JP2010132489A - Method for producing silicon single crystal - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a silicon single crystal in which the productivity in producing a single crystal is improved by melting a seed crystal with good accuracy before moving to a crystal growing step, improving the accuracy of the diameter of the single crystal at the start of the crystal growing, and reusing the seed crystal to reduce the labor and time for replacing the seed crystal. <P>SOLUTION: In the method for producing the silicon single crystal by the CZ process, the seed crystal is melted while detecting the diameter of the tip part of the seed crystal with a CCD camera; when the detected seed crystal has a diameter that is large enough to move to the crystal growing step, the step moves to the crystal growing step; then, the single crystal is grown while detecting the diameter of the single crystal with the CCD camera; when the diameter of the detected single crystal is less than the diameter required for pulling up a single crystal rod, the step moves to a separation step; the tip of the single crystal is formed into a sharpened shape before the single crystal is separated from the silicon melt; the temperature of the silicon melt is adjusted; and then the single crystal rod is again pulled up by using the separated single crystal as a new seed crystal. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、チョクラルスキー法(以下、「CZ法」という)により、シリコン種結晶を使用してネッキングを行うことなく、シリコン単結晶棒を成長させるシリコン単結晶の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a silicon single crystal by growing a silicon single crystal rod by a Czochralski method (hereinafter referred to as “CZ method”) without performing necking using a silicon seed crystal.

従来、CZ法によるシリコン単結晶の製造においては、単結晶シリコンを種結晶として用い、これをシリコン融液に接触させた後、回転させながら低速度で引き上げることで単結晶を成長させる。この際、種結晶をシリコン融液に接触させる時に、熱衝撃により種結晶に高密度で発生する転位を消滅させるために、種絞り(ネッキング)を行い、次いで、所望の直径になるまで結晶を太らせて、シリコン単結晶を引き上げている。このような種絞りはDash Necking法として広く知られており、CZ法でシリコン単結晶棒を引き上げる場合の常識とされている。   Conventionally, in the production of a silicon single crystal by the CZ method, single crystal silicon is used as a seed crystal, which is brought into contact with a silicon melt and then pulled at a low speed while rotating to grow a single crystal. At this time, when the seed crystal is brought into contact with the silicon melt, seeding (necking) is performed in order to eliminate dislocations generated in the seed crystal at a high density due to thermal shock, and then the crystal is formed until a desired diameter is obtained. Thickening and pulling up the silicon single crystal. Such seed drawing is widely known as the Dash Necking method, and is common knowledge when pulling up a silicon single crystal rod by the CZ method.

すなわち、従来用いられてきた種結晶の形状は、例えば、図6(a)、(b)に示すように、直径あるいは一辺約8〜20mmの円柱状や角柱状の単結晶を種ホルダにセットするための切り欠け部を設けたもので、最初にシリコン融液に接触する下方の先端形状は、平坦面となっている。そして、高重量の単結晶棒の重量に耐えて安全に引き上げるためには、種結晶の太さは、素材の強度からして上記以下に細くすることは難しい。   That is, the shape of a seed crystal that has been conventionally used is, for example, as shown in FIGS. 6A and 6B, a cylindrical or prismatic single crystal having a diameter or a side of about 8 to 20 mm is set in a seed holder. The tip of the lower part that first contacts the silicon melt is a flat surface. In order to withstand the weight of a heavy single crystal rod and safely pull it up, it is difficult to reduce the thickness of the seed crystal below the above in view of the strength of the material.

このような形状の種結晶では、融液と接触する先端の熱容量が大きいために、種結晶が融液に接触した瞬間に結晶内に急激な温度差を生じ、スリップ転位を高密度に発生させる。従って、この転位を消去して単結晶を育成するために前記ネッキングが必要であり、このネッキングを行うDash Necking法は、種結晶をシリコン融液に接触させた後に、直径を3mm程度に一旦細くし絞り部を形成し、種結晶に導入されたスリップ転位から伝播する転位を消滅させ、無転位の単結晶を得る方法である。   In the seed crystal having such a shape, since the heat capacity of the tip contacting the melt is large, a sudden temperature difference is generated in the crystal at the moment when the seed crystal contacts the melt, and slip dislocations are generated at a high density. . Therefore, the necking is necessary for erasing the dislocation and growing the single crystal, and the Dash Necking method for performing the necking is to narrow the diameter to about 3 mm after contacting the seed crystal with the silicon melt. This is a method in which a narrowed portion is formed, dislocations propagating from slip dislocations introduced into the seed crystal are eliminated, and a dislocation-free single crystal is obtained.

