JPH07330482A - Single crystal growth method and single crystal growth apparatus - Google Patents
Single crystal growth method and single crystal growth apparatusInfo
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- JPH07330482A JPH07330482A JP13186894A JP13186894A JPH07330482A JP H07330482 A JPH07330482 A JP H07330482A JP 13186894 A JP13186894 A JP 13186894A JP 13186894 A JP13186894 A JP 13186894A JP H07330482 A JPH07330482 A JP H07330482A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 坩堝31内の結晶原料の溶融液33から単結
晶を引き上げつつ成長させる単結晶成長方法において、
前処理工程として初期に成長させた結晶36’を一旦引
き上げ除去した後、本工程としての単結晶を成長させる
単結晶成長方法。
【効果】 溶融液33表面付近に浮遊する異物を前処理
工程で成長させた結晶36’中に殆ど取り込むことがで
き、本工程で単結晶の引き上げを行う際には、溶融液中
には異物はほとんど存在しない。このために単結晶の有
転位化を発生させずに単結晶の成長を行うことが可能に
なり、単結晶生産の歩留りを大幅に向上させることがで
きる。
(57) [Summary] [Structure] In a single crystal growth method of growing a single crystal while pulling it from a melt 33 of a crystal raw material in a crucible 31,
A single crystal growth method in which a single crystal is grown in this step after the crystal 36 'grown initially as a pretreatment step is pulled up and removed once. [Effect] Most of the foreign matter floating near the surface of the melt 33 can be taken into the crystal 36 ′ grown in the pretreatment step, and when pulling up the single crystal in this step, the foreign matter remains in the melt. Is almost nonexistent. Therefore, it becomes possible to grow the single crystal without causing dislocation of the single crystal, and the yield of the single crystal production can be greatly improved.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は単結晶成長方法及び単結
晶成長装置に関し、より詳細には半導体材料として使用
されるシリコン単結晶等の結晶を成長させる単結晶成長
方法及び単結晶成長装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a single crystal growth method and a single crystal growth apparatus, and more particularly to a single crystal growth method and a single crystal growth apparatus for growing a crystal such as a silicon single crystal used as a semiconductor material. .
【0002】[0002]
【従来の技術】単結晶を成長させるには種々の方法があ
るが、その一つにチョクラルスキー法(以下、CZ法と
記す)がある。図4は従来のCZ法に用いられる単結晶
成長装置を模式的に示した断面図であり、図中31は坩
堝を示している。2. Description of the Related Art There are various methods for growing a single crystal, one of which is the Czochralski method (hereinafter referred to as the CZ method). FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a single crystal growth apparatus used in the conventional CZ method, and 31 in the figure shows a crucible.
【0003】この坩堝31は、有底円筒形状の石英製の
内層保持容器31aと、この内層保持容器31aの外側
に嵌合された同じく有底円筒形状の黒鉛製の外層保持容
器31bとから構成されており、坩堝31は図中の矢印
方向に所定の速度で回転する支持軸38に支持されてい
る。この坩堝31の外側には抵抗加熱式のヒータ32
が、ヒータ32の外側には保温筒37が、それぞれ同心
円状に配置されており、坩堝31内にはこのヒータ32
により溶融させた結晶用原料の溶融液33が充填されて
いる。また、坩堝31の中心軸上には引き上げ棒あるい
はワイヤー等からなる引き上げ軸34が吊設されてお
り、この引き上げ軸34の先にシードチャック34aを
介して取り付けられた種結晶35を溶融液33の表面に
接触させ、引き上げ軸34を支持軸38と同一軸心で同
方向または逆方向に所定の速度で回転させながら引き上
げることにより、溶融液33を凝固させて単結晶36を
成長させている。The crucible 31 comprises a bottomed cylindrical quartz inner layer holding container 31a and a bottomed cylindrical graphite outer layer holding container 31b fitted to the outside of the inner layer holding container 31a. The crucible 31 is supported by a support shaft 38 that rotates at a predetermined speed in the direction of the arrow in the figure. A resistance heating type heater 32 is provided outside the crucible 31.
However, the heat insulating cylinders 37 are arranged concentrically outside the heater 32, and the heater 32 is provided inside the crucible 31.
It is filled with the melt 33 of the crystal raw material melted by. A pulling shaft 34 made of a pulling rod, a wire, or the like is hung on the center axis of the crucible 31. The seed crystal 35 attached to the tip of the pulling shaft 34 via a seed chuck 34a is melted 33 The melt 33 is solidified by growing the single crystal 36 by bringing the melted liquid 33 into contact with the surface and rotating the pull-up shaft 34 in the same axis as the support shaft 38 in the same direction or in the opposite direction at a predetermined speed. .
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記したCZ法による
単結晶成長方法において、単結晶引き上げプロセス中に
石英製の内層保持容器31aより原料結晶(Si)の溶
融液33中に混入した酸素は、その一部が揮発性のSi
Oとなって坩堝31の側壁上部や引き上げ室39の内壁
に析出するが、析出したSiOの一部が引き上げ中に坩
堝31内に落下し、溶融液33中に混入する場合があ
る。また何らかの原因で、予め引き上げ室39内に存在
していた異物等も坩堝31内に落下して溶融液33中に
混入することがある。さらに原料結晶である塊状Si等
の表面に付着、あるいはその内部に含有されていた異
物、又は石英製の内層容器31aに付着していた異物
は、加熱により溶融液33が形成されるに従い、溶融液
33中に取り込まれることになる。In the above-described single crystal growth method by the CZ method, oxygen mixed in the melt 33 of the raw material crystal (Si) from the quartz inner layer holding container 31a during the single crystal pulling process is Part of it is volatile Si
It becomes O and is deposited on the upper side wall of the crucible 31 and on the inner wall of the pulling chamber 39. However, a part of the deposited SiO may fall into the crucible 31 during pulling and mix into the melt 33. Further, for some reason, foreign matter or the like that was previously present in the pull-up chamber 39 may fall into the crucible 31 and be mixed into the melt 33. Further, the foreign matter adhered to the surface of the lumped Si or the like which is the raw material crystal, or contained therein, or the foreign matter adhered to the quartz inner layer container 31a is melted as the melt 33 is formed by heating. It is taken into the liquid 33.
