DE112010002568B4 - Method for producing a silicon single crystal - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls, bei dem ein Silicium-Einkristall durch ein CZ-Verfahren gezogen wird, umfassend die folgenden Schritte: Eintauchen eines Impfkristalls in eine Siliciumschmelze und Beginnen, den Impfkristall zu ziehen, um den Silicium-Einkristall aus der Siliciumschmelze wachsen zu lassen; Bilden eines geraden Körperabschnitts des als Siliciumwafer zu verwendenden Silicium-Einkristalls, und Entfernen einer axialen Dislokation, die im Schritt des Eintauchens erzeugt wurde, und die sich in Kristallziehrichtung erstreckt, vor dem Schritt des Bildens eines geraden Körperabschnitts, wobei der Schritt des Entfernens der axialen Dislokation durch asymmetrisches Erwärmen bezüglich der Mittelachse des Silicium-Einkristalls ausgeführt wird, und die Fluktuation im Zustand der Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche zwischen der Siliciumschmelze und dem Silicium-Einkristall erhöht wird und die Richtung, in welcher sich die axiale Dislokation erstreckt, von der Kristallwachstumsrichtung weg bewegt wird.A method of producing a silicon single crystal in which a silicon single crystal is grown by a CZ method, comprising the steps of: dipping a seed crystal in a silicon melt and starting to pull the seed crystal to grow the silicon single crystal from the silicon melt allow; Forming a straight body portion of the silicon single crystal to be used as the silicon wafer, and removing an axial dislocation generated in the step of dipping and extending in the crystal pulling direction, before the step of forming a straight body portion, the step of removing the axial body Dislocation by asymmetric heating with respect to the center axis of the silicon single crystal is performed, and the fluctuation in the state of the solid-liquid interface between the silicon melt and the silicon single crystal is increased and the direction in which the axial dislocation extends, from the crystal growth direction is moved away.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Technik, die zur Verwendung eines Verfahrens zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls geeignet ist.The present invention relates to a technique suitable for using a method of producing a silicon single crystal.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Als Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls, welches ein Material eines Siliciumwafers ist, sind Züchtungsverfahren durch ein Czochralski-Verfahren (im Folgenden als CZ-Verfahren bezeichnet) bekannt.As a method for producing a silicon single crystal which is a material of a silicon wafer, growth methods by a Czochralski method (hereinafter referred to as CZ method) are known.

Verfahren, die als CZ-Verfahren bezeichnet werden, werden bei der Hestellung eines Silicium-Einkristalls eingesetzt. Es wird zum Beispiel ein Ausgangsmaterial Polysilicium, das in einem Quarztiegel enthalten ist, unter Verwendung von Heizmitteln, zum Beispiel Widerstandheizgerät, in einer Dekompressionsinertgas(Ar)-Atmosphäre geschmolzen. Ein Impfkristall (Impfling) wird in die Oberfläche einer Siliciumschmelze nahe am Schmelzpunkt nach dem Schmelzen (Schritt des Kontaktes von Impfkristall mit der Schmelze) eingetaucht, die Schmelzetemperatur wird zu einem solchen Grad eingestellt, dass der Impfkristall Affinität zur Siliciumschmelze hat, und wenn der Impfkristall Affinität dafür hat, wird eine Impfkristallverengung im Durchmesser von etwa 5 mm durchgeführt, während der Impfkristall gezogen wird, um Dislokationen innerhalb des Impfkristalls zu entfernen (Necking-Schritt). Nach einem Necking-Schritt, bei dem die Impfkristallverengung durchgeführt wird, wird der Kristalldurchmesser in einer Kegelform vergrößert, während die Schmelzetemperatur und die Ziehgeschwindigkeit so eingestellt werden, dass ein Produktdurchmesser erhalten wird (Schulterbildungsschritt). Wenn der Kristalldurchmesser den Produktdurchmesser erreicht, wird ein Teil, der als Produkt dient, vertikal um eine konstante Länge wachsen gelassen (Schritt der Bildung eines geraden Körpers), wonach der Kristalldurchmesser in einer konischen Form (Verjüngungsschritt) verringert wird, und das Verfahren wird durch Trennung von der Schmelze, wenn der Durchmesser ausreichend klein wird, beendet.Processes called CZ process are used in the production of a silicon single crystal. For example, a starting material polysilicon contained in a quartz crucible is melted using heating means, for example, a resistance heater, in a decompressing inert gas (Ar) atmosphere. A seed is dipped in the surface of a silicon melt near the melting point after melting (step of contacting seed with the melt), the melt temperature is adjusted to such a degree that the seed has affinity for the silicon melt, and when the seed crystal Affinity for it, a Impfkristallverengung in the diameter of about 5 mm is performed while the seed is pulled to remove dislocations within the seed crystal (necking step). After a necking step in which the seed crystal narrowing is performed, the crystal diameter is increased in a cone shape while the melt temperature and the pulling rate are adjusted to obtain a product diameter (shoulder forming step). When the crystal diameter reaches the product diameter, a part serving as a product is grown vertically by a constant length (step of forming a straight body), after which the crystal diameter in a conical shape (tapering step) is decreased, and the process is performed Separation of the melt, when the diameter becomes sufficiently small, finished.

In dem oben beschriebenen CZ-Verfahren werden, wenn ein Silicium-Impfkristall in Kontakt mit einer Rohmaterial-Siliciumschmelze gebracht wird, Dislokationen (eine thermische Schock-Dislokation und eine Misfit-Dislokation bzw. Fehlversetzung) infolge eines thermischen Schocks im Impfkristall mit hoher Dichte erzeugt. Die Dislokation bzw. Versetzung wirkt als Faktor zur Behinderung einer Monokristallisation eines Kristalls, der gezüchtet werden soll. Daher wird die Dislokation bzw. Versetzung annihiliert und dann ist es erforderlich, einen Kristall wachsen zu lassen. Da die Querschnittsfläche eines Kristalls, der wachsen gelassen werden soll, im Allgemeinen kleiner wird, wird die Erzeugung der Dislokation verringert. Außerdem wird das Wachstum der Dislokation, die einmal erzeugt wurde, in einfacher Weise gestoppt. Aus diesem Grund wird beim Einkristallwachstum durch das CZ-Verfahren und dergleichen in großem Umfang ein Verfahren eingesetzt, das Dash-Necking-Verfahren genannt wird, bei dem ein Halsabschnitt bzw. Neck-Abschnitt, der eine kleine Querschnittsfläche hat, über eine vorbestimmte Länge wachsen gelassen wird und die Dislokation annihiliert wird.In the CZ method described above, when a silicon seed crystal is brought into contact with a raw material silicon melt, dislocations (thermal shock dislocation and misfit dislocation) due to thermal shock are generated in the high-density seed crystal , The dislocation acts as a factor to hinder monocrystallization of a crystal to be grown. Therefore, the dislocation is annihilated and then it is necessary to grow a crystal. Since the cross-sectional area of a crystal to be grown generally becomes smaller, generation of dislocation is reduced. In addition, the growth of the dislocation once generated is easily stopped. For this reason, in the single crystal growth by the CZ method and the like, a method called a Dash necking method in which a neck portion having a small sectional area grows over a predetermined length is widely used is left and the dislocation is annihilated.

Im Dash-Necking-Verfahren, spezifischer in einem Impfkristall-Verengungs(Necking)-Schritt, bei dem der Silicium-Impfkristall mit der Ausgangsmaterial-Siliciumschmelze in Kontakt gebracht wird und geschmolzen wird, wird der Halsabschnitt bzw. Neck-Abschnitt, dessen Durchmesser auf etwa 4 mm verengt wird, so geformt, dass er 50 bis 200 mm in der Länge ist. Danach ist es möglich, ein Verfahren der Verdickung des Einkristalls durch einen Schulterabschnitt auszuführen, bis ein vorbestimmter Durchmesser erreicht ist. Dadurch ist es möglich, in dem oben beschriebenen Neck-Abschnitt eine Dislokation, die sich aus einer Gleitversetzung, die in den Impfkristall eingeführt worden war, fortpflanzt, zu annihilieren und einen dislokationsfreien Silicium-Einkristall zu ziehen.In the neck-necking process, more specifically, in a seed crystal necking step in which the silicon seed crystal is brought into contact with the raw material silicon melt and melted, the neck portion becomes the diameter thereof about 4 mm, shaped to be 50 to 200 mm in length. Thereafter, it is possible to carry out a process of thickening the single crystal through a shoulder portion until a predetermined diameter is reached. Thereby, it is possible to annihilate in the neck portion described above a dislocation propagated from a slip dislocation introduced into the seed crystal and to pull a dislocation-free silicon single crystal.

Wenn ein Einkristall mit großem Gewicht gezogen wird, wird außerdem die Dislokation, die zur Zeit des in Kontakt bringens mit einer Schmelze eingeführt wird, unterdrückt, indem kein thermischer Schock angewendet wird. Techniken, die ähnlich dazu sind, sind in JP H11-60379 A , JP 2008-87994 A sowie JP H9-2898 A offenbart.In addition, when a monocrystal is pulled with great weight, the dislocation introduced at the time of bringing into contact with a melt is suppressed by applying no thermal shock. Techniques that are similar to this are in JP H11-60379 A . JP 2008-87994 A such as JP H9-2898 A disclosed.

Alternativ gibt es, wie in JP H11-12082 A offenbart, ein Verfahren zur Erzeugung eines Abschnitts mit großem Durchmesser, der im Durchmesser vergrößert ist, vor einer Schulterform zu erzeugen und den Abschnitt mit großem Durchmesser unter Beibehaltung eines Kristalls zu halten.Alternatively there is, as in JP H11-12082 A discloses to produce a method for producing a large-diameter portion enlarged in diameter in front of a shoulder shape and to hold the large-diameter portion while keeping a crystal.

Außerdem offenbart die JP 2001-130996 A ein Verfahren, bei dem nur der Neck-Abschnitt wachsen gelassen wird und im Necking-Schritt ein experimenteller Beweis, dass dislokationsfrei, durchgeführt wird. In addition, the disclosed JP 2001-130996 A a method in which only the neck section is allowed to grow and in the necking step an experimental proof that dislocation-free, is performed.

Die US 2003/0047130 A1 beschreibt ein Verfahren zur Eliminierung von Dislokationen in einem Neck-Abschnitt eines Siliciumeinkristallingots mit großem Durchmesser, wobei das Verfahren die Kontrolle des Hitzetransfers an der Grenzfläche von Schmelze und Feststoff umfasst, wodurch Dislokationen über eine verringerte axiale Länge im Neck-Abschnitt eines Siliciumeinkristallingots mit großem Durchmesser, der gemäß dem Czochralski-Verfahren wachsen gelassen wurde, zu eliminieren.The US 2003/0047130 A1 describes a method for eliminating dislocations in a neck section of a large diameter silicon monocrystalline ingot, the method comprising controlling heat transfer at the melt and solid interface, thereby reducing dislocations over a reduced axial length in the neck section of a large diameter silicon monocrystalline ingot which was grown according to the Czochralski method.

Darüber hinaus offenbart die US 2003/0209186 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines Siliciumeinkristalls gemäß dem Czochralski-Verfahren, wobei durch rasche Verringerung der Zuggeschwindigkeit wenigstens einmal während des Wachsenlassens eines Neck-Abschnitts des Siliciumeinkristall-Ingots das Erreichen eines Dislokationswachstums von null in einem Neck-Abschnitt mit großem Durchmesser innerhalb einer vergleichsweise kurzen Neck-Abschnittlänge ermöglicht, so dass Ingots mit beträchtlichem Gewicht und großem Durchmesser hergestellt werden können.In addition, the reveals US 2003/0209186 A1 a method of producing a silicon single crystal according to the Czochralski method wherein, by rapidly decreasing the pulling rate at least once while growing a neck portion of the silicon single crystal ingot, achieving zero dislocation growth in a large diameter neck portion within a comparatively short neck Cutting length so that ingots of considerable weight and large diameter can be made.

Außerdem offenbart die US 2006/0144320 A1 ein Verfahren und ein System zur Verwendung in Kombination mit einer Kristallwachstumsvorrichtung zum Wachsen eines monokristallinen Ingots gemäß dem Czochralski-Verfahren, wobei ein zeitveränderliches externes Magnetfeld an die Schmelze während des Zielens des Ingots angelegt wird, und das Magnetfeld selektiv eingestellt ist, um Zugkräfte in der Schmelze zu verursachen, welche die Schmelzflussgeschwindigkeit kontrollieren, während der Ingot aus der Schmelze gezogen wird.In addition, the disclosed US 2006/0144320 A1 a method and system for use in combination with a crystal growth apparatus for growing a monocrystalline ingot according to the Czochralski method, wherein a time-varying external magnetic field is applied to the melt during aiming of the ingot, and the magnetic field is selectively adjusted to provide tensile forces in the ingot To cause melt, which control the melt flow rate, while the ingot is pulled out of the melt.

Aus der JP H09-249 482 A sind ebenfalls entsprechende CZ-Verfahren bekannt.From the JP H09-249 482 A are also known corresponding CZ method.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

[Technisches Problem][Technical problem]

In den in JP H11-60379 A , JP 2008-87994 A sowie JP H9-2898 A offenbarten Techniken gibt es ein Problem, dass ein vollständig dislokationsfreier Zustand nicht verwirklicht werden kann. Insbesondere wenn der Neck-Durchmesser auf zum Beispiel etwa 4 mm reduziert wird, selbst wenn ein Wachstum bis zu einer Länge von etwa 500 mm durchgeführt wird, was im Stand der Technik als ausreichend angesehen wird, um die Dislokation zu eliminieren, gibt es Fälle, in denen die Dislokation an Stellen bis zum geraden Körperabschnitt bleibt.In the in JP H11-60379 A . JP 2008-87994 A such as JP H9-2898 A In the techniques disclosed, there is a problem that a completely dislocation-free state can not be realized. In particular, if the neck diameter is reduced to, for example, about 4 mm, even if growth up to a length of about 500 mm is performed, which is considered sufficient in the prior art to eliminate the dislocation, there are cases where in which the dislocation remains in places up to the straight body portion.

Außerdem tritt, wie es in JP 2001-130996 A offenbart ist, wenn die Versiegelung innerhalb eines Ofens aufgebrochen wird, um den Neck zu entnehmen, eine Kontamination durch Kontaminanten von der Außenseite des Ofens oder durch Schwermetallkontaminanten aus dem beweglichen Teil einer Produktionsapparatur, und demnach ist es schwierig, das in dem Quarztiegel verbleibende Ausgangsmaterial wieder zu verwenden. Während der Durchmesser des Wafers zunimmt, sollte Silicium-Ausgangsmaterial, das ein großes Gewicht hat, nicht als Abfall verworfen werden. Daher kann das oben beschriebene Verfahren nicht auf die tatsächliche Produktion angewendet werden und somit ist ein Verfahren, das modifiziert werden kann, erforderlich.Besides, as occurs in JP 2001-130996 A is disclosed, when the seal within a furnace is broken to remove the neck, contamination by contaminants from the outside of the furnace or by heavy metal contaminants from the moving part of a production apparatus, and thus it is difficult to recover the starting material remaining in the quartz crucible to use. As the diameter of the wafer increases, silicon starting material having a large weight should not be discarded as waste. Therefore, the above-described method can not be applied to the actual production, and thus a method that can be modified is required.

Wenn ein beweglicher Teil innerhalb eines Ofens angeordnet ist, wie es in JP H11-12082 A offenbart ist, so wirkt dieser bewegliche Teil außerdem als Kontaminationsquelle und als Resultat entsteht ein Problem, dass der bewegliche Teil tatsächlich nicht beim Ziehen des Silicium-Einkristalls verwendet werden kann.When a moving part is placed inside a furnace, as in JP H11-12082 A Also, this movable part acts as a source of contamination, and as a result, there arises a problem that the movable part can not actually be used in pulling the silicon single crystal.

Darüber hinaus besteht das Problem, dass der Zustand der Erzeugung und Entfernung der Dislokation nicht genau festgestellt wird.In addition, there is a problem that the state of generation and removal of the dislocation is not accurately detected.

Darüber hinaus wird der Mechanismus der Erzeugung und Entfernung der Dislokation bzw. Versetzung nicht genau verstanden. Aus diesem Grund wurde nicht verstanden, wie die Dislokation vollständig entfernt werden könnte. Insbesondere eine Dislokation (axiale Dislokation), die sich in der Kristallziehrichtung erstreckt und nicht durch Änderung des Kristalldurchmessers durch ein Dash-Necking-Verfahren und dergleichen entfernt werden kann, existiert bei den Dislokationen, die im Neck-Abschnitt erzeugt werden. Die axiale Dislokation (schwer zu entfernende Dislokation) existiert über die gesamte Länge des geraden Körperabschnitts, und es war unklar, wie sie entfernt werden könnte.Moreover, the mechanism of generation and removal of the dislocation is not well understood. For this reason, it was not understood how the dislocation could be completely removed. In particular, dislocation (axial dislocation) which extends in the crystal pulling direction and can not be removed by changing the crystal diameter by a dash necking method and the like exists in the dislocations generated in the neck portion. Axial dislocation (difficult to remove dislocation) exists over the entire length of the straight body segment, and it was unclear how it could be removed.

Diese Erfindung wurde in Anbetracht solcher Umstände zustande gebracht und eine Aufgabe derselben besteht darin, Folgendes zu erreichen:

  • 1. einen dislokationsfreien Zustand zu verwirklichen, indem eine Dislokation, die in einem Impfkristall-Schmelze-Kontakt-Schritt erzeugt wurde, zuverlässig zu entfernen;
  • 2. den Zustand zur Erzeugung und Entfernung einer Dislokation, insbesondere einer axialen Dislokation, genau zu bestimmen;
  • 3. eine Beziehung zwischen dem Verhalten einer Dislokation in einem Neck-Abschnitt und den Ziehbedingungen genau zu bestimmen;
  • 4. Die Ziehbedingungen, die geeignet sind, einen dislokationsfreien Zustand einzustellen, genau zu bestimmen.
This invention has been accomplished in view of such circumstances and an object of the same is to achieve:
  • 1. to realize a dislocation-free state by reliably removing a dislocation generated in a seed crystal melt contact step;
  • (2) accurately determine the state of creation and removal of a dislocation, in particular axial dislocation;
  • 3. accurately determine a relationship between the behavior of a dislocation in a neck section and the pulling conditions;
  • 4. Determine the drawing conditions that are suitable for setting a dislocation-free state.

Lösung des Problemsthe solution of the problem

Beim Züchten eines Silicium-Kristalls mit großem Durchmesser, der einen Durchmesser von 300 mm oder größer, insbesondere etwa 450 mm hat, wird der Durchmesser des Neck-Abschnitts (Dash-Neck-Abschnitt) zum Tragen eines großen Gewichts ein Problem. Folglich haben die Erfinder die Durchführung eines sicheren Wachstums durch Erhöhung des Durchmessers des Abschnitts, der als Neck-Abschnitt im Stand der Technik bezeichnet wird, bei Aufrechterhaltung eines dislokationsfreien Zustandes untersucht. Hier wird die Produktion eines Silicium-Einkristalls mit großem Gewicht und der Größenordnung von mehreren hundert Kilogramm bis mehreren Tonnen durch ein einfaches Verfahren ohne Einsetzen einer speziellen Vorrichtung, die als Kontaminationsquelle dient, innerhalb des Ofens ins Auge gefasst.When growing a large-diameter silicon crystal having a diameter of 300 mm or larger, particularly about 450 mm, the diameter of the neck portion (dash-neck portion) becomes a problem for carrying a large weight. Thus, the inventors have investigated the performance of secure growth by increasing the diameter of the portion, referred to as the neck portion in the prior art, while maintaining a dislocation-free state. Here, the production of a single-crystal silicon monocrystal of several hundred kilograms to several tons is envisaged by a simple method without employing a special device serving as a source of contamination within the furnace.

Beim Züchten des Silicium-Einkristalls mit großem Durchmesser wird normalerweise ein Verfahren verwendet, das „Dash-Necking-Verfahren” genannt wird. Im Dash-Necking-Verfahren wird der Durchmesser zur Zeit des Wachsenlassens des Silicium-Einkristalls verringert und es wird eine Dislokation (thermische Schock-Dislokation, Misfit-Dislokation), die eingeführt wird, wenn ein Silicium-Impfkristall und eine Siliciumschmelze miteinander in Kontakt kommen, entfernt. In diesem Fall entfernt eine Reduzierung im Durchmesser des Neck-Abschnitts die Dislokation in einfacher Weise. Um einen Kristall mit großem Gewicht zu züchten, ist es außerdem infolge der Last, die der Neck-Abschnitt trägt, notwendig, den Durchmesser zu erhöhen. Die Dicke des Neck-Abschnitts wird auf eine Größe eingestellt, die durch diese Beziehungen errechnet wird. Im Silicium-Einkristall, der einen Durchmesser von 300 mm hat, kann die Kristalllast mit einem Durchmesser von etwa 5 mm getragen werden. Wenn allerdings der Durchmesser des Silicium-Einkristalls 450 mm ist, kann es ein Problem geben, dass die Last nicht durch den Neck-Abschnitt getragen werden kann, wenn der Kristall bis zu einer erforderlichen Länge gezüchtet wird.In growing the large-diameter silicon single crystal, a method called "dash-necking method" is normally used. In the Dash-Necking method, the diameter at the time of growing the silicon single crystal is reduced and dislocation (thermal shock dislocation) introduced when a silicon seed crystal and a silicon melt come into contact with each other , away. In this case, a reduction in the diameter of the neck portion removes the dislocation in a simple manner. In addition, in order to grow a crystal of great weight, it is necessary to increase the diameter due to the load carried by the neck portion. The thickness of the neck portion is set to a size calculated by these relationships. In the silicon single crystal having a diameter of 300 mm, the crystal load can be supported with a diameter of about 5 mm. However, if the diameter of the silicon monocrystal is 450 mm, there may be a problem that the load can not be carried by the neck portion when the crystal is grown to a required length.

Außerdem gibt es, wie oben beschrieben wurde, als weitere Verfahren, ein Verfahren, bei dem keine thermische Schock-Dislokation eingeführt wird, indem die Oberflächentemperaturdifferenz zwischen dem Impfkristall und der Schmelze (Siliciumschmelze) verringert wird, um den Neck-Abschnitt zu verdicken. Wenn allerdings der Neck-Abschnitt nicht verengt wurde oder der Impfkristall nicht auf eine hohe Temperatur eingestellt wurde, trat ein Fall ein, in dem das Wachstum des Silicium-Einkristalls erreicht wurde.In addition, as described above, as another method, there is a method in which no thermal shock dislocation is introduced by reducing the surface temperature difference between the seed crystal and the melt (silicon melt) to thicken the neck portion. However, when the neck portion was not narrowed or the seed crystal was not set to a high temperature, a case occurred in which the growth of the silicon single crystal was achieved.

Folglich gehen die Erfinder davon aus, dass der Silicium-Kristall mit großem Gewicht durch ein einfaches Verfahren gezüchtet werden kann, das keine speziellen Verfahren oder Vorrichtungen benötigt, solange solche Bedingungen geklärt werden können, und haben Mittel zur genauen Untersuchung des Verhaltens der Dislokation innerhalb des Neck-Abschnitts, das mit dem Ziehen desselben einhergeht, gesucht.Consequently, the inventors believe that the silicon crystal can be grown with great weight by a simple process that does not require special methods or devices as long as such conditions can be clarified, and have means for accurately examining the behavior of dislocation within the Neck section associated with the dragging thereof searched.

Die Erfinder haben untersucht, wie sich die Dislokation im Necking-Schritt verhält. Außerdem haben sie untersucht, warum die axiale Dislokation nicht entfernt werden kann. Sie gehen davon aus, dass, sowie das Verhalten der Dislokation geklärt werden kann, es möglich ist, einen Silicium-Kristall, in dem eine Dislokation vollständig entfernt ist, durch ein einfaches Verfahren, das keine speziellen Verfahren oder Vorrichtungen erfordert, zu züchten. Sie haben dann nach Mitteln zur genauen Untersuchung des Verhaltens der Dislokation im Neck-Abschnitt, das mit dem Ziehen desselben einhergeht, gesucht.The inventors have investigated how the dislocation behaves in the necking step. They also investigated why the axial dislocation can not be removed. They assume that, as well as the behavior of the dislocation can be clarified, it is possible to grow a silicon crystal in which a dislocation is completely removed by a simple method which does not require special methods or devices. They then searched for means of scrutinizing the behavior of the dislocation in the neck section associated with the pulling of it.

Im Stand der Technik wurde eine Analyse des Dislokationszustandes im Neck-Abschnitt unter Verwendung von Röntgentopographie durchgeführt. Bei diesem Verfahren wurde der Querschnitt des Neck-Abschnitts zu einer Dicke von etwa 1,5 mm geschnitten und dann wurde eine Röntgentransmissionsbetrachtung durchgeführt, indem die Oberfläche mit einer gemischten Säure und dergleichen geätzt wurde. Daher konnten nur Bilder eines bestimmten Querschnitts direkt beobachtet werden, die Bilder, die 1,5 mm beabstandet waren, wurden zusammengesetzt und eine Änderung im Dislokationszustand, einhergehend mit dem Kristallwachstum, wurde entnommen. Aus diesem Grund konnte nur die Dislokation, die sich schräg zur Ziehachse, welches eine Mittelachse des Silicium-Einkristalls in der Ziehrichtung ist, beobachtet werden.In the prior art, an analysis of the dislocation state in the neck portion was performed using X-ray topography. In this method, the cross section of the neck portion was cut to a thickness of about 1.5 mm, and then an X-ray transmission observation was performed by etching the surface with a mixed acid and the like. Therefore, only images of a certain cross section could be directly observed, the images spaced 1.5 mm apart were assembled, and a change in dislocation state accompanied with crystal growth was taken out. For this reason, only the dislocation oblique to the drawing axis, which is a central axis of the silicon monocrystal in the drawing direction, could be observed.

Wenn allerdings ein weißer Röntgenstrahl als Hochenergiestrahlung eines Levels, wie in SYNCHROTRON RADIATION INSTRUMENTATION: Ninth International Conference an Synchrotron Radiation Instrumentation, AIP Conference Proceedings, Band 879, S. 1545–1549 (2007) offenbart ist, verwendet wurde, wurde festgestellt, dass, wenn der Neck-Abschnitt betrachtet wurde, die Dislokation in einer Schlaufenform annihiliert wurde. Außerdem wurde festgestellt, dass die Dislokation in anderen Ebenen als der normalen {111}-Ebene existierte. However, when a white X-ray beam was used as a high-energy beam of a level as disclosed in SYNCHROTRON RADIATION INSTRUMENTATION: Ninth International Conference to Synchrotron Radiation Instrumentation, AIP Conference Proceedings, Vol. 879, pp. 1545-1549 (2007), it was found that when the neck section was viewed, the dislocation was annihilated in a loop form. In addition, it was found that the dislocation existed at levels other than the normal {111} plane.

Das heißt, die Erfinder klärten die Existenz der oben genannten axialen Dislokation zum ersten Mal durch ein solches Verfahren. Die axiale Dislokation wurde als eine Vertiefung (pit) im geraden Körperabschnitt des Silicium-Einkristalls und in dem Wafer, zu dem er in Scheiben geschnitten wurde, beobachtet. Allerdings wurde nicht erkannt, dass die beobachtete Vertiefung die axiale Dislokation ist.That is, the inventors clarified the existence of the above-mentioned axial dislocation for the first time by such a method. The axial dislocation was observed as a pit in the straight body portion of the silicon single crystal and in the wafer to which it was sliced. However, it was not recognized that the observed pit is the axial dislocation.

Diese axiale Dislokation kann in dem Wafer in klarer Unterscheidung von anderen Vertiefungen durch das folgende Verfahren detektiert werden.This axial dislocation can be detected in the wafer in clear differentiation from other wells by the following method.

Erstens, im Silicium-Einkristall, aus dem der Wafer als Scheibe geschnitten wird, ist die Kristallhabituslinie in geeigneter Weise ausgebildet und der dislokationsfreie Zustand kann verwirklicht werden, und der Silicium-Einkristall wird auch durch eine andere Prüfung als Monokristall erkannt. Es ist möglich, in einer Waferoberfläche die axiale Dislokation zu identifizieren, indem eine Verformungsmessung unter Verwendung optischer Untersuchungsmittel durchgeführt wird. Als Untersuchungsmittel kann die Verformungsuntersuchungsvorrichtung (SIRD; eingetragene Marke) SirTec, hergestellt von JENA WAVE, verwendet werden, die in der Lage ist, den Verformungszustand durch innere Spannung visuell zu beobachten.First, in the silicon single crystal from which the wafer is cut as a wafer, the crystal habit line is appropriately formed and the dislocation-free state can be realized, and the silicon single crystal is also recognized as a monocrystal by other testing. It is possible to identify the axial dislocation in a wafer surface by performing a strain measurement using optical inspection means. As the inspection means, the deformation inspection device (SIRD; registered trademark) SirTec manufactured by JENA WAVE, which is capable of visually observing the state of deformation by internal stress, can be used.

In diesem Fall wird ein Manifestationsprozess durch Erhitzen auf 900 bis 1250°C × 1 s oder mehr bei einer Rate der Temperaturerhöhung und -senkung von 10 bis 300°C/s an dem zu evaluierendem Wafer durchgeführt. Danach werden die Oberflächeneigenschaften des Wafers, einschließlich der manifestierten Verformung, evaluiert. Dieser Manifestationsprozess soll bewirken, dass eine große Temperaturdifferenz durch rasches Erhitzen in der Ebene des Wafers auftritt und thermische Beanspruchung bzw. Spannung, verursacht durch diese Temperaturdifferenz, erzeugen. Daher ist kein Erhitzen über einen langen Zeitraum erforderlich und die gewünschte Wirkung kann sogar durch Erhitzen über einen kurzen Zeitraum von etwa 1 Sekunde gezeigt werden.In this case, a manifestation process is performed by heating to 900 to 1250 ° C x 1 s or more at a rate of elevating and decreasing the temperature of 10 to 300 ° C / s on the wafer to be evaluated. Thereafter, the surface properties of the wafer, including the manifested deformation, are evaluated. This manifestation process is intended to cause a large temperature difference to occur by rapid heating in the plane of the wafer and generate thermal stress caused by this temperature difference. Therefore, no heating for a long time is required, and the desired effect can be exhibited even by heating for a short period of about 1 second.

Da die axiale Dislokation über beide Seiten des Wafers existiert, wird die Verformung durch die thermische Beanspruchung, die durch den Manifestationsprozess erzeugt wird, in welchem ein rasches Erhitzen für einen sehr kurzen Zeitraum durchgeführt wird, wie es oben erwähnt wurde, erhöht. Andererseits wird bei der Untersuchung der Oberflächenkontamination mit Hilfe eines Laseroberflächenuntersuchungsgeräts und dergleichen eine Vertiefung ähnlich der axialen Dislokation detektiert. Allerdings wird angenommen, dass sich bei der Dislokation, die keine solche Länge hat, dass sie durch beide Seiten des Wafers geht, die Verformung durch die thermische Beanspruchung, die durch den Manifestationsprozess erzeugt wird, nicht erhöht. Das heißt, es wird angenommen, dass bei der Dislokation, bei der die Größe derselben weniger als 10% der Dicke des Wafers ist, die Verformung durch die durch den Manifestationsprozess erzeugte thermische Beanspruchung nicht zunimmt.Since the axial dislocation exists over both sides of the wafer, the strain is increased by the thermal stress generated by the manifestation process in which rapid heating is performed for a very short period of time as mentioned above. On the other hand, in the investigation of the surface contamination by means of a laser surface inspection apparatus and the like, a pit similar to the axial dislocation is detected. However, in the dislocation which has no such length as to pass through both sides of the wafer, it is considered that the strain due to the thermal stress generated by the manifestation process is not increased. That is, it is believed that in the dislocation where the size thereof is less than 10% of the thickness of the wafer, the deformation by the thermal stress generated by the manifestation process does not increase.

Obgleich die axiale Dislokation durch den oben beschriebenen Manifestationsprozess gezeigt wird, können aus dem obigen Grund andere Vertiefungen und dergleichen durch diesen Manifestationsprozess nicht gezeigt werden. 11 zeigt ein Betrachtungsbeispiel des Wafers, der die manifestierte axiale Dislokation hat, und ein Betrachtungsbeispiel des Wafers, der keine axiale Dislokation hat.Although the axial dislocation is shown by the above-described manifestation process, other pits and the like can not be shown by this manifestation process for the above reason. 11 FIG. 12 shows an observation example of the wafer having the manifested axial dislocation and an observation example of the wafer having no axial dislocation. FIG.

Das Betrachtungsbeispiel, das in 11(a) gezeigt ist, ist ein Beispiel, in dem drei axiale Dislokationen erzeugt sind, und das Betrachtungsbeispiel, das in 11(b) gezeigt ist, ist ein Beispiel, in dem die axiale Dislokation nicht erzeugt ist. Mittlerweile wird davon ausgegangen, dass die am Rand des Wafers beobachtete Verformung durch Halten des Wafers zur Zeit der Wärmebehandlung erzeugt wird.The viewing example, which is in 11 (a) is an example in which three axial dislocations are generated, and the observation example shown in FIG 11 (b) is an example in which the axial dislocation is not generated. Meanwhile, it is considered that the deformation observed at the edge of the wafer is generated by holding the wafer at the time of the heat treatment.

Die axiale Dislokation wird in der Stufe des Inkontaktbringens des Impfkristalls mit der Schmelze erzeugt. Die axiale Dislokation ist eine Dislokation, die kontinuierlich in der Wachstumsrichtung des Kristalls bis zum Necking-Schritt, dem Schritt der Bildung eines Schulterabschnitts (Durchmesservergrößerung) und dem Schritt des Wachstums des geraden Körperabschnitts existiert. Zur Zeit der Herstellung des Wafers existiert die axiale Dislokation ausschließlich in einer spezifischen Region des Wafers. Außerdem kann die axiale Dislokation durch Verfahren, die zur Zeit des Wachsens des Neck-Abschnitts, die im Stand der Technik bekannt sind, zum Beispiel ein Verfahren zum Einstellen der Durchmesservergrößerung, der Durchmesserverringerung und der Länge des Neck-Abschnitts auf einen bestimmten Level oder höher, wie das Dash-Necking-Verfahren, nicht entfernt werden.The axial dislocation is generated in the step of contacting the seed crystal with the melt. The axial dislocation is a dislocation that exists continuously in the growth direction of the crystal until the necking step, the step of forming a shoulder portion (increase in diameter), and the step of growing the straight body portion. At the time of wafer fabrication, axial dislocation exists only in a specific region of the wafer. In addition, the axial dislocation can be performed by methods known in the art at the time of growing the neck portion, for example, a method of adjusting the diameter increase, the diameter reduction and the length of the neck section to a certain level or higher, such as the dash necking method.

Wie in 12 gezeigt ist, umfasst ein Silicium-Einkristall 60, bei dem das Ziehen beendet ist, einen Impfkristall (Keimkristall) T, einen Durchmesserreduzierungsabschnitt (Neck-Abschnitt) N0, wenn der Silicium-Einkristall mit einer Impfgrenzfläche T00, die dazwischen angeordnet ist, wachsen gelassen wird, einen Schulterabschnitt 60a zur Durchführung der Durchmesservergrößerung, einen geraden Körperabschnitt 60b und einen Endabschnitt 60c (Verjüngungsabschnitt).As in 12 shown comprises a silicon single crystal 60 in which the drawing is finished, a seed crystal T, a diameter reduction portion (neck portion) N0, when the silicon single crystal with a seed boundary T00 interposed therebetween is grown, a shoulder portion 60a for performing the diameter enlargement, a straight body portion 60b and an end portion 60c (Taper portion).

Wenn die Nachbarschaft des Impfkristalls T vergrößert wird, wie es in 13 gezeigt ist, werden thermische Schock-Dislokationen Jn und Misfit-Dislokationen Jm im Durchmesserverringerungsabschnitt (Neck-Abschnitt) N0 erzeugt. Die thermische Schock-Dislokationen Jn werden an der Impfkristall-T-Seite durch den thermischen Schock zur Zeit des Inkontaktbringens des Impfkristalls T mit der Siliciumschmelze erzeugt und werden über die Neck-Abschnitt-N0-Seite des zu züchtenden Silicium-Einkristalls 60 mitgenommen. Die Misfit-Dislokationen Jm werden erzeugt, wenn eine Nichtübereinstimmung der Gitterkonstante im Impfkristall T und dem Neck-Abschnitt N0 des Silicium-Einkristalls 60 vorliegt.When the neighborhood of the seed T increases, as in 13 is shown, thermal shock dislocations Jn and misfit dislocations Jm are generated in the diameter reduction portion (neck portion) N0. The thermal shock dislocations Jn are generated at the seed crystal T-side by the thermal shock at the time of contacting the seed crystal T with the silicon melt, and are transmitted via the neck portion N0 side of the silicon single crystal to be grown 60 taken. The misfit dislocations Jm are generated when a mismatch of the lattice constant in the seed crystal T and the neck portion N0 of the silicon single crystal 60 is present.

Unter den thermischen Schock-Dislokationen Jn und den Misfit-Dislokationen Jm ist die axiale Dislokation J eine Dislokation, die in Wachstumsrichtung (axiale Richtung) wächst. Spezifisch ausgedrückt, wie es in 12 gezeigt ist, in der ein 110-Wafer W, der aus dem Einkristall 60 geschnitten ist, gezeigt ist, wird die axiale Dislokation J in der Richtung 10 Uhr und der Richtung 4 Uhr zur Zeit des Legens eines Schnitts in Richtung 12 Uhr an jede der Oberflächen beobachtet. Genauer ausgedrückt mit dem Schnitt, der eine 100-Richtung ist, die an 0° angepasst ist, wird die axiale Dislokation in einer Region im Bereich von 120° bis 135° und einer Region im Bereich von 315° bis 350°, symmetrisch bezüglich dieser Region und der Zentralachse des Silicium-Einkristalls 60 beobachtet. Außerdem wird die axiale Dislokation nur in dem Bereich einer Region J1 mit Existenz einer axialen Dislokation, gebildet aus einer Region, in welcher die oben genannten Regionen 90° und 45° um die Zentralachse des Silicium-Einkristalls 60 gedreht sind, beobachtet. Das heißt, die axiale Dislokation J erstreckt sich in Wachstumsrichtung (Richtung der Zentralachse) des Silicium-Einkristalls 60 in der Region J1. In der Zeichnung zeigt die Region J1 nur eine Region innerhalb der Bereiche 120° bis 135° und 315° bis 350°.Among the thermal shock dislocations Jn and the misfit dislocations Jm, the axial dislocation J is a dislocation growing in the growth direction (axial direction). Specifically, as stated in 12 is shown in which a 110 wafer W, consisting of the single crystal 60 is shown, the axial dislocation J is observed in the direction 10 o'clock and the direction 4 o'clock at the time of placing a cut in the direction of 12 o'clock on each of the surfaces. More specifically, with the section being a 100 direction adapted to 0 °, the axial dislocation becomes in a region in the range of 120 ° to 135 ° and a region in the range of 315 ° to 350 °, symmetrical with respect to this Region and the central axis of the silicon single crystal 60 observed. In addition, the axial dislocation only in the region of a region J1 with existence of an axial dislocation, formed of a region in which the above-mentioned regions 90 ° and 45 ° about the central axis of the silicon single crystal 60 are turned, watched. That is, the axial dislocation J extends in the growth direction (central axis direction) of the silicon single crystal 60 in the region J1. In the drawing, the region J1 shows only a region within the ranges 120 ° to 135 ° and 315 ° to 350 °.

