JP2001342097A - Silicon monocrystal pulling device and pulling method - Google Patents

Silicon monocrystal pulling device and pulling method

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JP2001342097A
JP2001342097A JP2000160405A JP2000160405A JP2001342097A JP 2001342097 A JP2001342097 A JP 2001342097A JP 2000160405 A JP2000160405 A JP 2000160405A JP 2000160405 A JP2000160405 A JP 2000160405A JP 2001342097 A JP2001342097 A JP 2001342097A
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JP
Japan
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single crystal
silicon single
silicon
pulling
crystal
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Application number
JP2000160405A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiro Kotooka
敏朗 琴岡
Toshiaki Saishoji
俊昭 最勝寺
Kozo Nakamura
浩三 中村
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Sumco Techxiv Corp
Original Assignee
Komatsu Electronic Metals Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a CZ method of silicon monocrystal pulling method and a device for the same which can improve an acquisition rate of non defective crystal (perfect crystal) and its sureness. SOLUTION: The silicon monocrystal pulling device is pulling a crystal from a silicon molten liquid surrounding the crystal with a heat shielding body. At the time of pulling the monocrystal from the silicon molten liquid, parameters are set to form a non defective region in the crystal, among them at least a distance from a bottom of the heat shielding body to the level of molten liquid and the pulling speed of the silicon monocrystal is set so as to be kept in an allowable width. Thereby, the sureness for forming the non defective crystal region can be increased.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン融液の中
からシリコン単結晶を引上げるチョクラルスキー法(C
Z法)シリコン単結晶引上げ装置及び方法、特にGro
wn−in欠陥を含まない無欠陥結晶(完全結晶)をシ
リコンインゴット中に簡易かつ再現性良く形成させるこ
とができ、かつシリコンインゴットからより多くの無欠
陥結晶ウエハの取得を実現することができるCZ法シリ
コン単結晶引上げ装置及び方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a Czochralski method (C) for pulling a silicon single crystal from a silicon melt.
Z method) Silicon single crystal pulling apparatus and method, especially Gro
A CZ capable of easily and reproducibly forming defect-free crystals (complete crystals) containing no wn-in defects in a silicon ingot and realizing acquisition of more defect-free crystal wafers from the silicon ingot. The present invention relates to an apparatus and a method for pulling a silicon single crystal.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の半導体回路の高集積化・微細化に
伴うデバイス特性の向上に伴って、シリコン単結晶の製
造過程において生ずる結晶欠陥の低減の要求も強くなっ
てきている。そして、これに応えるために、CZ法でシ
リコン単結晶を製造する際には、ウエハ面内の欠陥分布
を的確に制御してシリコン単結晶の引き上げを行う必要
がある。
2. Description of the Related Art Along with the recent improvement in device characteristics associated with high integration and miniaturization of semiconductor circuits, a demand for reduction of crystal defects generated in a process of manufacturing a silicon single crystal has been increasing. In order to respond to this, when manufacturing a silicon single crystal by the CZ method, it is necessary to pull up the silicon single crystal by precisely controlling the defect distribution in the wafer surface.

【0003】ここで、CZ法でシリコン単結晶を引き上
げる際には、結晶の欠陥分布は一般に、引上げ速度Vと
融液近傍の軸方向温度勾配Gを用いて表されるV/Gと
相関があると報告されている。そして、特に無欠陥結晶
(完全結晶)と呼ばれているボイド欠陥、転位クラスタ
ー、OSFリング等の結晶欠陥の存在しない結晶を育成
するためには(但し、最近ではOSFリング入りのもの
などもある)、V/Gを精度よく制御することが必要と
なる。
Here, when pulling a silicon single crystal by the CZ method, the crystal defect distribution generally has a correlation with the pulling speed V and V / G expressed by using an axial temperature gradient G near the melt. It is reported that there is. In particular, in order to grow a crystal free of crystal defects such as void defects, dislocation clusters, and OSF rings, which are called defect-free crystals (perfect crystals) (however, recently, there are also those having an OSF ring. ), It is necessary to control V / G with high accuracy.

【0004】例えば、上記特開平8−330316号公
報には、無欠陥結晶(完全結晶)の無欠陥領域を形成す
る条件として、結晶の引き上げ速度をV(mm/min)と
し、シリコンの融点から1300℃の間の軸方向の結晶
内の温度勾配の平均をG(℃/mm)としたとき、V/Gで
表される比が0.20〜0.22mm2/℃minとなるよう
に制御して結晶を引き上げることが記載されている。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-330316 discloses that as a condition for forming a defect-free region of a defect-free crystal (perfect crystal), the crystal pulling speed is set to V (mm / min), and the melting point of silicon is determined. Assuming that the average of the temperature gradient in the crystal in the axial direction between 1300 ° C. is G (° C./mm), the ratio represented by V / G is 0.20 to 0.22 mm 2 / ° C. min. It is described that the crystal is pulled under control.

【0005】この他にも、V/Gで決定されるウエハ面
内の欠陥分布を制御するために、結晶育成時の結晶中心
の軸方向温度勾配をGcとし、結晶外周部での軸方向温
度勾配をGeとしたときに、結晶育成速度Vを設定値±
0.02mm以内、ΔG=Ge−Gcを1℃/mm以内
に制御すること(特開平11−199386)や、Ge
=Gc±0.3℃に制御すること(特開平11−199
383)などが提案されている。
In addition, in order to control the defect distribution in the wafer surface determined by V / G, the axial temperature gradient at the center of the crystal during crystal growth is defined as Gc, and the axial temperature gradient at the outer periphery of the crystal is determined. When the gradient is Ge, the crystal growth rate V is set at ±
Control of ΔG = Ge−Gc within 1 ° C./mm within 0.02 mm (JP-A-11-199386);
= Gc ± 0.3 ° C. (JP-A-11-199)
383) has been proposed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
は、例えば無欠陥結晶(完全結晶)の育成条件として提
示されているような非常に狭い範囲(例えば、特開平8
−330316号公報)でV/Gを精度よく制御するこ
とは極めて困難である。
However, in practice, a very narrow range (for example, disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No.
It is extremely difficult to control V / G with high accuracy by the method described in US Pat.

【0007】その理由として、まず、実際には石英ルツ
ボ内径のバラツキやヒーターからの輻射熱による石英ル
ツボにへたりや変形が生じ、育成された結晶重量と石英
ルツボ内径から計算された融液重量とは必ずしも同一に
はならないということが挙げられる。
[0007] The reason for this is that, first, actually, the inner diameter of the quartz crucible fluctuates or the quartz crucible is depressed or deformed due to the radiant heat from the heater. Are not always the same.

【0008】また、炉内に熱遮蔽体が設置されているC
Z法シリコン単結晶引上げ装置を使用した場合には、シ
リコン単結晶の引上げの際に熱遮蔽体が伸縮する。そし
てその結果、結晶育成時の界面近傍の軸方向温度勾配G
の径方向温度分布が変化し、径方向のV/Gが変化して
しまうこととなるので、引上げ速度のみ精度良く制御を
行ったとしても、同一の欠陥分布を再現性よく得ること
が非常に困難なものとなっていた。
[0008] In addition, a C in which a heat shield is installed in the furnace.
When the Z method silicon single crystal pulling apparatus is used, the heat shield expands and contracts when pulling the silicon single crystal. As a result, the axial temperature gradient G near the interface during crystal growth
The temperature distribution in the radial direction changes, and the V / G in the radial direction changes. Therefore, even if only the pulling speed is controlled with high accuracy, it is very possible to obtain the same defect distribution with good reproducibility. It was difficult.

【0009】更に、軸方向温度勾配Gを制御する場合に
おいても、実際にはGは結晶の育成中においても刻々と
変化するものであり、結晶育成中における軸方向温度勾
配の径方向の分布を的確に把握することは非常に困難で
あることから、目的とする欠陥分布をウエハ面内に再現
性良く得ることはできなかった。
Further, even when the axial temperature gradient G is controlled, G actually changes every moment during the crystal growth, and the radial distribution of the axial temperature gradient during the crystal growth is changed. Since it is very difficult to grasp accurately, it was not possible to obtain a desired defect distribution within the wafer surface with good reproducibility.

