JP2007210817A - Silicon single crystal manufacturing apparatus and manufacturing method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、チョコラルスキー法(以下CZ法)によるシリコン単結晶製造装置およびこれを用いた製造方法に関する。 The present invention relates to an apparatus for manufacturing a silicon single crystal by a chocolate ski method (hereinafter referred to as CZ method) and a manufacturing method using the same.
半導体素子の基板には主として高純度の無転位シリコン単結晶が使用されている。そして、その製造方法として、一般にCZ法が用いられている。
図2は、従来技術によるシリコン単結晶製造装置の一例を示す模式的縦断面図である。
CZ法によるシリコン単結晶製造装置では、図2に示すようにチャンバ1の中心に石英ルツボ3が昇降自在に設置されている。石英ルツボ3は、カーボンルツボ5に収容されている。
シリコン単結晶育成にあたっては、まず、石英ルツボ3に塊状の多結晶シリコンを装填し、この石英ルツボ3およびカーボンルツボ5を取り囲むように設けられた主ヒータ7および、下部ヒータ9により、多結晶シリコンを加熱して溶融し、シリコン融液11とする。そして、シリコン融液11に望む結晶方位を有する種結晶(シード)を浸漬し、融液温度と馴染ませる。馴染んだところでシードを上方へと引き上げてシリコン単結晶13を所定の直径および長さに育成させる。
High purity dislocation-free silicon single crystals are mainly used for semiconductor element substrates. In general, the CZ method is used as the manufacturing method.
FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view showing an example of a silicon single crystal manufacturing apparatus according to the prior art.
In the silicon single crystal manufacturing apparatus using the CZ method, a
In growing a silicon single crystal, first, bulk polycrystalline silicon is loaded into a
近年、デバイスの微細化技術が進むにつれ、COP(Crystal Originated Particle)といったシリコン単結晶育成時に発生する所謂Grown−in欠陥の制御が要求されている。なぜなら、Grown−in欠陥の存在は、半導体デバイスの酸化膜耐圧特性を劣化させることが明らかになっているからである。
このGrown−in欠陥形成の温度条件について、非特許文献1に報告されている。この文献によれば、COPの形成温度は、窒素ノンドープ結晶の場合1080−1110℃、窒素ドープ結晶の場合1040−1090℃とされる。そして、シリコン単結晶引き上げ時のCOP形成温度帯通過時間はCOP密度とサイズに影響を与えている。すなわち、通過時間が短いとCOP密度は増加するがサイズは小さくなる。逆に通過時間が長いとCOP密度は減少するがサイズは大きくなる。
In recent years, as device miniaturization technology advances, control of so-called Grown-in defects such as COP (Crystal Originated Particle) that occur during the growth of a silicon single crystal is required. This is because it has been clarified that the presence of the Grown-in defect deteriorates the oxide film breakdown voltage characteristic of the semiconductor device.
Non-Patent
一般に、不活性ガス雰囲気で熱処理を行い、Denuded Zone(以下DZ層)を形成するアニールウェーハでは、シリコン単結晶引き上げ後のCOPサイズが小さい場合には、DZ層となる領域のCOPを排除することが容易である。したがって、最終ウェーハ製品のCOPを抑制するためには、シリコン単結晶育成時にCOP形成温度帯通過時間を出来る限り短縮することが望ましい。すなわち、シリコン単結晶引き上げ時の単結晶冷却速度を向上させることが要求される。 Generally, in an annealed wafer that is subjected to heat treatment in an inert gas atmosphere to form a denuded zone (hereinafter referred to as a DZ layer), if the COP size after pulling the silicon single crystal is small, the COP in the region that becomes the DZ layer should be excluded. Is easy. Therefore, in order to suppress COP of the final wafer product, it is desirable to shorten the COP formation temperature zone passage time as much as possible during the growth of the silicon single crystal. That is, it is required to improve the single crystal cooling rate when pulling up the silicon single crystal.
