JP2000264784A - シリコン単結晶の製造方法ならびにこの方法で製造された単結晶およびシリコンウエーハ - Google Patents
シリコン単結晶の製造方法ならびにこの方法で製造された単結晶およびシリコンウエーハInfo
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- JP2000264784A JP2000264784A JP11071205A JP7120599A JP2000264784A JP 2000264784 A JP2000264784 A JP 2000264784A JP 11071205 A JP11071205 A JP 11071205A JP 7120599 A JP7120599 A JP 7120599A JP 2000264784 A JP2000264784 A JP 2000264784A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 横磁場を印加するＣＺ法において、成長単結
晶の成長方向の格子間酸素濃度の均一性が高いシリコン
単結晶棒を高生産性、高歩留りで育成できるシリコン単
結晶の製造方法を提供する。 【解決手段】 石英ルツボ内のシリコン融液から単結晶
を引上げるに際し、該石英ルツボ内の融液に結晶成長軸
と垂直方向の磁場を印加しながら単結晶棒を成長させる
シリコン単結晶の製造方法において、ルツボ内のシリコ
ン融液表面に発生する高温部と低温部の内、いずれか一
方が常に結晶成長の固液界面に位置するようにして結晶
成長を行うことを特徴とするシリコン単結晶の製造方
法。
晶の成長方向の格子間酸素濃度の均一性が高いシリコン
単結晶棒を高生産性、高歩留りで育成できるシリコン単
結晶の製造方法を提供する。 【解決手段】 石英ルツボ内のシリコン融液から単結晶
を引上げるに際し、該石英ルツボ内の融液に結晶成長軸
と垂直方向の磁場を印加しながら単結晶棒を成長させる
シリコン単結晶の製造方法において、ルツボ内のシリコ
ン融液表面に発生する高温部と低温部の内、いずれか一
方が常に結晶成長の固液界面に位置するようにして結晶
成長を行うことを特徴とするシリコン単結晶の製造方
法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、横磁場を印加する
チョクラルスキー法（Horizontal Magnetic-field-appl
ied Czochralski Method、ＨＭＣＺ法）により、シリコ
ン単結晶棒を成長させるシリコン単結晶の製造方法に関
する。
チョクラルスキー法（Horizontal Magnetic-field-appl
ied Czochralski Method、ＨＭＣＺ法）により、シリコ
ン単結晶棒を成長させるシリコン単結晶の製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造に用いられるシリコン単結晶
の製造方法として、石英ルツボ内のシリコン融液から結
晶を成長させつつ引上げるチョクラルスキー法（ＣＺ
法）が広く行われている。ＣＺ法では、ルツボの側面か
ら加熱を行うために融液中に自然対流が発生する。ま
た、高品質のシリコン単結晶を得るために、結晶の回転
数やルツボの回転数を調整するので、シリコン融液内に
は強制対流も生じて複雑な流れとなる。かかる融液内対
流の制御にはシリコンメルトに静磁場を印加する方法が
有効であるといわれている（「磁場応用ＣＺシリコン結
晶成長とその特性」、集積回路シンポジウム、１９８
０．１１参照）。このような方法は、横磁場型のＨＭＣ
Ｚ法として広く知られ、メルト表面の縦（垂直）磁場成
分については、これを０とするか、あるいは横磁場成分
に対して非常に小さい比率として製造が行われてきた。
これは、ＨＭＣＺ法では上下の融液対流を抑制し、単結
晶の育成を容易にすることが大きな目的であるからであ
る。
の製造方法として、石英ルツボ内のシリコン融液から結
晶を成長させつつ引上げるチョクラルスキー法（ＣＺ
法）が広く行われている。ＣＺ法では、ルツボの側面か
ら加熱を行うために融液中に自然対流が発生する。ま
た、高品質のシリコン単結晶を得るために、結晶の回転
数やルツボの回転数を調整するので、シリコン融液内に
は強制対流も生じて複雑な流れとなる。かかる融液内対
流の制御にはシリコンメルトに静磁場を印加する方法が
有効であるといわれている（「磁場応用ＣＺシリコン結
晶成長とその特性」、集積回路シンポジウム、１９８
０．１１参照）。このような方法は、横磁場型のＨＭＣ
Ｚ法として広く知られ、メルト表面の縦（垂直）磁場成
分については、これを０とするか、あるいは横磁場成分
に対して非常に小さい比率として製造が行われてきた。
これは、ＨＭＣＺ法では上下の融液対流を抑制し、単結
晶の育成を容易にすることが大きな目的であるからであ
る。
【０００３】ところで近年の高集積化された半導体素子
の製造では、基板であるシリコンウエーハ中に混入され
た、格子間酸素原子が様々な形で利用されており、素子
作製プロセスでの熱応力に耐えるための機械強度の向上
や、素子作製プロセスで過剰に混入した格子間酸素原子
が析出して形成される微小欠陥（Ｂｕｌｋ Ｍｉｃｒｏ
Ｄｅｆｅｃｔ）による重金属不純物のゲッタリングサ
イトとしての利用等が挙げられる。従って、近年の高品
質シリコン単結晶においては、格子間酸素濃度の制御や
その均一性が重要となっている。
の製造では、基板であるシリコンウエーハ中に混入され
た、格子間酸素原子が様々な形で利用されており、素子
作製プロセスでの熱応力に耐えるための機械強度の向上
や、素子作製プロセスで過剰に混入した格子間酸素原子
が析出して形成される微小欠陥（Ｂｕｌｋ Ｍｉｃｒｏ
Ｄｅｆｅｃｔ）による重金属不純物のゲッタリングサ
イトとしての利用等が挙げられる。従って、近年の高品
質シリコン単結晶においては、格子間酸素濃度の制御や
その均一性が重要となっている。
【０００４】しかし、上記のようなＨＭＣＺ法による引
上げ方法では、石英ルツボ内のシリコン融液対流が抑制
されており、結晶製造は容易であるが、結晶品質として
格子間酸素濃度の微小変動が生じ、単結晶の製品収率が
低下する場合があった。すなわち、結晶の成長方向長さ
において数百ミクロン〜数ミリ程度で振幅が１ｐｐｍａ
程度の格子間酸素濃度の変動が生じ、この部分から作ら
れるシリコンウエーハの面内方向の酸素濃度分布を著し
く悪化させた。これらについては特開平９−１８８５９
