JPH06279168A - Single crystal manufacturing equipment - Google Patents
Single crystal manufacturing equipmentInfo
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- JPH06279168A JPH06279168A JP6516593A JP6516593A JPH06279168A JP H06279168 A JPH06279168 A JP H06279168A JP 6516593 A JP6516593 A JP 6516593A JP 6516593 A JP6516593 A JP 6516593A JP H06279168 A JPH06279168 A JP H06279168A
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- single crystal
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- melt
- crystal ingot
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 単結晶育成の進行に伴なう融液界面ないしは
坩堝位置の変位による単結晶の品質劣化を防止し、良好
な成長速度をもって高品質かつ均質な単結晶を製造す
る。
【構成】 坩堝中の融液から単結晶インゴットを育成
しながら引上げるのに用いられる単結晶製造装置内に、
成長する単結晶インゴットを同軸的に囲みその下端が単
結晶インゴットの外周面に近接するほぼ逆円錐状の管体
からなる熱遮蔽体を配するにおいて、その支持体とし
て、熱遮蔽体の上端外周面に接続され坩堝側方において
下方より支持する昇降機構を備えたものを用い、さらに
単結晶インゴットの育成進行に伴なう融液界面の変動に
関連して前記昇降機構により熱遮蔽体を変位させる制御
手段を設ける。
(57) [Summary] [Purpose] The quality of single crystals is prevented from deteriorating due to displacement of the melt interface or crucible position accompanying the progress of single crystal growth, and high quality and homogeneous single crystals are produced with good growth rate. To do. [Structure] In a single crystal manufacturing apparatus used for pulling a single crystal ingot while growing it from a melt in a crucible,
When arranging a heat shield consisting of a substantially conical tubular body that surrounds the growing single crystal ingot coaxially and has its lower end close to the outer peripheral surface of the single crystal ingot, as the support, the upper outer periphery of the heat shield A lifting mechanism that is connected to the surface and supported from below on the side of the crucible is used.Furthermore, the thermal shield is displaced by the lifting mechanism in relation to the fluctuation of the melt interface accompanying the growth of the single crystal ingot. A control means is provided.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、シリコンなどの単結晶
インゴットの製造において用いられる単結晶製造装置に
関するものであり、特に、融液からの輻射熱を遮断する
熱遮蔽体を有する装置構成の改良に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for producing a single crystal used for producing a single crystal ingot of silicon or the like, and in particular, improvement of an apparatus configuration having a heat shield for blocking radiant heat from a melt. It is about.
【0002】[0002]
【従来の技術】シリコン等の単結晶の製造方法として、
坩堝内の融液から結晶を成長させつつ引上げるチョクラ
ルスキー法(CZ法)が広く行なわれている。このCZ
法によるシリコン単結晶の製造に用いられる装置におい
て、引上げ中のシリコン単結晶を軸として、下端が該シ
リコン単結晶および融液に近接する逆円錐状の管体から
なる熱遮蔽体を設けること(例えば、特公昭57−40
119号公報、特開昭62−138386号公報)が提
唱されている。図3はこのような逆円錐状の熱遮蔽体を
配してなる単結晶製造装置の構成を示す使用状態図であ
る。2. Description of the Related Art As a method for producing a single crystal such as silicon,
The Czochralski method (CZ method), in which crystals are pulled from a melt in a crucible while growing, is widely used. This CZ
In an apparatus used for manufacturing a silicon single crystal by the method, a heat shield having an inverted conical tubular body whose lower end is close to the silicon single crystal and the melt with the silicon single crystal being pulled as an axis is provided ( For example, Japanese Patent Publication No. 57-40
119 and JP-A-62-138386) have been proposed. FIG. 3 is a use state diagram showing a configuration of a single crystal manufacturing apparatus in which such an inverted conical heat shield is arranged.