シリコン単結晶引き上げ時の単結晶冷却速度向上に関しては、従来、主に、結晶引き上げ速度を速めて生産性を高める観点から検討されてきた。その方法として、引き上げ時にシリコン単結晶を取り囲むように冷却筒やアフタークーラと呼ばれる冷却チャンバを設置することを特徴とする発明が多く報告されている。
例えば、特許文献1には、引き上げ中の単結晶を取り囲むようにメインチャンバの少なくとも天井から原料融液表面に向かって延伸し、冷却媒体で強制冷却される冷却筒を設ける発明が開示されている。この冷却筒により単結晶冷却速度を向上させることが可能となる。
また、例えば、特許文献2においては、引き上げ中の単結晶を取り囲むようにアフタークーラを設置し、このアフタークーラに供給する冷却水量を、少なくとも単結晶が所定の長さに成長するまで一定の割合で徐々に増加させることを特徴とする発明が開示されている。このアフタークーラの利用により単結晶冷却速度を向上させることが可能となる。
For example,
Further, for example, in Patent Document 2, an aftercooler is installed so as to surround the single crystal being pulled, and the amount of cooling water supplied to the aftercooler is set at a certain rate until at least the single crystal grows to a predetermined length. The invention is characterized in that it is gradually increased. By using this after cooler, the single crystal cooling rate can be improved.
従来技術では、安価で、かつ、安定して供給できる点から冷却チャンバの冷却媒体として水が使用されることが一般的である。
しかしながら、1000℃を超えるような融液近傍で冷却媒体として水を使用することには、気化膨張による水蒸気爆発を誘発する危険がある。すなわち、冷却チャンバが高温の融液や、引き上げ中の単結晶に近づくことにより、冷却媒体である水が気化温度を超え、冷却チャンバ内で水蒸気爆発が発生することが考えられる。また、高温にさらされる炉内での使用で生じた冷却チャンバの破損により生じた水の炉内へのリークにより、炉内での水蒸気爆発が発生することも考えられる。
これらの水蒸気爆発の危険を回避するために、従来技術では、冷却チャンバと融液や単結晶の距離を確保することによる水の温度上昇抑制をしていた。あるいは、冷却チャンバ自体を肉厚にすることにより、冷却媒体である水の温度上昇の抑制や冷却チャンバの破損防止を図っていた。
もっとも、冷却チャンバと融液や単結晶の距離を離すことは結果的に冷却効率を低下させることにつながる。また、冷却チャンバ自体を肉厚にすることも、熱交換作用が落ちるため冷却効率を低下させることになる。したがって、これらの対策は引き上げ単結晶の冷却速度を速くする上では大きな制約となる。
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、引き上げシリコン単結晶の冷却速度を速くすることが可能なシリコン単結晶製造装置およびこれを用いた製造方法を提供することにある。
In the prior art, water is generally used as a cooling medium for the cooling chamber because it is inexpensive and can be stably supplied.
However, the use of water as a cooling medium in the vicinity of the melt exceeding 1000 ° C. has a risk of inducing a steam explosion due to vaporization and expansion. That is, it is conceivable that when the cooling chamber approaches a high-temperature melt or a single crystal that is being pulled, water as the cooling medium exceeds the vaporization temperature and a steam explosion occurs in the cooling chamber. It is also conceivable that a water vapor explosion in the furnace may occur due to leakage of water into the furnace caused by breakage of the cooling chamber caused by use in the furnace exposed to high temperatures.
In order to avoid the danger of these steam explosions, the prior art has suppressed the temperature rise of the water by ensuring the distance between the cooling chamber and the melt or single crystal. Alternatively, the cooling chamber itself is made thick so as to suppress the temperature rise of the cooling medium water and prevent the cooling chamber from being damaged.
However, increasing the distance between the cooling chamber and the melt or single crystal results in a decrease in cooling efficiency. In addition, increasing the thickness of the cooling chamber itself also reduces the cooling efficiency because the heat exchange action is reduced. Therefore, these measures are a great limitation in increasing the cooling rate of the pulled single crystal.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a silicon single crystal manufacturing apparatus capable of increasing the cooling rate of a pulled silicon single crystal and a manufacturing method using the same. There is to do.
