JPH10291891A - 単結晶の製造方法 - Google Patents
単結晶の製造方法Info
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- JPH10291891A JPH10291891A JP10497197A JP10497197A JPH10291891A JP H10291891 A JPH10291891 A JP H10291891A JP 10497197 A JP10497197 A JP 10497197A JP 10497197 A JP10497197 A JP 10497197A JP H10291891 A JPH10291891 A JP H10291891A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 単結晶の製造方法において、インゴットの軸
方向における酸素濃度をより正確に推定し、所望の酸素
濃度が得られる単結晶を切り出すこと。 【解決手段】 気密容器2内に設けられたルツボ3に多
結晶の融液7を貯留し、該融液より引き上げられた単結
晶のインゴット10を、所定の酸素濃度となる位置で切
断する単結晶の製造方法において、気密容器内に供給さ
れる不活性ガスの流速をGP、融液の液面位置をCP、
融液を所定温度に加熱するヒーターの使用回数をBt、
インゴットの軸方向位置をAP、インゴットの軸方向位
置APにおける酸素濃度をOiとしたとき、次の関係
式;Oi=a×GP+b×CP+c×Bt+d×AP+
e(a,b,c,d,eは、実験的に得られた係数)に
よって算出される酸素濃度の推定値に基づいて、前記イ
ンゴットの軸方向における切断位置を決定して単結晶を
切り出す切断工程を備えている。
方向における酸素濃度をより正確に推定し、所望の酸素
濃度が得られる単結晶を切り出すこと。 【解決手段】 気密容器2内に設けられたルツボ3に多
結晶の融液7を貯留し、該融液より引き上げられた単結
晶のインゴット10を、所定の酸素濃度となる位置で切
断する単結晶の製造方法において、気密容器内に供給さ
れる不活性ガスの流速をGP、融液の液面位置をCP、
融液を所定温度に加熱するヒーターの使用回数をBt、
インゴットの軸方向位置をAP、インゴットの軸方向位
置APにおける酸素濃度をOiとしたとき、次の関係
式;Oi=a×GP+b×CP+c×Bt+d×AP+
e(a,b,c,d,eは、実験的に得られた係数)に
よって算出される酸素濃度の推定値に基づいて、前記イ
ンゴットの軸方向における切断位置を決定して単結晶を
切り出す切断工程を備えている。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、CZ(チョクラル
スキー)法によりSi(シリコン)多結晶の融液から引
き上げられた高純度シリコン単結晶等のインゴットか
ら、有効な酸素濃度の単結晶部位を切り出す単結晶の製
造方法に関する。
スキー)法によりSi(シリコン)多結晶の融液から引
き上げられた高純度シリコン単結晶等のインゴットか
ら、有効な酸素濃度の単結晶部位を切り出す単結晶の製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】CZ法によるシリコン単結晶の製造にお
いては、結晶引き上げによる溶湯(融液)量減少に伴
い、溶湯と石英ルツボとの接触面積が変化し、ルツボか
らの酸素溶出量が変化する。このため、引き上げられた
単結晶は、その軸方向における酸素濃度が一定ではな
く、徐々に減少する分布を生じる。
いては、結晶引き上げによる溶湯(融液)量減少に伴
い、溶湯と石英ルツボとの接触面積が変化し、ルツボか
らの酸素溶出量が変化する。このため、引き上げられた
単結晶は、その軸方向における酸素濃度が一定ではな
く、徐々に減少する分布を生じる。
【0003】しかし、近年、半導体素子基板としてのシ
リコン単結晶には、品質項目として抵抗率、転位密度等
の他に酸素濃度についても厳しい許容規格が設けられて
おり、このため、引き上げられた単結晶のうち半導体素
子として使用可能なのは一部分にしか過ぎず、規格内の
単結晶が得られる切断位置を正確に判断しなければ、歩
留まりが低くなるという問題があった。
リコン単結晶には、品質項目として抵抗率、転位密度等
の他に酸素濃度についても厳しい許容規格が設けられて
おり、このため、引き上げられた単結晶のうち半導体素
子として使用可能なのは一部分にしか過ぎず、規格内の
単結晶が得られる切断位置を正確に判断しなければ、歩
留まりが低くなるという問題があった。