Inzwischen gibt es für den Silicium-Einkristall, der um eine vorbestimmte Länge oder Größe gewachsen ist, eine Möglichkeit, dass die axiale Dislokation annihiliert wird. Allerdings wird derzeit in der Herstellungsanlage, eine axiale Dislokation erstmals erkannt, wenn die Daten des Wafers, für den ein Stück des gezogenen Einkristalls in Scheiben geschnitten wurde, abgeglichen werden. Die axiale Dislokation liegt normalerweise über die gesamte Länge eines Silicium-Einkristalls vor und geht oft durch den Silicium-Einkristall.Meanwhile, for the silicon single crystal grown by a predetermined length or size, there is a possibility that the axial dislocation is annihilated. However, at present, in the manufacturing facility, axial dislocation is first detected when the data of the wafer for which a piece of the pulled single crystal has been sliced is adjusted. The axial dislocation is normally over the entire length of a silicon single crystal and often passes through the silicon single crystal.

Hier wird vorzugsweise als Hochenergiestrahlung zur Messung der Dislokation in dem Silicium-Einkristall, der durch ein CZ-Verfahren zu ziehen ist, weiße Röntgentopographie durch einen weißen Röntgenstrahl bevorzugt eingesetzt. Es wird insbesondere ein Röntgenstrahl, der ein kontinuierliches Energiespektrum von 30 keV bis 1 MeV, etwa 40 keV bis 100 keV und 50 keV bis 60 keV hat, verwendet. Alternativ wird ein Röntgenstrahl mit einer Wellenlänge von etwa 0,001 nm bis 0,25 nm verwendet. Außerdem wurde ein Röntgenstrahl verwendet, in dem die Photonenzahl, die durch einen Schlitz von 1 mm × 1 mm in einer Position, 44 mm beabstandet von einer Lichtquelle, eine Verteilung hat, wie sie in 5 gezeigt ist. Ein in 5(a) gezeigter Graph veranschaulicht einen Zustand eines Röntgenstrahls, der ein Beispiel für Strahlung hoher Energie in der Erfindung ist, und die Verteilung der Photonenzahl bezüglich Energie eines Röntgenstrahls. Der in 5(b) gezeigte Graph veranschaulicht einen Röntgenstrahl, der ein Beispiel für Strahlung hoher Energie in der Erfindung ist, und die Verteilung der Photonenzahl bezüglich Wellenlänge. Außerdem ist der Durchmesser des Röntgenstrahls vorzugsweise das 0,01- bis 1-Fache des Durchmessers des Neck-Abschnitts, welcher der zu messende Gegenstand ist.Here, it is preferable to use white X-ray topography by a white X-ray as high-energy radiation for measuring dislocation in the silicon single crystal to be grown by a CZ method. In particular, an x-ray beam having a continuous energy spectrum of 30 keV to 1 MeV, about 40 keV to 100 keV and 50 keV to 60 keV is used. Alternatively, an X-ray having a wavelength of about 0.001 nm to 0.25 nm is used. In addition, an X-ray beam was used in which the number of photons passing through a slot of 1 mm × 1 mm in a position 44 mm apart from a light source has a distribution as shown in FIG 5 is shown. An in 5 (a) The graph shown illustrates a state of an X-ray that is an example of high-energy radiation in the invention and the distribution of the number of photon energy of an X-ray. The in 5 (b) The graph shown illustrates an X-ray beam, which is an example of high-energy radiation in the invention, and the distribution of the photon number with respect to wavelength. In addition, the diameter of the X-ray beam is preferably 0.01 to 1 times the diameter of the neck portion which is the object to be measured.

Es wird ein derartiger weißer Röntgenstrahl mit hoher Energie verwendet, wodurch es möglich ist, das Verhalten zum Beispiel der Dislokation innerhalb des Silicium-Einkristalls dreidimensional als Bild zu beobachten, ohne eine destruktive Untersuchung, zum Beispiel Schneiden in Scheiben, durchzuführen, und Positionsinformationen über die Dislokation und die Eigenschaft der Dislokation erstmals zu beobachten.Such a high energy white x-ray beam is used, whereby it is possible to three-dimensionally image the behavior of, for example, dislocation within the silicon single crystal without performing a destructive inspection, for example, slicing, and positional information about the Dislocation and the property of the dislocation first observed.

Wie in 4 gezeigt ist, wird unter Beachtung eines Diffraktionspunktes (zum Beispiel Diffraktionspunkt 004) ein CT-Bild durch ein Topographenbild durch Rotieren des Silicium-Einkristalls gebildet. Hier wird eine dreidimensionale Positionsinformation der Dislokationslinie erhalten. Außerdem wird gleichzeitig damit eine weiße Röntgenstrahl-Topographie, wie in 6 gezeigt, durchgeführt und es werden die Eigenschaften (zum Beispiel Burgers Vektor) der Dislokation bestimmt.As in 4 is shown, taking into account a diffraction point (for example, diffraction point 004), a CT image is formed by a topograph image by rotating the silicon single crystal. Here, a three-dimensional position information of the dislocation line is obtained. In addition, at the same time as a white x-ray topography, as in 6 shown and carried out the properties (for example Burgers vector) of the dislocation are determined.

Die Röntgen-Topographie wird auch als Röntgen-Diffraktionsmikrographie bezeichnet und ist ein Verfahren zur Betrachtung einer räumlichen Verteilung von Fehlern in nicht-zerstörerischer Art. Wenn ein Röntgenstrahl veranlasst wird, kontinuierlich auf den Silicium-Einkristall zu fallen, wird eine Vielzahl von Diffraktionsbildern, die auf einen Diffraktionspunkt bezogen werden, beobachtet. Die Röntgen-Topographie analysiert die Diffraktionspunkte.X-ray topography is also referred to as X-ray diffraction micrography, and is a method of viewing a spatial distribution of errors in a non-destructive manner. When an X-ray beam is caused to continuously fall on the silicon single crystal, a plurality of diffraction images, the to a diffraction point, observed. The X-ray topography analyzes the diffraction points.

Hier umfassen zweidimensionale Detektoren, die bei der Betrachtung des Diffraktionsbildes eingesetzt werden: eine Abbildungsplatte, in der ein durch Licht stimulierbares Leuchtphänomen einer Fluoreszenzplatte, ein Röntgenfilm, eine Kernplatte und ein lichtstimulierbarer Phosphor (BaFBr:Eu2 +) verwendet wird; ein Röntgenfernsehgerät, das eine Bildaufnahmeröhre verwendet, in welcher ein PbO-Film oder ein amorpher Se-As-Film, der für einen Röntgenstrahl empfindlich ist, als photoleitende Oberfläche verwendet wird, und ein Röntgendetektor des CCD-Typs, der eine ladungsgekoppelte CCD-Vorrichtung nutzt. Bezüglich eines in der Erfindung verwendeten Röntgendetektors ist es bevorzugt, die folgenden Charakteristika als räumliche Auflösung oder dynamischen Bereich zu berücksichtigen.
Detektive Quantumseffizienz
Dynamischer Bereich
Lineare Festigkeitsregion
Totzeit und Impulsverlust
Lichtaufnehmender Bereich und Positionsauflösung
Nicht-Gleichmäßigkeit der Empfindlichkeit
Nicht-Linearität (oder Bildverzerrung) der Position
Energieauflösung
Zeitauflösung
Fähigkeit zur Echtzeitmessung
Betriebsstabilität
Here, two-dimensional detectors which are used in consideration of the diffraction image comprising: an imaging plate in which a stimulable by light luminous phenomenon of a fluorescent plate, an X-ray film, a core plate and a lichtstimulierbarer phosphor (BaFBr: Eu 2+) is used; an X-ray television using an image pickup tube in which a PbO film or an amorphous Se-As film sensitive to an X-ray is used as a photoconductive surface, and a CCD type X-ray detector incorporating a charge coupled CCD device uses. With respect to an X-ray detector used in the invention, it is preferable to consider the following characteristics as spatial resolution or dynamic range.
Detective Quantum Efficiency
Dynamic range
Linear strength region
Dead time and pulse loss
Light receiving area and position resolution
Non-uniformity of sensitivity
Non-linearity (or image distortion) of the position
energy resolution
time resolution
Ability to measure in real time
operational stability

Beim Ziehen des Silicium-Einkristalls werden, selbst wenn Ofenelemente wie zum Beispiel derselbe Kohlenstoff in derselben Vorrichtung (CZ-Ofen) in der gleichen Weise verwendet werden, der Erzeugungszustand der Dislokation und das Verhalten der Dislokation sich in Abhängigkeit von den Bedingungen zur Zeit des Ziehens des Silicium-Einkristalls ändern. Hier umfassen die Bedingungen zur Zeit des Ziehens zum Beispiel die Ziehgeschwindigkeit, die Höhe (Abstand) vom Flüssigkeitslevel der Siliciumschmelze zu einem Hitzeschildelement, die Zeit des Haltens des Impfkristalls vor dem Kontakt mit der Siliciumschmelze auf dem Flüssigkeitslevel der Siliciumschmelze. Durch Verwendung von Mitteln zur Beobachtung des Verhaltens der Dislokation innerhalb des Silicium-Einkristalls durch Strahlung hoher Energie ist es daraus möglich, die Produktionsbedingungen des Neck-Abschnitts (des Dislokationsentfernungsabschnitts und des dislokationsfreien Abschnitts) zu der Zeit einer Verwendung einer Produktionsapparatur, die einen Aufbau hat, bei dem verschiedene Öfen oder verschiedene Kohlenstoffmaterialien kombiniert sind, zu bestimmen.In pulling the silicon single crystal, even if furnace elements such as the same carbon are used in the same device (CZ furnace) in the same manner, the generation state of the dislocation and the behavior of dislocation become dependent on the conditions at the time of drawing of the silicon single crystal. Here, the conditions at the time of drawing include, for example, the pulling rate, the height (distance) from the liquid level of the molten silicon melt to a heat shield element, the time of keeping the seed crystal in contact with the molten silicon at the liquid level of the molten silicon melt. From this, by using means for observing the behavior of dislocation within the silicon single crystal by high-energy radiation, it is possible to control the production conditions of the neck portion (the dislocation removal portion and the dislocation-free portion) at the time of using a production apparatus having a structure in which different furnaces or different carbon materials are combined to determine.

Daher wird die Betrachtung bzw. die Beobachtung durch die Röntgen-Topographie durchgeführt, wodurch es möglich ist, die Produktionsbedingungen auszuschließen, bei denen die axiale Dislokation erzeugt wird, und die Produktionsbedingungen zu spezifizieren, bei denen die axiale Dislokation nicht erzeugt wird. Die Herstellungsbedingungen hierin umfassen Vorrichtungen zum Ziehen und Produzieren eines Einkristalls, Mittel, Teile, Zustände und Verfahren in Verbindung mit allen Charakteristika eines Einkristalls und eines Wafers zusätzlich zu den so genannten Kontrollparametern.Therefore, the observation is performed by the X-ray topography, whereby it is possible to eliminate the production conditions in which the axial dislocation is generated and to specify the production conditions in which the axial dislocation is not generated. The manufacturing conditions herein include devices for pulling and producing a single crystal, means, parts, states, and methods in conjunction with all the characteristics of a single crystal and a wafer in addition to the so-called control parameters.

Bei einem Siliciumkristall mit großem Durchmesser, der einen Durchmesser von 300 mm oder größer, insbesondere etwa 450 mm hat, wird der Durchmesser des Neck-Abschnitts (Dash-Neck-Abschnitt) zum Tragen eines großen Gewichtes ein Problem. Folglich haben die Erfinder eine Vergrößerung des Durchmessers des Abschnitts, der im Stand der Technik Neck-Abschnitt genannt wird, untersucht, und zwar mit dem Ziel, den Silicium-Einkristall mit großem Gewicht in der Größenordnung von mehreren hundert Kilogramm bis mehreren Tonnen in dem Zustand, in dem keine axiale Dislokation existiert, durch ein einfaches Verfahren sicher wachsen zu lassen, ohne eine spezielle Vorrichtung, die als Kontaminationsquelle wirkt, in dem Ofen zu platzieren.With a large-diameter silicon crystal having a diameter of 300 mm or larger, especially about 450 mm, the diameter of the neck portion (dash-neck portion) becomes a problem for carrying a large weight. Consequently, the present inventors have studied an increase in the diameter of the portion called a neck portion in the prior art, with the aim of producing the silicon monocrystal of large weight on the order of several hundred kilograms to several tons in the state in which there is no axial dislocation, can grow safely by a simple method without placing a special device acting as a source of contamination in the furnace.

Beim Züchten bzw. Wachsenlassen eines Silicium-Einkristalls mit großem Durchmesser wird der Neck-Abschnitt gebildet, indem der Durchmesser des Silicium-Einkristalls in einem frühen Stadium des Wachstums verringert wird, normalerweise indem das oben erwähnte Dash-Necking-Verfahren angewendet wird. Dadurch wird die Dislokation (die thermische Schock-Dislokation und die Misfit-Dislokation), die eingeführt wird, wenn der Silicium-Impfkristall und die Siliciumschmelze miteinander in Kontakt gebracht werden, in dem Neck-Abschnitt entfernt. In diesem Fall entfernt eine Reduzierung des Durchmessers des Neck-Abschnitts die Dislokation in einfacher Weise. Um allerdings einen Kristall mit großem Gewicht zu züchten, ist es im Hinblick auf die Last, die der Neck-Abschnitt trägt, notwendig, den Durchmesser zu vergrößern. Die Dicke des Neck-Abschnitts wird aus diesen Beziehungen berechnet. In dem Kristall, der einen Durchmesser von etwa 300 mm hat, kann die Kristalllast mit einem Durchmesser von etwa 5 mm getragen werden. Wenn allerdings der Kristall bis zu einer notwendigen Kristalllänge bei dem Kristall, der einen Durchmesser von 450 mm hat, gezüchtet wird, kann das Problem auftreten, dass die Last nicht getragen werden kann. Aus diesem Grund haben die Erfinder eine Vergrößerung des Durchmessers des Necks, wie oben beschrieben, untersucht.In growing a large-diameter silicon single crystal, the neck portion is formed by reducing the diameter of the silicon single crystal at an early stage of growth, usually by using the above-mentioned dash-necking method. Thereby, the dislocation (the thermal shock dislocation and the misfit dislocation) introduced when the silicon seed and the silicon melt are brought into contact with each other in the neck section. In this case, a reduction in the diameter of the neck portion removes the dislocation in a simple manner. However, in order to grow a crystal of great weight, it is necessary to increase the diameter in view of the load borne by the neck portion. The thickness of the neck section is calculated from these relationships. In the crystal, which has a diameter of about 300 mm, the crystal load can be carried with a diameter of about 5 mm. However, when the crystal is grown to a necessary crystal length in the crystal having a diameter of 450 mm, there may arise the problem that the load can not be carried. For this reason, the inventors have studied an increase in the diameter of the neck as described above.

Die Erfinder haben festgestellt, dass, wenn der Durchmesser des Neck-Abschnitts auf diese Weise vergrößert wird, der Fall eintreten kann, in dem die oben erwähnte axiale Dislokation J existiert. Im Stand der Technik wurde eine solche axiale Dislokation nicht bestätigt.The inventors have found that if the diameter of the neck portion is increased in this way, the case may occur in which the above-mentioned axial dislocation J exists. In the prior art, such axial dislocation has not been confirmed.

Es wurde bewiesen, dass die folgenden Charakteristika im Verhalten der thermischen Schock-Dislokation Jn und der Misfit-Dislokation Jm vorliegen. Hier gibt das Verhalten der thermischen Schock-Dislokation Jn und der Misfit-Dislokation Jm die Ausbreitungsrichtung und dergleichen im Verfahren des Wachsens des Silicium-Einkristalls, in welchem der Neck-Abschnitt, der Schulter-Abschnitt und der gerade Körperabschnitt gezogen werden, an.

  • 1) Als Hauptprämisse, die Dislokation wandert durch die Gleitebene ({111}-Ebene im Fall von Silicium);
  • 2) normalerweise wird die Dislokation in die {111}-Ebene eingeführt;
  • 3) die Dislokation kann selten durch eine andere Ebene wandern, ohne dass sie in die {111}-Ebene eingeführt wird; außerdem bewegt sich selbst in diesem Fall die Dislokation normalerweise unverzüglich zu der {111}-Ebene;
  • 4) die meisten der Dislokationen, die in den Silicium-Einkristall, der durch ein CZ-Verfahren produziert wird,
eingeführt werden, werden zur Zeit des Inkontaktbringens des Impfkristalls mit der Siliciumschmelze erzeugt.It has been proved that the following characteristics exist in the behavior of thermal shock dislocation Jn and misfit dislocation Jm. Here, the behavior of thermal shock dislocation Jn and misfit dislocation Jm indicates the propagation direction and the like in the process of growing the silicon single crystal in which the neck portion, the shoulder portion and the straight body portion are pulled.
  • 1) As the main premise, the dislocation travels through the slip plane ({111} plane in the case of silicon);
  • 2) normally the dislocation is introduced into the {111} plane;
  • 3) the dislocation can rarely move through another plane without being introduced into the {111} plane; moreover, even in this case, the dislocation normally moves immediately to the {111} plane;
  • 4) most of the dislocations produced in the silicon single crystal produced by a CZ method
are introduced at the time of contacting the seed crystal with the silicon melt.

Hier wird in Tabelle 1 als Gleitebene, zu der sich die Dislokation bewegt, und dem Typ des zu ziehenden Kristalls, der Winkel zwischen den Kristallebenen angegeben. {h1, k1, l1} {h2, k2, l2} 100 110 111 100 90,00° 45,00° 90,000 54,74° 110 45,00° 90,00° 60,00° 90,000 35,26° 90,000 111 54,57° 35,26° 90,00° 70,53° Here, in Table 1, as the slip plane to which the dislocation moves and the type of the crystal to be drawn, the angle between the crystal planes is indicated. {h 1 , k 1 , l 1 } {h 2 , k 2 , l 2 } 100 110 111 100 90.00 ° 45.00 ° 90.000 54.74 ° 110 45.00 ° 90.00 ° 60,00 ° 90,000 35.26 ° 90,000 111 54.57 ° 35.26 ° 90.00 ° 70.53 °

Wenn der Silicium-Einkristall zur Herstellung eines <100>-Wafers durch Ziehen aus der Siliciumschmelze produziert wird, wie es in 3 gezeigt ist, bewegt sich die Dislokation, die durch den thermischen Schock oder Misfit erzeugt wird, durch die {111}-Ebene, die eine Gleitebene des Silicium-Einkristalls ist, im Necking-Schritt, bei dem der Durchmesser des Silicium-Einkristalls verkleinert wird. Die Dislokation, die sich durch die Gleitebene bewegt, erreicht die Oberfläche des Silicium-Einkristalls. Es wird angenommen, dass die Oberfläche des Silicium-Einkristalls als Endpunkt der Dislokation dient. Nach der oben beschriebenen Röntgen-Topographie ist allerdings bekannt, dass die anfängliche Dislokation, die durch den thermischen Schock oder durch Misfit eingeführt wurde, sich in der Wachstumsrichtung des Kristalls ausdehnen kann. Dieses Phänomen wird ungeachtet der Größe des Durchmessers eines Produktes oder des Durchmessers des Neck-Abschnitts zur Zeit des Necking erzeugt. Zu dieser Zeit erstreckt sich die Dislokation in der Richtung senkrecht zu der Wachstumsgrenzfläche des Kristalls zwischen dem Silicium-Einkristall und der Siliciumschmelze, ohne sich durch die {111}-Ebene der Gleitebene zu bewegen, und schreitet in Wachstumsrichtung des Kristalls fort, ohne sich zu der Gleitebene zu bewegen. Auf diese Weise wird die Dislokation, die in Wachstumsrichtung des Kristalls fortschreitet, eine axiale Dislokation.When the silicon single crystal for producing a <100> wafer is produced by drawing from the silicon melt as shown in FIG 3 is shown, the dislocation generated by the thermal shock or misfit moves through the {111} plane, which is a sliding plane of the silicon single crystal, in the necking step, in which the diameter of the silicon single crystal is reduced , The dislocation moving through the slip plane reaches the surface of the silicon single crystal. It is assumed that the surface of the silicon single crystal serves as the end point of the dislocation. However, according to the above-described X-ray topography, it is known that the initial dislocation introduced by the thermal shock or by misfit can be extended in the growth direction of the crystal. This phenomenon is generated regardless of the size of the diameter of a product or the diameter of the neck portion at the time of necking. At this time, the dislocation in the direction perpendicular to the growth interface of the crystal extends between the silicon single crystal and the silicon melt without passing through the {111} plane of the slip plane, and proceeds in the growth direction of the crystal without being increased to move the sliding plane. In this way, the dislocation proceeding in the growth direction of the crystal becomes an axial dislocation.

Danach erreicht die axiale Dislokation nicht die Oberfläche des Silicium-Einkristalls, selbst wenn der Durchmesser des Silicium-Einkristalls bis auf den Durchmesser des Produktes vergrößert wird. Ein solcher Silicium-Einkristall, der eine axiale Dislokation hat, hat eine Kristallhabituslinie ähnlich der des Silicium-Einkristalls, der keine axiale Dislokation hat, und kann im Zustand eines Ingots in einigen Fällen nicht von einem nicht-fehlerhaften Produkt unterschieden werden. Wenn der Wafer, der durch Schneiden des Ingots in Scheiben erhalten wird, untersucht wird, wird die axiale Dislokation als Fehler detektiert.Thereafter, the axial dislocation does not reach the surface of the silicon single crystal even if the diameter of the silicon single crystal is increased to the diameter of the product. Such a silicon single crystal having an axial dislocation has a crystal habit line similar to that of silicon. Single crystal having no axial dislocation and in the state of an ingot can not be distinguished from a non-defective product in some cases. When the wafer obtained by slicing the ingot is examined, the axial dislocation is detected as an error.

Außerdem kann ein Fall auftreten, bei dem die Dislokation, die sich in der Wachstumsrichtung des Silicium-Einkristalls ersteckt, sich zu der {111}-Ebene während der Vergrößerung des Durchmessers des Silicium-Einkristalls oder während der Herstellung eines Teils, in dem der Durchmesser den Durchmesser des Produkts erreicht und das als Produkt dient, bewegt, und dann wird sie eine axiale Dislokation.In addition, a case may occur in which the dislocation which extends in the growth direction of the silicon single crystal becomes the {111} plane during the increase in the diameter of the silicon single crystal or during the production of a part in which the diameter reaches the diameter of the product and which serves as a product, moves, and then it becomes an axial dislocation.

Wenn die Dislokation, die durch thermischen Schock oder Misfit eingeführt wird und sich parallel zu der Wachstumsrichtung des Kristalls erstreckt, zu der {111}-Ebene im Necking-Schritt bewegt werden kann, kann die Dislokation in dem Neck-Abschnitt entfernt werden. Das heißt, selbst wenn der Neck-Abschnitt mehr als notwendig verengt wird oder der Impfkristall nicht auf eine Temperatur eingestellt wird, die höher als notwendig ist, kann das Verfahren zu dem Schritt der Schulterbildung fortfahren, bei dem der Durchmesser des Silicium-Einkristalls in einem Zustand vergrößert wird, in dem die Dislokation im Neck-Abschnitt entfernt ist. Aus diesem Grund wird das Produkt durch die Dislokation, die in einem frühen Stadium des Kristallwachstums erzeugt wird, nicht beeinflusst. Dadurch ist es möglich, die Anzahl der Male, die der Silicium-Einkristall erneut geschmolzen wird, bei dem die axiale Dislokation in einem frühen Stadium des Kristallwachstums erzeugt wird, und die Zeit des erneuten Schmelzens des Silicium-Einkristalls zu unterdrücken.If the dislocation introduced by thermal shock or misfit and extending parallel to the growth direction of the crystal can be moved to the {111} plane in the necking step, the dislocation in the neck portion can be removed. That is, even if the neck portion is narrowed more than necessary or the seed crystal is not set at a temperature higher than necessary, the process may proceed to the step of shouldering, in which the diameter of the silicon single crystal in one State is increased, in which the dislocation in the neck section is removed. For this reason, the product is not affected by the dislocation generated at an early stage of crystal growth. Thereby, it is possible to suppress the number of times that the silicon single crystal is remelted, in which the axial dislocation is generated at an early stage of crystal growth, and the time of re-melting of the silicon single crystal.

Dementsprechend gehen die Erfinder davon aus, dass, wenn solche Bedingungen geklärt werden können, der Silicium-Kristall mit großem Gewicht, der keine axiale Dislokation hat, bei niedrigen Kosten gezüchtet werden kann, und so haben sie die vorliegende Erfindung vollendet.Accordingly, the inventors believe that, if such conditions can be clarified, the heavy-weight silicon crystal having no axial dislocation can be grown at a low cost, and so have completed the present invention.

Die Dinge, die die Erfinder als äußert wichtig erachten, sind folgende.

  • 1) Der Silicium-Einkristall wird senkrecht zu der Kristallwachstumsoberfläche, die eine Grenzfläche zwischen dem Silicium-Einkristall und der Siliciumschmelze ist, wachsen gelassen. Aus diesem Grund kann der Fall eintreten, in dem die Dislokation, die zur Zeit der Bildung des Neck-Abschnitts erzeugt und eingeführt wurde, sich nicht zu der {111}-Ebene bewegt, sondern sich in Richtung senkrecht zu der Kristallwachstumsoberfläche bewegt.
  • 2) Daher ist die Erfindung ein Verfahren zur Bewegung der Dislokation, die nicht in der {111}-Ebene existiert, zu der {111}-Ebene in dem Stadium, in dem der Neck-Abschnitt gebildet wird. In diesem Verfahren wird ein Mittel zur Änderung der Form der Grenzfläche zwischen dem Silicium-Einkristall und der Siliciumschmelze zur Zeit der Bildung des Neck-Abschnitts eingeführt. Die Röntgen-Topographie von Synchrotron-Strahlungseinrichtungen wird bei der Zustandsbestätigung verwendet.
The things that the inventors consider extremely important are the following.
  • 1) The silicon single crystal is grown perpendicular to the crystal growth surface, which is an interface between the silicon single crystal and the silicon melt. For this reason, there may be the case where the dislocation generated and introduced at the time of formation of the neck portion does not move to the {111} plane but moves in the direction perpendicular to the crystal growth surface.
  • 2) Therefore, the invention is a method of moving the dislocation that does not exist in the {111} plane to the {111} plane in the stage where the neck portion is formed. In this method, a means for changing the shape of the interface between the silicon single crystal and the silicon melt is introduced at the time of formation of the neck portion. The X-ray topography of synchrotron radiation devices is used in the condition confirmation.

Ein Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls gemäß der Erfindung, bei dem der Silicium-Einkristall durch ein CZ-Verfahren gezogen wird, umfasst: Eintauchen eines Impfkristalls in eine Siliciumschmelze und Beginnen, den Impfkristall zu ziehen, um den Silicium-Einkristall aus der Siliciumschmelze wachsen zu lassen; Bilden eines geraden Körperabschnitts des als Siliciumwafer zu verwendenden Silicium-Einkristalls, und Entfernen einer axialen Dislokation, die im Schritt des Eintauchens erzeugt wurde, und die sich in Kristallziehrichtung erstreckt, vor dem Schritt des Bildens eines geraden Körperabschnitts, wobei der Schritt des Entfernens der axialen Dislokation durch asymmetrisches Erwärmen bezüglich der Mittelachse des Silicium-Einkristalls ausgeführt wird, und die Fluktuation im Zustand der Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche zwischen der Siliciumschmelze und dem Silicium-Einkristall erhöht wird und die Richtung, in welcher sich die axiale Dislokation erstreckt, von der Kristallwachstumsrichtung weg bewegt wird.A method for producing a silicon single crystal according to the invention, wherein the silicon single crystal is grown by a CZ method, comprises: dipping a seed crystal in a silicon melt and starting to pull the seed crystal to form the silicon single crystal from the silicon melt to grow; Forming a straight body portion of the silicon single crystal to be used as the silicon wafer, and removing an axial dislocation generated in the step of dipping and extending in the crystal pulling direction, before the step of forming a straight body portion, the step of removing the axial body Dislocation by asymmetric heating with respect to the center axis of the silicon single crystal is performed, and the fluctuation in the state of the solid-liquid interface between the silicon melt and the silicon single crystal is increased and the direction in which the axial dislocation extends, from the crystal growth direction is moved away.

Durch diese Schritte werden die oben genannten Probleme gelöst.These steps solve the above problems.

Des Weiteren stellt die Erfindung das Verfahren gemäß Anspruch 5 bereit.Furthermore, the invention provides the method according to claim 5.

In dem Schritt des Entfernens einer axialen Dislokation kann die axiale Dislokation durch Ausdehnung in Richtung nach außen oder Innihilation in Schleifenform entsprechend dem Ziehen des Kristalls entfernt werden.In the step of removing an axial dislocation, the axial dislocation can be removed by expanding in the outward direction or in the manner of looping in accordance with the drawing of the crystal.

Im Schritt des Entfernens einer axialen Dislokation kann die Form der Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche zwischen der Siliciumschmelze und dem Silicium-Einkristall von der Schmelzoberfläche verformt werden, um dadurch die Ausdehnungsrichtung der axialen Dislokation von der Kristallwachstumsrichtung wegzubewegen. In the step of removing an axial dislocation, the shape of the solid-liquid interface between the silicon melt and the silicon single crystal may be deformed from the melt surface, thereby moving the axial dislocation extension direction away from the crystal growth direction.

Im Schritt des Entfernens einer axialen Dislokation kann der Abschnitt, in dem die Tangentenebene der Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche zwischen der Siliciumschmelze und dem Silicium-Einkristall parallel zu der Oberfläche der Schmelze ist, veranlasst werden, von der Mittelposition zu fluktuieren, um dadurch die Ausdehnungsrichtung der axialen Dislokation von der Kristallwachstumsrichtung wegzubewegen.In the step of removing an axial dislocation, the portion where the tangent plane of the solid-liquid interface between the silicon melt and the silicon single crystal is parallel to the surface of the melt may be made to fluctuate from the center position, thereby extending the direction of expansion the axial dislocation away from the crystal growth direction.

Im Schritt des Entfernens einer axialen Dislokation wird die Fluktuation im Zustand der Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche zwischen der Siliciumschmelze und dem Silicium-Einkristall erhöht, um dadurch die Ausdehnungsrichtung der axialen Dislokation von der Kristallwachstumsrichtung wegzubewegen.In the step of removing an axial dislocation, the fluctuation in the solid-liquid interface state between the silicon melt and the silicon single crystal is increased to thereby move the axial dislocation expanding direction away from the crystal growth direction.

Im Schritt des Entfernens einer axialen Dislokation kann die Rotation des Silicium-Einkristalls bezüglich der Siliciumschmelze verringert werden, um dadurch die Fluktuation im Zustand der Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche zu erhöhen.In the step of removing an axial dislocation, the rotation of the silicon single crystal with respect to the silicon melt can be reduced to thereby increase the fluctuation in the solid-liquid interface state.

Im Schritt des Entfernens einer axialen Dislokation kann das Magnetfeld, das auf die Siliciumschmelze angewandt wird, verringert werden, um dadurch die Fluktuation im Zustand der Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche zu erhöhen.In the step of removing an axial dislocation, the magnetic field applied to the silicon melt can be reduced to thereby increase the fluctuation in the solid-liquid interface state.

Im Schritt des Entfernens einer axialen Dislokation kann die Fluktuation im Zustand der Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche durch Heißwasserlevelvibration, die auf einen Quarzglastiegel, der die Siliciumschmelze enthält, angewandt wird, erhöht werden.In the step of removing an axial dislocation, the fluctuation in the solid-liquid interface state can be increased by hot water level vibration applied to a quartz glass crucible containing the silicon melt.

Im Schritt des Entfernens einer axialen Dislokation wird der Silicium-Einkristall asymmetrisch bezüglich der Wachstumsachse erwärmt, um dadurch die Fluktuation des Zustandes der Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche zu erhöhen.In the step of removing an axial dislocation, the silicon single crystal is heated asymmetrically with respect to the growth axis to thereby increase the fluctuation of the state of the solid-liquid interface.

Im Schritt des Entfernens einer axialen Dislokation kann die Temperaturverteilung so ausgebildet sein, dass die Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche zwischen der Siliciumschmelze und dem Silicium-Einkristall bezüglich der Wachstumsachse asymmetrisch ist, um dadurch die Ausbreitungsrichtung der axialen Dislokation von der Kristallwachstumsrichtung weg zu entfernen.In the step of removing an axial dislocation, the temperature distribution may be formed so that the solid-liquid interface between the silicon melt and the silicon single crystal is asymmetric with respect to the growth axis, thereby removing the propagation direction of the axial dislocation away from the crystal growth direction.

Im Schritt des Entfernens einer axialen Dislokation kann der Silicium-Einkristall asymmetrisch bezüglich der Wachstumsachse erwärmt werden, um dadurch die Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche bezüglich der Wachstumsachse asymmetrisch einzustellen.In the step of removing an axial dislocation, the silicon single crystal may be heated asymmetrically with respect to the growth axis to thereby asymmetrically adjust the solid-liquid interface with respect to the growth axis.

Vorliegend offenbart wird auch ein nicht erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls, in dem in einem Schritt zum Entfernen einer axialen Dislokation ein Dislokationsentfernungsabschnitt, der die im Schritt des Eintauchens erzeugte Dislokation durch Ausbreitung in Richtung nach außen oder durch Annihilation in einer Schlaufenform entsprechend dem Ziehen des Kristalls gebildet wird, umfasst: einen Durchmesservergrößerungsschritt, bei dem ein Schulterabschnitt unter Bildung eines Durchmessers bis zum notwendigen Durchmesser des geraden Körperabschnitts nach dem Schritt zum Entfernen einer axialen Dislokation gezogen wird; einen Dislokationsverhaltensinformationserfassungsschritt, bei dem Informationen über das Dislokationsverhalten, welches ein dreidimensionales Verhalten der Dislokation ist, im Dislokationsentfernungsabschnitt durch Bestrahlen des Dislokationsentfernungsabschnitts mit Strahlung hoher Energie detektiert werden; einen Schritt zum Bestimmen, dass dislokationsfrei, bei dem auf der Basis der Dislokationsverhaltensinformationen bestimmt wird, dass die Dislokation entfernt ist, und einen Schritt zum Einstellen der Ziehbedingungen, bei dem Ziehbedingungen zur dislokationsfreien Durchführung auf der Basis der Bestimmung, dass dislokationsfrei, im Schritt der Bestimmung, dass dislokationsfrei, bestimmt werden.Also disclosed herein is a non-inventive method of producing a silicon monocrystal in which, in a step of removing an axial dislocation, a dislocation removal section is provided which dislocates the dislocation generated in the step of immersion by propagating outward or by annihilation in a loop shape corresponding to that shown in FIG Drawing the crystal comprises: a diameter enlarging step in which a shoulder portion is drawn to form a diameter to the necessary diameter of the straight body portion after the step of removing an axial dislocation; a dislocation behavior information acquiring step in which information on the dislocation behavior, which is a three-dimensional behavior of the dislocation, is detected in the dislocation removing section by irradiating the dislocation removing section with high-energy radiation; a step of determining that dislocation-free determining that the dislocation is removed based on the dislocation behavior information and a step of setting the pulling conditions in the dislocation-free performing conditions based on the determination that dislocation-free are performed in the step of Determination that dislocation free, be determined.

Ein weiteres nicht erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls, das hierin offenbart wird, bei dem im Schritt zum Entfernen einer axialen Dislokation ein Dislokationsentfernungsabschnitt, der die im Schritt des Eintauchens erzeugte Dislokation durch Ausbreitung in Richtung nach außen oder durch Annihilation in einer Schlaufenform entsprechend dem Ziehen des Kristalls entfernt, gebildet wird, umfasst: einen Durchmesservergrößerungsschritt, bei dem ein Schulterabschnitt unter Vergrößerung des Durchmessers bis zu dem notwendigen Durchmesser eines geraden Körperabschnitts nach dem Schritt des Entfernens einer axialen Dislokation gezogen wird; einen Dislokationsverhaltensinformationserfassungsschritt, bei dem Informationen des Dislokationsverhaltens, das ein dreidimensionales Verhalten der Dislokation ist, im Dislokationsentfernungsabschnitt durch Bestrahlen des Dislokationsentfernungsabschnitts mit Strahlung hoher Energie detektiert werden, und einen Schritt der Bestimmung, dass dislokationsfrei, bei dem auf der Basis der Dislokationsverhaltensinformationen bestimmt wird, dass die Dislokation entfernt ist. Der Durchmesservergrößerungsschritt wird auf der Basis der Bestimmung, dass dislokationsfrei, im Schritt der Bestimmung, dass dislokationsfrei, begonnen.Another non-inventive method for producing a silicon single crystal disclosed herein, wherein in the step of removing an axial dislocation, a dislocation removing portion corresponding to the dislocation generated in the step of immersion by propagating outward or by annihilation in a loop shape removed from the pulling of the crystal comprises: a diameter enlarging step of pulling a shoulder portion enlarging the diameter to the necessary diameter of a straight body portion after the step of removing an axial dislocation; a dislocation behavior information acquiring step in which information of the dislocation behavior, which is a three-dimensional behavior of dislocation, is detected in the dislocation removal section by irradiating the dislocation removal section with high-energy radiation, and a dislocation-free determination step in which it is determined based on the dislocation behavior information the dislocation is removed. Of the Diameter enlargement step is started on the basis of determining that dislocation-free in the step of determining that dislocation-free.

In dem oben beschriebenen Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls liegt Strahlung mit hoher Energie im Energiebereich von 40 keV bis 70 keV und der Dislokationsentfernungsabschnitt kann mit Strahlung hoher Energie im Rotationszustand bzw. Drehungszustand, wenn die Anzahl der Umdrehungen 0,1 bis 30 UpM ist, bestrahlt werden.In the above-described method for producing a silicon single crystal, high energy radiation is in the energy range of 40 keV to 70 keV, and the dislocation removal portion can be in a rotating state with high energy radiation when the number of revolutions is 0.1 to 30 rpm to be irradiated.

Ein Silicium-Einkristall wird durch eines der oben beschriebenen Herstellungsverfahren hergestellt.A silicon single crystal is produced by one of the manufacturing methods described above.

Ein Silicium-Wafer wird aus dem oben beschriebenen Silicium-Einkristall hergestellt.A silicon wafer is made of the silicon single crystal described above.