本発明の一態様のシリコン単結晶製造装置は、
チョコラルスキー法(CZ法)によるシリコン単結晶製造装置であって、
引き上げ中のシリコン単結晶を取り囲むように配置され、冷却媒体で強制冷却される筒状の冷却チャンバを有し、
前記冷却媒体が水よりも気化温度の高い液体であることを特徴とする。
An apparatus for producing a silicon single crystal of one embodiment of the present invention includes:
A silicon single crystal manufacturing apparatus using a chocolate lasky method (CZ method),
It has a cylindrical cooling chamber that is arranged so as to surround the silicon single crystal that is being pulled up and is forcedly cooled with a cooling medium,
The cooling medium is a liquid having a higher vaporization temperature than water.
本発明の一態様のシリコン単結晶製造方法は、
チョコラルスキー法(CZ法)によるシリコン単結晶製造装置であって、
引き上げ中のシリコン単結晶を取り囲むように配置され、冷却媒体で強制冷却される筒状の冷却チャンバを有し、
前記冷却媒体が水よりも気化温度の高い液体であることを特徴とするシリコン単結晶製造装置を用いてシリコン単結晶を製造することを特徴とする。
The method for producing a silicon single crystal of one embodiment of the present invention includes:
A silicon single crystal manufacturing apparatus using a chocolate lasky method (CZ method),
It has a cylindrical cooling chamber that is arranged so as to surround the silicon single crystal that is being pulled up and is forcedly cooled with a cooling medium,
A silicon single crystal is manufactured using a silicon single crystal manufacturing apparatus, wherein the cooling medium is a liquid having a vaporization temperature higher than that of water.
本発明によれば、引き上げシリコン単結晶の冷却速度を速くすることが可能なシリコン単結晶製造装置およびこれを用いた製造方法を提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the silicon single crystal manufacturing apparatus which can raise the cooling rate of a pulling silicon single crystal, and a manufacturing method using the same.
以下、本発明に係わるシリコン単結晶製造装置およびこれを用いたシリコン単結晶の製造方法について、添付図面に基づき説明する。 Hereinafter, a silicon single crystal manufacturing apparatus and a silicon single crystal manufacturing method using the same according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(シリコン単結晶製造装置)
図1は、本発明に係るシリコン単結晶製造装置の実施の形態の模式的縦断面図である。
図1に示すシリコン単結晶製造装置は、従来技術の単結晶製造装置と同様に、原料となる多結晶シリコンが充填されるルツボ3、5、多結晶シリコンを加熱、溶融しシリコン融液11とするための主ヒータ7および、下部ヒータ9がチャンバ1内に格納され、チャンバ1上部には、育成されたシリコン単結晶13を引き上げる引き上げ機構(図示せず)が設けられている。
チャンバ1の上部に取り付けられた引き上げ機構からは引き上げワイヤ15が巻き出されており、その先端には、種結晶(図示せず)を取り付けるための種ホルダ(図示せず)が接続されている。
(Silicon single crystal manufacturing equipment)
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of an embodiment of a silicon single crystal manufacturing apparatus according to the present invention.