【0010】これについて更に詳細に説明すると、例え
ば特開平8−330316号公報で言えば、Gが半径方
向に均一であれば、例えばG=3.0℃/mmのとき、引
き上げ速度Vは、0.63±0.03mm/minにコントロ
ールすればよいことになるが、Gは半径方向に一様では
なく、Gの半径方向での変化が10%に達したときに
は、許容幅はゼロとなってしまい、無欠陥結晶(完全結
晶)の製造が不可能となる。これは、半径方向のGの僅
かな均一性の低下によって実質的には無欠陥結晶(完全
結晶)の製造が不可能となることを意味するが、Gの半
径方向での変化が10%に達することは十分に起こり
得、特開平8−330316号公報によって提案された
方法では、無欠陥結晶の製造が極めて不安定なものとな
らざるを得ない。
This will be described in more detail. For example, according to Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-330316, if G is uniform in the radial direction, for example, when G = 3.0 ° C./mm, the pulling speed V becomes It should be controlled to 0.63 ± 0.03 mm / min, but G is not uniform in the radial direction, and when the change in G in the radial direction reaches 10%, the allowable width becomes zero. As a result, it becomes impossible to produce defect-free crystals (perfect crystals). This means that a slight decrease in the uniformity of G in the radial direction makes it virtually impossible to produce a defect-free crystal (perfect crystal), but the change in G in the radial direction is reduced to 10%. This can sufficiently occur, and the method proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-330316 inevitably makes the production of defect-free crystals extremely unstable.

【0011】本発明は、以上のような課題に鑑みてなさ
れたものであり、その目的は、無欠陥結晶(完全結晶)
の取得率とその確実性を向上させることができるような
CZ法シリコン単結晶引上げ装置及び方法を提供するこ
とにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a defect-free crystal (perfect crystal).
An object of the present invention is to provide a CZ method silicon single crystal pulling apparatus and a method capable of improving the acquisition rate and reliability of the method.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】以上のような課題を解決
するために、本発明者らが鋭意研究を重ねた結果、炉内
に熱遮蔽体を備えるCZ法シリコン単結晶引上げ装置に
おいては、同一条件にて無欠陥結晶の育成を行った場合
には、熱遮蔽体底面から融液液面までの距離(以下、単
に「GAP」という)の変化が、結晶育成中の界面近傍
の温度勾配Gに大きく影響しているということが判り、
それがウエハ面の径方向の欠陥分布のバラツキの原因と
なっていることが判明した。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the inventors of the present invention have conducted intensive studies, and as a result, in a CZ method silicon single crystal pulling apparatus having a heat shield in a furnace, When growing a defect-free crystal under the same conditions, the change in the distance from the bottom surface of the heat shield to the melt surface (hereinafter, simply referred to as “GAP”) is caused by the temperature gradient near the interface during the crystal growth. It is understood that it has greatly affected G,
It has been found that this causes the variation in the defect distribution in the radial direction on the wafer surface.

【0013】そして更に本発明者らは、上記GAPの変
化量を最小限に押さえ込むことで軸方向温度勾配Gのウ
エハ面内における欠陥分布の変化を抑え込むことがで
き、それによって引上げ結晶毎のウエハ面内における欠
陥分布の再現性を高めることができるということを見出
し、本発明を完成するに至った。
Further, the present inventors can suppress the change in the distribution of defects in the wafer surface due to the axial temperature gradient G by minimizing the amount of change in the GAP, whereby the wafer for each pulled crystal can be suppressed. They have found that the reproducibility of the defect distribution in the plane can be improved, and have completed the present invention.

【0014】このようなことから、本発明においては、
以下のような方法を基本原理的なものとして提供する。
From the above, in the present invention,
The following method is provided as a basic principle.

【0015】(1) シリコン融液の中からシリコン単
結晶を引上げる単結晶引上げ装置であって、前記シリコ
ン単結晶の周囲を囲繞する熱遮蔽体を備える単結晶引上
げ装置でシリコン単結晶の引き上げを行う場合に、前記
熱遮蔽体底面から融液液面までの距離の変化量を追跡
し、当該変化量を最小限に押さえ込むことによって、シ
リコン単結晶から切出されるシリコンウエハの面内にお
ける結晶欠陥分布の再現性を高める方法。
(1) A single crystal pulling apparatus for pulling a silicon single crystal from a silicon melt, wherein the single crystal pulling apparatus includes a heat shield surrounding a periphery of the silicon single crystal. In the case of performing, the amount of change in the distance from the bottom surface of the heat shield to the melt surface is tracked, and by suppressing the amount of change to a minimum, the crystal in the plane of the silicon wafer cut out from the silicon single crystal A method to increase the reproducibility of defect distribution.

【0016】ここで、上記(1)に係る方法は、シリコ
ンウエハの面内、特にその径方向の結晶欠陥分布の再現
性を問題とし、結晶欠陥密度の大小は問題としていない
が、結晶欠陥がゼロの場合の再現性を確実にした場合に
は、それは無欠陥結晶の製造の確度を高めたということ
になる。
Here, the method according to the above (1) is concerned with the reproducibility of the crystal defect distribution in the plane of the silicon wafer, especially in the radial direction, and does not consider the magnitude of the crystal defect density. If the reproducibility of the zero case is ensured, it means that the accuracy of the production of defect-free crystals has been increased.

【0017】このようなことから、本発明によれば、無
欠陥結晶をある程度の確実性をもって製造する方法も提
供されることとなる。そしてその方法を一般的に記述し
たものが下記の(2)である。また、本発明の基本原理
に照らして、無欠陥結晶の引き上げ工程において、シリ
コン単結晶の引上げ速度の増減に対してある程度の自由
度を持たせることによって、無欠陥結晶の製造確度を上
げたものとして本発明をとらえ、それを一般的に記述し
たものが下記の(3)である。
Thus, according to the present invention, a method for producing a defect-free crystal with a certain degree of certainty is also provided. The method generally described is (2) below. Further, in view of the basic principle of the present invention, in the step of pulling a defect-free crystal, the manufacturing accuracy of the defect-free crystal is increased by giving a certain degree of freedom to increase or decrease in the pulling speed of a silicon single crystal. The following (3) generally describes the present invention.

【0018】なお、ここで言う「結晶欠陥」とは、ボイ
ド欠陥、転位クラスター、OSFリング等のGrown
−in欠陥を意味する。また、下記(2)の「所定の許
容幅内」については、実施例において、ある特定の条件
下においての具体的な数値が明示されているが、そこで
示された数値に限られること無く、状況に応じて適切な
値が設定される(この「適切な値」というのは、当業者
であれば、実施例に示された実験と同様の実験を行うこ
とによって導き出すことができる)。
The term “crystal defect” used herein refers to a void defect, a dislocation cluster, or a grown crystal such as an OSF ring.
-In means defect. As for “within a predetermined allowable range” of the following (2), specific numerical values under specific conditions are specified in the examples, but are not limited to the numerical values indicated therein. An appropriate value is set according to the situation (this “appropriate value” can be derived by a person skilled in the art by performing an experiment similar to the experiment shown in the examples).

【0019】(2) シリコン融液の中からシリコン単
結晶を引上げる単結晶引上げ装置であって、前記シリコ
ン単結晶の周囲を囲繞する熱遮蔽体を備える単結晶引上
げ装置でシリコン単結晶の引き上げを行う場合に、シリ
コン融液の中から引上げられているシリコン単結晶中に
無欠陥結晶領域を形成する際に設定されるパラメータに
ついて、少なくとも前記熱遮蔽体底面から融液液面まで
の距離及び前記シリコン単結晶の引上げ速度については
所定の許容幅内に入るように設定してシリコン単結晶の
引き上げを行うことによって、無欠陥結晶領域形成の確
度を増す方法。
(2) A single crystal pulling apparatus for pulling a silicon single crystal from a silicon melt, wherein the single crystal pulling apparatus includes a heat shield surrounding a periphery of the silicon single crystal. When performing, for parameters set when forming a defect-free crystal region in the silicon single crystal being pulled from the silicon melt, at least the distance from the bottom of the heat shield to the melt surface and A method of increasing the accuracy of forming a defect-free crystal region by pulling the silicon single crystal while setting the pulling speed of the silicon single crystal so as to fall within a predetermined allowable width.