【0005】これらの、主として酸化物や石英等からな
る異物は、単結晶引き上げ中に溶融液33の表面付近に
浮遊し易く、成長する単結晶36にこれら異物が取り込
まれると、該異物に起因して転位が発生することにな
る。These foreign matters mainly composed of oxides, quartz, etc. easily float near the surface of the melt 33 during pulling of the single crystal, and when these foreign matters are taken into the growing single crystal 36, they are caused. Then, dislocation occurs.
【0006】上記のようなメカニズで単結晶36の引き
上げ中に転位が発生すると、それ以降に成長する単結晶
36が有転位化するばかりでなく、すでに成長した結晶
の一部も有転位化し、製品として使用可能な無転位結晶
領域が少なくなり、製品歩留りが低下することになる。
従って、単結晶36の有転位化を防止することは、単結
晶成長法において最も重要な課題の一つとなっている。When dislocations occur during the pulling of the single crystal 36 by the above-mentioned mechanism, not only the single crystal 36 that grows thereafter becomes dislocation-containing, but also a part of the already grown crystal becomes dislocation-forming, The dislocation-free crystal region usable as a product is reduced, and the product yield is reduced.
Therefore, preventing dislocation of the single crystal 36 is one of the most important problems in the single crystal growth method.
【0007】これに対し、SiOの溶融液表面への落下
を防止することができる単結晶棒の製造装置及び方法が
特開昭64−65086号公報に開示されている。図5
は該公報に記載されている単結晶棒の製造装置を模式的
に示した断面図である。On the other hand, Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 64-65086 discloses an apparatus and method for producing a single crystal ingot capable of preventing SiO from falling onto the surface of a molten liquid. Figure 5
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a single crystal ingot manufacturing apparatus described in the publication.
【0008】この単結晶棒の製造装置41は、引き上げ
室42の中央上部に配設されている円筒43を除いて
は、図4に示した単結晶成長装置とほぼ同様の構成を有
しており、ここでは主にこの円筒43部分を説明する。This single crystal ingot manufacturing apparatus 41 has almost the same structure as the single crystal growth apparatus shown in FIG. 4, except for a cylinder 43 arranged in the upper center of the pulling chamber 42. Therefore, the cylinder 43 portion will be mainly described here.
【0009】この単結晶棒の製造装置41には、引き上
げ室42の中央上部に引き上げ軸34と同軸に、その一
端が引き上げ室42天井中央の開口縁に気密接合し、下
端が坩堝31内の溶融液33の表面に位置し、前記下端
から外上方に折り返して拡開されたカラー43aを有す
る円筒43が設けられている。In the apparatus 41 for manufacturing a single crystal ingot, one end of the device 41 is airtightly joined to the upper center of the pulling chamber 42 coaxially with the pulling shaft 34, one end of which is airtightly joined to the opening edge of the center of the ceiling of the pulling chamber 42, and the lower end is inside the crucible 31. A cylinder 43 is provided which is located on the surface of the melt 33 and has a collar 43a which is folded back outward from the lower end and expanded.
【0010】このような円筒43を配設することによ
り、溶融液33や黒鉛製のヒータ32から単結晶36が
受ける輻射熱を効果的に遮断し、単結晶引き上げ中の熱
履歴を広範囲に調整制御するとともに、ガス流を整えて
よりSiOが単結晶36の成長途中で坩堝31の側壁上
部や引き上げ室42上部に付着するのを防止し、またこ
れら付着したSiOが落下して溶融液33に混入するの
を防止することができる等の効果が記載されている。By arranging such a cylinder 43, the radiant heat received by the single crystal 36 from the melt 33 or the heater 32 made of graphite is effectively blocked, and the heat history during pulling of the single crystal is adjusted and controlled in a wide range. At the same time, by adjusting the gas flow, SiO is prevented from adhering to the upper part of the side wall of the crucible 31 and the upper part of the pulling chamber 42 during the growth of the single crystal 36, and the adhering SiO drops and mixes into the melt 33. It is described that such effects can be prevented.
【0011】しかし、円筒43のカラー43aは完全に
坩堝31の上部全体を覆ってはいないので、坩堝31の
周囲から落下してくる異物の混入を防ぐことはできず、
また原料の塊状Si等に含まれている異物が溶融液33
中に浮遊している場合に、ガスの流れによって浮遊物を
坩堝31の側壁側に押しやることは期待できず、これら
溶融液33中の異物が単結晶36中に取り込まれ易く、
単結晶36の有転位化を完全に防止することができない
という課題があった。However, since the collar 43a of the cylinder 43 does not completely cover the entire upper part of the crucible 31, it is impossible to prevent foreign matter from falling from the periphery of the crucible 31 from entering.
Further, the foreign matter contained in the bulk Si etc. of the raw material is
When suspended inside, it cannot be expected to push the suspended matter toward the side wall of the crucible 31 by the flow of gas, and the foreign substances in the melt 33 are easily taken into the single crystal 36,
There is a problem that the dislocation of the single crystal 36 cannot be completely prevented.