しかし、このような方法では、ネッキング条件を種々選択しても、無転位化するためには最低直径を5〜6mmまでは絞り込む必要があり、この最小直径では近年のシリコン単結晶径の大直径化に伴い、高重量化した単結晶棒を吊り下げて支持するには強度が十分でなく、単結晶棒引き上げ中に、この細い絞り部が破断して単結晶棒が落下する等の事故を生じる恐れがあった。   However, even if various necking conditions are selected in such a method, it is necessary to narrow the minimum diameter to 5 to 6 mm in order to eliminate dislocation, and this minimum diameter is a large diameter of a recent silicon single crystal diameter. As a result, the strength of the single crystal rod, which has been increased in weight, is not sufficient to suspend and support the single crystal rod. There was a fear.

そこで、このような問題を解決するために、強度上、一番の問題となるネッキングによる絞り部を形成することなく結晶を単結晶化させ、また、大直径かつ長尺な高重量のシリコン単結晶を結晶保持機構のような複雑な装置を使用することなく引き上げることができる方法が開示されている(例えば特許文献1参照)。   Therefore, in order to solve such a problem, the crystal is made into a single crystal without forming the narrowed portion due to necking, which is the biggest problem in terms of strength. There has been disclosed a method capable of pulling up a crystal without using a complicated apparatus such as a crystal holding mechanism (see, for example, Patent Document 1).

この方法は、種結晶としてシリコン融液に接触させる先端部の形状が、図4(a)、(b)、(c)に示したように、尖った形状または尖った先端を切り取った形状であるものとし、まず種結晶の先端をシリコン融液に静かに接触させた後、種結晶を低速度で下降させるか、あるいはシリコン融液面を低速度で上昇させることによって種結晶の先端部が所望の直径となるまで溶融し、その後、該種結晶を低速度で上昇させるか、あるいはシリコン融液面を低速度で下降させることによってネッキングを行うことなく、所望径のシリコン単結晶棒を育成させる、というシリコン単結晶の製造方法であり、Dash Necking法よりも種結晶付近の最小直径を大きくすることが可能である。   In this method, as shown in FIGS. 4 (a), (b), and (c), the shape of the tip that is brought into contact with the silicon melt as a seed crystal is a sharp shape or a shape in which the sharp tip is cut off. First, after gently bringing the tip of the seed crystal into contact with the silicon melt, the seed crystal is lowered at a low speed, or the silicon melt surface is raised at a low speed so that the tip of the seed crystal is Melt until the desired diameter is reached, then grow the silicon single crystal rod of the desired diameter without necking by raising the seed crystal at a low speed or lowering the silicon melt surface at a low speed This is a method for producing a silicon single crystal, and the minimum diameter near the seed crystal can be made larger than that of the Dash Necking method.

しかし、近年のシリコン単結晶径の一層の大直径化に伴い、高重量化した単結晶棒を吊り下げ支持するためには、種結晶付近の最小直径を更に大きくする必要があり、種結晶を無転位のまま、より太い部位まで溶融する必要があった。   However, as the silicon single crystal diameter has increased further in recent years, it is necessary to further increase the minimum diameter near the seed crystal in order to suspend and support a heavy single crystal rod. It was necessary to melt to a thicker part without dislocation.

一方、一般的に上記のような先端が尖った形状の種結晶の先端形状にはばらつきがある。例えば、加工やエッチングの仕上がり具合で、先端形状が細いもの(図4(d))や幾らか形状に凹凸があるもの(図4(e))が存在する。また、先端の頂角にもばらつきがある。そのため、溶融時間や溶融速度を規定して、種結晶を同じ時間、あるいは同じ長さ溶融しても、溶融後の種結晶の直径にばらつきが生じる。先端形状が細い場合には、溶融した部位の直径が目標よりも細くなってしまうことがあり、これではその後の高重量結晶の引上げができないため、種の交換等をしてやり直す必要がある。また、逆に、種結晶の先端形状が太い場合には、溶融した部位の直径が目標よりも太くなってしまい、この場合には、無転位で溶融する為の溶融条件が難しくなり、スリップ転位が発生する可能が高くなるため、必要な最小直径に対して余分な直径まで溶融することは得策ではない。   On the other hand, in general, the tip shape of the seed crystal having a sharp tip as described above varies. For example, depending on the finish of processing and etching, there are thin tip shapes (FIG. 4D) and some irregular shapes (FIG. 4E). In addition, the apex angle of the tip also varies. Therefore, even if the melting time and the melting rate are defined and the seed crystal is melted for the same time or the same length, the diameter of the seed crystal after melting varies. When the tip shape is thin, the diameter of the melted part may be smaller than the target, and this makes it impossible to pull up the heavy crystal after that, so it is necessary to replace the seeds and start over. Conversely, when the tip shape of the seed crystal is thick, the diameter of the melted part becomes thicker than the target, and in this case, the melting condition for melting without dislocation becomes difficult, and slip dislocation becomes difficult. It is not a good idea to melt to an extra diameter relative to the required minimum diameter.