【0003】図3に示す単結晶製造装置31は、加熱チ
ャンバ部2aと引上げチャンバ部2bとからなるチャン
バ2を有している。加熱チャンバ部2a内には、チャン
バ2外に位置する駆動装置(図示せず)よりチャンバ底
部を貫通して延長される回転軸3に支持された石英製坩
堝4が配置されており、またこの坩堝4を所定の間隔を
有して囲繞する筒状の加熱ヒータ5が備えられており、
さらにこのヒータ5の外方には断熱材6が配されてい
る。なお、この例においては石英製坩堝4の外周は黒鉛
製坩堝7により保護されており、さらにこの黒鉛製坩堝
7は黒鉛製受皿8を介して回転軸5へ支持されている。A single crystal manufacturing apparatus 31 shown in FIG. 3 has a chamber 2 consisting of a heating chamber section 2a and a pulling chamber section 2b. Inside the heating chamber portion 2a, a quartz crucible 4 supported by a rotary shaft 3 extending through a chamber bottom portion by a driving device (not shown) located outside the chamber 2 is arranged. A cylindrical heater 5 surrounding the crucible 4 with a predetermined space is provided,
Further, a heat insulating material 6 is arranged outside the heater 5. In this example, the outer circumference of the quartz crucible 4 is protected by a graphite crucible 7, and the graphite crucible 7 is supported by the rotary shaft 5 via a graphite tray 8.
【0004】そして石英製坩堝4の上方には、前記石英
製坩堝4内に形成されるシリコン融液9から引上げられ
る単結晶インゴット10を同軸的に囲み、その下端部が
融液9界面および単結晶インゴット10の外周面に近接
する逆円錐状の管体からなる熱遮蔽体17が配置してあ
り、この熱遮蔽体17は、その上端外周面において前記
断熱体7上端より上方へと延長された固定支持体18に
接続されることで支持されている。Above the quartz crucible 4, a single crystal ingot 10 pulled up from the silicon melt 9 formed in the quartz crucible 4 is coaxially surrounded, and its lower end portion is at the interface of the melt 9 and the single crystal ingot 10. A heat shield 17 composed of an inverted conical tube is arranged near the outer peripheral surface of the crystal ingot 10, and the heat shield 17 is extended above the upper end of the heat insulator 7 on the outer peripheral surface of the upper end thereof. It is supported by being connected to the fixed support 18.
【0005】一方、引上げチャンバ部2bは、前記石英
製坩堝4内に形成されるシリコン融液9から引上げられ
る単結晶インゴット10の引上げ軸に沿って前記加熱チ
ャンバ部2aよりも上方へ延長された、前記加熱チャン
バ部2aよりも内径の小さな部位である。On the other hand, the pulling chamber portion 2b is extended above the heating chamber portion 2a along the pulling axis of the single crystal ingot 10 pulled from the silicon melt 9 formed in the quartz crucible 4. The inner diameter is smaller than that of the heating chamber portion 2a.
【0006】またチャンバ2内にはチャンバ上部壁面を
挿通して上方より垂下された先端部に種結晶12を保持
するためのチャック13を有する引上げワイヤ14が配
してあり、この引上げワイヤ14は、前記引上げチャン
バ部2bの上部に設けられたワイヤ引上げ装置11によ
って、回転しながら昇降することを可能とされている。Further, a pulling wire 14 having a chuck 13 for holding the seed crystal 12 at a tip portion penetrating from the upper wall surface of the chamber and hanging from above is arranged in the chamber 2, and the pulling wire 14 is The wire pulling device 11 provided on the upper portion of the pulling chamber portion 2b enables the lifting and lowering while rotating.
【0007】このような構成を有する製造装置31にお
いて、単結晶を育成を行なうにはまず、石英製坩堝4内
に多結晶シリコンおよび必要に応じて添加されるドーパ
ントなどの原料を所定量装填し、加熱ヒータ5によって
加熱して原料を溶融して融液9を形成する。そして、該
融液9に引上げワイヤ14先端に取付けられた種結晶1
2を浸漬し、石英製坩堝4および種結晶12を回転させ
ながら引上げ、種結晶12の下端に単結晶インゴット1
0を成長させるものである。なお、単結晶引上げ操作時
において、引上げチャンバ部2bに設けられた不活性ガ
ス導入口15からは、不活性ガスがチャンバ2内に導入
され、引上げチャンバ部2bから加熱チャンバ部2aへ
と流下するガス流れが形成されている。またチャンバ2
内のガスは、加熱チャンバ2aの底面に設けられたガス
排出口16に連通する排気装置(図示せず)によって吸
引することで系外に排出されている。In the manufacturing apparatus 31 having such a structure, in order to grow a single crystal, first, the quartz crucible 4 is charged with a predetermined amount of raw materials such as polycrystalline silicon and a dopant added as necessary. The raw material is melted by heating with the heater 5 to form the melt 9. Then, the seed crystal 1 attached to the melt 9 at the tip of the pulling wire 14
2 is soaked, the quartz crucible 4 and the seed crystal 12 are pulled up while being rotated, and the single crystal ingot 1 is attached to the lower end of the seed crystal 12.
