JPH04209791A - シリコン単結晶引上装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はシリコン単結晶引上装置の改良に関する。

〔従来の技術〕

半導体デバイスは、チョクラルスキー法（ＣＺ法）によ
りシリコン単結晶を引き上げ、シリコン単結晶をスライ
スなどの工程によりウェハに加工し、ウェハをデバイス
製造工程に投入することにより製造される。デバイス製
造工程において、シリコンウェハが種々の熱処理を受け
ると、単結晶中で酸素が析出することはよく知られてい
る。このため、引き上げ中に単結晶中に取り込まれる酸
素の量を制御したり、シリコン単結晶の熱履歴を制御す
る方法が種々検討されている。しかし、従来は引き上げ
中に単結晶中に取り込まれる汚染不純物に関しては特に
注目されていない。

〔発明が解決しようとする課題〕

引上直後の単結晶が高温状態では、単結晶表面及び表面
付近のバルク単結晶中に存在する汚染不純物は外部へ揮
散する。しかし、引上中の単結晶が引上装置内で徐冷さ
れて低温になるにしたがって、不純物の析出核が発生し
たり、すでに単結晶中に発生している析出核を中心とし
て不純物が集まり析出核の形状が大きくなる。このため
、デバイス製造工程に投入する前に、ウェハを熱処理し
てイントリンシック・ゲッタリングしても、活性領域か
ら不純物を除去することが困難となる。そして、除去さ
れなかった不純物は、微小欠陥（ｂｕｌ、ｋ　ｍ１ｃｒ
ｏ　ｄｅｆｅｃｔ、以下ＢＭＤと記す）を増加させる原
因となり、状況によってはウェハ表面のＯＳ　Ｆ　（Ｏ
ｘ１ｄａｔｉｏｎ−ｉｎｄｕｃｅｄ　Ｓｔａｃｋｉｎｇ
　Ｆａｕｌｔ）を増加させる原因となるので、ウェハの
特性を劣化させる。

本発明は、シリコン単結晶中のＢＭＤ、ＯＳＦの原因と
なる汚染不純物を除去することができる引上装置を提供
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のシリコン単結晶引上装置は、チャンバー内にル
ツボを回転自在に設置し、ルツボ内に収容されたシリコ
ン融液に種結晶を浸して引き上げることによりシリコン
単結晶を引き上げる装置において、前記チャンバーに、
引き上げ中のシリコン単結晶の表面温度が８００℃以上
である部位に対してレーザビームを照射する手段を設け
たことを特徴とするものである。

〔作　用〕

本発明の引上装置を用い、シリコン単結晶の表面にレー
ザビームを照射して衝撃を与えると、歪層が形成される
。この歪層は、引き上げ中の単結晶が冷却される過程に
おいて、拡大するとともに、汚染不純物を析出させる作
用を有する。歪層か形成され不純物が析出したシリコン
単結晶の表面層は、シリコン単結晶を加工してウェハを
作製する際に削り取られるので、不純物は除去される。

この結果、ウェハを熱処理した際に、不純物に起因する
ＢＭＤ、ＯＳＦの発生を低減することができる。

本発明において、レーザビームを照射する部位のシリコ
ン単結晶の表面温度を８００℃以上と規定したのは、以
下のような理由による。すなわち、表面温度が８００℃
より低い部位にレーザビームを照射しても、すでに単結
晶の内部に不純物の析出核が形成されてしまい、しかも
不純物自体も移動しにくくなるためである。レーザビー
ムを照射する部位のシリコン単結晶の表面温度は、単結
晶中で不純物が最も移動しやすくなる、１０００℃付近
とすることが好ましい。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明に係るシリコン単結晶引上装置を示すも
のである。第１図において、チャンバー１は上部と下部
とが開口している。このチャンバー１の下部開口からは
回転軸２が挿入され、この回転軸２上には黒鉛保護体３
が支持され、石英ルツボ４を保護している。保護体３の
周囲には筒状のヒータ５及び保温筒６．７が順次設けら
れている。チャンバー１の上部開口からは例えばチェー
ン８が吊下されており、種結晶９を保持している。

チャンバー１の上部には、引き上げられるシリコン単結
晶にレーザビームを照射できるようにＹＡＧレーザ１０
が設けられて一′）る。

この装置を用い、以下のようにして直径６インチのシリ
コン単結晶を引き上げた。ルツボ４内にシリコン原料を
収容し、ヒータ５に通電して加熱することによりシリコ
ン原料を溶融した。ルツボ４を回転させ、シリコン融液
１１に種結晶９を浸して種結晶９を回転させながら引き
上げ、シリコン単結晶１２の引き上げを開始した。引き
上げ中のシリコン単結晶１２の表面温度が１０００℃と
なる部位に対して、ＹＡＧレーザｌＯからレーザビーム
を照射した。シリコン単結晶１２の表面温度が１０００
℃となる位置は、予め引上中の装置内の温度分布を測定
することにより調べておいた。レーザビームの圧力は１
ＯｋＷ、レーザビームの照射密度は１０ｐｏｊｎｔ／−
２とした。引き上げを終了した後、装置内からシリコン
単結晶を取り出した（実施例）。

