JP2001019592A - 単結晶引き上げ装置 - Google Patents
単結晶引き上げ装置Info
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- JP2001019592A JP2001019592A JP11184347A JP18434799A JP2001019592A JP 2001019592 A JP2001019592 A JP 2001019592A JP 11184347 A JP11184347 A JP 11184347A JP 18434799 A JP18434799 A JP 18434799A JP 2001019592 A JP2001019592 A JP 2001019592A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 融液対流による温度振動を防止して単結晶化
率を向上させることができる単結晶引き上げ装置を提供
する。 【解決手段】 石英ルツボ３の周囲に電磁石８，９が配
置され、この電磁石８，９によって石英ルツボ３をカス
プ磁場下で回転させつつ単結晶１３を引き上げる単結晶
引き上げ装置において、単結晶１３の引き上げ位置が、
電磁石８，９の平面から見た磁場中心Ｇからずれた位置
に配置されていることを特徴とする。
率を向上させることができる単結晶引き上げ装置を提供
する。 【解決手段】 石英ルツボ３の周囲に電磁石８，９が配
置され、この電磁石８，９によって石英ルツボ３をカス
プ磁場下で回転させつつ単結晶１３を引き上げる単結晶
引き上げ装置において、単結晶１３の引き上げ位置が、
電磁石８，９の平面から見た磁場中心Ｇからずれた位置
に配置されていることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ＭＣＺ法（磁場
印加チョクラルスキー法）によって、石英ルツボ内に収
容された半導体融液から単結晶を引き上げるに際し、融
液対流による温度振動を抑制し、単結晶化率を向上させ
ることができる単結晶引き上げ装置に関するものであ
る。
印加チョクラルスキー法）によって、石英ルツボ内に収
容された半導体融液から単結晶を引き上げるに際し、融
液対流による温度振動を抑制し、単結晶化率を向上させ
ることができる単結晶引き上げ装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、シリコン（Ｓｉ）やガリウムヒ素
（ＧａＡｓ）等の半導体単結晶を成長させる装置とし
て、図６に示すように、ＭＣＺ法（磁場印加チョクラル
スキー法）を用いた単結晶引き上げ装置１０が知られて
いる。このような単結晶引き上げ装置１０では、チャン
バ２の内部には石英ルツボ３とヒータ４とが配設されて
いる。石英ルツボ３はサセプタ５を介して昇降自在、か
つ、回転自在な下軸６に支持されている。また、ヒータ
４は半導体融液を加熱するためのものであり、石英ルツ
ボ３の周囲に配置されている。
（ＧａＡｓ）等の半導体単結晶を成長させる装置とし
て、図６に示すように、ＭＣＺ法（磁場印加チョクラル
スキー法）を用いた単結晶引き上げ装置１０が知られて
いる。このような単結晶引き上げ装置１０では、チャン
バ２の内部には石英ルツボ３とヒータ４とが配設されて
いる。石英ルツボ３はサセプタ５を介して昇降自在、か
つ、回転自在な下軸６に支持されている。また、ヒータ
４は半導体融液を加熱するためのものであり、石英ルツ
ボ３の周囲に配置されている。
【０００３】チャンバ２上部からは、種結晶を下端部に
把持するワイヤ７が昇降自在、かつ、回転自在に吊り下
げられている。また、チャンバ２の外側には半導体融液
の対流を抑制するカスプ磁場を印加する電磁石８，９が
設置されている。
把持するワイヤ７が昇降自在、かつ、回転自在に吊り下
げられている。また、チャンバ２の外側には半導体融液
の対流を抑制するカスプ磁場を印加する電磁石８，９が
設置されている。
【０００４】従来の単結晶引き上げ装置１０は、炉上部
からアルゴンガスを供給しつつ、上方より種結晶を半導