【0020】(3) シリコン融液の中からシリコン単
結晶を引上げる単結晶引上げ装置であって、前記シリコ
ン単結晶の周囲を囲繞する熱遮蔽体を備える単結晶引上
げ装置でシリコン単結晶の引き上げを行う場合に、シリ
コン融液の中から引上げられているシリコン単結晶中に
無欠陥結晶領域を形成する際に、前記熱遮蔽体底面から
融液液面までの距離の制御の精密度を増すことによって
シリコン単結晶の引上げ速度の増減の許容幅を大きくす
る方法。
(3) A single crystal pulling apparatus for pulling a silicon single crystal from a silicon melt, wherein the single crystal pulling apparatus includes a heat shield surrounding a periphery of the silicon single crystal. When forming a defect-free crystal region in a silicon single crystal being pulled from a silicon melt, the precision of controlling the distance from the bottom surface of the heat shield to the melt surface is increased. To increase the allowable range of increase or decrease in the pulling speed of the silicon single crystal.

【0021】以上のような本発明に係る方法を実施する
ために好適なCZ法シリコン単結晶引上げ装置は以下の
ようなものである。
A CZ method silicon single crystal pulling apparatus suitable for carrying out the method according to the present invention as described above is as follows.

【0022】(4) シリコン融液の中からシリコン単
結晶を引上げるシリコン単結晶引上げ装置であって、前
記シリコン単結晶の周囲を囲繞する熱遮蔽体を備えるシ
リコン単結晶引上げ装置において、シリコン融液の中か
ら引上げられているシリコン単結晶中に無欠陥結晶領域
を形成する際に設定されるパラメータについて、少なく
とも前記熱遮蔽体底面から融液液面までの距離及び前記
シリコン単結晶の引上げ速度については所定の許容幅内
に入るように設定してシリコン単結晶の引き上げを行う
ことを特徴とするシリコン単結晶引上げ装置。
(4) A silicon single crystal pulling apparatus for pulling a silicon single crystal from a silicon melt, wherein the silicon single crystal pulling apparatus includes a heat shield surrounding a periphery of the silicon single crystal. For parameters set when forming a defect-free crystal region in a silicon single crystal being pulled from a liquid, at least a distance from the bottom surface of the heat shield to the melt surface and a pulling speed of the silicon single crystal A silicon single crystal pulling apparatus characterized in that the silicon single crystal is pulled while setting to fall within a predetermined allowable width.

【0023】(5) シリコン融液の中からシリコン単
結晶を引上げるシリコン単結晶引上げ装置であって、前
記シリコン単結晶の周囲を囲繞する熱遮蔽体を備えるシ
リコン単結晶引上げ装置において、シリコン融液の中か
ら引上げられているシリコン単結晶中に無欠陥結晶領域
を形成する際に、前記熱遮蔽体底面から融液液面までの
距離を精密に制御することによって、シリコン単結晶の
引上げ速度にある程度の余裕を持ってシリコン単結晶の
引き上げを行い得るようにしたことを特徴とするシリコ
ン単結晶引上げ装置。
(5) A silicon single crystal pulling apparatus for pulling a silicon single crystal from a silicon melt, wherein the silicon single crystal pulling apparatus includes a heat shield surrounding a periphery of the silicon single crystal. When forming a defect-free crystal region in a silicon single crystal being pulled from the liquid, the pulling speed of the silicon single crystal is controlled by precisely controlling the distance from the bottom surface of the heat shield to the melt surface. A silicon single crystal pulling apparatus characterized in that the silicon single crystal can be pulled with a certain margin.

【0024】(6) シリコン融液の中からシリコン単
結晶を引上げるシリコン単結晶引上げ装置であって、前
記シリコン単結晶の周囲を囲繞する熱遮蔽体を備えるシ
リコン単結晶引上げ装置において、少なくとも、前記熱
遮蔽体底面から融液液面までの距離を実測して追跡し、
当該距離を計算値通りに精密に制御しながらシリコン単
結晶の引き上げを行うことによって無欠陥結晶領域を多
く含むシリコンインゴットを製造することを特徴とする
シリコン単結晶引上げ装置。
(6) A silicon single crystal pulling apparatus for pulling a silicon single crystal from a silicon melt, the apparatus comprising a heat shield surrounding a periphery of the silicon single crystal. Measure and track the distance from the bottom surface of the heat shield to the melt surface,
A silicon single crystal pulling apparatus characterized in that a silicon ingot containing a large number of defect-free crystal regions is manufactured by pulling a silicon single crystal while precisely controlling the distance as calculated.

【0025】(7) シリコン融液に対して磁場を印加
する磁場印加手段を備えていることを特徴とする(4)
から(6)いずれか記載のシリコン単結晶引上げ装置。
(7) A magnetic field applying means for applying a magnetic field to the silicon melt is provided (4).
To (6) the silicon single crystal pulling apparatus according to any one of (1) to (6).

【0026】なお、磁場は、少なくとも2500G以上
の水平磁場を印加するのが好ましい。磁場は、2000
G以下ではウエハ面内のGの均一性が不十分となり、5
000G以上では却って無欠陥化率が悪化すると考えら
れるので、2500G〜5000Gの範囲で調整するの
が好ましい。
It is preferable to apply a horizontal magnetic field of at least 2500 G or more. The magnetic field is 2000
Below G, the uniformity of G in the wafer surface becomes insufficient and 5
Since it is considered that the defect-free rate deteriorates at 000 G or more, it is preferable to adjust the ratio in the range of 2500 G to 5000 G.

【0027】ところで、これらの装置によって製造され
たシリコンインゴットは、従来のものよりも無欠陥領域
を多く含み、また、無欠陥領域形成の確度も高いことか
ら、シリコンインゴットを連続的に多数本引上げた場合
でも、不良品(無欠陥領域を殆ど含んでいないようなシ
リコンインゴット)が混じってしまうようなことが殆ど
無い。従って、本発明においては、以下のような連続的
に引上げられ、製造されたシリコンインゴット群もその
範囲に含む。
By the way, since the silicon ingot manufactured by these apparatuses contains more defect-free regions than the conventional one and the accuracy of forming the defect-free region is higher, a large number of silicon ingots are continuously pulled up. Even in the case of a defective product, there is almost no possibility that defective products (silicon ingots containing almost no defect-free region) are mixed. Therefore, in the present invention, a silicon ingot group that is continuously pulled up and manufactured as described below is also included in the scope.

【0028】(8) (4)から(7)いずれか記載の
シリコン単結晶引上げ装置によって製造された、無欠陥
領域を多く含むシリコンインゴット群。
(8) A silicon ingot group including a large number of defect-free regions manufactured by the silicon single crystal pulling apparatus according to any one of (4) to (7).

【0029】更に本発明においては、より具体的な態様
として、以下のような方法も含む。
Further, in the present invention, as a more specific embodiment, the following method is also included.

【0030】(9) 設定GAPを引上げ径の0.2−
0.5倍とし、このGAPを設定値±2.0mm以内に
制御して引上げを行うことを特徴とする単結晶育成方
法。
(9) Increase the set GAP by 0.2-
A method for growing a single crystal, characterized in that the pulling is performed by controlling the GAP to within a set value ± 2.0 mm by 0.5 times.