Das Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls gemäß der Erfindung, bei dem ein Silicium-Einkristall durch ein CZ-Verfahren gezogen wird, umfasst den Schritt des Eintauchens, den Schritt des Bildens eines geraden Körpers und den Schritt des Entfernens einer axialen Dislokation, wie es oben erwähnt wurde. Dadurch ist es erstmals möglich, die axiale Dislokation zu entfernen, für die im Stand der Technik noch kein Entfernungsverfahren bekannt ist.The method for producing a silicon single crystal according to the invention, in which a silicon single crystal is grown by a CZ method, includes the step of immersion, the step of forming a straight body, and the step of removing an axial dislocation such as mentioned above. This makes it possible for the first time to remove the axial dislocation for which no removal method is known in the prior art.

In dem Schritt des Entfernens einer axialen Dislokation ist es möglich, die axiale Dislokation vor dem Durchmesservergrößerungsschritt, bei dem der Schulterabschnitt gezogen wird, zu entfernen, indem die Ausbreitungsrichtung der axialen Dislokation von der Kristallwachstumsrichtung weg bewegt wird. Aus diesem Grund ist es möglich, den Silicium-Einkristall zu ziehen, in welchem keine Dislokation existiert, die sich bis zum geraden Körperabschnitt als axiale Dislokation erstreckt. Daher ist es möglich einen Wafer, in dem keine axiale Dislokation existiert, aus dem geraden Körperabschnitt des Silicium-Einkristalls, der keine axiale Dislokation hat, zu produzieren.In the step of removing an axial dislocation, it is possible to remove the axial dislocation before the diameter enlarging step in which the shoulder portion is pulled by moving the propagation direction of the axial dislocation away from the crystal growth direction. For this reason, it is possible to pull the silicon single crystal in which there is no dislocation extending to the straight body portion as an axial dislocation. Therefore, it is possible to produce a wafer in which no axial dislocation exists from the straight body portion of the silicon single crystal having no axial dislocation.

Im Schritt des Entfernens einer axialen Dislokation kann die Dislokation durch Ausbreitung in Richtung nach außen oder durch Annihilation in einer Schlaufenform entsprechend dem Ziehen des Kristalls entfernt werden. Das heißt, die Dislokation wird zur Gleitebene bewegt, deren Richtung von der Kristallwachstumsrichtung verschieden ist. Die Dislokation kann veranlasst werden zu der Außenseite zu wandern oder mit einer anderen Dislokation annihiliert werden. Dadurch ist es möglich, zu verhindern, dass die axiale Dislokation erzeugt wird. Daher kann aus der Siliciumschmelze ein Einkristall gezogen werden, in dem keine Dislokation vorliegt, die sich als axiale Dislokation bis zum geraden Körperabschnitt erstreckt. So ist es möglich, einen nicht-perfekten Kristall auszuschließen, der im Fachgebiet als monokristallin bezeichnet wird, in der Praxis aber eine axiale Dislokation hat, und einen Silicium-Einkristall zu ziehen, der keine axiale Dislokation hat.In the step of removing an axial dislocation, the dislocation may be removed by propagating outward or by annihilation in a loop shape in accordance with the pulling of the crystal. That is, the dislocation is moved to the sliding plane whose direction is different from the crystal growth direction. The dislocation may be caused to migrate to the outside or be annihilated with another dislocation. This makes it possible to prevent the axial dislocation from being generated. Therefore, a single crystal in which there is no dislocation extending as an axial dislocation to the straight body portion can be drawn from the silicon melt. Thus, it is possible to exclude a non-perfect crystal, which is referred to in the art as monocrystalline, but in practice has an axial dislocation, and to pull a silicon single crystal which has no axial dislocation.

Im Schritt des Entfernens einer axialen Dislokation kann die Form der Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche zwischen der Siliciumschmelze und dem Silicium-Einkristall von der Oberfläche der Schmelze aus verformt werden, um dadurch die Ausbreitungsrichtung der axialen Dislokation von der Kristallwachstumsrichtung wegzubewegen.In the step of removing an axial dislocation, the shape of the solid-liquid interface between the silicon melt and the silicon single crystal may be deformed from the surface of the melt, thereby moving the propagation direction of the axial dislocation away from the crystal growth direction.

Die Ausbreitung der Dislokation bewegt sich nicht zu der {111}, die eine Gleitebene ist, sondern bewegt sich zu der Richtung senkrecht zu der Kristallwachstumsoberfläche, so dass der Kristall zuerst in Richtung senkrecht zu der Kristallwachstumsoberfläche wächst. Das heißt, wie in 16(a) gezeigt ist, in der Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche K zwischen der Siliciumschmelze 3 und dem gewachsenen Einkristall 6 erstreckt sich die Dislokation in der normalen Richtung der Tangentenebene, in der die Dislokation j als Kontakt verwendet wird. Wenn die Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche K parallel zu einem Flüssigkeitslevel 30 ist, das heißt die Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche K in einem ebenen Zustand ist, wie es in 16(a) gezeigt ist, erstreckt sich die Dislokation j in der Richtung, die durch Pfeile angegeben ist, in die Schmelze 3. Daher erstreckt sich die Dislokation j der axialen Richtung (Kristallwachstumsrichtung), die in der Zeichnung in der vertikalen Richtung gezeigt ist, in Richtung des Kristallwachstums. Wenn sich die Dislokation j in Richtung des Kristallwachstums, wie es ist, erstreckt, ändert sich die Position der Dislokation j in Durchmesserrichtung im Durchmesservergrößerungsabschnitt des Silicium-Einkristalls, wird aber nicht eliminiert. Demnach kann die Dislokation j, die sich in Kristallwachstumsrichtung erstreckt, eine axiale Dislokation werden, die so vorliegt, dass sie sich in der Kristallwachstumsrichtung, selbst im geraden Körperabschnitt, erstreckt.The propagation of the dislocation does not move to the {111}, which is a slip plane, but moves to the direction perpendicular to the crystal growth surface, so that the crystal first grows in the direction perpendicular to the crystal growth surface. That is, as in 16 (a) is shown in the solid-liquid interface K between the silicon melt 3 and the grown single crystal 6 the dislocation extends in the normal direction of the tangent plane in which the dislocation j is used as a contact. When the solid-liquid interface K is parallel to a liquid level 30 that is, the solid-liquid interface K is in a planar state as shown in FIG 16 (a) is shown, the dislocation j extends in the direction indicated by arrows in the melt 3 , Therefore, the dislocation j of the axial direction (crystal growth direction) shown in the vertical direction in the drawing extends in the direction of crystal growth. When the dislocation j extends in the direction of crystal growth as it is, the position of the dislocation j in the diameter direction in the diameter increasing portion of the silicon monocrystal changes, but is not eliminated. Thus, the dislocation j extending in the crystal growth direction may become an axial dislocation provided to extend in the crystal growth direction even in the straight body portion.

Der Vorgang des Verformens der Form der Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche zwischen der Siliciumschmelze und dem Silicium-Einkristall von der Oberfläche der Schmelze aus umfasst einen Vorgang des Bildens einer Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche K1 zwischen der Siliciumschmelze 3 und dem gewachsenen Silicium-Einkristall 6 in einer nach unten gerichteten konvexen Form, wie es in 16(b) gezeigt ist. Außerdem umfasst er, wie in 16(c) gezeigt ist, einen Vorgang des Bildens einer Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche K2 zwischen der Siliciumschmelze 3 und dem gewachsenen Silicium-Einkristall 6 in einer nach oben gerichteten konvexen Form.The process of deforming the shape of the solid-liquid interface between the silicon melt and the silicon single crystal from the surface of the melt includes a process of forming a solid-liquid interface K1 between the silicon melt 3 and the grown silicon single crystal 6 in a downward convex shape, as in 16 (b) is shown. Furthermore it includes, as in 16 (c) is shown a process of forming a solid-liquid interface K2 between the silicon melt 3 and the grown silicon single crystal 6 in an upward convex shape.

Dadurch erstreckt sich die Dislokation j, wie in 16(b) gezeigt ist, in der Normalrichtung der Tangentenebene, in der die Dislokation j als Kontakt in der Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche K1 entsprechend dem Ziehen des Kristalls verwendet wird. Wie in 16(c) gezeigt ist, erstreckt sich die Dislokation j zusätzlich in der Normalrichtung der Tangentenebene, in welcher die Dislokation j als Kontakt in der Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche K2 entsprechend dem Ziehen des Kristalls verwendet wird.As a result, the dislocation j extends as in 16 (b) is shown in the normal direction of the tangent plane in which the dislocation j is used as a contact in the solid-liquid interface K1 corresponding to the pulling of the crystal. As in 16 (c) 2, the dislocation j additionally extends in the normal direction of the tangent plane in which the dislocation j is used as the contact in the solid-liquid interface K2 in accordance with the pulling of the crystal.

Daher erstreckt sich jede der Dislokationen j, wie es in 16(b) gezeigt ist, in Richtung nach außen des Silicium-Einkristalls entsprechend dem Ziehen des Kristalls. Alternativ ist eine Vielzahl von Dislokationen j, wie es in 16(c) gezeigt ist, in Richtung der Mittelachse des Silicium-Einkristalls gesammelt. Als Resultat können die Dislokationen durch Entweichen zur Außenseite des Silicium-Einkristalls oder durch Annihilation mit einer anderen Dislokation entfernt werden. Demnach ist es möglich, zu verhindern, dass die Dislokation j eine axiale Dislokation, das heißt eine schwer zu entfernende Dislokation, wird.Therefore, each of the dislocations j extends as shown in FIG 16 (b) is shown, in the outward direction of the silicon single crystal according to the pulling of the crystal. Alternatively, a variety of dislocations j, as in 16 (c) is shown, collected in the direction of the central axis of the silicon single crystal. As a result, the dislocations can be removed by escape to the outside of the silicon single crystal or by annihilation with another dislocation. Thus, it is possible to prevent the dislocation j from becoming an axial dislocation, that is, a difficult-to-dislodge dislocation.

Die Beziehung zwischen der Form der Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche und Propagationsrichtung der Dislokation wird wie folgt zusammengefasst.

  • (a) Wenn die Grenzflächenform flach ist, erstreckt sich die Dislokation in vertikaler Richtung (der Mittelachsenrichtung und der vertikalen Richtung des Silicium-Einkristalls).
  • (b) Wenn die Grenzflächenform nach unten gerichtet konvex ist, erstreckt sich die Dislokation in Richtung des äußerenen Umfangs des Silicium-Einkristalls.
  • (c) Wenn die Grenzflächenform nach oben gerichtet konvex ist, erstreckt sich die Dislokation in Richtung der Innenseite des Silicium-Einkristalls.
The relationship between the shape of the solid-liquid interface and propagation direction of the dislocation is summarized as follows.
  • (a) When the interface shape is flat, the dislocation extends in the vertical direction (the central axis direction and the vertical direction of the silicon single crystal).
  • (b) When the interface shape is convex downward, the dislocation extends toward the outer periphery of the silicon single crystal.
  • (c) When the interface shape is convex upward, the dislocation extends toward the inside of the silicon single crystal.

Diese Formen der Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche können durch die Ziehgeschwindigkeit reguliert werden. Das heißt, wenn die Ziehgeschwindigkeit erhöht wird, wird die Form der Grenzfläche nach oben gerichtet konvex. Wenn die Ziehgeschwindigkeit reduziert wird, wird die Form der Grenzfläche nach unten gerichtet konvex. Außerdem kann eine genauere Regulierung bzw. Kontrolle durchgeführt werden, indem die Intensität des anzuwendenden Magnetfelds, die Rotationsgeschwindigkeit des Tiegels, die Rotationsgeschwindigkeit des Kristalls und dergleichen geändert wird.These forms of solid-liquid interface can be regulated by the pull rate. That is, as the pulling speed is increased, the shape of the interface becomes convex upward. As the pull rate is reduced, the shape of the interface becomes convex downward. In addition, more accurate control can be performed by changing the intensity of the applied magnetic field, the rotation speed of the crucible, the rotation speed of the crystal, and the like.

Außerdem kann der Durchmesser des Kristalls mit einer Änderung bei der Ziehgeschwindigkeit fluktuieren. Wenn die Ziehgeschwindigkeit verringert wird, um zu verhindern, dass die axiale Dislokation erzeugt wird, indem die Dislokation entfernt wird, ist es möglich, die Dislokation durch Entweichen in Richtung der Außenseite des Kristalls zu entfernen und zu verhindern, dass die axiale Dislokation erzeugt wird. In diesem Fall gibt es kein Problem dahingehend, dass der Durchmesser zu einem solchen Ausmaß verringert wird, dass er fähig ist, den Kristall, der zu ziehen ist, zu halten. Wenn die Ziehgeschwindigkeit erhöht wird, kann außerdem die Dislokation durch Annihilation in Richtung der Mittelachse entfernt werden oder kann durch Entweichen zu der Außenseite, wie sie ist, entfernt werden, und damit kann verhindert werden, dass die axiale Dislokation erzeugt wird. In diesem Fall gibt es kein Problem, dass der Durchmesser zu einem solchen Maß vergrößert wird, dass Rohmaterial als Abfall anfällt. Aus diesem Grund wird der Bereich der Fluktuation beim Durchmesser des Kristalls nicht besonders beschränkt, solange das Ziehen des geraden Körperabschnitts des Silicium-Einkristalls nicht beeinflusst wird.In addition, the diameter of the crystal may fluctuate with a change in the pulling rate. When the pulling speed is decreased to prevent the axial dislocation from being generated by removing the dislocation, it is possible to remove the dislocation by escaping toward the outside of the crystal and prevent the axial dislocation from being generated. In this case, there is no problem that the diameter is reduced to such an extent that it is capable of holding the crystal to be drawn. In addition, when the pulling speed is increased, the dislocation can be removed by annihilation toward the central axis, or can be removed by escape to the outside as it is, and thus the axial dislocation can be prevented from being generated. In this case, there is no problem that the diameter is increased to such an extent that raw material is generated as waste. For this reason, the range of fluctuation in the diameter of the crystal is not particularly limited as long as the pulling of the straight body portion of the silicon single crystal is not affected.

Außerdem ist auch eine Abweichung der Ausbreitungsrichtung der Dislokation von der Ziehrichtung (axialen Richtung) des Silicium-Einkristalls durch Änderung der Ziehgeschwindigkeit vorteilhaft, um die Dislokation zu entfernen.In addition, deviation of the propagation direction of the dislocation from the pulling direction (axial direction) of the silicon single crystal by changing the pulling speed is also advantageous for removing the dislocation.

Im Schritt des Entfernens einer axialen Dislokation kann bewirkt werden, dass der Abschnitt, in dem die Tangentenebene der Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche zwischen der Siliciumschmelze und dem Silicium-Einkristall parallel zur Oberfläche der Schmelze ist, von der Mittelposition wegfluktuiert, um die Ausbreitungsrichtung der axialen Dislokation von der Kristallwachstumsrichtung wegzubewegen. Sowohl die Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche K1, die in nach unten gerichteter konvexer Form ausgebildet ist, die in 16(b) gezeigt ist, als auch die Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche K2, die in nach oben gerichteter konvexer Form gebildet ist, die in 16(c) gezeigt ist, haben Formen, die rotationssymmetrisch sind, wenn man die Kristallmittelachse als Rotationsachse verwendet. Demnach haben sie Formen, die bezüglich der Achsenlinie der Mittelachse des Silicium-Einkristalls achsensymmetrisch sind. Die Dislokation kann in Übereinstimmung mit der Mittelachsenlinie des Silicium-Einkristalls fortschreiten. Das heißt, die Dislokation kann in der Kristallmitte vorliegen. In diesem Fall wird davon ausgegangen, wie es oben erwähnt wurde, dass, selbst wenn der Level der konvexen Form der Feststoff-Flüssigkeit-Grenzflächenform zu einem gewissen Grad verändert wird, dass die Ausbreitungsrichtung der Dislokation der Kristallmitte nicht von der Mittelachsenrichtung verändert wurde.In the step of removing an axial dislocation, the portion where the tangent plane of the solid-liquid interface between the silicon melt and the silicon single crystal is parallel to the surface of the melt can be made to fluctuate from the center position to the propagation direction of the axial direction Dislocation away from the crystal growth direction. Both the solid-liquid interface K1, which is formed in a downward convex shape, in 16 (b) and the solid-liquid interface K2, which is formed in upwardly directed convex shape, shown in FIG 16 (c) have shapes that are rotationally symmetric when using the central axis of the crystal as the axis of rotation. Thus, they have shapes which are axisymmetric with respect to the axis line of the central axis of the silicon single crystal. The dislocation may proceed in accordance with the center axis line of the silicon single crystal. That is, the dislocation may be in the crystal center. In In this case, it is considered, as mentioned above, that even if the level of the convex shape of the solid-liquid interface mold is changed to some extent, the propagation direction of dislocation of the crystal center was not changed from the central axis direction.

Der Vorgang des Bewirkens, dass der Abschnitt, in welchem die Tangentenebene der Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche zwischen der Siliciumschmelze und dem Silicium-Einkristall parallel zur Oberfläche der Schmelze ist, von der Mittelposition fluktuiert, umfasst: einen Vorgang des Bildens der Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche K3 zwischen der Siliciumschmelze 3 und dem gewachsenen Einkristall 6 in einer nach unten gerichteten konvexen Form, wie es in 17(a) gezeigt ist; einen Vorgang, bei dem bewirkt wird, dass die Form der Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche K3 fluktuiert, so dass sie nicht achsensymmetrisch ist, so dass der Abschnitt Kd, in welcher die Richtung der Normallinie der Tangentenebene eine vertikale Richtung wird, das heißt die Kristallmittelachsenrichtung befindet sich weg von Kc, das die Kristallmittelposition ist; einen Vorgang, bei dem die Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche K4 zwischen der Siliciumschmelze 3 und dem gewachsenen Einkristall in nach oben gerichteter konvexer Form gebildet wird, wie es in 17(b) gezeigt ist, und einen Vorgang, bei dem bewirkt wird, dass die Form der Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche K so fluktuiert, dass sie nicht achsensymmetrisch ist, so dass der Abschnitt Kd, in welchem die Richtung der Normallinie der Tangentenebene eine vertikale Richtung wird, das heißt die Kristallmittelachsenrichtung, von Kc, das die Kristallmittelposition ist, weg lokalisiert wird.The process of causing the portion where the tangent plane of the solid-liquid interface between the silicon melt and the silicon single crystal is parallel to the surface of the melt to fluctuate from the center position includes: a process of forming the solid-liquid Interface K3 between the silicon melt 3 and the grown single crystal 6 in a downward convex shape, as in 17 (a) is shown; a process in which the shape of the solid-liquid interface K3 is caused to fluctuate so that it is not axisymmetric, so that the portion Kd in which the direction of the normal line of the tangent plane becomes a vertical direction, that is, the central crystal axis direction is away from Kc, which is the crystal center position; a process in which the solid-liquid interface K4 between the silicon melt 3 and the grown single crystal is formed in an upwardly directed convex shape as shown in FIG 17 (b) and a process of causing the shape of the solid-liquid interface K to fluctuate such that it is not axisymmetric, so that the portion Kd in which the direction of the normal line of the tangent plane becomes a vertical direction, that is, the crystal center axis direction, away from Kc, which is the crystal center position.

Die Kontrolle der Abweichung der Form der Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche K3, die in 17(a) gezeigt ist, oder der Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche K4, die in 17(b) gezeigt ist, von der axialen Symmetrie umfasst: einen Vorgang des Einstellens des Rotationsverhältnisses der Siliciumschmelze 3 zu dem gewachsenen Kristall 6 auf null, das heißt Stoppen der Kristallrotation bezüglich der Schmelze; einen Vorgang des Entfernens eines Magnetfeldes, das während des Ziehens angewandt wird; einen Vorgang des Verzerrens der Temperaturverteilung des gewachsenen Kristalls, so dass sie zur Mittelachse des Kristalls nicht symmetrisch ist, und einen Vorgang des Änderns des Zustands der Siliciumschmelze von einem Zustand, der für das Wachstums des Kristalls symmetrisch zur Mittelachse des Kristalls geeignet ist.The control of the deviation of the shape of the solid-liquid interface K3, which in 17 (a) or the solid-liquid interface K4 shown in FIG 17 (b) of the axial symmetry is shown: a process of adjusting the rotational ratio of the silicon melt 3 to the grown crystal 6 to zero, that is, stopping the crystal rotation with respect to the melt; a process of removing a magnetic field applied during the pulling; a process of distorting the temperature distribution of the grown crystal so as not to be symmetrical with the center axis of the crystal, and a process of changing the state of the silicon melt from a state suitable for the growth of the crystal symmetrical to the central axis of the crystal.

Die Fluktuation wird ab dem Zustand, in dem die Konvexionsverteilung der Siliciumschmelze achsensymmetrisch zu der Mittelachse des Kristalls ist, erzeugt, indem die Rotation des Kristalls bezüglich der Schmelze verringert oder gestoppt wird. Die Symmetrie der Konvexionsverteilung wird gestört und somit wird das Kristallwachstum nicht achsensymmetrisch. Als Resultat wird der Kristall wachsen gelassen, obgleich der Silicium-Einkristall keinen gleichmäßigen Durchmesser hat. Das heißt, in der Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche wird die Temperaturverteilung, die achsensymmetrisch zu der Mittelachse des Silicium-Einkristalls ist, gestört bzw. gebrochen. Der Abschnitt, in welchem die Richtung der Normallinie der Tangentenebene der Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche eine vertikale Richtung wird, das heißt die Mittelachsenrichtung des Kristalls kann zu einer Position von der Mitte des Kristalls wegbewegt werden.The fluctuation is generated from the state in which the convex distribution of the silicon melt is axisymmetric to the central axis of the crystal by reducing or stopping the rotation of the crystal with respect to the melt. The symmetry of the convex distribution is disturbed and thus crystal growth does not become axisymmetric. As a result, the crystal is grown although the silicon single crystal does not have a uniform diameter. That is, in the solid-liquid interface, the temperature distribution which is axisymmetric to the central axis of the silicon single crystal is disturbed. The portion in which the direction of the normal line of the tangent plane of the solid-liquid interface becomes a vertical direction, that is, the center axis direction of the crystal can be moved to a position away from the center of the crystal.

Die Fluktuation wird ab dem Zustand verfolgt, in dem die Konvexion in der Siliciumschmelze durch das Magnetfeld reguliert wird, indem die Anwendung des Magnetfeldes während des Ziehens gestoppt wird. Das Wachstum des Kristalls wird zur Mittelachse des Kristalls nicht achsensymmetrisch. Als Resultat wird der Kristall wachsen gelassen, obgleich der Kristall keinen gleichmäßigen Durchmesser hat. Das heißt, in der Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche wird die Temperaturverteilung, die achsensymmetrisch zu der Mittelachse des Silicium-Einkristalls ist, gestört. Der Abschnitt, in dem die Richtung der Normallinie der Tagentenebene der Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche eine vertikale Richtung wird, das heißt die Zentralachsenrichtung des Kristalls, kann zu einer Position weg von der Mitte des Kristalls bewegt werden.The fluctuation is followed from the state where the convexion in the silicon melt is regulated by the magnetic field by stopping the application of the magnetic field during the pulling. The growth of the crystal does not become axisymmetric to the central axis of the crystal. As a result, the crystal is grown, though the crystal does not have a uniform diameter. That is, in the solid-liquid interface, the temperature distribution which is axisymmetric to the central axis of the silicon single crystal is disturbed. The portion where the direction of the normal line of the solid-liquid interface tangency plane becomes a vertical direction, that is, the central axis direction of the crystal can be moved to a position away from the center of the crystal.

Bei der Erzeugung der Temperaturverteilung, die nicht achsensymmetrisch zum Kristall ist, wird nur ein unsymmetrischer Teil (ein Teil bzw. Abschnitt der Durchmesserrichtung) des gewachsenen Kristalls erwärmt und gekühlt oder erwärmt oder gekühlt. Spezifisch ausgedrückt, nur ein spezifischer Teil bzw. Abschnitt in der Nachbarschaft der Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche im Kristall, der gedreht wird, wird mit einem Laserstrahl bestrahlt und in diesem Teil wird ein Erwärmen durchgeführt. Außerdem wird im Ofen zum Ziehen des Silicium-Einkristalls ein Gasstrom in die Nähe der Oberfläche der Siliciumschmelze in Durchmesserrichtung des Kristalls geleitet und es wird nur eine Seite des Kristalls gekühlt. Ein die Temperatur regulierendes Mittel, das einen Teil des Kristalls erwärmt oder abkühlt, kann die folgenden Konfigurationen entwickeln: eine Konfiguration, bei der das die Temperatur regelnde Mittel gedreht wird, und zwar der Rotation des Kristalls folgend; eine Konfiguration, bei der ein An-Aus-Schalten entsprechend der Rotation des Kristalls durchgeführt werden kann, und eine Konfiguration, bei der eine Position mit einem Laserstrahl bestrahlt wird, oder eine Position zum Ausstoßen eines Kühlgases durch Rotation reguliert werden kann. Solche die Temperatur regulierende Mittel können in einer fixierten Position montiert sein.In producing the temperature distribution which is not axisymmetric to the crystal, only an unbalanced portion (a portion of the diameter direction) of the grown crystal is heated and cooled, or heated or cooled. Specifically, only a specific portion in the vicinity of the solid-liquid interface in the crystal that is rotated is irradiated with a laser beam, and heating is performed in this portion. In addition, in the furnace for pulling the silicon single crystal, a gas flow is conducted in the vicinity of the surface of the silicon melt in the diameter direction of the crystal, and only one side of the crystal is cooled. A temperature regulating agent that heats or cools a part of the crystal may develop the following configurations: a configuration in which the temperature controlling agent is rotated following the rotation of the crystal; a configuration in which on-off switching can be performed in accordance with the rotation of the crystal and a configuration in which a position is irradiated with a laser beam or a position for ejecting a cooling gas by rotation can be regulated. Such temperature regulating means may be mounted in a fixed position.

Das die Temperatur regulierende Mittel führt keine thermische Abschirmung von der Siliciumschmelze an einem Teil des Kristalls durch und im Kristall wird eine nicht-achsensymmetrische Temperaturverteilung aufgebaut. Beispielsweise kann eine Kerbe, die synchron mit dem Kristall gedreht wird, in der Nähe des unteren Endes eines Wärmeschildes angeordnet sein, das innerhalb des Ofens zum Ziehen des Silicium-Einkristalls angeordnet ist, welches die Wärme reduziert, die aus der Siliciumschmelze auf den Kristall gestrahlt wird. Spezifischer ausgedrückt, es kann eine Ziehvorrichtung verwendet werden, bei der eine zu öffnende und schließbare Vertiefung am unteren Ende des Wärmeschilds angeordnet ist und ein Drehmittel zum Drehen des Wärmeschilds synchron mit der Drehung des Kristalls angeordnet ist. The temperature regulating agent does not thermally shield the silicon melt at a part of the crystal, and non-axisymmetric temperature distribution is built up in the crystal. For example, a notch rotated in synchronism with the crystal may be disposed near the lower end of a heat shield disposed inside the furnace for pulling the silicon single crystal which reduces the heat radiated from the silicon melt onto the crystal becomes. More specifically, a pulling device in which an opening to be opened and closed can be disposed at the lower end of the heat shield, and a rotating means for rotating the heat shield is arranged in synchronism with the rotation of the crystal.

Um den Zustand der Siliciumschmelze ab dem Zustand, der für das Kristallwachstum achsensymmetrisch zu der Mittelachse des Silicium-Einkristalls geeignet ist, zu ändern, wird in Betracht gezogen, einen Zustand herbeizuführen, bei dem ein Erwärmen des Quarzglastiegels zur Aufnahme der Siliciumschmelze von der Achsensymmetrie abweicht. Beispielsweise kann eine Position, die erwärmt wird, entsprechend dem Tiegel, der gedreht wird, gedreht werden.In order to change the state of the silicon melt from the state that is suitable for crystal growth axially symmetric to the central axis of the silicon single crystal, it is considered to bring about a state where heating of the quartz glass crucible for receiving the silicon melt deviates from the axial symmetry , For example, a position that is heated may be rotated in accordance with the crucible being rotated.

Außerdem wird bewirkt, dass der Zustand eines Teils des Quarzglastiegels, zum Beispiel etwa 1/4 der Innenwand in Umfangsrichtung, von den anderen Teilen verschieden ist und somit kann das Auftreten eines Pulsierens, von dem angenommen wird, dass es ein Grund für eine Vibration des Schmelzelevels (Flüssigkeitslevels) der Siliciumschmelze ist, höher gemacht werden. Spezifisch kann in der Innenwand, die im Bereich von 10 cm ab dem oberen Ende des Tiegels und im Bereich von einem Viertel in Umfangsrichtung der Blasengehalt in der Tiefe (Dickeposition) von 0,5 mm bis 1 mm ab der Oberfläche um etwa 30% (25 bis 35%) höher sein als der Blasengehalt der Oberfläche der inneren Wand in den anderen Bereichen.In addition, the state of a part of the quartz glass crucible, for example, about 1/4 of the inner wall in the circumferential direction, is caused to be different from the other parts, and thus the occurrence of pulsation, which is considered to be a cause of vibration of the Melting levels (liquid levels) of the silicon melt is made higher. Specifically, in the inner wall, in the range of 10 cm from the upper end of the crucible and in the area of one quarter in the circumferential direction, the bubble content in the depth (thickness position) of 0.5 mm to 1 mm from the surface can be increased by about 30% (FIG. 25 to 35%) higher than the bubble content of the inner wall surface in the other areas.

Zusätzlich zu dem Obigen ist es möglich, eines der Verfahren zum Verändern der Form (des Zustands) der Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche von der Achsensymmetrie durch Ändern von Parametern wie zum Beispiel Ziehgeschwindigkeit, Stärke eines angelegten Magnetfelds, Drehgeschwindigkeit des Tiegels, Drehgeschwindigkeit des Kristalls, Erwärmungszustand des Kristalls und der Siliciumschmelze, anzupassen.In addition to the above, it is possible to adopt one of the methods for changing the shape of solid-liquid interface from axis symmetry by changing parameters such as pulling rate, applied magnetic field strength, crucible rotation speed, crystal rotation speed, Heating state of the crystal and the silicon melt to adjust.

Im Schritt des Entfernens einer axialen Dislokation kann die Fluktuation des Zustandes der Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche zwischen der Siliciumschmelze und dem Silicium-Einkristall erhöht werden, um dadurch die Ausdehnungsrichtung der axialen Dislokation von der Kristallwachstumsrichtung weg zu bewegen. Wie oben erwähnt wurde, wirkt die Fluktuation der Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche so, dass die Wachstumsrichtung der Dislokation von der Wachstumsrichtung des Kristalls durch verschiedene Mittel weggelenkt wird. Die Dislokationen werden entfernt oder miteinander annihiliert, indem sie zur Außenseite des Kristalls entweichen, wodurch es möglich ist, zu verhindern, dass die axiale Dislokation gebildet wird.In the step of removing an axial dislocation, the fluctuation of the state of the solid-liquid interface between the silicon melt and the silicon single crystal may be increased to thereby move the direction of expansion of the axial dislocation away from the crystal growth direction. As mentioned above, the fluctuation of the solid-liquid interface works so that the growth direction of the dislocation is directed away from the growth direction of the crystal by various means. The dislocations are removed or annihilated with each other by escaping to the outside of the crystal, whereby it is possible to prevent the axial dislocation from being formed.

Im Schritt des Entfernens einer axialen Dislokation kann die Drehung des Silicium-Einkristalls bezüglich der Siliciumschmelze verringert werden, um dadurch die Fluktuation im Zustand der Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche zu erhöhen.In the step of removing an axial dislocation, the rotation of the silicon single crystal with respect to the silicon melt can be reduced to thereby increase the fluctuation in the solid-liquid interface state.

Im Schritt des Entfernens einer axialen Dislokation kann die Stärke eines Magnetfeldes, das auf die Siliciumschmelze angewendet wird, reduziert werden, um dadurch die Fluktuation im Zustand der Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche zu erhöhen.In the step of removing an axial dislocation, the strength of a magnetic field applied to the silicon melt can be reduced to thereby increase the fluctuation in the solid-liquid interface state.

Im Schritt des Entfernens einer axialen Dislokation kann die Fluktuation im Zustand der Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche durch Schmelzelevelvibration, erzeugt auf dem Quarzglastiegel zur Aufnahme der Siliciumschmelze, erhöht werden.In the step of removing an axial dislocation, the fluctuation in the solid-liquid interface state can be increased by melt level vibration generated on the quartz glass crucible for accommodating the silicon melt.

Im Schritt des Entfernens einer axialen Dislokation kann der Silicium-Einkristall bezüglich der Wachstumsachse asymmetrisch erwärmt werden, um dadurch die Fluktuation im Zustand der Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche zu erhöhen.In the step of removing an axial dislocation, the silicon single crystal may be asymmetrically heated with respect to the growth axis to thereby increase the fluctuation in the solid-liquid interface state.

Im Schritt des Entfernens einer axialen Dislokation wird die Temperaturverteilung so gestaltet sein, dass die Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche zwischen der Siliciumschmelze und dem Silicium-Einkristall bezüglich der Wachstumsachse asymmetrisch ist, um die Ausbreitungsrichtung der axialen Dislokation von der Kristallwachstumsrichtung weg zu bewegen.In the step of removing an axial dislocation, the temperature distribution will be such that the solid-liquid interface between the silicon melt and the silicon single crystal is asymmetric with respect to the growth axis to move the propagation direction of the axial dislocation away from the crystal growth direction.

Im Schritt des Entfernens einer axialen Dislokation wird der Silicium-Einkristall bezüglich der Wachstumsachse asymmetrisch erwärmt, um dadurch die Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche bezüglich der Wachstumsachse asymmetrisch einzustellen.In the step of removing an axial dislocation, the silicon single crystal is asymmetrically heated with respect to the growth axis to thereby asymmetrically adjust the solid-liquid interface with respect to the growth axis.

Vorliegend wird auch ein nicht erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls offenbart, bei dem im Schritt des Entfernens einer axialen Dislokation ein Dislokationsentfernungsabschnitt, der die Dislokation, die im Schritt des Eintauchens erzeugt wurde, durch Ausbreitung in Richtung nach außen oder durch Annihilation in Schlaufenform entfernt, entsprechend dem Ziehen des Kristalls gebildet wird, wobei das Verfahren umfasst: einen Durchmesservergrößerungsschritt, bei dem ein Schulterabschnitt unter Erhöhung des Durchmessers bis zum notwendigen Durchmesser des geraden Körperabschnitts nach dem Schritt des Entfernens einer axialen Dislokation gezogen wird; einen Dislokationsverhaltensinformationserfassungsschritt, bei dem Informationen über Dislokationsverhalten, welches ein dreidimensionales Verhalten der Dislokation ist, innerhalb des Dislokationsentfernungsabschnitts durch Bestrahlen des Dislokationsentfernungsabschnitts mit Strahlung hoher Energie detektiert werden; einen Schritt der Bestimmung, dass dislokationsfrei, bei dem auf der Basis der Dislokationsverhaltensinformationen bestimmt wird, dass die Dislokation entfernt ist, und einen Schritt des Einstellens der Ziehbedingungen, bei dem die Bedingungen zum dislokationsfreien Durchführen des Ziehens auf der Basis der Bestimmung, dass dislokationsfrei ist, im Schritt des Bestimmens, dass dislokationsfrei ist, bestimmt werden. Also disclosed herein is a non-inventive method of producing a silicon single crystal in which, in the step of removing an axial dislocation, a dislocation removal portion which generates the dislocation generated in the step of immersion by propagating outward or by annihilation in loop form removed, formed according to the pulling of the crystal, the method comprising: a diameter enlarging step of pulling a shoulder portion increasing in diameter to the necessary diameter of the straight body portion after the step of removing an axial dislocation; a dislocation behavior information acquiring step in which information on dislocation behavior, which is a three-dimensional behavior of the dislocation, is detected within the dislocation removal section by irradiating the dislocation removal section with high-energy radiation; a step of determining that dislocation-free determining that the dislocation is removed based on the dislocation behavior information and a step of setting the pulling conditions where the conditions for dislocation-free performing the drag based on the determination are dislocation-free , in the step of determining that is dislocation free, to be determined.

Dadurch ist es möglich, das Verhalten der Dislokation zu klären, für die das Verhalten im Stand der Technik nicht geklärt war. Außerdem ist es möglich, die Dislokation durch Entweichen zur Außenseite mit dem Wachstum des Dislokationsentfernungsabschnitts (dislokationsfreier Abschnitt) zu annihilieren. Alternativ wird die Dislokation in einer Schlaufenform annihiliert und zu einem dislokationsfreien Zustand gemacht, und dann können die Ziehbedingungen zur Vergrößerung des Durchmessers des Silicium-Einkristalls in einfacher Weise entwickelt werden.This makes it possible to clarify the behavior of the dislocation for which the behavior in the prior art was not clarified. In addition, it is possible to annihilate the dislocation by escaping to the outside with the growth of the dislocation removal portion (dislocation-free portion). Alternatively, the dislocation is annihilated in a loop shape and made a dislocation-free state, and then the drawing conditions for increasing the diameter of the silicon single crystal can be easily developed.

Zu dieser Zeit wird im Schritt der Bestimmung, dass dislokationsfrei, der Dislokationszustand aus den erfassten Informationen bestimmt. Aus diesem Grund ist es möglich, das Verhalten der Dislokation innerhalb des Dislokationsentfernungsabschnitts (dislokationsfreier Abschnitt) genau zu ermitteln. Dadurch ist es möglich, die Dislokationsentfernung durch Erzeugung einer Schlaufe effektiv zu verwenden, was im Stand der Technik unbekannt ist. Aus diesem Grund ist es im Stand der Technik notwendig, den Durchmesser des dislokationsfreien Abschnitts, der als Neck-Abschnitt bezeichnet wird, stärker als notwendig zu verringern. Selbst wenn das Gewicht des Kristalls, der aus der Siliciumschmelze gezogen wird, ansteigt, kann dadurch die Last durch den dislokationsfreien Abschnitt getragen werden. Demnach ist es möglich, aus der Siliciumschmelze einen Silicium-Einkristall zu ziehen, der einen größeren Durchmesser hat, als je zuvor. Außerdem wurden im Stand der Technik ein langer Zeitraum als Produktionszeitraum und eine Erhöhung der Zahl der Arbeitsschritte verursacht, indem unnötige Verfahrensschritte bezüglich des Schritts des Eintauchens und dergleichen durchgeführt wurden. Nach dem oben beschriebenen Verfahren ist es allerdings möglich, einen Silicium-Einkristall mit großem Gewicht zu ziehen, der einen Durchmesser von etwa 450 mm hat, der keine axiale Dislokation hat und in einem dislokationsfreien Zustand ist, ohne dass eine lange Zeit als Produktionszeit und eine Erhöhung in der Zahl der Arbeitsschritte verursacht werden.At this time, in the step of determining that dislocation-free, the dislocation state is determined from the acquired information. For this reason, it is possible to accurately determine the behavior of the dislocation within the dislocation removal section (dislocation-free section). Thereby, it is possible to effectively use the dislocation removal by creating a loop, which is unknown in the prior art. For this reason, it is necessary in the prior art to reduce the diameter of the dislocation-free portion, which is called a neck portion, more than necessary. Even if the weight of the crystal pulled out of the silicon melt increases, the load can thereby be carried by the dislocation-free section. Accordingly, it is possible to draw out of the silicon melt a silicon single crystal having a larger diameter than ever before. In addition, in the prior art, a long period of time as a production period and an increase in the number of operations have been caused by performing unnecessary process steps with respect to the step of immersion and the like. However, according to the above-described method, it is possible to pull a large weight silicon single crystal having a diameter of about 450 mm, which has no axial dislocation and is in a dislocation-free state without a long time as a production time and a long time Increase in the number of steps to be caused.