体融液に浸漬させ、石英ルツボ３を回転させながら種結
晶を引き上げることにより、半導体の単結晶１３を得る
ものである。単結晶の引き上げ中には、図７に示すよう
に、石英ルツボ３の壁面と半導体融液が反応して、半導
体融液内に酸素が溶出するが、電磁石８，９によってカ
スプ磁場１１（破線で示す）が印加されると、石英ルツ
ボ３の底面及び側面の両方に直角な磁界成分が加わるた
め、石英ルツボ３内壁付近の対流が抑制される。言い換
えれば、溶解した酸素が石英ルツボ３の壁面付近に滞留
するため、さらなる酸素の溶解が起こり難くなる。ま
た、酸素を比較的高濃度に含む融液の結晶直下への流入
を抑制する。
からアルゴンガスを供給しつつ、上方より種結晶を半導
体融液に浸漬させ、石英ルツボ３を回転させながら種結
晶を引き上げることにより、半導体の単結晶１３を得る
ものである。単結晶の引き上げ中には、図７に示すよう
に、石英ルツボ３の壁面と半導体融液が反応して、半導
体融液内に酸素が溶出するが、電磁石８，９によってカ
スプ磁場１１（破線で示す）が印加されると、石英ルツ
ボ３の底面及び側面の両方に直角な磁界成分が加わるた
め、石英ルツボ３内壁付近の対流が抑制される。言い換
えれば、溶解した酸素が石英ルツボ３の壁面付近に滞留
するため、さらなる酸素の溶解が起こり難くなる。ま
た、酸素を比較的高濃度に含む融液の結晶直下への流入
を抑制する。
【０００５】尚、単結晶の成長に伴って半導体融液の固
液界面１２の位置が低下するのを補うように図８に示す
ように石英ルツボ３が下軸６により上昇するようになっ
ている。この種の技術としては、例えば、特許第２７０
６１６５号公報に開示されている。
液界面１２の位置が低下するのを補うように図８に示す
ように石英ルツボ３が下軸６により上昇するようになっ
ている。この種の技術としては、例えば、特許第２７０
６１６５号公報に開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、上記のようにカスプ磁場１１を印加させることで、
単結晶中の酸素濃度を低減することができるが、図７，
８に示すように、上下方向の磁場中心を固液界面１２に
位置させた状態で単結晶１３の引き上げを行うようにし
ているため、融液の中心部（結晶直下）は低磁界領域と
なる。
は、上記のようにカスプ磁場１１を印加させることで、
単結晶中の酸素濃度を低減することができるが、図７，
８に示すように、上下方向の磁場中心を固液界面１２に
位置させた状態で単結晶１３の引き上げを行うようにし
ているため、融液の中心部（結晶直下）は低磁界領域と
なる。
【０００７】したがって、上記のように酸素濃度を低減
させる点では有利であるが、酸素濃度及び抵抗率のウェ
ーハ面内分布均一化の点では十分なものではなかった。
すなわち、酸素濃度を低減させることはできても、それ
が部分的なものであると、全体としての品質を低下させ
てしまうのである。とりわけ、石英ルツボ３が大容量化
している今日ではウェーハ面内分布にばらつきがあると
それが製品品質のばらつきに直結してしまい、製品品質
の均一性を維持するのが困難となってきている。そこ
で、この発明は、酸素濃度及び抵抗率のウェーハ面内分
布均一な単結晶を製造でき、温度振動をなくし単結晶化
率を向上させることができる単結晶引き上げ装置を提供
するものである。
させる点では有利であるが、酸素濃度及び抵抗率のウェ
ーハ面内分布均一化の点では十分なものではなかった。
すなわち、酸素濃度を低減させることはできても、それ
が部分的なものであると、全体としての品質を低下させ
てしまうのである。とりわけ、石英ルツボ３が大容量化
している今日ではウェーハ面内分布にばらつきがあると
それが製品品質のばらつきに直結してしまい、製品品質
の均一性を維持するのが困難となってきている。そこ
で、この発明は、酸素濃度及び抵抗率のウェーハ面内分
布均一な単結晶を製造でき、温度振動をなくし単結晶化
率を向上させることができる単結晶引き上げ装置を提供
するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明においては、ルツボの周囲に電磁石が配置
され、この電磁石によってルツボをカスプ磁場下で回転
させつつ単結晶を引き上げる単結晶引き上げ装置におい
て、単結晶の引き上げ位置が、電磁石の平面から見た磁
場中心からずれた位置に配置されていることを特徴とす
る。単結晶の引き上げ位置を磁場中心位置からずらすこ
とで、単結晶の引き上げ位置をわずかであっても磁界が
作用する部位とすることが可能となり、これによっって
融液対流による温度振動を抑制する。
に、この発明においては、ルツボの周囲に電磁石が配置
され、この電磁石によってルツボをカスプ磁場下で回転
させつつ単結晶を引き上げる単結晶引き上げ装置におい
て、単結晶の引き上げ位置が、電磁石の平面から見た磁
場中心からずれた位置に配置されていることを特徴とす
る。単結晶の引き上げ位置を磁場中心位置からずらすこ
とで、単結晶の引き上げ位置をわずかであっても磁界が
作用する部位とすることが可能となり、これによっって
融液対流による温度振動を抑制する。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を従来
の図６を援用し図面と共に説明する。尚、以下の説明で
は図示都合上、電磁石の大きさに対して石英ルツボの大
きさを大きくして図示してある。図１は、この発明の第
１実施形態の単結晶引き上げ装置１４の要部を示したも
のである。この単結晶引き上げ装置１４において、チャ
ンバ２の内部に、石英ルツボ３とヒータ４とが配設され
ている。石英ルツボ３はサセプタ５を介して昇降自在、
かつ、回転自在な下軸６に支持され、ヒータ４は、石英
ルツボ３の周囲に配置されている。
の図６を援用し図面と共に説明する。尚、以下の説明で
は図示都合上、電磁石の大きさに対して石英ルツボの大
きさを大きくして図示してある。図１は、この発明の第
１実施形態の単結晶引き上げ装置１４の要部を示したも
のである。この単結晶引き上げ装置１４において、チャ
ンバ２の内部に、石英ルツボ３とヒータ４とが配設され
ている。石英ルツボ３はサセプタ５を介して昇降自在、
かつ、回転自在な下軸６に支持され、ヒータ４は、石英
ルツボ３の周囲に配置されている。
【００１０】チャンバ２上部からは、ワイヤ７が昇降自
在、かつ、回転自在に吊り下げられている。このワイヤ
７は下軸６と同軸位置に吊り下げられ、下端には種結晶
が取り付けられている。よって、種結晶は石英ルツボ３
の平面視における中心Ｏから引き上げられることとな
る。また、チャンバ２の外側には半導体融液の対流を抑
制するカスプ磁場１１を印加する電磁石８，９が設置さ
れている。ここで、この電磁石８，９は、図２にも示す
ように平面視における磁場中心Ｇが石英ルツボ３の中心
Ｏから少しだけずれた位置（例えば、ルツボ内径７９０
ｍｍの場合で５０ｍｍ）となるように配置されている。
在、かつ、回転自在に吊り下げられている。このワイヤ
７は下軸６と同軸位置に吊り下げられ、下端には種結晶
が取り付けられている。よって、種結晶は石英ルツボ３
の平面視における中心Ｏから引き上げられることとな
る。また、チャンバ２の外側には半導体融液の対流を抑
制するカスプ磁場１１を印加する電磁石８，９が設置さ
れている。ここで、この電磁石８，９は、図２にも示す
ように平面視における磁場中心Ｇが石英ルツボ３の中心
Ｏから少しだけずれた位置（例えば、ルツボ内径７９０
ｍｍの場合で５０ｍｍ）となるように配置されている。
【００１１】上記実施形態によれば、単結晶１３の引き
上げ作業を行うと、単結晶１３は石英ルツボ３の中心Ｏ
から引き上げられることになるが、単結晶１３の引き上
げ位置は電磁石８，９の磁場中心Ｇから少しだけずれて
いるため、単結晶１３の引き上げ部位にはわずかな磁場
が発生している。
上げ作業を行うと、単結晶１３は石英ルツボ３の中心Ｏ
から引き上げられることになるが、単結晶１３の引き上
げ位置は電磁石８，９の磁場中心Ｇから少しだけずれて
いるため、単結晶１３の引き上げ部位にはわずかな磁場
が発生している。
【００１２】よって、わずかではあるが生じている磁場
