JPH0971493A - シリコン単結晶の製造方法 - Google Patents
シリコン単結晶の製造方法Info
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- JPH0971493A JPH0971493A JP25196695A JP25196695A JPH0971493A JP H0971493 A JPH0971493 A JP H0971493A JP 25196695 A JP25196695 A JP 25196695A JP 25196695 A JP25196695 A JP 25196695A JP H0971493 A JPH0971493 A JP H0971493A
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- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＣＺ法によるシリコン単結晶の製造におい
て、絞り部切断の発生率増加を伴うことなく、直胴部上
端の酸素濃度低下を達成する。 【解決手段】 絞り部Ｎの成長工程ではルツボ回転数に
ついて、直胴部Ｂ上端を成長する際の設定値より高い一
定値に設定し、コーン部Ｃの成長工程ではルツボ回転数
を、直胴部上端を成長する際の設定値まで漸次低下させ
る。絞り部の成長工程ではルツボ回転数を、直胴部上端
を成長する際のルツボ回転数の１．１〜３．０倍に設定
する。
て、絞り部切断の発生率増加を伴うことなく、直胴部上
端の酸素濃度低下を達成する。 【解決手段】 絞り部Ｎの成長工程ではルツボ回転数に
ついて、直胴部Ｂ上端を成長する際の設定値より高い一
定値に設定し、コーン部Ｃの成長工程ではルツボ回転数
を、直胴部上端を成長する際の設定値まで漸次低下させ
る。絞り部の成長工程ではルツボ回転数を、直胴部上端
を成長する際のルツボ回転数の１．１〜３．０倍に設定
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン単結晶の
製造方法に関し、詳しくは、ＣＺ法により引き上げられ
るシリコン単結晶における直胴部上端（直胴部の上端
部、以下同じ）の酸素濃度低下を達成する方法に関する
ものである。
製造方法に関し、詳しくは、ＣＺ法により引き上げられ
るシリコン単結晶における直胴部上端（直胴部の上端
部、以下同じ）の酸素濃度低下を達成する方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】ＣＺ法（Czochralski 法）によるシリコ
ン単結晶の製造方法は、種結晶をルツボ内のシリコン融
液に浸漬し、次いで特定直径の種絞りを行い、絞り部
（種絞り部分）を引き上げて該絞り部の単結晶を無転位
化し、その後コーン部の成長を経て目標の直径を有する
直胴部を成長することにより、無転位のシリコン単結晶
を得るものである。
ン単結晶の製造方法は、種結晶をルツボ内のシリコン融
液に浸漬し、次いで特定直径の種絞りを行い、絞り部
（種絞り部分）を引き上げて該絞り部の単結晶を無転位
化し、その後コーン部の成長を経て目標の直径を有する
直胴部を成長することにより、無転位のシリコン単結晶
を得るものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＣＺ法では、直胴部全体の酸素濃度を目標値にするべく
成長条件を設定した場合に、直胴部上端の酸素濃度が直
胴部全体の平均酸素濃度に比べて高くなるという問題が
あった。
ＣＺ法では、直胴部全体の酸素濃度を目標値にするべく
成長条件を設定した場合に、直胴部上端の酸素濃度が直
胴部全体の平均酸素濃度に比べて高くなるという問題が
あった。
【０００４】直胴部上端の酸素濃度を低くして目標の値
にするための対策として、直胴部上端を成長する際のル
ツボ回転数を、直胴部の他の部分を成長する際の値より
低くすることが考えられる。しかし、この方法ではルツ
ボ回転数が低いために、ルツボ内のシリコン融液の対流
が抑制されず、絞り部に接触している融液が急に温度上
昇し、絞り部の結晶成長が起こるどころか逆に結晶の溶
解が起こり、絞り部自体が切断してしまうため、単結晶
の引上げ操作を継続することができなくなるという、重
大なトラブルが発生することがあった。
にするための対策として、直胴部上端を成長する際のル
ツボ回転数を、直胴部の他の部分を成長する際の値より
低くすることが考えられる。しかし、この方法ではルツ
ボ回転数が低いために、ルツボ内のシリコン融液の対流
が抑制されず、絞り部に接触している融液が急に温度上
昇し、絞り部の結晶成長が起こるどころか逆に結晶の溶
解が起こり、絞り部自体が切断してしまうため、単結晶
の引上げ操作を継続することができなくなるという、重
大なトラブルが発生することがあった。
【０００５】本発明は、上記の点に鑑みなされたもの
で、その目的は、絞り部からコーン部までの成長条件を
制御することにより、シリコン単結晶引上げ中の絞り部