０号公報等の改善方法が開示されているが、必ずしも十
分な効果を挙げることはできなかった。
上げ方法では、石英ルツボ内のシリコン融液対流が抑制
されており、結晶製造は容易であるが、結晶品質として
格子間酸素濃度の微小変動が生じ、単結晶の製品収率が
低下する場合があった。すなわち、結晶の成長方向長さ
において数百ミクロン〜数ミリ程度で振幅が１ｐｐｍａ
程度の格子間酸素濃度の変動が生じ、この部分から作ら
れるシリコンウエーハの面内方向の酸素濃度分布を著し
く悪化させた。これらについては特開平９−１８８５９
０号公報等の改善方法が開示されているが、必ずしも十
分な効果を挙げることはできなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明はこの
ような従来の問題点に鑑みてなされたもので、横磁場を
印加するＣＺ法において、成長単結晶の成長方向の格子
間酸素濃度の均一性が高いシリコン単結晶棒を高生産
性、高歩留りで育成できるシリコン単結晶の製造方法を
提供することを主たる目的とする。
ような従来の問題点に鑑みてなされたもので、横磁場を
印加するＣＺ法において、成長単結晶の成長方向の格子
間酸素濃度の均一性が高いシリコン単結晶棒を高生産
性、高歩留りで育成できるシリコン単結晶の製造方法を
提供することを主たる目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の請求項１に記載した発明は、石英ルツボ内のシ
リコン融液から単結晶を引上げるに際し、該石英ルツボ
内の融液に結晶成長軸と垂直方向の磁場を印加しながら
単結晶棒を成長させるシリコン単結晶の製造方法におい
て、ルツボ内のシリコン融液表面に発生する高温部と低
温部の内、いずれか一方が常に結晶成長の固液界面に位
置するようにして結晶成長を行うことを特徴とするシリ
コン単結晶の製造方法である。
本発明の請求項１に記載した発明は、石英ルツボ内のシ
リコン融液から単結晶を引上げるに際し、該石英ルツボ
内の融液に結晶成長軸と垂直方向の磁場を印加しながら
単結晶棒を成長させるシリコン単結晶の製造方法におい
て、ルツボ内のシリコン融液表面に発生する高温部と低
温部の内、いずれか一方が常に結晶成長の固液界面に位
置するようにして結晶成長を行うことを特徴とするシリ
コン単結晶の製造方法である。
【０００７】このように、ルツボ内のシリコン融液表面
に発生する高温部と低温部の内、いずれか一方が常に結
晶成長の固液界面に位置するようにして結晶成長を行う
ことによって、結晶成長中に生じる成長方向の酸素濃度
の変動を抑制することができると共に、結晶の径方向面
内の格子間酸素濃度の均一性を向上させることができ
る。
に発生する高温部と低温部の内、いずれか一方が常に結
晶成長の固液界面に位置するようにして結晶成長を行う
ことによって、結晶成長中に生じる成長方向の酸素濃度
の変動を抑制することができると共に、結晶の径方向面
内の格子間酸素濃度の均一性を向上させることができ
る。
【０００８】そしてこの場合、請求項２に記載したよう
に、前記高温部、低温部のいずれか一方が常にシリコン
融液表面の中心部に位置する状態で結晶成長するように
することができる。このようにすれば、結晶成長が容易
であると共に、結晶成長固液界面に高温部あるいは低温
部が位置することができ、この状態を長時間安定して保
持出来るので、より一層結晶成長方向の格子間酸素濃度
の変動を抑制することができ、格子間酸素濃度の均一性
の高い単結晶の生産性と歩留りの向上を図ることができ
る。
に、前記高温部、低温部のいずれか一方が常にシリコン
融液表面の中心部に位置する状態で結晶成長するように
することができる。このようにすれば、結晶成長が容易
であると共に、結晶成長固液界面に高温部あるいは低温
部が位置することができ、この状態を長時間安定して保
持出来るので、より一層結晶成長方向の格子間酸素濃度
の変動を抑制することができ、格子間酸素濃度の均一性
の高い単結晶の生産性と歩留りの向上を図ることができ
る。
【０００９】さらにこの場合、請求項３に記載したよう
に、前記融液表面の高温部、低温部の検出を放射温度
計、熱電対またはＣＣＤカメラで行うことができる。こ
のように融液表面の温度分布を放射温度計、熱電対また
はＣＣＤカメラで測定して高温部または低温部の位置と
範囲を検出、確認するようにすれば、高温部、低温部を
容易に検出して常に融液表面の中心部に位置させること
ができ、温度分布の変動防止に有効であり、単結晶成長
方向の格子間酸素濃度の均一性を向上させることができ
る。
に、前記融液表面の高温部、低温部の検出を放射温度
計、熱電対またはＣＣＤカメラで行うことができる。こ
のように融液表面の温度分布を放射温度計、熱電対また
はＣＣＤカメラで測定して高温部または低温部の位置と
範囲を検出、確認するようにすれば、高温部、低温部を
容易に検出して常に融液表面の中心部に位置させること
ができ、温度分布の変動防止に有効であり、単結晶成長
方向の格子間酸素濃度の均一性を向上させることができ
る。
【００１０】そして、請求項４に記載したように、請求
項３のシリコン単結晶の製造方法において、前記放射温
度計、熱電対またはＣＣＤカメラによる融液表面の温度
分布のモニタを、結晶成長中常時連続して行い、融液表
面に発生する高温部と低温部の内、いずれか一方が常に
結晶成長の固液界面に位置するようにして結晶成長を行
うことが望ましい。
項３のシリコン単結晶の製造方法において、前記放射温
度計、熱電対またはＣＣＤカメラによる融液表面の温度
分布のモニタを、結晶成長中常時連続して行い、融液表
面に発生する高温部と低温部の内、いずれか一方が常に
結晶成長の固液界面に位置するようにして結晶成長を行
うことが望ましい。
【００１１】次に、本発明の請求項５に記載した発明
は、請求項３のシリコン単結晶の製造方法において、前
記放射温度計、熱電対またはＣＣＤカメラによる融液表
面の温度分布のモニタを、予め結晶成長実験を行って、
融液表面に発生する高温部と低温部の内、いずれか一方
が常に結晶成長の固液界面に位置する条件を求め、結晶
成長操業に適用することを特徴とするシリコン単結晶の
製造方法である。
は、請求項３のシリコン単結晶の製造方法において、前
記放射温度計、熱電対またはＣＣＤカメラによる融液表
面の温度分布のモニタを、予め結晶成長実験を行って、
融液表面に発生する高温部と低温部の内、いずれか一方
が常に結晶成長の固液界面に位置する条件を求め、結晶