【0012】本発明はこのような課題に鑑みなされたも
のであり、単結晶を引き上げて成長させる際に、単結晶
の有転位化を防止し、単結晶の歩留りを大幅に向上させ
ることができる単結晶成長方法及び単結晶成長装置を提
供することを目的としている。The present invention has been made in view of the above problems, and it is possible to prevent dislocations in a single crystal when the single crystal is pulled and grown, and to greatly improve the yield of the single crystal. An object is to provide a single crystal growth method and a single crystal growth apparatus.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る単結晶成長方法は、坩堝内の結晶原料の
溶融液から単結晶を引き上げつつ成長させる単結晶成長
方法において、前処理工程として初期に成長させた結晶
を一旦引き上げ除去した後、本工程としての単結晶を成
長させることを特徴としている。In order to achieve the above object, a single crystal growth method according to the present invention is a single crystal growth method in which a single crystal is grown while being pulled from a melt of a crystal raw material in a crucible. The process is characterized in that the initially grown crystal is temporarily pulled up and removed, and then the single crystal is grown in this process.
【0014】また本発明に係る単結晶成長装置は、坩堝
内の結晶原料の溶融液から単結晶を引き上げつつ成長さ
せる単結晶成長装置において、引き上げ室の上部から前
記溶融液の表面付近にわたって、引き上げられる単結晶
の外周を覆う筒状体と、該筒状体の下端から前記坩堝の
側壁に向けて溶融液面とほぼ平行に配置された板状体
と、該板状体から延設され、前記坩堝の側壁上方を覆う
カバー体(以下、前記筒状体、前記板状体及び前記カバ
ー体を含めてガス流整流装置と記す)とを備えているこ
とを特徴としている。The single crystal growth apparatus according to the present invention is a single crystal growth apparatus for growing a single crystal while pulling it from a melt of a crystal raw material in a crucible, and pulling it from the upper part of a pulling chamber to the vicinity of the surface of the melt. A tubular body covering the outer periphery of the single crystal to be formed, a plate-like body arranged substantially parallel to the melt surface from the lower end of the tubular body toward the side wall of the crucible, and extending from the plate-like body, A cover body covering the upper side wall of the crucible (hereinafter, referred to as a gas flow rectifying device including the tubular body, the plate body, and the cover body) is provided.
【0015】まず本発明に係る単結晶成長方法について
説明する。該単結晶成長方法では、CZ法に用いられる
通常の単結晶成長装置を用いることができるが、引き上
げ室を構成する下部のメインチャンバーと上部のプルチ
ャンバーとの間を完全に隔離することができる仕切り板
を有している必要がある。First, the single crystal growth method according to the present invention will be described. In the single crystal growth method, an ordinary single crystal growth apparatus used in the CZ method can be used, but the lower main chamber and the upper pull chamber that form the pulling chamber can be completely isolated. It is necessary to have a partition plate.
【0016】この仕切り板により、前処理工程で成長さ
せた結晶を前記メインチャンバーの外まで引き上げた
後、前記プルチャンバーと前記メインチャンバーとを完
全に隔離することができる。従って、前記メインチャン
バーの内部を引き上げ時の状態に保ったまま、前処理工
程で成長させた結晶を外に取り出して廃棄し、再び単結
晶の引き上げを行うことが可能になる。With this partition plate, the pull chamber and the main chamber can be completely separated after the crystal grown in the pretreatment step is pulled out of the main chamber. Therefore, the crystal grown in the pretreatment step can be taken out and discarded while the inside of the main chamber is kept in the state of being pulled up, and the single crystal can be pulled up again.
【0017】前処理工程で成長させた結晶は廃棄するた
め、良好な結晶状態のものを形成する必要はなく、短時
間で形成することができる。表面付近の溶融液の大部分
を結晶化してその中にある異物を取り込むためには、成
長させる結晶の径が坩堝の内径とほぼ同寸法であること
が好ましい。しかし、通常引き上げ中の溶融液には対流
が生じ、その表面付近では中心に向かう流れが生じるの
で、坩堝の内径に対して引き上げる単結晶の直径の比が
0.3程度以上あれば、十分に異物を取り込むことがで
きる。初期に引き上げる単結晶の長さは5〜50mm程
度あれば良い。Since the crystal grown in the pretreatment step is discarded, it is not necessary to form a crystal in a good crystal state, and the crystal can be formed in a short time. In order to crystallize most of the melt near the surface and take in foreign substances therein, the diameter of the crystal to be grown is preferably approximately the same as the inner diameter of the crucible. However, convection usually occurs in the molten liquid during pulling, and a flow toward the center occurs near the surface, so if the ratio of the diameter of the single crystal to be pulled to the inner diameter of the crucible is about 0.3 or more, it is sufficient. Foreign substances can be taken in. The length of the single crystal that is initially pulled may be about 5 to 50 mm.
【0018】次に、本発明に係る単結晶成長装置につい
て説明する。本発明に係る単結晶成長装置において、上
記したガス流整流装置は、引き上げ室の壁面や坩堝の側
壁に付着した異物が坩堝内に落下して溶融液中に混入す
るのを防止すると共に、引き上げ室の上部(プルチャン
バー)から流入させたガスを前記溶融液表面付近におい
て前記坩堝の中心付近から周辺方向に向かうように流通
させ、前記溶融液表面に浮遊している異物を単結晶が成
長する界面より遠ざける働きを行う。Next, the single crystal growth apparatus according to the present invention will be described. In the single crystal growth apparatus according to the present invention, the above-described gas flow rectifier prevents foreign matter attached to the wall of the pulling chamber or the side wall of the crucible from falling into the crucible and mixing in the melt, and pulling up. The gas introduced from the upper part (pull chamber) of the chamber is circulated in the vicinity of the surface of the melt from the vicinity of the center of the crucible toward the peripheral direction, and a single crystal grows foreign matter floating on the surface of the melt. It works to keep it away from the interface.