切断の発生率増加を伴うことなく、直胴部上端の酸素濃
度低下を達成することにある。
で、その目的は、絞り部からコーン部までの成長条件を
制御することにより、シリコン単結晶引上げ中の絞り部
切断の発生率増加を伴うことなく、直胴部上端の酸素濃
度低下を達成することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のシリコン単結晶
の製造方法は、ルツボの側壁を加熱ヒータにより加熱
し、引上げ軸に取り付けた種結晶をルツボ内のシリコン
融液表面に浸漬し、不活性ガスをシリコン融液表面に向
けて供給し、ルツボを回転させるとともに、種結晶を回
転させつつ引き上げることにより絞り部、コーン部、直
胴部の順に成長するシリコン単結晶の製造方法におい
て、絞り部の成長工程では、炉内圧力もしくはルツボ回
転数について、直胴部上端を成長する際の設定値より高
い一定値に設定するとともに、コーン部の成長工程で
は、前記設定値を直胴部上端を成長する際の設定値まで
漸次低下させるか、または、絞り部の成長工程では不活
性ガス流量について、直胴部上端を成長する際の設定値
より低い一定値に設定するとともに、コーン部の成長工
程では、前記設定値を直胴部上端を成長する際の設定値
まで漸次増加させることを特徴とするものである。な
お、前記「炉」は、「引上げ室」または「チャンバー」
とも呼ばれる。
の製造方法は、ルツボの側壁を加熱ヒータにより加熱
し、引上げ軸に取り付けた種結晶をルツボ内のシリコン
融液表面に浸漬し、不活性ガスをシリコン融液表面に向
けて供給し、ルツボを回転させるとともに、種結晶を回
転させつつ引き上げることにより絞り部、コーン部、直
胴部の順に成長するシリコン単結晶の製造方法におい
て、絞り部の成長工程では、炉内圧力もしくはルツボ回
転数について、直胴部上端を成長する際の設定値より高
い一定値に設定するとともに、コーン部の成長工程で
は、前記設定値を直胴部上端を成長する際の設定値まで
漸次低下させるか、または、絞り部の成長工程では不活
性ガス流量について、直胴部上端を成長する際の設定値
より低い一定値に設定するとともに、コーン部の成長工
程では、前記設定値を直胴部上端を成長する際の設定値
まで漸次増加させることを特徴とするものである。な
お、前記「炉」は、「引上げ室」または「チャンバー」
とも呼ばれる。
【０００７】
【発明の実施の形態】前記絞り部の成長工程では炉内圧
力、整流筒内の不活性ガス流量、ルツボ回転数のうち少
なくとも一つについて制御を行うが、その態様として
は、（１）炉内圧力のみを制御するもの、（２）整流筒
内の不活性ガス流量のみを制御するもの、（３）ルツボ
回転数のみを制御するもの、（４）炉内圧力および整流
筒内の不活性ガス流量を制御するもの、（５）整流筒内
の不活性ガス流量およびルツボ回転数を制御するもの、
（６）炉内圧力およびルツボ回転数を制御するもの、
（７）炉内圧力、整流筒内の不活性ガス流量およびルツ
ボ回転数を制御するものが挙げられる。
力、整流筒内の不活性ガス流量、ルツボ回転数のうち少
なくとも一つについて制御を行うが、その態様として
は、（１）炉内圧力のみを制御するもの、（２）整流筒
内の不活性ガス流量のみを制御するもの、（３）ルツボ
回転数のみを制御するもの、（４）炉内圧力および整流
筒内の不活性ガス流量を制御するもの、（５）整流筒内
の不活性ガス流量およびルツボ回転数を制御するもの、
（６）炉内圧力およびルツボ回転数を制御するもの、
（７）炉内圧力、整流筒内の不活性ガス流量およびルツ
ボ回転数を制御するものが挙げられる。
【０００８】本発明者の検討によれば、直胴部上端の酸
素濃度に係る上記問題点の発生原因は、シリコン単結晶
の絞り部から直胴部上端までの引上げを同一の成長条件
で行っていたことにあることが分かった。すなわち、Ｃ
Ｚ法により絞り部、コーン部、直胴部の順に成長するシ
リコン単結晶の製造工程について考えると、コーン部の
成長工程では、シリコン単結晶の引上げに伴いシリコン
単結晶の直径が増大するため、ルツボ内の固液界面すな
わち、シリコン単結晶とルツボ内シリコン融液の界面の
面積が広がるのと同時に、シリコン融液が不活性ガスと
接触する面積が減少する。
素濃度に係る上記問題点の発生原因は、シリコン単結晶
の絞り部から直胴部上端までの引上げを同一の成長条件
で行っていたことにあることが分かった。すなわち、Ｃ
Ｚ法により絞り部、コーン部、直胴部の順に成長するシ
リコン単結晶の製造工程について考えると、コーン部の
成長工程では、シリコン単結晶の引上げに伴いシリコン
単結晶の直径が増大するため、ルツボ内の固液界面すな
わち、シリコン単結晶とルツボ内シリコン融液の界面の
面積が広がるのと同時に、シリコン融液が不活性ガスと
接触する面積が減少する。
【０００９】このため、ルツボの直上に設けた整流筒に
より整流した不活性ガスをシリコン融液表面に向けて供
給しながらコーン部の成長を行う場合、炉内圧力または
炉内への不活性ガスの供給量を一定に維持したときに