【0004】上記各品質項目のうち、抵抗率や転位密度
等については判断基準が明確であるのに対し、酸素濃度
については、特に明確な判断基準がなく、以前の測定結
果から得られた不活性ガスに係る相関によって切断位置
を判断していた。すなわち、例えば、特公平7−779
94号公報には、以前の測定結果に基づいて、引上成長
中にチャンバ内に供給する不活性ガスの流量および炉内
圧から酸素濃度を推定する技術が開示されている。
等については判断基準が明確であるのに対し、酸素濃度
については、特に明確な判断基準がなく、以前の測定結
果から得られた不活性ガスに係る相関によって切断位置
を判断していた。すなわち、例えば、特公平7−779
94号公報には、以前の測定結果に基づいて、引上成長
中にチャンバ内に供給する不活性ガスの流量および炉内
圧から酸素濃度を推定する技術が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
不活性ガスの流量および炉内圧による酸素濃度の推測値
に基づいてインゴットを切断し、所望の酸素濃度の単結
晶を得る手段には、以下のような課題が残されている。
すなわち、単結晶の測定結果に基づいて、不活性ガスの
流量および炉内圧をパラメータとし、次の引上成長時に
適用する関係式の係数を算出しているが、得られた関係
式によって算出される酸素濃度の理論値と実際に得られ
た単結晶の酸素濃度の測定値との誤差がまだ大きいのが
現状である。したがって、より正確な切断位置を判断す
るためには、さらに正確に酸素濃度を推定する必要があ
った。
不活性ガスの流量および炉内圧による酸素濃度の推測値
に基づいてインゴットを切断し、所望の酸素濃度の単結
晶を得る手段には、以下のような課題が残されている。
すなわち、単結晶の測定結果に基づいて、不活性ガスの
流量および炉内圧をパラメータとし、次の引上成長時に
適用する関係式の係数を算出しているが、得られた関係
式によって算出される酸素濃度の理論値と実際に得られ
た単結晶の酸素濃度の測定値との誤差がまだ大きいのが
現状である。したがって、より正確な切断位置を判断す
るためには、さらに正確に酸素濃度を推定する必要があ
った。
【0006】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、インゴットの軸方向における酸素濃度をより正確
に推定し、所望の酸素濃度が得られる位置で単結晶を切
り出すことができる単結晶の製造方法を提供することを
目的とする。
ので、インゴットの軸方向における酸素濃度をより正確
に推定し、所望の酸素濃度が得られる位置で単結晶を切
り出すことができる単結晶の製造方法を提供することを
目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明
の単結晶の製造方法では、気密容器内に設けられたルツ
ボに多結晶の融液を貯留し、該融液より引き上げられた
単結晶のインゴットを、所定の酸素濃度となる位置で切
断する単結晶の製造方法において、前記気密容器内に供
給される不活性ガスの流速をGP、前記融液の液面位置
をCP、前記融液を所定温度に加熱するヒーターの使用
回数をBt、前記インゴットの軸方向位置をAP、前記
インゴットの軸方向位置APにおける酸素濃度をOiと
したとき、次の関係式; Oi=a×GP+b×CP+c×Bt+d×AP+e (a,b,c,d,eは、実験的に得られた係数)によ
って算出される酸素濃度の推定値に基づいて、前記イン
ゴットの軸方向における切断位置を決定して単結晶を切
り出す切断工程を備えている技術が採用される。
決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明
の単結晶の製造方法では、気密容器内に設けられたルツ
ボに多結晶の融液を貯留し、該融液より引き上げられた
単結晶のインゴットを、所定の酸素濃度となる位置で切
断する単結晶の製造方法において、前記気密容器内に供
給される不活性ガスの流速をGP、前記融液の液面位置
をCP、前記融液を所定温度に加熱するヒーターの使用
回数をBt、前記インゴットの軸方向位置をAP、前記
インゴットの軸方向位置APにおける酸素濃度をOiと
したとき、次の関係式; Oi=a×GP+b×CP+c×Bt+d×AP+e (a,b,c,d,eは、実験的に得られた係数)によ
って算出される酸素濃度の推定値に基づいて、前記イン
ゴットの軸方向における切断位置を決定して単結晶を切
り出す切断工程を備えている技術が採用される。
【0008】この単結晶の製造方法では、上記関係式に
よって算出される酸素濃度の推定値に基づいて、前記イ
