JP2005145729A - 単結晶の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】チョクラルスキー法によりチャンバ内で単結晶を原料融液から引上げて製造する方法において、前記単結晶のコーン部を形成する際に、前記チャンバ内の圧力を低下させながらコーン部の形成を行うことを特徴とする単結晶の製造方法。
【選択図】図1
Description
このように、コーン部の形成をチャンバ内に導入する不活性ガスの流量を減少させながら行うことにより、単結晶が拡径する速度の過剰な高速化を抑えながら制御することができるため、コーン部の単結晶化を促進してコーン部の形成を安定して行うことができる。
このように単結晶のコーン部を形成する際に、コーン部形成終了時のチャンバ内の圧力がコーン部形成開始時の40%〜80%となるように圧力を低下させることにより、単結晶のコーン部を形成する際に単結晶化が妨げられずにコーン部の形成を安定して行うことができる。
このように単結晶のコーン部を形成する際に、コーン部形成終了時の不活性ガスの流量がコーン部形成開始時の20%〜50%となるように流量を減少させることにより、単結晶の拡径する速度の高速化を精度良く制御することができるし、またチャンバ内がシリコン酸化物等で汚染されるのを確実に防止してコーン部の形成を非常に安定して行うことができる。特に、不活性ガスの流量の減少制御は、コーン部形成過程の後半部から肩部形成までの過程で実施するのが望ましく、コーン部から肩部への移行が円滑に行える。
このように、コーン部を形成する際に、制御手段を用いることによりチャンバ内の圧力を自動的に低下させたり、またチャンバ内に導入する不活性ガスの流量を自動的に減少させることによって、チャンバ内の圧力の低下率や不活性ガスの流量の減少率を高精度に制御することができる。さらに、例えば単結晶を複数バッチ製造する場合では、製造バッチ間で品質のバラツキが生じるのを確実に防止することも可能となる。
本発明は、近年特に大口径化しているシリコン単結晶を製造する場合に好適に用いることができ、それにより、シリコン単結晶のコーン部形成を短時間で行ってシリコン単結晶を効率的に製造することができ、またコーン部を軽量化してプライム領域の収率を大きく向上させることができるため、シリコン単結晶の生産性を大幅に高めることができる。
本発明の単結晶の製造方法は、200mm以上の直径を有する大口径の単結晶を製造する場合に非常に有効であり、本発明によれば、このような大口径の単結晶をCZ法により育成する際に単結晶のコーン部を短時間で形成できるとともに非プライム領域であるコーン部を軽量化できるため、プライム領域の収率が大きく向上した大口径の単結晶を効率的に製造することができる。
本発明者等は、CZ法により大口径の単結晶を短時間で育成でき、かつプライム領域の収率を向上させるようにするために、単結晶の非プライム領域である単結晶コーン部を形成する際の効率化に着目し、単結晶のコーン部形成時に単結晶に転位を発生させることなく拡径する速度を速めることができれば、コーン部の形成に要する時間を短縮して効率的な単結晶の育成ができるとともに、コーン部の形状が比較的フラットになるためコーン部の軽量化を達成でき、単結晶におけるプライム領域の収率を向上できると考えた。
本発明の単結晶の製造方法で用いられる単結晶引上げ装置は、単結晶の引上げ中に少なくともチャンバ内の圧力を調節できるものであれば特に限定されないが、例えば図5に示すような単結晶引上げ装置を用いることができる。先ず、図5を参照しながら、本発明の単結晶の製造方法を実施する際に使用することのできる単結晶引上げ装置について説明する。
上記単結晶引上げ装置30を用いてCZ法によりシリコン単結晶を育成する場合、先ずガス導入口10からチャンバに不活性ガスを導入しながら、種ホルダー15に固定された種結晶16を石英ルツボ5中のシリコン融液4に浸漬し、その後回転させながら静かに引上げてネッキングを行うことによりネック部を形成し、続いて単結晶を所望の直径まで拡径してコーン部を形成する。
(実施例1)
図5に示した単結晶引上げ装置30を用いて、直径24インチ(600mm)の石英ルツボに原料多結晶シリコンを150kgチャージし、ガス導入口からアルゴンガスを導入しながら、CZ法により直径200mm、方位<100>、直胴部の長さが100cmとなるシリコン単結晶の育成を行った。