は、シリコン融液表面からのＳｉＯの単位時間当たりの
蒸発量および、シリコン単結晶へ単位時間当たりのＳｉ
Ｏの溶解量が、引上げ時間の経過とともに大きく変化す
る。たとえば、炉内圧力を一定にした場合、シリコン融
液と不活性ガスとの接触面積の減少に伴って、シリコン
融液表面からのＳｉＯの単位時間当たりの蒸発量が減少
し、そのためコーン部の軸方向における酸素濃度分布で
は、下部ほど酸素濃度が高くなる傾向を示す。
より整流した不活性ガスをシリコン融液表面に向けて供
給しながらコーン部の成長を行う場合、炉内圧力または
炉内への不活性ガスの供給量を一定に維持したときに
は、シリコン融液表面からのＳｉＯの単位時間当たりの
蒸発量および、シリコン単結晶へ単位時間当たりのＳｉ
Ｏの溶解量が、引上げ時間の経過とともに大きく変化す
る。たとえば、炉内圧力を一定にした場合、シリコン融
液と不活性ガスとの接触面積の減少に伴って、シリコン
融液表面からのＳｉＯの単位時間当たりの蒸発量が減少
し、そのためコーン部の軸方向における酸素濃度分布で
は、下部ほど酸素濃度が高くなる傾向を示す。
【００１０】また、不活性ガスの供給量を一定にした場
合、シリコン融液表面の単位面積当たりの不活性ガス供
給量の増大により該単位面積当たりのＳｉＯ蒸発量は増
大するものの、シリコン融液と不活性ガスとの接触面積
の減少の効果が大きいため、融液表面全体としては、上
記と同様にコーン部の軸方向における酸素濃度分布で
は、下部ほど酸素濃度が高くなる傾向が見られる。
合、シリコン融液表面の単位面積当たりの不活性ガス供
給量の増大により該単位面積当たりのＳｉＯ蒸発量は増
大するものの、シリコン融液と不活性ガスとの接触面積
の減少の効果が大きいため、融液表面全体としては、上
記と同様にコーン部の軸方向における酸素濃度分布で
は、下部ほど酸素濃度が高くなる傾向が見られる。
【００１１】さらに、ルツボの直上に設けた整流筒によ
り整流した不活性ガスをシリコン融液表面に向けて供給
した場合、ルツボの直上に整流筒を設けることなく不活
性ガスをシリコン融液表面に向けて供給した場合のいず
れにおいても、ルツボ回転数を一定にしたときには、コ
ーン部の外周部とシリコン融液との接触面積の増大によ
り、同じくコーン部の軸方向における酸素濃度分布で
は、下部ほど酸素濃度が高くなる傾向を示す。
り整流した不活性ガスをシリコン融液表面に向けて供給
した場合、ルツボの直上に整流筒を設けることなく不活
性ガスをシリコン融液表面に向けて供給した場合のいず
れにおいても、ルツボ回転数を一定にしたときには、コ
ーン部の外周部とシリコン融液との接触面積の増大によ
り、同じくコーン部の軸方向における酸素濃度分布で
は、下部ほど酸素濃度が高くなる傾向を示す。
【００１２】以上のように炉内圧力、不活性ガス供給量
またはルツボ回転数を一定にしてコーン部の成長を行う
従来法では、該コーン部の下部ほど酸素濃度が高くな
り、これらが直胴部上端の酸素濃度に影響を及ぼす結
果、直胴部上端における前述の問題点が発生するものと
推察される。
またはルツボ回転数を一定にしてコーン部の成長を行う
従来法では、該コーン部の下部ほど酸素濃度が高くな
り、これらが直胴部上端の酸素濃度に影響を及ぼす結
果、直胴部上端における前述の問題点が発生するものと
推察される。
【００１３】本発明では、絞り部の成長工程において、
炉内圧力については直胴部上端を成長する際の炉内圧力
の１．１〜２．０倍に設定すること、整流筒内の不活性
ガス流量については直胴部上端を成長する際の不活性ガ
ス流量の０．５〜０．９倍に設定すること、ルツボ回転
数については直胴部上端を成長する際のルツボ回転数の
１．１〜３．０倍に設定することが好ましい。
炉内圧力については直胴部上端を成長する際の炉内圧力
の１．１〜２．０倍に設定すること、整流筒内の不活性
ガス流量については直胴部上端を成長する際の不活性ガ
ス流量の０．５〜０．９倍に設定すること、ルツボ回転
数については直胴部上端を成長する際のルツボ回転数の
１．１〜３．０倍に設定することが好ましい。
【００１４】コーン部の成長工程において、前記設定値
を直胴部上端の成長工程における設定値まで漸次低下ま
たは増加させるに際しては、前記設定値を、コーン部の
引上げ長さに比例して低下または増加させることが好ま
しい。
を直胴部上端の成長工程における設定値まで漸次低下ま
たは増加させるに際しては、前記設定値を、コーン部の
引上げ長さに比例して低下または増加させることが好ま
しい。
【００１５】本発明においては炉内圧力、不活性ガス流
量、ルツボ回転数のいずれか少なくとも一つを制御する
ことで、直胴部上端の酸素濃度の低下が達成される。ま
た本発明では、絞り部の成長工程におけるルツボ回転数
を直胴部上端の成長工程におけるルツボ回転数よりも大
きくすることで、ルツボ内融液の対流が安定し、絞り部
が接触しているシリコン融液の温度がより均一になるた
め、シリコン単結晶引上げ中の絞り部切断の発生率が従
来法に比べて低下する。
量、ルツボ回転数のいずれか少なくとも一つを制御する