また、種結晶の溶融ではシリコン融液の温度条件が重要であることが知られている(例えば特許文献2参照)。しかし、最適な融液表面温度を正しく設定することは困難であり、低めの温度に設定した場合には、種結晶の溶融に時間がかかり種結晶にスリップ転位が発生する可能性が高くなる。従って、種結晶の先端を溶融する時の温度は十分に高いことが望ましいが、種結晶溶融後の結晶育成時に最小直径部が形成されることとなる(例えば特許文献3参照)。そのため、融液の温度条件が高すぎる場合には、最小直径が所望の最小直径よりも細くなることがあり、単結晶棒を吊り下げ支持する強度が不足するため、やり直しが必要であった。   Further, it is known that the temperature condition of the silicon melt is important for melting the seed crystal (see, for example, Patent Document 2). However, it is difficult to set the optimum melt surface temperature correctly, and when it is set to a lower temperature, it takes time for the seed crystal to melt, and the possibility that slip dislocation occurs in the seed crystal increases. Accordingly, it is desirable that the temperature at the time of melting the tip of the seed crystal is sufficiently high, but a minimum diameter portion is formed during crystal growth after melting the seed crystal (see, for example, Patent Document 3). For this reason, when the temperature condition of the melt is too high, the minimum diameter may be smaller than the desired minimum diameter, and the strength to suspend and support the single crystal rod is insufficient.

さらに、ネッキングを行わないCZ法においては、種結晶を接触、溶融過程で種結晶が有転位化した場合には、再度同じ種結晶から、やり直しをして単結晶を成長させることは不可能であるため、種結晶の交換が必要となる。
また、最小直径が所望の直径よりも細くなったまま拡径した場合には、成長した結晶を再度溶融する必要があり、この時に必ずスリップ転位が発生する。また、結晶を成長途中で切り離した場合にもスリップ転位が発生するので、このような場合も種結晶を交換する必要があった。
Furthermore, in the CZ method in which necking is not performed, when the seed crystal is dislocated in the contact and melting process, it is impossible to grow the single crystal again from the same seed crystal. Therefore, it is necessary to exchange seed crystals.
Further, when the diameter is expanded while the minimum diameter is smaller than the desired diameter, it is necessary to melt the grown crystal again, and slip dislocations always occur at this time. Further, since slip dislocation occurs even when the crystal is cut off during the growth, it is necessary to exchange the seed crystal in such a case.

そこで、種結晶にスリップ転位が発生した場合には、種結晶を交換する必要性から、種結晶交換がし易い種交換用チャンバー内に複数の種結晶を準備しておき、種結晶の交換を簡単にすることが開示されている(例えば特許文献4参照)。
この方法により、種結晶の交換の手間を低減することが可能となるが、その場合でも、種結晶は再利用ができないので廃棄となる。また、種結晶を交換するために、種結晶やシードチャックを融液直上の高温状態から、徐々に巻き上げ、チャンバーを開放し、さらに放冷して、種結晶を交換し、再度、種結晶を融液面に接触させる作業を繰り返すことになるため、手間と時間が掛かり、単結晶の生産性が低下していた。
Therefore, when slip dislocation occurs in the seed crystal, it is necessary to replace the seed crystal. Therefore, a plurality of seed crystals are prepared in the seed exchange chamber where the seed crystal can be easily exchanged, and the seed crystal is replaced. Simplification is disclosed (for example, see Patent Document 4).
By this method, it is possible to reduce the labor of exchanging the seed crystal, but even in that case, the seed crystal cannot be reused and is discarded. In order to replace the seed crystal, the seed crystal and the seed chuck are gradually wound up from a high temperature state immediately above the melt, the chamber is opened, and further, the seed crystal is replaced, and the seed crystal is replaced again. Since the operation of contacting the melt surface is repeated, it takes time and effort, and the productivity of the single crystal is reduced.