成長操業に適用することを特徴とするシリコン単結晶の
製造方法である。
【００１２】融液表面に発生する高温部と低温部の内、
いずれか一方を常に結晶成長の固液界面に位置させる条
件としては、融液内部の温度分布、融液の対流方向・位
置・速度、成長結晶回転速度、ルツボ回転速度、炉内温
度分布、炉内雰囲気ガス流量・流速・吹き出し位置、横
磁場強度・磁場中心位置、各炉の特性等の要因が複雑に
絡み合っているので、予め結晶成長実験を行って要因を
絞り込むことになる。そして実際の操業においては、そ
の絞り込んだ要因に放射温度計、熱電対またはＣＣＤカ
メラの検出結果をフィードバックして融液表面の温度分
布の安定化を図り、これを結晶成長中保持することによ
って成長結晶中の格子間酸素濃度の変動を抑制すること
ができる。
いずれか一方を常に結晶成長の固液界面に位置させる条
件としては、融液内部の温度分布、融液の対流方向・位
置・速度、成長結晶回転速度、ルツボ回転速度、炉内温
度分布、炉内雰囲気ガス流量・流速・吹き出し位置、横
磁場強度・磁場中心位置、各炉の特性等の要因が複雑に
絡み合っているので、予め結晶成長実験を行って要因を
絞り込むことになる。そして実際の操業においては、そ
の絞り込んだ要因に放射温度計、熱電対またはＣＣＤカ
メラの検出結果をフィードバックして融液表面の温度分
布の安定化を図り、これを結晶成長中保持することによ
って成長結晶中の格子間酸素濃度の変動を抑制すること
ができる。
【００１３】さらに、本発明の請求項６に記載した発明
は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の方
法により製造されたシリコン単結晶であり、結晶中の成
長方向格子間酸素濃度の均一性の極めて高いシリコン単
結晶である。
は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の方
法により製造されたシリコン単結晶であり、結晶中の成
長方向格子間酸素濃度の均一性の極めて高いシリコン単
結晶である。
【００１４】そして、本発明の請求項７に記載した発明
は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の方
法により製造されたシリコン単結晶から得られるシリコ
ン単結晶ウエーハであり、格子間酸素濃度の面内径方向
分布の微少変動を著しく低減したシリコン単結晶ウエー
ハとすることができる。
は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の方
法により製造されたシリコン単結晶から得られるシリコ
ン単結晶ウエーハであり、格子間酸素濃度の面内径方向
分布の微少変動を著しく低減したシリコン単結晶ウエー
ハとすることができる。
【００１５】さらに本発明の請求項８に記載した発明
は、石英ルツボ内のシリコン融液から引上げる単結晶の
結晶成長軸方向の長さ４０ｍｍの任意の区間において、
格子間酸素濃度の変動幅が０．５ｐｐｍａ以下であるこ
とを特徴とする水平磁場型チョクラルスキー法で製造さ
れたシリコン単結晶であり、格子間酸素濃度の結晶成長
軸方向の微少変動を著しく低減したシリコン単結晶とす
ることができる。
は、石英ルツボ内のシリコン融液から引上げる単結晶の
結晶成長軸方向の長さ４０ｍｍの任意の区間において、
格子間酸素濃度の変動幅が０．５ｐｐｍａ以下であるこ
とを特徴とする水平磁場型チョクラルスキー法で製造さ
れたシリコン単結晶であり、格子間酸素濃度の結晶成長
軸方向の微少変動を著しく低減したシリコン単結晶とす
ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。本
発明者等は、横磁場を印加するＣＺ法によるシリコン単
結晶の成長に際し、従来のＨＭＣＺ法で引上げた場合に
単結晶成長軸方向の格子間酸素濃度の均一性が十分でな
い場合があり、その原因を調査、究明した所、融液表面
に発生する高温部または低温部が深く関係していること
を見出し、詳細に条件を詰めて本発明を完成させた。
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。本
発明者等は、横磁場を印加するＣＺ法によるシリコン単
結晶の成長に際し、従来のＨＭＣＺ法で引上げた場合に
単結晶成長軸方向の格子間酸素濃度の均一性が十分でな
い場合があり、その原因を調査、究明した所、融液表面
に発生する高温部または低温部が深く関係していること
を見出し、詳細に条件を詰めて本発明を完成させた。
【００１７】先ず、ＨＭＣＺ法における融液（以下、メ
ルトということがある）の温度分布を測定し、対流を観
察した。本発明者等の調査、実験によると、融液表面温
度の測定と、表面対流の観察から、ＨＭＣＺ法において
は、融液表面にある特定の温度分布が生じることが判っ
た。また、その温度分布に対応するようなメルト対流も
観察された。その様子は、例えば図２に示したように、
石英ルツボ４のほぼ対向するルツボの周辺の２箇所で上
昇流が生じ、ルツボの中心線付近に向かって融液３が流
れ込むというものである。この際、融液表面における上
昇流の部分が高温部となり、融液の流れ込む部分が低温
部となる。
ルトということがある）の温度分布を測定し、対流を観
察した。本発明者等の調査、実験によると、融液表面温
度の測定と、表面対流の観察から、ＨＭＣＺ法において
は、融液表面にある特定の温度分布が生じることが判っ
た。また、その温度分布に対応するようなメルト対流も
観察された。その様子は、例えば図２に示したように、
石英ルツボ４のほぼ対向するルツボの周辺の２箇所で上
昇流が生じ、ルツボの中心線付近に向かって融液３が流
れ込むというものである。この際、融液表面における上
昇流の部分が高温部となり、融液の流れ込む部分が低温
部となる。
【００１８】上昇流の生じる場所は、図１および図５に
示した磁場強度分布に見られるように、ルツボ周辺部の
内で、電磁石コイル２ａ、２ｂから最も離れた部分であ
る場合が多く、電磁石コイルから離れた位置では磁場強
度が弱くなり、対流抑制効果が減少し、そのため図２に
示したような位置で生じる上昇流が、上記のような特徴
的なメルト対流の要因であると推定している。
示した磁場強度分布に見られるように、ルツボ周辺部の
内で、電磁石コイル２ａ、２ｂから最も離れた部分であ
る場合が多く、電磁石コイルから離れた位置では磁場強
度が弱くなり、対流抑制効果が減少し、そのため図２に
示したような位置で生じる上昇流が、上記のような特徴