【0031】(10) メルトレベル検出装置を用いて
熱遮蔽体底面から融液表面までの距離を精密に計測し、
実測したGAP値と設定GAPの差分をルツボ送り量に
フィードバックしてルツボ送りを調整することによりG
APを精密に制御する方法。
(10) Using a melt level detector, precisely measure the distance from the bottom surface of the heat shield to the surface of the melt,
The difference between the actually measured GAP value and the set GAP is fed back to the crucible feed amount to adjust the crucible feed, thereby achieving G
How to precisely control the AP.

【0032】(11) 磁場を印加することにより引上
げ速度の許容幅を広げることを特徴とする無欠陥結晶
(完全結晶)の育成方法。
(11) A method for growing a defect-free crystal (perfect crystal), characterized by widening the allowable range of the pulling rate by applying a magnetic field.

【0033】[用語の定義等]本明細書において、「イ
ンゴット」はシリコン融液から成長した単結晶を意味
し、インゴットから切り出されて「ウエハ」が作製され
る。
[Definition of Terms and the Like] In this specification, the term "ingot" means a single crystal grown from a silicon melt, and a "wafer" is cut out from the ingot.

【0034】無欠陥結晶(完全結晶)というのは、ボイ
ド(空洞)欠陥、酸化誘起積層欠陥(OSF;Oxidation
Induced Stacking Fault)、及び転位クラスタのいず
れも存在しない結晶のことを意味する。また、無欠陥領
域(完全結晶領域)もしくは無欠陥な領域というのは、
結晶の中でも、ボイド(空洞)欠陥、酸化誘起積層欠陥
(OSF;Oxidation Induced Stacking Fault)、及
び転位クラスタのいずれも存在しない領域のことを意味
する。
A defect-free crystal (perfect crystal) means a void (cavity) defect, an oxidation-induced stacking fault (OSF).
Induced Stacking Fault) and a crystal in which neither dislocation cluster exists. In addition, a defect-free region (perfectly crystalline region) or a defect-free region is defined as
Among crystals, void (cavity) defects, oxidation-induced stacking faults
(OSF; Oxidation Induced Stacking Fault) and an area where neither dislocation cluster exists.

【0035】「熱遮蔽体」は、原料融液液面からの輻射
熱や炉内のヒーターからの放熱を遮蔽するために炉内に
設置されるものであるが、これは炉内に流されるガスの
流れを整流する働きもする。ここで、もしガスの整流が
主目的であったとしても、結果として融液液面やヒータ
ーからの熱を何らかの形で遮蔽しているものであれば、
本発明に係る熱遮蔽体として機能するのに十分であるか
ら、何らかの形で熱遮蔽を行うものである限り、本発明
における「熱遮蔽体」の概念に含まれる。
The "heat shield" is installed in the furnace to shield radiant heat from the surface of the raw material melt and heat radiation from the heater in the furnace. It also works to rectify the flow of water. Here, even if gas rectification is the main purpose, as long as the heat from the melt surface or the heater is shielded in some way,
Since it is sufficient to function as the heat shield according to the present invention, the heat shield is included in the concept of “heat shield” in the present invention, as long as the heat shield is performed in any form.

【0036】「シリコン融液に対して磁場を印加する磁
場印加手段」としては、例えば特開昭56−45889
号公報に開示されているようなものを使用することがで
きる。また、磁場印加手段の中でもカスプ磁場を作るも
のとしては、特開昭58−217493号公報に開示さ
れているようなものを使用することができる。
The "magnetic field applying means for applying a magnetic field to the silicon melt" is described in, for example, JP-A-56-45889.
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H10-260, it is possible to use those disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H11-260, 1988. Among the magnetic field applying means, a cusp magnetic field generating means such as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-217493 can be used.

【0037】[0037]

【発明を実施するための形態】図1は本発明を実施する
ためのCZ法シリコン単結晶引上げ装置のホットゾーン
の基本構成を示した図である。この図1に示されるよう
に、本発明を実施するためのCZ法シリコン単結晶引上
げ装置は、シリコン融液13を貯留して自ら回転するル
ツボ21と、このルツボ21を加熱するヒーター22
と、シリコン融液13から回転させられながら引上げら
れる単結晶11を取り囲んで当該単結晶11への輻射熱
量を調整する熱遮蔽体23と、シリコン融液13に磁場
を印加するためのソレノイド27と、を含む。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of a hot zone of a CZ method single crystal pulling apparatus for carrying out the present invention. As shown in FIG. 1, a CZ method silicon single crystal pulling apparatus for carrying out the present invention comprises a crucible 21 which stores a silicon melt 13 and rotates by itself, and a heater 22 which heats the crucible 21.
A heat shield 23 that surrounds the single crystal 11 pulled up while being rotated from the silicon melt 13 and adjusts the amount of radiant heat to the single crystal 11, and a solenoid 27 for applying a magnetic field to the silicon melt 13. ,including.

【0038】ここで、熱遮蔽体23は一般的にはカーボ
ン部材で構成され、シリコン融液13等からの輻射熱を
遮蔽することによって単結晶11の側面の温度調整を行
う。また、ヒーター22は、図27に示されるように、
好適にはサイドヒーター22aとボトムヒーター22b
とから構成される。
Here, the heat shield 23 is generally made of a carbon material, and adjusts the temperature of the side surface of the single crystal 11 by shielding radiant heat from the silicon melt 13 or the like. In addition, as shown in FIG.
Preferably, a side heater 22a and a bottom heater 22b
It is composed of

【0039】本発明を実施するにあたっては、熱遮蔽体
底面23aから融液液面13aまでの距離Lを精密に追
跡してこれを制御する必要があるが、距離Lを精密に計
測するものとして特願2000−083030号に係る
メルトレベル検出装置を使用するようにすると好適であ
る。そして本発明の実施にあたっては、特願2000−
083030号に係るメルトレベル検出装置によって計
測された距離Lが、予め設定された範囲からずれてしま
ったような場合には、例えばルツボ21を昇降させてこ
れを適性値に戻すように調整する。
In practicing the present invention, it is necessary to precisely track and control the distance L from the heat shield bottom surface 23a to the melt surface 13a. It is preferable to use the melt level detecting device according to Japanese Patent Application No. 2000-083030. In practicing the present invention, Japanese Patent Application
In the case where the distance L measured by the melt level detecting device according to No. 083030 deviates from a preset range, for example, the crucible 21 is moved up and down to adjust the crucible 21 to an appropriate value.

【0040】ここで、図2および図3は、特願2000
−083030号に係るメルトレベル検出装置の実施形
態を示すブロック図である。このメルトレベル検出装置
を備えるCZ法単結晶引上げ装置においては、三角測量
を原理とした距離計測ユニット8を採用しており、この
距離計測ユニット8には、レーザー光をシリコン融液液
面13aに投射するレーザー光照射器と、シリコン融液
液面13aから反射してきたレーザー光を受光する受光
器と、が備えられている。
Here, FIG. 2 and FIG.
It is a block diagram showing an embodiment of a melt level detecting device concerning -083030. The CZ method single crystal pulling apparatus equipped with this melt level detecting device employs a distance measuring unit 8 based on the principle of triangulation. The distance measuring unit 8 applies a laser beam to the silicon melt surface 13a. A laser light irradiator for projecting and a light receiver for receiving the laser light reflected from the silicon melt liquid surface 13a are provided.