【0019】このためには、前記ガス流整流装置を構成
する前記板状体を溶融液表面から一定の距離に保ち、か
つ流通するガスを特定の流速で流す必要がある。これら
の条件は、坩堝の大きさ等によっても異なるので、一概
には言えないが、溶融液表面付近のガスの流速が1〜2
0m/秒程度であるように設定するのが好ましい。ま
た、前記溶融液の液面は単結晶が成長すると共に低下し
ていくので、溶融液面と前記板状体との距離を一定に保
つためには、単結晶の成長に従って前記坩堝を一定速度
で上昇させていく必要がある。この移動は、前記坩堝を
支持している支持軸を用いて行う。またガスがプルチャ
ンバーから流入してきた後に前記筒状体上部から洩れな
いように、前記筒状体の上部は引き上げ室の天井に気密
に接合されている方が好ましい。また、前記ガス流整流
装置の材質は、耐熱性を有し、溶融液や単結晶を汚染す
ることがない、例えば高純度の炭素又はSiC等の非酸
化物系セラミックスが好ましい。For this purpose, it is necessary to keep the plate-like body constituting the gas flow rectifying device at a constant distance from the surface of the molten liquid and to let the flowing gas flow at a specific flow velocity. Since these conditions differ depending on the size of the crucible and the like, it cannot be generally stated that the flow velocity of the gas near the surface of the melt is 1 to 2
It is preferable to set it to be about 0 m / sec. Further, since the liquid level of the melt decreases as the single crystal grows, in order to keep the distance between the melt level and the plate-like body constant, the crucible is moved at a constant speed in accordance with the growth of the single crystal. It is necessary to raise with. This movement is performed by using a support shaft that supports the crucible. Further, it is preferable that the upper part of the cylindrical body is hermetically joined to the ceiling of the pulling chamber so that the gas does not leak from the upper part of the cylindrical body after flowing in from the pull chamber. The material of the gas flow rectifier is preferably non-oxide ceramics such as high-purity carbon or SiC that has heat resistance and does not contaminate the melt or the single crystal.
【0020】また本発明に係る単結晶成長装置を用い、
本発明に係る単結晶成長方法により単結晶を成長させれ
ば、異物は前記前処理工程で成長させた結晶中に取り込
まれるために溶融液中にほとんど存在しなくなり、しか
も単結晶の引き上げ中に異物が溶融液内に落下して混入
することはない。従って、単結晶の歩留りがさらに向上
する。Further, using the single crystal growth apparatus according to the present invention,
When a single crystal is grown by the single crystal growth method according to the present invention, foreign substances are hardly present in the melt because they are incorporated into the crystal grown in the pretreatment step, and moreover, during the pulling of the single crystal. Foreign matter does not fall into the melt and mix. Therefore, the yield of single crystals is further improved.
【0021】但し、この場合に前処理工程で形成する単
結晶の径を前記筒状体の直径より小さくする必要があ
り、また前記溶融液と前記板状体との間の距離を通常よ
りも大きくとるか、ガスの流量を下げて、浮遊物が前記
溶融液表面の中央に集まってくるようにする必要があ
る。However, in this case, the diameter of the single crystal formed in the pretreatment step needs to be smaller than the diameter of the cylindrical body, and the distance between the melt and the plate body is smaller than usual. It is necessary to take a large value or reduce the gas flow rate so that the suspended matter gathers in the center of the surface of the melt.
【0022】[0022]
【作用】上記構成の単結晶成長方法によれば、溶融液表
面付近に浮遊する異物は、前処理工程で成長させた結晶
中に殆ど取り込まれ、本工程の単結晶の引き上げを行う
際には、溶融液中に異物はほとんど存在しない。このた
めに単結晶は有転位化しにくく、単結晶の歩留りが大幅
に向上する。According to the method for growing a single crystal having the above-mentioned structure, most of the foreign matters floating near the surface of the melt are taken into the crystal grown in the pretreatment step, and when pulling up the single crystal in this step, There are almost no foreign substances in the melt. Therefore, the single crystal is less likely to have dislocations, and the yield of the single crystal is significantly improved.
【0023】また上記構成の単結晶成長装置によれば、
前記ガス流整流装置により、坩堝の外部から坩堝の内部
へ異物が落下することはない。またこの装置に引き上げ
室の上部から流入したガスは、前記坩堝の中心付近から
周辺方向に流通し、前記溶融液の表面に浮遊している異
物は、前記ガスの流通により単結晶が成長する界面より
外に遠ざけられる。このように、溶融液中に外部より異
物が混入してくることはなく、溶融液中の異物は単結晶
が成長する界面より遠ざけられので、単結晶の有転位化
が防止され、単結晶の歩留りが大幅に向上する。According to the single crystal growth apparatus having the above structure,
The gas flow rectifying device prevents foreign matter from falling from the outside of the crucible into the inside of the crucible. Further, the gas flowing into the apparatus from the upper part of the pulling chamber flows from the vicinity of the center of the crucible to the peripheral direction, and the foreign matter floating on the surface of the melt is an interface where a single crystal grows due to the flow of the gas. Can be kept further away. In this way, foreign matter is not mixed into the melt from the outside, and the foreign matter in the melt is kept away from the interface where the single crystal grows. The yield is greatly improved.