的なメルト対流の要因であると推定している。
【００１９】このようなメルトの対流と結晶中の格子間
酸素濃度の関係について、発明者等が実験、調査した結
果、低温部であるメルトの流れ込み部分から結晶成長を
行うと、結晶中の格子間酸素濃度が上昇することが判っ
た。この原因は未確定であるが、温度が低い程、メルト
中への酸素の固溶度が増す、あるいは、温度が高い程、
メルトからの酸素の蒸発が多くなるといったことが原因
として推定される。
酸素濃度の関係について、発明者等が実験、調査した結
果、低温部であるメルトの流れ込み部分から結晶成長を
行うと、結晶中の格子間酸素濃度が上昇することが判っ
た。この原因は未確定であるが、温度が低い程、メルト
中への酸素の固溶度が増す、あるいは、温度が高い程、
メルトからの酸素の蒸発が多くなるといったことが原因
として推定される。
【００２０】問題はこの温度分布が常に一定しているわ
けではなく、結晶の引上げ条件の変化によって、低温部
の流れ込みの位置が変化することにある。例えば、１本
の結晶成長中であっても、メルトの量が変化したり、メ
ルトに対する加熱分布が変化したり、磁場との相対位置
が変化したりすることによって、その温度分布が変化す
る。そこで、例えば、それまで高温部で結晶を成長して
いたところに、低温部が結晶下を通過するようなことが
あると、そこで結晶中に取り込まれる格子間酸素濃度が
その部分だけ上昇し、酸素濃度変動の問題が生じること
になる。このようなＨＭＣＺ法のメルトにおける温度分
布の偏りは、ＨＭＣＺ法の宿命ともいえる問題であり、
これを無くすことは非常に難しいと考えられる。
けではなく、結晶の引上げ条件の変化によって、低温部
の流れ込みの位置が変化することにある。例えば、１本
の結晶成長中であっても、メルトの量が変化したり、メ
ルトに対する加熱分布が変化したり、磁場との相対位置
が変化したりすることによって、その温度分布が変化す
る。そこで、例えば、それまで高温部で結晶を成長して
いたところに、低温部が結晶下を通過するようなことが
あると、そこで結晶中に取り込まれる格子間酸素濃度が
その部分だけ上昇し、酸素濃度変動の問題が生じること
になる。このようなＨＭＣＺ法のメルトにおける温度分
布の偏りは、ＨＭＣＺ法の宿命ともいえる問題であり、
これを無くすことは非常に難しいと考えられる。
【００２１】しかし逆にこの温度分布の偏りを利用して
これを安定して維持できるならば、酸素濃度の変動を抑
制できるのではないかと発想し、調査、実験を重ねた結
果、ＨＭＣＺ法におけるメルト表面に生じる温度分布の
高温部と低温部の内、高温部または低温部のいずれか一
方が常に成長する結晶の下に位置する様な状態で結晶成
長を行うことで、成長中に生じる格子間酸素濃度のバラ
ツキを抑制することが可能であることが判ってきた。残
る問題は、いかにメルトの温度分布、言い換えれば、対
流のパターンをある一定の範囲内に維持するかというこ
とである。
これを安定して維持できるならば、酸素濃度の変動を抑
制できるのではないかと発想し、調査、実験を重ねた結
果、ＨＭＣＺ法におけるメルト表面に生じる温度分布の
高温部と低温部の内、高温部または低温部のいずれか一
方が常に成長する結晶の下に位置する様な状態で結晶成
長を行うことで、成長中に生じる格子間酸素濃度のバラ
ツキを抑制することが可能であることが判ってきた。残
る問題は、いかにメルトの温度分布、言い換えれば、対
流のパターンをある一定の範囲内に維持するかというこ
とである。
【００２２】この場合、融液表面の高温部、低温部の検
出を放射温度計、熱電対またはＣＣＤカメラで行うのが
極めて有効であり、結晶成長中常時連続して融液表面の
温度分布のモニタを行うことが望ましい。ここで、ＣＣ
Ｄカメラによる温度の検出とは、融液表面から発射され
る放射エネルギーの二次元分布を撮影し、信号電荷を温
度に変換して融液表面の二次元温度分布を得るというも
のである。そして、予め結晶成長実験を行って、融液表
面に発生する高温部と低温部の内、いずれか一方が常に
結晶成長の固液界面に位置する条件を求め、結晶成長操
業に適用することになる。
出を放射温度計、熱電対またはＣＣＤカメラで行うのが
極めて有効であり、結晶成長中常時連続して融液表面の
温度分布のモニタを行うことが望ましい。ここで、ＣＣ
Ｄカメラによる温度の検出とは、融液表面から発射され
る放射エネルギーの二次元分布を撮影し、信号電荷を温
度に変換して融液表面の二次元温度分布を得るというも
のである。そして、予め結晶成長実験を行って、融液表
面に発生する高温部と低温部の内、いずれか一方が常に
結晶成長の固液界面に位置する条件を求め、結晶成長操
業に適用することになる。
【００２３】融液表面に発生する高温部と低温部の内、
いずれか一方を常に結晶成長の固液界面に位置させる条
件としては、融液内部の温度分布、融液の対流方向・位
置・速度、成長結晶回転速度、ルツボ回転速度、炉内温
度分布、炉内雰囲気ガス流量・流速・吹き出し位置、横
磁場強度・磁場中心位置、各炉の特性等の要因が複雑に
絡み合っているので、予め結晶成長実験を行って要因を
絞り込むことになる。そして実際の結晶成長操業におい
ては、その絞り込んだ要因を制御しつつ結晶を引上げれ
ばよいが、この場合、放射温度計、熱電対またはＣＣＤ
カメラの検出結果をフィードバックして融液表面の温度
分布の安定化を図り、これを結晶成長中保持することに
よって成長結晶中の格子間酸素濃度の変動を抑制するよ
うにするのが好ましい。
いずれか一方を常に結晶成長の固液界面に位置させる条
件としては、融液内部の温度分布、融液の対流方向・位
置・速度、成長結晶回転速度、ルツボ回転速度、炉内温
度分布、炉内雰囲気ガス流量・流速・吹き出し位置、横
磁場強度・磁場中心位置、各炉の特性等の要因が複雑に
絡み合っているので、予め結晶成長実験を行って要因を
絞り込むことになる。そして実際の結晶成長操業におい
ては、その絞り込んだ要因を制御しつつ結晶を引上げれ
ばよいが、この場合、放射温度計、熱電対またはＣＣＤ
カメラの検出結果をフィードバックして融液表面の温度
分布の安定化を図り、これを結晶成長中保持することに
よって成長結晶中の格子間酸素濃度の変動を抑制するよ
うにするのが好ましい。
【００２４】これらの要因の内、具体的に絞り込んだ例
として、融液表面の低温部を成長する結晶の下に常に位
置するようにするためには、炉内の温度分布や、雰囲気
ガス（アルゴン）流れの成長結晶軸対称性のよい状態に