【0041】そして、距離計測ユニット8から出力され
たレーザー光2はスキャンミラー28で反射させられ、
入射窓18を透過して、引上げ装置のチャンバー17内
に設置された石英製プリズム20を経由し、シリコン融
液液面13aに投射される。シリコン融液液面13aに
投射されたレーザー光2は、ここで一旦鏡面反射をし、
熱遮蔽体23の下端部裏面(底面)23aに計測スポッ
ト31が当たる。そして、熱遮蔽体23の底面23aに
計測スポット31として照射されたレーザー光2は、こ
こで散乱し、その反射散乱光の一部がシリコン融液液面
13aで鏡面反射し(二次反射光)、プリズム20、入
射窓18、スキャンミラー28を経由して、距離計測ユ
ニット8に入射される。三角測量を原理とした距離計測
ユニット8は、その中に内蔵されているレーザー光照射
器と受光器の間の距離、レーザー光の照射角及び受光角
より、そのときの距離(Dw)を算出する。
The laser beam 2 output from the distance measuring unit 8 is reflected by the scan mirror 28,
The light passes through the entrance window 18 and is projected onto the silicon melt surface 13a via the quartz prism 20 installed in the chamber 17 of the pulling device. The laser beam 2 projected on the silicon melt liquid surface 13a is once specularly reflected here,
The measurement spot 31 strikes the lower surface (bottom surface) 23a of the lower end portion of the heat shield 23. Then, the laser light 2 irradiated as the measurement spot 31 on the bottom surface 23a of the heat shield 23 is scattered here, and a part of the reflected scattered light is specularly reflected on the silicon melt surface 13a (secondary reflected light). ), The light enters the distance measurement unit 8 via the prism 20, the entrance window 18, and the scan mirror 28. The distance measurement unit 8 based on the principle of triangulation calculates the distance (Dw) at that time from the distance between the laser light irradiator and the light receiver built therein, the irradiation angle and the light reception angle of the laser light. I do.

【0042】次に、スキャンミラー28を回転または移
動させることにより、計測スポット31を熱遮蔽体23
の下端部の上面25に移動させ、そこからの反射光(一
次反射光)を、プリズム20、入射窓18、スキャンミ
ラー28を経由して、距離計測ユニット8に受光させる
(図中、破線で示した経路)。そして、Dwを算出した
ときと同様の手法によって、熱遮蔽体23の下端部の上
面までの距離を算出し、熱遮蔽体23の下端部の厚み2
6を加えることによって、熱遮蔽体23の下端部の裏面
(底面)23aまでの距離(Ds)を求める。
Next, by rotating or moving the scan mirror 28, the measurement spot 31 is moved to the heat shield 23.
Is moved to the upper surface 25 at the lower end of the lens, and the reflected light (primary reflected light) therefrom is received by the distance measurement unit 8 via the prism 20, the entrance window 18, and the scan mirror 28 (in FIG. Route shown). Then, the distance to the upper surface of the lower end of the heat shield 23 is calculated by the same method as when Dw is calculated, and the thickness 2 of the lower end of the heat shield 23 is calculated.
By adding 6, the distance (Ds) to the back surface (bottom surface) 23a of the lower end portion of the heat shield 23 is obtained.

【0043】そして、次の(1)式により、熱遮蔽体底
面23aからシリコン融液液面13aまでの距離(GA
Pの距離)Lを計算する。
The distance (GA) from the bottom surface 23a of the heat shield to the surface 13a of the silicon melt is calculated by the following equation (1).
Calculate distance L of P) L.

【0044】 GAPの距離L=(Dw−Ds)/2 ・・・(1)式GAP distance L = (Dw−Ds) / 2 (1)

【0045】[0045]

【実施例】[設定条件]図1に示されるようなCZ法シ
リコン単結晶引上げ装置を用い、結晶引上げ速度V及び
GAPの距離Lに対して精密に制御を行って単結晶を引
上げた場合について、それを行わなかった場合と対比さ
せて、無欠陥結晶の形成具合を調べた。実験は直径20
0mmの結晶を用いて行った。
Embodiment [Setting conditions] A case where a single crystal is pulled by using a CZ method silicon single crystal pulling apparatus as shown in FIG. 1 and precisely controlling the crystal pulling speed V and the distance L of the GAP. The degree of formation of defect-free crystals was examined in comparison with the case where no such process was performed. The experiment was diameter 20
This was performed using a 0 mm crystal.

【0046】結晶欠陥の分布は、一般的には結晶をエッ
チング液に浸した後にその表面を観察することによって
調査することができるが、この実施例では、ボイド及び
転位クラスタについては無撹拌Seccoエッチングを
することにより、OSFについては780℃で3時間及
びそれに続く1000℃で16時間の酸化性熱処理をし
た後にライトエッチングをすることにより、欠陥の分布
を調査した。
The distribution of crystal defects can be generally investigated by observing the surface of a crystal after immersing it in an etching solution. In this embodiment, voids and dislocation clusters are not stirred by Secco etching. Then, the OSF was subjected to oxidative heat treatment at 780 ° C. for 3 hours and then at 1000 ° C. for 16 hours, followed by light etching to investigate the distribution of defects.

【0047】なお、GAPの距離Lは60mm付近で調
整し、結晶引上げ速度Vは定常状態では0.4mm/m
in程度となるように調整した。また、磁場は、300
0Gの水平磁場を印加した。
The distance L of the gap was adjusted to be around 60 mm, and the crystal pulling speed V was 0.4 mm / m in a steady state.
It was adjusted to be about in. The magnetic field is 300
A horizontal magnetic field of 0 G was applied.

【0048】[GAPの距離Lの計測]GAPの距離L
は、上記の特願2000−083030号に係るメルト
レベル検出装置によって計測し、その計測値をルツボ送
り量にフィードバックし、GAPの距離Lを設定値±
2.0mm/min以内となるように制御すると同時
に、結晶引上げ速度Vが設定値±0.01mm/min
以内となるように制御した。
[Measurement of GAP distance L] GAP distance L
Is measured by the melt level detector according to Japanese Patent Application No. 2000-083030, the measured value is fed back to the crucible feed amount, and the GAP distance L is set to ±
At the same time, the crystal pulling speed V is controlled to be within a set value ± 0.01 mm / min.
It controlled so that it might be within.

【0049】[一般的なCZ法シリコン単結晶引上げ装
置を使用したときのGAPの距離Lのばらつき]まず、
図1に示されるようなCZ法シリコン単結晶引上げ装置
を用い、当該装置において従来からの手法によってGA
Pの距離Lが一定になるように制御して、複数回シリコ
ン単結晶を引き上げてみた。図4は、そのようにしたと
きのGAPの距離Lの実測値を示したものである。
[Dispersion of distance L of GAP when using a general CZ method silicon single crystal pulling apparatus]
Using a CZ method silicon single crystal pulling apparatus as shown in FIG.
The silicon single crystal was pulled up a plurality of times while controlling the distance L of P to be constant. FIG. 4 shows the measured values of the distance L of the GAP in such a case.

【0050】この図4に示されるように、従来からの手
法によって制御した場合には、GAPの距離Lが一定に
なるように制御したつもりでも、実際にはかなりのばら
つきが生じていることが判る。これは、既に述べたよう
に、石英ルツボ内径のバラツキ、シリコン単結晶育成時
の石英のへたりや変形、および熱遮蔽体が伸縮すること
に起因しているものと考えられる。
As shown in FIG. 4, in the case where the control is performed by the conventional method, even if the control is performed so that the distance L of the GAP is constant, a considerable variation actually occurs. I understand. This is considered to be caused by the variation in the inner diameter of the quartz crucible, the set or deformation of quartz during the growth of silicon single crystal, and the expansion and contraction of the heat shield, as described above.

【0051】[結晶引上げ速度Vの制御、GAPの距離
Lの制御] <結晶引上げ速度Vのみの制御(従来方法)>まず、従
来から行われている方法に従い、GAPの距離Lを一定
に設定して、結晶引上げ速度Vを調整することによって
無欠陥結晶の作製を試みた。
[Control of Crystal Pulling Speed V, Control of GAP Distance L] <Control of Crystal Pulling Speed V Only (Conventional Method)> First, the distance L of the GAP is set to be constant according to a conventional method. Then, an attempt was made to produce a defect-free crystal by adjusting the crystal pulling speed V.

