JP2002211997A - 半導体シリコン引上げ用ルツボ - Google Patents
半導体シリコン引上げ用ルツボInfo
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- JP2002211997A JP2002211997A JP2001002124A JP2001002124A JP2002211997A JP 2002211997 A JP2002211997 A JP 2002211997A JP 2001002124 A JP2001002124 A JP 2001002124A JP 2001002124 A JP2001002124 A JP 2001002124A JP 2002211997 A JP2002211997 A JP 2002211997A
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- Japan
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- crucible
- quartz glass
- single crystal
- cop
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 チョコラルスキー法により引き上げる単結晶
シリコン中の積層欠陥（ＣＯＰ）、およびＣＯＰより大
型のＬＬＰＤと呼ばれる欠陥を低減化する。 【解決手段】 本発明は、単結晶シリコン引上げ用の石
英ガラスルツボに水素を０．６ｐｐｍ以上含有させるこ
とによって、シリコン単結晶中のLLPDおよびCOPをさげ
ることができる。
シリコン中の積層欠陥（ＣＯＰ）、およびＣＯＰより大
型のＬＬＰＤと呼ばれる欠陥を低減化する。 【解決手段】 本発明は、単結晶シリコン引上げ用の石
英ガラスルツボに水素を０．６ｐｐｍ以上含有させるこ
とによって、シリコン単結晶中のLLPDおよびCOPをさげ
ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、単結晶シリコン引
上げ用の石英ガラスルツボに関するものであり、特にシ
リコン単結晶中のLLPDおよびCOPをさげるために最適な
石英ガラスルツボを提供するものである。
上げ用の石英ガラスルツボに関するものであり、特にシ
リコン単結晶中のLLPDおよびCOPをさげるために最適な
石英ガラスルツボを提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】シリコン単結晶を製造する方法であるCZ
（チョコラルスキー）法は石英ガラスにポリシリコンを
入れ、溶解したのち種結晶を融液につけ、単結晶を引き
上げるが、近年基板の加工の微細化により、微少な欠陥
も問題になってきている。この欠陥として最近取り上げ
られているのが、COP(Oxidation-induced Stucking Fau
lt)というシリコン基板を酸化する際に基板中に生じる
積層欠陥である。この改善のためにはエピ基板を使用し
たり、引き上げの条件を変えたり、基板の水素処理を行
ったりしているが、いずれも生産性の面から問題となっ
ていた。また従来より80μmから60μm程度の欠陥、これ
は検査方法の名前を取って、LLPD(Large Light Point D
efect)と呼ばれている。このような大きな欠陥は歩留ま
りに致命的な影響を及ぼしていた。
（チョコラルスキー）法は石英ガラスにポリシリコンを
入れ、溶解したのち種結晶を融液につけ、単結晶を引き
上げるが、近年基板の加工の微細化により、微少な欠陥
も問題になってきている。この欠陥として最近取り上げ
られているのが、COP(Oxidation-induced Stucking Fau
lt)というシリコン基板を酸化する際に基板中に生じる
積層欠陥である。この改善のためにはエピ基板を使用し
たり、引き上げの条件を変えたり、基板の水素処理を行
ったりしているが、いずれも生産性の面から問題となっ
ていた。また従来より80μmから60μm程度の欠陥、これ
は検査方法の名前を取って、LLPD(Large Light Point D
efect)と呼ばれている。このような大きな欠陥は歩留ま
りに致命的な影響を及ぼしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、エピ基板を使
用することは基板コストの上昇をまねくし、引き上げの
条件を変えることは様々な特性をも変えることになる。
基板の水素処理は当然コスト的に不利になることから、
この解決が急務となっている。
用することは基板コストの上昇をまねくし、引き上げの
条件を変えることは様々な特性をも変えることになる。
基板の水素処理は当然コスト的に不利になることから、
この解決が急務となっている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者は、このCOPが
シリコン/酸化膜との境界に起こる応力であることか
ら、この応力を発生しにくい基板を作るために単結晶引
き上げに使用する石英ルツボの特性が非常に重要である
ことをつきとめた。すなわち石英ガラスルツボが水素を
0.60ppm以上含むことでそのCOPを減少できることを発見
した。またLLPDについては石英ルツボの気泡の破裂や固
溶しているガスによって発生することをつきとめ、やは
り石英ガラスルツボが水素を0.60ppm以上含むことでか
なり改善できることを発見し、本ルツボを発明したもの
である。
シリコン/酸化膜との境界に起こる応力であることか
ら、この応力を発生しにくい基板を作るために単結晶引
き上げに使用する石英ルツボの特性が非常に重要である
ことをつきとめた。すなわち石英ガラスルツボが水素を
0.60ppm以上含むことでそのCOPを減少できることを発見
した。またLLPDについては石英ルツボの気泡の破裂や固
溶しているガスによって発生することをつきとめ、やは
り石英ガラスルツボが水素を0.60ppm以上含むことでか
なり改善できることを発見し、本ルツボを発明したもの
である。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明によれば、石英ガラスルツ