おいて、ルツボの回転速度をある範囲内に維持すること
で可能となることが判ってきた。このルツボの回転速度
は、結晶の成長条件によって異なるので、経験的に求め
る必要がある。ルツボの回転速度が速くなると、その回
転によって、融液表面の温度分布がルツボの回転方向に
回転し、あるところで、また元の位置に戻るような振動
現象を繰り返すので、温度分布が周期的に乱れて良くな
い。ルツボ回転速度が遅い場合には、低温部がルツボの
中心線上付近にあっても、平行移動し易く良くない。こ
の平行移動の原因はよくわからないが、炉内の環境のわ
ずかな非軸対称性を反映するのではないかと思われる。
として、融液表面の低温部を成長する結晶の下に常に位
置するようにするためには、炉内の温度分布や、雰囲気
ガス（アルゴン）流れの成長結晶軸対称性のよい状態に
おいて、ルツボの回転速度をある範囲内に維持すること
で可能となることが判ってきた。このルツボの回転速度
は、結晶の成長条件によって異なるので、経験的に求め
る必要がある。ルツボの回転速度が速くなると、その回
転によって、融液表面の温度分布がルツボの回転方向に
回転し、あるところで、また元の位置に戻るような振動
現象を繰り返すので、温度分布が周期的に乱れて良くな
い。ルツボ回転速度が遅い場合には、低温部がルツボの
中心線上付近にあっても、平行移動し易く良くない。こ
の平行移動の原因はよくわからないが、炉内の環境のわ
ずかな非軸対称性を反映するのではないかと思われる。
【００２５】さらには、ルツボ壁部分での上昇流が強い
ほど、中心に安定した流れ込み部が出来る傾向があるの
で、磁場成分の湾曲を大きくして、コイルと直交する側
の磁場強度を弱くすることでも温度分布の安定化に効果
がある。この値についても、加熱分布や、炉内の構造に
よる温度分布や、メルト深さに対する磁場中心の位置に
よって変化するので、経験的に求める必要がある。他
に、磁場強度を非常に強くすることも考えられるが、装
置のコストが嵩む、漏洩磁場の問題などがあり、工業的
には適さない。
ほど、中心に安定した流れ込み部が出来る傾向があるの
で、磁場成分の湾曲を大きくして、コイルと直交する側
の磁場強度を弱くすることでも温度分布の安定化に効果
がある。この値についても、加熱分布や、炉内の構造に
よる温度分布や、メルト深さに対する磁場中心の位置に
よって変化するので、経験的に求める必要がある。他
に、磁場強度を非常に強くすることも考えられるが、装
置のコストが嵩む、漏洩磁場の問題などがあり、工業的
には適さない。
【００２６】逆に、高温部を成長結晶下に常に位置する
ようにするには、炉内の温度分布や、雰囲気ガス流れを
非軸対称にすることで、ルツボ壁での上昇流の強さに差
異が生じ、結果的に流れ込みの場所を、電磁石コイルの
中心軸から偏らせることが出来る。具体的に、炉内温度
分布を変更するには、融液面上に配置する断熱筒等の配
置に偏りを設けたり、雰囲気ガスの整流筒の配置に偏り
を設けてガスの流れを非軸対称にしたりするのが比較的
容易な方法である。
ようにするには、炉内の温度分布や、雰囲気ガス流れを
非軸対称にすることで、ルツボ壁での上昇流の強さに差
異が生じ、結果的に流れ込みの場所を、電磁石コイルの
中心軸から偏らせることが出来る。具体的に、炉内温度
分布を変更するには、融液面上に配置する断熱筒等の配
置に偏りを設けたり、雰囲気ガスの整流筒の配置に偏り
を設けてガスの流れを非軸対称にしたりするのが比較的
容易な方法である。
【００２７】次に、本発明で使用する横磁場を印加する
ＣＺ法による単結晶引上げ装置の構成例を図１により説
明する。図１に示すように、この単結晶引上げ装置は、
チャンバー１と、チャンバー１中に設けられた石英ルツ
ボ４と、石英ルツボ４の周囲に配置された黒鉛抵抗加熱
ヒータ７と、石英ルツボ４を回転させるルツボ回転軸１
３及びその回転機構（図示せず）と、シリコンの種結晶
１４を保持する種保持具１５と、種保持具を引上げるワ
イヤー１６と、ワイヤーを回転又は巻き取る巻取機構
（図示せず）を備えて構成されている。石英ルツボ４は
シリコン融液（湯）３を収容し、その外側には黒鉛サセ
プター（ルツボ）５が設けられている。また、加熱ヒー
タ７の外側周囲には断熱材８が配置されている。そし
て、チャンバー１の水平方向の外側に、横磁場用電磁石
２ａ、２ｂをルツボ回転軸１３に対して左右対称に設置
し、磁場装置制御盤９により磁場強度を制御している。
ここで発生する磁力線１０は水平磁場成分１１と垂直磁
場成分１２から成っている。
ＣＺ法による単結晶引上げ装置の構成例を図１により説
明する。図１に示すように、この単結晶引上げ装置は、
チャンバー１と、チャンバー１中に設けられた石英ルツ
ボ４と、石英ルツボ４の周囲に配置された黒鉛抵抗加熱
ヒータ７と、石英ルツボ４を回転させるルツボ回転軸１
３及びその回転機構（図示せず）と、シリコンの種結晶
１４を保持する種保持具１５と、種保持具を引上げるワ
イヤー１６と、ワイヤーを回転又は巻き取る巻取機構
（図示せず）を備えて構成されている。石英ルツボ４は
シリコン融液（湯）３を収容し、その外側には黒鉛サセ
プター（ルツボ）５が設けられている。また、加熱ヒー
タ７の外側周囲には断熱材８が配置されている。そし
て、チャンバー１の水平方向の外側に、横磁場用電磁石
２ａ、２ｂをルツボ回転軸１３に対して左右対称に設置
し、磁場装置制御盤９により磁場強度を制御している。
ここで発生する磁力線１０は水平磁場成分１１と垂直磁
場成分１２から成っている。
【００２８】加えて本発明において、ルツボ内のシリコ
ン融液表面に発生する高温部と低温部の内、いずれか一
方が常に結晶成長の固液界面に位置するようにして結晶
成長を行うための付加装置の例としては、炉内温度分布
を調整するために成長結晶周りに配置する断熱筒１７、
炉内雰囲気ガスの結晶表面への当たり方を調整するため
に成長結晶周りに配置する雰囲気ガス整流筒１８等が挙
げられる。
ン融液表面に発生する高温部と低温部の内、いずれか一
方が常に結晶成長の固液界面に位置するようにして結晶
成長を行うための付加装置の例としては、炉内温度分布
を調整するために成長結晶周りに配置する断熱筒１７、
炉内雰囲気ガスの結晶表面への当たり方を調整するため
に成長結晶周りに配置する雰囲気ガス整流筒１８等が挙
げられる。
【００２９】次に、上記の横磁場を印加するＣＺ法の単
結晶引上げ装置による単結晶育成方法について説明す
る。まず、電磁石２ａ、２ｂの磁場中心位置を不図示の
電磁石昇降機構により所定の位置に設定する。次に、石