ンゴットの軸方向における切断位置を決定して単結晶を
切り出す切断工程を備えているので、酸素濃度に影響を
及ぼすことが経験上判明している上記複数の変数に基づ
いて重回帰分析を行い、より正確にインゴットの軸方向
における酸素濃度が推定される。したがって、単に不活
性ガスの流量や炉内圧により算出した酸素濃度で切断位
置を決定する場合に比べて、より正確な切断位置の決定
が可能となる。
よって算出される酸素濃度の推定値に基づいて、前記イ
ンゴットの軸方向における切断位置を決定して単結晶を
切り出す切断工程を備えているので、酸素濃度に影響を
及ぼすことが経験上判明している上記複数の変数に基づ
いて重回帰分析を行い、より正確にインゴットの軸方向
における酸素濃度が推定される。したがって、単に不活
性ガスの流量や炉内圧により算出した酸素濃度で切断位
置を決定する場合に比べて、より正確な切断位置の決定
が可能となる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る単結晶の製
造方法の一実施形態について図1を参照して説明する。
造方法の一実施形態について図1を参照して説明する。
【0010】図1は、本実施形態に用いたシリコンの単
結晶引上装置の一例を示す概略図である。この単結晶引
上装置1は、中空の気密容器であるチャンバ2内に、ル
ツボ3、ヒーター4がそれぞれ同心軸上に配置されてい
る。
結晶引上装置の一例を示す概略図である。この単結晶引
上装置1は、中空の気密容器であるチャンバ2内に、ル
ツボ3、ヒーター4がそれぞれ同心軸上に配置されてい
る。
【0011】ルツボ3は、石英(SiO2)で形成さ
れ、チャンバ2の中央下部に垂直に立設されたシャフト
5上のサセプタ6に載置されており、前記シャフト5の
軸線を中心として水平面上で所定の角速度で回転する構
成になっている。また、このルツボ3内にはSi多結晶
の融液(加熱融解された半導体単結晶の原料)7が貯留
されている。
れ、チャンバ2の中央下部に垂直に立設されたシャフト
5上のサセプタ6に載置されており、前記シャフト5の
軸線を中心として水平面上で所定の角速度で回転する構
成になっている。また、このルツボ3内にはSi多結晶
の融液(加熱融解された半導体単結晶の原料)7が貯留
されている。
【0012】ヒーター4は、ルツボ3の外周を囲んで配
され、半導体の原料をルツボ3内で加熱・融解するとと
もに生じた融液7を保温するもので、通常、抵抗加熱が
用いられる。また、チャンバ2内は、真空ポンプ等で排
気可能とされ、かつ、チャンバ2内に、その上部から不
活性ガスとしてアルゴン(Ar)が所定の流速で供給可
能とされる。
され、半導体の原料をルツボ3内で加熱・融解するとと
もに生じた融液7を保温するもので、通常、抵抗加熱が
用いられる。また、チャンバ2内は、真空ポンプ等で排
気可能とされ、かつ、チャンバ2内に、その上部から不
活性ガスとしてアルゴン(Ar)が所定の流速で供給可
能とされる。
【0013】上記の単結晶引上装置1により、ルツボ3
の上方かつ軸線上に配された引上軸8に種結晶9を吊り
下げ、融液7上部において種結晶9を核として半導体単
結晶であるSiのインゴット10を成長させる。
の上方かつ軸線上に配された引上軸8に種結晶9を吊り
下げ、融液7上部において種結晶9を核として半導体単
結晶であるSiのインゴット10を成長させる。
【0014】次に、上記単結晶引上装置1により引き上
げられたSi単結晶のインゴット10について、その軸
方向において単結晶を切り出す切断工程について説明す
る。
げられたSi単結晶のインゴット10について、その軸
方向において単結晶を切り出す切断工程について説明す
る。
【0015】まず、引き上げたインゴット10の軸方向
において、その切断位置を決定するために酸素濃度を以
下の関係式を用いて推定する。このとき、酸素濃度に影
響を及ぼすことが経験上判明している複数の変数を導入
して推定する。
において、その切断位置を決定するために酸素濃度を以
下の関係式を用いて推定する。このとき、酸素濃度に影
響を及ぼすことが経験上判明している複数の変数を導入
して推定する。
【0016】すなわち、チャンバ2内に供給されるアル
ゴンの流速をGP、融液7の液面位置(ヒーター4上端
から融液7の液面までの距離)をCP、融液7を所定温
度に加熱するヒーター4の使用回数(ヒーターライフ)
をBt、インゴット10の軸方向位置をAP、インゴッ
トの軸方向位置APにおける酸素濃度をOiとしたと
き、次の関係式; Oi=a×GP+b×CP+c×Bt+d×AP+e (a,b,c,d,eは、実験的に得られた係数)を用