【0024】[0024]
【実施例】以下、本発明に係る単結晶成長方法及び単結
晶成長装置の実施例を図面に基づいて説明する。Embodiments of a single crystal growth method and a single crystal growth apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0025】[実施例1]図1は実施例に係る単結晶成
長方法における前処理工程を模式的に示した断面図であ
る。[Embodiment 1] FIG. 1 is a sectional view schematically showing a pretreatment step in a single crystal growth method according to an embodiment.
【0026】図1に示した単結晶成長装置は、引き上げ
室39のメインチャンバー39aとプルチャンバー39
bとを隔離するための仕切り板11が配設されている他
は、「従来の技術」の欄において説明した単結晶成長装
置(図4)とほぼ同様であるので、ここでは仕切り板1
1以外についての詳しい説明は省略する。The single crystal growth apparatus shown in FIG. 1 has a pull chamber 39 having a main chamber 39a and a pull chamber 39.
Since the partition plate 11 for isolating the partition b is provided, the partition plate 1 is almost the same as the single crystal growth apparatus (FIG. 4) described in the "Prior Art" section, and therefore the partition plate 1 is used here.
Detailed explanations other than 1 will be omitted.
【0027】仕切り板11はプルチャンバー39b内に
配設されており、通常は図示していない収納室に収納さ
れている。この収納室にはレール(図示せず)が敷設さ
れており、仕切り板11はこのレール上を自在に摺動で
きるように配設されている。そして、メインチャンバー
39aとプルチャンバー39bとを隔離する必要が生じ
た際には、仕切り板11を移動させて図1に示したよう
にメインチャンバー39a上部に蓋をし、密閉すること
ができるようになっている。仕切り板11に配設された
O−リング12はメインチャンバー29aの上壁に密着
し、密閉状態を維持するためのものである。また、通常
メインチャンバー39a内部は減圧であるので、一旦O
−リング12が密着すれば、その密閉性に問題はない
が、密閉状態をより完全にするためには、仕切り板11
の上面をバネ等により押さえ付ける構成としても良い。The partition plate 11 is disposed in the pull chamber 39b, and is normally stored in a storage chamber (not shown). A rail (not shown) is laid in this storage chamber, and the partition plate 11 is arranged so that it can freely slide on the rail. Then, when it becomes necessary to separate the main chamber 39a and the pull chamber 39b from each other, the partition plate 11 is moved to cover the upper portion of the main chamber 39a as shown in FIG. It has become. The O-ring 12 arranged on the partition plate 11 is in close contact with the upper wall of the main chamber 29a to maintain a sealed state. Moreover, since the inside of the main chamber 39a is normally depressurized,
-If the ring 12 is in close contact, there is no problem in the hermeticity, but in order to make the hermetically sealed state more complete, the partition plate 11
The upper surface of the above may be pressed by a spring or the like.
【0028】次に、本実施例に係る単結晶成長方法を図
1に基づいて説明する。Next, the single crystal growth method according to this embodiment will be described with reference to FIG.
【0029】まず、黒鉛製の外層保持容器31bに石英
製の内層容器(内径400mm)31aを嵌合した坩堝
31内に、結晶用原料としてSiの多結晶65kgを充
填し、さらにn型ドーパントとしてリン・シリコン合金
0.6gを添加する。次に、引き上げ室39内を10T
orrのアルゴン雰囲気(アルゴン流量:40リットル
/分)にし、ヒータ32に通電してヒータパワーを80
kwに設定し、原料結晶を全部溶融させる。原料結晶が
全部溶融した後にヒータパワーを67kwに下げ、溶融
液33の温度を安定化させる。その後、図1に示したよ
うに、引き上げ軸34先端のシードチャック34aに取
り付けてある種結晶35の下端を溶融液33に浸漬し、
坩堝31と引き上げ軸34とをお互いに逆方向に回転さ
せ、そのときの坩堝31の回転速度を1rpm、引き上
げ軸34の回転速度を10rpm、引き上げ速度を0.
3mm/分に設定して引き上げることにより結晶36’
を急成長させる。結晶36’の直径が380mmに達し
たら引き上げ速度を10mm/分に上げ、結晶36’を
切り離す。次に、この結晶36’をプルチャンバー39
b内部まで引き上げた後に仕切り板11を収納室より移
動させて、メインチャンバー39a上部に蓋をし、メイ
ンチャンバー39aとプルチャンバー39bとを完全に
隔離する。そして、プルチャンバー39bより結晶3
6’を速やかに外に取り出し、廃棄する。First, in a crucible 31 in which an outer layer container 31b made of graphite and an inner layer container (inner diameter 400 mm) 31a made of quartz are fitted, 65 kg of polycrystal of Si as a raw material for crystal is filled, and further, as an n-type dopant. Add 0.6 g of phosphorus-silicon alloy. Next, the inside of the raising chamber 39 is set to 10T
An argon atmosphere of orr (argon flow rate: 40 liters / minute) is set, the heater 32 is energized, and the heater power is set to 80.
It is set to kw and all the raw material crystals are melted. After all the raw material crystals are melted, the heater power is lowered to 67 kw to stabilize the temperature of the melt 33. Then, as shown in FIG. 1, the lower end of the seed crystal 35 attached to the seed chuck 34a at the tip of the pulling shaft 34 is immersed in the melt 33,
The crucible 31 and the pull-up shaft 34 are rotated in opposite directions, and the rotation speed of the crucible 31 at that time is 1 rpm, the rotation speed of the pull-up shaft 34 is 10 rpm, and the pull-up speed is 0.