英ルツボ４内でシリコンの高純度多結晶原料を融点（約
１４２０°Ｃ）以上に加熱して融解する。そして、横磁
場を印加し、ワイヤー１６を繰り出すことにより融液３
の表面略中心部に種結晶１４の先端を接触又は浸漬させ
る。その後、ルツボ回転軸１３を適宜の方向に回転させ
るとともに、ワイヤー１６を回転させながら巻き取り種
結晶１４を引上げることにより、シリコン単結晶６の育
成が開始される。以後、引上げ速度と温度を適切に調節
することにより略円柱形状の単結晶棒を得ることができ
る。
結晶引上げ装置による単結晶育成方法について説明す
る。まず、電磁石２ａ、２ｂの磁場中心位置を不図示の
電磁石昇降機構により所定の位置に設定する。次に、石
英ルツボ４内でシリコンの高純度多結晶原料を融点（約
１４２０°Ｃ）以上に加熱して融解する。そして、横磁
場を印加し、ワイヤー１６を繰り出すことにより融液３
の表面略中心部に種結晶１４の先端を接触又は浸漬させ
る。その後、ルツボ回転軸１３を適宜の方向に回転させ
るとともに、ワイヤー１６を回転させながら巻き取り種
結晶１４を引上げることにより、シリコン単結晶６の育
成が開始される。以後、引上げ速度と温度を適切に調節
することにより略円柱形状の単結晶棒を得ることができ
る。
【００３０】次に、これら温度分布改善要因の例を挙げ
てその効果を確認した。 （テスト１）図１に示したＨＭＣＺ法によるシリコン単
結晶製造装置を用いて、直径２４インチサイズの石英ル
ツボに多結晶シリコンを１５０ｋｇ投入し、該多結晶シ
リコンを抵抗加熱の黒鉛ヒーターにより溶解した。磁場
装置制御盤の出力を調整して石英ルツボ内に形成された
シリコンメルトにほぼ水平方向に磁場を４０００Ｇａｕ
ｓｓ印加し、該シリコンメルトに面方位｛１００｝を有
する種結晶を浸漬させ、種絞り工程を経て直径２００ｍ
ｍのシリコン単結晶を育成した。この時、シリコンメル
ト表面の温度分布が、結晶成長全長にわたって、低温部
がほぼ中心に固定されるように、ルツボ回転速度を１．
０ｒｐｍとし、成長結晶の周囲に雰囲気ガス（アルゴン
ガス）の整流筒を設け、結晶周囲に均一にガスが当たる
ようにした。また、融液表面の温度分布のモニタは放射
温度計、熱電対またはＣＣＤカメラで連続して行った。
てその効果を確認した。 （テスト１）図１に示したＨＭＣＺ法によるシリコン単
結晶製造装置を用いて、直径２４インチサイズの石英ル
ツボに多結晶シリコンを１５０ｋｇ投入し、該多結晶シ
リコンを抵抗加熱の黒鉛ヒーターにより溶解した。磁場
装置制御盤の出力を調整して石英ルツボ内に形成された
シリコンメルトにほぼ水平方向に磁場を４０００Ｇａｕ
ｓｓ印加し、該シリコンメルトに面方位｛１００｝を有
する種結晶を浸漬させ、種絞り工程を経て直径２００ｍ
ｍのシリコン単結晶を育成した。この時、シリコンメル
ト表面の温度分布が、結晶成長全長にわたって、低温部
がほぼ中心に固定されるように、ルツボ回転速度を１．
０ｒｐｍとし、成長結晶の周囲に雰囲気ガス（アルゴン
ガス）の整流筒を設け、結晶周囲に均一にガスが当たる
ようにした。また、融液表面の温度分布のモニタは放射
温度計、熱電対またはＣＣＤカメラで連続して行った。
【００３１】以上の条件で引き上げた単結晶棒におい
て、結晶中に取り込まれた格子間酸素濃度の均一性評価
を行った。引き上げたシリコン単結晶を結晶の中心部か
ら成長軸に平行な｛００１｝面を有する厚さ２ｍｍのウ
ェーハを切り出し、両面を研磨して、μ−ＦＴＩＲ（Ｆ
ｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ Ｉｎｆｒａｒｅｄ
Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）にて格子間酸素濃度を３０
０μｍ間隔で結晶直胴部中央で長さ４０ｍｍにわたって
測定した。測定のスポット径は、成長方向×直径方向：
１００μｍ×２００μｍ＝０．０２ｍｍ2 である。結晶
の外周から径方向に１０mm入った位置で成長方向に行っ
た。周辺を測る理由は、メルトの酸素濃度の変化に対し
て、感度が高いからである。
て、結晶中に取り込まれた格子間酸素濃度の均一性評価
を行った。引き上げたシリコン単結晶を結晶の中心部か
ら成長軸に平行な｛００１｝面を有する厚さ２ｍｍのウ
ェーハを切り出し、両面を研磨して、μ−ＦＴＩＲ（Ｆ
ｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ Ｉｎｆｒａｒｅｄ
Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）にて格子間酸素濃度を３０
０μｍ間隔で結晶直胴部中央で長さ４０ｍｍにわたって
測定した。測定のスポット径は、成長方向×直径方向：
１００μｍ×２００μｍ＝０．０２ｍｍ2 である。結晶
の外周から径方向に１０mm入った位置で成長方向に行っ
た。周辺を測る理由は、メルトの酸素濃度の変化に対し
て、感度が高いからである。
【００３２】格子間酸素濃度の測定結果を図３（ｂ）に
示す。図３（ｂ）から、雰囲気ガスの結晶への当たり方
が均一で、ルツボ回転を１．０ｒｐｍ程度まで上昇させ
ると、融液表面の低温部は安定してメルトの中心付近に
存在しており、格子間酸素濃度の変動は著しく小さくな
っていることが判る。図４は、単結晶棒の（ａ）は肩部
から１０ｃｍ内側寄りの直胴部、（ｂ）は直胴部中央
［図３（ｂ）に同じ］、（ｃ）はテール部から５ｃｍ内
側の直胴部、における測定結果を示した。図４から結晶
全長にわたって格子間酸素濃度の均一性が改善されたこ
とが判る。
示す。図３（ｂ）から、雰囲気ガスの結晶への当たり方
が均一で、ルツボ回転を１．０ｒｐｍ程度まで上昇させ
ると、融液表面の低温部は安定してメルトの中心付近に
存在しており、格子間酸素濃度の変動は著しく小さくな
っていることが判る。図４は、単結晶棒の（ａ）は肩部
から１０ｃｍ内側寄りの直胴部、（ｂ）は直胴部中央
［図３（ｂ）に同じ］、（ｃ）はテール部から５ｃｍ内
側の直胴部、における測定結果を示した。図４から結晶
全長にわたって格子間酸素濃度の均一性が改善されたこ
とが判る。
【００３３】（テスト２）上記テスト１の結晶成長条件
の内、ルツボの回転速度を０．３ｒｐｍとした以外はテ
スト１と同条件で結晶を引上げた。その結果を図３の
（ａ）に示す。図３（ａ）に示したように、雰囲気ガス
の結晶表面への当たり方が均一でも、ルツボ回転が低速
の場合には、ときどき酸素濃度の低い部分が生じ、大き
くバラツイているのが判る。これは、通常は低温部が中