によって、引き上げ部位周辺の融液の温度振動が抑制さ
れる。すなわち、単結晶１３の引き上げ位置を電磁石
８，９の磁場中心Ｇとした場合には、単結晶１３の引き
上げ部位が磁場強度０の部分となるため、この部分にお
ける温度振動を抑制することはできない。そのため、単
結晶化率が低下する不具合があったが、単結晶１３の引
き上げ部位にわずかな磁界成分を付与することにより温
度振動を抑制して、単結晶化率を向上させることができ
る。また、このときカスプ磁界付与による酸素濃度の低
下効果を損ねるには至らない。そして、固液界面におけ
る攪拌効果により酸素濃度及び抵抗率のウェーハ面内分
布均一化を図ることができる。
によって、引き上げ部位周辺の融液の温度振動が抑制さ
れる。すなわち、単結晶１３の引き上げ位置を電磁石
８，９の磁場中心Ｇとした場合には、単結晶１３の引き
上げ部位が磁場強度０の部分となるため、この部分にお
ける温度振動を抑制することはできない。そのため、単
結晶化率が低下する不具合があったが、単結晶１３の引
き上げ部位にわずかな磁界成分を付与することにより温
度振動を抑制して、単結晶化率を向上させることができ
る。また、このときカスプ磁界付与による酸素濃度の低
下効果を損ねるには至らない。そして、固液界面におけ
る攪拌効果により酸素濃度及び抵抗率のウェーハ面内分
布均一化を図ることができる。
【００１３】実験によれば、引き上げ位置を電磁石８，
９の磁場中心Ｇから少しだけずらして製造された単結晶
１３は、引き上げ位置を電磁石８、９の磁場中心Ｇと一
致させたものに対して半径方向の抵抗値の均一性（ＲＲ
Ｇ％）の点で優れていることが判明した。尚、ＲＲＧは
Ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ Ｒａｄｉａｌ Ｇｒａｄｉｅ
ｎｔを略したものである。具体的には、ウェーハの中心
における抵抗値ＲCと、この中心を挟んで直径上に配置
された周縁から約５ｍｍ内側の点における２つの抵抗値
ＲPとにより求めた （ＲC−ＲP）／ＲC を抵抗値の均一性ＲＲＧ（％）としてサンプリング結果
を図３に示した。尚、上記ＲPはここでは２つの値のう
ち大きい方を採用した。その結果、分布頻度が多いピー
クを含み、全体として中心線が不一致である実施形態の
方がＲＲＧが低くばらつきが小さいことが判明した。
９の磁場中心Ｇから少しだけずらして製造された単結晶
１３は、引き上げ位置を電磁石８、９の磁場中心Ｇと一
致させたものに対して半径方向の抵抗値の均一性（ＲＲ
Ｇ％）の点で優れていることが判明した。尚、ＲＲＧは
Ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ Ｒａｄｉａｌ Ｇｒａｄｉｅ
ｎｔを略したものである。具体的には、ウェーハの中心
における抵抗値ＲCと、この中心を挟んで直径上に配置
された周縁から約５ｍｍ内側の点における２つの抵抗値
ＲPとにより求めた （ＲC−ＲP）／ＲC を抵抗値の均一性ＲＲＧ（％）としてサンプリング結果
を図３に示した。尚、上記ＲPはここでは２つの値のう
ち大きい方を採用した。その結果、分布頻度が多いピー
クを含み、全体として中心線が不一致である実施形態の
方がＲＲＧが低くばらつきが小さいことが判明した。
【００１４】次に、この発明の第２実施形態について説
明する。図４は、石英ルツボ３と電磁石８，９の配置状
況を示すものである。この実施形態では電磁石８，９を
楕円形状に配置すると共に、電磁石８，９の内側であっ
て、電磁石８の長軸Ａを短軸Ｂとの交点である中心位置
Ｇからずれた位置に石英ルツボ３の中心Ｏが位置するよ
うに石英ルツボ３を配置したものである。この実施形態
においても単結晶１３の引き上げ位置は石英ルツボ３の
中心Ｏであり、電磁石８，９の磁場中心Ｇからずれた部
位に位置することとなるため、単結晶１３の引き上げ部
位にはわずかな磁場が存在するため、この部位における
温度振動を抑制でき、上記第１実施形態と同様の効果を
得ることができる。
明する。図４は、石英ルツボ３と電磁石８，９の配置状