ボ中の水素含有量が0.60ppm以上であれば、シリコン基
板中のLLPDやCOPが従来より遥かに少なくなることが分
かった。COPが生じる理由は酸化によって生じる応力を
緩和するためである。シリコン原子は酸素と結合すると
きに大きな体積膨張を伴う。このときシリコン原子を酸
化せずに格子間原子として供給できれば応力は少なくで
きる。基板の水素処理によってCOP等の欠陥が埋められ
て消失していく過程もこのように考えると説明できる。
本発明者はこのようなメカニズムを単結晶の引き上げ中
に応用することを思いついた。石英ガラスルツボ中の水
素含有量が0.60ppm以上あるとシリコン単結晶の引き上
げ時に石英ガラスルツボから水素が放出され、水素が溶
解してシリコン融液中に溶け込み、酸化によって生じる
応力を緩和することができるものである。LLPDが生じる
メカニズムは石英ガラスルツボでシリコン単結晶を引き
上げる時には1500℃近い高温と20torr付近での減圧下で
行われるために、石英ガラスルツボは気泡が破裂したり
して気泡中のガスがシリコン融液中に混入していき、シ
リコン単結晶中に残ることにより起こると推定される。
この欠陥はまさに石英ガラスルツボに起因するものであ
るといえる。石英ガラスルツボの気泡中に存在するアル
ゴンは、シリコンと反応せず、ガスとしてシリコン融液
の中で気泡となって残るのである。この気泡中のガスを
水素に置き換えてしまえば、石英ガラスルツボから放出
されてもこのような気泡にはならないのである。石英ガ
ラス中には様々なガスが吸着、固溶、結合していること
は旧知の事実である。例えば、水素は原子半径が小さい
ために石英ガラス中を自由に動くことができる。また水
素原子はシラノール基や水分子として石英ガラス中に存
在している。これらの水素ガスは加熱をすると石英ガラ
ス外に簡単に放出される。この水素量を調べる方法とし
ては、石英ガラス試料を真空中、1000℃に加熱し、放出
したガスをトラップして四重極質量分析計にて測定する
方法がある。本発明者はこの方法により種々の水素ガス
含有量の石英ガラスルツボとシリコン基板のCOPおよびL
LPDとの関係を調べた結果、石英ガラスルツボ中に0.60p
pm以上の水素が含まれている場合、COPが従来に比較し
て10%減少,LLPDが従来に比較して5%減少することがわか
った。この理由は先にも述べた通り、ルツボから放出さ
れた水素がシリコン単結晶中に取り込まれ、シリコンを
酸化させない状態にさせるから、およびアルゴンのよう
な大きい分子が石英ガラスルツボより放出されないから
だと推定される。
ボ中の水素含有量が0.60ppm以上であれば、シリコン基
板中のLLPDやCOPが従来より遥かに少なくなることが分
かった。COPが生じる理由は酸化によって生じる応力を
緩和するためである。シリコン原子は酸素と結合すると
きに大きな体積膨張を伴う。このときシリコン原子を酸
化せずに格子間原子として供給できれば応力は少なくで
きる。基板の水素処理によってCOP等の欠陥が埋められ
て消失していく過程もこのように考えると説明できる。
本発明者はこのようなメカニズムを単結晶の引き上げ中
に応用することを思いついた。石英ガラスルツボ中の水
素含有量が0.60ppm以上あるとシリコン単結晶の引き上
げ時に石英ガラスルツボから水素が放出され、水素が溶
解してシリコン融液中に溶け込み、酸化によって生じる
応力を緩和することができるものである。LLPDが生じる
メカニズムは石英ガラスルツボでシリコン単結晶を引き
上げる時には1500℃近い高温と20torr付近での減圧下で
行われるために、石英ガラスルツボは気泡が破裂したり
して気泡中のガスがシリコン融液中に混入していき、シ
リコン単結晶中に残ることにより起こると推定される。
この欠陥はまさに石英ガラスルツボに起因するものであ
るといえる。石英ガラスルツボの気泡中に存在するアル
ゴンは、シリコンと反応せず、ガスとしてシリコン融液
の中で気泡となって残るのである。この気泡中のガスを
水素に置き換えてしまえば、石英ガラスルツボから放出
されてもこのような気泡にはならないのである。石英ガ
ラス中には様々なガスが吸着、固溶、結合していること
は旧知の事実である。例えば、水素は原子半径が小さい
ために石英ガラス中を自由に動くことができる。また水
素原子はシラノール基や水分子として石英ガラス中に存
在している。これらの水素ガスは加熱をすると石英ガラ
ス外に簡単に放出される。この水素量を調べる方法とし
ては、石英ガラス試料を真空中、1000℃に加熱し、放出
したガスをトラップして四重極質量分析計にて測定する
方法がある。本発明者はこの方法により種々の水素ガス
含有量の石英ガラスルツボとシリコン基板のCOPおよびL
LPDとの関係を調べた結果、石英ガラスルツボ中に0.60p
pm以上の水素が含まれている場合、COPが従来に比較し
て10%減少,LLPDが従来に比較して5%減少することがわか
った。この理由は先にも述べた通り、ルツボから放出さ
れた水素がシリコン単結晶中に取り込まれ、シリコンを
酸化させない状態にさせるから、およびアルゴンのよう
な大きい分子が石英ガラスルツボより放出されないから
だと推定される。
【０００６】
【実施例】以下本発明の実施例を示す。 実施例1 22"合成石英ルツボを溶融時に水素ガスを導入して製作
した。このときの水素ガスの量を、0、20、40、60、80l
/minと変え、計5個のルツボを作った。この各々のルツ
ボから約1.0gの試料を切り出し、0.00001torrの1000℃
の炉に挿入し、60分間の圧力上昇を調べた。すべての試
料は約40分間で圧力が一定値に達していた。この圧力上
昇より発生したガスの総量を算出した。また発生したガ
スを四重極質量分析計でガスの種類と割合いを調べた。
そのあと22"のルツボに100kgの多結晶シリコンを溶解
し、常法により単結晶を引き上げ、スライスしたのち研
摩、洗浄し、基板表面検査装置で測定したあと、AMFでC
OPを確認した。その個数について比較した。この結果を
表1に示した。また集光検査によってLLPDを調べた結果
を同じく表１に示した。 表 1 *溶融時の水素量0l/minを1.00としたときの値に換算し
た。
した。このときの水素ガスの量を、0、20、40、60、80l