The silicon single crystal manufacturing apparatus shown in FIG. 1 is similar to the single crystal manufacturing apparatus of the prior art, in which
A
なお、上記ルツボ3、5は、内側にシリコン融液11を直接収容する石英ルツボ3と、石英ルツボ3を外側で支持するためのカーボンルツボ5とから構成されている。ルツボ3、5は、シリコン単結晶製造装置の下部に取り付けられた回転駆動機能(図示せず)によって回転昇降自在なルツボシャフト17によって支持されている。
ルツボ3、5を取り囲むように主ヒータ7および、下部ヒータ9が配置されており、主ヒータ7の外側には、主ヒータ7からの熱がチャンバ1に直接輻射されるのを防止するための第1の保温材19、第2の保温材21が主ヒータ7の周囲を取り囲むように設けられている。加えて、シリコン融液11やルツボ3、5からの熱がチャンバ1に直接輻射されるのを防止するための第3の保温材23、第4の保温材25が設けられている。そして、シリコン融液11やルツボ3、5からの熱が引き上げ単結晶13の冷却を阻害しないように、あるいは、原料溶融時などに飛散するシリコン融液11が後述の冷却チャンバに付着するのを防ぐため、輻射シールド27が、シリコン融液11、ルツボ3、5とシリコン単結晶13間に設けられている。なお、保温材19、21の材質については、特に保温性に優れているものを使用することが望ましく、通常成形断熱材が用いられている。保温材23、25の材質については、例えば、成形断熱材、カーボン、あるいはカーボンの表面を炭化ケイ素で被覆したものが用いられている。輻射シールド27については、輻射熱を調整する役目を果たしているので、例えば、モリブデン、タングステン、タンタル等の金属や、カーボン、カーボンの表面を炭化ケイ素で被覆したもの及びこれらの内側に成形断熱材を設置したものが用いられる。
なお、チャンバ1は、ステンレス等の耐熱性、熱伝導性に優れた金属により形成されており、冷却管(図示せず)を通して水冷されている。
The
A
The
さらに、筒状の冷却チャンバ33が、引き上げ中のシリコン単結晶13を取り囲むように前記チャンバ1の天井部からシリコン融液11表面に延伸している。そして、冷却チャンバ33の情報には、冷却チャンバ33を強制冷却するための冷却媒体を導入する冷却媒体導入口(図示せず)が設けられている。冷却チャンバ33の材質は、耐熱性があり、熱伝導性に優れたものであれば特に限定されないが、具体的には、鉄、ニッケル、クロム、銅、チタン、モリブデン、タングステン、若しくはこれらの金属を含む合金から作成することが出来る。また、前記金属若しくは合金をチタン、モリブデン、タングステン、若しくは白金系金属で被覆して構成させてもよい。
Further, a
本発明に係るシリコン単結晶製造装置では、冷却媒体として水よりも気化温度の高い液体を用いることを特徴としている。
なお、水よりも気化温度の高い液体であれば、いかなる液体であっても用いることが可能であるが、高温状態での安定性、取り扱い易さの点から、オイル(油)を用いることが好適である。ここで、オイル(油)とは、常温で液体であり、水に不溶で、粘性があり、水より比重が小さいものをいい、例えば、合成油、鉱物油、動物油、植物油などがある。さらに、250℃以上という高い気化温度を有すること、万が一漏出した場合の炉内汚染の影響が小さいこと、あるいは、シリコーンオイルの熱容量と粘性を考慮すると、熱容量の効果が勝り、結果的に循環ポンプにかかる負荷が少ない等の観点から、シリコーンオイルを用いることがより好適である。
The silicon single crystal manufacturing apparatus according to the present invention is characterized in that a liquid having a higher vaporization temperature than water is used as a cooling medium.
Note that any liquid can be used as long as it has a higher vaporization temperature than water, but oil (oil) is used from the viewpoint of stability at high temperature and ease of handling. Is preferred. Here, the oil (oil) is a liquid that is liquid at room temperature, insoluble in water, viscous, and has a specific gravity smaller than that of water. Examples thereof include synthetic oil, mineral oil, animal oil, and vegetable oil. Furthermore, considering the high vaporization temperature of 250 ° C. or more, the influence of contamination in the furnace in the event of leakage, or the heat capacity and viscosity of silicone oil, the heat capacity effect is superior, resulting in a circulation pump. It is more preferable to use silicone oil from the viewpoint of reducing the load on the oil.