心に存在していて、それが周期的に結晶の下から外側に
向かって移動し、また元に戻るというメルトの動きが生
じるためと考えられる。
の内、ルツボの回転速度を０．３ｒｐｍとした以外はテ
スト１と同条件で結晶を引上げた。その結果を図３の
（ａ）に示す。図３（ａ）に示したように、雰囲気ガス
の結晶表面への当たり方が均一でも、ルツボ回転が低速
の場合には、ときどき酸素濃度の低い部分が生じ、大き
くバラツイているのが判る。これは、通常は低温部が中
心に存在していて、それが周期的に結晶の下から外側に
向かって移動し、また元に戻るというメルトの動きが生
じるためと考えられる。
【００３４】（テスト３）上記テスト１の結晶成長条件
の内、雰囲気ガス整流筒のガスの吹き出し側の一部に切
り欠きを設けた以外はテスト１と同条件で結晶を引上げ
た。その結果を図３の（ｄ）に示す。この場合は、雰囲
気ガスの結晶への当たり方が不均一で、炉内温度分布に
偏りが生じるが、結晶下に高温部が発生し、ルツボ回転
を１．０ｒｐｍ程度まで上昇させると、高温部は安定し
てメルトの中心付近に存在することになり、格子間酸素
濃度の変動は極めて小さくなった。
の内、雰囲気ガス整流筒のガスの吹き出し側の一部に切
り欠きを設けた以外はテスト１と同条件で結晶を引上げ
た。その結果を図３の（ｄ）に示す。この場合は、雰囲
気ガスの結晶への当たり方が不均一で、炉内温度分布に
偏りが生じるが、結晶下に高温部が発生し、ルツボ回転
を１．０ｒｐｍ程度まで上昇させると、高温部は安定し
てメルトの中心付近に存在することになり、格子間酸素
濃度の変動は極めて小さくなった。
【００３５】（テスト４）上記テスト１の結晶成長条件
の内、ルツボの回転速度を０．３ｒｐｍとし、雰囲気ガ
ス整流筒のガスの吹き出し側の一部に切り欠きを設けた
以外はテスト１と同条件で結晶を引上げた。その結果を
図３（ｃ）に示す。図３（ｃ）では、テスト２（図３
（ａ））とは逆に、時々酸素濃度の高い部分が生じた。
これは、雰囲気ガスの流れを非軸対称にしたことによっ
て、メルト表面の温度分布に偏りが生じ、通常は高温部
が中心に存在し、低温部は中心からずれてルツボ周辺に
存在するが、この低温部が時々メルト中央に向かって移
動して結晶の下を通過し、また元に戻るというメルトの
動きが生じるためと考えられる。
の内、ルツボの回転速度を０．３ｒｐｍとし、雰囲気ガ
ス整流筒のガスの吹き出し側の一部に切り欠きを設けた
以外はテスト１と同条件で結晶を引上げた。その結果を
図３（ｃ）に示す。図３（ｃ）では、テスト２（図３
（ａ））とは逆に、時々酸素濃度の高い部分が生じた。
これは、雰囲気ガスの流れを非軸対称にしたことによっ
て、メルト表面の温度分布に偏りが生じ、通常は高温部
が中心に存在し、低温部は中心からずれてルツボ周辺に
存在するが、この低温部が時々メルト中央に向かって移
動して結晶の下を通過し、また元に戻るというメルトの
動きが生じるためと考えられる。
【００３６】以上のように、上記で説明した製造方法と
装置によって製造されたシリコン単結晶において、本発
明の横磁場を印加するＣＺ法の適切な条件下に成長させ
れば、ルツボ内の融液表面における高温部と低温部の
内、いずれか一方が常に成長結晶の固液界面に位置する
ようにし、融液表面の中心部に位置する状態で結晶成長
を行うと、成長結晶中の軸方向の格子間酸素濃度のバラ
ツキは著しく小さく、ウエーハの面内酸素濃度の均一性
は極めて高いものとなると共に、シリコン単結晶の生産
性と歩留りの向上を図ることができる。
装置によって製造されたシリコン単結晶において、本発
明の横磁場を印加するＣＺ法の適切な条件下に成長させ
れば、ルツボ内の融液表面における高温部と低温部の
内、いずれか一方が常に成長結晶の固液界面に位置する
ようにし、融液表面の中心部に位置する状態で結晶成長
を行うと、成長結晶中の軸方向の格子間酸素濃度のバラ
ツキは著しく小さく、ウエーハの面内酸素濃度の均一性
は極めて高いものとなると共に、シリコン単結晶の生産
性と歩留りの向上を図ることができる。
【００３７】また、従来のＨＭＣＺ法では、石英ルツボ
内のシリコン融液対流が抑制されてはいたが、時々対流
に変動が生じ、それにより結晶成長方向において格子間
酸素濃度の微少変動が存在していた。この結晶部分から
作られるシリコンウエーハは、面内酸素濃度分布が著し
く悪化し、製品歩留りが低下していた。そこで、面内の
酸素濃度分布が良好なシリコンウエーハを得るために
は、結晶成長界面での酸素濃度を均一とすれば、成長界
面の高さは約２０〜３０ｍｍであり、結晶成長方向にお
いて、任意の４０ｍｍ区間での酸素濃度の微少変動が
０．５ｐｐｍａ以下で製造された結晶であればよい。
内のシリコン融液対流が抑制されてはいたが、時々対流
に変動が生じ、それにより結晶成長方向において格子間
酸素濃度の微少変動が存在していた。この結晶部分から
作られるシリコンウエーハは、面内酸素濃度分布が著し
く悪化し、製品歩留りが低下していた。そこで、面内の
酸素濃度分布が良好なシリコンウエーハを得るために
は、結晶成長界面での酸素濃度を均一とすれば、成長界
面の高さは約２０〜３０ｍｍであり、結晶成長方向にお
いて、任意の４０ｍｍ区間での酸素濃度の微少変動が
０．５ｐｐｍａ以下で製造された結晶であればよい。
【００３８】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同
一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いか
なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同
一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いか
なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００３９】例えば、上記実施形態においては、本発明
の方法につき、ルツボ内のシリコン融液表面に発生する
高温部と低温部の内、いずれか一方が常に融液表面の中
心に来るようにして結晶成長させたが、偏心した軸上で
成長させても良い。また、雰囲気ガスの結晶表面への当
たり方を調整するのに、切り欠きを設けた雰囲気ガス整
流筒を用いたが、該整流筒を偏心させてもよく、十分効
果を挙げることができる。
の方法につき、ルツボ内のシリコン融液表面に発生する
高温部と低温部の内、いずれか一方が常に融液表面の中