況を示すものである。この実施形態では電磁石８，９を
楕円形状に配置すると共に、電磁石８，９の内側であっ
て、電磁石８の長軸Ａを短軸Ｂとの交点である中心位置
Ｇからずれた位置に石英ルツボ３の中心Ｏが位置するよ
うに石英ルツボ３を配置したものである。この実施形態
においても単結晶１３の引き上げ位置は石英ルツボ３の
中心Ｏであり、電磁石８，９の磁場中心Ｇからずれた部
位に位置することとなるため、単結晶１３の引き上げ部
位にはわずかな磁場が存在するため、この部位における
温度振動を抑制でき、上記第１実施形態と同様の効果を
得ることができる。
【００１５】また、図５に示すのはこの発明の第３実施
形態である。この実施形態では電磁石８，９と石英ルツ
ボ３は同心位置に配置されているが、チャンバ２上部に
配置される上部チャンバ２Ａの位置、すなわち、ワイヤ
７の引き上げ位置Ｗを石英ルツボ３の中心Ｏ、つまり、
電磁石の磁場中心Ｇからわずかにずらすようにしたもの
である。この実施形態においても単結晶１３の引き上げ
位置Ｗは電磁石８，９の磁場中心Ｇからずれた部位に位
置することとなるため、単結晶１３の引き上げ部位には
わずかな磁場が存在するため、この部位における温度振
動を抑制でき、上記第１実施形態と同様の効果を得るこ
とができる。
形態である。この実施形態では電磁石８，９と石英ルツ
ボ３は同心位置に配置されているが、チャンバ２上部に
配置される上部チャンバ２Ａの位置、すなわち、ワイヤ
７の引き上げ位置Ｗを石英ルツボ３の中心Ｏ、つまり、
電磁石の磁場中心Ｇからわずかにずらすようにしたもの
である。この実施形態においても単結晶１３の引き上げ
位置Ｗは電磁石８，９の磁場中心Ｇからずれた部位に位
置することとなるため、単結晶１３の引き上げ部位には
わずかな磁場が存在するため、この部位における温度振
動を抑制でき、上記第１実施形態と同様の効果を得るこ
とができる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、単結晶の引き上げ位置を磁場中心位置からずらす
ことで、単結晶の引き上げ位置をわずかであっても磁界
が作用する部位とすることが可能となるため、磁場中心
から単結晶を引き上げた場合に比較して、単結晶引き上
げ部位における温度振動を抑えることができ、その結
果、酸素濃度を抑えることができると共に酸素濃度及び
抵抗率において面内分布均一化を図ることができる効果
がある。
れば、単結晶の引き上げ位置を磁場中心位置からずらす
ことで、単結晶の引き上げ位置をわずかであっても磁界
が作用する部位とすることが可能となるため、磁場中心
から単結晶を引き上げた場合に比較して、単結晶引き上
げ部位における温度振動を抑えることができ、その結
果、酸素濃度を抑えることができると共に酸素濃度及び
抵抗率において面内分布均一化を図ることができる効果
がある。
【図１】 この発明の第１実施形態の説明図である。
【図２】 電磁石と石英ルツボの配置状態を示す図１の
平面視図である。
平面視図である。
【図３】 ウェーハ面内の抵抗率分布を示すグラフ図で
ある。
ある。
【図４】 この発明の第２実施形態の図２に相当する平
面視図である。
面視図である。
【図５】 この発明の第３実施形態の正断面図である。
【図６】 従来技術及び本願発明の単結晶引き上げ装置
の全体説明図である。
の全体説明図である。
【図７】 従来の単結晶引き上げ初期の説明図である。
【図８】 従来の単結晶引き上げ終期の説明図である。
３ 石英ルツボ ８，９ 電磁石 １３ 単結晶 １４ 単結晶引上装置 Ｇ 磁場中心
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 工藤 智司 東京都千代田区大手町一丁目５番１号 三 菱マテリアルシリコン株式会社内 (72)発明者 熱海 貴 東京都千代田区大手町一丁目５番１号 三 菱マテリアルシリコン株式会社内 (72)発明者 小野 直樹 東京都千代田区大手町一丁目５番１号 三 菱マテリアルシリコン株式会社内 (72)発明者 降屋 久 東京都千代田区大手町一丁目５番１号 三 菱マテリアルシリコン株式会社内 Ｆターム(参考） 4G077 AA02 BA04 CF10 EJ02 PF42 RA03 5F053 AA12 AA13 AA14 BB04 BB08 BB13 DD01 FF04 GG01 KK10 RR01 RR03 RR20