(シリコン単結晶製造方法)
次に、上記シリコン単結晶製造装置を用いた本発明に係るシリコン単結晶の製造方法について図1を参照しつつ説明する。
まず、石英ルツボ3に原料多結晶シリコンを装填し、チャンバ上部からアルゴンガス等の不活性ガスを導入しながら、原料多結晶シリコンを主ヒータ7および、下部ヒータ9による加熱で溶融し、シリコン融液11とする。不活性ガスの導入により、加熱により炉内に発生した不純物を炉外に排出することが可能となり、引き上げられるシリコン単結晶の高純度化が実現できる。
(Silicon single crystal manufacturing method)
Next, a method for manufacturing a silicon single crystal according to the present invention using the silicon single crystal manufacturing apparatus will be described with reference to FIG.
First, the raw material polycrystalline silicon is loaded into the
多結晶シリコンが融解してシリコン融液11が生成された後に、引き上げワイヤ15の先端に取り付けられた所望の結晶方位を有する種結晶(図示せず)をシリコン融液11に浸漬して融液温度と馴染ませる。馴染んだところで、引き上げ機構(図示せず)により種結晶を回転させながら静かに上方に引き上げて棒状のシリコン単結晶13を成長させる。この時、種結晶が融液に接触した際に発生する転位を結晶から除去するために、所謂ダッシュネック法を行う。これは、引き上げ時にいったん結晶径を3〜5mm程度まで細く絞り、転位が結晶から抜けた時点で、結晶径を所望の大きさまで広げ、この径を維持したままで所定の長さまでシリコン単結晶13を育成するものである。
また、引き上げ機構により種結晶を引き上げながら、一方で、所望の結晶品質を得るため融液面の高さが常に一定に保たれるように、ルツボシャフト17を用いてルツボを上昇させている。
After the polycrystalline silicon melts and the
Also, while pulling up the seed crystal by the pulling mechanism, the crucible is raised using the
シリコン融液11から引き上げられたシリコン単結晶15は、チャンバ1内部に、シリコン単結晶を取り囲むように設けられた冷却チャンバ33によって、効率よく冷却される。この冷却チャンバ33には、水よりも気化温度の高い液体、例えばシリコーンオイルが冷却媒体として冷却媒体導入口(図示せず)から導入され、この液体は、冷却チャンバ33内を循環して冷却チャンバ33を強制冷却した後、外部へ排出される。
The silicon
(効果)
従来技術においては、気化温度が100℃と低い水を冷却チャンバ33の冷却媒体として用いるため、水蒸気爆発の危険があった。このため、冷却チャンバ33と、シリコン融液11やシリコン単結晶33の距離の確保、あるいは、冷却チャンバ33自体の肉厚化など、冷却効率を低下させるような対策が必要であった。
本発明においては、冷却媒体として水よりも気化温度の高い液体を用いる。したがって、水を利用する場合と比較して、冷却チャンバ33と、シリコン融液11やシリコン単結晶33の距離の縮小、あるいは、冷却チャンバ33自体の薄膜化など、冷却効率を向上させるような施策が可能となる。
具体的には、例えば、従来技術より冷却チャンバ33をシリコン融液11方向に延伸させることや、冷却チャンバ33の内径を小さくすることが可能となる。
さらに、水よりも気化温度の高い液体として、オイルを用いると、高温状態での安定性、取り扱い易さの観点から、冷却効率向上を図る上で特に効果的である。
そして、水よりも気化温度の高い液体として、シリコーンオイルを用いると、シリコーンオイルの熱容量と粘性を考慮すると、熱容量の効果が勝り、結果的に循環ポンプにかかる負荷が少ないこと、万一炉内に漏出しても、主成分がSiであるため汚染が比較的軽微にとどまることなどから、冷却効率向上を図る上でさらに効果的である。
このように、本発明によれば従来よりも冷却効率向上を図ることができ、結晶引き上げ速度を速くするとことが可能になる。したがって、結果的に、結晶育成時のCOP形成温度帯通過時間が短くなり、COPの微細化が実現できる。
また、結晶引き上げ速度を速くすることによって、シリコン単結晶製造の生産性向上およびコスト低減化をも図ることができる。
(effect)
In the prior art, water having a low vaporization temperature of 100 ° C. is used as a cooling medium for the cooling
In the present invention, a liquid having a higher vaporization temperature than water is used as the cooling medium. Therefore, as compared with the case of using water, measures such as reducing the distance between the cooling
Specifically, for example, the cooling
Furthermore, when oil is used as the liquid having a higher vaporization temperature than water, it is particularly effective in improving cooling efficiency from the viewpoint of stability at high temperature and ease of handling.