特開平10−203898号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-203898 特開2001−106593号公報JP 2001-106593 A 国際公開第WO01/063026号パンフレットInternational Publication No. WO01 / 063026 Pamphlet 特許第3770287号公報Japanese Patent No. 3770287

本発明は、CZ法によりネッキングを行うことなく、シリコン単結晶を製造する方法において、精度良く種結晶を所望の直径まで溶融し、再現性良く結晶育成工程に移行して、結晶育成開始時の単結晶の直径の正確さを向上して、単結晶の直径が単結晶棒の引き上げに必要な直径よりも細くなることを防止し、また、仮に単結晶の直径が単結晶棒の引き上げに必要な直径よりも細くなった場合であっても、種結晶を再利用して、種結晶の廃棄を防止し、種結晶の交換作業の手間と時間を低減して、単結晶の製造の生産性を向上させるシリコン単結晶の製造方法を提供することを目的としている。   The present invention provides a method for producing a silicon single crystal without performing necking by the CZ method. In this method, the seed crystal is accurately melted to a desired diameter, transferred to a crystal growth step with good reproducibility, and the crystal growth is started. Improves the accuracy of the single crystal diameter to prevent the single crystal diameter from becoming smaller than the diameter required for pulling the single crystal rod, and the single crystal diameter is necessary for pulling the single crystal rod Even when the diameter is smaller than the desired diameter, the seed crystal can be reused to prevent the discarding of the seed crystal, reducing the labor and time for the replacement of the seed crystal, and the productivity of manufacturing the single crystal. It aims at providing the manufacturing method of the silicon single crystal which improves this.

上記課題を解決するため、本発明は、チョクラルスキー法により、単結晶棒を引き上げてシリコン単結晶を製造する方法において、少なくとも、先端の尖ったシリコン種結晶または尖った先端を切り取った形状のシリコン種結晶を用いて、該種結晶を下降させるか、またはシリコン融液面を上昇させて、前記種結晶の先端部をシリコン融液に接触させた後、該種結晶を溶融させる種結晶溶融工程と、該種結晶溶融工程の後、前記種結晶を上昇させるか、または前記シリコン融液面を下降させて、ネッキングを行うことなく、シリコン単結晶を育成する結晶育成工程とを有し、前記種結晶溶融工程において、前記種結晶の先端部の直径をCCDカメラで検出しつつ、前記種結晶を溶融させ、前記検出した種結晶の先端部の直径が前記結晶育成工程に移行可能な直径になったときに、該種結晶溶融工程を終了して前記結晶育成工程に移行し、その後、前記結晶育成工程において、前記単結晶と前記シリコン融液との接する部分の前記単結晶の直径を前記CCDカメラで検出しつつ、前記単結晶を育成し、前記検出した単結晶の直径が単結晶棒の引き上げに必要な直径以上の場合には、そのまま結晶育成工程を継続して単結晶棒を引き上げ、前記検出した単結晶の直径が前記単結晶棒の引き上げに必要な直径未満の場合には、該結晶育成工程を終了して、前記単結晶を前記シリコン融液から切り離すための切り離し工程に移行し、該切り離し工程において、前記単結晶を引き上げて、該単結晶の先端が尖った形状となるようにして、該単結晶を前記シリコン融液から切り離し、該切り離した単結晶を前記シリコン融液面上に保持して該切り離し工程を終了し、その後、前記シリコン融液の温度を調整した後、前記切り離した単結晶を新たな種結晶として、再度、種結晶溶融工程、結晶育成工程を行って、単結晶棒を引き上げることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法を提供する(請求項1)。   In order to solve the above problems, the present invention provides a method for producing a silicon single crystal by pulling up a single crystal rod by the Czochralski method, and at least a silicon seed crystal having a sharp tip or a shape having a sharp tip cut off. Using a silicon seed crystal, lowering the seed crystal or raising the silicon melt surface to bring the tip of the seed crystal into contact with the silicon melt and then melting the seed crystal And after the seed crystal melting step, the seed crystal is raised or the silicon melt surface is lowered to grow a silicon single crystal without performing necking, In the seed crystal melting step, the diameter of the tip of the seed crystal is detected by a CCD camera, the seed crystal is melted, and the diameter of the detected tip of the seed crystal is the crystal growth process. When the diameter reaches a diameter that can be transferred to, the seed crystal melting step is terminated and the crystal growth step is performed, and then, in the crystal growth step, the portion of the portion where the single crystal and the silicon melt are in contact with each other The single crystal is grown while detecting the diameter of the single crystal with the CCD camera. If the diameter of the detected single crystal is larger than the diameter necessary for pulling up the single crystal rod, the crystal growth process is continued. When the single crystal rod is pulled up and the diameter of the detected single crystal is less than the diameter necessary for pulling up the single crystal rod, the crystal growth process is terminated and the single crystal is separated from the silicon melt. The separation step is performed, and in the separation step, the single crystal is pulled up so that the tip of the single crystal has a pointed shape, and the single crystal is separated from the silicon melt, and the separation is performed. The single crystal is held on the surface of the silicon melt to complete the separation step, and then the temperature of the silicon melt is adjusted, and then the separated single crystal is used as a new seed crystal to again melt the seed crystal. A method for producing a silicon single crystal is provided, wherein the single crystal rod is pulled up by performing a step and a crystal growth step.