比較のために、レーザ発振器からレーザビームを照射し
なかった以外は、実施例と同一の条件でシリコン単結晶
を製造した（従来例）。

実施例及び従来例の単結晶について、ヘッド側からテー
ル側までの間で切り出されたウェハを乾燥酸素気流中、
１１００℃で１時間、８　Ｑ　Ｏ℃で３時間、１０００
℃で１６時間熱処理したときに発生するＢ　Ｍ　Ｄ密度
を測定した。ＢＭＤ密度の測定は、ウェハを帯状に切断
し、ライトエツチングした後顕微鏡で観察してカウント
するか、又はＩＲトモグラフィ−でカウントすることに
より行った。その結果をＭ２図に示す。

第２図から明らかなように、ＢＭＤ密度は実施例のウェ
ハのほうが従来例のものよりも少なくなっている。これ
は、ウェハ中で発生するＢＭＤは、実施例のウェハでは
ほとんど酸素に起因するものだけであるのに対し、従来
例のウェハでは酸素及び汚染不純物に起因するものがあ
ることによる。

なお、いずれの場合でも、テール側よりもヘッド側のウ
ェハのほうがＢＭＤ密度が高くなっているのは、以下の
ような理由による。すなわち、引上初期にはルツボとシ
リコン融液との接触面積が大きいので、ヘッド側には取
り込まれる酸素濃度が高い。また、ヘッド側のシリコン
単結晶は、固化した後、装置から取り出されるまでの間
に、４００〜５００℃及び７００〜８００℃の温度にさ
らされる時間が長い。これらの原因により、テール側よ
りもヘッド側のウェハのほうがＢＭＤが発生しゃすくな
っている。

同様に、実施例及び従来例の単結晶について、切り出さ
れたウェハを乾燥酸素気流中、８００℃で３時間、１０
００℃で１６時間熱処理したときに発生するＯＳＦ密度
を径方向及び成長方向で測定した。

径方向に関しては、ウェハの直径を含む部分を帯状に切
断し、更に直径に沿って１２等分に切断（両端の５鳳層
を除外）して１２個のグリッドを作製して各グリッド中
のＯＳＦ密度を測定した。成長方向に関しては、切り出
された各ウェハの中央でＯ８Ｆ密度を測定した。これら
の結果を第３図（径方向）及び第４図（成長方向）に示
す。

第３図及び第４図から明らかなように、径方向及び成長
方向のいずれでも、実施例の単結晶ではＯＳＦ密度が低
く、かつ安定している。

なお、前記実施例ではチャンバーに直接レーザ発振器を
取り付けたが、スペース的な又は操作上の問題がある場
合には、レーザ発振器からのレーザビームをミラーにて
反射させるか、又は光ファイバーを通して単結晶に照射
するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明のシリコン単結晶引上装置を
用いれば、汚染不純物に起因するＢＭＤの発生を低減す
ることができるので、特性の良好なウェハを得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例におけるシリコン単結晶引上装
置の断面図、第２図は実施例及び従来の方法で得られた
シリコン単結晶から切り出されたウェハを熱処理した際
に発生するＢ　ＭＤ密度を示す図、第３図は実施例及び
従来の方法で得られたシリコン単結晶から切り出された
ウェハを熱処理した際に発生する径方向のＯＳＦ密度を
示す図、第４図は実施例及び従来の方法で得られたシリ
コン単結晶から切り出されたウェハを熱処理した際に発
生する成長方向のＯ８Ｆ密度を示す図である。 １・・・チャンバー、２・・・回転軸、３・・・黒鉛保
護体、４・・・石英ルツボ、５・・・ヒータ、６．７・
・・保温筒、８・・・チェーン、９・・・種結晶、１０
・・・ＹＡＧレーザ、１１・・・シリコン融液、１２・
・・シリコン単結晶。 第１　図 グリッドＮＯ１ 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　チャンバー内にルツボを回転自在に設置し、ルツボ内
   に収容されたシリコン融液に種結晶を浸して引き上げる
   ことによりシリコン単結晶を引き上げる装置において、
   前記チャンバーに、引き上げ中のシリコン単結晶の表面
   温度が８００℃以上である部位に対してレーザビームを
   照射する手段を設けたことを特徴とするシリコン単結晶
   引上装置。 ３．