ことで、直胴部上端の酸素濃度の低下が達成される。ま
た本発明では、絞り部の成長工程におけるルツボ回転数
を直胴部上端の成長工程におけるルツボ回転数よりも大
きくすることで、ルツボ内融液の対流が安定し、絞り部
が接触しているシリコン融液の温度がより均一になるた
め、シリコン単結晶引上げ中の絞り部切断の発生率が従
来法に比べて低下する。
【００１６】本発明において、絞り部の成長工程におけ
る炉内圧力、整流筒内の不活性ガス流量またはルツボ回
転数と、直胴部上端の成長工程におけるそれぞれの値と
の比を上記のように設定するのは、コーン部の成長工程
における各設定値の低下または増加速度が速すぎると、
ルツボ内の固液界面すなわち、シリコン単結晶とルツボ
内シリコン融液との界面の温度変化速度が速くなりす
ぎ、その結果、結晶の成長が不安定となって、有転位化
するなどの問題が発生するからである。
る炉内圧力、整流筒内の不活性ガス流量またはルツボ回
転数と、直胴部上端の成長工程におけるそれぞれの値と
の比を上記のように設定するのは、コーン部の成長工程
における各設定値の低下または増加速度が速すぎると、
ルツボ内の固液界面すなわち、シリコン単結晶とルツボ
内シリコン融液との界面の温度変化速度が速くなりす
ぎ、その結果、結晶の成長が不安定となって、有転位化
するなどの問題が発生するからである。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例、本発明による試験例
および従来法による比較例について、図面を基に説明す
る。 実施例１ 図１は、シリコン単結晶引上げ装置の要部構造を示す概
略断面図である。この引上げ装置においてステンレス製
の円筒状チャンバー１内に、内周側が石英からなり外周
側が黒鉛からなるルツボ２が、鉛直方向に設けた支持軸
３で支持されている。ルツボ２の周囲には、炭素材から
なる円筒状の加熱ヒータ４が配備され、この加熱ヒータ
４の周囲には同じく炭素材からなる円筒状の断熱材５が
配備されている。前記支持軸３（従ってルツボ２）は、
制御機構を備えた回転駆動装置（図示せず）により回転
可能、かつ回転数が微調整可能となっている。前記加熱
ヒータ４は、制御機構を備えたおよびスライド機構（図
示せず）により上下動可能、かつ上下方向の位置が微調
整可能となっている。
および従来法による比較例について、図面を基に説明す
る。 実施例１ 図１は、シリコン単結晶引上げ装置の要部構造を示す概
略断面図である。この引上げ装置においてステンレス製
の円筒状チャンバー１内に、内周側が石英からなり外周
側が黒鉛からなるルツボ２が、鉛直方向に設けた支持軸
３で支持されている。ルツボ２の周囲には、炭素材から
なる円筒状の加熱ヒータ４が配備され、この加熱ヒータ
４の周囲には同じく炭素材からなる円筒状の断熱材５が
配備されている。前記支持軸３（従ってルツボ２）は、
制御機構を備えた回転駆動装置（図示せず）により回転
可能、かつ回転数が微調整可能となっている。前記加熱
ヒータ４は、制御機構を備えたおよびスライド機構（図
示せず）により上下動可能、かつ上下方向の位置が微調
整可能となっている。
【００１８】ルツボ２の直上、かつチャンバー１内に、
チャンバー１と同心状に不活性ガスの整流筒６が垂下配
備されている。この整流筒６は、引上げ中のシリコン単
結晶２２を同軸に囲繞し、上端がチャンバー１の天井中
央の開口部に気密に結合し、下端がルツボ２内のシリコ
ン融液の液面近傍に位置している。チャンバー１の上方
には、ステンレス製の円筒状プルチャンバー７が、チャ
ンバー１と同心状に連結して設けられ、これらチャンバ
ー１とプルチャンバー７との接続部には、アイソレーシ
ョンバルブ８が配備されている。プルチャンバー７は、
引き上げられたシリコン単結晶を収容し、かつ外部に取
り出すための空間を形成している。
チャンバー１と同心状に不活性ガスの整流筒６が垂下配
備されている。この整流筒６は、引上げ中のシリコン単
結晶２２を同軸に囲繞し、上端がチャンバー１の天井中
央の開口部に気密に結合し、下端がルツボ２内のシリコ
ン融液の液面近傍に位置している。チャンバー１の上方
には、ステンレス製の円筒状プルチャンバー７が、チャ
ンバー１と同心状に連結して設けられ、これらチャンバ
ー１とプルチャンバー７との接続部には、アイソレーシ
ョンバルブ８が配備されている。プルチャンバー７は、
引き上げられたシリコン単結晶を収容し、かつ外部に取
り出すための空間を形成している。
【００１９】プルチャンバー７の上方には、巻上げ装置
（図示せず）が配備され、この巻上げ装置からはワイヤ
ー９が吊下され、その回転数は増減可能となっている。
また、このワイヤー９の下端には種保持治具１０により
種結晶１１が取り付けられている。プルチャンバー７の
上部にはＡｒ等の不活性ガスの供給口１２が、チャンバ
ー１の底部には不活性ガスの排気口１３がそれぞれ設け
られている。この排気口１３は真空発生装置（図示せ
ず）に連絡され、チャンバー１およびプルチャンバー７