いた重回帰分析によって酸素濃度Oiを算出する。
ゴンの流速をGP、融液7の液面位置(ヒーター4上端
から融液7の液面までの距離)をCP、融液7を所定温
度に加熱するヒーター4の使用回数(ヒーターライフ)
をBt、インゴット10の軸方向位置をAP、インゴッ
トの軸方向位置APにおける酸素濃度をOiとしたと
き、次の関係式; Oi=a×GP+b×CP+c×Bt+d×AP+e (a,b,c,d,eは、実験的に得られた係数)を用
いた重回帰分析によって酸素濃度Oiを算出する。
【0017】このように算出された酸素濃度Oiの推定
値に基づいて、インゴット10の軸方向における切断位
置を決定し、単結晶を切り出す。なお、上記関係式の各
係数は、以前の実測値から算出され、装置の種類や引上
条件等によって異なる値となるが、特に係数eには、装
置固有の値として、例えば、ルツボ3の種類(メーカー
や原料(石英粉)等の材質の違い)に対応して異なる値
が導入される。
値に基づいて、インゴット10の軸方向における切断位
置を決定し、単結晶を切り出す。なお、上記関係式の各
係数は、以前の実測値から算出され、装置の種類や引上
条件等によって異なる値となるが、特に係数eには、装
置固有の値として、例えば、ルツボ3の種類(メーカー
や原料(石英粉)等の材質の違い)に対応して異なる値
が導入される。
【0018】また、インゴット10の軸方向位置AP
は、インゴット10の肩部から直胴部になった位置(狙
いの直径となったところ)をTOP(位置ゼロ)として
設定している。さらに、アルゴンの流速GPは、(アル
ゴンの流量)/(炉内圧)として定義して上記関係式に
導入してもよい。
は、インゴット10の肩部から直胴部になった位置(狙
いの直径となったところ)をTOP(位置ゼロ)として
設定している。さらに、アルゴンの流速GPは、(アル
ゴンの流量)/(炉内圧)として定義して上記関係式に
導入してもよい。
【0019】この単結晶の製造方法では、上記関係式に
よって算出される酸素濃度Oiの推定値に基づいて、イ
ンゴット10の軸方向における切断位置を決定して単結
晶を切り出すので、アルゴンの流速GPに加えて、酸素
濃度に影響を及ぼすことが経験上判明している融液7の
液面位置CP等の複数の変数に基づいて重回帰分析を行
うことによって、インゴット10の軸方向における酸素
濃度が高精度に推定される。したがって、単にアルゴン
の流量や炉内圧によって算出した酸素濃度に比べて、正
確に切断位置が決定される。
よって算出される酸素濃度Oiの推定値に基づいて、イ
ンゴット10の軸方向における切断位置を決定して単結
晶を切り出すので、アルゴンの流速GPに加えて、酸素
濃度に影響を及ぼすことが経験上判明している融液7の
液面位置CP等の複数の変数に基づいて重回帰分析を行
うことによって、インゴット10の軸方向における酸素
濃度が高精度に推定される。したがって、単にアルゴン
の流量や炉内圧によって算出した酸素濃度に比べて、正
確に切断位置が決定される。
【0020】
【実施例】上記単結晶の製造方法で実際に得られた単結
晶について、その切断位置における上記関係式による酸
素濃度の推定値とアルゴン流速のみを用いた酸素濃度の
推定値とを実際の測定した酸素濃度と比較したものを表
1に示す。
晶について、その切断位置における上記関係式による酸
素濃度の推定値とアルゴン流速のみを用いた酸素濃度の
推定値とを実際の測定した酸素濃度と比較したものを表
1に示す。
【0021】
【表1】
【0022】(表1中の下線は、小数点以下第二位
(0.01×1018atoms/cm3)まで実測値と一致した
ものに引いている。) 表1から分かるように、単にアルゴン流速GPとの単相
関よりも液面位置CPおよびヒーターの使用回数Btを
も含めた本実施例の重相関の方が精度が良くなってい
る。すなわち、小数点以下第二位まで一致するものが、
アルゴン流速GPによる推定値〔Oi−Ar〕では、2
/8であるのに対して、本実施形態における推定値〔O
i〕では、7/8となった。
(0.01×1018atoms/cm3)まで実測値と一致した
ものに引いている。) 表1から分かるように、単にアルゴン流速GPとの単相
関よりも液面位置CPおよびヒーターの使用回数Btを
も含めた本実施例の重相関の方が精度が良くなってい
る。すなわち、小数点以下第二位まで一致するものが、
アルゴン流速GPによる推定値〔Oi−Ar〕では、2
/8であるのに対して、本実施形態における推定値〔O
i〕では、7/8となった。
【0023】なお、本実施例において用いた関係式の一
例を次に示す。 Oi=−0.074×GP+0.0004×CP−0.