Vorliegend wird darüber hinaus ein nicht erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls offenbart, wobei in dem Schritt des Entfernens einer axialen Dislokation ein Dislokationsentfernungsabschnitt, der die im Schritt des Eintauchens erzeugte Dislokation durch Ausdehnung in Richtung nach außen oder durch Annihilation in einer Schlaufenform entfernt, entsprechend dem Ziehen des Kristalls gebildet wird, wobei das Verfahren umfasst: einen Durchmesservergrößerungsschritt, bei dem ein Schulterabschnitt unter Vergrößerung des Durchmessers bis zum notwendigen Durchmesser des geraden Körperabschnitts nach dem Schritt des Entfernens einer axialen Dislokation gezogen wird; einen Dislokationsverhaltensinformationserfassungsschritt, bei dem Informationen über das Dislokationsverhalten, welches ein dreidimensionales Verhalten der Dislokation ist, in dem Dislokationsentfernungsabschnitt durch Bestrahlen des Dislokationsentfernungsabschnitts mit Strahlung hoher Energie detektiert werden, und einen Schritt der Bestimmung, dass dislokationsfrei, bei dem auf der Basis der Dislokationsverhaltensinformationen bestimmt wird, dass die Dislokation entfernt ist. Der Durchmesservergrößerungsschritt wird auf der Basis der Bestimmung, dass dislokationsfrei ist, im Schritt der Bestimmung, dass dislokationsfrei ist, begonnen.In the present invention, moreover, there is disclosed a method of manufacturing a silicon single crystal not according to the present invention, wherein in the step of removing an axial dislocation, a dislocation removing portion which removes the dislocation generated in the step of immersion by expanding in the outward direction or by annihilation in a loop shape, is formed in accordance with the pulling of the crystal, the method comprising: a diameter enlarging step of pulling a shoulder portion enlarging the diameter to the necessary diameter of the straight body portion after the step of removing an axial dislocation; a dislocation behavior information acquisition step in which information on the dislocation behavior, which is a three-dimensional behavior of dislocation, is detected in the dislocation removal section by irradiating the dislocation removal section with high-energy radiation, and a determination of dislocation-free determination based on the dislocation behavior information that the dislocation is removed. The diameter increasing step is started on the basis of the determination that is dislocation-free in the step of determining that dislocation-free.

Dadurch ist es möglich, das Verhalten der Dislokation, die zur Zeit des Ziehens erzeugt wird, in Echtzeit durch eine nicht-destruktive Prüfung zu betrachten, was im Stand der Technik unmöglich durchzuführen ist. Aus diesem Grund ist es, nachdem bestätigt wurde, dass die Dislokation im Dislokationsentfernungsabschnitt (dislokationsfreier Abschnitt) entfernt ist (ein dislokationsfreier Zustand vorliegt), möglich, den Schulterabschnitt (Durchmesservergrößerungsabschnitt) und den geraden Körperabschnitt zu ziehen. Daher wird die Dislokation entfernt, wodurch es möglich ist, den dislokationsfreien Kristall, der keine axiale Dislokation hat, sicher und einfach zu ziehen.Thereby, it is possible to observe the behavior of the dislocation generated at the time of pulling in real time by a nondestructive inspection, which is impossible to perform in the prior art. For this reason, after confirming that the dislocation in the dislocation-removing portion is removed (dislocation-free state), it is possible to pull the shoulder portion (diameter-enlarging portion) and the straight body portion. Therefore, the dislocation is removed, whereby it is possible to safely and easily pull the dislocation-free crystal having no axial dislocation.

In dem oben beschriebenen Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls liegt die oben genannte Strahlung hoher Energie im Energiebereich von 40 keV bis 70 kEV. In the above-described method for producing a silicon single crystal, the above-mentioned high-energy radiation is in the energy range of 40 keV to 70 kEV.

Es ist möglich, in genügender Weise Zustandsinformationen über die Dislokation, die für das Wachstum des dislokationsfreien Kristalls notwendig sind, durch Strahlung hoher Energie, die solche Energie hat, zu erfassen.It is possible to sufficiently detect state information about the dislocation necessary for growth of the dislocation-free crystal by high-energy radiation having such energy.

Außerdem kann der Dislokationsentfernungsabschnitt mit der oben genannten Strahlung hoher Energie im Drehungszustand bzw. Rotationszustand bei einer Drehzahl von 0,1 bis 30 UpM bestrahlt werden.In addition, the dislocation removing portion can be irradiated with the above-mentioned high-energy radiation in the rotational state at a rotational speed of 0.1 to 30 rpm.

Dadurch ist es möglich, dreidimensionale Informationen der Dislokation zu erhalten. Außerdem ist es möglich, Informationen in einer nicht-destruktiven Art zu erhalten.This makes it possible to obtain three-dimensional information of the dislocation. It is also possible to obtain information in a non-destructive way.

Bestrahlung mit Strahlung hoher Energie im Rotationszustand bzw. Drehungszustand umfasst hier: einen Vorgang, bei dem der Dislokationsentfernungsabschnitt (dislokationsfreier Abschnitt) mit der Mittelachse in der Kristallwachstumsrichtung zentriert auf die Rotationsmittelachse rotiert, so dass dieser dislokationsfreie Abschnitt mit Strahlung hoher Energie bestrahlt wird; alternativ einen Vorgang, bei dem eine Bestrahlung mit Strahlung hoher Energie zur Erfassung von Informationen über die Dislokation in einem relativen Bewegungszustand durchgeführt wird, wobei eine Strahlungsquelle für Strahlung hoher Energie und der dislokationsfreie Abschnitt in einem Zustand sind, der mit der oben beschriebenen Rotation vergleichbar ist.Radiation of high-energy radiation in the rotational state includes: a process in which the dislocation-removal portion rotates centered in the crystal growth direction on the rotation center axis, so that this dislocation-free portion is irradiated with high-energy radiation; alternatively, an operation of irradiating high-energy radiation to acquire dislocation information in a relative movement state, wherein a high-energy radiation source and the dislocation-free portion are in a state comparable to the above-described rotation ,

In einem frühen Stadium des Ziehens des Silicium-Einkristalls durch ein CZ-Verfahren werden der Schritt des Eintauchens, der Necking-Schritt und der Schritt der Bildung eines Schulterabschnitts durchgeführt. Im Schritt des Eintauchens wird der Impfkristall gedreht und abgesenkt und der apikale Abschnitt des Impfkristalls wird in die Oberfläche der Siliciumschmelze getaucht. Nachdem der apikale Abschnitt des Impfkristalls in die Siliciumschmelze getaucht ist, wird das Absenken des Impfkristalls gestoppt. Es wird bewirkt, dass die Siliciumschmelze und der Impfkristall ausreichende Affinität füreinander haben.At an early stage of pulling the silicon single crystal by a CZ method, the step of dipping, the necking step and the step of forming a shoulder portion are performed. In the step of immersion, the seed crystal is rotated and lowered, and the apical portion of the seed crystal is dipped in the surface of the silicon melt. After the apical portion of the seed crystal is immersed in the silicon melt, the lowering of the seed crystal is stopped. The silicon melt and the seed crystal are caused to have sufficient affinity for each other.

Wenn der Impfkristall in Kontakt mit der Siliciumschmelze gebracht wird, wird normalerweise ein Meniskus an der Grenzfläche dazwischen infolge der Oberflächenspannung der Siliciumschmelze gebildet. Die Schmelze schwankt unmittelbar nachdem das Kristallrohmaterial geschmolzen ist, jedoch stark in der lokalen Temperatur. Darüber hinaus ist die gesamte Schmelze einer merklich großen Temperaturschwankung unterworfen und erhält einem instabilen Zustand.When the seed crystal is brought into contact with the silicon melt, a meniscus is normally formed at the interface therebetween due to the surface tension of the silicon melt. The melt fluctuates immediately after the crystal raw material has melted, but strongly at the local temperature. In addition, the entire melt undergoes a noticeably large temperature fluctuation and becomes unstable.

Aus diesem Grund wird der Schritt des Eintauchens durchgeführt, nachdem das Kristallausgangsmaterial geschmolzen ist und nachdem eine bestimmte Zeit vergangen ist. Wenn die Temperatur des Flüssigkeitslevels zur Zeit des Inkontakbringens des Impfkristalls mit der Siliciumschmelze übermäßig hoch ist, wird in diesem Fall der apikale Abschnitt des Impfkristalls geschmolzen und von Schmelze abgetrennt. Wenn dagegen die Temperatur des Flüssigkeitslevels der Siliciumschmelze übermäßig niedrig ist, wächst der Kristall um den apikalen Abschnitt des Impfkristalls. Dann hängt der Kristall in der Oberfläche der Schmelze um den Impfkristall über. Wenn in einem solchen Zustand das Verfahren vom Schritt des Eintauchens zum Necking-Schritt übergeht, wird im Neck-Abschnitt eine Dislokation erzeugt.For this reason, the step of dipping is performed after the crystal source material has melted and after a certain time has elapsed. In this case, when the temperature of the liquid level at the time of contacting the seed crystal with the silicon melt is excessively high, the apical portion of the seed crystal is melted and separated from melt. In contrast, when the temperature of the liquid level of the silicon melt is excessively low, the crystal grows around the apical portion of the seed crystal. Then, the crystal in the surface of the melt is suspended around the seed crystal. In such a state, if the process moves from the step of dipping to the necking step, a dislocation is generated in the neck section.

Aus diesem Grund ist es notwendig, die Temperatur der Schmelze zu stabilisieren, wenn das Verfahren vom Schritt des Eintauchens zum Necking-Schritt übergeht. Nachdem bestätigt ist, dass der apikale Abschnitt des Impfkristalls in die Siliciumschmelze eingetaucht ist, bewirkt wurde, dass der Impfkristall und die Siliciumschmelze eine ausreichende Affinität füreinander haben und die Temperatur der Siliciumschmelze stabilisiert wurde, geht dann das Verfahren vom Schritt des Eintauchens zum Necking-Schritt über.For this reason, it is necessary to stabilize the temperature of the melt as the process moves from the step of dipping to the necking step. After confirming that the apical portion of the seed crystal is immersed in the silicon melt, causing the seed crystal and the silicon melt to have sufficient affinity for each other and stabilizing the temperature of the silicon melt, the process proceeds from the dipping step to the necking step above.

Das heißt, der Vorgang, bei dem bewirkt wird, dass der Impfkristall und die Siliciumschmelze Affinität füreinander haben, umfasst Folgendes: einen Vorgang, bei dem die Temperatur der Oberfläche (Flüssigkeitslevel) der Siliciumschmelze bestimmt wird, indem die Form der Grenzfläche zur Zeit des Inkontaktbringens des Impfkrisatall mit der Siliciumschmelze beobachtet wird, und einen Vorgang der Regulierung der elektrischen Leistung der Heizvorrichtung auf der Basis der bestimmten Temperatur des Flüssigkeitslevels, um die Wärmezufuhr zu der Siliciumschmelze einzustellen.That is, the process of causing the seed crystal and the silicon melt to have affinity for each other includes: a process in which the temperature of the surface (liquid level) of the silicon melt is determined by the shape of the interface at the time of contacting the process of controlling the electric power of the heater on the basis of the determined temperature of the liquid level to adjust the heat input to the silicon melt.

Mit anderen Worten, der Vorgang, bei dem bewirkt wird, dass der Impfkristall und die Siliciumschmelze Affinität füreinander haben, umfasst Folgendes: einen Vorgang, bei dem die Leistung der Heizvorrichtung eingestellt wird, um die Tempertur der Schmelzeoberfläche so einzustellen und zu stabilisieren, dass ein Meniskus mit einer vorbestimmten Form um den apikalen Abschnitt des Impfkristalls in dem Zustand geformt wird, in dem die Wachstumsrate des Impfkristalls Null ist. Außerdem wird der Meniskus nicht immer nur gebildet, wenn bewirkt wird, dass der Impfkristall und die Siliciumschmelze Affinität zueinander haben. Der Meniskus wird an der Grenzfläche zwischen dem Kristall und der Schmelze selbst zu der Zeit des Kristallwachstums im Necking-Schritt und dergleichen im Anschluss an den Schritt, in dem bewirkt wird, dass der Impfkristall und Siliciumschmelze Affinität zueinander haben, gebildet.In other words, the process of causing the seed crystal and the silicon melt to have affinity for each other includes: a process in which the power of the heater is adjusted to adjust and stabilize the temperature of the melt surface Meniscus having a predetermined shape is formed around the apical portion of the seed crystal in the state in which the growth rate of the seed crystal is zero. In addition, the meniscus is not always formed only when the seed crystal and the silicon melt are caused to have affinity with each other. The meniscus is formed at the interface between the crystal and the melt itself at the time of crystal growth in the necking step and the like, following the step of causing the seed crystal and silicon melt to have affinity with each other.

Nachdem bewirkt wurde, dass der Impfkristall Affinität für die Schmelze im Schritt des Eintauchens hat, und zwar ungeachtet eines CZ-Verfahrens oder eines MCZ-Verfahrens, und der Neck-Abschnitt mit einer vorbestimmten Länge im Necking-Schritt gebildet wurde, wird bewirkt, dass der gebildete Neck-Abschnitt erneut Affinität für die Schmelze hat und der kontinuierliche Neck-Abschnitt gebildet wird. Dadurch ist es möglich, die Länge des Neck-Abschnitts, die für den dislokationsfreien Zustand zur Entfernung der Dislokation aus dem Neck-Abschnitt notwendig ist, zu verkürzen und die dislokationsfreie Rate zu verbessern.

  • (1) Wenn das CZ-Verfahren eingesetzt wird, wird zuerst das Kristallausgangsmaterial in dem Tiegel geschmolzen und dann wird der Impfkrisatall in die Schmelze, die in dem Tiegel enthalten ist, eingetaucht und es wird bewirkt, dass der Impfkristall Affinität für die Schmelze hat. Danach wird der Impfkristall gezogen und der Necking-Schritt, bei dem der Neck-Abschnitt gebildet wird, wird durchgeführt. Als Nächstes werden der Schulter-Abschnitt und Körperabschnitt des Einkristalls gebildet. In einem solchen Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls wird, nachdem der Neck-Abschnitt mit einer vorbestimmten Länge in dem oben genannten Necking-Schritt gebildet wurde, bewirkt, dass der Neck-Abschnitt Affinität für die Schmelze hat, und dann kann der kontinuierliche Neck-Abschnitt gebildet werden.
  • (2) Wenn das MCZ-Verfahren verwendet wird, wird zuerst das Kristallausgangsmaterial in dem Tiegel geschmolzen und dann wird der Impfkristall in die Schmelze, die in dem Tiegel enthalten ist, eingetaucht und es wird bewirkt, dass der Impfkristall Affinität dafür hat. Danach wird der Impfkristall (hoch)gezogen und es wird der Necking-Schritt zum Bilden des Neck-Abschnitts durchgeführt. Als Nächstes werden der Schulterabschnitt und der Körperabschnitt des Einkristalls gebildet. In einem solchen Verfahren zum Herstellen eines Einkristalls wird, nachdem der Neck-Abschnitt mit einer vorbestimmten Länge in dem oben beschriebenen Necking-Schritt gebildet ist, bewirkt, dass der Neck-Abschnitt Affinität für die Schmelze hat, und dann kann der kontinuierliche Neck-Abschnitt gebildet werden.
After causing the seed crystal to have affinity for the melt in the dipping step, regardless of a CZ method or an MCZ method, and forming the neck portion having a predetermined length in the necking step, it is caused the formed neck section again has affinity for the melt and the continuous neck section is formed. This makes it possible to shorten the length of the neck portion necessary for the dislocation-free state to remove the dislocation from the neck portion and to improve the dislocation-free rate.
  • (1) When the CZ method is employed, first, the crystal source material in the crucible is melted, and then the seed is immersed in the melt contained in the crucible and the seed crystal is caused to have affinity for the melt. Thereafter, the seed crystal is pulled and the necking step in which the neck portion is formed is performed. Next, the shoulder portion and body portion of the single crystal are formed. In such a method of producing a silicon single crystal, after the neck portion having a predetermined length is formed in the above-mentioned necking step, the neck portion is made to have affinity for the melt, and then the continuous neck Section are formed.
  • (2) When the MCZ method is used, first, the crystal source material in the crucible is melted, and then the seed crystal is immersed in the melt contained in the crucible, and the seed crystal is caused to have affinity for the seed crystal. Thereafter, the seed crystal is pulled (high) and the necking step for forming the neck portion is performed. Next, the shoulder portion and the body portion of the single crystal are formed. In such a method of manufacturing a single crystal, after the neck portion having a predetermined length is formed in the above-described necking step, the neck portion is made to have affinity for the melt, and then the continuous neck portion be formed.

Wenn das MCZ-Verfahren angewendet wird, kann das Transversalmagnetfeld, das auf die Schmelze angewendet wird, im Bereich von 0,2 T bis 0,4 T (2000 G bis 4000 G) sein.

  • (3) Bei der Herstellung des Silicium-Einkristalls gemäß (1) oder (2) kann die Länge des Neck-Abschnitts, der zuerst im Necking-Schritt gebildet wird, auf 20 mm oder größer eingestellt werden. In dem oben beschriebenen Necking-Schritt kann, nachdem der Neck-Abschnitt auf eine Temperatur, die höher als die Temperatur der Schmelze zur Zeit der Bildung des Neck-Abschnitts ist, erhöht wurde, der Neck-Abschnitt dazu gebracht werden, dass er Affinität für die Schmelze hat. Außerdem wird die Temperatur der Heizvorrichtung zum Schmelzen des Kristallausgangsmaterials in dem Tiegel gemessen und die Temperatur der Heizvorrichtung kann auf der Basis des Resultats der Temperaturmessung reguliert werden, um die Temperatur der Schmelze einzustellen.
When the MCZ method is used, the transverse magnetic field applied to the melt may be in the range of 0.2 T to 0.4 T (2000 G to 4000 G).
  • (3) In the production of the silicon single crystal according to (1) or (2), the length of the neck portion, which is first formed in the necking step, can be set to 20 mm or larger. In the necking step described above, after the neck portion is raised to a temperature higher than the temperature of the melt at the time of formation of the neck portion, the neck portion can be made to have affinity for the melt has. In addition, the temperature of the heater for melting the crystal raw material in the crucible is measured, and the temperature of the heater can be regulated on the basis of the result of the temperature measurement to adjust the temperature of the melt.

Die oben beschriebenen Vorgänge, bei denen bewirkt wird, dass der Impfkristall Affinität für die Schmelze (Siliciumschmelze) hat, und bewirkt wird, dass der Neck-Abschnitt Affinität für die Schmelze hat, umfassen einen Vorgang, bei dem die Meniskusform der Kontaktgrenzfläche zur Zeit des Inkontaktbringens des Kristalls mit der Schmelze, zum Beispiel der Überhang der Kristallhabituslinie, beobachtet wird. Das heißt, eingeschlossen sind ein Vorgang, bei dem die Temperatur der Oberfläche der Schmelze bestimmt wird, die Leistung der Heizvorrichtung auf der Basis davon reguliert wird, die Wärmezufuhr zu der Schmelze eingestellt wird und die Temperatur der Oberfläche der Schmelze stabilisiert wird.The processes described above in which the seed crystal is caused to have affinity for the melt (silicon melt) and causes the neck portion to have affinity for the melt include a process in which the meniscus shape of the contact interface at the time of the melt Contacting the crystal with the melt, for example, the overhang of the crystal habit line. That is, it includes an operation in which the temperature of the surface of the melt is determined, the power of the heater based thereon is regulated, the heat input to the melt is adjusted, and the temperature of the surface of the melt is stabilized.

Wenn bewirkt wird, dass der Impfkristall und der Neck-Abschnitt Affinität für die Schmelze haben, wird auf diese Weise die Dislokation leicht entfernt. Wenn bewirkt wird, dass der Impfkristall und der Neck-Abschnitt Affinität für die Schmelze haben, ist es allerdings sogar möglich, den geraden Körperabschnitt, der keine axiale Dislokation hat, in einem beliebigen der Herstellungsverfahren der oben beschriebenen Bedingung in der Erfindung zu produzieren.By causing the seed crystal and the neck portion to have affinity for the melt, the dislocation is easily removed in this way. However, if it is caused that the seed crystal and the neck portion have affinity for the melt, it is even possible to produce the straight body portion having no axial dislocation in any of the production processes of the condition described above in the invention.

Ein Silicium-Einkristall wird durch ein beliebiges der oben beschriebenen Herstellungsverfahren hergestellt.A silicon single crystal is prepared by any of the manufacturing methods described above.

Ein Silicium-Wafer wird aus dem oben beschriebenen Silicium-Einkristall hergestellt.A silicon wafer is made of the silicon single crystal described above.

Vorliegend wird darüber hinaus ein nicht erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls offenbart, bei dem der Silicium-Einkristall durch ein CZ-Verfahren gezogen wird, wobei das Verfahren umfasst: einen Schritt des Inkontaktbringens eines Impfkristalls mit einer Siliciumschmelze und Beginnen des Ziehens des Silicium-Einkristalls; einen Dislokationsentfernungsschritt, bei dem ein Dislokationsentfernungsabschnitt gebildet wird, der eine Dislokation, die im Schritt des Eintauchens erzeugt wurde, durch Ausbreitung in Richtung nach außen oder durch Annihilation in einer Schlaufenform entsprechend dem Ziehen des Kristalls entfernt; einen Durchmesservergrößerungsschritt, bei dem ein Schulterabschnitt unter Vergrößerung des Durchmessers bis zu dem notwendigen Durchmesser gezogen wird; einen Schritt des Bildens eines geraden Körpers, bei dem ein gerader Körperabschnitt gezogen wird; einen Dislokationsverhaltensinformationserfassungsschritt, bei dem Informationen über das Dislokationsverhalten, welches ein dreidimensionales Verhalten der Dislokation ist, im Dislokationsentfernungsabschnitt durch Bestrahlen des Dislokationsentfernungsabschnitts mit Strahlung hoher Energie detektiert werden; einen Schritt zum Bestimmen, dass dislokationsfrei, bei dem auf der Basis der Dislokationsverhaltensinformationen bestimmt wird, dass dislokationsfrei, und einen Schritt des Einstellens der Ziehbedingungen, bei dem die Ziehbedingungen zur dislokationsfreien Durchführung auf der Basis der Bestimmung, dass dislokationsfrei, im Schritt der Bestimmung, dass dislokationsfrei, bestimmt werden. Dadurch werden die oben beschriebenen Probleme gelöst. In the present invention, moreover, there is disclosed a non-inventive method for producing a silicon single crystal in which the silicon single crystal is grown by a CZ method, the method comprising: a step of contacting a seed crystal with a silicon melt and starting to draw the silicon single crystal; a dislocation removing step in which a dislocation removing portion is formed which removes a dislocation generated in the step of immersion by propagating outward or by annihilation in a loop shape in accordance with the pulling of the crystal; a diameter enlarging step in which a shoulder portion is drawn by increasing the diameter to the necessary diameter; a step of forming a straight body in which a straight body portion is pulled; a dislocation behavior information acquiring step in which information on the dislocation behavior, which is a three-dimensional behavior of the dislocation, is detected in the dislocation removing section by irradiating the dislocation removing section with high-energy radiation; a step of determining that dislocation-free based on the dislocation behavior information is determined to be dislocation-free, and a step of setting the pulling conditions in which the dislocation-free performing conditions are determined on the basis of the determination that dislocation-free in the step of determining that dislocation free, be determined. This solves the problems described above.

Vorliegend wird darüber hinaus ein nicht erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls offenbart, bei dem der Silicium-Einkristall durch ein CZ-Verfahren gezogen wird, wobei das Verfahren umfasst: einen Schritt des Eintauchens, bei dem ein Impfkristall mit einer Siliciumschmelze in Kontakt gebracht wird und ein Ziehen des Silicium-Einkristalls begonnen wird; einen Dislokationsentfernungsschritt, bei dem ein Dislokationsentfernungsabschnitt gebildet wird, der eine Dislokation, die im Schritt des Eintauchens erzeugt wurde, durch Ausbreitung in Richtung nach außen oder durch Annihilation in einer Schlaufenform entsprechend dem Ziehen des Kristalls entfernt; einen Durchmesservergrößerungsschritt, bei dem ein Schulterabschnitt unter Vergrößerung des Durchmessers bis zu dem notwendigen Durchmesser gezogen wird; einen Schritt des Bildens eines geraden Körpers, bei dem ein gerader Körperabschnitt gezogen wird; einen Dislokationsverhaltensinformationserfassungsschritt, bei dem Informationen über das Dislokationsverhalten, welches ein dreidimensionales Verhalten der Dislokation ist, im Dislokationsentfernungsabschnitt durch Bestrahlen des Dislokationsentfernungsabschnitts mit Strahlung hoher Energie detektiert werden und einen Schritt der Bestimmung, dass dislokationsfrei, bei dem auf der Basis der Dislokationsverhaltensinformationen bestimmt wird, dass die Dislokation entfernt ist.In the present invention, moreover, there is disclosed a non-inventive method for producing a silicon single crystal in which the silicon single crystal is grown by a CZ method, the method comprising: a dipping step in which a seed crystal is brought into contact with a silicon melt and pulling of the silicon single crystal is started; a dislocation removing step in which a dislocation removing portion is formed which removes a dislocation generated in the step of immersion by propagating outward or by annihilation in a loop shape in accordance with the pulling of the crystal; a diameter enlarging step in which a shoulder portion is drawn by increasing the diameter to the necessary diameter; a step of forming a straight body in which a straight body portion is pulled; a dislocation behavior information acquiring step in which information about the dislocation behavior, which is a three-dimensional behavior of the dislocation, is detected in the dislocation removal section by irradiating the dislocation removal section with high energy radiation, and a dislocation free determination step is determined based on the dislocation behavior information the dislocation is removed.

Der Durchmesservergrößerungsschritt kann auf der Basis der Bestimmung, dass dislokationsfrei, im Schritt der Bestimmung, dass dislokationsfrei, begonnen werden.The diameter enlargement step may be started based on the determination that dislocation-free in the step of determining that dislocation-free.

Im oben beschriebenen Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls ist die Strahlung hoher Energie im Energiebereich von 40 keV bis 70 keV, und der Dislokationsentfernungsabschnitt kann mit Strahlung hoher Energie im Rotationszustand bei einer Umdrehungszahl von 0,1 bis 30 UpM bestrahlt werden.In the above-described method for producing a silicon single crystal, the high-energy radiation is in the energy range of 40 keV to 70 keV, and the dislocation-removing portion can be irradiated with high-energy radiation in the rotating state at a rotation number of 0.1 to 30 rpm.

Vorliegend wird auch ein nicht erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls offenbart, bei dem der Silicium-Einkristall durch ein CZ-Verfahren gezogen wird, und welches umfasst: einen Schritt des Eintauchens, bei dem ein Impfkristall mit einer Siliciumschmelze in Kontakt gebracht wird und ein Ziehen des Silicium-Einkristalls begonnen wird; einen Dislokationsentfernungsschritt, bei dem ein Dislokationsentfernungsabschnitt, der eine im Schritt des Eintauchens erzeugte Dislokation durch Ausbreitung in Richtung nach außen oder durch Annihilation in einer Schlaufenform entfernt, entsprechend dem Ziehen des Kristalls gebildet wird; einen Durchmesservergrößerungsschritt, bei dem ein Schulterabschnitt unter Vergrößerung des Durchmessers bis zum notwendigen Durchmesser gezogen wird; einen Schritt des Bildens eines geraden Körpers, bei dem ein gerader Körperabschnitt gezogen wird; einen Dislokationsverhaltensinformationserfassungsschritt, bei dem Informationen über das Dislokationsverhalten, welches ein dreidimensionales Verhalten der Dislokation ist, im Dislokationsentfernungsabschnitt durch Bestrahlen des Dislokationsentfernungsabschnitts mit Strahlung hoher Energie detektiert werden, einen Schritt der Bestimmung, dass dislokationsfrei, bei dem auf der Basis der Dislokationsverhaltensinformationen bestimmt wird, dass die Dislokation entfernt ist, und einen Schritt des Einstellens der Ziehbedingungen auf der Basis der Bestimmung, dass dislokationsfrei, im Schritt der Bestimmung, dass dislokationsfrei, zur dislokationsfreien Durchführung.In the present invention, there is also disclosed a non-inventive method for producing a silicon single crystal in which the silicon single crystal is grown by a CZ method, and which comprises: a dipping step in which a seed crystal is brought into contact with a silicon melt; a pulling of the silicon single crystal is started; a dislocation removing step in which a dislocation removing portion that removes a dislocation generated in the step of immersion by propagating outward or by annihilation in a loop shape is formed in accordance with the pulling of the crystal; a diameter enlarging step in which a shoulder portion is drawn by increasing the diameter to the necessary diameter; a step of forming a straight body in which a straight body portion is pulled; a dislocation behavior information acquiring step in which information on the dislocation behavior, which is a three-dimensional behavior of dislocation, is detected in the dislocation removal section by irradiating the dislocation removal section with high energy radiation, a step of determining that dislocation free based on the dislocation behavior information is determined the dislocation is removed, and a step of setting the pulling conditions based on the determination that dislocation-free, in the step of determining that dislocation-free, for dislocation-free performance.

Dadurch ist es möglich, das Verhalten der Dislokation zu klären, für das das Verhalten im Stand der Technik nicht geklärt wird. Außerdem ist es möglich, die Dislokation durch Entweichen zur Außenseite mit dem Wachstum des Dislokationsentfernungsabschnitts (dislokationsfreier Abschnitt) zu annhilieren oder die Dislokation in einer Schlaufenform zu annihilieren. Dadurch ist es möglich, den dislokationsfreien Abschnitt zu einem dislokationsfreien Zustand zu bringen, der keine axiale Dislokation hat. Der dislokationsfreie Abschnitt wird in einen dislokationsfreien Zustand gebracht und dann können die Ziehbedingungen zur Zeit der Vergrößerung des Durchmessers des Silicium-Einkristalls in einfacher Weise entwickelt werden.This makes it possible to clarify the behavior of the dislocation for which the behavior in the prior art is not clarified. In addition, it is possible to annihilate the dislocation by escaping to the outside with the growth of the dislocation-removing portion (dislocation-free portion) or to annihilate the dislocation in a loop shape. This makes it possible to bring the dislocation-free section to a dislocation-free state which has no axial dislocation. The dislocation-free section is brought into a dislocation-free state and then the drawing conditions at the time of increasing the diameter of the silicon single crystal can be easily developed.

Im Schritt der Bestimmung, dass dislokationsfrei, wird der Dislokationszustand aus den Informationen, die im vorherigen Schritt erhalten wurden, bestimmt. Aus diesem Grund ist es möglich, das Verhalten der Dislokation im Dislokationsentfernungsabschnitt (dislokationsfreien Abschnitt) genau zu ermitteln. Demnach ist es möglich, die Dislokationsentfernung durch die Bildung einer Schlaufe effektiv zu verwenden, was im Stand der Technik unbekannt ist. Da der Durchmesser des Silicium-Einkristalls verringert ist, wird es möglich, den Durchmesser des dislokationsfreien Abschnitts, der Neck-Abschnitt genannt wird, zu vergrößern, was vorher niemals bekannt war. Selbst wenn das Gewicht des Kristalls, der aus der Siliciumschmelze gezogen wird, sich erhöht, ist es daher möglich, dass der Silicium-Einkristall durch den dislokationsfreien Abschnitt getragen wird, und es ist möglich, einen Silicium-Einkristall mit großem Durchmesser zu ziehen. Daher ist es möglich, unnötige Arbeitsschritte bezüglich des Schrittes des Eintauchens und dergleichen, die einen langen Produktionszeitraum und eine Erhöhung bei der Zahl der Arbeitsschritte bewirken, wegzulassen. Es ist möglich, einen Silicium-Einkristall mit großem Gewicht, der Durchmesser von etwa 450 mm hat, in einem dislokationsfreien Zustand, der keine axiale Dislokation hat, zu ziehen.In the step of determining that dislocation-free, the dislocation state is determined from the information obtained in the previous step. For this reason, it is possible to accurately determine the behavior of the dislocation in the dislocation removal section (dislocation-free section). Thus, it is possible to effectively use the dislocation removal by the formation of a loop, which is unknown in the prior art. Since the diameter of the silicon single crystal is reduced, it becomes possible to increase the diameter of the dislocation-free portion called the neck portion, which has never been known before. Therefore, even if the weight of the crystal pulled out of the silicon melt increases, it is possible for the silicon single crystal to be carried by the dislocation-free portion, and it is possible to draw a large-diameter silicon single crystal. Therefore, it is possible to omit unnecessary operations concerning the step of immersion and the like, which cause a long production period and an increase in the number of operations. It is possible to pull a heavy-weight silicon single crystal having a diameter of about 450 mm in a dislocation-free state having no axial dislocation.

Vorliegend wird auch ein nicht erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls offenbart, bei dem der Silicium-Einkristall durch ein CZ-Verfahren gezogen wird, und welches umfasst: einen Schritt des Eintauchens, bei dem ein Impfkristall mit einer Siliciumschmelze in Kontakt gebracht wird und das Ziehen des Silicium-Einkristalls begonnen wird; einen Dislokationsentfernungsschritt, bei dem ein Dislokationsentfernungsabschnitt, der eine im Schritt des Eintauchens erzeugte Dislokation durch Ausbreitung in Richtung nach außen oder durch Annihilation in einer Schlaufenform entfernt, entsprechend dem Ziehen des Kristalls gebildet wird; einen Durchmesservergrößerungsschritt, bei dem ein Schulterabschnitt unter Vergrößerung des Durchmessers bis zum notwendigen Durchmesser gezogen wird; einen Schritt des Bildens eines geraden Körpers, bei dem ein gerader Körperabschnitt gezogen wird; einen Dislokationsverhaltensinformationserfassungsschritt, bei dem Informationen über das Dislokationsverhalten, welches ein dreidimensionales Verhalten der Dislokation ist, im Dislokationsentfernungsabschnitt durch Bestrahlen des Dislokationsentfernungsabschnitts mit Strahlung hoher Energie detektiert werden, und einen Schritt der Bestimmung, dass dislokationsfrei, bei dem auf der Basis der Dislokationsverhaltensinformationen bestimmt wird, dass die Dislokation entfernt ist. Der Durchmesservergrößerungsschritt wird auf der Basis der Bestimmung, dass dislokationsfrei, im Schritt der Bestimmung, dass dislokationsfrei, begonnen.In the present invention, there is also disclosed a non-inventive method for producing a silicon single crystal in which the silicon single crystal is grown by a CZ method, and which comprises: a dipping step in which a seed crystal is brought into contact with a silicon melt; the pulling of the silicon single crystal is started; a dislocation removing step in which a dislocation removing portion that removes a dislocation generated in the step of immersion by propagating outward or by annihilation in a loop shape is formed in accordance with the pulling of the crystal; a diameter enlarging step in which a shoulder portion is drawn by increasing the diameter to the necessary diameter; a step of forming a straight body in which a straight body portion is pulled; a dislocation behavior information acquiring step in which information on the dislocation behavior, which is a three-dimensional behavior of dislocation, is detected in the dislocation removal section by irradiating the dislocation removal section with high-energy radiation, and a dislocation-free determination step is determined based on the dislocation behavior information; that the dislocation is removed. The diameter enlargement step is started on the basis of the determination that is dislocation-free in the step of determining that dislocation-free.

Dadurch ist es möglich, das Verhalten der Dislokation, die zur Zeit des Ziehens erzeugt wird, in Echtzeit durch eine nicht-zerstörerische Prüfung zu beobachten, was im Stand der Technik unmöglich durchzuführen war. Nachdem bestätigt ist, dass die Dislokation des Dislokationsentfernungsabschnitts (dislokationsfreien Abschnitt) entfernt ist und dieser in einen dislokationsfreien Zustand gebracht ist, kann daher der Silicium-Einkristall gezogen werden, wodurch der Schulterabschnitt (Durchmesservergrößerungsabschnitt) und der gerade Körperabschnitt gebildet werden können. Aus diesem Grund ist es möglich, den dislokationsfreien Kristall, der keine axiale Dislokation im Schulterabschnitt und im geraden Körperabschnitt hat, sicher und einfach zu ziehen.Thereby, it is possible to observe the behavior of the dislocation generated at the time of drawing in real time by a non-destructive inspection, which was impossible to accomplish in the prior art. Therefore, after confirming that the dislocation of the dislocation-removing portion is removed and brought into a dislocation-free state, the silicon single crystal can be pulled, whereby the shoulder portion (diameter enlargement portion) and the straight body portion can be formed. For this reason, it is possible to safely and easily pull the dislocation-free crystal which has no axial dislocation in the shoulder portion and the straight body portion.

In dem oben beschriebenen Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls kann die Strahlung hoher Energie im Energiebereich von 40 keV bis 70 keV liegen.In the above-described method for producing a silicon single crystal, the high-energy radiation may be in the energy range of 40 keV to 70 keV.

Dadurch hat die Strahlung hoher Energie ausreichende Energie, um Informationen über den Dislokationszustand zu liefern, die für das Wachstum des dislokationsfreien Kristalls notwendig sind.As a result, the high energy radiation has sufficient energy to provide information about the dislocation state necessary for the growth of the dislocation-free crystal.

Der Dislokationsentfernungsabschnitt kann außerdem im Rotationszustand bei einer Umdrehungszahl von 0,1 bis 30 UpM mit der oben genannten Strahlung hoher Energie bestrahlt werden.The dislocation removal section may also be irradiated with the above-mentioned high-energy radiation in a rotation state at a revolution number of 0.1 to 30 rpm.

Dadurch ist es möglich, dreidimensionale Informationen der Dislokation zu erhalten. Ferner ist es möglich, dreidimensionale Informationen über Dislokation in einer nicht-destruktiven Art zu erhalten.This makes it possible to obtain three-dimensional information of the dislocation. Further, it is possible to obtain three-dimensional information about dislocation in a non-destructive manner.

Hier umfasst Bestrahlung mit Strahlung hoher Energie im Rotationszustand bzw. Drehungszustand: einen Vorgang, bei dem der Dislokationsentfernungsabschnitt (dislokationsfreier Abschnitt) mit der Mittelachse in der Kristallwachstumsrichtung zentriert auf die Rotationsmittelachse rotiert, so dass dieser dislokationsfreie Abschnitt mit Strahlung hoher Energie bestrahlt wird; alternativ einen Vorgang, bei dem eine Bestrahlung mit Strahlung hoher Energie zur Erfassung von Informationen über die Dislokation in einem relativen Bewegungszustand durchgeführt wird, wobei eine Strahlungsquelle für Strahlung hoher Energie und der dislokationsfreie Abschnitt in einem Zustand sind, der mit der oben beschriebenen Rotation bzw. Drehung vergleichbar ist.Here, irradiation of high-energy radiation in the rotational state includes: a process in which the dislocation-removal portion rotates centered in the crystal growth direction on the rotation center axis, so that this dislocation-free portion is irradiated with high-energy radiation; alternatively, an operation of irradiating high-energy radiation to acquire dislocation information in a relative motion state, wherein a high-energy radiation source and the dislocation-free section are in a state coincident with the rotation described above; Rotation is comparable.