心に来るようにして結晶成長させたが、偏心した軸上で
成長させても良い。また、雰囲気ガスの結晶表面への当
たり方を調整するのに、切り欠きを設けた雰囲気ガス整
流筒を用いたが、該整流筒を偏心させてもよく、十分効
果を挙げることができる。
【００４０】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の横磁場印
加チョクラルスキー法によるシリコン単結晶の製造方法
によれば、成長結晶中の成長軸方向の格子間酸素濃度の
バラツキを抑え、ウエーハ面内格子間酸素濃度の微小変
動を著しく低減することができるので、高い収率で高品
質シリコン単結晶を工業的に安価に製造することができ
る。
加チョクラルスキー法によるシリコン単結晶の製造方法
によれば、成長結晶中の成長軸方向の格子間酸素濃度の
バラツキを抑え、ウエーハ面内格子間酸素濃度の微小変
動を著しく低減することができるので、高い収率で高品
質シリコン単結晶を工業的に安価に製造することができ
る。
【図１】ＨＭＣＺ法シリコン単結晶製造装置の概略説明
図である。
図である。
【図２】ＨＭＣＺ法によるシリコン融液の対流の様子の
一例を示した説明図である。
一例を示した説明図である。
【図３】シリコン単結晶中の成長軸方向の格子間酸素濃
度の変動を示した図である（結晶の周辺から１０ｍｍ入
った位置の測定値）。 （ａ）メルトの低温部上で成長し、時々、低温部が結晶
下から外側にずれた場合、（ｂ）メルトの低温部上での
み成長した場合、（ｃ）メルトの高温部上で成長し、時
々、低温部が結晶下を通過した場合、（ｄ）メルトの高
温部上でのみ成長した場合。
度の変動を示した図である（結晶の周辺から１０ｍｍ入
った位置の測定値）。 （ａ）メルトの低温部上で成長し、時々、低温部が結晶
下から外側にずれた場合、（ｂ）メルトの低温部上での
み成長した場合、（ｃ）メルトの高温部上で成長し、時
々、低温部が結晶下を通過した場合、（ｄ）メルトの高
温部上でのみ成長した場合。
【図４】テスト１におけるシリコン単結晶中の成長軸方
向の格子間酸素濃度の変動を示した図である（結晶の周
辺から１０ｍｍ入った位置の測定値）。 （ａ）単結晶棒の肩部から１０ｃｍ内側寄りよりの直胴
部、（ｂ）単結晶棒の直胴部中央［図３（ｂ）と同
じ］、（ｃ）単結晶棒のテール部から５ｃｍ内側の直胴
部。
向の格子間酸素濃度の変動を示した図である（結晶の周
辺から１０ｍｍ入った位置の測定値）。 （ａ）単結晶棒の肩部から１０ｃｍ内側寄りよりの直胴
部、（ｂ）単結晶棒の直胴部中央［図３（ｂ）と同
じ］、（ｃ）単結晶棒のテール部から５ｃｍ内側の直胴
部。
【図５】ＨＭＣＺ法シリコン単結晶製造装置における水
平面磁場強度分布図である。
平面磁場強度分布図である。
１…チャンバー、２ａ、２ｂ…横磁場用電磁石、３…シ
リコン融液、４…石英ルツボ、５…黒鉛サセプター、６
…シリコン単結晶、７…黒鉛抵抗加熱ヒーター、８…断
熱材、９…磁場装置制御盤、１０…磁力線、１１…水平
磁場成分、１２…垂直磁場成分、１３…ルツボ回転軸、
１４…種結晶、１５…種保持具、１６…ワイヤー、１７
…断熱筒、１８…雰囲気ガス整流筒。
リコン融液、４…石英ルツボ、５…黒鉛サセプター、６
…シリコン単結晶、７…黒鉛抵抗加熱ヒーター、８…断
熱材、９…磁場装置制御盤、１０…磁力線、１１…水平
磁場成分、１２…垂直磁場成分、１３…ルツボ回転軸、
１４…種結晶、１５…種保持具、１６…ワイヤー、１７
…断熱筒、１８…雰囲気ガス整流筒。
フロントページの続き (72)発明者 石塚 徹 福島県西白河郡西郷村大字小田倉字大平 150番地 信越半導体株式会社白河工場内 (72)発明者 太田 友彦 福島県西白河郡西郷村大字小田倉字大平 150番地 信越半導体株式会社白河工場内 Ｆターム(参考） 4G077 AA02 BA04 CF10 EJ02 PF02 PF09 PF53
Claims (8)
- 【請求項１】 石英ルツボ内のシリコン融液から単結晶
を引上げるに際し、該石英ルツボ内の融液に結晶成長軸
と垂直方向の磁場を印加しながら単結晶棒を成長させる
シリコン単結晶の製造方法において、ルツボ内のシリコ
ン融液表面に発生する高温部と低温部の内、いずれか一
方が常に結晶成長の固液界面に位置するようにして結晶
成長を行うことを特徴とするシリコン単結晶の製造方
法。 - 【請求項２】 前記高温部、低温部のいずれか一方が常
にシリコン融液表面の中心部に位置する状態で結晶成長
することを特徴とする請求項１に記載したシリコン単結
晶の製造方法。 - 【請求項３】 前記融液表面の高温部、低温部の検出
を、放射温度計、熱電対またはＣＣＤカメラで行うこと
を特徴とする請求項１または請求項２に記載したシリコ
ン単結晶の製造方法。 - 【請求項４】 請求項３のシリコン単結晶の製造方法に
おいて、前記放射温度計、熱電対またはＣＣＤカメラに
よる融液表面の温度分布のモニタを、結晶成長中常時連
続して行い、融液表面に発生する高温部と低温部の内、
いずれか一方が常に結晶成長の固液界面に位置するよう
にして結晶成長を行うことを特徴とするシリコン単結晶
の製造方法。 - 【請求項５】 請求項３のシリコン単結晶の製造方法に
おいて、前記放射温度計、熱電対またはＣＣＤカメラに
よる融液表面の温度分布のモニタを、予め結晶成長実験
を行って、融液表面に発生する高温部と低温部の内、い
ずれか一方が常に結晶成長の固液界面に位置する条件を
求め、結晶成長操業に適用することを特徴とするシリコ
ン単結晶の製造方法。 - 【請求項６】 請求項１ないし請求項５のいずれか１項
に記載の方法により製造されたことを特徴とするシリコ
ン単結晶。 - 【請求項７】 請求項１ないし請求項５のいずれか１項
に記載の方法により製造されたシリコン単結晶から得ら
れることを特徴とするシリコン単結晶ウエーハ。 - 【請求項８】 石英ルツボ内のシリコン融液から引上げ
る単結晶の結晶成長軸方向の長さ４０ｍｍの任意の区間
において、格子間酸素濃度の変動幅が０．５ｐｐｍａ以
下であることを特徴とする水平磁場型チョクラルスキー
法で製造されたシリコン単結晶。
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Cited By (10)
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|---|---|---|---|---|
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