It grows 0. During the single crystal pulling operation, the inert gas is introduced into the chamber 2 through the inert gas inlet 15 provided in the pulling chamber portion 2b and flows down from the pulling chamber portion 2b to the heating chamber portion 2a. A gas flow is formed. Also chamber 2
The gas inside is exhausted to the outside of the system by being sucked by an exhaust device (not shown) communicating with the gas exhaust port 16 provided on the bottom surface of the heating chamber 2a.
【0008】このような構成の単結晶引上げ装置31に
おいては、前記したように石英製坩堝9の上方には、逆
円錐状の熱遮蔽体17が配置してあるために、加熱ヒー
タ5および融液9などから成長する単結晶インゴット1
0へと向う輻射熱が遮られ、単結晶インゴット10の冷
却が促進され引上げ速度を早めることができる。また、
融液9より発生するSiOガスが上昇してチャンバ2壁
面に凝固付着し、これが単結晶成長界面へと落下して有
転位化を生じるといった問題が、熱遮蔽体17の存在に
より有効に阻止されるものである。In the single crystal pulling apparatus 31 having such a structure, since the heat shield 17 having an inverted conical shape is arranged above the quartz crucible 9 as described above, the heater 5 and the melting point are melted. Single crystal ingot 1 grown from liquid 9 etc.
The radiant heat toward 0 is blocked, the cooling of the single crystal ingot 10 is promoted, and the pulling speed can be increased. Also,
The presence of the heat shield 17 effectively prevents the problem that the SiO gas generated from the melt 9 rises and solidifies and adheres to the wall surface of the chamber 2 and drops to the single crystal growth interface to cause dislocation. It is something.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】図3に示すような単結
晶製造装置を用いて、単結晶インゴット10の引上げ操
作を行なう際、単結晶インゴット10の育成進行につれ
て、融液9の量が減少する。一方、熱遮蔽体17は前記
したように固定支持されており、その位置は不変である
ために、融液9の界面と熱遮蔽体17の下端部との間の
距離は、単結晶インゴット10の育成進行につれて漸次
大きくなっていき、これにつれて、単結晶成長界面近傍
における不活性ガスの流れおよび成長界面への輻射熱量
が変化し、所望の結晶品質を得るための最適条件の維持
が困難となるあるいはその実現のための制約が大きくな
るものであった。従来、融液9の界面高さを一定とする
ために、融液9の量の減少に応じて石英製坩堝4を上昇
させることも行なわれているが、このように石英製坩堝
5を上昇させた場合にも、石英製坩堝4と加熱ヒータ5
などとの位置関係が変動することにより、上記したよう
な単結晶成長界面への輻射熱量が変化してしまうもので
あった。When the single crystal ingot 10 is pulled up using the single crystal manufacturing apparatus as shown in FIG. 3, the amount of the melt 9 decreases as the growth of the single crystal ingot 10 progresses. To do. On the other hand, since the heat shield 17 is fixedly supported as described above, and its position is unchanged, the distance between the interface of the melt 9 and the lower end of the heat shield 17 is determined by the single crystal ingot 10. Of the single crystal growth interface, the flow of the inert gas in the vicinity of the single crystal growth interface and the amount of radiant heat to the growth interface change, making it difficult to maintain optimal conditions for obtaining the desired crystal quality. Or, the constraints for its realization became greater. Conventionally, in order to keep the interface height of the melt 9 constant, the quartz crucible 4 is also raised according to the decrease in the amount of the melt 9, but the quartz crucible 5 is raised in this way. Even in the case of allowing it, the quartz crucible 4 and the heater 5
Due to the change in the positional relationship with the above, the amount of radiant heat to the single crystal growth interface changes as described above.