[Vorteilhafte Effekte der Erfindung] [Advantageous Effects of Invention]

Es ist gemäß der Erfindung möglich, das Verhalten der axialen Dislokation, deren Verhalten im Stand der Technik nicht geklärt ist, zu klären. Außerdem ist es möglich, die Dislokation durch Entweichen zur Außenseite mit dem Wachstum des Dislokationsentfernungsabschnitts zu annihilieren. Alternativ ist es möglich, die Dislokation in einer Schlaufenform zu annihilieren.It is possible according to the invention to clarify the behavior of the axial dislocation, whose behavior in the prior art is not clarified. In addition, it is possible to annihilate the dislocation by escaping to the outside with the growth of the dislocation removing portion. Alternatively, it is possible to annihilate the dislocation in a loop shape.

Auf diese Weise wird die Dislokation annihiliert, wodurch es möglich ist, den Durchmesser zu vergrößern, indem der dislokationsfreie Abschnitt in einen dislokationsfreien Zustand gebracht wird und danach der Silicium-Einkristall gezogen wird, und den geraden Körperabschnitt wachsen zu lassen. Alternativ wird es möglich, nachdem bestätigt wurde, dass der dislokationsfreie Abschnitt ein dislokationsfreier Zustand wird, den Silicium-Einkristall wachsen zu lassen und den Schulterabschnitt (Durchmesserexpansionsabschnitt) und den geraden Körperabschnitt wachsen zu lassen. Dadurch wird es möglich, den Durchmesser, der zum Tragen des Gewichts des Silicium-Einkristalls notwendig ist, aufrechtzuerhalten. Es ist demnach möglich, den dislokationsfreien Kristall mit großem Gewicht, der keine axiale Dislokation hat, aus der Siliciumschmelze sicher und einfach zu ziehen.In this way, the dislocation is annihilated, whereby it is possible to increase the diameter by bringing the dislocation-free portion into a dislocation-free state and thereafter pulling the silicon single crystal and growing the straight body portion. Alternatively, after it has been confirmed that the dislocation-free portion becomes a dislocation-free state, it becomes possible to grow the silicon single crystal and grow the shoulder portion (diameter expanding portion) and the straight body portion. Thereby, it becomes possible to maintain the diameter necessary for supporting the weight of the silicon single crystal. It is thus possible to safely and easily pull the dislocation-free crystal of large weight having no axial dislocation out of the silicon melt.

Nach dem Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls der Erfindung ist es möglich, einen dislokationsfreien Zustand zu realisieren, indem die Dislokation entfernt wird, die im Schritt des Inkontaktbringens des Impfkristalls mit der Siliciumschmelze erzeugt wurde. Ferner ist es möglich, die Situation der Erzeugung und Entfernung der Dislokation genau zu ermitteln. Zusätzlich ist es möglich, die Beziehung zwischen dem Zustand der Dislokation in dem Neck-Abschnitt und den Ziehbedingungen für den Silicium-Einkristall genau zu bestimmen. Es ist darüber hinaus möglich, die Ziehbedingungen für den Silicium-Einkristall genau zu bestimmen, die geeignet sind, einen dislokationsfreien Zustand einzustellen.According to the method for producing a silicon single crystal of the invention, it is possible to realize a dislocation-free state by removing the dislocation generated in the step of contacting the seed crystal with the silicon melt. Furthermore, it is possible to accurately determine the situation of generation and removal of the dislocation. In addition, it is possible to accurately determine the relationship between the state of dislocation in the neck portion and the pulling conditions for the silicon single crystal. It is also possible to accurately determine the pulling conditions for the silicon single crystal capable of setting a dislocation-free state.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 ist eine schematische Querschnittsdarstellung, die eine Herstellungsapparatur darstellt, die in einem Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls gemäß einer ersten Ausführungsform verwendet wird. 1 FIG. 10 is a schematic cross-sectional view illustrating a manufacturing apparatus used in a method of manufacturing a silicon single crystal according to a first embodiment. FIG.

2 ist ein Fließdiagramm, das das Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls gemäß der ersten Ausführungsform in Verbindung mit weiteren nicht erfindungsgemäßen Verfahrensschritten darstellt. 2 FIG. 10 is a flow chart illustrating the method of manufacturing a silicon single crystal according to the first embodiment in connection with other non-process steps of the present invention. FIG.

3(a) bis (e) sind erläuternde Diagramme von Schritt S02 und S03 gemäß der ersten Ausführungsform. 3 (a) to (e) are explanatory diagrams of steps S02 and S03 according to the first embodiment.

4 ist ein erläuterndes Diagramm von Schritt S12 gemäß der ersten Ausführungsform. 4 FIG. 10 is an explanatory diagram of step S12 according to the first embodiment. FIG.

5(a) und 5(b) sind Graphen, die die Charakteristika von Strahlung hoher Energie in Schritt S12 gemäß der ersten Ausführungsform darstellen. 5 (a) and 5 (b) are graphs illustrating the characteristics of high-energy radiation in step S12 according to the first embodiment.

6 ist ein erläuterndes Diagramm von Schritt S12 gemäß der ersten Ausführungsform. 6 FIG. 10 is an explanatory diagram of step S12 according to the first embodiment. FIG.

7 sind Bilddaten eines dislokationsfreien Abschnitts, erhalten in Schritt S12 gemäß der ersten Ausführungsform. 7 are image data of a dislocation-free portion obtained in step S12 according to the first embodiment.

8 sind Bilddaten des dislokationsfreien Abschnitts, erhalten in Schritt S12 gemäß der ersten Ausführungsform; 8(a) zeigt einen Zustand, in dem Dislokationen nicht entfernt sind, 8(b) zeigt einen Zustand, in dem Dislokationen in einer Schlaufenform annihiliert sind, und 8(c) zeigt einen Zustand, in dem Dislokationen entfernt sind. 8th are image data of the dislocation-free portion obtained in step S12 according to the first embodiment; 8 (a) shows a state in which dislocations are not removed, 8 (b) shows a state in which dislocations are annihilated in a loop shape, and 8 (c) shows a state in which dislocations are removed.

9 ist eine Querschnittsdarstellung, die die Herstellungsapparatur, die im Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls gemäß einer zweiten Ausführungsform verwendet wird, schematisch darstellt. 9 FIG. 12 is a cross-sectional view schematically illustrating the manufacturing apparatus used in the method of manufacturing a silicon single crystal according to a second embodiment. FIG.

10 ist ein Fließdiagramm, das das Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls gemäß der zweiten Ausführungsform in Verbindung mit weiteren nicht erfindungsgemäßen Verfahrensschritten darstellt. 10 FIG. 10 is a flowchart illustrating the method of manufacturing a silicon single crystal according to the second embodiment in connection with other non-process steps of the present invention.

11 sind Bilddaten, die ein Betrachtungsresultat eines Wafers darstellen; 11(a) ist ein Betrachtungsbeispiel des Wafers, der eine axiale Dislokation hat, und 11(b) ist ein Betrachtungsbeispiel des Wafers, der keine axiale Dislokation hat. 11 are image data representing a viewing result of a wafer; 11 (a) FIG. 12 is an example of viewing of the wafer having axial dislocation, and FIG 11 (b) is an observation example of the wafer having no axial dislocation.

12 ist ein schematisches Diagramm, das einen Silicium-Einkristall darstellt, der durch ein Dash-Necking-Verfahren des Standes der Technik produziert wurde. 12 Fig. 12 is a schematic diagram illustrating a silicon single crystal produced by a prior art Dash necking method.

13 ist eine vergrößerte Ansicht, die den Silicium-Einkristall darstellt, der durch das Dash-Necking-Verfahren des Standes der Technik hergestellt wurde. 13 Fig. 10 is an enlarged view illustrating the silicon single crystal produced by the prior art Dash necking method.

14 ist eine Querschnittdarstellung, die die Herstellungsapparatur, die im Verfahrung zur Herstellung eines Silicium-Einkristalls gemäß einer dritten Ausführungsform verwendet wurde, schematisch darstellt. 14 FIG. 12 is a cross-sectional view schematically illustrating the manufacturing apparatus used in the production of a silicon single crystal according to a third embodiment. FIG.

15 ist eine Querschnittdarstellung, die die Herstellungsapparatur, die im Verfahren zur Herstellen eines Silicium-Einkristalls gemäß der dritten Ausführungsform verwendet wurde, schematisch darstellt. 15 FIG. 12 is a cross-sectional view schematically illustrating the manufacturing apparatus used in the method of manufacturing a silicon single crystal according to the third embodiment. FIG.

16(a) bis 16(c) sind erläuternde Diagramme zur Erläuterung von Schritt S03 gemäß der dritten Ausführungsform. 16 (a) to 16 (c) are explanatory diagrams for explaining step S03 according to the third embodiment.

17(a) und 17(b) sind erläuternde Diagramme zur Erläuterung von Schritt S03 gemäß der dritten Ausführungsform. 17 (a) and 17 (b) are explanatory diagrams for explaining step S03 according to the third embodiment.

18 sind Bilddaten des dislokationsfreien Abschnitts, erhalten in Schritt S12 gemäß der dritten Ausführungsform; 18(a) zeigt einen Zustand, in dem Dislokationen nicht entfernt sind, und 18(b) und 18(c) sind Zustände, in denen Dislokationen entfernt sind. 18 are image data of the dislocation-free portion obtained in step S12 according to the third embodiment; 18 (a) shows a state in which dislocations are not removed, and 18 (b) and 18 (c) are states where dislocations are removed.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF EMBODIMENTS

Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben.Hereinafter, a method for producing a silicon single crystal according to a first embodiment of the invention will be described with reference to the drawings.

1 ist eine schematische Aufrissdarstellung, die eine Herstellungsapparatur für einen Silicium-Einkristall gemäß der Ausführungsform darstellt. 1 FIG. 10 is a schematic elevational view illustrating a silicon single crystal manufacturing apparatus according to the embodiment. FIG.

Wie in 1 gezeigt ist, umfasst ein CZ-Ofen, der eine Apparatur zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls unter Verwendung eines Czochralski-Verfahrens (im Folgenden als CZ-Verfahren bezeichnet) ist, einen Tiegel 1, eine Heizvorrichtung 2, eine Ziehachse 4, eine Impfkristall-Einspannvorrichtung 5, ein Hitzeschildelement (Wärmeschild) 7 und ein ein Magnetfeld erzeugendes Element (Magnetfelderzeugungsvorichtung) 9.As in 1 is shown, a CZ furnace, which is an apparatus for producing a silicon single crystal using a Czochralski method (hereinafter referred to as CZ method), comprises a crucible 1 , a heater 2 , a drawing axis 4 , a seed crystal chuck 5 , a heat shield element (heat shield) 7 and a magnetic field generating element (magnetic field generating device) 9 ,

Der Tiegel 1 hat eine Doppelstruktur, ist im Mittelteil in einer Kammer angeordnet, hat einen Quarztiegel 1a und einen Graphittiegel 1b. Der Quarztiegel 1a nimmt eine Siliciumschmelze 3 auf. Der Graphittiegel 1b befindet sich an der Außenseite des Quarztiegels 1a und hält den Quarztiegel 1a. Der Tiegel wird mit Hilfe eines Fußgestells 1c gedreht und nach oben bewegt.The crucible 1 has a double structure, is arranged in the middle part in a chamber, has a quartz crucible 1a and a graphite crucible 1b , The quartz crucible 1a takes a silicon melt 3 on. The graphite crucible 1b is located on the outside of the quartz crucible 1a and holds the quartz crucible 1a , The crucible is made using a pedestal 1c turned and moved up.

Die Heizvorrichtung 2 ist an der Außenseite des Tiegels angeordnet. Als Heizvorrichtung 2 kann zum Beispiel eine Widerstandsheizvorrichtung verwendet werden. Die Heizvorrichtung 2 erwärmt die Siliciumschmelze 3, die in dem Tiegel 1 enthalten ist, auf eine Temperatur des Schmelzpunktes oder höher und ist nicht auf eine Widerstandsheizvorrichtung beschränkt, solange die Temperatur aufrechterhalten werden kann.The heater 2 is arranged on the outside of the crucible. As a heater 2 For example, a resistance heater may be used. The heater 2 heats the silicon melt 3 in the crucible 1 is at a temperature of the melting point or higher and is not limited to a resistance heating device as long as the temperature can be maintained.

Die Ziehachse 4 rotiert um die Achse parallel zur vertikalen Richtung mit einer beliebigen Rotationsgeschwindigkeit. Außerdem bewegt sich die Ziehachse 4 in axialer Richtung parallel zu der vertikalen Richtung mit einer beliebigen Geschwindigkeit.The drawing axis 4 rotates about the axis parallel to the vertical direction at any rotation speed. In addition, the drawing axis moves 4 in the axial direction parallel to the vertical direction at any speed.

Die Impfkristall-Einspannvorrichtung 5 ist am unteren Ende der Ziehachse 4 angeordnet und hält einen Impfkristall T aus Silicium.The seed crystal chuck 5 is at the bottom of the drawing axis 4 arranged and holds a seed crystal T of silicon.

Wenn ein Silicium-Einkristall 6 in dem CZ-Ofen, der in 1 gezeigt ist, gezüchtet wird, wird bewirkt, dass die Ziehachse 4 sich senkt und der Impfkristall T, der an der Impfkristall-Einspannvorrichtung 5 befestigt wird, in die Siliciumschmelze 3 eingetaucht wird. Danach wird, während sich der Tiegel und die Ziehachse drehen, die Ziehachse 4 hochfahren gelassen, um dadurch den Impfkristall T und den Silicium-Einkristall 6 (hoch) zu ziehen.If a silicon single crystal 6 in the CZ oven, which is in 1 is bred, causes the drawing axis 4 lowers and the seed crystal T attached to the seed crystal chuck 5 is attached, in the silicon melt 3 is immersed. After that, while the crucible and the drawing axis turn, the pull axis 4 so as to raise the seed crystal T and the silicon single crystal 6 to pull (high).

Das Hitzeschildelement 7 ist über dem Tiegel 1 derart angeordnet, dass es die laterale Seite des wachsenden Silicium-Einkristalls 6 umgibt und die obere Seite eines Teils des Flüssigkeitslevels der Siliciumschmelze 3 umgibt. Das Hitzeschildelement 7 umfasst eine graphitische Außenschale mit zylindrischer Form und in das Innere der Außenschale ist Graphitfilz gefüllt. Das Hitzeschildelement 7 ist zwischen der Heizvorrichtung 2 und der Oberfläche der Siliciumschmelze 3 und der lateralen Seite des Silicium-Einkristalls 6 angeordnet und schirmt gegen Strahlungswärme ab. Die innere Oberfläche des Hitzeschildelements 7 ist schräg verlaufend, so dass der innere Durchmesser des Hitzeschildelements 7 vom oberen Ende zum unteren Ende allmählich abnimmt. Die äußere Oberfläche des oberen Teils des Hitzeschildelements 7 ist ähnlich wie die innere Oberfläche desselben schräg verlaufend. Die äußere Oberfläche des unteren Teils des Hitzeschildelements 7 ist nahezu parallel zu der vertikalen Richtung. Dadurch nimmt die Dicke des unteren Teils des Hitzeschildelements 7 zu der unteren Seite nahe der Siliciumschmelze 3 zu.The heat shield element 7 is above the crucible 1 arranged such that it is the lateral side of the growing silicon single crystal 6 surrounds and the upper side of a part of the liquid level of the silicon melt 3 surrounds. The heat shield element 7 comprises a graphitic outer shell of cylindrical shape and in the interior of the outer shell is filled graphite felt. The heat shield element 7 is between the heater 2 and the surface of the silicon melt 3 and the lateral side of the silicon single crystal 6 arranged and shielded against radiant heat. The inner surface of the heat shield element 7 is oblique, so that the inner diameter of the heat shield element 7 gradually decreases from the upper end to the lower end. The outer surface of the upper part of the heat shield element 7 is similar to the inner surface of the same obliquely. The outer surface of the lower part of the heat shield element 7 is nearly parallel to the vertical direction. This reduces the thickness of the lower part of the heat shield element 7 to the lower side near the silicon melt 3 to.

Die Breite (Dicke) W des unteren Teils des Hitzeschildelements 7 in radialer Richtung ist zum Beispiel etwa 50 mm. Die Schrägstellung θ der inneren Oberfläche des Hitzeschildelements 7, welche eine Oberfläche eines umgekehrten Kegelstumpfs bezüglich der vertikalen Richtung ist, ist zum Beispiel etwa 21°. Die Höhe H1 vom Flüssigkeitslevel der Siliciumschmelze 3 bis zum unteren Ende des Hitzeschildelements 7 liegt im Bereich von zum Beispiel etwa 10 mm bis 250 mm. Die Höhe H1 kann zum Beispiel auf 50 mm oder 100 mm eingestellt werden. Außerdem können die Höhen H1 in jedem später beschriebenen Schritt entsprechend eingestellt werden.The width (thickness) W of the lower part of the heat shield element 7 in the radial direction is for example about 50 mm. The inclination θ of the inner surface of the heat shield element 7 which is a surface of an inverted truncated cone with respect to the vertical direction is, for example, about 21 °. The height H1 of the liquid level of the silicon melt 3 to the lower end of the heat shield element 7 is in the range of, for example, about 10 mm to 250 mm. The height H1 can be set, for example, to 50 mm or 100 mm. In addition, the heights H1 can be appropriately set in each step described later.

Ein ein Magnetfeld erzeugendes Element 9 ist an der Außenseite der Heizvorrichtung 2 angeordnet. Das Magnetfeld, das durch ein Magnetfeld erzeugendes Element 9 erzeugt wird, kann ein horizontales Magnetfeld oder ein Cusp-Magnetfeld sein. Die Stärke des horizontalen Magnetfelds kann 2000 G bis 5000 G (0,2 T bis 0,5 T) sein. Die Stärke des horizontalen Magnetfelds kann 3000 G bis 4000 G (0,3 T bis 0,4 T) sein. Die Stärke des horizontalen Magnetfelds ist bevorzugt 3000 G bis 3500 G (0,30 T bis 0,35 T). Die Höhe des Magnetfeldzentrums kann im Bereich von 150 mm unter dem Flüssigkeitslevel der Siliciumschmelze 3 bis 100 mm über dem Flüssigkeitslevel der Siliciumschmelze 3 sein. Die Höhe des Magnetfeldzentrums ist bevorzugter 75 mm unter dem Flüssigkeitslevel bis 50 mm über dem Flüssigkeitslevel. Gegebenenfalls kann das Magnetfeld nicht durch das ein Magnetfeld erzeugendes Element 9 erzeugt werden.A magnetic field generating element 9 is on the outside of the heater 2 arranged. The magnetic field, the magnetic field generating element 9 is generated, may be a horizontal magnetic field or a cusp magnetic field. The strength of the horizontal magnetic field can be 2000 G to 5000 G (0.2 T to 0.5 T). The strength of the horizontal magnetic field can be 3000 G to 4000 G (0.3 T to 0.4 T). The strength of the horizontal magnetic field is preferably 3000 G to 3500 G (0.30 T to 0.35 T). The height of the magnetic field center may be in the range of 150 mm below the liquid level of the silicon melt 3 up to 100 mm above the liquid level of the silicon melt 3 be. The height of the magnetic field center is more preferably 75 mm below the liquid level up to 50 mm above the liquid level. Optionally, the magnetic field can not by the magnetic field generating element 9 be generated.

Als Nächstes wird eine Beschreibung eines Verfahrens zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls angeführt, bei dem der in 1 gezeigte CZ-Ofen verwendet wird.Next, a description will be given of a method for producing a silicon single crystal in which the in 1 shown CZ furnace is used.

Wenn der Silicium-Einkristall 6 hergestellt wird, können der Zustand der zu erzeugenden Dislokation und das Verhalten der Dislokation sich infolge einer Änderung der Ziehbedingungen ändern. Folglich werden im Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls gemäß der Ausführungsform die Ziehbedingungen des Silicium-Einkristalls, die geeignet sind, die Dislokation zu entfernen, eingestellt.When the silicon single crystal 6 is prepared, the state of dislocation to be generated and the behavior of the dislocation may change due to a change in the drawing conditions. Thus, in the method of producing a silicon single crystal according to the embodiment, the pulling conditions of the silicon single crystal capable of removing the dislocation are adjusted.

Wie in 2 gezeigt ist, umfasst das Herstellungsverfahren gemäß der Ausführungsform einen Schritt des Einstellens der Ziehbedingungen S00, einen Vorbereitungsschritt des Ziehens S01, einen Schritt des Eintauchens S02, einen Schritt des Entfernens einer Dislokation S03, einen Durchmesservergrößerungsschritt S04, einen Schritt des Bildens eines geraden Körpers S05, einen Schritt der Bildung des Endstücks (Verjüngungschritt) S06, einen Messvorbereitungsschritt S11, einen Dislokationsverhaltensinformationserfassungsschritt S12 und einen Schritt des Bestimmens, dass dislokationsfrei, S13.As in 2 14, the manufacturing method according to the embodiment includes a step of setting the drawing conditions S00, a preparation step of drawing S01, a step of immersion S02, a step of removing a dislocation S03, a diameter increasing step S04, a step of forming a straight body S05, a step of forming the tail (tapering step) S06, a measurement preparing step S11, a dislocation behavior information acquiring step S12, and a step of determining that dislocation-free, S13.

Zuerst werden im Schritt S00 die Ziehbedingungen, die erlauben, dass der Silicium-Einkristall 6 in einem dislokationsfreien Zustand ist, eingestellt. Hier umfassen die Ziehbedingungen: die Haltezeit des Impfkristalls (Impfling) T vor dem Kontakt mit der Siliciumschmelze 3; die Kontaktzeit mit der Siliciumschmelze 3 des Silicium-Impfkristalls T und die Temperatur des Impfkristalls T, basierend auf der Kontaktzeit; den Abstand (Höhe H1) zwischen dem Hitzeschildelememt 7 und der Siliciumschmelze 3; die Breite W des unteren Endes des Hitzeschildelememts 7 in Durchmesserrichtung; die Bedingungen einer Atmosphäre innerhalb des Ofens; die Anzahl der Umdrehungen und die Ziehgeschwindigkeit der Ziehachse 4 zur Zeit des Ziehens des Silicium-Einkristalls; die Zahl der Umdrehungen des Tiegels 1; die Länge des dislokationsfreien Abschnitts (Neck-Abschnitt, Dislokationsentfernungsabschnitt) N, der später beschrieben wird, in der Ziehrichtung; der Zustand des angelegten Magnetfelds und der Erwärmungszustand, das heißt die Temperaturverteilung im gewachsenen Siliciumeinkristall. Die Ziehbedingungen können auf beliebige Werte in einem Anfangszustand vor Beginn der Produktion des Silicium-Einkristalls 6 eingestellt werden.First, in step S00, the drawing conditions that allow the silicon single crystal to become 6 is in a dislocation-free state. Here, the drawing conditions include: the holding time of the seed crystal (seed) T before contact with the silicon melt 3 ; the contact time with the silicon melt 3 the silicon seed T and the temperature of the seed T based on the contact time; the distance (height H1) between the heat shield element 7 and the silicon melt 3 ; the width W of the lower end of the heat shield element 7 in the diameter direction; the conditions of an atmosphere inside the furnace; the number of revolutions and the pulling speed of the drawing axis 4 at the time of pulling the silicon single crystal; the number of revolutions of the crucible 1 ; the length of the dislocation-free portion (neck portion, dislocation removal portion) N, which will be described later, in the drawing direction; the state of the applied magnetic field and the heating state, that is, the temperature distribution in the grown silicon single crystal. The drawing conditions may be set to any values in an initial state before the production of the silicon single crystal 6 be set.

Die Ziehbedingungen des Silicium-Einkristalls 6 in Schritt S00 können darüber hinaus Daten verwenden, die erhalten wurden, indem ein Ziehen des Silicium-Einkristalls 6 mehrmals bei verschiedenen Bedingungen vorher durchgeführt wurde. In diesem Fall werden die Bedingungen auf der Basis der Spezifikation des produzierenden Silicium-Einkristalls 6 ausgewählt. The pulling conditions of the silicon single crystal 6 In step S00, moreover, data obtained by pulling the silicon single crystal can be used 6 was done several times under different conditions before. In this case, the conditions are based on the specification of the producing silicon single crystal 6 selected.

Als Nächstes wird im Schritt S01 der Silicium-Polykristall hoher Reinheit in den Tiegel 1 eingespritzt. Das Gewicht des Silicium-Polykristalls, das injiziert werden soll, liegt etwa im Bereich von 100 kg bis 400 kg. Zu dieser Zeit wird ein Dotierungsmittel zum Einstellen eines Produktes auf einen vorbestimmten spezifischen Widerstand auf der Basis, ob das Produkt ein p-Typ oder ein n-Typ ist, injiziert, so dass es eine vorbestimmte Konzentration in der Siliciumschmelze hat. Außerdem werden die Konzentrationen an Kohlenstoff, Stickstoff und dergleichen eingestellt, um die Getterungsfähigkeit oder den spezifischen Widerstand des Produkts einzustellen oder festzulegen. Das Dotierungsmittel kann gegebenenfalls injiziert werden.Next, in step S01, the high-purity silicon polycrystal is placed in the crucible 1 injected. The weight of the silicon polycrystal to be injected is approximately in the range of 100 kg to 400 kg. At this time, a dopant for adjusting a product to a predetermined resistivity on the basis of whether the product is a p-type or an n-type is injected so as to have a predetermined concentration in the silicon melt. In addition, the concentrations of carbon, nitrogen and the like are adjusted to adjust or set the gettering ability or resistivity of the product. The dopant may optionally be injected.

In der Ausführungsform wird der Silicium-Polykristall mit 300 kg in den Tiegel 1 injiziert. Die Konzentration des Dotierungsmittels wird so eingestellt, dass der Widerstandswert eines geraden Körperabschnitts 6b des zu produzierenden Silicium-Einkristalls 6 zum Beispiel 12 Ωcm wird.In the embodiment, the silicon polycrystal of 300 kg is placed in the crucible 1 injected. The concentration of the dopant is adjusted so that the resistance of a straight body portion 6b of the silicon monocrystal to be produced 6 for example, 12 Ωcm will.

Die Atmosphäre in dem CZ-Ofen wird auf eine Inertgasatmosphäre festgelegt und der Druck des Inertgases wird im Bereich von 1,3 kPa bis 13,3 kPa (10 Torr bis 100 Torr) eingestellt. In der Ausführungsform wird die Atmosphäre im CZ-Ofen zum Beispiel als Ar-Gasatmosphäre mit einem Druck von 50 Torr (6,666 kPa) festgesetzt. Darüber hinaus kann die Atmosphäre im CZ-Ofen Wasserstoffgas enthalten.The atmosphere in the CZ furnace is set to an inert gas atmosphere, and the pressure of the inert gas is set in the range of 1.3 kPa to 13.3 kPa (10 Torr to 100 Torr). In the embodiment, the atmosphere in the CZ furnace is set, for example, as an Ar gas atmosphere at a pressure of 50 Torr (6.666 kPa). In addition, the atmosphere in the CZ furnace may contain hydrogen gas.

Außerdem wird ein horizontales Magnetfeld von zum Beispiel 3000 G (0,3 T) durch das ein Magnetfeld erzeugendes Element 9 erzeugt und dann wird der Silicium-Polykristall mit der Heizvorrichtung 2 erhitzt und geschmolzen. Zu dieser Zeit wird die Höhe des Zentrums des Magnetfeld auf einen Bereich von 75 mm unter dem Flüssigkeitslevel der Siliciumschmelze 3 bis 50 mm über dem Flüssigkeitslevel der Siliciumschmelze 3 festgelegt. Wenn ein CZ-Verfahren (MCZ-Verfahren) verwendet wird, bei dem das Magnetfeld angelegt wird, kann das Transversalmagnetfeld, das auf die Siliciumschmelze 3 angewendet wird, auf einen Bereich von 0,2 T bis 0,4 T (2000 G bis 4000 G) eingestellt werden.In addition, a horizontal magnetic field of, for example, 3000 G (0.3 T) is generated by the magnetic field generating element 9 is generated and then the silicon polycrystal with the heater 2 heated and melted. At this time, the height of the center of the magnetic field becomes within a range of 75 mm below the liquid level of the silicon melt 3 to 50 mm above the liquid level of the silicon melt 3 established. When using a CZ (MCZ) method in which the magnetic field is applied, the transverse magnetic field applied to the silicon melt 3 is set to a range of 0.2 T to 0.4 T (2000 G to 4000 G).

Als Nächstes wird in Schritt S02, wie es in 3(a) gezeigt wird, der Impfkristall T, der an der Impfkristall-Einspannvorrichtung 5 befestigt ist, nahe an die Siliciumschmelze 3 kommen gelassen und wird für eine vorbestimmte Zeit gehalten und erwärmt. Danach wird der Impfkristall T gedreht bzw. rotiert und nach unten gesenkt und wird dann in Kontakt mit der Siliciumschmelze 3 gebracht, wie es in 3(b) ist. Das untere Ende des Impfkristalls T wird in die Siliciumschmelze 3 eingetaucht (Schritt des Eintauchens). Zu dieser Zeit wird die Dislokation t im unteren Ende des Impfkristalls T durch einen thermischen Schock (siehe Pfeils A1) erzeugt. Zu dieser Zeit ist jede der Temperaturen des Impfkristalls T und der Siliciumschmelze 3 so eingestellt, dass die Temperaturzustände in einem vorbestimmten Bereich sind. Spezifisch ausgedrückt, der Erwärmungszustand der Heizvorrichtung 2 wird so eingestellt, dass ein Meniskus mit einer vorbestimmten Form um den apikalen Abschnitt des Impfkristalls T gebildet wird, und die Temperatur der Siliciumschmelze 3 wird eingestellt.Next, in step S02, as shown in FIG 3 (a) the seed crystal T attached to the seed crystal chuck 5 is attached, close to the silicon melt 3 come and is kept for a predetermined time and heated. Thereafter, the seed crystal T is rotated, and lowered, and then comes into contact with the silicon melt 3 brought as it is in 3 (b) is. The lower end of the seed crystal T becomes the silicon melt 3 immersed (step of immersion). At this time, the dislocation t in the lower end of the seed crystal T is generated by a thermal shock (see arrow A1). At this time, each of the temperatures of the seed crystal T and the silicon melt is 3 set so that the temperature conditions are in a predetermined range. Specifically, the heating state of the heater 2 is set to form a meniscus having a predetermined shape around the apical portion of the seed crystal T and the temperature of the silicon melt 3 is set.

Als Nächstes wird in Schritt S03, wie es in 3(c) gezeigt ist, der Silicium-Einkristall 6 gezogen, während der Tiegel 1 und die Ziehachse 4 sich drehen. Zu dieser Zeit ist die Form der Grenzfläche zwischen dem Silicium-Einkristall 6 und der Siliciumschmelze in konkaver Form geformt (siehe Pfeil A2). Die Ziehbedingungen des Silicium-Einkristalls 6 verwenden die Bedingungen, die in Schritt S00 eingestellt werden. Die in Schritt S02 erzeugten Dislokationen werden zu dieser Zeit durch Ausbreitung in Richtung zur Außenseite des Silicium-Einkristalls 6 in Durchmesserrichtung annihiliert oder werden in einer Schlaufenform annihiliert, und zwar abhängig von den Ziehbedingungen. Dadurch werden, wie in den 3(d) und 3(e) gezeigt ist, die Dislokationen t entfernt und der dislokationsfreie Neck-Abschnitt, das heißt der dislokationsfreie Abschnitt N, wird gebildet (siehe Pfeil A3).Next, in step S03, as shown in FIG 3 (c) is shown, the silicon single crystal 6 pulled while the crucible 1 and the drawing axis 4 turn around. At this time, the shape of the interface between the silicon single crystal 6 and the silicon melt is shaped in a concave shape (see arrow A2). The pulling conditions of the silicon single crystal 6 use the conditions set in step S00. The dislocations generated in step S02 at this time become propagated toward the outside of the silicon single crystal 6 annihilated in the diametric direction or are annihilated in a loop shape, depending on the drawing conditions. This will, as in the 3 (d) and 3 (e) is shown, the dislocations t removed and the dislocation-free neck portion, that is, the dislocation-free portion N, is formed (see arrow A3).

Der dislokationsfreie Abschnitt N, in welchem die Dislokationen t entfernt sind, wird gebildet, wie es in 3(c) gezeigt ist, die Form der Grenzfläche (Meniskus) zwischen dem Silicium-Einkristall, der in das untere Ende des Impfkristalls T gewachsen ist, und der Siliciumschmelze 3 wird eine vorbestimmte Form. Die Form des Meniskus, der im unteren Ende des Impfkristalls T gebildet wurde, oder des Silicium-Einkristalls 6 ändert sich in Abhängigkeit von den Erwärmungsbedingungen der Heizvorrichtung 2 und den Ziehbedingungen, zum Beispiel der Geschwindigkeit des Hochfahrens der Ziehachse 4. Die Temperaturen des Impfkristalls T und der Siliciumschmelze 3 werden zum Beispiel jeweils auf die Temperaturen innerhalb eines vorbestimmten Bereichs eingestellt, wodurch es ermöglicht wird, die Form des Meniskus, der im unteren Ende des Impfkristalls T gebildet wird, oder des Silicium-Einkristalls 6 einzustellen.The dislocation-free portion N in which the dislocations t are removed is formed as shown in FIG 3 (c) is shown, the shape of the interface (meniscus) between the silicon single crystal grown in the lower end of the seed crystal T, and the silicon melt 3 becomes a predetermined shape. The shape of the meniscus formed in the lower end of the seed T, or the silicon single crystal 6 changes depending on the heating conditions of the heater 2 and the drawing conditions, for example, the speed of raising the drawing axis 4 , The temperatures of the seed T and the silicon melt 3 For example, they are respectively set to the temperatures within a predetermined range, thereby making it possible to control the shape of the meniscus formed in the lower end of the seed crystal T or the silicon single crystal 6 adjust.

Wenn der dislokationsfreie Abschnitt N, der keine gebildete Dislokation t hat, wie es in 3(d) gezeigt ist, gebildet wird, werden die Dislokationen t unter den in Schritt S02 erzeugten Dislokationen so gebildet, dass sie sich zu der Außenseite des Silicium-Einkristalls 6 in Durchmesserrichtung erstrecken. Außerdem wird die Kristallhabituslinie im äußeren Umfang des Silicium-Einkristalls 6 gebildet (siehe Pfeil A4). Der Abschnitt der Kristallhabituslinie an der Innenseite der Durchmesserrichtung ist in einem dislokationsfreien Zustand, der keine Dislokation hat. Wenn der Silicium-Einkristall 6 gewachsen ist, wie es in 3(e) gezeigt ist, setzt sich ferner die Kristallhabituslinie an der unteren Seite fort (siehe Pfeil A5) und der dislokationsfreie Abschnitt wird kontinuierlich gebildet (siehe Pfeil A6). An der unteren Seite des dislokationsfreien Abschnitts wird außerdem ein dislokationsfreier Anfangskonus gebildet. Auf diese Weise werden die Dislokationen t durch Ausbreiten in Richtung der Außenseite des Silicium-Einkristalls 6 in Durchmesserrichtung annihiliert oder werden in einer Schlaufenform annihiliert. Dadurch wird der dislokationsfreie Abschnitt N gebildet. If the dislocation-free section N, which has no formed dislocation t, as shown in 3 (d) is formed, the dislocations t among the dislocations generated in step S02 are formed so as to be outside of the silicon single crystal 6 extend in the diameter direction. In addition, the crystal habit line becomes the outer periphery of the silicon single crystal 6 formed (see arrow A4). The portion of the crystal habitus line on the inside of the diameter direction is in a dislocation-free state which has no dislocation. When the silicon single crystal 6 has grown, as is in 3 (e) Further, the crystal habit line continues at the lower side (see arrow A5) and the dislocation-free portion is formed continuously (see arrow A6). On the lower side of the dislocation-free section, a dislocation-free initial cone is also formed. In this way, the dislocations t become by spreading toward the outside of the silicon single crystal 6 annihilated in the diametric direction or are annihilated in a loop shape. As a result, the dislocation-free portion N is formed.

Als Nächstes wird in Schritt S04 der Durchmesser des Silicium-Einkristalls 6 linear erhöht, indem die Ziehgeschindugkeit des Silicium-Einkristalls 6, die Zahl der Drehungen der Ziehachse 4, die Zahl der Drehungen des Tiegels 1 und die Erwärmungsbedingungen der Heizvorrichtung 2 reguliert werden. Dadurch wird der Durchmesser an der unteren Seite des dislokationsfreien Abschnitts N, in dem der Silicium-Einkristall 6, der in 3(e) gezeigt ist, in einem dislokationsfreien Zustand ist, vergrößert. Wie in 1 gezeigt ist, wird an der unteren Seite des dislokationsfreien Abschnitts N des Silicium-Einkristalls 6 ein konischer Schulterabschnitt 6a gebildet.Next, in step S04, the diameter of the silicon single crystal becomes 6 increased linearly by the pulling rate of the silicon monocrystal 6 , the number of rotations of the drawing axis 4 , the number of rotations of the crucible 1 and the heating conditions of the heater 2 be regulated. Thereby, the diameter at the lower side of the dislocation-free portion N in which the silicon single crystal becomes 6 who in 3 (e) is shown in a dislocation-free state, enlarged. As in 1 is shown at the lower side of the dislocation-free portion N of the silicon single crystal 6 a conical shoulder section 6a educated.

Als Nächstes wird in Schritt S05 die Ziehachse 4 um eine vorbestimmte Länge in dem Zustand, in dem der Durchmesser des Silicium-Einkristalls 6 bei einem Durchmesser von zum Beispiel 300 mm oder 450 mm gehalten wird, welches der Durchmesser des Silicium-Wafers ist, der als Produkt dient, gehalten wird, hochgezogen. Dadurch wird, wie in 1 gezeigt ist, der zylindrische gerade Körperabschnitt 6b, der einen konstanten Durchmesser hat, in dem Silicium-Einkristall 6 gebildet (Schritt des Bildens eines geraden Körpers).Next, in step S05, the pull axis becomes 4 by a predetermined length in the state where the diameter of the silicon single crystal 6 is held at a diameter of, for example, 300 mm or 450 mm, which is the diameter of the silicon wafer serving as a product, is pulled up. This will, as in 1 is shown, the cylindrical straight body portion 6b which has a constant diameter in which silicon single crystal 6 formed (step of making a straight body).

