シリコン融体表面における固体シリカの局部溶損機構の解明

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07455302
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 向井 楠宏 九州工業大学, 工学部, 教授 (60023173)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 和才 京子 九州工業大学, 工学部, 助手 (90128124) ; 篠崎 信也 九州工業大学, 工学部, 講師 (00136524) ; 富田 侑嗣 九州工業大学, 工学部, 教授 (60039104)
• Keywords: シリコン単結晶 / チョクラルスキー法 / シリカるつぼ / シリコン融体表面 / 局部溶損

Research Abstract

1.局部溶損直接観察装置の改造製作
現有の固体酸化物の局部溶損の直接観察装置を大幅に改造し,以下の性能を持つ装置を製作した。
1)直径35cm,高さ35cmの鋼製チャンバーにSiC発熱体を組み込んだ電気抵抗炉。2)直径25mm,高さ25mmの均熱空間を最高1550℃に保持可能。3)鋼製チャンバーの胴部に互いに直行する4個の覗き窓を設け,3次元的に局部溶損の生起状態をその場観察可能。4)ボオアスコープを用いて,近接位置からのその場観察とビデオ,高速度カメラを用いての局部溶損現象の撮影,記録が可能。5)炉の内と外は,オーリングシール,スウェージロック機構を用いて気密性を高め,ArあるいはAr-O_2気流(流量をマスフローメーターで精密調整)中,10^<-3>〜10^<-1>MPaのもとでその場観察が可能。6)固体電解質を用いた酸素センサーにより,炉内の酸素分圧の測定が可能。実際のCZ法によるシリコン単結晶の育成条件は,上記温度,雰囲気の範囲内に含まれる。
2.局所溶損観察条件等の検討
1)るつぼ材質の選定とるつぼ寸法の決定。るつぼ材質としてSiO_2,BN,Si_3N_4,SiCを用い検討した結果,BNが最適と判断した。寸法については外径25mm内径22mm高さ14mmが最適と判断した。2)局部溶損近傍シリコンの急冷凝固試料作製については,しかし,石英とシリコンの熱膨張係数の大きな相違等により,非常に難しいことがわかった。そこで,炉内圧,シリコン融体内の酸素濃度の分析などから,平衡論,反応速度論を用いて,局部溶損部近傍のシリコン中酸素濃度分布を見積もる方法を検討していく予定である。