出した。
【００２９】本発明例１〜４及び比較例５〜９における
低熱伝導率材11の配設位置を、表３に示す。また、その
配設条件で上記手順により、単結晶を成長させた場合
の、生成した固体層厚及びその時に要したメインヒータ
2aのパワーを表４に示す。本発明例１〜３及び比較例５
〜７では、低熱伝導率材11を坩堝受皿10の外周部に配設
してあり、本発明例４及び比較例８では、低熱伝導率材
11が坩堝受皿10内に内包されている。比較例９は、低熱
伝導率材11を備えない、従来の坩堝受皿を使用した場合
である。
低熱伝導率材11の配設位置を、表３に示す。また、その
配設条件で上記手順により、単結晶を成長させた場合
の、生成した固体層厚及びその時に要したメインヒータ
2aのパワーを表４に示す。本発明例１〜３及び比較例５
〜７では、低熱伝導率材11を坩堝受皿10の外周部に配設
してあり、本発明例４及び比較例８では、低熱伝導率材
11が坩堝受皿10内に内包されている。比較例９は、低熱
伝導率材11を備えない、従来の坩堝受皿を使用した場合
である。
【００３０】
【表３】
【００３１】
【表４】
【００３２】表４より次のことがわかる。 （１）本発明例１〜４及び比較例９から、坩堝受皿10に
低熱伝導率材11を適用することにより、チャンバの下半
部の保温性を低下させなくても、容易に固体層6Sが形成
されることが分かる。また、ヒータパワーも増加させな
くてすむことが分かる。 （２）本発明例１，２及び比較例５の結果から、低熱伝
導率材11の高さＨを坩堝受皿10の高さｈD の50％以上に
しないと、固体層6Sが形成されないことが分かる。 （３）本発明例２及び比較例６の結果より、低熱伝導率
材11の厚みＴが２mm未満であると、固体層6Sが形成され
ないことが分かる。 （４）本発明例３及び比較例７の結果から、低熱伝導率
材11の厚みＴが坩堝受皿10の半径ｒD の35％を越える
と、固体層形成効果が得られないことが明らかである。 （５）本発明例４及び比較例８の結果より、低熱伝導率
材11の取付け位置については、その内半径が坩堝受皿10
の半径ｒD の65％以上の位置であると固体層形成効果は
得られるが、65％未満であると固体層6Sが形成されない
ことが分かる。
低熱伝導率材11を適用することにより、チャンバの下半
部の保温性を低下させなくても、容易に固体層6Sが形成
されることが分かる。また、ヒータパワーも増加させな
くてすむことが分かる。 （２）本発明例１，２及び比較例５の結果から、低熱伝
導率材11の高さＨを坩堝受皿10の高さｈD の50％以上に
しないと、固体層6Sが形成されないことが分かる。 （３）本発明例２及び比較例６の結果より、低熱伝導率
材11の厚みＴが２mm未満であると、固体層6Sが形成され
ないことが分かる。 （４）本発明例３及び比較例７の結果から、低熱伝導率
材11の厚みＴが坩堝受皿10の半径ｒD の35％を越える
と、固体層形成効果が得られないことが明らかである。 （５）本発明例４及び比較例８の結果より、低熱伝導率
材11の取付け位置については、その内半径が坩堝受皿10
の半径ｒD の65％以上の位置であると固体層形成効果は
得られるが、65％未満であると固体層6Sが形成されない
ことが分かる。
【００３３】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る単結晶成長
装置は、ＤＬＣＺ法に使用する坩堝受皿の外周部に低熱
伝導率材を配設または内包することにより、ヒータから
坩堝受皿中央部への熱伝導が抑制され、坩堝底部におけ
る降温が促進されるので、坩堝内底部での固体層の形成
を短時間で確実に行える等、本発明は優れた効果を奏す
る。
装置は、ＤＬＣＺ法に使用する坩堝受皿の外周部に低熱
伝導率材を配設または内包することにより、ヒータから
坩堝受皿中央部への熱伝導が抑制され、坩堝底部におけ
る降温が促進されるので、坩堝内底部での固体層の形成
を短時間で確実に行える等、本発明は優れた効果を奏す
る。
【図１】本発明に係る単結晶成長装置を示す、模式的断
面図である。
面図である。
【図２】本発明に係る低熱伝導率材を外周部に配設した
坩堝受皿を示す、要部断面図である。
坩堝受皿を示す、要部断面図である。
【図３】本発明の他の構造に係る低熱伝導率材を周縁部
に内包した坩堝受皿を示す要部断面図である。
に内包した坩堝受皿を示す要部断面図である。
【図４】ＣＺ法に用いられる単結晶成長装置を示す、模
式的縦断面図である。
式的縦断面図である。
【図５】従来のＤＬＣＺ法に用いられる単結晶成長装置
を示す、模式的縦断面図である。
を示す、模式的縦断面図である。
1a グラファイト坩堝 1b 石英坩堝 2a メインヒータ 2b サブヒータ ３ 単結晶 6S 固体層 6L 融液層 11 低熱伝導率材