Als Nächstes wird in Schritt S06 der Durchmesser des Silicium-Einkristalls 6 linear verringert, indem die Ziehgeschwindigkeit des Silicium-Einkristalls 6, die Zahl der Umdrehungen der Ziehachse 4, die Zahl der Umdrehungen des Tiegels 1 und die Erwärmungsbedingungen der Heizvorrichtung 2 reguliert werden. Dadurch wird ein konischer Endabschnitt bzw. Verjüngungsabschnitt (nicht gezeigt), dessen Richtung entgegengesetzt zu der des Schulterabschnitts 6a ist, in dem Silicium-Einkristalls 6 gebildet. Danach wird der Silicium-Einkristall 6 von der Siliciumschmelze 3 getrennt, indem der Endabschnitt und die Siliciumschmelze 3 voneinander getrennt werden.Next, in step S06, the diameter of the silicon single crystal becomes 6 decreased linearly by the pulling rate of the silicon single crystal 6 , the number of revolutions of the drawing axis 4 , the number of revolutions of the crucible 1 and the heating conditions of the heater 2 be regulated. Thereby, a conical end portion or taper portion (not shown), whose direction is opposite to that of the shoulder portion 6a is in the silicon single crystal 6 educated. Thereafter, the silicon single crystal 6 from the silicon melt 3 separated by the end portion and the silicon melt 3 be separated from each other.

Als Nächstes wird in Schritt S11 eine Vorbereitung zum Messen des Zustandes der Dislokation des dislokationsfreien Abschnitts N durchgeführt. Spezifisch ausgedrückt, zuerst wird der dislokationsfreien Abschnitt N aus dem Silicium-Einkristall 6 abgetrennt. Wie in 4 gezeigt ist, wird der abgetrennte dislokationsfreie Abschnitt N von einem Trägerabschnitt R1 gestützt, so dass er unter Verwendung der Mittelachse N4 des Silicium-Einkristalls koaxial mit der Ziehachse 4 als Drehachse rotiert. Der Trägerabschnitt R1 ist so angeordnet, dass er fähig ist, die Richtung der Mittelachse N4, die eine Drehachse bzw. Rotationsachse ist, zu ändern.Next, in step S11, preparation for measuring the state of dislocation of the dislocation-free portion N is performed. Specifically, first, the dislocation-free portion N is made of the silicon single crystal 6 separated. As in 4 2, the separated dislocation-free portion N is supported by a support portion R1 so as to be coaxial with the pulling axis by using the central axis N4 of the silicon single crystal 4 rotated as a rotation axis. The support portion R1 is disposed so as to be capable of changing the direction of the center axis N4 which is a rotation axis.

Als Nächstes wird in Schritt S12, wie es in 4 gezeigt ist, der dislokationsfreie Abschnitt N mit weißen Röntgenstrahlen als Strahlung hoher Energie B aus einem Bestrahlungselement R bestrahlt und gebeugte Röntgenstrahlen der weißen Röntgenstrahlen, mit denen der dislokationsfreie Abschnitt N bestrahlt wird, werden durch ein Detektionselement d, das einen CCD umfasst, detektiert (Dislokationsverhaltensinformationserfassungsschritt). Das Bestrahlungselement R umfasst einen Absorber, einen Verschluss und ein Diffraktometer und hat einen Verschlussabsorber, der bei der Regulierung der Zeitauflösung und der Messung gegen eine Wärmelast verwendet wird. Das Detektionselement d hat eine Funktion als Diffraktometer. Das Detektionselement d hat eine genügende Leistungsfähigkeit, um weiße Röntgen-Topographie zu detektieren.Next, in step S12, as shown in FIG 4 2, the dislocation-free portion N is irradiated with white X-rays as high energy B radiation from an irradiation element R, and diffracted X-rays of the white X-rays irradiating the dislocation-free portion N are detected by a detection element d including a CCD (dislocation behavior information detecting step ). The irradiation element R comprises an absorber, a shutter and a diffractometer and has a shutter absorber used in regulating the time resolution and the measurement against a heat load. The detection element d has a function as a diffractometer. The detection element d has sufficient performance to detect white X-ray topography.

Im Stand der Technik wurde die Analyse der zu detektierenden Dislokation durch Röntgen-Topographie in folgender Weise durchgeführt. Zuerst wird der zu analysierende Querschnitt als Scheibe zu einer Dicke von etwa 1,5 mm geschnitten. Danach wird die geschnittene zu analysierende Oberfläche unter Verwendung einer Mischsäure geätzt und das Transmissionsdiagramm wird durch Röntgenbestrahlung beobachtet. Demnach wird nur das Transmissionsdiagramm im Querschnitt eines vorbestimmten Intervalls erhalten und Bilder, zum Beispiel im Abstand von 1,5 mm, werden zusammengesetzt, um eine Änderung im Zustand der Dislokation, die mit dem Kristallwachstum assoziiert ist, zu analysieren. Aus diesem Grund kann nur die Dislokation, die sich schräg zu der Ziehachse des Silicium-Einkristalls fortpflanzt, beobachtet werden.In the prior art, the analysis of the dislocation to be detected by X-ray topography was carried out in the following manner. First, the cross section to be analyzed is cut as a disk to a thickness of about 1.5 mm. Thereafter, the cut surface to be analyzed is etched using a mixed acid and the transmission diagram is observed by X-ray irradiation. Thus, only the transmission diagram in the cross section of a predetermined interval is obtained, and images, for example, at a pitch of 1.5 mm, are synthesized to analyze a change in the state of dislocation associated with crystal growth. For this reason, only the dislocation propagating obliquely to the pulling axis of the silicon single crystal can be observed.

Wenn andererseits der dislokationsfreie Abschnitt N unter Verwendung der weißen Röntgenstrahlen als Strahlung hoher Energie beobachtet wird, wie es in SYNCHROTRON RADIATION INSTRUMENTATION: Ninth International Conference an Synchrotron Radiation Instrumentation, AIP Conference Proceedings, Band 879, S. 1545–1549 (2007) offenbart ist, können die Dislokationen, die in einer Schlaufenform annihiliert wurden, gemessen werden. Dadurch kann bestätigt werden, dass die Dislokationen in anderen Ebenen als der normalen {111}-Ebene vorliegen. Durch Verwendung eines solchen weißen Röntgenstrahls hoher Energie ist es möglich, das Verhalten, zum Beispiel die Dislokation innerhalb des Silicium-Einkristalls, als Bild dreidimensional zu betrachten, ohne die destruktive Prüfung, zum Beispiel durch Schneiden in Scheiben, durchzuführen. Dadurch können Positionsinformationen der Dislokation und die Eigenschaften der Dislokation dreidimensional beobachtet werden. Als derartige Beobachtungsvorrichtung bzw. Betrachtungsvorrichtung kann die große Synchrotronstrahlungsanlage (Spring-8) mit der Bezeichnung BL28B Japan Synchrotron Radiation Research Institute verwendet werden. On the other hand, when the dislocation-free portion N is observed using the white X-rays as high-energy radiation as disclosed in SYNCHROTRON RADIATION INSTRUMENTATION: Ninth International Conference to Synchrotron Radiation Instrumentation, AIP Conference Proceedings, Vol. 879, pp. 1545-1549 (2007) , the dislocations annihilated in a loop shape can be measured. This confirms that the dislocations are in levels other than the normal {111} plane. By using such high-energy white X-ray, it is possible to three-dimensionally image the behavior, for example, the dislocation within the silicon single crystal, without performing the destructive inspection, for example, by slicing. As a result, positional information of the dislocation and dislocation characteristics can be three-dimensionally observed. As such observation device, the large synchrotron radiation system (Spring-8) called BL28B Japan Synchrotron Radiation Research Institute can be used.

Die weißen Röntgenstrahlen haben ein kontinuierliches Spektrum und können im Energiebereich von 30 keV bis 1 MeV liegen. Die Energie der weißen Röntgenstrahlen kann 40 kEV bis 100 kEV oder 50 kEV bis 60 kEV sein. Die Wellenlänge der weißen Röntgenstrahlen kann 0,001 nm bis 0,25 nm sein. Dadurch ist es möglich, den Zustand der Dislokation im dislokationsfreien Abschnitt N in genügender Weise zu betrachten.The white X-rays have a continuous spectrum and can be in the energy range from 30 keV to 1 MeV. The energy of the white X-rays may be 40 kEV to 100 kEV or 50 kEV to 60 kEV. The wavelength of the white X-rays may be 0.001 nm to 0.25 nm. Thereby, it is possible to sufficiently consider the state of dislocation in the dislocation-free section N.

5(a) ist ein Graph, in dem die vertikale Achse die Anzahl der Photonen angibt und die horizontale Achse die Energie angibt, wobei die Verteilung der Photonenzahl dargestellt ist, die durch einen Schlitz mit 1 mm × 1 mm in einer Position in einer Entfernung von 44 m von der Röntgenlichtquelle des Bestrahlungselements R erhalten wird. 5 (a) is a graph in which the vertical axis indicates the number of photons and the horizontal axis indicates the energy, showing the distribution of the number of photons passing through a slot of 1 mm × 1 mm in a position at a distance of 44 m the X-ray source of the irradiation element R is obtained.

5(b) ist ein Graph, in dem vertikale Achse die Anzahl der Photonen angibt und die horizontale Achse die Wellenlänge angibt, wobei die Verteilung der Photonenzahl dargestellt wird, die durch einen Schlitz mit 1 mm × 1 mm in einer Position in einer Entfernung von 44 m von der Röntgenlichtquelle des Bestrahlungselements R erhalten wird. 5 (b) FIG. 12 is a graph in which the vertical axis indicates the number of photons and the horizontal axis indicates the wavelength, showing the distribution of the number of photons passing through a slot of 1 mm × 1 mm in a position at a distance of 44 m from FIG X-ray source of the irradiation element R is obtained.

Hier kann der Röntgenstrahldurchmesser vorzugsweise im Bereich des 0,01- bis 1-Fachen des Durchmessers des dislokationsfreien Abschnitts N, der ein zum messender Gegenstand ist, sein.Here, the X-ray diameter may preferably be in the range of 0.01 to 1 times the diameter of the dislocation-free portion N which is an object to be measured.

In der Ausführungsform wird der dislokationsfreie Abschnitt N mit weißen Röntgenstrahlen, die eine Energie von 40 keV bis 70 keV haben, welche Strahlung B hoher Energie ist, bestrahlt, während er mit einer Umdrehungszahl von 0,1 UpM bis 30 UpM gedreht wird. Spezifisch ausgedrückt, während der dislokationsfreie Abschnitt N unter Verwendung der Mittelachse N4 in der Kristallwachstumsrichtung als Drehachse gedreht wird, wird der dislokationsfreie Abschnitt N aus dem Bestrahlungselement R mit Strahlung hoher Energie bestrahlt. Alternativ wird, während das Bestrahlungselement R zentriert an der Mittelachse N4 gedreht wird, der dislokationsfreie Abschnitt N aus dem Bestrahlungselement R mit Strahlung hoher Energie bestrahlt. Sowohl das Bestrahlungselement R als auch der dislokationsfreie Abschnitt N können unter Verwendung der Achse N4 als Drehachse gedreht werden. Es ist möglich, dreidimensionale Informationen über die Dislokation des dislokationsfreien Abschnitts N in nicht-destruktiver Weise zu erfassen, indem zum Beispiel eine Fourier-Transformation an dem Detektionsresultat durchgeführt wird.In the embodiment, the dislocation-free portion N is irradiated with white X-rays having an energy of 40 keV to 70 keV, which is high-energy radiation B, while being rotated at a rotation number of 0.1 rpm to 30 rpm. Specifically, while the dislocation-free portion N is rotated using the center axis N4 in the crystal growth direction as a rotation axis, the dislocation-free portion N from the irradiation element R is irradiated with high-energy radiation. Alternatively, while the irradiation element R is rotated centered on the central axis N4, the dislocation-free portion N from the irradiation element R is irradiated with high-energy radiation. Both the irradiation element R and the dislocation-free portion N can be rotated by using the axis N4 as a rotation axis. It is possible to detect three-dimensional information about the dislocation of the dislocation-free portion N in a non-destructive manner by, for example, performing a Fourier transform on the detection result.

Außerdem wird in Schritt S12, wie es in 4 gezeigt ist, der Bestrahlungswinkel ω der Strahlung hoher Energie B bezüglich der Achse N4 des dislokationsfreien Abschnitts N des Silicium-Einkristalls 6 eingestellt. Mit dem Augenmerk auf einen Diffraktionsspot (zum Beispiel 004-Diffraktionsspot) wird ein CT-Bild durch ein Topographenbild gebildet, indem der dislokationsfreie Abschnitt N gedreht wird. Dadurch werden dreidimensionale Positionsinformationen über die Dislokationslinie erhalten. Das dreidimensionale Verhalten der Dislokation im dislokationsfreien Abschnitts N, das auf diese Weise erhalten wird, wird als erste Information aufgezeichnet.In addition, in step S12, as shown in FIG 4 is shown, the irradiation angle ω of the high energy B radiation with respect to the axis N4 of the dislocation-free portion N of the silicon single crystal 6 set. With a focus on a diffraction spot (for example, 004 diffraction spot), a CT image is formed by a topograph image by rotating the dislocation-free section N. Thereby, three-dimensional position information about the dislocation line is obtained. The three-dimensional behavior of the dislocation in the dislocation-free portion N obtained in this way is recorded as the first information.

Außerdem werden Eigenschaften der Dislokation, zum Beispiel Burgers-Vektoren, durch weiße Röntgen-Topographie, die in 6 gezeigt ist, gemessen. In 6 entsprechen die Detektionspositionen d1 bis d7 der Diffraktionsrichtung des weißen Röntgenstrahls. Jede der Detektionsrichtungen entspricht einer Position zur Erfassung des Laue-Topographen, zum Beispiel in den Kristallorientierungen [-1 1 1], [-1 1 3], [0 0 4], [l - 13] und [1 -11].In addition, properties of dislocation, for example, Burgers vectors, are determined by white X-ray topography, which in 6 shown is measured. In 6 The detection positions d1 to d7 correspond to the diffraction direction of the white x-ray beam. Each of the detection directions corresponds to a position for detecting the Laue topograph, for example in the crystal orientations [-1 1 1], [-1 1 3], [0 0 4], [1-13] and [1 -11].

Hier bedeutet -1 bei den oben genannten Kristallorientierungen 1 mit einer Überlinie.Here, -1 in the above crystal orientations means 1 with a superline.

Als Nächstes wird in Schritt S13 auf der Basis der ersten Informationen, die das dreidimensionale Verhalten der in Schritt S12 erfassten Dislokation umfassen, bestimmt, ob die Dislokation entfernt ist. Spezifisch ausgedrückt, aus den Bilddaten des dislokationsfreien Abschnitts N, gezeigt in 7, wird bestimmt, ob die Dislokation entfernt ist. Das heißt, wie in 8(a) gezeigt ist, wenn die Dislokation sich entlang der Mittelachse N4 erstreckt, wird bestimmt, ob die Dislokation entfernt ist. Wie in 8(b) gezeigt ist, wenn die Dislokationen existieren, aber in einer Schleifenform annihiliert sind, wird bestimmt, dass die Dislokationen entfernt sind. Wie in 8(c) gezeigt ist, wird, wenn die Dislokationen nicht bestätigt werden können, bestimmt, dass die Dislokationen entfernt sein können. Next, in step S13, it is determined whether the dislocation is removed based on the first information including the three-dimensional behavior of the dislocation detected in step S12. Specifically, from the image data of the dislocation-free portion N shown in FIG 7 , it is determined whether the dislocation is removed. That is, as in 8 (a) is shown, when the dislocation extends along the central axis N4, it is determined whether the dislocation is removed. As in 8 (b) is shown, if the dislocations exist but are annihilated in a loop shape, it is determined that the dislocations are removed. As in 8 (c) is shown, if the dislocations can not be confirmed, it is determined that the dislocations may be removed.

Als Nächstes wird die Bestimmung in Schritt S13, dass dislokationsfrei, zurück zu Schritt S00 geführt.Next, the determination in step S13 that is dislocation-free is returned to step S00.

Das heißt, wenn die Dislokation des dislokationsfreien Abschnitts N durch die Ziehbedingungen, die zuerst in Schritt S00 eingestellt werden, entfernt wird, werden die Ziehbedingungen in einer Datenbank aufgezeichnet und die Ziehbedingungen werden in Schritt S00 verwendet. Wenn die Dislokation des dislokationsfreien Abschnitts N durch die Ziehbedingungen, die zuerst in Schritt S00 eingestellt wurden, entfernt wird, werden die Ziehbedingungen in der Datenbank als nicht in Schritt S00 zu verwendend aufgezeichnet, und in Schritt S00 werden neue Ziehbedingungen eingestellt, die als geeignet angesehen werden, um den dislokationsfreien Abschnitt N in dislokationsfreien Zustand zu bringen.That is, when the dislocation of the dislocation-free portion N is removed by the drawing conditions first set in step S00, the drawing conditions are recorded in a database, and the drawing conditions are used in step S00. When the dislocation of the dislocation-free portion N is removed by the drawing conditions first set in step S00, the drawing conditions in the database are recorded as not being used in step S00, and new drawing conditions are set as appropriate in step S00 in order to bring the dislocation-free section N into a dislocation-free state.

Wie oben beschrieben wurde, wird nach dem Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls der Ausführungsform der dislokationsfreie Abschnitt N gebildet, wodurch ermöglicht wird, dass die Dislokation, die in dem Schritt des Inkontaktbringens des Impfkristalls T mit der Siliciumschmelze 3 erzeugt wurde, in dem Schulterabschnitt 6a und dem geraden Körperabschnitt 6b des Silicium-Einkristalls 6 entfernt wird. Dadurch ist es möglich, den dislokationsfreien Zustand des Schulterabsbhnitts 6a und des geraden Körperabschnitts 6b des Silicium-Einkristalls 6 zu verwirklichen.As described above, according to the method of manufacturing a silicon single crystal of the embodiment, the dislocation-free portion N is formed, thereby enabling the dislocation involved in the step of contacting the seed crystal T with the silicon melt 3 was generated in the shoulder portion 6a and the straight body portion 6b of the silicon single crystal 6 Will get removed. This makes it possible, the dislocation-free state of Schulterabsbhnitts 6a and the straight body section 6b of the silicon single crystal 6 to realize.

Außerdem ist es möglich, die Situation der Erzeugung und Entfernung der Dislokation durch Schritt S12 und Schritt S13 genau zu ermitteln.In addition, it is possible to accurately determine the situation of the generation and removal of the dislocation by step S12 and step S13.

Ferner ist es auch möglich, die Ziehbedingungen des Silicium-Einkristalls, die geeignet sind, einen dislokationsfreien Zustand herzustellen, genau zu bestimmen, indem Schritt S00 bis Schritt S06 und Schritt S11 bis Schritt S13 wiederholt werden.Further, it is also possible to accurately determine the pulling conditions of the silicon single crystal capable of producing a dislocation-free state by repeating step S00 to step S06 and step S11 to step S13.

Selbst wenn der Durchmesser des Neck-Abschnitts des Silicium-Einkristalls 6, das heißt der dislokationsfreie Abschnitt N, nicht mehr als notwendig reduziert wird, ist es außerdem möglich, die Dislokation in dem dislokationsfreien Abschnitt N zu entfernen. Demnach ist es möglich, den Silicium-Einkristall 6 mit großem Gewicht, der einen Durchmesser von etwa 450 mm hat, in dem die Dislokation entfernt ist, durch ein einfaches Verfahren sicher wachsen zu lassen, wobei keine speziellen Verfahren oder Vorrichtungen erforderlich sind.Even if the diameter of the neck portion of the silicon single crystal 6 , that is, the dislocation-free portion N, is not reduced more than necessary, it is also possible to remove the dislocation in the dislocation-free portion N. Accordingly, it is possible to use the silicon single crystal 6 with heavy weight having a diameter of about 450 mm, in which the dislocation is removed to grow safely by a simple method, no special methods or devices are required.

Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben.Hereinafter, a method for producing a silicon single crystal according to a second embodiment of the invention will be described with reference to the drawings.

In der Ausführungsform sind die Komponenten, die der ersten oben genannten Ausführungsform entsprechen, mit denselben Bezugszeichen versehen und die Beschreibung derselben wird weggelassen.In the embodiment, the components corresponding to the first embodiment mentioned above are given the same reference numerals and the description thereof is omitted.

Wie in 9 gezeigt ist, umfasst der CZ-Ofen der Ausführungsform den Tiegel 1, die Heizvorrichtung 2, die Ziehachse 4, die Impfkristall-Einspannvorrichtung 5, das Hitzeschildelement 7, das ein magnetisches Feld erzeugende Element 9, das Bestrahlungselement R und das Detektionselement d.As in 9 is shown, the CZ furnace of the embodiment comprises the crucible 1 , the heater 2 , the drawing axis 4 , the seed crystal chuck 5 , the heat shield element 7 , the magnetic field generating element 9 , the irradiation element R and the detection element d.

Das Bestrahlungselement R bestrahlt den dislokationsfreien Abschnitt N während eines Ziehens, während dieser in einer Kammer lokalisiert ist, mit einer Strahlung hoher Energie B. Das Detektionselement d detektiert gebeugtes Licht der Strahlung hoher Energie B, mit welcher der dislokationsfreie Abschnitt N bestrahlt wird. Das Bestrahlungselement R und das Detektionselement d sind so angeordnet, dass sie in der Lage sind, den Winkel ω der Strahlung hoher Energie B bezüglich der Ziehachse 4, die nahezu der Achse der Achse N4 entspricht, einzustellen.The irradiation element R irradiates the dislocation-free portion N while being drawn while it is located in a chamber with high-energy radiation B. The detection element d detects diffracted light of the high-energy radiation B to which the dislocation-free portion N is irradiated. The irradiation element R and the detection element d are arranged so as to be capable of expressing the angle ω of the high energy B with respect to the pulling axis 4 , which is close to the axis of the axis N4 to adjust.

Das Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls gemäß der Ausführungsform umfasst Schritt S00 bis Schritt S06 entsprechend der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, wie es in 10 gezeigt ist. Allerdings umfasst das Verfahren nicht Schritt S11 bis Schritt S13 nach Schritt S00 bis Schritt S06 und unterscheidet sich dadurch von der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, dass es zwischen Schritt S03 und Schritt S04 einen Dislokationsverhaltensinformationserfassungsschritt S22 und einen Schritt der Bestimmung, dass dislokationsfrei, S23 umfasst.The method for producing a silicon single crystal according to the embodiment includes step S00 to step S06 according to the first embodiment described above, as shown in FIG 10 is shown. However, the method does not include step S11 to step S13 after step S00 to step S06, and differs from the first embodiment described above in that it between step S03, and step S04 includes a dislocation behavior information acquisition step S22 and a determination that dislocation-free S23.

In Schritt S22 wird in ähnlicher Weise wie im oben beschriebenen Schritt S12 der dislokationsfreie Abschnitt N aus dem Bestrahlungselement R mit Strahlung hoher Energie B bestrahlt und das gebeugte Licht wird durch das Detektionselement d gemessen. In der Ausführungsform werden die Bestrahlung des dislokationsfreien Abschnitts N mit der Strahlung hoher Energie B und die Detektion des gebeugten Lichts innerhalb des CZ-Ofens durchgeführt, während der Silicium-Einkristall gezogen wird.In step S22, similarly to the above-described step S12, the dislocation-free portion N from the irradiation element R is irradiated with high energy B radiation, and the diffracted light is measured by the detection element d. In the embodiment, the irradiation of the dislocation-free portion N with the high energy B radiation and the detection of the diffracted light within the CZ furnace are performed while pulling the silicon single crystal.

In Schritt S23 wird, entsprechend dem oben beschriebenen Schritt S13, bestimmt, ob die Dislokation des dislokationsfreien Abschnitts N entfernt ist. Wenn die Dislokation des dislokationsfreien Abschnitts N entfernt ist, wird Schritt S04 begonnen. Wenn die Dislokation des dislokationsfreien Abschnitts N nicht entfernt wird, wird das Verfahren außerdem zu Schritt S03 zurückgeführt und der dislokationsfreie Abschnitt N wird weiter wachsen gelassen oder der dislokationsfreie Abschnitt N wird durch ein Zurückschmelzen wieder wachsen gelassen. Außerdem werden die Ziehbedingungen zurück zu Schritt S00 gebracht und es werden Ziehbedingungen, die sich von den zurückgestellten Ziehbedingungen unterscheiden, eingestellt.In step S23, according to the above-described step S13, it is determined whether the dislocation of the dislocation-free portion N is removed. When the dislocation of the dislocation-free portion N is removed, step S04 is started. Further, if the dislocation of the dislocation-free portion N is not removed, the process is returned to step S03, and the dislocation-free portion N is further grown, or the dislocation-free portion N is re-grown by remelting. In addition, the drawing conditions are returned to step S00, and drawing conditions different from the withdrawn drawing conditions are set.

Gemäß der Ausführungsform werden die in den 3(a) bis 3(e) gezeigten Zustände in Echtzeit gemessen. Aus diesem Grund ist es möglich, mit Schritt S04 zu beginnen, nachdem bestätigt ist, dass die Dislokationen t in dem dislokationsfreien Abschnitts N entfernt sind. Demnach gibt es keinen Fall, in dem der Silicium-Einkristall 6 in einen Zustand gezogen wird, in dem die Dislokationen t im Schulterabschnitt 6a und dem geraden Körperabschnitt 6b nicht entfernt sind. Demnach ist es möglich, die Zeit zu verkürzen, die erforderlich ist, um den Silicium-Einkristall 6 herzustellen. Außerdem ist es möglich, das Ausbeuteverhältnis beim Ziehen des Silicium-Einkristalls 6 zu verbessern.According to the embodiment, in the 3 (a) to 3 (e) shown states measured in real time. For this reason, it is possible to start with step S04 after confirming that the dislocations t in the dislocation-free portion N are removed. Accordingly, there is no case in which the silicon single crystal 6 is pulled into a state in which the dislocations t in the shoulder section 6a and the straight body portion 6b not removed. Thus, it is possible to shorten the time required for the silicon single crystal 6 manufacture. In addition, it is possible to obtain the yield ratio when pulling the silicon single crystal 6 to improve.

Als Nächstes wird eine dritte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben.Next, a third embodiment of the invention will be described with reference to the drawings.

In der Ausführungsform wird eine Beschreibung eines Verfahrens zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls gegeben, das geeignet ist, die axiale Dislokation, die sich in der Ziehrichtung des Silicium-Einkristalls über die gesamte Länge des Silicium-Einkristalls erstreckt, zu entfernen.In the embodiment, a description is given of a method of manufacturing a silicon single crystal capable of removing the axial dislocation extending in the pulling direction of the silicon single crystal over the entire length of the silicon single crystal.

Die axiale Dislokation ist eine Dislokation unter den im Neck-Abschnitt erzeugten Dislokationen, die im Stand der Technik nicht entfernbar ist, selbst wenn der Durchmesser des Silicium-Einkristalls durch ein Dash-Necking-Verfahren verringert wird. Wenn ein Wafer durch Schneiden des geraden Körperabschnitts des Silicium-Einkristalls in dünne Scheiben produziert wird, wurde auf dem betreffenden Fachgebiet die axiale Dislokation als eine kleine Vertiefung (pit) detektiert.The axial dislocation is a dislocation among the dislocations generated in the neck portion, which is not removable in the prior art, even if the diameter of the silicon single crystal is reduced by a Dash necking method. When a wafer is produced by slicing the straight body portion of the silicon single crystal into thin slices, the axial dislocation has been detected as a pit in the art.

Die axiale Dislokation kann von der Vertiefung unterschieden werden und durch das folgende Verfahren detektiert werden.The axial dislocation can be distinguished from the well and detected by the following method.

Zuerst wird in der Oberfläche des Wafers des Silicium-Einkristalls die Verformung gemessen, wobei zum Beispiel die Verformungsuntersuchungsvorrichtung (SIRD: eingetragene Marke) SirTec, hergestellt von JENA WAVE, verwendet wird, die in der Lage ist, den Verteilungszustand einer inneren Spannung bzw. Beanspruchung durch optische Untersuchungsmittel zu beobachten.First, deformation is measured in the surface of the wafer of the silicon single crystal, using, for example, the deformation inspecting device (SIRD: Registered Trade Mark) SirTec manufactured by JENA WAVE, which is capable of distributing a stress state observed by optical means of investigation.

Spezifisch ausgedrückt, an dem Wafer wird ein Manifestationsverfahren des Erwärmens für 2 Sekunden oder mehr mit einer Rate der Temperaturerhöhung im Bereich von 10°C/s bis 300°C/s und bei einer Temperatur im Bereich von 900°C bis 1250°C durchgeführt. Die Oberflächeneigenschaften des Wafers, einschließlich der manifestierten Verformung (distortion) werden evaluiert. In diesem Manifestationsverfahren tritt eine große Temperaturdifferenz in Folge des raschen Erwärmens in der Ebene des Wafers auf und dadurch wird die thermische Verformung bzw. die thermische Spannung verursacht. Demnach ist kein Erwärmen über einen langen Zeitraum erforderlich, es kann aber ein Erwärmen für einen kurzen Zeitraum von etwa 1 Sekunde durchgeführt werden.Specifically, on the wafer, a manifestation method of heating is performed for 2 seconds or more at a rate of temperature increase in the range of 10 ° C / s to 300 ° C / s and at a temperature in the range of 900 ° C to 1250 ° C , The surface properties of the wafer, including the manifested distortion, are evaluated. In this manifestation method, a large temperature difference occurs due to the rapid heating in the plane of the wafer, and thereby the thermal deformation or the thermal stress is caused. Thus, no heating for a long time is required, but heating may be performed for a short period of about 1 second.

Die axiale Dislokation existiert durch die Oberfläche und die Rückseite des Wafers. Daher nimmt in der axialen Dislokation die Verformung in folge der thermischen Beanspruchung bzw. der thermischen Spannung, erzeugt durch das oben beschriebene Manifestationsverfahren, zu. Andererseits wird die axiale Dislokation als eine Vertiefung bei der Oberflächenkontaminationsprüfung detektiert, allerdings erhöht sich bei der Dislokation, die keine solche Länge hat, dass sie durch die Oberfläche und die Rückseite des Wafers geht, die Verformung infolge der thermischen Beanspruchung, erzeugt durch das Manifestationsverfahren, nicht. Spezifisch ausgedrückt, bei der Dislokation, bei der die Länge derselben weniger als 10% der Dicke des Wafers ist, nimmt die Verformung in folge der thermischen Beanspruchung, die durch das Manifestationsverfahren erzeigt wird, nicht zu.The axial dislocation exists through the surface and back of the wafer. Therefore, in the axial dislocation, the strain increases due to the thermal stress generated by the above-described manifestation method. On the other hand, the axial dislocation is detected as a pit in the surface contamination test, however, in the dislocation having no such length as to pass through the surface and back of the wafer, the strain due to the thermal stress generated by the manifestation method increases. Not. Specifically, in the dislocation in which the length thereof is less than 10% of the thickness of the wafer, the strain due to the thermal stress exhibited by the manifestation method does not increase.

Obgleich die axiale Dislokation durch das oben beschrieben Manifestationsverfahren bewiesen wird, werden aus dem obigen Grund andere Vertiefungen und dergleichen durch dieses Manifestationsverfahren nicht bewiesen. 11(a) zeigt ein Betrachtungsbeispiel des Wafers, der die bewiesene axiale Dislokation hat. 11(b) zeigt ein Betrachtungsbeispiel des Wafers, der keine axiale Dislokation hat. Dabei wird angenommen, dass die am Rand des Wafers beobachtete Verformung durch Halten des Wafers zur Zeit des Manifestationsverfahrens erzeugt wird.Although the axial dislocation is proved by the above-described manifestation method, for the above reason, other pits and the like are not proved by this manifestation method. 11 (a) FIG. 11 shows a viewing example of the wafer having the proven axial dislocation. FIG. 11 (b) Fig. 11 shows an observation example of the wafer having no axial dislocation. It is assumed that the deformation observed at the edge of the wafer is generated by holding the wafer at the time of the manifestation process.

Die axiale Dislokation wird in der Stufe des Inkontaktbringens des Impfkristalls mit der Siliciumschmelze erzeugt. Die axiale Dislokation existiert in Richtung des Silicium-Einkristalls, der gezüchtet wird, das heißt kontinuierlich mit dem Neck-Abschnitt, dem Schulterabschnitt und dem geraden Körperabschnitt. Die axiale Dislokation tritt in einer spezifischen Region auf, wenn der Silicium-Einkristall zu einem Wafer verarbeitet ist. Die axiale Dislokation kann durch ein Dash-Necking-Verfahren des betreffenden Fachgebiets nicht entfernt werden.The axial dislocation is generated in the step of contacting the seed crystal with the silicon melt. The axial dislocation exists in the direction of the silicon monocrystal which is grown, that is, continuously with the neck portion, the shoulder portion, and the straight body portion. The axial dislocation occurs in a specific region when the silicon single crystal is processed into a wafer. The axial dislocation can not be removed by a dash necking technique of the art.

Wie in 12 gezeigt ist, umfasst ein Silicium-Einkristall 60, der durch das Dash-Necking-Verfahren im betreffenden Fachgebiet produziert wird, einen Impfkristall T0, einen Neck-Abschnitt N0, einen Schulterabschnitt 60a, einen geraden Körperabschnitt 60b und einen Endabschnitt (Verjüngungsabschnitt) 60c.As in 12 shown comprises a silicon single crystal 60 produced by the Dash Necking method in the relevant art, a seed crystal T0, a neck portion N0, a shoulder portion 60a , a straight body section 60b and an end portion (rejuvenation portion) 60c ,

Wenn die Nachbarschaft des Impfkristalls T0 vergrößert wird, wie es in 13 gezeigt ist, wird eine thermische Schockdislokation Jn, die im Impfkristall T0 erzeugt wird und sich zum Neck-Abschnitt N0 fortsetzt, durch den thermischen Schock, wenn der Impfkristall T0 mit der Siliciumschmelze in Kontakt gebracht wird, erzeugt. Wenn es keine Übereinstimmung bei der Gitterkonstante zwischen dem Impfkristall T0 und dem Neck-Abschnitt N0 gibt, wird eine Misfit-Dislokation Jm im Neck-Abschnitt N0 erzeugt.When the neighborhood of the seed T0 is increased, as in 13 is shown, thermal shock dislocation Jn generated in the seed crystal T0 and continuing to the neck portion N0 is generated by the thermal shock when the seed crystal T0 is brought into contact with the silicon melt. If there is no match in the lattice constant between the seed T0 and the neck portion N0, a misfit dislocation Jm is generated in the neck portion N0.

Weder die thermische Schockdislokation Jn noch die Misfit-Dislokation Jm, die in Wachstumsrichtung des Silicium-Einkristalls gewachsen sind, hat die Möglichkeit, eine Dislokation J zu werden. Auf dem betreffenden Fachgebiet wird die axiale Dislokation J wie folgt beobachtet. Zuerst wird, wie in 12 gezeigt ist, der gerade Körperabschnitt 60b des Silicium-Einkristalls 60 dünn geschnitten und es wird eine Vielzahl von Wafern W des {110}-Querschnitts erhalten. Wenn eine Kerbe (Einschnitt) an jedem Wafer W in Richtung 12 Uhr angebracht wird, wird die axiale Dislokation J in der Richtung 10 Uhr und der Richtung 4 Uhr beobachtet. Genauer ausgedrückt, mit der Position der Kerbe, die in der {100}-Richtung, die auf 0° eingestellt ist, angebracht ist, wird die axiale Dislokation J in einer Region J1 symmetrisch bezüglich der Mittelachse des Silicium-Einkristalls im Bereich von 120° bis 135° und im Bereich von 315° bis 350° beobachtet. Außerdem wird die axiale Dislokation J in einer Region beobachtet, die durch Drehen der Region symmetrisch bezüglich der Mittelachse des Silicium-Einkristalls um 90° und 45°, zentriert an der Mittellachse, erhalten wird, beobachtet. Das heißt, in der Region J1 erstreckt sich die axiale Dislokation J in Wachstumsrichtung (Mittelachsenrichtung) des Silicium-Einkristalls. Dabei zeigt 12 nur eine Region J1 im Bereich von 120° bis 135° und im Bereich von 315° bis 350°, wobei die Position der Kerbe auf 0° eingestellt ist.Neither the thermal shock dislocation Jn nor the misfit dislocation Jm grown in the growth direction of the silicon single crystal has the possibility of becoming a dislocation J. In the art, the axial dislocation J is observed as follows. First, as in 12 shown is the straight body section 60b of the silicon single crystal 60 thinly cut and a plurality of wafers W of the {110} cross-section are obtained. If a notch (notch) on each wafer W towards 12 Clock is attached, the axial dislocation J in the direction 10 Clock and the direction 4 Watch observed. More specifically, with the position of the notch attached in the {100} direction set at 0 °, the axial dislocation J in a region J1 becomes symmetrical with respect to the central axis of the silicon single crystal in the range of 120 ° observed to 135 ° and in the range of 315 ° to 350 °. In addition, the axial dislocation J is observed in a region obtained by rotating the region symmetrically with respect to the center axis of the silicon single crystal by 90 ° and 45 ° centered at the center axis. That is, in the region J1, the axial dislocation J extends in the growth direction (center axis direction) of the silicon single crystal. It shows 12 only a region J1 in the range of 120 ° to 135 ° and in the range of 315 ° to 350 °, wherein the position of the notch is set to 0 °.

Allerdings hat im Silicium-Einkristall, der zu einer normalen Länge oder größer gewachsen ist, die axiale Dislokation J die Möglichkeit, annihiliert zu werden. Wenn jedoch der Wafer eines Silicium-Einkristalls, der eine normale Länge hat, betrachtet wird, so existiert die axiale Dislokation über die gesamte Länge des Silicium-Einkristalls, und die axiale Dislokation J geht häufig durch den Silicium-Einkristall in Mittelachsenrichtung.However, in the silicon single crystal grown to a normal length or greater, the axial dislocation J has the possibility of being annihilated. However, when the wafer of a silicon single crystal having a normal length is considered, the axial dislocation exists over the entire length of the silicon single crystal, and the axial dislocation J often passes through the silicon single crystal in the central axis direction.

Im Verfahren zum Züchten des Silicium-Einkristalls gibt es zur Zeit des Ziehens des Neck-Abschnitts, des Schulterabschnitts und des geraden Körperabschnitts die folgenden Charakteristika in Richtung der Ausbreitung der thermischen Schockdislokation Jn und der Misfit-Dislokation Jm.In the method of growing the silicon single crystal, at the time of pulling the neck portion, the shoulder portion, and the straight body portion, there are the following characteristics in the direction of propagation of the thermal shock dislocation Jn and the misfit dislocation Jm.

Zunächst bewegen sich die thermische Schockdislokation Jn und die Misfit-Dislokation Jm normalerweise durch die {111}-Ebene, welche eine Gleitebene von Silicium ist.First, the thermal shock dislocation Jn and the misfit dislocation Jm normally move through the {111} plane, which is a slip plane of silicon.

Zweitens, die thermische Schockdislokation Jn und die Misfit-Dislokation Jm werden normalerweise in die {111}-Ebene eingeführt.Second, the thermal shock dislocation Jn and the misfit dislocation Jm are normally introduced into the {111} plane.

Drittens, die thermische Schockdislokation Jn und die Misfit-Dislokation Jm bewegen sich unverzüglich zu der {111}-Ebene, obgleich sie sich selten durch eine andere Ebene bewegen können, ohne in die {111}-Ebene einzutreten. Third, the thermal shock dislocation Jn and the misfit dislocation Jm immediately move to the {111} plane, although they can rarely move through another plane without entering the {111} plane.