【0010】なお、特公昭58−1080号公報には、
石英製坩堝5への原料の供給の容易化および融液形成時
の効率向上のために、このような熱遮蔽体10を上方よ
り昇降可能に支持し、単結晶育成開始時までは、熱遮蔽
体10を比較的上方へ保持しておくことが提唱されてい
るが、この文献においては、上記したような単結晶育成
時における融液9界面ないしは石英製坩堝4と熱遮蔽体
10との相対的位置関係の変動による単結晶成長条件の
変化に関する考察は何らなされておらず、またこのよう
に上方より熱遮蔽体10を支持した場合、支持体が加熱
チャンバ部2aの上方空間に存在するため、この支持体
へSiOガスが凝固付着しこれが単結晶成長界面へと落
下して有転位化を生じる虞れを招くものであった。Incidentally, Japanese Patent Publication No. 58-1080 discloses that
In order to facilitate the supply of the raw material to the quartz crucible 5 and to improve the efficiency at the time of melt formation, such a heat shield 10 is supported so that it can be moved up and down from above, and the heat shield is maintained until the start of single crystal growth. It has been proposed to hold the body 10 relatively upward, but in this document, the interface between the melt 9 or the quartz crucible 4 and the heat shield 10 during single crystal growth as described above. No consideration has been given to changes in the single crystal growth conditions due to changes in the physical positional relationship, and when the heat shield 10 is supported from above in this way, the support exists in the space above the heating chamber 2a. The SiO gas is solidified and adhered to this support, and this may fall to the single crystal growth interface to cause dislocation.
【0011】従って、本発明は、単結晶育成の進行に伴
なう融液界面ないしは坩堝位置の変位による単結晶の品
質劣化を防止し、良好な成長速度をもって高品質かつ均
質な単結晶を製造することができる単結晶製造装置を提
供することを目的とするものである。本発明はまた、逆
円錐状の熱遮蔽体を配した単結晶製造装置において、引
上げ操作全体を通じて、単結晶成長の最適条件を維持す
ることができる改良された単結晶製造装置を提供するこ
とを目的とするものである。Therefore, according to the present invention, the quality deterioration of a single crystal due to the displacement of the melt interface or the position of the crucible accompanying the progress of the growth of the single crystal is prevented, and a high quality and homogeneous single crystal is produced with a good growth rate. It is an object of the present invention to provide an apparatus for producing a single crystal that can be manufactured. The present invention also provides an improved single crystal manufacturing apparatus capable of maintaining optimum conditions for single crystal growth throughout a pulling operation in a single crystal manufacturing apparatus having an inverted conical heat shield. It is intended.
【0012】[0012]
【課題を解決しようとするための手段】上記諸目的を達
成する本発明は、坩堝中の融液から単結晶インゴットを
育成しながら引上げるのに用いられる単結晶製造装置で
あって、成長する単結晶インゴットを同軸的に囲みその
下端が単結晶インゴットの外周面に近接するほぼ逆円錐
状の管体からなる熱遮蔽体を有しており、この熱遮蔽体
の上端外周面に接続され、坩堝側方において、この逆円
錐状管体を下方より支持する支持体が昇降機構を備え、
さらに単結晶インゴットの育成進行に伴なう融液界面の
変動に関連して前記昇降機構により熱遮蔽体を変位させ
る制御手段を有していることを特徴とするものである。Means for Solving the Problems The present invention, which achieves the above objects, is an apparatus for producing a single crystal which is used for pulling a single crystal ingot while growing it from a melt in a crucible. The single crystal ingot is coaxially surrounded, the lower end of which has a heat shield consisting of a substantially conical tube body that is close to the outer peripheral surface of the single crystal ingot, and the upper end outer peripheral surface of this heat shield is connected. On the side of the crucible, a support body that supports the inverted conical tube body from below is provided with a lifting mechanism
Further, it is characterized in that it further comprises control means for displacing the heat shield by the elevating mechanism in relation to the change of the melt interface with the progress of the growth of the single crystal ingot.
【0013】[0013]
【作用】本発明の単結晶製造装置においては、逆円錐状
の熱遮蔽体を下方より昇降可能なように支持し、単結晶
インゴットの育成進行に伴なう融液界面の変動に関連し
て熱遮蔽体を任意に変位させることができるものであ
り、例えば、融液界面の低下に伴ない熱遮蔽体を下降さ
せ、融液界面と熱遮蔽体下端との距離を一定と保つこと
で単結晶成長界面への輻射熱量および成長界面近傍のガ
ス流れ等を単結晶引上げ操作を通じて一定化させること
ができ、単結晶の成長最適条件を維持して高品質かつ均
質な単結晶を得ることができるものである。In the apparatus for producing a single crystal of the present invention, the inverted conical heat shield is supported so as to be able to move up and down from below, and is related to the fluctuation of the melt interface accompanying the progress of growth of the single crystal ingot. The heat shield can be arbitrarily displaced. For example, by lowering the heat shield as the melt interface is lowered and keeping the distance between the melt interface and the heat shield lower end constant, The amount of radiant heat to the crystal growth interface and the gas flow in the vicinity of the growth interface can be made constant by pulling up the single crystal, and high quality and homogeneous single crystal can be obtained by maintaining the optimum single crystal growth conditions. It is a thing.