Crystal 36 'by setting 3mm / min and pulling
Grow fast. When the diameter of the crystal 36 'reaches 380 mm, the pulling rate is increased to 10 mm / min to separate the crystal 36'. Next, this crystal 36 'is pulled into a pull chamber 39
After being pulled up to the inside of b, the partition plate 11 is moved from the storage chamber to cover the upper part of the main chamber 39a to completely separate the main chamber 39a and the pull chamber 39b. And the crystal 3 from the pull chamber 39b
Promptly remove 6'and discard.
【0030】その後、プルチャンバー39b内部をメイ
ンチャンバー39aと同じ雰囲気にした後に仕切り板1
1を開け、引き上げ軸34をメインチャンバー39aの
内部まで下げる。結晶36’を引き上げた後、ヒータパ
ワーを直ぐに70kwに上げ、原料結晶の溶融液33の
温度を安定化させ、本工程としての単結晶の引き上げを
実施する。After that, the inside of the pull chamber 39b is made to have the same atmosphere as that of the main chamber 39a, and then the partition plate 1
1 is opened, and the lifting shaft 34 is lowered to the inside of the main chamber 39a. After pulling up the crystal 36 ', the heater power is immediately raised to 70 kw to stabilize the temperature of the melt 33 of the raw material crystal, and pulling up of the single crystal as the main step.
【0031】まず、シードチャック34aに取り付けて
ある種結晶35の下端を溶融液33に浸漬し、坩堝31
と引き上げ軸34とをお互いに逆方向に回転させ、その
ときの坩堝31の回転速度を1rpm、引き上げ軸34
の回転速度を10rpm、引き上げ速度を1mm/分に
設定して直径が6インチの単結晶を成長させる。成長さ
せる単結晶の胴部の長さは1000mmとし、1000
mmに達したら、結晶を引き上げながら結晶径を徐々に
小さくしてゆき、最終的に結晶径が3mm以下になった
ら溶融液33から結晶を切り離し、引き上げ室39の中
で1時間徐冷した後、単結晶を引き上げ室39の外へ取
り出す。First, the lower end of the seed crystal 35 attached to the seed chuck 34a is dipped in the molten liquid 33 to form a crucible 31.
And the pull-up shaft 34 are rotated in opposite directions, and the rotation speed of the crucible 31 at that time is 1 rpm.
The rotation speed is set to 10 rpm and the pulling speed is set to 1 mm / min to grow a single crystal having a diameter of 6 inches. The length of the body of the single crystal to be grown is 1000 mm,
When the crystal size reaches mm, the crystal diameter is gradually reduced while pulling the crystal, and when the crystal diameter finally becomes 3 mm or less, the crystal is separated from the melt 33 and gradually cooled in the pulling chamber 39 for 1 hour. , The single crystal is taken out of the pulling chamber 39.
【0032】図2は本実施例及び比較例に係る単結晶の
無転位結晶引き上げ率を示したグラフである。ここで、
無転位結晶引き上げ率は、全結晶引き上げ数に対する無
転位結晶数の割合を示す。なお比較例は、図4に示した
従来の単結晶成長装置を用い、通常行われているCZ法
により引き上げられた単結晶の無転移結晶引き上げ率を
示したものである。FIG. 2 is a graph showing the dislocation-free crystal pulling rates of the single crystals according to this example and the comparative example. here,
The dislocation-free crystal pulling rate indicates the ratio of the dislocation-free crystal number to the total number of crystal pulling. The comparative example shows a dislocation-free crystal pulling rate of a single crystal pulled by the CZ method which is usually performed using the conventional single crystal growing apparatus shown in FIG.
【0033】図2に示したように、実施例1に係る単結
晶成長方法によると無転位結晶引き上げ率は、従来法の
71%に対し94%と大幅に向上していることが分か
る。As shown in FIG. 2, according to the single crystal growth method according to Example 1, the dislocation-free crystal pulling rate is significantly improved to 94% as compared with the conventional method of 71%.
【0034】上記実施例においては、Si単結晶を成長
させる方法について述べたが、本方法はSi以外の単結
晶の引き上げにも適用可能である。Although the method for growing a Si single crystal has been described in the above embodiment, this method can be applied to pulling a single crystal other than Si.
【0035】[実施例2]図3は、本実施例に係る単結
晶成長装置を模式的に示した断面図である。[Embodiment 2] FIG. 3 is a sectional view schematically showing a single crystal growth apparatus according to this embodiment.
【0036】ガス流整流装置21を除いては、図4に示
した単結晶成長装置とその構成は同様であるので、ここ
ではガス流整流装置21に関連する部分についてのみの
説明を行う。The structure is the same as that of the single crystal growth apparatus shown in FIG. 4 except for the gas flow rectifying device 21, so that only the part related to the gas flow rectifying device 21 will be described here.
【0037】このガス流整流装置21は、引き上げ軸3
4を中心として成長する単結晶36の外周部分を覆う形
状の筒状体21aと、筒状体21aの下端から周辺方向
に向けて延設され、溶融液面とほぼ平行に配置された板
状体21bと、さらに板状体21bの周縁から延設さ
れ、坩堝31の側壁上方を覆うカバー体21cを含んで
構成されている。また筒状体21dの上端部分には鍔2
1dが形成され、この鍔21dはメインチャンバー39
aの天井に密接して直接ボルト締めされている。ガス流
整流装置21はグラファイトの成形体であり、筒状体2
1aの直径は200mmで、坩堝31の側壁とカバー体
21cとの最も近い部分の距離は20mmである。The gas flow rectifying device 21 includes a pulling shaft 3
4, a cylindrical body 21a having a shape covering the outer peripheral portion of the single crystal 36, and a plate-like body extending from the lower end of the cylindrical body 21a toward the peripheral direction and arranged substantially parallel to the melt surface. It is configured to include a body 21b and a cover body 21c that extends from the peripheral edge of the plate-shaped body 21b and covers the upper side wall of the crucible 31. Further, a collar 2 is provided on the upper end portion of the cylindrical body 21d.