Viertens, die meisten der thermischen Schockdislokationen Jn und der Misfit-Dislokationen Jm werden zur Zeit des Inkontaktbringens des Impfkristalls mit der Siliciumschmelze erzeugt.Fourth, most of the thermal shock dislocations Jn and the misfit dislocations Jm are generated at the time of contacting the seed crystal with the silicon melt.

Wenn der Silicium-Einkristall zum Herstellen eines <100>-Wafers gezogen wird, wird davon ausgegangen, dass die thermische Schockdislokation Jn und die Misfit-Dislokation Jm durch die {111}-Ebene, welche eine Gleitebene des Silicium-Einkristalls ist, im Schritt des Bildens eines Neck-Abschnitts wandern und die Oberfläche des Silicium-Einkristalls erreichen. Nach dem Beobachtungsresultat durch die oben beschriebene Röntgen-Topographie erstrecken sich die anfängliche thermische Schockdislokation Jn und die Misfit-Dislokation Jm allerdings nicht zu der {111}-Ebene der Gleitebene, sondern in der Richtung senkrecht zu der Grenzfläche zwischen dem Silicium-Einkristall und der Siliciumschmelze, ungeachtet des Durchmessers des Neck-Abschnitts. Daher bewegen sich die thermische Schockdislokation Jn und die Misfit-Dislokation Jm nicht zur Gleitebene, sondern erstrecken sich häufig in der Wachstumsrichtung des Silicium-Einkristalls.When the silicon monocrystal is pulled to make a <100> wafer, it is considered that the thermal shock dislocation Jn and the misfit dislocation Jm are affected by the {111} plane, which is a sliding plane of the silicon monocrystal of forming a neck portion and reach the surface of the silicon single crystal. However, according to the observation result by the above-described X-ray topography, the initial thermal shock dislocation Jn and the misfist dislocation Jm do not extend to the {111} plane of the slip plane but in the direction perpendicular to the interface between the silicon single crystal and the Si Silicon melt, regardless of the diameter of the neck section. Therefore, the thermal shock dislocation Jn and the misfit dislocation Jm do not move to the slip plane, but often extend in the growth direction of the silicon single crystal.

Dabei kann ein Fall eintreten, dass die thermische Schockdislokation Jn und die Misfit-Dislokation Jm die Oberfläche des Silicium-Einkristalls nicht erreichen, selbst wenn der Durchmesser des Silicium-Einkristalls bis zum Durchmesser des Produkts zunimmt, und die axiale Dislokation werden, die innerhalb des geraden Körperabschnitts existiert. Auf diese Weise kann ein Fall auftreten, dass der Silicium-Einkristall, der die axiale Dislokation innerhalb des geraden Körperabschnitts hat, eine Kristallhabituslinie ähnlich dem Silicium-Einkristall, der keine axiale Dislokation im geraden Körperabschnitt hat, hat und dieser nicht von einem nicht-fehlerhaften Produkt im Zustand eines Ingots unterschieden werden kann. Die axiale Dislokation wird zur Zeit der Herstellung des Wafers aus dem Ingot als Fehler bestätigt.Here, there may be a case that the thermal shock dislocation Jn and the misfact dislocation Jm do not reach the surface of the silicon monocrystal even if the diameter of the silicon monocrystal increases to the diameter of the product, and the axial dislocation within the Straight body section exists. In this way, there may occur a case that the silicon single crystal having the axial dislocation within the straight body portion has a crystal habit line similar to the silicon single crystal having no axial dislocation in the straight body portion, and this is not of a non-defective one Product in the state of an ingot can be distinguished. The axial dislocation is confirmed as an error at the time of manufacturing the wafer from the ingot.

Außerdem kann ein Fall auftreten, in dem die thermische Schockdislokation Jn und die Misfit-Dislokation Jm, die sich in Wachstumsrichtung des Silicium-Einkristalls erstecken, sich zu der {111}-Ebene während der Bildung des Schulterabschnitts oder während der Bildung des geraden Körperabschnitts bewegen.In addition, a case may occur in which the thermal shock dislocation Jn and the misfit dislocation Jm extending in the growth direction of the silicon single crystal move to the {111} plane during the formation of the shoulder portion or during the formation of the straight body portion ,

Wenn die thermische Schockdislokation Jn und die Misfit-Dislokation Jm im Schritt der Bildung eines Neck-Abschnitts zu der {111}-Ebene bewegt werden können, ist es möglich, die axiale Dislokation zu entfernen, selbst wenn der Durchmesser des Neck-Abschnitts nicht verkleinert wird oder der Impfkristall nicht auf eine hohe Temperatur gebracht wird. Solange die thermische Schockdislokation Jn und die Misfit-Dislokation Jm zu der {111}-Ebene im Neck-Abschnitt bewegt werden können, wird das Produkt daher nicht durch die axiale Dislokation beeinflusst, selbst wenn der Schulterabschnitt und der gerade Körperabschnitt geformt werden. Außerdem ist es möglich, die Anzahl der Male des erneuten Schmelzens und die Zeit des erneuten Schmelzens in einem frühen Wachstumsstadium des Silicium-Einkristalls zu unterdrücken. Das heißt, solange die thermische Schockdislokation Jn und die Misfit-Dislokation Jm zu der {111}-Ebene im Neck-Abschnitt bewegt werden können, ist es möglich, den Silicium-Einkristall mit großem Gewicht, in dem die axiale Dislokation im Schulterabschnitt und im geraden Körperabschnitt nicht vorliegt, bei niedrigen Kosten zu züchten.When the thermal shock dislocation Jn and the misfist dislocation Jm can be moved to the {111} plane in the step of forming a neck portion, it is possible to remove the axial dislocation even if the diameter of the neck portion does not decrease or the seed crystal is not brought to a high temperature. Therefore, as long as the thermal shock dislocation Jn and the misfit dislocation Jm can be moved to the {111} plane in the neck portion, the product is not affected by the axial dislocation even if the shoulder portion and the straight body portion are formed. In addition, it is possible to suppress the number of times of remelting and remelting time in an early growth stage of the silicon single crystal. That is, as long as the thermal shock dislocation Jn and the misfit dislocation Jm can be moved to the {111} plane in the neck portion, it is possible to obtain the silicon single crystal of large weight in which the axial dislocation in the shoulder portion and in the straight body section is not present, to breed at low cost.

Wie oben beschrieben wurde, schreiten die thermische Schockdislokation Jn und die Misfit-Dislokation Jm zur Zeit der Bildung des Neck-Abschnitts nicht zu der {111}-Ebene fort, sondern in Richtung senkrecht zu der Grenzfläche zwischen dem Silicium-Einkristall und der Siliciumschmelze. Daher wird in der Ausführungsform eine Beschreibung eines Verfahrens zum Bewegen der thermischen Schockdislokation Jn und der Misfit-Dislokation Jm, die nicht in der {111}-Ebene vorliegen, zu der {111}-Ebene im Schritt des Bildens eines Neck-Abschnitts gegeben werden. Spezifisch ausgedrückt, die Form der Grenzfläche zwischen dem Silicium-Einkristall und der Siliciumschmelze zur Zeit der Bildung des Neck-Abschnitts wird reguliert. Um die Bedingungen dafür zu bestätigen, wird die Röntgen-Topographie eingesetzt.As described above, the thermal shock dislocation Jn and the misfit dislocation Jm do not proceed to the {111} plane at the time of formation of the neck portion, but in the direction perpendicular to the interface between the silicon single crystal and the silicon melt. Therefore, in the embodiment, a description will be made of a method of moving the thermal shock dislocation Jn and the misfist dislocation Jm that are not in the {111} plane to the {111} plane in the step of forming a neck portion , Specifically, the shape of the interface between the silicon single crystal and the silicon melt at the time of formation of the neck portion is regulated. To confirm the conditions, the X-ray topography is used.

Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls gemäß der Ausführungsform im Detail anhand der Zeichnungen beschrieben werden.Hereinafter, a method for producing a silicon single crystal according to the embodiment will be described in detail with reference to the drawings.

Das Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls gemäß der Ausführungsform umfasst Schritt S01 bis Schritt S06 und Schritt S11 bis Schritt S13 entsprechend dem Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls gemäß der ersten Ausführungsform, die in 2 gezeigt ist. Alternativ umfasst das Verfahren Schritt S01 bis Schritt S06, Schritt S22 und Schritt S23 entsprechend dem Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls gemäß der zweiten Ausführungsform, die in 10 gezeigt ist. In der Ausführungsform unterscheidet sich das Verfahren von denen der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform, die oben beschrieben wurden, dadurch, dass die oben genannte axiale Dislokation in Schritt S03 entfernt wird.The method for producing a silicon single crystal according to the embodiment comprises step S01 to step S06 and step S11 to step S13 according to the method for producing a silicon single crystal according to the first embodiment, which is disclosed in U.S.P. 2 is shown. Alternatively, the method includes step S01 to step S06, step S22, and step S23 according to the method of manufacturing a silicon single crystal according to the second embodiment, which is described in US Pat 10 is shown. In the embodiment The method differs from those of the first embodiment and the second embodiment described above in that the above-mentioned axial dislocation is removed in step S03.

Außerdem unterscheidet sich der CZ-Ofen der Ausführungsform von dem CZ-Ofen, der in der ersten Ausführungsform oder der zweiten Ausführungsform, die oben beschrieben wurden, verwendet wird, dadurch, dass er keinen Temperaturregulierungsmechanismus für den dislokationsfreien Abschnitt N umfasst. Alle anderen Konfigurationen sind dieselben wie die des CZ-Ofens gemäß der ersten Ausführungsform oder der zweiten Ausführungsform.In addition, the CZ furnace of the embodiment differs from the CZ furnace used in the first embodiment or the second embodiment described above in that it does not include a temperature-regulating mechanism for the dislocation-free portion N. All other configurations are the same as those of the CZ furnace according to the first embodiment or the second embodiment.

Wie in 14 gezeigt ist, umfasst der CZ-Ofen der Ausführungsform ein Laserbestrahlungselement La und ein Gaszuführungselement G als Temperaturregulierungsmechanismus des dislokationsfreien Abschnitts N des Silicium-Einkristalls. Das Laserbestrahlungselement La und das Gaszuführungselement G sind so angeordnet, dass sie zentriert an der Ziehachse 4 synchron mit der Drehung der Ziehachse 4 rotieren. Das heißt, das Laserbestrahlungselement La und das Gaszuführungselement G erwärmen und kühlen den Silicium-Einkristall, der sich zusammen mit der Ziehachse 4 dreht, aus einer vorbestimmten Richtung.As in 14 is shown, the CZ furnace of the embodiment comprises a laser irradiation element La and a gas supply element G as a temperature regulating mechanism of the dislocation-free portion N of the silicon single crystal. The laser irradiation element La and the gas supply element G are arranged so as to be centered on the pulling axis 4 synchronous with the rotation of the drawing axis 4 rotate. That is, the laser irradiation element La and the gas supply element G heat and cool the silicon single crystal coextensive with the pulling axis 4 turns, from a predetermined direction.

Außerdem brauchen das Laserbestrahlungselement La und das Gaszuführungselement G nicht so angeordnet zu sein, dass sie zentriert an der Ziehachse rotieren bzw. sich drehen. In diesem Fall sind das Laserbestrahlungselement La und das Gaszuführungselement G fixiert und ein Laserstrahl und Kühlungsgas können intermittierend bei einem vorbestimmten Timing aus dem Laserbestrahlungselement La und dem Gaszuführungselement G angewendet und zugeführt werden.In addition, the laser irradiation element La and the gas supply member G need not be arranged to rotate centered on the pulling axis. In this case, the laser irradiation element La and the gas supply element G are fixed, and a laser beam and cooling gas can be applied and supplied intermittently at a predetermined timing from the laser irradiation element La and the gas supply element G.

Alternativ ist, wie in 15 gezeigt ist, im CZ-Ofen der Ausführungsform eine zu öffnende und verschließbare Öffnung 7a am unteren Ende des Hitzeschildelements 7 als Temperaturregulierungsmechanismus des dislokationsfreien Abschnitts N des Silicium-Einkristalls ausgebildet. In diesem Fall ist ein zylindrisches Element 7a im oberen Teil des Hitzeschildelements 7 angeordnet und ein Deckelteil 7b, der eine Öffnung hat, die den Durchgang der Ziehachse 4 erlaubt, am oberen Ende des zylindrisches Elements 7a angeordnet. Ein Regelelement 41, das das Hochgehen und Absenken der Ziehachse 4 reguliert, ist an dem Deckelteil 7b angeordnet. Das Hitzeschildelement 7, das zylindrisches Element 7a, der Deckelteil 7b, das Regelelement 41 und die Ziehachse 4 drehen sich integral um die Achse, die mit der Ziehachse 4 konsistent ist, synchron mit der Drehung der Ziehachse 4. Das heißt, das Hitzeschildelement 7 schirmt nur in einer vorbestimmten Richtung des Silicium-Einkristalls, der sich mit der Ziehachse 4 dreht, nicht vor der Wärme der Heizvorrichtung 2. Mit anderen Worten, die Heizvorrichtung 2 erwärmt den Silicium-Einkristall, der sich mit der Ziehachse 4 dreht, durch die Öffnung 7a aus einer vorbestimmten Richtung.Alternatively, as in 15 is shown in the CZ oven of the embodiment, an openable and closable opening 7a at the lower end of the heat shield element 7 is formed as a temperature regulating mechanism of the dislocation-free portion N of the silicon single crystal. In this case is a cylindrical element 7a in the upper part of the heat shield element 7 arranged and a lid part 7b which has an opening which the passage of the drawing axis 4 allowed, at the top of the cylindrical element 7a arranged. A rule element 41 that is the raising and lowering of the drawing axis 4 is regulated, is on the lid part 7b arranged. The heat shield element 7 , the cylindrical element 7a , the lid part 7b , the rule element 41 and the drawing axis 4 rotate integrally around the axis, with the drawing axis 4 consistent with the rotation of the draw axis 4 , That is, the heat shield element 7 only shields in a predetermined direction of the silicon single crystal, which is aligned with the drawing axis 4 turns, not from the heat of the heater 2 , In other words, the heater 2 heats the silicon single crystal, which is aligned with the drawing axis 4 turns, through the opening 7a from a predetermined direction.

In der Ausführungsform wird in Schritt S02 zuerst der Impfkristall T mit der Siliciumschmelze 3 in Kontakt gebracht, wie es in den 3(a) und 3(b) gezeigt ist.In the embodiment, first, the seed crystal T with the silicon melt is formed in step S02 3 brought into contact, as it is in the 3 (a) and 3 (b) is shown.

Danach wird in Schritt S03 bewirkt, dass die Ziehachse 4 nach oben geht, und der Silicium-Einkristall wird unter dem Impfkristall T gezüchtet, wodurch der dislokationsfreie Abschnitt N gebildet wird.Thereafter, in step S03, the pulling axis is caused 4 goes up, and the silicon single crystal is grown under the seed crystal T, whereby the dislocation-free portion N is formed.

In Schritt S02 wird der Impfkristall T gedreht und abgesenkt und dann wird das untere Ende des Impfkristalls T in die Siliciumschmelze 3 eingetaucht. Nachdem das untere Ende des Impfkristalls T in die Siliciumschmelze 3 eingetaucht ist, wird das Absenken des Impfkristalls T gestoppt und es wird in genügender Weise bewirkt, dass der Impfkristall T und die Siliciumschmelze 3 Affinität zueinander haben. Ein Teil des unteren Endes des Impfkristalls T wird in die Siliciumschmelze 3 integriert.In step S02, the seed crystal T is rotated and lowered, and then the lower end of the seed crystal T becomes the silicon melt 3 immersed. After the lower end of the seed T into the silicon melt 3 is submerged, the lowering of the seed crystal T is stopped, and it is sufficiently effected that the seed crystal T and the silicon melt 3 Have affinity to each other. Part of the lower end of the seed crystal T becomes the silicon melt 3 integrated.

Wenn die Siliciumschmelze 3 in einem stabilen Zustand ist und der Impfkristall T mit der Siliciumschmelze 3 in Schritt S02 in Kontakt gebracht wird, wirkt die Oberflächenspannung der Siliciumschmelze 3 an der Grenzfläche zwischen dem Impfkristall T und der Siliciumschmelze 3, und so wird ein Meniskus ausgebildet.When the silicon melt 3 is in a stable state and the seed crystal T with the silicon melt 3 is brought into contact in step S02, the surface tension of the silicon melt acts 3 at the interface between the seed crystal T and the silicon melt 3 , and so a meniscus is formed.

Unmittelbar nachdem der Silicium-Polykristall, der als Ausgangsmaterial dient, geschmolzen ist, schwankt allerdings die Siliciumschmelze 3 bezüglich der lokalen Temperatur stark und bekommt einen instabilen Zustand. Aus diesem Grund wird, nachdem der Silicium-Polykristall, der als Ausgangsmaterial dient, geschmolzen ist, Schritt S02 nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit durchgeführt.However, immediately after the silicon polycrystal used as the starting material has melted, the silicon melt fluctuates 3 strong in terms of local temperature and gets an unstable state. For this reason, after the silicon polycrystal serving as the raw material is melted, step S02 is performed after a lapse of a predetermined time.

Wenn die Temperatur im Flüssigkeitslevel der Siliciumschmelze 3 übermäßig hoch ist, wird das untere Ende des Impfkristalls T zur Zeit des Ziehens des Silicium-Einkristalls geschmolzen und somit davon abgetrennt. When the temperature in the liquid level of the silicon melt 3 is excessively high, the lower end of the seed crystal T is melted at the time of pulling the silicon single crystal and thus separated therefrom.

Wenn die Temperatur im Flüssigkeitslevel der Siliciumschmelze 3 übermäßig niedrig ist, wächst ein Kristall an der lateralen Seite des unteren Endes des Impfkristalls T, was zu einem Überhangzustand führt. Wenn in einem solchen Zustand das Verfahren von Schritt S02 zu Schritt S03 übergeht, wird im dislokationsfreien Abschnitt N eine neue Dislokation erzeugt.When the temperature in the liquid level of the silicon melt 3 is excessively low, a crystal grows on the lateral side of the lower end of the seed crystal T, resulting in an overhanging state. In such a state, when the process goes from step S02 to step S03, a new dislocation is generated in the dislocation-free section N.

Wenn das Verfahren von Schritt S02 zu S03 übergeht, ist es notwendig, dass die Temperatur der Siliciumschmelze 3 in stabilen Zustand ist. Aus diesem Grund wird bewirkt, dass, nachdem das untere Ende des Impfkristalls T in die Siliciumschmelze 3 eingetaucht ist, das untere Ende des Impfkristalls T eine ausreichende Affinität für die Siliciumschmelze 3 hat, und nachdem die Temperatur der Siliciumschmelze 3 stabilisiert ist, geht das Verfahren von Schritt S02 zu Schritt S03 über.When the process goes from step S02 to step S03, it is necessary that the temperature of the silicon melt 3 is in stable condition. For this reason, after the lower end of the seed crystal T is caused to flow into the silicon melt 3 is submerged, the lower end of the seed crystal T has a sufficient affinity for the silicon melt 3 has, and after the temperature of the silicon melt 3 is stabilized, the process proceeds from step S02 to step S03.

Wenn bewirkt wird, dass das untere Ende des Impfkristalls T Affinität für die Siliciumschmelze 3 hat, wird der Impfkristall T in die Siliciumschmelze 3 eingetaucht und dann wird die Form der Grenzfläche zwischen dem Impfkristall T oder dem Silicium-Einkristall und der Siliciumschmelze 3 beobachtet. Außerdem wird der Überhang der Kristallhabituslinie beobachtet, indem die Grenzfläche beobachtet wird. Die Temperatur des Flüssigkeitslevels der Siliciumschmelze 3 wird nach der Form der Grenzfläche zwischen dem Impfkristall T oder dem Silicium-Einkristall und der Siliciumschmelze 3 und dem Überhang der Kristallhabituslinie geschätzt. Elektrische Energie, die der Heizvorrichtung 2 zugeführt wird, wird auf der Basis der geschätzten Temperatur reguliert und der Wärmeinput zu der Siliciumschmelze 3 wird eingestellt. Das heißt, wenn bewirkt wird, dass das untere Ende des Impfkristalls T Affinität für die Siliciumschmelze 3 hat, werden die Erwärmungsbedingungen durch die Heizvorrichtung 2 so eingestellt, dass ein Meniskus, der eine vorbestimmte Form hat, am unteren Ende des Impfkristalls T in dem Zustand gebildet wird, in dem die Wachstumsrate des Impfkristalls T Null ist. Die Temperatur des Flüssigkeitslevels der Siliciumschmelze 3 wird eingestellt und so wird die Siliciumschmelze 3 stabilisiert.When causing the lower end of the seed crystal T affinity for the silicon melt 3 has, the seed crystal T in the silicon melt 3 is immersed and then the shape of the interface between the seed crystal T or the silicon single crystal and the silicon melt 3 observed. In addition, the overhang of the crystal habit line is observed by observing the interface. The temperature of the liquid level of the silicon melt 3 becomes the shape of the interface between the seed crystal T or the silicon single crystal and the silicon melt 3 and the overhang of the crystal habitus line. Electrical energy, that of the heater 2 is regulated on the basis of the estimated temperature and the heat input to the silicon melt 3 is set. That is, when causing the lower end of the seed crystal T affinity for the silicon melt 3 has, the heating conditions are through the heater 2 is set so that a meniscus having a predetermined shape is formed at the lower end of the seed crystal T in the state where the growth rate of the seed crystal T is zero. The temperature of the liquid level of the silicon melt 3 is set and so does the silicon melt 3 stabilized.

So wird, nachdem in Schritt S02 bewirkt wurde, dass der Impfkristall T Affinität für die Siliciumschmelze 3 hat, der Silicium-Einkristall in Schritt S03 auf eine vorbestimmte Länge gezogen, um dadurch den dislokationsfreien Abschnitt N mit einer vorbestimmten Länge zu bilden. Die Länge des dislokationsfreien Abschnitts N, der gebildet wird, nachdem bewirkt wurde, dass der Impfkristall T Affinität für die Siliciumschmelze 3 hat, wird vorzugsweise auf 20 mm oder größer eingestellt. Danach wird bewirkt, dass das untere Ende des gebildeten dislokationsfreien Abschnitts N, der eine vorbestimmte Länge hat, ähnlich wie der Impfkristall T Affinität für die Siliciumschmelze 3 hat, und dann wird der dislokationsfreie Abschnitt N mit einer vorbestimmten Länge gebildet.Thus, after it has been effected in step S02, the seed crystal T affinity for the silicon melt 3 has pulled the silicon single crystal in step S03 to a predetermined length, thereby forming the dislocation-free portion N having a predetermined length. The length of the dislocation-free portion N, which is formed after causing the seed crystal T to have affinity for the silicon melt 3 is preferably set to 20 mm or larger. Thereafter, the lower end of the formed dislocation-free portion N having a predetermined length is made to have affinity for the silicon melt similar to the seed crystal T 3 and then the dislocation-free portion N having a predetermined length is formed.

Außerdem wird in der Ausführungsform in Schritt S03 bewirkt, dass das untere Ende des Impfkristalls T Affinität für die Siliciumschmelze 3 in einem Zustand hat, in dem die Temperatur der Siliciumschmelze 3 wie oben beschrieben reguliert wird, und dann wird der dislokationsfreie Abschnitt N mit einer vorbestimmten Länge gebildet. Es wird bewirkt, dass das untere Ende des gebildeten Neck-Abschnitts, der eine vorbestimmte Länge hat, Affinität für die Siliciumschmelze 3 in dem Zustand hat, in dem die Temperatur in ähnlicher Weise wie für das untere Ende des Impfkristalls T eingestellt wird, und dann wird der dislokationsfreie Abschnitt N, der eine vorbestimmte Länge hat, weiter gebildet. Dadurch ist es möglich, die Länge des dislokationsfreien Abschnitts N, die für den dislokationsfreien Zustand notwendig ist, zu verkürzen und die axiale Dislokation und die Dislokation des dislokationsfreien Abschnitts N zuverlässig zu entfernen.In addition, in the embodiment, in step S03, the lower end of the seed crystal T is caused to have affinity for the silicon melt 3 in a state in which the temperature of the silicon melt 3 is regulated as described above, and then the dislocation-free portion N is formed with a predetermined length. The lower end of the formed neck portion, which has a predetermined length, is caused to have affinity for the silicon melt 3 in the state where the temperature is set in a similar manner as for the lower end of the seed crystal T, and then the dislocation-free portion N having a predetermined length is further formed. Thereby, it is possible to shorten the length of the dislocation-free portion N necessary for the dislocation-free state and to reliably remove the axial dislocation and dislocation of the dislocation-free portion N.

Außerdem kann in Schritt S03, nachdem die Temperatur des dislokationsfreien Abschnitts N auf eine Temperatur über der Temperatur des Flüssigkeitslevels der Siliciumschmelze 3 erhöht wurde, bewirkt werden, dass der dislokationsfreie Abschnitt N Affinität für die Siliciumschmelze 3 hat. Außerdem wird die Temperatur der Heizvorrichtung 2 zur Zeit des Schmelzens des Silicium-Polykristalls, der als Ausgangsmaterial dient, gemessen, um die Temperatur der Heizvorrichtung 2 auf der Basis des Messresultats zu regulieren, und dann kann die Temperatur der Siliciumschmelze eingestellt werden.In addition, in step S03, after the temperature of the dislocation-free portion N becomes a temperature above the temperature of the liquid level of the silicon melt 3 was increased, causing the dislocation-free portion N affinity for the silicon melt 3 Has. In addition, the temperature of the heater 2 at the time of melting the silicon polycrystal, which serves as a starting material, measured at the temperature of the heater 2 on the basis of the measurement result, and then the temperature of the silicon melt can be adjusted.

Der Silicium-Einkristall wird nahezu senkrecht zu der Grenzfläche K zwischen dem Silicium-Einkristall und der Siliciumschmelze 3, welches eine Oberfläche ist, in welcher der Kristall gezüchtet wird, gezüchtet. Aus diesem Grund schreiten die Dislokationen j, wie es in 16(a) gezeigt ist, wenn die Grenzfläche K zwischen dem Silicium-Einkristall und der Siliciumschmelze 3 eben ist, nicht zu der {111}-Ebene, welche eine Gleitebene des Silicium-Einkristalls ist, fort, sondern schreiten in der Richtung (Pfeilrichtung in der Zeichnung) fort, die nahezu senkrecht zu der Grenzfläche K ist. Wenn die Grenzfläche K eine nahezu horizontale ebene Oberfläche ist, kann daher ein Fall eintreten, in dem die Dislokationen j die axialen Dislokationen werden, die sich in der Wachstumsrichtung des Silicium-Einkristalls von der Grenzfläche K zu dem Schulterabschnitt und dem geraden Körperabschnitt des Silicium-Einkristalls erstrecken.The silicon single crystal becomes almost perpendicular to the interface K between the silicon single crystal and the silicon melt 3 , which is a surface in which the crystal is grown, is grown. For this reason, the dislocations j, as in 16 (a) is shown when the interface K between the silicon single crystal and the silicon melt 3 Similarly, it does not progress to the {111} plane, which is a sliding plane of the silicon single crystal, but advances in the direction (arrow direction in the drawing) nearly perpendicular to the interface K. Therefore, when the interface K is a nearly horizontal plane surface, there may occur a case where the dislocations j become the axial dislocations extending in the growth direction of the silicon single crystal from the interface K to the shoulder portion and the straight body portion of the silicon body. Single crystals extend.

Die Form der Grenzfläche zwischen dem Silicium-Einkristall und der Siliciumschmelze 3 ändert sich in Abhängigkeit von der Ziehgeschwindigkeit des Silicium-Einkristalls, das heißt der Geschwindigkeit des Hochgehens der Ziehachse 4. Folglich wird in Betracht gezogen, dass die Geschwindigkeit des Hochgehens der Ziehachse 4 geändert wird und somit die Form der planaren Grenzfläche K, die nahezu parallel zu der horizontalen Oberfläche ist, wie in 16(a) gezeigt ist, zu einer gekrümmten Form geändert wird. The shape of the interface between the silicon single crystal and the silicon melt 3 varies depending on the pulling rate of the silicon single crystal, that is, the speed of rising of the pulling axis 4 , Consequently, it is considered that the speed of raising the drawing axis 4 is changed and thus the shape of the planar interface K, which is almost parallel to the horizontal surface, as in 16 (a) is shown changed to a curved shape.

Wenn die Ziehgeschwindigkeit des Silicium-Einkristalls geringer als eine vorbestimmte Geschwindigkeit ist, wie es in 16(b) gezeigt ist; ändert sich die Grenzfläche K1 zwischen dem Silicium-Einkristall und der Siliciumschmelze 3 zu einer nach unten gerichteten konvexen Form. Wenn die Ziehgeschwindigkeit des Silicium-Einkristalls höher als eine vorbestimmte Geschwindigkeit ist, wie es in 16(c) gezeigt ist, ändert sich die Grenzfläche K2 zwischen dem Silicium-Einkristall und der Siliciumschmelze 3 zu einer nach oben gerichteten konvexen Form.When the pulling rate of the silicon monocrystal is less than a predetermined speed, as shown in FIG 16 (b) is shown; The interface K1 between the silicon single crystal and the silicon melt changes 3 to a downward convex shape. When the pulling rate of the silicon monocrystal is higher than a predetermined speed as shown in FIG 16 (c) is shown, the interface K2 between the silicon single crystal and the silicon melt changes 3 to an upward convex shape.

Das heißt, es ist möglich, die Form der Grenzflächen K1 und K2 zwischen dem Silicium-Einkristall und der Siliciumschmelze 3 zu regulieren, indem die Ziehgeschwindigkeit des Silicium-Einkristalls reguliert wird.That is, it is possible to form the interfaces K1 and K2 between the silicon single crystal and the silicon melt 3 to regulate by regulating the pulling rate of the silicon single crystal.

Der Silicium-Einkristall wird in Richtung senkrecht zu den Grenzflächen K1 und K2 gezüchtet bzw. wachsen gelassen. Außerdem schreiten die Dislokationen j in der Wachstumsrichtung des Silicium-Einkristalls fort. Das heißt, die Dislokationen j schreiten in normaler Richtung der virtuellen Tangentenebene an den Grenzflächen K1 und K2 zwischen dem Silicium-Einkristall und der Siliciumschmelze 3 fort.The silicon single crystal is grown in the direction perpendicular to the interfaces K1 and K2. In addition, the dislocations j proceed in the growth direction of the silicon single crystal. That is, the dislocations j propagate in the normal direction of the virtual tangent plane at the interfaces K1 and K2 between the silicon single crystal and the silicon melt 3 continued.

Aus diesem Grund schreiten die meisten der Dislokastionen j, wie es in 16(b) gezeigt ist, wenn die Grenzfläche K1 eine gekrümmte Oberfläche ist, die unten gerichtet konvex ist, in Richtung der Außenseite des dislokationsfreien Abschnitts N des Silicium-Einkristalls in Durchmesserrichtung fort. Wie in 16(c) gezeigt ist, pflanzen sich die Dislokationen j, wenn die Grenzfläche K2 eine gekrümmte Oberfläche ist, die nach oben konvex ist, zur Innenseite des dislokationsfreien Abschnitts N des Silicium-Einkristalls in der Durchmesserrichtung fort.For this reason, most of the dislocations j, as in 16 (b) that is, when the interface K1 is a curved surface that is downwardly directed convex, toward the outside of the dislocation-free portion N of the silicon single crystal in the diameter direction. As in 16 (c) 2, when the interface K2 is a curved surface that is convex upward, the dislocations j propagate toward the inside of the dislocation-free portion N of the silicon single crystal in the diameter direction.

Auf diese Weise wird die Form der Grenzfläche K reguliert und zu einer gekrümmten Form verformt, wodurch es möglich wird, dass die Fortpflanzungsrichtung der Dislokationen j in der Richtung bewegt wird, die von der Richtung der Zentralachse, welches die Wachstumsrichtung des Silicium-Einkristalls ist, verschieden ist. Das heißt, in einem Punkt, in dem die virtuelle Tangentenebene nicht horizontal in willkürlichen Punkten auf den Grenzflächen K1 und K2 ist, schreiten die Dislokationen j in der normalen Richtung der virtuellen Tangentenebene fort. In einem Punkt, in dem die virtuelle Tangentenebene in beliebigen Punkten an den Grenzflächen K1 und K2 nicht horizontal ist, bewegt sich daher die Fortbewegungsrichtung der Dislokationen j in der Richtung, die sich von der Richtung der Zentralachse, welches die Wachstumsrichtung des Silicium-Einkristalls ist, unterscheidet. Dadurch können die thermische Schockdislokation Jn und Misfit-Dislokation Jm, die nicht in der {111}-Ebene existieren, zu der {111}-Ebene bewegt werden, um sie zu entfernen.In this way, the shape of the interface K is regulated and deformed into a curved shape, whereby it is possible to move the propagation direction of the dislocations j in the direction from the direction of the central axis which is the growth direction of the silicon single crystal. is different. That is, at a point where the virtual tangent plane is not horizontal at arbitrary points on the boundaries K1 and K2, the dislocations j proceed in the normal direction of the virtual tangent plane. Therefore, at a point where the virtual tangent plane is not horizontal at arbitrary points at the interfaces K1 and K2, the traveling direction of the dislocations j moves in the direction different from the direction of the central axis which is the growth direction of the silicon single crystal differentiates. Thereby, the thermal shock dislocation Jn and misfit dislocation Jm that do not exist in the {111} plane can be moved to the {111} plane to remove them.

Das heißt, wenn die Grenzfläche K1 eine gekrümmte Oberfläche ist, die nach unten gerichtet konvex ist, schreiten die Dislokationen j in Richtung der Außenseite des dislokationsfreien Abschnitts N des Silicium-Einkristalls in der Durchmesserrichtung fort, um die äußere Umfangsoberfläche des Silicium-Einkristalls zu erreichen, und werden im dislokationsfreien Abschnitt N auf diese Weise entfernt. Außerdem schreiten die Dislokationen j, wenn die Grenzfläche K eine gekrümmte Oberfläche, die nach oben gerichtet konvex ist, ist, in Richtung der Innenseite des dislokationsfreien Abschnitts N des Silicium-Einkristalls in der Durchmesserrichtung fort und werden annihiliert und sind somit im dislokationsfreien Abschnitt N entfernt.That is, when the interface K1 is a curved surface that is downwardly convex, the dislocations j propagate toward the outside of the dislocation-free portion N of the silicon single crystal in the diameter direction to reach the outer peripheral surface of the silicon single crystal , and are removed in the dislocation-free section N in this way. In addition, when the interface K is a curved surface that is convex upward, the dislocations j propagate toward the inside of the dislocation-free portion N of the silicon single crystal in the diameter direction and are annihilated, and are thus removed in the dislocation-free portion N. ,

Daher ist es möglich, zu verhindern, dass die axialen Dislokationen J erzeugt werden, und zwar durch Entfernung der Dislokationen j, die sich von beliebigen Punkten an den Grenzflächen K1 und K2, in welchen die virtuelle Tangentenebene nicht horizontal ist, ausbreiten.Therefore, it is possible to prevent the axial dislocations J from being generated by removing the dislocations j propagating from arbitrary points at the interfaces K1 and K2 in which the virtual tangent plane is not horizontal.

Wenn bewirkt wird, dass die Dislokationen j in Richtung der Mittelachse des Silicium-Einkristalls gehen und so annihiliert werden, oder bewirkt wird, dass sie zur äußeren Umfangsoberfläche des Silicium-Einkristalls fortschreiten und so entfernt werden, kann ein Fall auftreten, in dem, wenn die Ziehgeschwindigkeit des Silicium-Einkristalls schwankt, der Durchmesser des zu bildenden Silicium-Einkristalls schwankt. Zu dieser Zeit tritt, selbst wenn der Durchmesser des Silicium-Einkristalls zu einem gewissen Grad abnimmt, kein Problem auf, solange es ein Durchmesser ist, der in der Lage ist, den schließlich zu bildenden Silicium-Einkristall zu halten. Außerdem gibt es, selbst wenn der Durchmesser des Silicium-Einkristalls zu einem gewissen Ausmaß zunimmt, keine Probleme,. solange er einen Durchmesser hat, der kein Ausgangsmaterial als Abfall verwirft. Solange der Durchmesser in dem Bereich, in dem das Ziehen des geraden Körperabschnitts des Silicium-Einkristalls nicht nachteilig beeinflusst wird, liegt, kann der Durchmesser des Silicium-Einkristalls zu einem Grad schwanken.When causing the dislocations j to go toward the central axis of the silicon single crystal and be annihilated or caused to proceed to the outer peripheral surface of the silicon single crystal and thus removed, there may occur a case where the pulling rate of the silicon monocrystal fluctuates, the diameter of the silicon monocrystal to be formed fluctuates. At this time, even if the diameter of the silicon single crystal decreases to a certain extent, no problem occurs as long as it is a diameter capable of holding the silicon single crystal finally to be formed. In addition, even if the diameter of the silicon single crystal increases to a certain extent, there are no problems. as long as it has a diameter that rejects any starting material as waste. As long as the diameter is in the range in which the pulling of the straight body portion of the silicon Single crystal is not adversely affected, the diameter of the silicon single crystal may vary to a degree.

Es kann der Fall eintreten, dass die Richtung des Fortschreitens der Dislokation von der Ziehrichtung des Silicium-Einkristalls infolge einer Änderung der Ziehgeschwindigkeit abweicht. Dieses Phänomen ist zum Zwecke der Dislokationsentfernung vorteilhaft.It may be the case that the direction of progress of the dislocation deviates from the pulling direction of the silicon monocrystal due to a change in the pulling speed. This phenomenon is advantageous for the purpose of dislocation removal.

Die Grenzfächen K1 und K2, die in 16(a) und 16(b) gezeigt sind, sind gekrümmte Oberflächen, die zur Mittelachse parallel sind, welche zur Wachstumsrichtung des Silicium-Einkristalls parallel ist. Das heißt, wenn die Mittelachse des Silicium-Einkristalls zu einer Drehachse wird, sind die Grenzflächen K1 und K2 gekrümmte Oberflächen, die rotationssymmetrisch zueinander sind. Aus diesem Grund kann die virtuelle Tangentenebene im Schnittpunkt der Grenzflächen K1 und K2 mit der Mittelachse des Silicium-Einkristalls horizontal sein. In diesem Fall schreiten die Dislokationen j, die an der Zentralachse des Silicium-Einkristalls erzeugt werden, an der Zentralachse des Silicium-Einkristalls in Wachstumsrichtung des Silicium-Einkristalls fort. Diese Dislokationen j können die axiale Dislokation sein, die sich von den Grenzflächen K1 und K2 zum Schulterabschnitt und dem geraden Körperabschnitt des Silicium-Einkristalls erstreckt.Boundaries K1 and K2, which are in 16 (a) and 16 (b) are curved surfaces which are parallel to the central axis, which is parallel to the growth direction of the silicon single crystal. That is, when the central axis of the silicon single crystal becomes an axis of rotation, the interfaces K1 and K2 are curved surfaces that are rotationally symmetric to each other. For this reason, the virtual tangent plane at the intersection of the interfaces K1 and K2 with the center axis of the silicon single crystal may be horizontal. In this case, the dislocations j, which are generated at the central axis of the silicon monocrystal, proceed at the central axis of the silicon monocrystal in the growth direction of the silicon monocrystal. These dislocations j may be the axial dislocation extending from the interfaces K1 and K2 to the shoulder portion and the straight body portion of the silicon single crystal.