内を所定の圧力に維持するとともに、所定流量の不活性
ガスを整流筒６に供給できるようになっている。なお、
図１において２１はシリコン融液、２２は引上げ途中の
シリコン単結晶である。
（図示せず）が配備され、この巻上げ装置からはワイヤ
ー９が吊下され、その回転数は増減可能となっている。
また、このワイヤー９の下端には種保持治具１０により
種結晶１１が取り付けられている。プルチャンバー７の
上部にはＡｒ等の不活性ガスの供給口１２が、チャンバ
ー１の底部には不活性ガスの排気口１３がそれぞれ設け
られている。この排気口１３は真空発生装置（図示せ
ず）に連絡され、チャンバー１およびプルチャンバー７
内を所定の圧力に維持するとともに、所定流量の不活性
ガスを整流筒６に供給できるようになっている。なお、
図１において２１はシリコン融液、２２は引上げ途中の
シリコン単結晶である。
【００２０】〔試験例１〕（ルツボ回転数の制御による
効果の検討） 図１の装置を使用し、本発明に従い下記条件で直径６イ
ンチ、全長１９インチのシリコン単結晶を１９本引き上
げた。 （１）ルツボ回転数の設定 絞り部成長工程：１２ｒｐｍ コーン部成長工程：１２〜８ｒｐｍ 直胴部成長工程：８〜１２ｒｐｍ（直胴部成長開始時
では８ｒｐｍ、直胴部成長終了時では１２ｒｐｍ） （２）ルツボ回転数の漸減操作は図２に示すように行っ
た。すなわち，ではルツボ回転数をシリコン単結晶
の引上げ長さに比例して増加させた。図２においてＮは
絞り部、Ｃはコーン部、Ｂは直胴部であり、直胴部上端
は直胴部Ｂにおけるコーン部直近部分を意味する。 （３）炉内圧力：１００ｍｂａｒ（一定） （４）炉内不活性ガス流量：１００Ｎｌ／ｍｉｎ（一
定）
効果の検討） 図１の装置を使用し、本発明に従い下記条件で直径６イ
ンチ、全長１９インチのシリコン単結晶を１９本引き上
げた。 （１）ルツボ回転数の設定 絞り部成長工程：１２ｒｐｍ コーン部成長工程：１２〜８ｒｐｍ 直胴部成長工程：８〜１２ｒｐｍ（直胴部成長開始時
では８ｒｐｍ、直胴部成長終了時では１２ｒｐｍ） （２）ルツボ回転数の漸減操作は図２に示すように行っ
た。すなわち，ではルツボ回転数をシリコン単結晶
の引上げ長さに比例して増加させた。図２においてＮは
絞り部、Ｃはコーン部、Ｂは直胴部であり、直胴部上端
は直胴部Ｂにおけるコーン部直近部分を意味する。 （３）炉内圧力：１００ｍｂａｒ（一定） （４）炉内不活性ガス流量：１００Ｎｌ／ｍｉｎ（一
定）
【００２１】〔比較例１〕図１の装置を使用し、従来法
により試験例１と同一寸法のシリコン単結晶を３１本引
き上げた。この場合、絞り部から直胴部上端までの引上
げを同一の成長条件で行うとともに、直胴部全体の酸素
濃度を目標値にするべく成長条件を設定した。すなわ
ち、絞り部・コーン部成長工程におけるルツボ回転数を
８ｒｐｍ（一定）に設定し、直胴部成長工程におけるル
ツボ回転数は８〜１２ｒｐｍ（直胴部成長開始時では８
ｒｐｍ、直胴部成長終了時では１２ｒｐｍ）とした。そ
れ以外の条件は試験例１と同一にした。
により試験例１と同一寸法のシリコン単結晶を３１本引
き上げた。この場合、絞り部から直胴部上端までの引上
げを同一の成長条件で行うとともに、直胴部全体の酸素
濃度を目標値にするべく成長条件を設定した。すなわ
ち、絞り部・コーン部成長工程におけるルツボ回転数を
８ｒｐｍ（一定）に設定し、直胴部成長工程におけるル
ツボ回転数は８〜１２ｒｐｍ（直胴部成長開始時では８
ｒｐｍ、直胴部成長終了時では１２ｒｐｍ）とした。そ
れ以外の条件は試験例１と同一にした。
【００２２】〔試験結果〕 （１）引上げ成功率 試験例１では９５％（絞り部の切断発生が１９本中１
本）、比較例１では６５％（絞り部の切断発生が３１本
中１１本）であった。 （２）シリコン単結晶中の酸素濃度および、軸方向の酸
素濃度分布 試験例１、比較例１とも直胴部上端の酸素濃度および、
直胴部の軸方向酸素濃度分布を常法により調べた。この
場合、図３に示す所定の箇所（ａ点〜ｅ点）でシリコン
単結晶を、その軸線に直交する面に沿って切断した。結
果を［表１］および図３に示す。図３中、点ｂ〜ｅにつ
いての結果はそれぞれ、各結晶について、ウエーハ中心
部の測定値を平均したものである。また、酸素濃度の単
位はａｔｏｍｓ／ｃｃである。
本）、比較例１では６５％（絞り部の切断発生が３１本
中１１本）であった。 （２）シリコン単結晶中の酸素濃度および、軸方向の酸
素濃度分布 試験例１、比較例１とも直胴部上端の酸素濃度および、
直胴部の軸方向酸素濃度分布を常法により調べた。この
場合、図３に示す所定の箇所（ａ点〜ｅ点）でシリコン
単結晶を、その軸線に直交する面に沿って切断した。結
果を［表１］および図３に示す。図３中、点ｂ〜ｅにつ
いての結果はそれぞれ、各結晶について、ウエーハ中心
部の測定値を平均したものである。また、酸素濃度の単
位はａｔｏｍｓ／ｃｃである。
【００２３】
【表１】（直胴部上端の酸素濃度）
【００２４】実施例２ 図４は、シリコン単結晶引上げ装置の別例を示す要部の