If silicone oil is used as the liquid having a higher vaporization temperature than water, the heat capacity is more effective when the heat capacity and viscosity of the silicone oil are taken into consideration. As a result, the load on the circulation pump is small. Even if it leaks, the main component is Si, so that the contamination remains relatively light. Therefore, it is more effective in improving the cooling efficiency.
As described above, according to the present invention, the cooling efficiency can be improved as compared with the conventional case, and the crystal pulling speed can be increased. Therefore, as a result, the COP formation temperature zone passage time at the time of crystal growth is shortened, and the COP can be miniaturized.
Further, by increasing the crystal pulling speed, it is possible to improve the productivity and reduce the cost of manufacturing the silicon single crystal.
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。実施の形態の説明においては、シリコン単結晶製造装置、シリコン単結晶製造方法等で、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされる製造装置、製造方法等を適宜選択して用いることができる。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. In the description of the embodiment, the description of the silicon single crystal manufacturing apparatus, the silicon single crystal manufacturing method, etc. that is not directly necessary for the description of the present invention is omitted, but the required manufacturing apparatus and manufacturing method are omitted. Etc. can be appropriately selected and used.
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのシリコン単結晶製造装置およびシリコン単結晶製造方法は、本発明の範囲に包含される。 In addition, all silicon single crystal manufacturing apparatuses and silicon single crystal manufacturing methods that include elements of the present invention and that can be appropriately modified by those skilled in the art are included in the scope of the present invention.
以下、本発明の第1の実施例について、図1を参照しつつ説明する。
(実施例)
前記図1に示したシリコン単結晶製造装置を用いて、CZ法によりシリコン単結晶の育成を行った。このとき、SUSからなる内径280mmの冷却チャンバ33、冷却媒体としてシリコーンオイルを用いた。冷却チャンバの内径は、水を冷却媒体として利用するシリコン単結晶製造装置で通常使用されるものから約20%減らしている。冷却チャンバ33の下端は融液表面から70mm鉛直上方に設置した。
そして、口径600mmの石英ルツボ3に多結晶シリコン原料を入れ、直径200mmのシリコン単結晶を育成した。
この時、冷却チャンバ33内面下端の温度を測定した。
(比較例)
実施例と同様の製造装置構成で、冷却媒体を水として、直径200mmのシリコン単結晶を育成した。
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
(Example)
A silicon single crystal was grown by the CZ method using the silicon single crystal manufacturing apparatus shown in FIG. At this time, a cooling
Then, a polycrystalline silicon raw material was put into a
At this time, the temperature of the inner surface lower end of the cooling
(Comparative example)
A silicon single crystal having a diameter of 200 mm was grown with a manufacturing apparatus configuration similar to that of the example, using the cooling medium as water.
(結果)
冷却媒体として水を使用した比較例の場合、引き上げているシリコン単結晶13の直胴部長が100mmに達したときに、液温が75℃まで上昇した。このため、水蒸気爆発を避けるため引き上げを中断せざるを得なかった。
これに対し、冷却媒体としてシリコーンオイルを使用した場合は、直胴部長が100mmに達したとき、液温が100℃まで上昇したが、シリコーンオイルの気化温度までは100℃近く余裕があるため引き上げを続行した。その後、液温の最高温度は120℃に達したが、気化温度には十分余裕があったので、引き上げを完了させることが可能であった。
以上の結果より、冷却媒体としてシリコーンオイルを利用することにより、冷却チャンバ33の内径を従来から約20%減らし、冷却速度を速めることが可能になることが判明した。
(result)
In the case of the comparative example using water as the cooling medium, the liquid temperature rose to 75 ° C. when the length of the straight body portion of the silicon
On the other hand, when silicone oil was used as the cooling medium, the liquid temperature rose to 100 ° C when the length of the straight body reached 100mm, but it was raised because there was a margin of nearly 100 ° C to the vaporization temperature of the silicone oil. Continued. Thereafter, the maximum liquid temperature reached 120 ° C., but the vaporization temperature had a sufficient margin, so that the pulling could be completed.