Claims (1)
- 【請求項１】 ルツボの周囲に電磁石が配置され、この
電磁石によってルツボをカスプ磁場下で回転させつつ単
結晶を引き上げる単結晶引き上げ装置において、単結晶
の引き上げ位置が、電磁石の平面から見た磁場中心から
ずれた位置に配置されていることを特徴とする単結晶引
き上げ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11184347A JP2001019592A (ja) | 1999-06-29 | 1999-06-29 | 単結晶引き上げ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11184347A JP2001019592A (ja) | 1999-06-29 | 1999-06-29 | 単結晶引き上げ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001019592A true JP2001019592A (ja) | 2001-01-23 |
Family
ID=16151689
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11184347A Pending JP2001019592A (ja) | 1999-06-29 | 1999-06-29 | 単結晶引き上げ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001019592A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100804459B1 (ko) | 2005-07-25 | 2008-02-20 | 가부시키가이샤 사무코 | 실리콘 단결정 제조 방법 및 실리콘 단결정 |
| US7335256B2 (en) | 2002-12-19 | 2008-02-26 | Siltronic Ag | Silicon single crystal, and process for producing it |
| WO2010064356A1 (ja) * | 2008-12-04 | 2010-06-10 | 信越半導体株式会社 | 単結晶の製造方法および単結晶の製造装置 |
| CN112095153A (zh) * | 2019-06-18 | 2020-12-18 | 上海新昇半导体科技有限公司 | 一种半导体晶体生长装置 |
| CN115323481A (zh) * | 2022-08-02 | 2022-11-11 | 山西潞安太阳能科技有限责任公司 | 一种偏心的直拉硅单晶炉及其拉晶工艺 |
-
1999
- 1999-06-29 JP JP11184347A patent/JP2001019592A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US9200380B2 (en) | 2008-12-04 | 2015-12-01 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Single-crystal manufacturing method and single-crystal manufacturing apparatus |
| KR101611439B1 (ko) | 2008-12-04 | 2016-04-11 | 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 | 단결정의 제조 방법 및 단결정의 제조 장치 |
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