【0014】[0014]
【実施例】以下、本発明を実施態様に基づきより詳細に
説明する。図1は、本発明のシリコン単結晶製造の一実
施態様の構成を模式的に表わす使用状態図である。The present invention will be described in more detail based on the embodiments below. FIG. 1 is a use state diagram schematically showing the configuration of one embodiment of the silicon single crystal production of the present invention.
【0015】図1に示す単結晶製造装置1は、図3に示
す従来の単結晶製造装置31と同様に、加熱チャンバ部
2a内に、チャンバ2外に位置する駆動装置(図示せ
ず)よりチャンバ底部を貫通して延長される回転軸3に
黒鉛製受皿8を介して支持されかつ黒鉛製坩堝7により
外周を保護された石英製坩堝4、この坩堝4を所定の間
隔を有して囲繞する筒状の加熱ヒータ5、さらにこのヒ
ータ5の外方に筒状の断熱材6を配してなるものであ
り、またチャンバ2内にはチャンバ上部壁面を挿通して
上方より垂下された先端部に種結晶12を保持するため
のチャック13を有する引上げワイヤ14が配してあ
り、この引上げワイヤ14は、前記引上げチャンバ部2
bの上部に設けられたワイヤ引上げ装置11によって、
回転しながら昇降することを可能とされている。The single crystal manufacturing apparatus 1 shown in FIG. 1 is similar to the conventional single crystal manufacturing apparatus 31 shown in FIG. 3 in that the driving chamber (not shown) located outside the chamber 2 inside the heating chamber 2a. A quartz crucible 4 supported by a rotary shaft 3 extending through the bottom of the chamber through a graphite tray 8 and the outer periphery of which is protected by a graphite crucible 7, and the crucible 4 is surrounded by a predetermined distance. A cylindrical heating heater 5 and a cylindrical heat insulating material 6 are arranged on the outside of the heater 5, and the tip of the chamber 2 is hung from the upper side through the chamber upper wall surface. A pulling wire 14 having a chuck 13 for holding the seed crystal 12 is arranged in the portion, and the pulling wire 14 is the pulling chamber portion 2
By the wire pulling device 11 provided on the upper part of b,
It is possible to move up and down while rotating.
【0016】しかして、単結晶製造装置1において、石
英製坩堝4の上方には、前記石英製坩堝4内に形成され
るシリコン融液9から引上げられる単結晶インゴット1
0を同軸的に囲み、その下端部が融液9界面および単結
晶インゴット10の外周面に近接する逆円錐状の管体か
らなる熱遮蔽体17が配置してあるが、この熱遮蔽体1
7の上端外周面は、チャンバ2外に位置する油圧式、ギ
ア式等の昇降機構(図示せず)よりチャンバ底部を貫通
して延長され前記断熱材6の外方を通過して上端より上
方へと延長された可変支持体19に接続されており、熱
遮蔽体17は変位可能に支持されている。In the single crystal manufacturing apparatus 1, the single crystal ingot 1 is pulled above the quartz crucible 4 from the silicon melt 9 formed in the quartz crucible 4.
0 is coaxially surrounded, and a heat shield 17 composed of an inverted conical tube whose lower end is close to the interface of the melt 9 and the outer peripheral surface of the single crystal ingot 10 is arranged.
The outer peripheral surface of the upper end of 7 extends through the bottom of the chamber by a hydraulic or gear type elevating mechanism (not shown) located outside the chamber 2, passes through the outside of the heat insulating material 6, and is above the upper end. The heat shield 17 is displaceably supported by the variable support 19 which is extended to
【0017】なお、本発明の単結晶製造装置において、
熱遮蔽体17を下方から支持する可変支持体の構造とし
ては、熱遮蔽体17を変位可能に支持するものであれば
特に限定されるものではなく、上記構成以外にも、例え
ば、図2に示す別の実施態様の単結晶製造装置21にお
けるように、熱遮蔽体17の上端外周面を、断熱体7上
端より上方へと延長された連結体20に接続し、さらに
この筒状の断熱体7の下端を、チャンバ2外に位置する
昇降機構(図示せず)よりチャンバ底部を貫通して延長
された複数の可変支持体19に接続するような構成とし
てもよい。In the single crystal production apparatus of the present invention,
The structure of the variable support that supports the heat shield 17 from below is not particularly limited as long as it supports the heat shield 17 in a displaceable manner. As in the single-crystal manufacturing apparatus 21 of another embodiment shown, the outer peripheral surface of the upper end of the heat shield 17 is connected to the connector 20 extending upward from the upper end of the heat insulator 7, and the cylindrical heat insulator is further connected. The lower end of 7 may be connected to a plurality of variable supports 19 that extend through the bottom of the chamber by an elevating mechanism (not shown) located outside the chamber 2.