このように、種結晶溶融工程において、種結晶の先端部の直径をCCDカメラで検出しつつ、種結晶を溶融させ、検出した種結晶の先端部の直径が結晶育成工程に移行可能な直径になったときに、種結晶溶融工程を終了して結晶育成工程に移行することで、使用する種結晶ごとに先端の形状がばらついていても、精度良く、種結晶を所望の直径まで溶融することができる。そのため、再現性良く、結晶育成工程に移行することができ、結晶育成工程において、結晶育成開始時の単結晶の直径の正確さが向上し、単結晶の直径が単結晶棒の引き上げに必要な直径よりも細くなることを防止して、シリコン単結晶を製造することができる。   Thus, in the seed crystal melting step, the diameter of the tip of the seed crystal is detected by the CCD camera, the seed crystal is melted, and the detected diameter of the tip of the seed crystal becomes a diameter that can be transferred to the crystal growth step. At this point, the seed crystal melting process is terminated and the process proceeds to the crystal growth process, so that the seed crystal can be accurately melted to the desired diameter even if the tip shape varies for each seed crystal used. Can do. Therefore, it is possible to move to the crystal growth process with good reproducibility. In the crystal growth process, the accuracy of the diameter of the single crystal at the start of crystal growth is improved, and the diameter of the single crystal is necessary for pulling up the single crystal rod. It is possible to manufacture a silicon single crystal while preventing it from becoming thinner than the diameter.

また、結晶育成工程において、単結晶とシリコン融液との接する部分の単結晶の直径をCCDカメラで検出しつつ、単結晶を育成し、検出した単結晶の直径が単結晶棒の引き上げに必要な直径未満の場合には、結晶育成工程を終了して、切り離し工程に移行し、切り離し工程において、単結晶を引き上げて、単結晶の先端が尖った形状となるようにして、単結晶をシリコン融液から切り離すことで、単結晶を無転位のまま切り離すことができる。さらに、切り離した単結晶を新たな種結晶として、再度、種結晶溶融工程、結晶育成工程を行って、単結晶棒を引き上げることで、切り離した単結晶を再利用することができる。また、切り離し工程において、切り離した単結晶をシリコン融液面上に保持することで、従来、種結晶を交換するために行っていた工程を省略することができる。そのため、万が一単結晶の直径が細くなり、やり直しが必要となった場合でも、種結晶の廃棄を防止し、種結晶の交換作業の手間と時間を低減して、単結晶の製造の生産性を向上することができる。   Also, in the crystal growth process, the single crystal is grown while detecting the diameter of the single crystal where the single crystal is in contact with the silicon melt with a CCD camera, and the diameter of the detected single crystal is necessary for pulling up the single crystal rod. If the diameter is less than the required diameter, the crystal growth process is terminated and the process proceeds to the separation process. In the separation process, the single crystal is pulled up so that the tip of the single crystal has a pointed shape, and the single crystal is made into silicon. By separating from the melt, the single crystal can be separated without dislocation. Further, the separated single crystal can be reused by using the separated single crystal as a new seed crystal and performing the seed crystal melting step and the crystal growing step again and pulling up the single crystal rod. Further, in the separation step, by holding the separated single crystal on the silicon melt surface, the step conventionally performed for exchanging the seed crystal can be omitted. For this reason, even if the diameter of the single crystal becomes thinner and needs to be redone, it is possible to prevent the seed crystal from being discarded and reduce the labor and time for the replacement of the seed crystal, thereby increasing the productivity of single crystal production. Can be improved.

また、本発明の製造方法では、前記種結晶溶融工程において、前記検出した種結晶の先端部の直径が前記結晶育成工程に移行可能な直径になったときに、該種結晶溶融工程を終了して前記結晶育成工程に移行すること、および前記結晶育成工程において、前記検出した単結晶の直径が単結晶棒の引き上げに必要な直径未満の場合には、該結晶育成工程を終了して前記切り離し工程に移行することを自動で行うことが好ましい(請求項2)。   Further, in the production method of the present invention, in the seed crystal melting step, the seed crystal melting step is terminated when the diameter of the detected tip of the seed crystal becomes a diameter that can be transferred to the crystal growth step. Transition to the crystal growth step, and in the crystal growth step, if the diameter of the detected single crystal is less than the diameter necessary for pulling up the single crystal rod, the crystal growth step is terminated and the separation is performed. It is preferable to automatically shift to the process (claim 2).