Folglich werden in Schritt S03 der Ausführungsform, wie es in 17(a) und 17(b) gezeigt ist, die Grenzflächen K3 und K4 zwischen dem Silicium-Einkristall und der Siliciumschmelze 3 zu einer gekrümmten Oberfläche geformt und werden in einer Form, die asymmetrisch zur Zentralachse des Silicium-Einkristalls ist, verformt. Spezifisch ausgedrückt, die Temperaturverteilung in der Richtung senkrecht zu der Mittelachse des Silicium-Einkristalls, das heißt in der Durchmesserrichtung, wird in den Grenzflächen K3 und K4 erzeugt.Consequently, in step S03 of the embodiment as shown in FIG 17 (a) and 17 (b) is shown, the interfaces K3 and K4 between the silicon single crystal and the silicon melt 3 formed into a curved surface and deformed in a shape that is asymmetric to the central axis of the silicon single crystal. Specifically, the temperature distribution in the direction perpendicular to the center axis of the silicon single crystal, that is, in the diameter direction, is generated in the interfaces K3 and K4.

Wenn die Temperaturverteilung in der Durchmesserrichtung, das heißt der Temperaturgradient in der Durchmesserrichtung, in dem Silicium-Einkristall nicht erzeugt wird, wie es in den 16(b) und 16(c) gezeigt ist, werden die Grenzflächen K1 und K2 zwischen dem dislokationsfreien Abschnitt N und der Siliciumschmelze 3 eine gekrümmte Oberfläche, die zur Mittelachse symmetrisch ist, welche parallel zur Wachstumsrichtung des Silicium-Einkristalls ist.When the temperature distribution in the diameter direction, that is, the temperature gradient in the diameter direction, is not generated in the silicon single crystal as shown in FIGS 16 (b) and 16 (c) is shown, the interfaces K1 and K2 between the dislocation-free portion N and the silicon melt 3 a curved surface symmetrical with the central axis, which is parallel to the growth direction of the silicon single crystal.

Hier wird der dislokationsfreien Abschnitt N des Silicium-Einkristalls aus einer Richtung erwärmt oder abgekühlt, wobei der in 14 oder 15 gezeigte CZ-Ofen verwendet wird, wodurch die Temperaturverteilung senkrecht zur Mittelachsenrichtung des Silicium-Einkristalls in den Grenzflächen K1 und K2 erzeugt wird.Here, the dislocation-free portion N of the silicon single crystal is heated or cooled from one direction, with the in 14 or 15 shown CZ furnace is used, whereby the temperature distribution is generated perpendicular to the central axis direction of the silicon single crystal in the interfaces K1 and K2.

Wenn der in 14 gezeigte CZ-Ofen verwendet wird, wird die Nachbarschaft der Grenzflächen K1 und K2 des dislokationsfreien Abschnitts N aus einer Richtung durch die Laserstrahlbestrahlung aus dem Laserbestrahlungselement La erwärmt.If the in 14 is used, the neighborhood of the interfaces K1 and K2 of the dislocation-free portion N is heated from one direction by the laser beam irradiation from the laser irradiation element La.

Außerdem wird von der Seite, die dem Laserbestrahlungselement La gegenüber liegt, durch das Gaszuführungselement G Kühlgas zugeführt. Dadurch wird die Nachbarschaft der Grenzflächen K1 und K2 des dislokationsfreien Abschnitts N aus der Richtung, die der Richtung gegenüber liegt, in welcher des dislokationsfreie Abschnitt N erwärmt wird, gekühlt.In addition, from the side opposite to the laser irradiation element La, cooling gas is supplied through the gas supply element G. Thereby, the neighborhood of the interfaces K1 and K2 of the dislocation-free portion N from the direction opposite to the direction in which the dislocation-free portion N is heated is cooled.

Wenn der in 15 gezeigte CZ-Ofen verwendet wird, wird veranlasst, dass Strahlungswärme der Heizvorrichtung 2 und der Siliciumschmelze 3 die Nachbarschaft der Grenzflächen K1 und K2 des dislokationsfreien Abschnitts N aus der Öffnung 7A des Hitzeschildelements 7 erreicht, und der dislokationsfreie Abschnitt N aus einer Richtung erwärmt wird.If the in 15 shown CZ furnace is caused to radiant heat of the heater 2 and the silicon melt 3 the neighborhood of the interfaces K1 and K2 of the dislocation-free portion N from the opening 7A of the heat shield element 7 is reached, and the dislocation-free portion N is heated from one direction.

Auf diese Weise wird ein Temperaturgradient senkrecht zu der Richtung des Hochgehens der Ziehachse 4 in den Grenzflächen K1 und K2 erzeugt.In this way, a temperature gradient becomes perpendicular to the direction of rising of the drawing axis 4 generated in the interfaces K1 and K2.

Danach werden die Grenzflächen K3 und K4 zwischen dem dislokationsfreien Abschnitt N des Silicium-Einkristalls und der Siliciumschmelze 3, wie es in den 17(a) und 17(b) gezeigt ist, eine gebogene bzw. gekrümmte Oberfläche, die zur Mittelachse, die zur Wachstumsrichtung des Silicium-Einkristalls parallel ist, symmetrisch ist. Dadurch bewegt sich ein horizontaler Abschnitt Kd der Grenzflächen K3 und K4 von einem Abschnitt Kc an der Mittelachse des Silicium-Einkristalls zu einer Position weg von der Außenseite in Durchmesserrichtung.Thereafter, the interfaces K3 and K4 between the dislocation-free portion N of the silicon single crystal and the silicon melt 3 as it is in the 17 (a) and 17 (b) is shown, a curved surface which is symmetrical to the central axis, which is parallel to the growth direction of the silicon single crystal. Thereby, a horizontal portion Kd of the interfaces K3 and K4 moves from a portion Kc on the center axis of the silicon single crystal to a position away from the outside in the diameter direction.

Außerdem ändern sich die Formen der Grenzflächen K3 und K4 zwischen dem Silicium-Einkristall und der Siliciumschmelze 3 auch in Abhängigkeit von der Stärke eines Magnetfeldes, das durch das Magnetfeld erzeugende Element 9 erzeugt wird, der Drehgeschwindigkeit des Tiegels 1 und der Drehgeschwindigkeit des Silicium-Einkristalls, das heißt der Drehgeschwindigkeit bzw. Rotationsgeschwindigkeit der Ziehachse 4. Indem sie reguliert werden, werden die Formen der Grenzflächen K3 und K4 zwischen dem Silicium-Einkristall und der Siliciumschmelze 3 genauer reguliert und wird auch die Position des horizontalen Abschnitts Kd genauer reguliert.In addition, the shapes of the interfaces K3 and K4 change between the silicon single crystal and the silicon melt 3 also depending on the strength of a magnetic field, the magnetic field generating element 9 is generated, the rotational speed of the crucible 1 and the rotational speed of the Silicon single crystal, that is, the rotational speed or rotational speed of the drawing axis 4 , By being regulated, the shapes of the interfaces K3 and K4 become between the silicon single crystal and the silicon melt 3 More precisely, the position of the horizontal section Kd is also regulated more precisely.

Die Siliciumschmelze 3 und der Silicium-Einkristall können zum Beispiel in einen relativ ruhigen Zustand gebracht werden, indem die Rotationsgeschwindigkeit des Tiegels 1 und die Rotationsgeschwindigkeit der Ziehachse 4 reguliert werden. Wenn die Siliciumschmelze 3 und der Silicium-Einkristall relativ angehalten werden, wird auf diese Weise die Fluktuation der Konvektion der Siliciumschmelze 3 erzeugt. Dadurch ist die Konvektion der Siliciumschmelze 3 nicht symmetrisch zu der Mittelachse des Silicium-Einkristalls und das Wachstum des Silicium-Einkristalls ist nicht symmetrisch zu der Mittelachse des Silicium-Einkristalls. Das heißt, die Temperaturverteilung in den Grenzflächen K3 und K4 zwischen dem Silicium-Einkristall und der Siliciumschmelze 3 ist nicht symmetrisch zu der Mittelachse des Silicium-Einkristalls. Dadurch bewegen sich die horizontalen Abschnitte Kd der Grenzflächen K3 und K4 zu Positionen weg von den Abschnitten Kc an der Mittelachse des Silicium-Einkristalls zu der Außenseite in Durchmesserrichtung.The silicon melt 3 and the silicon single crystal can be brought into a relatively quiet state, for example, by the rotational speed of the crucible 1 and the rotational speed of the drawing axis 4 be regulated. When the silicon melt 3 and the silicon single crystal are relatively stopped, thus, the fluctuation of convection of the silicon melt becomes 3 generated. This is the convection of the silicon melt 3 not symmetrical to the center axis of the silicon single crystal and the growth of the silicon single crystal is not symmetrical to the center axis of the silicon single crystal. That is, the temperature distribution in the interfaces K3 and K4 between the silicon single crystal and the silicon melt 3 is not symmetrical to the central axis of the silicon single crystal. Thereby, the horizontal portions Kd of the interfaces K3 and K4 move to positions away from the portions Kc at the center axis of the silicon single crystal toward the outside in the diameter direction.

Außerdem kann die Stärke eines Magnetfeldes auf Null eingestellt werden, indem die Stärke eines Magnetfeldes, das durch das ein Magnetfeld erzeugendes Element 9 erzeugt wird, reduziert wird. Die Konvektion der Siliciumschmelze 3 wird durch das Magnetfeld richtig eingestellt. Wenn das Magnetfeld während des Ziehens des Silicium-Einkristalls annihiliert wird, wird daher bei der Konvektion der Siliciumschmelze 3 eine Fluktuation erzeugt. Dadurch ist die Konvektion der Siliciumschmelze 3 nicht symmetrisch zu der Mittelachse des Silicium-Einkristalls und das Wachstum des Silicium-Einkristalls ist zur Mittelachse des Silicium-Einkristalls nicht symmetrisch. Das heißt, die Temperaturverteilung in den Grenzflächen K3 und K4 zwischen dem Silicium-Einkristall und der Siliciumschmelze ist nicht symmetrisch zu der Mittelachse des Silicium-Einkristalls. Dadurch bewegen sich die horizontalen Abschnitte Kd der Grenzflächen K3 und K4 zu einer Position weg von Abschnitten Kc an der Mittelachse des Silicium-Einkristalls zu der Außenseite in Durchmesserrichtung.In addition, the strength of a magnetic field can be set to zero by the strength of a magnetic field generated by the magnetic field generating element 9 is generated is reduced. The convection of the silicon melt 3 is adjusted correctly by the magnetic field. Therefore, when the magnetic field is annihilated during the pulling of the silicon single crystal, the convection of the silicon melt becomes 3 generates a fluctuation. This is the convection of the silicon melt 3 not symmetrical with the center axis of the silicon single crystal and the growth of the silicon single crystal is not symmetrical to the center axis of the silicon single crystal. That is, the temperature distribution in the interfaces K3 and K4 between the silicon single crystal and the silicon melt is not symmetrical with the center axis of the silicon single crystal. Thereby, the horizontal portions Kd of the interfaces K3 and K4 move to a position away from portions Kc at the center axis of the silicon single crystal toward the outside in the diameter direction.

Außerdem kann in dem Zustand, in dem die Heizvorrichtung 2 asymmetrisch zu der Ziehachse 4 angeordnet ist, die Heizvorrichtung synchron mit der Drehung der Ziehachse 4 gedreht werden. Dadurch ist die Konvektion der Siliciumschmelze 3 nicht symmetrisch zu der Mittelachse des Silicium-Einkristalls, und die Temperaturverteilung der Siliciumschmelze 3 ist nicht symmetrisch zu der Mittelachse des Silicium-Einkristalls. Dadurch ist das Wachstum des Silicium-Einkristalls nicht symmetrisch zu der Mittelachse des Silicium-Einkristalls. Das heißt, die Temperaturverteilung in den Grenzflächen K3 und K4 zwischen dem Silicium-Einkristall und der Siliciumschmelze 3 ist nicht symmetrisch zu der Mittelachse des Silicium-Einkristalls. Dadurch bewegen sich die horizontalen Abschnitte Kd der Grenzflächen K3 und K4 zu Positionen weg von den Abschnitten Kc an der Mittelachse des Silicium-Einkristalls zu der Außenseite in Durchmesserrichtung.In addition, in the state where the heater 2 asymmetric to the drawing axis 4 is arranged, the heating device in synchronism with the rotation of the drawing axis 4 to be turned around. This is the convection of the silicon melt 3 not symmetrical with the center axis of the silicon single crystal, and the temperature distribution of the silicon melt 3 is not symmetrical to the central axis of the silicon single crystal. As a result, the growth of the silicon single crystal is not symmetrical to the center axis of the silicon single crystal. That is, the temperature distribution in the interfaces K3 and K4 between the silicon single crystal and the silicon melt 3 is not symmetrical to the central axis of the silicon single crystal. Thereby, the horizontal portions Kd of the interfaces K3 and K4 move to positions away from the portions Kc at the center axis of the silicon single crystal toward the outside in the diameter direction.

Außerdem kann bewirkt werden, dass Eigenschaften eines Abschnitts der inneren Umfangsoberfläche des Quarztiegels 1a sich von den Eigenschaften der anderen Abschnitte unterscheiden können. Spezifisch ausgedrückt, der Abschnitt mit etwa einem Viertel der gesamten inneren Umfangsoberfläche kann als geänderter Abschnitt, der sich von den anderen Abschnitten unterscheidet, in einem Bereich von etwa 10 cm vom oberen Ende des Quarztiegels 1a ausgebildet sein. In diesem Fall ist in dem geänderten Abschnitt der Blasengehalt in einer Position, in der die Tiefe von der Oberfläche im Bereich von 0,5 mm bis 1 mm ist, höher als der Blasengehalt in den anderen Abschnitten, und zwar in einem Bereich von 25% bis 35%. Der Blasengehalt des geänderten Abschnitts kann zum Beispiel um 30% höher sein als der Blasengehalt der anderen Abschnitte.In addition, properties of a portion of the inner peripheral surface of the quartz crucible may be caused to be caused 1a may differ from the properties of the other sections. Specifically, the portion having about 1/4 of the entire inner circumferential surface may be a changed portion different from the other portions in a range of about 10 cm from the upper end of the quartz crucible 1a be educated. In this case, in the changed portion, the bubble content in a position where the depth from the surface is in the range of 0.5 mm to 1 mm is higher than the bubble content in the other portions, in a range of 25%. up to 35%. For example, the blister content of the changed section may be 30% higher than the bladder content of the other sections.

Auf diese Weise werden die Eigenschaften eines Abschnitts der inneren Umfangsoberfläche des Quarztiegels 1a von den Eigenschaften der anderen Abschnitte verschieden gemacht, wodurch die Konvektion der Siliciumschmelze 3 nicht symmetrisch ist zu der Mittelachse des Silicium-Einkristalls und das Wachstum des Silicium-Einkristalls nicht symmetrisch zu der Mittelachse des Silicium-Einkristalls ist. Das heißt, die Temperaturverteilung in den Grenzflächen K3 und K4 zwischen dem Silicium-Einkristall und der Siliciumschmelze 3 ist symmetrisch zu der Mittelachse des Silicium-Einkristalls. Dadurch bewegen sich die horizontalen Abschnitte Kd der Grenzflächen K3 und K4 weg von Abschnitten Kc auf der Mittelachse des Silicum-Einkristalls zur Außenseite in Durchmesserrichtung.In this way, the properties of a portion of the inner peripheral surface of the quartz crucible become 1a made different from the properties of the other sections, whereby the convection of the silicon melt 3 is not symmetrical to the central axis of the silicon single crystal and the growth of the silicon single crystal is not symmetrical to the central axis of the silicon single crystal. That is, the temperature distribution in the interfaces K3 and K4 between the silicon single crystal and the silicon melt 3 is symmetrical to the central axis of the silicon single crystal. Thereby, the horizontal portions Kd of the interfaces K3 and K4 move away from portions Kc on the center axis of the silicon single crystal to the outside in the diameter direction.

Zusätzlich zu dem oben beschriebenen Verfahren können in ähnlicher Weise Verfahren entwickelt werden, in welchen die Positionen der horizontalen Abschnitte Kd der Grenzflächen K3 und K4 bewegt werden, indem Parameter verändert werden, zum Beispiel der Erwärmungszustand der Heizvorrichtung 2, die Stärke eines Magnetfeldes, das durch das ein Magnetfeld erzeugendes Element 9 erzeugt wird, die Drehgeschwindigkeit des Tiegels und die Drehgeschwindigkeit der Ziehachse 4.In addition to the method described above, similarly, methods can be developed in which the positions of the horizontal portions Kd of the interfaces K3 and K4 are moved by changing parameters, for example, the heating state of the heater 2 , the strength of a magnetic field generated by the magnetic field generating element 9 is generated, the rotational speed of the crucible and the rotational speed of the drawing axis 4 ,

Auf diese Weise bewegen sich die horizontalen Abschnitte Kd der Grenzflächen K3 und K4 von der Mittelachse des Silicium-Einkristalls zu der Außenseite in Durchmesserrichtung und somit ist die Ausbreitungsrichtung der Dislokation j, die an der Mittelachse des Silicium-Einkristalls erzeugt wurde, von der Richtung der Mittelachse, welche die Wachstumsrichtung des Silicium-Einkristalls ist, geändert worden. Außerdem können die horizontalen Abschnitte Kd der Grenzflächen K3 und K4 in geeigneter Weise bewegt werden. Dadurch können die thermische Schockdislokation Jn und die Misfit-Dislokation Jm, die nicht in der {111}-Ebene vorliegen, zuverlässig in den dislokationsfreien Abschnitt N durch Bewegung zu der {111}-Ebene entfernt werden. Dadurch ist es möglich, die Dislokation j, die sich von beliebigen Punkten an den Grenzflächen K3 und K4 erstreckt, zuverlässig zu entfernen und die axiale Dislokation J zuverlässig zu entfernen. In this way, the horizontal portions Kd of the interfaces K3 and K4 move from the center axis of the silicon single crystal to the outside in the diameter direction, and thus the propagation direction of the dislocation j generated at the central axis of the silicon single crystal is from the direction of the Center axis, which is the growth direction of the silicon single crystal, has been changed. In addition, the horizontal portions Kd of the interfaces K3 and K4 can be appropriately moved. Thereby, the thermal shock dislocation Jn and the misfist dislocation Jm which are not in the {111} plane can be reliably removed into the dislocation-free portion N by moving to the {111} plane. Thereby, it is possible to reliably remove the dislocation j extending from any points on the interfaces K3 and K4 and to reliably remove the axial dislocation J.

Gemäß der Ausführungsform ist es demnach möglich, einen Silicium-Einkristall herzustellen, der keine axiale Dislokation hat, die sich zum geraden Körperabschnitt erstreckt, die durch das Verfahren des Standes der Technik nicht entfernt werden kann, und zwar zusätzlich zu dem Effekt im Verfahren zur Herstellung eines Silicium-Einkristalls, das in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform und zweiten Ausführungsform beschrieben wurde. Es ist möglich, einen Wafer, der keine axiale Dislokation hat, aus dem geraden Körperabschnitt des Silicium-Einkristalls, der keine axiale Dislokation hat, herzustellen.According to the embodiment, therefore, it is possible to produce a silicon single crystal having no axial dislocation extending to the straight body portion which can not be removed by the prior art method, in addition to the effect in the method of production of a silicon single crystal described in the above-described first embodiment and second embodiment. It is possible to manufacture a wafer having no axial dislocation from the straight body portion of the silicon single crystal having no axial dislocation.

[Beispiel 1][Example 1]

In diesem Beispiel wird ein Silicium-Polykristall mit 300 kg in den Tiegel eingespritzt. Die Konzentration eines Dotierungsmittels wird so eingestellt, dass der Widerstandswert des geraden Körperabschnitts des herzustellenden Silicium-Einkristalls 12 Ωcm wird. Außerdem wird die Atmosphäre in dem CZ-Ofen auf eine Ar-Gasatmosphäre mit einem Druck von 50 Torr (6,666 kPa) eingestellt.In this example, a 300 kg silicon polycrystal is injected into the crucible. The concentration of a dopant is adjusted so that the resistance value of the straight body portion of the silicon single crystal to be produced becomes 12 Ωcm. In addition, the atmosphere in the CZ furnace is set to an Ar gas atmosphere with a pressure of 50 Torr (6.666 kPa).

Der Durchmesser des Impfkristalls wird auf 300 mm festgesetzt, um den dislokationsfreien Abschnitt zu züchten.The diameter of the seed crystal is set at 300 mm to grow the dislocation-free section.

Hier werden Schritt S00 bis Schritt S06 und Schritt S11 bis Schritt S13 unter Verwendung von fünf verschiedenen Bedingungen von Probe 1 bis Probe 5, gezeigt in Tabelle 2 als die Ziehbedingungen in Schritt S00, gezeigt in 2, durchgeführt. Spezifisch ausgedrückt, wie in Tabelle 2 gezeigt ist, wurden fünf verschiedene Kombinationen der Ziehgeschwindigkeit der Ziehachse, des Abstandes (der Höhe) des Hitzeschildabstandes vom Flüssigkeitslevel der Siliciumschmelze und der Retentionszeit, für welche der Impfkristall in die Siliciumschmelze unter Halten eingetaucht wurde, verwendet. [Tabelle 2] Ziehgeschwindigkeit (mm/mm) Abstand von der Schmelze (mm) Retentionszeit (min) Dislokation Probe 1 1,0 50 5 existiert Probe 2 1,0 50 100 existiert Probe 3 1,0 100 100 existiert Probe 4 1,5 100 100 Schlaufe Probe 5 0,5 150 100 dislokationsfrei Here, step S00 to step S06 and step S11 to step S13 are performed using five different conditions from sample 1 to sample 5 shown in Table 2 as the drawing conditions in step S00 shown in FIG 2 , carried out. Specifically, as shown in Table 2, five different combinations of the pulling rate of the drawing axis, the distance (height) of the heat shield spacing from the liquid level of the silicon melt, and the retention time for which the seed crystal was immersed in the silicon melt under holding were used. [Table 2] Pulling speed (mm / mm) Distance from the melt (mm) Retention time (min) dislocation Sample 1 1.0 50 5 there Sample 2 1.0 50 100 there Sample 3 1.0 100 100 there Sample 4 1.5 100 100 loop Sample 5 0.5 150 100 dislokationsfrei

In Schritt S13, der in 2 gezeigt ist, wurde der Zustand jeder Probe betrachtet. Wie in 8(a) gezeigt ist, erstreckt sich in Probe 1 die Dislokation in axialer Richtung, und die Dislokation wird entfernt. Wie in 8(b) gezeigt ist, wird in Probe 4, obgleich die Dislokation existiert, die Dislokarion in einer Schlaufenform annihiliert, und die Dislokation wird entfernt. Wie in 8(c) gezeigt ist, wird in Probe 5 die Dislokation entfernt.In step S13, which is in 2 is shown, the condition of each sample was considered. As in 8 (a) is shown in sample 1, the dislocation extends in the axial direction, and the dislocation is removed. As in 8 (b) is shown, in sample 4, although the dislocation exists, the dislocation is annihilated in a loop form, and the dislocation is removed. As in 8 (c) is shown in sample 5, the dislocation is removed.

Was die Ziehbedingungen in Schritt S00 angeht, so wird demnach die Ziehgeschwindigkeit der Ziehachse auf einen Bereich von 0,5 mm/min bis 1,5 mm/min eingestellt, die Entfernung (Höhe) von der Siliciumschmelze wird auf einen Bereich von 100 mm bis 150 mm eingestellt und die Retentionszeit wird auf 100 min eingestellt. Dadurch war es möglich, die Dislokation des dislokationsfreien Abschnitts zu entfernen und die Dislokation des Schulterabschnitts und des geraden Körperabschnitts des Silicium-Einkristalls zu entfernen.Accordingly, as for the drawing conditions in step S00, the pulling speed of the pulling axis is set to a range of 0.5 mm / min to 1.5 mm / min, the distance (height) of the silicon melt is set to a range of 100 mm 150 mm and the retention time is set to 100 min. Thereby, it was possible to remove the dislocation of the dislocation-free portion and to remove the dislocation of the shoulder portion and the straight body portion of the silicon single crystal.

[Beispiel 2][Example 2]

Wenn der Silicium-Einkristall unter Verwendung des Verfahrens des Standes der Technik hergestellt wird, wie es in 18(a) gezeigt ist, existiert die axiale Dislokation, die sich in der Mittelachsenrichtung des Silicium-Einkristalls erstreckt, im Neck-Abschnitt des Silicium-Einkristalls.When the silicon single crystal is prepared using the prior art method as disclosed in U.S. Pat 18 (a) As shown, the axial dislocation extending in the central axis direction of the silicon single crystal exists in the neck portion of the silicon single crystal.

Als Nächstes wurde die Entfernung der axialen Dislokation in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt.Next, the removal of the axial dislocation was carried out in a similar manner to Example 1.

Als Resultat wird in Schritt S13, der in 2 gezeigt ist, bestimmt, dass die axiale Dislokation im dislokationsfreien Abschnitt entfernt ist, wie es in 18(b) gezeigt ist. Alternativ bewegt sich, wie es in 18(c) gezeigt wird, die Ausbreitungsrichtung der Dislokation zu der {111}-Ebene, wobei diese von der Mittelachsenrichtung des Silicium-Einkristalls verschieden ist, und im dislokationsfreien Abschnitt erreicht die Dislokation die äußere Umfangsoberfläche des Silicium-Einkristalls und wird entfernt.As a result, in step S13, which is in 2 is shown, determines that the axial dislocation in the dislocation free section is removed, as shown in FIG 18 (b) is shown. Alternatively it moves, as is in 18 (c) is shown, the propagation direction of the dislocation to the {111} plane, which is different from the central axis direction of the silicon single crystal, and in the dislocation-free section, the dislocation reaches the outer peripheral surface of the silicon single crystal and is removed.

INDUSTRIELLE ANWENDBARKEITINDUSTRIAL APPLICABILITY

Ein Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls gemäß der Erfindung umfasst: einen Schritt, bei dem ein Impfkristall mit einer Siliciumschmelze in Kontakt gebracht wird und dann der Impfkristall (hoch)gezogen wird, um einen Silicium-Einkristall zu züchten; einen Schritt des Entfernens einer Dislokation, die in dem Silicium-Einkristall erzeugt wurde, indem bewirkt wird, dass die Dislokation zu der Außenseite des Silicium-Einkristalls in Durchmesserrichtung wandert, oder indem die Dislokation in einer Schlaufenform annihiliert wird, um einen dislokationsfreien Abschnitt im Silicium-Einkristall zu bilden, und einen Schritt, bei dem der Silicium-Einkristall gezogen wird, indem der dislokationsfreie Abschnitt gebildet wird und der Silicium-Einkristall bis zu einem vorbestimmten Durchmesser vergrößert wird, um einen geraden Körperabschnitt zu bilden.A method for producing a silicon single crystal according to the invention comprises: a step of contacting a seed crystal with a silicon melt, and then pulling the seed crystal (high) to grow a silicon single crystal; a step of removing a dislocation generated in the silicon single crystal by causing the dislocation to migrate toward the outside of the silicon single crystal in the diameter direction, or by annihilating the dislocation in a loop shape to form a dislocation-free portion in the silicon Single crystal, and a step in which the silicon single crystal is pulled by forming the dislocation-free portion and enlarging the silicon single crystal to a predetermined diameter to form a straight body portion.

Ein Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls gemäß der Erfindung löst wenigstens eines der folgenden Probleme: Realisierung eines dislokationsfreien Zustands durch Entfernung der Dislokation, die im Schritt des Inkontaktbringens des Impfkristalls mit der Siliciumschmelze erzeugt wurde; zur genauen Ermittlung der Situation der Erzeugung und Entfernung der Dislokation; zur genauen Ermittlung einer Beziehung zwischen dem Zustand der Dislokation im Neck-Abschnitt und der Ziehbedingungen des Silicium-Einkristalls und zur genauen Ermittlung der Ziehbedingungen des Silicium-Einkristalls, die geeignet sind, einen dislokationsfreien Zustand einzustellen.A method for producing a silicon single crystal according to the invention solves at least one of the following problems: realization of a dislocation-free state by removing the dislocation generated in the step of contacting the seed crystal with the silicon melt; to accurately determine the situation of generation and removal of the dislocation; for accurately determining a relationship between the state of dislocation in the neck portion and the pulling conditions of the silicon single crystal and for accurately determining the pulling conditions of the silicon single crystal capable of setting a dislocation-free state.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1a1a
Quarztiegelquartz crucible
33
Siliciumschmelzesilicon melt
44
Ziehachse (Mittelachse)Drawing axis (middle axis)
66
Silicium-EinkristallSilicon single crystal
6a6a
Schulterabschnittshoulder portion
6b6b
gerader Körperabschnittstraight body section
BB
Strahlung hoher EnergieHigh energy radiation
NN
dislokationsfreier Abschnitt (Dislokationsentfernungsabschnitt, Abschnitt zur Entfernung einer axialen Dislokation)dislocation-free section (dislocation removal section, axial dislocation removal section)
TT
Impfkristallseed
K1, K2, K3, K4K1, K2, K3, K4
Grenzfläche (Feststoff-FlüssigkeitGrenzfläche)Interface (solid-liquid interface)

Claims (11)

Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls, bei dem ein Silicium-Einkristall durch ein CZ-Verfahren gezogen wird, umfassend die folgenden Schritte: Eintauchen eines Impfkristalls in eine Siliciumschmelze und Beginnen, den Impfkristall zu ziehen, um den Silicium-Einkristall aus der Siliciumschmelze wachsen zu lassen; Bilden eines geraden Körperabschnitts des als Siliciumwafer zu verwendenden Silicium-Einkristalls, und Entfernen einer axialen Dislokation, die im Schritt des Eintauchens erzeugt wurde, und die sich in Kristallziehrichtung erstreckt, vor dem Schritt des Bildens eines geraden Körperabschnitts, wobei der Schritt des Entfernens der axialen Dislokation durch asymmetrisches Erwärmen bezüglich der Mittelachse des Silicium-Einkristalls ausgeführt wird, und die Fluktuation im Zustand der Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche zwischen der Siliciumschmelze und dem Silicium-Einkristall erhöht wird und die Richtung, in welcher sich die axiale Dislokation erstreckt, von der Kristallwachstumsrichtung weg bewegt wird.A method of producing a silicon single crystal in which a silicon single crystal is grown by a CZ method, comprising the steps of: dipping a seed crystal in a silicon melt and starting to pull the seed crystal to grow the silicon single crystal from the silicon melt allow; Forming a straight body portion of the silicon single crystal to be used as the silicon wafer, and removing an axial dislocation generated in the step of dipping and extending in the crystal pulling direction, before the step of forming a straight body portion, the step of removing the axial body Dislocation by asymmetric heating with respect to the center axis of the silicon single crystal is carried out, and the fluctuation in the state of solid-liquid The interface between the silicon melt and the silicon single crystal is increased and the direction in which the axial dislocation extends is moved away from the crystal growth direction. Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls gemäß Anspruch 1, wobei im Schritt des Entfernens einer axialen Dislokation eine Rotation des Silicium-Einkristalls bezüglich der Siliciumschmelze verringert wird und die Fluktuation im Zustand der Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche erhöht wird.A method of producing a silicon single crystal according to claim 1, wherein, in the step of removing an axial dislocation, rotation of the silicon single crystal with respect to the silicon melt is reduced and fluctuation in the solid-liquid interface state is increased. Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls gemäß Anspruch 1, wobei im Schritt des Entfernens einer axialen Dislokation die Magnetfeldstärke, die auf die Siliciumschmelze angewendet wird, verringert wird, und die Fluktuation im Zustand der Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche erhöht wird.The method for producing a silicon single crystal according to claim 1, wherein in the step of removing an axial dislocation, the magnetic field intensity applied to the silicon melt is reduced, and the fluctuation in the solid-liquid interface state is increased. Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls gemäß Anspruch 1, wobei das asymmetrische Erwärmen durch Erwärmen des Silicium-Einkristalls aus einer Richtung durch eine Öffnung eines Hitzeschildbereichs, wobei das Hitzeschild, das gegen Wärme abschirmt, derart über einem Tiegel angeordnet ist, so dass es die laterale Seite des wachsenden Silicium-Einkristalls umgibt und die obere Seite eines Teils des Flüssigkeitslevels der Siliciumschmelze umgibt, durchgeführt wird, und eine zu öffnende und verschließbare Öffnung am unteren Ende des Hitzeschildelements gebildet ist, und das asymmetrische Erwärmen ausgeführt wird, wobei das Hitzeschildelement und eine Ziehachse des Silicium-Einkristalls integral um die Achse, die mit der Ziehachse konsistent ist, synchron mit der Drehung der Ziehachse gedreht werden.The method for producing a silicon single crystal according to claim 1, wherein the asymmetric heating is performed by heating the silicon single crystal from one direction through an opening of a heat shield portion, wherein the heat shield shielding against heat is disposed above a crucible so as to be the heat shield lateral side of the growing silicon single crystal and surrounding the upper side of a part of the liquid level of the silicon melt is performed, and an openable and closable opening at the lower end of the heat shield element is formed, and the asymmetric heating is carried out, wherein the heat shield element and a The pulling axis of the silicon single crystal is integrally rotated about the axis which is consistent with the pulling axis in synchronism with the rotation of the pulling axis. Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls, bei dem ein Silicium-Einkristall durch ein CZ-Verfahren gezogen wird, umfassend die folgenden Schritte: Eintauchen eines Impfkristalls in eine Siliciumschmelze und Beginnen, den Impfkristall zu ziehen, um den Silicium-Einkristall aus der Siliciumschmelze wachsen zu lassen; Bilden eines geraden Körperabschnitts des als Siliciumwafer zu verwendenden Silicium-Einkristalls; und Entfernen einer axialen Dislokation, die im Schritt des Eintauchens erzeugt wurde und die sich in Kristallziehrichtung erstreckt, vor dem Schritt des Bildens eines geraden Körperabschnitts, wobei der Schritt des Entfernens der axialen Dislokation durch Ausbilden einer Temperaturverteilung, die asymmetrisch bezüglich der Mittelachse des Silicium-Einkristalls an einer Flüssigkeit-Feststoff-Grenzfläche zwischen der Siliciumschmelze und dem Silicium-Einkristall ist, ausgeführt wird, und die Fluktuation im Zustand der Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche erhöht wird und die Richtung, in welcher sich die axiale Dislokation erstreckt, von der Kristallwachstumsrichtung weg bewegt wird.A method of producing a silicon single crystal in which a silicon single crystal is grown by a CZ method comprising the following steps: Immersing a seed crystal in a silicon melt and starting to draw the seed crystal to grow the silicon single crystal from the silicon melt; Forming a straight body portion of the silicon single crystal to be used as the silicon wafer; and Removing an axial dislocation generated in the step of immersion and extending in the crystal pulling direction, before the step of forming a straight body portion, wherein the step of removing the axial dislocation is performed by forming a temperature distribution that is asymmetric with respect to the center axis of the silicon single crystal at a liquid-solid interface between the silicon melt and the silicon single crystal, and the fluctuation in the state of solid state Liquid interface is increased and the direction in which the axial dislocation extends, is moved away from the crystal growth direction. Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls gemäß Anspruch 5, wobei die asymmetrische Temperaturverteilung durch Erwärmen der Flüssigkeit-Feststoff-Grenzfläche aus einer Richtung unter Verwendung von Laserstrahlbestrahlung aus einem Laserbestrahlungselement erzeugt wird, während die Flüssigkeit-Feststoff-Grenzfläche von der Seite, die dem Laserbestrahlungselement gegenüber liegt, unter Verwendung von Kühlgas, das durch ein Gaszuführungselement zugeführt wird, gekühlt wird, und das Laserbestrahlungselement und das Gaszuführungselement entlang einer Ziehachse des Silicium-Einkristalls zentriert in Synchronisation mit der Ziehachse des Silicium-Einkristalls rotiert werden.The method for producing a silicon single crystal according to claim 5, wherein the asymmetric temperature distribution is generated by heating the liquid-solid interface from one direction using laser beam irradiation from a laser irradiation element, while the liquid-solid interface from the side facing the laser irradiation element is cooled by using cooling gas supplied through a gas supply member, and the laser irradiation member and the gas supply member are rotated centered along a pulling axis of the silicon single crystal in synchronization with the pulling axis of the silicon single crystal. Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls gemäß Anspruch 5, wobei die asymmetrische Temperaturverteilung dadurch gebildet wird, dass die Stärke eines Magnetfeldes von einem vorbestimmten Wert auf Null eingestellt wird.A method of producing a silicon single crystal according to claim 5, wherein the asymmetrical temperature distribution is formed by setting the strength of a magnetic field from a predetermined value to zero. Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls gemäß Anspruch 5, wobei die asymmetrische Temperaturverteilung dadurch gebildet wird, dass ein Tiegel erwärmt wird, indem eine Heizvorrichtung an der Außenseite des Tiegels asymmetrisch zu einer Ziehachse des Silicium-Einkristalls angeordnet wird, und die Heizvorrichtung synchron mit der Drehung der Ziehachse gedreht wird.The method of manufacturing a silicon single crystal according to claim 5, wherein the asymmetric temperature distribution is formed by heating a crucible by arranging a heater on the outside of the crucible asymmetrically with respect to a pulling axis of the silicon single crystal, and heating the heater synchronously with the crucible Rotation of the drawing axis is rotated. Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls gemäß Anspruch 5, wobei die asymmetrische Temperaturverteilung durch Verwendung eines Quarztiegels, bei dem eine Eigenschaft eines Abschnitts der inneren Umfangsoberfläche des Quarztiegels sich von der der anderen Abschnitte der inneren Umfangsoberfläche des Quarztiegels unterscheidet, so dass das Auftreten eines Pulsierens in einem Teil der Siliciumschmelze, die der Quarzglastiegel aufnimmt, höher gemacht und eine Vibration des Schmelzlevels verursacht wird.The method for producing a silicon single crystal according to claim 5, wherein the asymmetric temperature distribution by using a quartz crucible in which a property of a portion of the inner peripheral surface of the quartz crucible is different from that of the other portions of the inner peripheral surface of the quartz crucible, so that occurrence of pulsation in a part of the silicon melt, which receives the quartz glass crucible, made higher and causes a vibration of the melt level. Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls gemäß Anspruch 5, wobei im Schritt des Entfernens einer axialen Dislokation eine Rotation des Silicium-Einkristalls bezüglich der Siliciumschmelze verringert wird. A method for producing a silicon single crystal according to claim 5, wherein, in the step of removing an axial dislocation, rotation of the silicon single crystal with respect to the silicon melt is reduced. Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls gemäß Anspruch 5, wobei im Schritt des Entfernens einer axialen Dislokation die Magnetfeldstärke, die auf die Siliciumschmelze angewendet wird, verringert wird.A method of producing a silicon single crystal according to claim 5, wherein in the step of removing an axial dislocation, the magnetic field intensity applied to the silicon melt is reduced.
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