0014×Bt+0.0004×AP+1.293
例を次に示す。 Oi=−0.074×GP+0.0004×CP−0.
0014×Bt+0.0004×AP+1.293
【0024】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、上
記関係式によって算出される酸素濃度の推定値に基づい
て、インゴットの軸方向における切断位置を決定して単
結晶を切り出す切断工程を備えているので、単に不活性
ガスの流量や炉内圧によって算出した酸素濃度に比べ
て、より正確にインゴットの軸方向における酸素濃度を
推定することができ、容易にかつ正確に切断位置を決定
することができる。したがって、軸方向における酸素濃
度の推定精度が向上したことにより、収率が向上すると
ともに、再切断、すなわち規格の酸素濃度となるまで切
断を繰り返す回数を低減することができる。
記関係式によって算出される酸素濃度の推定値に基づい
て、インゴットの軸方向における切断位置を決定して単
結晶を切り出す切断工程を備えているので、単に不活性
ガスの流量や炉内圧によって算出した酸素濃度に比べ
て、より正確にインゴットの軸方向における酸素濃度を
推定することができ、容易にかつ正確に切断位置を決定
することができる。したがって、軸方向における酸素濃
度の推定精度が向上したことにより、収率が向上すると
ともに、再切断、すなわち規格の酸素濃度となるまで切
断を繰り返す回数を低減することができる。
【図1】 本発明に係る単結晶の製造方法の一実施形態
における単結晶引上装置の概略断面図である。
における単結晶引上装置の概略断面図である。
1 単結晶引上装置 2 チャンバ(気密容器) 3 ルツボ 4 ヒーター 7 融液 10 インゴット CP 融液の液面位置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 細田 浩二 東京都千代田区大手町一丁目5番1号 三 菱マテリアルシリコン株式会社内 (72)発明者 伊藤 安夫 東京都千代田区大手町一丁目5番1号 三 菱マテリアルシリコン株式会社内
Claims (1)
- 【請求項1】 気密容器内に設けられたルツボに多結晶
の融液を貯留し、該融液より引き上げられた単結晶のイ
ンゴットを、所定の酸素濃度となる位置で切断する単結
晶の製造方法において、 前記気密容器内に供給される不活性ガスの流速をGP、 前記融液の液面位置をCP、 前記融液を所定温度に加熱するヒーターの使用回数をB
t、 前記インゴットの軸方向位置をAP、 前記インゴットの軸方向位置APにおける酸素濃度をO
iとしたとき、 次の関係式; Oi=a×GP+b×CP+c×Bt+d×AP+e (a,b,c,d,eは、実験的に得られた係数)によ
って算出される酸素濃度の推定値に基づいて、前記イン
ゴットの軸方向における切断位置を決定して単結晶を切
り出す切断工程を備えていることを特徴とする単結晶の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10497197A JPH10291891A (ja) | 1997-04-22 | 1997-04-22 | 単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10497197A JPH10291891A (ja) | 1997-04-22 | 1997-04-22 | 単結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10291891A true JPH10291891A (ja) | 1998-11-04 |
Family
ID=14394997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10497197A Pending JPH10291891A (ja) | 1997-04-22 | 1997-04-22 | 単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10291891A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11228286A (ja) * | 1998-02-13 | 1999-08-24 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶製造方法 |
| JP2002174593A (ja) * | 2000-12-06 | 2002-06-21 | Memc Japan Ltd | 単結晶インゴットの評価方法及びこれを用いた単結晶インゴットの切断方法 |
| JP2022073176A (ja) * | 2020-10-30 | 2022-05-17 | グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社 | 酸素濃度予測システムおよび酸素濃度制御システム |
-
1997
- 1997-04-22 JP JP10497197A patent/JPH10291891A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11228286A (ja) * | 1998-02-13 | 1999-08-24 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶製造方法 |
| JP2002174593A (ja) * | 2000-12-06 | 2002-06-21 | Memc Japan Ltd | 単結晶インゴットの評価方法及びこれを用いた単結晶インゴットの切断方法 |
| JP2022073176A (ja) * | 2020-10-30 | 2022-05-17 | グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社 | 酸素濃度予測システムおよび酸素濃度制御システム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040511 |