このように、種結晶溶融工程において、検出した種結晶の先端部の直径が結晶育成工程に移行可能な直径になったときに、種結晶溶融工程を終了して結晶育成工程に移行することを自動で行うことで、使用する種結晶ごとに先端の形状がばらついていても、溶融した種結晶の直径が結晶育成工程に移行可能な直径になったことを正確に判断することができる。また、必要以上の太さにまで種結晶を溶融することもない。そのため、再現性良く、効率的に結晶育成工程に移行することができる。   Thus, in the seed crystal melting step, when the detected diameter of the tip of the seed crystal becomes a diameter that can be transferred to the crystal growth step, the seed crystal melting step is terminated and the crystal growth step is started. By carrying out automatically, even if the shape of the tip varies for each seed crystal to be used, it is possible to accurately determine that the diameter of the molten seed crystal has become a diameter that can be transferred to the crystal growth process. Further, the seed crystal is not melted to a thickness more than necessary. Therefore, it can transfer to a crystal growth process efficiently with good reproducibility.

また、結晶育成工程において、検出した単結晶の直径が単結晶棒の引き上げに必要な直径未満の場合には、結晶育成工程を終了して切り離し工程に移行することを自動で行うことで、単結晶の直径が単結晶棒の引き上げに必要な直径よりも細くなったことを素早く判断して、単結晶の直径が太くなり始める前に切り離し工程へ移行することができる。そのため、無駄に結晶育成工程を継続することを防止して、単結晶の製造の生産性を向上することができる。   Also, in the crystal growth process, if the detected diameter of the single crystal is less than the diameter necessary for pulling up the single crystal rod, the crystal growth process is terminated and the process proceeds to the separation process. It is possible to quickly determine that the diameter of the crystal has become smaller than the diameter necessary for pulling up the single crystal rod, and to proceed to the separation step before the diameter of the single crystal starts to increase. Therefore, it is possible to prevent the crystal growth process from being unnecessarily continued and to improve the productivity of single crystal production.

また、本発明の製造方法では、前記種結晶溶融工程において、前記種結晶の溶融は、前記検出した種結晶の先端部の直径に基づいて、前記種結晶の溶融速度を自動で制御して行うことが好ましい(請求項3)。
このように、種結晶の溶融は、検出した種結晶の先端部の直径に基づいて、種結晶の溶融速度を自動で制御して行うことで、使用する種結晶ごとに先端の形状がばらついていても、スリップ転位が入り難い条件を継続しながら、種結晶を所望の直径まで溶融することができる。
In the production method of the present invention, in the seed crystal melting step, the seed crystal is melted by automatically controlling the melting rate of the seed crystal based on the detected diameter of the tip of the seed crystal. (Claim 3).
In this way, the melting of the seed crystal is performed by automatically controlling the melting rate of the seed crystal based on the detected diameter of the tip of the seed crystal, so that the shape of the tip varies for each seed crystal to be used. However, the seed crystal can be melted to a desired diameter while continuing the condition that slip dislocation is difficult to enter.

さらに、本発明の製造方法では、前記切り離し工程において、前記単結晶の前記シリコン融液からの切り離しは、該切り離した単結晶の先端部が円錐形状となるようにすることが好ましい(請求項4)。
このように、切り離し工程において、単結晶のシリコン融液からの切り離しは、切り離した単結晶の先端部が円錐形状となるようにすることで、単結晶を無転位のまま切り離すことができる。また、切り離した単結晶の先端部が円錐形状であることで、切り離した単結晶を新たな種結晶として再利用する場合に、無転位でシリコン融液に接触して溶融することができる。
Furthermore, in the manufacturing method of the present invention, in the detaching step, it is preferable that the single crystal is separated from the silicon melt such that the tip of the separated single crystal has a conical shape. ).
Thus, in the separation step, the single crystal can be separated from the silicon melt by separating the single crystal without dislocation by making the tip of the separated single crystal have a conical shape. Moreover, when the separated single crystal has a conical tip, the separated single crystal can be melted in contact with the silicon melt without dislocation when the separated single crystal is reused as a new seed crystal.

この場合、前記切り離し工程において、前記単結晶の前記シリコン融液からの切り離しは、該単結晶の引上速度を徐々に上げて、該引上速度が1mm/min以上のときに行うことが好ましい(請求項5)。
このように、切り離し工程において、単結晶のシリコン融液からの切り離しは、単結晶の引上速度を徐々に上げて、引上速度が1mm/min以上のときに行うことで、確実に単結晶の先端部が円錐形状で無転位となるようにすることができる。そのため、切り離した単結晶を確実に新たな種結晶として再利用することができ、種結晶の廃棄を防止することができる。
In this case, in the separation step, the separation of the single crystal from the silicon melt is preferably performed when the pulling speed of the single crystal is gradually increased and the pulling speed is 1 mm / min or more. (Claim 5).
Thus, in the separation step, the separation of the single crystal from the silicon melt is performed when the pulling speed of the single crystal is gradually increased and the pulling speed is 1 mm / min or more, thereby ensuring the single crystal. It is possible to make the tip of the cone shape dislocation-free. Therefore, the separated single crystal can be reliably reused as a new seed crystal, and the seed crystal can be prevented from being discarded.