概略断面図である。この装置の全体構造は図１の装置と
同様であるが、整流筒６の下端にカラー３１を設けた点
で相違している。すなわち、この整流筒６は、引上げ中
のシリコン単結晶２２を同軸に囲繞し、ルツボ２内のシ
リコン融液２１表面に向けて垂下する円筒体であって、
この円筒体の上端はチャンバー１の天井中央の開口部に
気密に結合し、かつ、この円筒体の下端に、外側上方に
向かって拡開されたカラー３１を有するものである。こ
のカラー３１は、図５に示すように倒立直円錐台状のも
のであるが、図６に示すように倒立椀状に形成してもよ
い。なお、図４において３２は引上げ軸、３３は観察用
窓である。
概略断面図である。この装置の全体構造は図１の装置と
同様であるが、整流筒６の下端にカラー３１を設けた点
で相違している。すなわち、この整流筒６は、引上げ中
のシリコン単結晶２２を同軸に囲繞し、ルツボ２内のシ
リコン融液２１表面に向けて垂下する円筒体であって、
この円筒体の上端はチャンバー１の天井中央の開口部に
気密に結合し、かつ、この円筒体の下端に、外側上方に
向かって拡開されたカラー３１を有するものである。こ
のカラー３１は、図５に示すように倒立直円錐台状のも
のであるが、図６に示すように倒立椀状に形成してもよ
い。なお、図４において３２は引上げ軸、３３は観察用
窓である。
【００２５】上記構造の整流筒６を用いることにより、
次のような作用効果が得られる。 （１）引上げ中のシリコン単結晶２２がルツボ２内のシ
リコン融液２１および加熱ヒータ４から受ける輻射熱が
カラー３１により遮断され、シリコン単結晶２２の熱履
歴を広範囲に制御することができる。 （２）従来技術ではＳｉＯからなるアモルファス凝集体
がチャンバー１の天井中央部やルツボ２の上端部に付着
し、これがシリコン単結晶２２とシリコン融液２１との
界面近傍に落下してシリコン単結晶２２の有転位化や多
結晶化が発生する問題があったが、ルツボ２内のシリコ
ン融液２１表面上の空間がカラー３１により制限される
ため、該表面上での不活性ガスの滞留が減少し、前記ア
モルファス凝集体の発生が防止されるので、上記問題が
発生しなくなる。
次のような作用効果が得られる。 （１）引上げ中のシリコン単結晶２２がルツボ２内のシ
リコン融液２１および加熱ヒータ４から受ける輻射熱が
カラー３１により遮断され、シリコン単結晶２２の熱履
歴を広範囲に制御することができる。 （２）従来技術ではＳｉＯからなるアモルファス凝集体
がチャンバー１の天井中央部やルツボ２の上端部に付着
し、これがシリコン単結晶２２とシリコン融液２１との
界面近傍に落下してシリコン単結晶２２の有転位化や多
結晶化が発生する問題があったが、ルツボ２内のシリコ
ン融液２１表面上の空間がカラー３１により制限される
ため、該表面上での不活性ガスの滞留が減少し、前記ア
モルファス凝集体の発生が防止されるので、上記問題が
発生しなくなる。
【００２６】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、絞り部からコーン部までの成長条件を制御するこ
とにより、シリコン単結晶引上げ中の絞り部切断の発生
率増加を伴うことなく、直胴部上端の酸素濃度低下を達
成することができる。
れば、絞り部からコーン部までの成長条件を制御するこ
とにより、シリコン単結晶引上げ中の絞り部切断の発生
率増加を伴うことなく、直胴部上端の酸素濃度低下を達
成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による試験例および従来法による比較例
に使用した、シリコン単結晶引上げ装置の要部構造を示
す概略断面図である。
に使用した、シリコン単結晶引上げ装置の要部構造を示
す概略断面図である。
【図２】試験例１におけるシリコン単結晶の成長条件を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図３】試験例１および比較例１の結果を示すグラフで
ある。
ある。
【図４】本発明を実施するのに好適なシリコン単結晶引
上げ装置の別例を示す要部概略断面図である。
上げ装置の別例を示す要部概略断面図である。
【図５】図４の装置に配備した整流筒下端部のカラーの
一例を示す斜視図である。
一例を示す斜視図である。
【図６】カラーの別例を示す断面図である。
１ チャンバー ２ ルツボ ３ 支持軸 ４ 加熱ヒータ ５ 断熱材 ６ 整流筒 ７ プルチャンバー ８ アイソレーションバルブ ９ ワイヤー １０ 種保持治具 １１ 種結晶 １２ 不活性ガスの供給口 １３ 不活性ガスの排気口 ２１ シリコン融液 ２２ シリコン単結晶 ３１ カラー ３２ 引上げ軸 ３３ 観察用窓
フロントページの続き (72)発明者 岩崎 淳 福井県武生市北府２丁目13番50号 信越半 導体株式会社武生工場内
Claims (12)
- 【請求項１】 ルツボの側壁を加熱ヒータにより加熱
し、引上げ軸に取り付けた種結晶をルツボ内のシリコン
融液表面に浸漬し、ルツボの直上に設けた整流筒により