【0052】すると、図5に示されるように、結晶引上
げ速度Vは、その精密な調整によって、設定値から僅か
にずれるだけで収まったものの、GAPの距離Lについ
ては、上記の特願2000−083030号に係るメル
トレベル検出装置によって計測したところ、その実測値
(GAP実績値=GAPの距離L)は設定値から大きく
外れることが判った。このズレは、結晶引上げの最後の
段階では、4mm〜8mmにも達した。
Then, as shown in FIG. 5, the crystal pulling speed V was settled with a slight deviation from the set value by the precise adjustment, but the distance L of the GAP was reduced as described in Japanese Patent Application No. When measured by the melt level detecting device according to No. 083030, it was found that the measured value (GAP actual value = distance L of GAP) greatly deviated from the set value. This deviation reached 4 mm to 8 mm in the last stage of crystal pulling.

【0053】そして、グラフの下に示されている欠陥分
布図に示されているように、GAP実績値がGAP設定
値から外れるに従って無欠陥領域が消失し、転位クラス
ターが表出してきた。
Then, as shown in the defect distribution diagram below the graph, as the actual gap value deviated from the set gap value, the defect-free region disappeared, and dislocation clusters appeared.

【0054】この図5から、従来からの方法では、製品
対象領域の全てについて無欠陥領域とすることができな
かったのは、GAP実績値が実際にはGAP設定値から
ずれていたことが原因であろうことが理由であろうと推
測することができる。
As shown in FIG. 5, in the conventional method, the entire product target area could not be made a defect-free area because the actual gap value actually deviated from the set gap value. Can be inferred to be the reason.

【0055】<GAPの距離Lのみの精密制御(対照実
験)>今度は、GAPの距離Lを、上記の特願2000
−083030号に係るメルトレベル検出装置からの実
測値に基づいて精密にフィードバック制御し、その一方
で、結晶引上げ速度Vについては、設定値から故意にず
らしてみた。
<Precision control of only GAP distance L (control experiment)>
The feedback control was precisely performed based on the actually measured value from the melt level detection device according to No.-083030, while the crystal pulling speed V was intentionally shifted from the set value.

【0056】すると、図6に示されるように、結晶引上
げ速度VがV設定値から大きく外れた箇所では無欠陥領
域が消失し、転位クラスターやOSFリングが表出して
きた。
Then, as shown in FIG. 6, the defect-free region disappeared at a portion where the crystal pulling speed V largely deviated from the V setting value, and dislocation clusters and OSF rings appeared.

【0057】このことから、GAPの距離Lについて、
その実測値に基づいて精密に制御してシリコン単結晶の
引き上げを行った場合でも、結晶引上げ速度Vが設定値
から大きく外れた箇所では無欠陥領域が消失するという
ことが判るが、それと同時に、それにはある程度の許容
幅があり、その許容幅を超えない範囲で結晶引上げ速度
Vが変化した場合には、無欠陥領域が形成されるという
ことがわかる。
From this, regarding the distance L of the GAP,
It can be seen that even when the silicon single crystal is pulled under precise control based on the actual measurement value, the defect-free region disappears at a place where the crystal pulling speed V largely deviates from the set value, but at the same time, It can be seen that there is a certain allowable width, and if the crystal pulling speed V changes within a range not exceeding the allowable width, a defect-free region is formed.

【0058】<結晶引上げ速度Vのみの精密制御(対照
実験)>次に、結晶引上げ速度Vについて精密に制御す
る一方で、GAPの距離Lについては、設定値から故意
にずらしてみた。
<Precision Control of Crystal Pulling Speed V Only (Control Experiment)> Next, while precisely controlling the crystal pulling speed V, the distance L of the GAP was intentionally shifted from the set value.

【0059】すると、図7に示されるように、GAPの
距離LがGAP設定値から大きく外れた箇所では無欠陥
領域が消失し、転位クラスターやOSFリングが表出し
てきた。
Then, as shown in FIG. 7, the defect-free region disappeared at a place where the distance L of the GAP greatly deviated from the set value of the GAP, and dislocation clusters and OSF rings appeared.

【0060】このことから、GAPの距離Lについて
も、結晶引上げ速度Vを精密に制御した場合に対する許
容幅が存在し、その許容幅を超えない範囲でGAPの距
離Lが変化した場合には、無欠陥領域が形成されるとい
うことがわかる。
From this, the GAP distance L also has an allowable range for the case where the crystal pulling speed V is precisely controlled, and when the GAP distance L changes within a range not exceeding the allowable range, It can be seen that a defect-free region is formed.

【0061】<GAPの距離L及び結晶引上げ速度Vの
精密制御(本発明)>最後に、GAPの距離Lを、上記
の特願2000−083030号に係るメルトレベル検
出装置からの実測値に基づいて精密にフィードバック制
御すると共に、結晶引上げ速度Vについても精密に制御
した。
<Precision Control of GAP Distance L and Crystal Pulling Speed V (Invention)> Finally, the GAP distance L is determined based on the actually measured value from the melt level detecting device according to Japanese Patent Application No. 2000-083030. In addition to precise feedback control, the crystal pulling speed V was also precisely controlled.

【0062】その結果、図8に示されるように、製造さ
れたシリコンインゴットの広い領域にわたって無欠陥結
晶領域が形成された。このシリコンインゴットは、その
製品対象領域の殆どが無欠陥結晶領域であり、無欠陥結
晶シリコンウエハの取得率が格段に良い。
As a result, as shown in FIG. 8, a defect-free crystal region was formed over a wide region of the manufactured silicon ingot. In this silicon ingot, most of the product target region is a defect-free crystal region, and the acquisition rate of defect-free crystal silicon wafers is remarkably good.

【0063】[許容幅]ここで、上記の実験において示
唆されている「許容幅」について精密に計測をしたとこ
ろ、図9に示されるような結果が得られた。
[Allowable Width] Here, when the "allowable width" suggested in the above experiment was precisely measured, the result shown in FIG. 9 was obtained.

【0064】この図9に示されるように、GAPの距離
Lが±2mmの範囲内にある場合には、結晶引上げ速度
Vは±0.01mm/minの許容幅がある。但し、同じこ
の図9に示されるように、GAPの距離Lが3mmずれ
てしまった場合には、結晶引上げ速度Vの許容幅は、±
0.005mm/minと半分にまで狭まってしまう。
As shown in FIG. 9, when GAP distance L is within the range of ± 2 mm, crystal pulling speed V has an allowable width of ± 0.01 mm / min. However, as shown in FIG. 9, when the distance L of the gap is shifted by 3 mm, the allowable range of the crystal pulling speed V is ±
It will be reduced to a half of 0.005 mm / min.

【0065】このように、GAPの距離Lをきちんと制
御すればするほど、結晶引上げ速度Vの許容幅が大きく
なる。更に加えて言えば、本発明を実施するためには磁
場をかけなくてもよいが、磁場をかけたほうが速度Vの
許容幅は大きくなる(因みに、磁場をかけたときには、
磁場をかけない場合よりも、最適なGAPの距離Lは狭
くなる)。
As described above, the more precisely the distance L of the gap is controlled, the larger the allowable range of the crystal pulling speed V becomes. In addition, in order to carry out the present invention, it is not necessary to apply a magnetic field. However, when the magnetic field is applied, the permissible range of the speed V becomes larger.
The optimal distance L of the GAP becomes smaller than when no magnetic field is applied).

【0066】[0066]

【発明の効果】以上のことから判るように、シリコン単
結晶の引き上げにあたっては、GAPの距離Lを精度よ
く制御することによって、結晶育成中における軸方向温
度勾配Gの径方向分布を引上げ結晶毎に結晶長手方向で
再現性良く変化させることができる。ここで、結晶長手
方向でGを一定に保つことは非常に困難であるが、GA
Pの距離Lを精度よく制御することによって、径方向の
Gを精密に制御することも実現されるので、安定して無
欠陥結晶を製造することができるようになる。
As can be seen from the above description, in pulling a silicon single crystal, the radial distribution of the axial temperature gradient G during crystal growth is increased by controlling the distance L of the GAP with high precision. It can be changed with good reproducibility in the longitudinal direction of the crystal. Here, it is very difficult to keep G constant in the longitudinal direction of the crystal.
By precisely controlling the distance L of P, it is also possible to precisely control the radial G, so that a defect-free crystal can be stably manufactured.