【0018】さらに本発明の単結晶引上げ装置において
は、このような可変支持体19を駆動する昇降機構に、
単結晶インゴット10の育成進行に伴なう融液9界面の
変動に関連して前記昇降機構により熱遮蔽体を変位させ
る制御装置(図示せず)が接続されている。Further, in the single crystal pulling apparatus of the present invention, the elevating mechanism for driving the variable support 19 is
A control device (not shown) for displacing the heat shield by the elevating mechanism is connected in connection with the fluctuation of the melt 9 interface accompanying the growth of the single crystal ingot 10.
【0019】なお、本発明の単結晶製造装置において用
いられる前記熱遮蔽体17を構成する材質としては、特
に限定されるものではなく、例えば、タングステン、ニ
オブ、タンタル、鋼、ニッケル、ゲルマニウムなどの金
属、窒化珪素、炭化珪素、窒化硼素などのセラミック
ス、グラファイトなどにこれらのセラミックスをコーテ
ィングしたものなどの各種のものを用いることができ
る。The material forming the heat shield 17 used in the apparatus for producing a single crystal of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include tungsten, niobium, tantalum, steel, nickel, germanium and the like. Various materials such as metal, ceramics such as silicon nitride, silicon carbide and boron nitride, and graphite coated with these ceramics can be used.
【0020】また熱遮蔽体17の下端内周部と育成され
る単結晶インゴット10の外周面との距離は、製造しよ
うとする単結晶インゴット10の大きさ、種類等によっ
て左右されるため一概には規定できないが、例えば5〜
100mm程度とされる。The distance between the inner peripheral portion of the lower end of the heat shield 17 and the outer peripheral surface of the single crystal ingot 10 to be grown depends on the size, type, etc. of the single crystal ingot 10 to be manufactured. Cannot be specified, but for example 5
It is about 100 mm.
【0021】このような単結晶製造装置1を用いて、単
結晶の引上げを行なうには、まず常法に基づき、石英製
坩堝4内に多結晶シリコンおよび必要に応じて添加され
るドーパントなどの原料を所定量装填し、加熱ヒータ5
によって加熱して原料を溶融して融液9を形成する。そ
して、前記可変支持体19により熱遮蔽体17を変位さ
せ、融液9の界面と熱遮蔽体17の下端との距離が、例
えば5〜100mmとなる所望の位置へと保持する。そ
の後、該融液9に引上げワイヤ14先端に取付けられた
種結晶12を浸漬し、石英製坩堝4および種結晶12を
回転させながら引上げ、種結晶12の下端に単結晶イン
ゴット10を成長させる。単結晶インゴット10の育成
が進行するにつれて、融液9の量が減少しその界面が低
下するので、可変支持体19の昇降機構を駆動し、前記
制御装置によって変位量を制御しながら、熱遮蔽体17
の高さを所定のものに変化させる。なお、必要に応じて
従来と同様に、石英製坩堝4を単結晶引上げ操作の進行
と共に漸次上昇させることも可能である。In order to pull up a single crystal by using the single crystal manufacturing apparatus 1 as described above, first, according to a conventional method, polycrystalline silicon and a dopant added as necessary in the quartz crucible 4 are added. A certain amount of raw material is loaded and the heater 5
Is heated to melt the raw material to form a melt 9. Then, the heat shield 17 is displaced by the variable support 19 and held at a desired position where the distance between the interface of the melt 9 and the lower end of the heat shield 17 is, for example, 5 to 100 mm. After that, the seed crystal 12 attached to the tip of the pulling wire 14 is immersed in the melt 9, and the quartz crucible 4 and the seed crystal 12 are pulled up while rotating, and the single crystal ingot 10 is grown at the lower end of the seed crystal 12. As the growth of the single crystal ingot 10 progresses, the amount of the melt 9 decreases and its interface lowers. Therefore, the elevating mechanism of the variable support 19 is driven, and the displacement amount is controlled by the control device while heat shielding is performed. Body 17
Change the height of the to a predetermined height. If necessary, the quartz crucible 4 can be gradually raised as the single crystal pulling operation proceeds, as in the conventional case.