整流した不活性ガスをシリコン融液表面に向けて供給
し、ルツボを回転させるとともに、種結晶を回転させつ
つ引き上げることにより絞り部、コーン部、直胴部の順
に成長するシリコン単結晶の製造方法において、絞り部
の成長工程では炉内圧力について、直胴部上端を成長す
る際の設定値より高い一定値に設定し、コーン部の成長
工程では、前記炉内圧力の設定値を直胴部上端の成長工
程における設定値まで漸次低下させることを特徴とする
シリコン単結晶の製造方法。 - 【請求項２】 ルツボの側壁を加熱ヒータにより加熱
し、引上げ軸に取り付けた種結晶をルツボ内のシリコン
融液表面に浸漬し、ルツボの直上に設けた整流筒により
整流した不活性ガスをシリコン融液表面に向けて供給
し、ルツボを回転させるとともに、種結晶を回転させつ
つ引き上げることにより絞り部、コーン部、直胴部の順
に成長するシリコン単結晶の製造方法において、絞り部
の成長工程では整流筒内の不活性ガス流量について、直
胴部上端を成長する際の設定値より低い一定値に設定
し、コーン部の成長工程では、前記不活性ガス流量の設
定値を直胴部上端の成長工程における設定値まで漸次増
加させることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。 - 【請求項３】 ルツボの側壁を加熱ヒータにより加熱
し、引上げ軸に取り付けた種結晶をルツボ内のシリコン
融液表面に浸漬し、不活性ガスをシリコン融液表面に向
けて供給し、ルツボを回転させるとともに、種結晶を回
転させつつ引き上げることにより絞り部、コーン部、直
胴部の順に成長するシリコン単結晶の製造方法におい
て、絞り部の成長工程ではルツボ回転数について、直胴
部上端を成長する際の設定値より高い一定値に設定し、
コーン部の成長工程では、前記ルツボ回転数の設定値を
直胴部上端の成長工程における設定値まで漸次低下させ
ることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。 - 【請求項４】 ルツボの側壁を加熱ヒータにより加熱
し、引上げ軸に取り付けた種結晶をルツボ内のシリコン
融液表面に浸漬し、ルツボの直上に設けた整流筒により
整流した不活性ガスをシリコン融液表面に向けて供給
し、ルツボを回転させるとともに、種結晶を回転させつ
つ引き上げることにより絞り部、コーン部、直胴部の順
に成長するシリコン単結晶の製造方法において、炉内圧
力については、絞り部の成長工程において、直胴部上端
を成長する際の設定値より高い一定値に設定するととも
に、コーン部の成長工程において、前記炉内圧力の設定
値を直胴部上端の成長工程における設定値まで漸次低下
させ、整流筒内の不活性ガス流量については、絞り部の
成長工程において、直胴部上端を成長する際の設定値よ
り低い一定値に設定するとともに、コーン部の成長工程
において、前記不活性ガス流量の設定値を直胴部上端の
成長工程における設定値まで漸次増加させることを特徴
とするシリコン単結晶の製造方法。 - 【請求項５】 ルツボの側壁を加熱ヒータにより加熱
し、引上げ軸に取り付けた種結晶をルツボ内のシリコン
融液表面に浸漬し、ルツボの直上に設けた整流筒により
整流した不活性ガスをシリコン融液表面に向けて供給
し、ルツボを回転させるとともに、種結晶を回転させつ
つ引き上げることにより絞り部、コーン部、直胴部の順
に成長するシリコン単結晶の製造方法において、整流筒
内の不活性ガス流量については、絞り部の成長工程にお
いて、直胴部上端を成長する際の設定値より低い一定値
に設定するとともに、コーン部成長工程において、前記
不活性ガス流量を直胴部上端の成長工程における設定値
まで漸次増加させ、ルツボ回転数については、絞り部の
成長工程において、直胴部上端を成長する際の設定値よ
り高い一定値に設定するとともに、コーン部の成長工程
において、前記ルツボ回転数の設定値を直胴部上端の成
長工程における設定値まで漸次低下させることを特徴と
するシリコン単結晶の製造方法。 - 【請求項６】 ルツボの側壁を加熱ヒータにより加熱
し、引上げ軸に取り付けた種結晶をルツボ内のシリコン
融液表面に浸漬し、ルツボの直上に設けた整流筒により
整流した不活性ガスをシリコン融液表面に向けて供給
し、ルツボを回転させるとともに、種結晶を回転させつ
つ引き上げることにより絞り部、コーン部、直胴部の順
に成長するシリコン単結晶の製造方法において、絞り部
の成長工程では炉内圧力およびルツボ回転数について、
直胴部上端を成長する際の設定値より高い一定値に設定
し、コーン部の成長工程では、前記炉内圧力およびルツ
ボ回転数の設定値を直胴部上端の成長工程における設定
値まで漸次低下させることを特徴とするシリコン単結晶
の製造方法。 - 【請求項７】 ルツボの側壁を加熱ヒータにより加熱
し、引上げ軸に取り付けた種結晶をルツボ内のシリコン
融液表面に浸漬し、ルツボの直上に設けた整流筒により
整流した不活性ガスをシリコン融液表面に向けて供給
し、ルツボを回転させるとともに、種結晶を回転させつ