【0067】即ち、本発明によれば、無欠陥結晶をシリ
コンインゴット中に簡易かつ再現性良く形成させること
ができ、かつシリコンインゴットからより多くの無欠陥
結晶ウエハを取得することができるようになる。
That is, according to the present invention, a defect-free crystal can be easily and reproducibly formed in a silicon ingot, and more defect-free crystal wafers can be obtained from the silicon ingot. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明を実施するためのCZ法シリコン単結
晶引上げ装置のホットゾーンの基本構成を示した図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of a hot zone of a CZ method silicon single crystal pulling apparatus for carrying out the present invention.

【図2】 本発明を実施するために好適な特願2000
−083030号に係るメルトレベル検出装置の実施形
態を示すブロック図である。
FIG. 2 is a Japanese Patent Application No. 2000 suitable for carrying out the present invention.
It is a block diagram showing an embodiment of a melt level detecting device concerning -083030.

【図3】 本発明を実施するために好適な特願2000
−083030号に係るメルトレベル検出装置の実施形
態を説明するためのブロック図である。
FIG. 3 is a Japanese Patent Application No. 2000 suitable for carrying out the present invention.
It is a block diagram for explaining embodiment of a melt level detection apparatus concerning -083030.

【図4】 実測されたGAPの距離Lのばらつきを説明
するための図であり、一般的なCZ法シリコン単結晶引
上げ装置を使用して複数回シリコン単結晶を引き上げて
みたときのGAPの距離Lの実測値を示したグラフであ
る。図において、縦軸はGAPの距離Lの大きさ、横軸
はシリコン融液から引上げられたシリコン単結晶の長さ
を示している。
FIG. 4 is a diagram for explaining the variation of the measured gap distance L of the gap, and the gap distance when the silicon single crystal is pulled up a plurality of times using a general CZ method silicon single crystal pulling apparatus. 5 is a graph showing measured values of L. In the figure, the vertical axis indicates the size of the distance L of the GAP, and the horizontal axis indicates the length of the silicon single crystal pulled from the silicon melt.

【図5】 従来から行われている方法に従い、GAPの
距離Lを一定に設定して、結晶引上げ速度Vを調整する
ことによって無欠陥結晶の作製を試みたときの結果を示
す図である。図において、上の図は、シリコン融液から
引上げられたシリコン単結晶の長さ(横軸)と結晶引上
げ速度V及びGAPの距離L(縦軸)との関係を示すグ
ラフであり、下の図は、シリコン融液から引上げられた
シリコン単結晶の長さに対応して作製した欠陥分布図で
ある。
FIG. 5 is a diagram showing a result when an attempt is made to produce a defect-free crystal by adjusting a crystal pulling speed V by setting a distance L of a GAP constant and following a conventional method. In the figure, the upper figure is a graph showing the relationship between the length (horizontal axis) of the silicon single crystal pulled from the silicon melt, the crystal pulling speed V, and the distance L (vertical axis) of GAP, and the lower figure is The figure is a defect distribution diagram produced corresponding to the length of a silicon single crystal pulled from a silicon melt.

【図6】 対照実験として、GAPの距離Lを実測値に
基づいて精密にフィードバック制御し、その一方で、結
晶引上げ速度Vについては、設定値から故意にずらして
無欠陥結晶の作製を試みたときの結果を示す図である。
図において、上の図は、シリコン融液から引上げられた
シリコン単結晶の長さ(横軸)と結晶引上げ速度V及び
GAPの距離L(縦軸)との関係を示すグラフであり、
下の図は、シリコン融液から引上げられたシリコン単結
晶の長さに対応して作製した欠陥分布図である。
FIG. 6 As a control experiment, an attempt was made to produce a defect-free crystal in which the distance L of the GAP was precisely feedback-controlled based on the actually measured value, while the crystal pulling speed V was deliberately shifted from a set value. It is a figure showing a result at the time.
In the figure, the upper figure is a graph showing the relationship between the length (horizontal axis) of the silicon single crystal pulled from the silicon melt, the crystal pulling speed V, and the distance L (vertical axis) of the GAP,
The lower figure is a defect distribution diagram produced corresponding to the length of a silicon single crystal pulled from a silicon melt.

【図7】 対照実験として、結晶引上げ速度Vについて
精密に制御する一方で、GAPの距離Lについては、設
定値から故意にずらして無欠陥結晶の作製を試みたとき
の結果を示す図である。図において、上の図は、シリコ
ン融液から引上げられたシリコン単結晶の長さ(横軸)
と結晶引上げ速度V及びGAPの距離L(縦軸)との関
係を示すグラフであり、下の図は、シリコン融液から引
上げられたシリコン単結晶の長さに対応して作製した欠
陥分布図である。
FIG. 7 is a diagram showing a result of an attempt to produce a defect-free crystal by intentionally shifting a GAP distance L from a set value while precisely controlling a crystal pulling speed V as a control experiment. . In the figure, the upper figure shows the length of the silicon single crystal pulled from the silicon melt (horizontal axis)
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the crystal pulling speed V and the distance L (vertical axis) of the GAP, and the lower diagram shows a defect distribution diagram corresponding to the length of a silicon single crystal pulled from a silicon melt. It is.

【図8】 GAPの距離Lを、上記の特願2000−0
83030号に係るメルトレベル検出装置からの実測値
に基づいて精密にフィードバック制御すると共に、結晶
引上げ速度Vについても精密に制御ずらして無欠陥結晶
の作製を試みたときの結果を示す図である。図におい
て、上の図は、シリコン融液から引上げられたシリコン
単結晶の長さ(横軸)と結晶引上げ速度V及びGAPの
距離L(縦軸)との関係を示すグラフであり、下の図
は、シリコン融液から引上げられたシリコン単結晶の長
さに対応して作製した欠陥分布図である。
FIG. 8 shows the distance L of the GAP to the above-mentioned Japanese Patent Application No. 2000-0.
FIG. 8 is a diagram showing the results when trying to produce a defect-free crystal by precisely performing feedback control based on an actual measurement value from the melt level detection device according to No. 83030 and also precisely controlling the crystal pulling speed V by shifting the control. In the figure, the upper figure is a graph showing the relationship between the length (horizontal axis) of the silicon single crystal pulled from the silicon melt, the crystal pulling speed V, and the distance L (vertical axis) of GAP, and the lower figure is The figure is a defect distribution diagram produced corresponding to the length of a silicon single crystal pulled from a silicon melt.

【図9】 実験において示唆されている「許容幅」につ
いて精密に計測をした結果を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a result of precisely measuring an “allowable width” suggested in an experiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 レーザー光 8 距離計測ユニット 11 単結晶 13 シリコン融液 13a 融液液面 17 チャンバー 18 入射窓 20 石英製プリズム 21 ルツボ 22 ヒーター 22a サイドヒーター 22b ボトムヒーター 23 熱遮蔽体 23a 熱遮蔽体底面 25 熱遮蔽体23の下端部の上面 26 熱遮蔽体23の下端部の厚み 27 ソレノイド 28 スキャンミラー 31 計測スポット L 熱遮蔽体底面23aから融液液面13aまでの距離 2 Laser beam 8 Distance measuring unit 11 Single crystal 13 Silicon melt 13a Melt surface 17 Chamber 18 Incident window 20 Quartz prism 21 Crucible 22 Heater 22a Side heater 22b Bottom heater 23 Heat shield 23a Heat shield bottom 25 Heat shield Upper surface of lower end of body 23 Thickness of lower end of heat shield 23 Solenoid 28 Scan mirror 31 Measurement spot L Distance from heat shield bottom surface 23a to melt surface 13a