また、前記切り離し工程において、前記単結晶の引き上げは、前記単結晶と前記シリコン融液との接する部分の前記単結晶の直径を前記CCDカメラで検出しつつ、前記検出した単結晶の直径が所望の直径になるように、前記単結晶の引き上げた長さに応じて、前記単結晶の引上速度を自動で制御して行うことが好ましい(請求項6)。
このように、切り離し工程において、単結晶の引き上げは、単結晶とシリコン融液との接する部分の単結晶の直径をCCDカメラで検出しつつ、検出した単結晶の直径が所望の直径になるように、単結晶の引き上げた長さに応じて、単結晶の引上速度を自動で制御して行うことで、容易に単結晶の先端部が尖った形状、特に円錐形状となるようにすることができる。そのため、容易に切り離した単結晶を再利用可能な種結晶とすることができ、種結晶の交換作業の手間と時間を低減して、単結晶の製造の生産性を向上させることができる。
Further, in the separation step, the single crystal is pulled up by detecting the diameter of the single crystal at a portion where the single crystal and the silicon melt are in contact with the CCD camera, and detecting the diameter of the single crystal desired. Preferably, the pulling speed of the single crystal is automatically controlled in accordance with the pulled length of the single crystal so as to have a diameter of (Claim 6).
As described above, in the separation step, the single crystal is pulled up so that the diameter of the single crystal at the contact portion between the single crystal and the silicon melt is detected by the CCD camera, and the detected single crystal has a desired diameter. In addition, by automatically controlling the pulling speed of the single crystal according to the pulled length of the single crystal, the tip of the single crystal can be easily pointed, especially conical. Can do. Therefore, the easily separated single crystal can be used as a reusable seed crystal, and the labor and time for exchanging the seed crystal can be reduced, thereby improving the productivity of manufacturing the single crystal.

以上説明したように、本発明では、CZ法により先端が尖った種結晶または尖った先端を切り取った形状の種結晶を用いて、ネッキングを行うことなくシリコン単結晶を製造する方法において、種結晶の先端部の直径をCCDカメラで検出しつつ、種結晶を溶融させ、検出した種結晶の先端部の直径が結晶育成工程に移行可能な直径になったときに、種結晶溶融工程を終了して結晶育成工程に移行することで、精度良く種結晶を所望の直径まで溶融し、再現性良く結晶育成工程に移行して、結晶育成開始時の単結晶の直径の正確さを向上して、単結晶の直径が単結晶棒の引き上げに必要な直径よりも細くなることを防止することができる。また、結晶育成工程において、単結晶の直径をCCDカメラで検出しつつ、単結晶を育成し、検出した単結晶の直径が単結晶棒の引き上げに必要な直径未満の場合には、結晶育成工程を終了して、切り離し工程に移行し、切り離し工程において、単結晶を引き上げて、単結晶の先端が尖った形状となるようにして、単結晶をシリコン融液から切り離すことで、単結晶を無転位のまま切り離すことができ、その切り離した単結晶を新たな種結晶として、再度、種結晶溶融工程、結晶育成工程を行って、単結晶棒を引き上げることで、切り離した単結晶を再利用することができる。また、切り離し工程において、切り離した単結晶をシリコン融液面上に保持することで、従来、種結晶を交換するために行っていた工程を省略することができる。そのため、種結晶の廃棄を防止し、種結晶の交換作業の手間と時間を低減して、単結晶の製造の生産性を向上することができる。   As described above, according to the present invention, in a method for producing a silicon single crystal without necking, using a seed crystal with a sharp tip or a seed crystal with a sharp tip cut off by the CZ method, The seed crystal is melted while detecting the tip diameter of the seed crystal with a CCD camera, and the seed crystal melting process is terminated when the detected diameter of the tip of the seed crystal becomes a diameter that can be transferred to the crystal growth process. By moving to the crystal growth step, the seed crystal is accurately melted to the desired diameter, transferred to the crystal growth step with good reproducibility, and the accuracy of the diameter of the single crystal at the start of crystal growth is improved, It is possible to prevent the diameter of the single crystal from becoming smaller than the diameter necessary for pulling up the single crystal rod. In the crystal growth step, the single crystal is grown while detecting the diameter of the single crystal with a CCD camera. If the detected single crystal has a diameter smaller than that required for pulling up the single crystal rod, the crystal growth step And the process proceeds to the separation process.In the separation process, the single crystal is lifted so that the tip of the single crystal has a pointed shape, and the single crystal is separated from the silicon melt. The separated single crystal can be separated as a new seed crystal, and the separated single crystal is reused by pulling up the single crystal rod by performing the seed crystal melting process and the crystal growing process again. be able to. Further, in the separation step, by holding the separated single crystal on the silicon melt surface, the step conventionally performed for exchanging the seed crystal can be omitted. For this reason, it is possible to prevent the seed crystal from being discarded, reduce the labor and time for the replacement work of the seed crystal, and improve the productivity of manufacturing the single crystal.