1d is formed, and the collar 21d is formed in the main chamber 39.
It is bolted directly to the ceiling of a. The gas flow rectifying device 21 is a molded body of graphite, and the tubular body 2
The diameter of 1a is 200 mm, and the distance between the side wall of the crucible 31 and the cover body 21c is 20 mm.
【0038】次に、上記結晶成長装置を用いて単結晶の
引き上げを行う方法について説明する。Next, a method for pulling a single crystal using the above crystal growth apparatus will be described.
【0039】まず、黒鉛製の外層保持容器31bに石英
製の内層容器(内径400mm)31aを嵌合した坩堝
31内に結晶用原料としてSiの多結晶65kgを充填
し、さらにn型ドーパントとしてリン・シリコン合金
0.6gを添加する。次に、引き上げ室39内を10T
orrのアルゴン雰囲気(アルゴン流量:40リットル
/分)にし、ヒータ32に通電してヒータパワーを80
kwに設定し、原料結晶を全部溶融させる。原料結晶が
全部溶融した後、ヒータパワーを60kwに下げ、溶融
液33の温度を安定化させる。この時、溶融液33の表
面とガス流整流装置21の板状体21bとの間隔を15
mmとし、以後結晶成長中もこの間隔が15mmを保持
するように、結晶成長に伴って坩堝31を上昇させる。First, a crucible 31 in which a graphite outer layer holding container 31b is fitted with a quartz inner layer container (inner diameter 400 mm) 31a is filled with 65 kg of Si polycrystal as a crystallization raw material, and phosphorus as an n-type dopant. -Add 0.6 g of silicon alloy. Next, the inside of the raising chamber 39 is set to 10T.
An argon atmosphere of orr (argon flow rate: 40 liters / minute) is set, the heater 32 is energized, and the heater power is set to 80.
It is set to kw and all the raw material crystals are melted. After all the raw material crystals are melted, the heater power is reduced to 60 kw to stabilize the temperature of the melt 33. At this time, the distance between the surface of the melt 33 and the plate-like body 21b of the gas flow rectifier 21 is set to 15
mm, and the crucible 31 is raised along with the crystal growth so that this distance is maintained at 15 mm during the crystal growth thereafter.
【0040】次に、シードチャック34aに取り付けて
ある種結晶35の下端を溶融液33に浸漬し、坩堝31
と引き上げ軸34とをお互いに逆方向に回転させ、その
ときの坩堝31の回転速度を1rpm、引き上げ軸34
の回転速度を10rpm、引き上げ速度を1mm/分に
設定して引き上げることにより直径6インチの単結晶3
6を成長させる。単結晶36の胴部の長さは1000m
mとし、1000mmに達したら結晶を引き上げながら
結晶径を徐々に小さくしてゆき、最終的に結晶径が3m
m以下になったら溶融液33から単結晶36を切り離
し、引き上げ室39の中で1時間徐冷した後、この単結
晶36を引き上げ室39の外へ取り出す。Next, the lower end of the seed crystal 35 attached to the seed chuck 34a is dipped in the melt 33 to form the crucible 31.
And the pull-up shaft 34 are rotated in opposite directions, and the rotation speed of the crucible 31 at that time is 1 rpm.
The single crystal 3 having a diameter of 6 inches can be obtained by setting the rotation speed of 10 rpm and the pulling speed to 1 mm / min.
Grow 6 The length of the body of the single crystal 36 is 1000 m
m, and when reaching 1000 mm, the crystal diameter is gradually reduced while pulling up the crystal until the crystal diameter is 3 m.
When the temperature becomes m or less, the single crystal 36 is separated from the melt 33, gradually cooled in the pulling chamber 39 for 1 hour, and then the single crystal 36 is taken out of the pulling chamber 39.
【0041】図2に、実施例1の場合と同様に、実施例
2に係る単結晶成長装置を用いて製造された単結晶の無
転位結晶引き上げ率を示す。図2に示したように、実施
例2に係る単結晶成長装置を用いて製造された単結晶の
無転位結晶引き上げ率は96%であり、従来の装置を用
いたものと比較して、無転位結晶引き上げ率が大幅に向
上していることが分かる。FIG. 2 shows a dislocation-free crystal pulling rate of a single crystal manufactured using the single crystal growth apparatus according to the second embodiment, as in the case of the first embodiment. As shown in FIG. 2, the dislocation-free crystal pulling rate of the single crystal produced by using the single crystal growth apparatus according to Example 2 was 96%, which is higher than that obtained by using the conventional apparatus. It can be seen that the dislocation crystal pulling rate is significantly improved.
【0042】以上説明したように上記実施例に係る単結
晶成長方法及び単結晶成長装置にあっては、単結晶に転
位を発生させずに単結晶の成長を行わせ得る確率が向上
し、単結晶の歩留りを大幅に向上させることができる。As described above, in the single crystal growth method and the single crystal growth apparatus according to the above-mentioned embodiment, the probability that the single crystal can be grown without generating dislocations in the single crystal is improved, The crystal yield can be significantly improved.