【0022】単結晶引上げ操作時における熱遮蔽体17
の変位量は、単結晶成長界面近傍における熱分布を一定
に保ち得るように、漸次検出される単結晶インゴットの
重量、引上げ速度、単結晶成長界面の温度、石英製坩堝
4の位置等に基づき、予め組込まれたプログラムにより
前記制御装置により制御される。Thermal shield 17 during pulling operation of a single crystal
The amount of displacement of is based on the weight of the single crystal ingot, the pulling rate, the temperature of the single crystal growth interface, the position of the quartz crucible 4, etc., which are gradually detected so that the heat distribution near the single crystal growth interface can be kept constant. Is controlled by the control device according to a pre-installed program.
【0023】この制御方法としては各種の態様が考えら
れるが、例えば、融液9の界面の低下に伴ない熱遮蔽体
17を下降させ、融液9界面と熱遮蔽体17下端との距
離を単結晶引上げ操作を通じて一定と保つことで、単結
晶成長界面への輻射熱量および成長界面近傍のガス流れ
等を単結晶引上げ操作を通じてほぼ一定化させ、単結晶
の成長最適条件を一定に維持する、特に結晶品質に大き
な影響を及ぼす高温域における熱履歴を一定に維持し、
高品質かつ均質な単結晶を得ることができる。あるいは
また、融液9量の低下に伴ない融液9界面の高さを一定
とするために石英製坩堝4を上昇させる一方で、熱遮蔽
体17を変位させ、石英製坩堝4と加熱ヒータ5との相
対的位置の変動による単結晶成長界面への輻射熱量およ
び成長界面近傍のガス流れの変化を、熱遮蔽体17の変
位により相殺するような態様とすることも可能である。Although various modes are conceivable as this control method, for example, the heat shield 17 is lowered as the interface of the melt 9 is lowered, and the distance between the interface of the melt 9 and the lower end of the heat shield 17 is set. By keeping it constant throughout the single crystal pulling operation, the amount of radiant heat to the single crystal growth interface and the gas flow in the vicinity of the growth interface are made almost constant through the single crystal pulling operation, and the single crystal growth optimum condition is maintained constant. Maintains a constant thermal history in the high temperature range, which has a large effect on crystal quality,
A high quality and homogeneous single crystal can be obtained. Alternatively, the quartz crucible 4 is raised in order to keep the height of the melt 9 interface constant with the decrease in the amount of the melt 9, while the heat shield 17 is displaced to move the quartz crucible 4 and the heater. A change in the amount of radiant heat to the single crystal growth interface and a change in the gas flow in the vicinity of the growth interface due to a change in the relative position with respect to No. 5 may be offset by the displacement of the heat shield 17.
【0024】[0024]
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、単結
晶製造装置内に配置される逆円錐状の管体からなる熱遮
蔽体を下方より昇降可能に支持し、この熱遮蔽体の配置
位置を、単結晶育成時において所定のものへと漸次変位
させることによって、単結晶育成操作を通じて単結晶成
長条件を一定に維持することができ、これにより全長に
わたり良好でかつ均一な品質を有する単結晶インゴット
を得ることができるものである。As described above, according to the present invention, a heat shield composed of an inverted conical tubular body disposed in a single crystal manufacturing apparatus is supported so as to be vertically movable from below, and this heat shield By gradually displacing the arrangement position to a predetermined position during single crystal growth, the single crystal growth conditions can be maintained constant throughout the single crystal growth operation, which results in good and uniform quality over the entire length. A single crystal ingot can be obtained.
【図1】は、本発明の単結晶製造装置の一実施態様の構
成を模式的に表わす使用状態図、FIG. 1 is a use state diagram schematically showing a configuration of an embodiment of a single crystal production apparatus of the present invention,
【図2】は、本発明の単結晶製造装置の別の実施態様の
構成を模式的に表わす使用状態図、FIG. 2 is a use state diagram schematically showing the configuration of another embodiment of the single crystal production apparatus of the present invention,
【図3】は、従来の単結晶製造装置の構成を模式的に表
わす使用状態図である。FIG. 3 is a use state diagram schematically showing a configuration of a conventional single crystal manufacturing apparatus.