つ引き上げることにより絞り部、コーン部、直胴部の順
に成長するシリコン単結晶の製造方法において、炉内圧
力およびルツボ回転数については、絞り部の成長工程に
おいて、直胴部上端を成長する際の設定値より高い一定
値に設定するとともに、コーン部の成長工程において、
前記炉内圧力およびルツボ回転数の設定値を直胴部上端
の成長工程における設定値まで漸次低下させ、整流筒内
の不活性ガス流量については、絞り部の成長工程におい
て、直胴部上端を成長する際の設定値より低い一定値に
設定するとともに、コーン部の成長工程において、前記
不活性ガス流量の設定値を直胴部上端の成長工程におけ
る設定値まで漸次増加させることを特徴とするシリコン
単結晶の製造方法。 - 【請求項８】 前記絞り部の成長工程では前記炉内圧力
を、直胴部上端の成長工程における炉内圧力の１．１〜
２．０倍に設定することを特徴とする請求項１，４，６
または７に記載のシリコン単結晶の製造方法。 - 【請求項９】 前記絞り部の成長工程では前記整流筒内
の不活性ガス流量を、直胴部上端の成長工程における不
活性ガス流量の０．５〜０．９倍に設定することを特徴
とする請求項２，４，５または７に記載のシリコン単結
晶の製造方法。 - 【請求項１０】 前記絞り部の成長工程では前記ルツボ
回転数を、直胴部上端の成長工程におけるルツボ回転数
の１．１〜３．０倍に設定することを特徴とする請求項
３，５，６または７に記載のシリコン単結晶の製造方
法。 - 【請求項１１】 前記コーン部の成長工程において、前
記設定値を直胴部上端の成長工程における設定値まで漸
次低下または増加させるに際し、前記設定値を、前記コ
ーン部の引上げ長さに比例して低下または増加させるこ
とを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つの項に記
載のシリコン単結晶の製造方法。 - 【請求項１２】 前記整流筒は、引上げ中のシリコン単
結晶を同軸に囲繞し、かつルツボ内のシリコン融液表面
に向けて垂下する円筒体であって、該円筒体の上端は炉
の天井中央の開口部に気密に結合し、該円筒体の下端に
は、外側上方に向かって拡開されたカラーを有するもの
であることを特徴とする請求項１，２，４，５，６また
は７に記載のシリコン単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25196695A JP3674997B2 (ja) | 1995-09-04 | 1995-09-04 | シリコン単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25196695A JP3674997B2 (ja) | 1995-09-04 | 1995-09-04 | シリコン単結晶の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0971493A true JPH0971493A (ja) | 1997-03-18 |
| JP3674997B2 JP3674997B2 (ja) | 2005-07-27 |
Family
ID=17230649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25196695A Expired - Fee Related JP3674997B2 (ja) | 1995-09-04 | 1995-09-04 | シリコン単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3674997B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115404541A (zh) * | 2022-10-18 | 2022-11-29 | 四川晶科能源有限公司 | 一种拉晶方法 |
-
1995
- 1995-09-04 JP JP25196695A patent/JP3674997B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115404541A (zh) * | 2022-10-18 | 2022-11-29 | 四川晶科能源有限公司 | 一种拉晶方法 |
| CN115404541B (zh) * | 2022-10-18 | 2023-08-25 | 四川晶科能源有限公司 | 一种拉晶方法 |
| US12276041B2 (en) | 2022-10-18 | 2025-04-15 | Sichuan Jinko Solar Co., Ltd. | Method for crystal pulling |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3674997B2 (ja) | 2005-07-27 |
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