【0043】[0043]
【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る単結晶
成長方法にあっては、溶融液表面付近に浮遊する異物を
前処理工程で成長させた結晶中に殆ど取り込むことがで
き、本工程で単結晶の引き上げを行う際には、溶融液中
は異物はほとんど存在しない。このために単結晶を有転
位化させずに単結晶の成長を行うことが可能になり、単
結晶の歩留りを大幅に向上させることができる。As described above in detail, in the single crystal growth method according to the present invention, foreign matter floating near the surface of the melt can be almost taken into the crystal grown in the pretreatment step. When pulling the single crystal in the process, almost no foreign matter exists in the melt. Therefore, the single crystal can be grown without causing the single crystal to have dislocations, and the yield of the single crystal can be significantly improved.
【0044】また本発明に係る単結晶成長装置にあって
は、ガス流整流装置を設けたことにより、坩堝の外部周
辺に存在する異物が坩堝の内部に落下するのを防止する
ことができる。また引き上げ室の上部からこのガス流整
流装置に流入したガスを、前記坩堝の中心付近から周辺
方向に向かうように流通させることにより、前記溶融液
の表面に浮遊している異物を、単結晶が成長する界面外
へ遠ざけることができる。このため単結晶を有転位化さ
せずに単結晶の成長を行うことが可能になり、単結晶生
産の歩留りを大幅に向上させることができる。Further, in the single crystal growth apparatus according to the present invention, by providing the gas flow rectifying device, it is possible to prevent foreign matter existing around the outside of the crucible from falling into the inside of the crucible. Further, by flowing the gas flowing into the gas flow rectifier from the upper part of the pulling chamber toward the peripheral direction from the vicinity of the center of the crucible, the foreign matter floating on the surface of the melt is converted into a single crystal. It can be moved away from the growing interface. Therefore, the single crystal can be grown without causing the single crystal to have dislocations, and the yield of the single crystal production can be significantly improved.
【図1】本発明の実施例1に係る単結晶成長方法におけ
る前処理工程を模式的に示した断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a pretreatment step in a single crystal growth method according to Example 1 of the present invention.
【図2】実施例1、2及び比較例において製造された単
結晶の無転位結晶引き上げ率を示したグラフである。FIG. 2 is a graph showing dislocation-free crystal pulling rates of single crystals produced in Examples 1 and 2 and Comparative Example.
【図3】実施例2に係る単結晶成長装置を模式的に示し
た断面図である。FIG. 3 is a sectional view schematically showing a single crystal growth apparatus according to a second embodiment.
【図4】従来のCZ法に用いられる単結晶成長装置を模
式的に示した断面図である。FIG. 4 is a sectional view schematically showing a single crystal growth apparatus used in a conventional CZ method.
【図5】従来の単結晶製造装置の他の一例を模式的に示
した断面図である。FIG. 5 is a sectional view schematically showing another example of a conventional single crystal manufacturing apparatus.
21a 筒状体 21b 板状体 21c カバー体 31 坩堝 33 溶融液 36 単結晶 36’ 結晶 21a Cylindrical body 21b Plate-like body 21c Cover body 31 Crucible 33 Melt liquid 36 Single crystal 36 'Crystal
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲見 修一 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友金属工業株式会社内 (72)発明者 奥井 正彦 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友金属工業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Shuichi Inami 4-533 Kitahama, Chuo-ku, Osaka City, Osaka Prefecture Sumitomo Metal Industries, Ltd. (72) Masahiko Okui 4-chome, Kitahama, Chuo-ku, Osaka City, Osaka Prefecture No. 33 Sumitomo Metal Industries, Ltd.
Claims (2)
引き上げつつ成長させる単結晶成長方法において、前処
理工程として初期に成長させた結晶を一旦引き上げ除去
した後、本工程としての単結晶を成長させることを特徴
とする単結晶成長方法。1. A single crystal growth method for growing a single crystal while pulling it from a melt of a crystal raw material in a crucible, after pulling out and removing the initially grown crystal as a pretreatment step, and then as a single crystal as this step. A method for growing a single crystal, which comprises growing a.
引き上げつつ成長させる単結晶成長装置において、引き
上げ室の上部から前記溶融液の表面付近にわたって、引
き上げられる単結晶の外周を覆う筒状体と、該筒状体の
下端から前記坩堝の側壁に向けて溶融液面とほぼ平行に
配置された板状体と、該板状体から延設され、前記坩堝
の側壁上方を覆うカバー体とを備えていることを特徴と
する単結晶成長装置。2. A single crystal growth apparatus for growing a single crystal while pulling it from a melt of a crystal raw material in a crucible, in a cylindrical shape covering the outer periphery of the single crystal to be pulled from the upper part of the pulling chamber to the vicinity of the surface of the melt. Body, a plate-like body arranged from the lower end of the cylindrical body to the side wall of the crucible substantially parallel to the melt surface, and a cover body extending from the plate-like body and covering the upper side wall of the crucible An apparatus for growing a single crystal, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13186894A JPH07330482A (en) | 1994-06-14 | 1994-06-14 | Single crystal growth method and single crystal growth apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13186894A JPH07330482A (en) | 1994-06-14 | 1994-06-14 | Single crystal growth method and single crystal growth apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07330482A true JPH07330482A (en) | 1995-12-19 |
Family
ID=15068017
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13186894A Pending JPH07330482A (en) | 1994-06-14 | 1994-06-14 | Single crystal growth method and single crystal growth apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07330482A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1994
- 1994-06-14 JP JP13186894A patent/JPH07330482A/en active Pending
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