単結晶引上げ装置30を用いて、CZ法により直径200mm、方位<100>となるシリコン単結晶の育成を行った。
実施例2では、単結晶のコーン部を形成する際に、制御手段により、チャンバ内の圧力が150hPa(コーン部形成開始時)から100hPa(コーン部形成終了時)に徐々に低下するように自動的に制御し、また不活性ガスの流量はコーン部形成開始時から終了時まで150L/minで一定に維持されるように自動的に制御した。それ以外の製造条件については上記実施例1と同様にして単結晶の製造を行った。
単結晶引上げ装置30を用いて、CZ法により直径200mm、方位<100>となるシリコン単結晶の育成を行った。
比較例1では、単結晶のコーン部を形成する際に、制御手段により、図1に示すようにチャンバ内の圧力がコーン部形成開始時から終了時まで150hPaで一定に維持されるとともに不活性ガスの流量もコーン部形成開始時から終了時まで150L/minで一定に維持されるように自動的に制御した。それ以外の製造条件については上記実施例1と同様にして単結晶の製造を行った。
単結晶引上げ装置30を用いて、CZ法により直径200mm、方位<100>となるシリコン単結晶の育成を行った。
比較例2では、単結晶のコーン部を形成する際に、制御手段により、チャンバ内の圧力がコーン部形成開始時から終了時まで150hPaで一定に維持されるように自動的に制御し、また不活性ガスの流量は150L/min(コーン部形成開始時)から60L/min(コーン部形成終了時)に徐々に減少するように自動的に制御した。それ以外の製造条件については上記実施例1と同様にして単結晶の製造を行った。
3…単結晶(シリコン単結晶)、 4…原料融液(シリコン融液)、
5…石英ルツボ、 6…黒鉛ルツボ、 7…加熱ヒーター、 8…断熱材、
9…ガス流出口、 10…ガス導入口、 11…ガス整流筒、
12…遮熱部材、 13…保持軸、 14…ワイヤー、
15…種ホルダー、 16…種結晶、 17…引上げ機構、
18…制御手段、 19…フローメータ、 20…バルブ、
21…排気手段、 22…圧力計、
30…単結晶引上げ装置、 31…コーン部。
Claims (7)
- チョクラルスキー法によりチャンバ内で単結晶を原料融液から引上げて製造する方法において、前記単結晶のコーン部を形成する際に、前記チャンバ内の圧力を低下させながらコーン部の形成を行うことを特徴とする単結晶の製造方法。
- 前記単結晶のコーン部の形成を、前記チャンバ内に導入する不活性ガスの流量を減少させながら行うことを特徴とする請求項1に記載の単結晶の製造方法。
- 前記単結晶のコーン部を形成する際に、前記チャンバ内の圧力を、コーン部形成終了時のチャンバ内の圧力がコーン部形成開始時の40%〜80%となるように低下させることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の単結晶の製造方法。
- 前記単結晶のコーン部を形成する際に、前記チャンバ内に導入する不活性ガスの流量を、コーン部形成終了時の不活性ガスの流量がコーン部形成開始時の20%〜50%となるように減少させることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の単結晶の製造方法。
- 前記チャンバ内の圧力及び/または前記チャンバ内に導入する不活性ガスの流量を、制御手段を用いることにより自動的に制御することを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の単結晶の製造方法。
- 前記製造する単結晶をシリコン単結晶とすることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の単結晶の製造方法。
- 前記製造する単結晶を直径200mm以上のものとすることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の単結晶の製造方法。
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