Claims (2)
- 【請求項１】 坩堝内に単結晶用原料の固体層と融液層
とを共存させた状態で単結晶を引き上げ成長させる単結
晶成長装置において、坩堝受皿の周縁部に低熱伝導率材
を配設または内包してあることを特徴とする単結晶成長
装置。 - 【請求項２】 低熱伝導率材の単結晶成長軸方向の寸法
が坩堝受皿の厚みの50％より大きく、半径方向の寸法
が、３mm以上であり、坩堝受皿の半径の35％以下である
ことを特徴とする請求項１記載の単結晶成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6690696A JPH09255475A (ja) | 1996-03-22 | 1996-03-22 | 単結晶成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6690696A JPH09255475A (ja) | 1996-03-22 | 1996-03-22 | 単結晶成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09255475A true JPH09255475A (ja) | 1997-09-30 |
Family
ID=13329475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6690696A Pending JPH09255475A (ja) | 1996-03-22 | 1996-03-22 | 単結晶成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09255475A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012070528A1 (ja) * | 2010-11-22 | 2012-05-31 | 東洋炭素株式会社 | 単結晶引き上げ装置、及び単結晶引き上げ装置に用いられる低熱伝導性部材 |
| JP2012111648A (ja) * | 2010-11-22 | 2012-06-14 | Toyo Tanso Kk | 単結晶引き上げ装置、及び単結晶引き上げ装置に用いられる低熱伝導性部材 |
| JP2014080302A (ja) * | 2012-10-12 | 2014-05-08 | Globalwafers Japan Co Ltd | 単結晶引上装置及び単結晶引上方法 |
| KR20210142286A (ko) * | 2020-05-18 | 2021-11-25 | 주식회사 영도글로발 | 단결정 잉곳 성장장치의 저산소 단결정 성장을 위한 열차폐 장치 |
| CN117721520A (zh) * | 2023-12-13 | 2024-03-19 | 浙江星辉新材料科技有限公司 | 一种单晶炉热场 |
-
1996
- 1996-03-22 JP JP6690696A patent/JPH09255475A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012070528A1 (ja) * | 2010-11-22 | 2012-05-31 | 東洋炭素株式会社 | 単結晶引き上げ装置、及び単結晶引き上げ装置に用いられる低熱伝導性部材 |
| JP2012111648A (ja) * | 2010-11-22 | 2012-06-14 | Toyo Tanso Kk | 単結晶引き上げ装置、及び単結晶引き上げ装置に用いられる低熱伝導性部材 |
| US9453291B2 (en) | 2010-11-22 | 2016-09-27 | Toyo Tanso Co., Ltd. | Single crystal pulling apparatus and low heat conductive member used for single crystal pulling apparatus |
| JP2014080302A (ja) * | 2012-10-12 | 2014-05-08 | Globalwafers Japan Co Ltd | 単結晶引上装置及び単結晶引上方法 |
| KR20210142286A (ko) * | 2020-05-18 | 2021-11-25 | 주식회사 영도글로발 | 단결정 잉곳 성장장치의 저산소 단결정 성장을 위한 열차폐 장치 |
| CN117721520A (zh) * | 2023-12-13 | 2024-03-19 | 浙江星辉新材料科技有限公司 | 一种单晶炉热场 |
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