1,21…単結晶製造装置、2…チャンバ、2a…加熱
チャンバ部、2b…引上げチャンバ部、3…回転軸、4
…石英製坩堝、5…加熱ヒータ、6…断熱材、7…黒鉛
製坩堝、8…黒鉛製受皿、9…シリコン融液、10…単
結晶インゴット、11…ワイヤ引上げ装置、12…種結
晶、13…チャック、14…引上げワイヤ、15…不活
性ガス導入口、16…ガス排気口、17…熱遮蔽体、1
8…支持体、19…可変支持体、20…連結体。1, 21 ... Single crystal manufacturing apparatus, 2 ... Chamber, 2a ... Heating chamber section, 2b ... Pulling chamber section, 3 ... Rotation axis, 4
... quartz crucible, 5 ... heater, 6 ... heat insulating material, 7 ... graphite crucible, 8 ... graphite crucible, 9 ... silicon melt, 10 ... single crystal ingot, 11 ... wire pulling device, 12 ... seed crystal, 13 ... Chuck, 14 ... Pulling wire, 15 ... Inert gas introduction port, 16 ... Gas exhaust port, 17 ... Heat shield, 1
8 ... Support body, 19 ... Variable support body, 20 ... Connection body.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小島 清 山口県光市大字島田3434番地 ニッテツ電 子株式会社内 (72)発明者 内藤 俊太 山口県光市大字島田3434番地 ニッテツ電 子株式会社内 (72)発明者 高尾 滋良 山口県光市大字島田3434番地 新日本製鐵 株式会社光製鐵所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Kiyoshi Kojima, 3434 Shimada, Hitsu-shi, Yamaguchi Prefecture, Nittetsu Denshi Co., Ltd. 72) Inventor Shigeyoshi Takao 3434 Shimada, Hikari City, Yamaguchi Prefecture Nippon Steel Corporation Hikari Steel Works Ltd.
Claims (1)
成しながら引上げるのに用いられる単結晶製造装置であ
って、 成長する単結晶インゴットを同軸的に囲みその下端が単
結晶インゴットの外周面に近接するほぼ逆円錐状の管体
からなる熱遮蔽体を有しており、 この熱遮蔽体の上端外周面に接続され、坩堝側方におい
て、この逆円錐状管体を下方より支持する支持体が昇降
機構を備え、 さらに単結晶インゴットの育成進行に伴なう融液界面の
変動に関連して前記昇降機構により熱遮蔽体を変位させ
る制御手段を有していることを特徴とする単結晶の製造
装置。1. A single crystal manufacturing apparatus used for pulling a single crystal ingot while growing it from a melt in a crucible, wherein the growing single crystal ingot is coaxially surrounded, and its lower end is the outer periphery of the single crystal ingot. It has a heat shield consisting of an approximately conical tube that is close to the surface, is connected to the outer peripheral surface of the upper end of this heat shield, and supports this inverted conical tube from below on the side of the crucible. The support is provided with an elevating mechanism, and further has a control means for displacing the heat shield by the elevating mechanism in relation to the change of the melt interface accompanying the growth progress of the single crystal ingot. Single crystal manufacturing equipment.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6516593A JPH06279168A (en) | 1993-03-24 | 1993-03-24 | Single crystal manufacturing equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6516593A JPH06279168A (en) | 1993-03-24 | 1993-03-24 | Single crystal manufacturing equipment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06279168A true JPH06279168A (en) | 1994-10-04 |
Family
ID=13279003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6516593A Pending JPH06279168A (en) | 1993-03-24 | 1993-03-24 | Single crystal manufacturing equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06279168A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003081688A (en) * | 2001-06-25 | 2003-03-19 | Dowa Mining Co Ltd | Crystal growth furnace and crystal growth method |
| WO2023124334A1 (en) * | 2021-12-29 | 2023-07-06 | 西安奕斯伟材料科技有限公司 | Thermal field adjusting device and method for single crystal growth |
| JP2024504533A (en) * | 2021-12-29 | 2024-02-01 | 西安奕斯偉材料科技股▲ふん▼有限公司 | Thermal field adjustment device and method for single crystal growth |
-
1993
- 1993-03-24 JP JP6516593A patent/JPH06279168A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003081688A (en) * | 2001-06-25 | 2003-03-19 | Dowa Mining Co Ltd | Crystal growth furnace and crystal growth method |
| WO2023124334A1 (en) * | 2021-12-29 | 2023-07-06 | 西安奕斯伟材料科技有限公司 | Thermal field adjusting device and method for single crystal growth |
| JP2024504533A (en) * | 2021-12-29 | 2024-02-01 | 西安奕斯偉材料科技股▲ふん▼有限公司 | Thermal field adjustment device and method for single crystal growth |
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