/minと変え、計5個のルツボを作った。この各々のルツ
ボから約1.0gの試料を切り出し、0.00001torrの1000℃
の炉に挿入し、60分間の圧力上昇を調べた。すべての試
料は約40分間で圧力が一定値に達していた。この圧力上
昇より発生したガスの総量を算出した。また発生したガ
スを四重極質量分析計でガスの種類と割合いを調べた。
そのあと22"のルツボに100kgの多結晶シリコンを溶解
し、常法により単結晶を引き上げ、スライスしたのち研
摩、洗浄し、基板表面検査装置で測定したあと、AMFでC
OPを確認した。その個数について比較した。この結果を
表1に示した。また集光検査によってLLPDを調べた結果
を同じく表１に示した。 表 1 *溶融時の水素量0l/minを1.00としたときの値に換算し
た。
【０００７】
【発明の効果】本発明はCOPが少なく、実用上使用でき
得るシリコン単結晶を引き上げることができる石英ガラ
スルツボを提供するものである。
得るシリコン単結晶を引き上げることができる石英ガラ
スルツボを提供するものである。
Claims (1)
- 【請求項１】 水素含有量が0.60ppm以上であることを
特徴とする半導体シリコン引上げ用ルツボ
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001002124A JP2002211997A (ja) | 2001-01-10 | 2001-01-10 | 半導体シリコン引上げ用ルツボ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001002124A JP2002211997A (ja) | 2001-01-10 | 2001-01-10 | 半導体シリコン引上げ用ルツボ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002211997A true JP2002211997A (ja) | 2002-07-31 |
Family
ID=18870675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001002124A Pending JP2002211997A (ja) | 2001-01-10 | 2001-01-10 | 半導体シリコン引上げ用ルツボ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002211997A (ja) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01157428A (ja) * | 1987-12-15 | 1989-06-20 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 石英ガラスルツボの製造方法 |
| JPH05124889A (ja) * | 1991-10-31 | 1993-05-21 | Shinetsu Quartz Prod Co Ltd | シリコン単結晶引上げ用石英ガラスルツボ及びその製造方法 |
| JPH05208838A (ja) * | 1991-01-31 | 1993-08-20 | Shinetsu Quartz Prod Co Ltd | 石英ガラスルツボの製造方法 |
| JPH0848532A (ja) * | 1994-08-04 | 1996-02-20 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 高粘性合成石英ガラス部材およびその製造方法 |
| JPH08239231A (ja) * | 1995-03-02 | 1996-09-17 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 石英ルツボの製造方法 |
-
2001
- 2001-01-10 JP JP2001002124A patent/JP2002211997A/ja active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01157428A (ja) * | 1987-12-15 | 1989-06-20 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 石英ガラスルツボの製造方法 |
| JPH05208838A (ja) * | 1991-01-31 | 1993-08-20 | Shinetsu Quartz Prod Co Ltd | 石英ガラスルツボの製造方法 |
| JPH05124889A (ja) * | 1991-10-31 | 1993-05-21 | Shinetsu Quartz Prod Co Ltd | シリコン単結晶引上げ用石英ガラスルツボ及びその製造方法 |
| JPH0848532A (ja) * | 1994-08-04 | 1996-02-20 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 高粘性合成石英ガラス部材およびその製造方法 |
| JPH08239231A (ja) * | 1995-03-02 | 1996-09-17 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 石英ルツボの製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20051209 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20051209 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071114 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20091020 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091028 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100317 |