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリコン融液の中からシリコン単結晶を
引上げる単結晶引上げ装置であって、前記シリコン単結
晶の周囲を囲繞する熱遮蔽体を備える単結晶引上げ装置
でシリコン単結晶の引き上げを行う場合に、 前記熱遮蔽体底面から融液液面までの距離の変化量を追
跡し、当該変化量を最小限に押さえ込むことによって、
シリコン単結晶から切出されるシリコンウエハの面内に
おける結晶欠陥分布の再現性を高める方法。
A single crystal pulling apparatus for pulling a silicon single crystal from a silicon melt, wherein the single crystal pulling apparatus includes a heat shield surrounding a periphery of the silicon single crystal. When performing, by tracking the change in the distance from the bottom surface of the heat shield to the melt surface, by minimizing the change,
A method for improving the reproducibility of a crystal defect distribution in a plane of a silicon wafer cut from a silicon single crystal.
【請求項2】 シリコン融液の中からシリコン単結晶を
引上げる単結晶引上げ装置であって、前記シリコン単結
晶の周囲を囲繞する熱遮蔽体を備える単結晶引上げ装置
でシリコン単結晶の引き上げを行う場合に、 シリコン融液の中から引上げられているシリコン単結晶
中に無欠陥結晶領域を形成する際に設定されるパラメー
タについて、少なくとも前記熱遮蔽体底面から融液液面
までの距離及び前記シリコン単結晶の引上げ速度につい
ては所定の許容幅内に入るように設定してシリコン単結
晶の引き上げを行うことによって、無欠陥結晶領域形成
の確度を増す方法。
2. A single crystal pulling apparatus for pulling a silicon single crystal from a silicon melt, wherein the single crystal pulling apparatus includes a heat shield surrounding a periphery of the silicon single crystal. When performing, for the parameters set when forming a defect-free crystal region in the silicon single crystal being pulled from the silicon melt, at least the distance from the bottom surface of the heat shield to the melt surface and the A method of increasing the accuracy of forming a defect-free crystal region by setting a pulling speed of a silicon single crystal so as to fall within a predetermined allowable width and pulling the silicon single crystal.
【請求項3】 シリコン融液の中からシリコン単結晶を
引上げる単結晶引上げ装置であって、前記シリコン単結
晶の周囲を囲繞する熱遮蔽体を備える単結晶引上げ装置
でシリコン単結晶の引き上げを行う場合に、 シリコン融液の中から引上げられているシリコン単結晶
中に無欠陥結晶領域を形成する際に、前記熱遮蔽体底面
から融液液面までの距離の制御の精密度を増すことによ
ってシリコン単結晶の引上げ速度の増減の許容幅を大き
くする方法。
3. A single crystal pulling apparatus for pulling a silicon single crystal from a silicon melt, wherein the single crystal pulling apparatus includes a heat shield surrounding a periphery of the silicon single crystal. When performing, when forming a defect-free crystal region in a silicon single crystal pulled up from a silicon melt, increasing the precision of control of the distance from the bottom surface of the heat shield to the melt surface. Method to increase the allowable range of increase / decrease of the pulling speed of the silicon single crystal.
【請求項4】 シリコン融液の中からシリコン単結晶を
引上げるシリコン単結晶引上げ装置であって、前記シリ
コン単結晶の周囲を囲繞する熱遮蔽体を備えるシリコン
単結晶引上げ装置において、 シリコン融液の中から引上げられているシリコン単結晶
中に無欠陥結晶領域を形成する際に設定されるパラメー
タについて、少なくとも前記熱遮蔽体底面から融液液面
までの距離及び前記シリコン単結晶の引上げ速度につい
ては所定の許容幅内に入るように設定してシリコン単結
晶の引き上げを行うことを特徴とするシリコン単結晶引
上げ装置。
4. A silicon single crystal pulling apparatus for pulling a silicon single crystal from a silicon melt, the apparatus comprising a heat shield surrounding a periphery of the silicon single crystal. About parameters set when forming a defect-free crystal region in a silicon single crystal being pulled from among at least the distance from the bottom surface of the heat shield to the melt surface and the pulling speed of the silicon single crystal Is a silicon single crystal pulling apparatus characterized in that the silicon single crystal is pulled while being set to fall within a predetermined allowable width.
【請求項5】 シリコン融液の中からシリコン単結晶を
引上げるシリコン単結晶引上げ装置であって、前記シリ
コン単結晶の周囲を囲繞する熱遮蔽体を備えるシリコン
単結晶引上げ装置において、 シリコン融液の中から引上げられているシリコン単結晶
中に無欠陥結晶領域を形成する際に、前記熱遮蔽体底面
から融液液面までの距離を精密に制御することによっ
て、シリコン単結晶の引上げ速度にある程度の余裕を持
ってシリコン単結晶の引き上げを行い得るようにしたこ
とを特徴とするシリコン単結晶引上げ装置。
5. A silicon single crystal pulling apparatus for pulling a silicon single crystal from a silicon melt, comprising: a silicon single crystal pulling apparatus including a heat shield surrounding a periphery of the silicon single crystal. When forming a defect-free crystal region in a silicon single crystal being pulled from within, by precisely controlling the distance from the bottom surface of the heat shield to the melt surface, the pulling speed of the silicon single crystal can be reduced. An apparatus for pulling a silicon single crystal, wherein the silicon single crystal can be pulled with a certain margin.
【請求項6】 シリコン融液の中からシリコン単結晶を
引上げるシリコン単結晶引上げ装置であって、前記シリ
コン単結晶の周囲を囲繞する熱遮蔽体を備えるシリコン
単結晶引上げ装置において、 少なくとも、前記熱遮蔽体底面から融液液面までの距離
を実測して追跡し、当該距離を計算値通りに精密に制御
しながらシリコン単結晶の引き上げを行うことによって
無欠陥結晶領域を多く含むシリコンインゴットを製造す
ることを特徴とするシリコン単結晶引上げ装置。
6. A silicon single crystal pulling apparatus for pulling a silicon single crystal from a silicon melt, wherein the silicon single crystal pulling apparatus includes a heat shield surrounding a periphery of the silicon single crystal. By actually measuring and tracking the distance from the bottom surface of the heat shield to the melt surface, and pulling up the silicon single crystal while controlling the distance precisely as calculated, a silicon ingot containing many defect-free crystal regions can be obtained. A silicon single crystal pulling apparatus characterized by being manufactured.
【請求項7】 シリコン融液に対して磁場を印加する磁
場印加手段を備えていることを特徴とする請求項4から
6いずれか記載のシリコン単結晶引上げ装置。
7. The silicon single crystal pulling apparatus according to claim 4, further comprising magnetic field applying means for applying a magnetic field to the silicon melt.
【請求項8】 請求項4から7いずれか記載のシリコン
単結晶引上げ装置によって製造された、無欠陥領域を多
く含むシリコンインゴット群。
8. A silicon ingot group including a large number of defect-free regions, which is manufactured by the silicon single crystal pulling apparatus according to claim 4.
【請求項9】 設定GAPを引上げ径の0.2−0.5
倍とし、このGAPを設定値±2.0mm以内に制御し
て引上げを行うことを特徴とする単結晶育成方法。
9. Set GAP is 0.2-0.5 of the pulling diameter
A method for growing a single crystal, wherein the pulling is performed while controlling the GAP within a set value ± 2.0 mm.
【請求項10】 メルトレベル検出装置を用いて熱遮蔽
体底面から融液表面までの距離を精密に計測し、実測し
たGAP値と設定GAPの差分をルツボ送り量にフィー
ドバックしルツボ送りを調整することによりGAPを精
密に制御する方法。
10. A crucible feed is adjusted by precisely measuring the distance from the bottom surface of the heat shield to the surface of the melt using a melt level detecting device, and feeding back the difference between the actually measured GAP value and the set GAP to the crucible feed amount. Method to control GAP precisely.
【請求項11】 磁場を印加することにより引上げ速度
の許容幅を広げることを特徴とする無欠陥結晶の育成方
法。
11. A method for growing a defect-free crystal, characterized by widening an allowable range of a pulling speed by applying a magnetic field.
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