From the above results, it has been found that by using silicone oil as the cooling medium, it is possible to reduce the inner diameter of the cooling
以下、本発明の第2の実施例について、図1を参照しつつ説明する。
(実施例)
前記図1に示したシリコン単結晶製造装置を用いて、CZ法によりシリコン単結晶の育成を行った。このとき、SUSからなる内径280mmの冷却チャンバ33、冷却媒体としてシリコーンオイルを用いた。冷却チャンバ33の下端は融液表面から200mm鉛直上方に設置した。冷却チャンバの内径は、水を冷却媒体として利用するシリコン単結晶製造装置で通常使用されるものから約20%減らしている。
そして、口径600mmの石英ルツボ3に多結晶シリコン原料を入れ、直径200mmのシリコン単結晶を育成した。
この時、シリコン単結晶13の曲がり変形が起こらない最速の引き上げ速度を確認した。引き上げ速度の測定は5回の引き上げについて行われ、その平均速度を求め平均結晶引き上げ速度とした。
(比較例)
実施例と同様の製造装置構成であるが、冷却チャンバ33の内径を従来の360mm、冷却媒体を水として、直径200mmのシリコン単結晶を育成した。
実施例同様の測定を行い、その平均結晶引き上げ速度を求めた。
The second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
(Example)
A silicon single crystal was grown by the CZ method using the silicon single crystal manufacturing apparatus shown in FIG. At this time, a cooling
Then, a polycrystalline silicon raw material was put into a
At this time, the fastest pulling speed at which bending deformation of the silicon
(Comparative example)
Although the manufacturing apparatus configuration is the same as that of the example, a silicon single crystal having a diameter of 200 mm was grown using the conventional inner diameter of the cooling
The same measurement as in the example was performed, and the average crystal pulling rate was obtained.
(結果)
シリコーンオイルを用いた場合の実施例から求められた平均結晶引き上げ速度を、水を用いた場合の比較例から求められた平均結晶引き上げ速度で除した値で評価を行った。その結果、シリコーンオイルを用いた場合の実施例では、比較例の1.3倍の速度で曲がり変形を伴うことなく単結晶を引き上げることが可能と判明した。
(result)
Evaluation was made by dividing the average crystal pulling rate obtained from the example in the case of using silicone oil by the average crystal pulling rate obtained from the comparative example in the case of using water. As a result, it was found that in the example using silicone oil, it was possible to pull up the single crystal without bending deformation at a speed 1.3 times that of the comparative example.
1 チャンバ
3 石英ルツボ
5 カーボンルツボ
7 主ヒータ
9 下部ヒータ
11 シリコン融液
13 シリコン単結晶
17 ルツボシャフト
19 第1の保温材
21 第2の保温材
23 第3の保温材
25 第4の保温材
27 輻射シールド
33 冷却チャンバ
9 Lower heater
11
Claims (4)
引き上げ中のシリコン単結晶を取り囲むように配置され、冷却媒体で強制冷却される筒状の冷却チャンバを有し、
前記冷却媒体が水よりも気化温度の高い液体であることを特徴とするシリコン単結晶製造装置。 A silicon single crystal manufacturing apparatus using a chocolate lasky method (CZ method),
It has a cylindrical cooling chamber that is arranged so as to surround the silicon single crystal that is being pulled up and is forcedly cooled with a cooling medium,
The silicon single crystal manufacturing apparatus, wherein the cooling medium is a liquid having a higher vaporization temperature than water.
A silicon single crystal manufacturing method using the silicon single crystal manufacturing apparatus according to claim 1 to manufacture a silicon single crystal.
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