以下、本発明についてより具体的に説明する。
前述のように、大直径化して高重量の単結晶棒の引き上げに対応するために、先端の尖ったシリコン種結晶を用いて、ネッキングを行うことなくシリコン単結晶を製造する方法が開示された。しかし、一般的に使用する種結晶ごとに先端の形状にはばらつきがあり、種結晶の溶融時間を規定して、同じ時間溶融したとき、先端形状が細い場合には、溶融した部位の直径が目標よりも細くなってしまい、単結晶棒を引き上げることができないことや、また、種結晶の先端形状が太い場合には、溶融した部位の直径が目標よりも太くなってしまい、スリップ転位が発生することがあった。そのため、所望の条件のシリコン単結晶が製造できない場合があり、再度、種結晶を交換して、シリコン融液の温度を調整し、最初からシリコン単結晶を製造し直していたため、種結晶の消費コストの問題やシリコン単結晶の生産性低下の問題が生じていた。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically.
As described above, a method of manufacturing a silicon single crystal without necking using a silicon seed crystal having a sharp tip has been disclosed in order to cope with the pulling of a single crystal rod having a large diameter and a high weight. . However, the shape of the tip varies depending on the seed crystal used in general, and when the melting time of the seed crystal is specified and melted for the same time, if the tip shape is thin, the diameter of the melted part is When the tip of the seed crystal is thick, the diameter of the melted part becomes thicker than the target and slip dislocation occurs. There was something to do. For this reason, it may not be possible to produce a silicon single crystal under desired conditions. The seed crystal was again replaced, the temperature of the silicon melt was adjusted, and the silicon single crystal was produced again from the beginning. There has been a problem of cost and a decrease in productivity of silicon single crystals.

そこで、本発明者らは、先端の尖ったシリコン種結晶を用いて、ネッキングを行うことなくシリコン単結晶を製造する場合に、種結晶の先端の形状にばらつきがある場合であっても、精度良く種結晶を所望の直径まで溶融すること、および、育成した単結晶の直径が単結晶棒の引き上げに必要な直径未満の場合に、種結晶を交換することなく種結晶を再利用することに想到し、以下の工程を実施して、シリコン単結晶を製造することを試みた。   Therefore, the present inventors use a silicon seed crystal having a sharp tip to manufacture a silicon single crystal without necking, and even if there is a variation in the shape of the seed crystal tip, To melt the seed crystal well to the desired diameter and to reuse the seed crystal without exchanging the seed crystal when the diameter of the grown single crystal is less than the diameter required for pulling up the single crystal rod The inventors tried to manufacture a silicon single crystal by performing the following steps.

具体的には、図1に示すフロー図のように、製造工程を種結晶溶融工程、結晶育成工程、切り離し工程とした。そして、種結晶溶融工程において、種結晶の先端部の直径をCCDカメラで検出しつつ、種結晶を溶融させ、図1(c)に示すように、検出した種結晶の先端部の直径が結晶育成工程に移行可能な直径になったときを判断し、種結晶溶融工程を終了して結晶育成工程に移行した。ここで、「結晶育成工程に移行可能な直径」とは、その後に育成されるシリコン単結晶棒の総重量により設定される溶融された種結晶の直径で、育成単結晶棒の総重量に耐えることができる直径以上であるとともに、結晶育成工程前半で結晶が細くなったとしても、前記育成単結晶の耐荷重性を確保できる直径に設定される。例えば、育成単結晶重量を400kgとする場合は、耐荷重性からは溶融種結晶の直径は5.6mm以上必要であり、これに結晶育成前半での細くなる分と安全率を見込んで、6.5mm以上と設定される。一方、「単結晶棒の引き上げに必要な直径」とは、上記育成されるシリコン単結晶棒の総重量に耐えることができる直径に、安全率を加算した直径である。従って、結晶育成工程に移行可能な直径>単結晶棒の引き上げに必要な直径である。   Specifically, as shown in the flowchart of FIG. 1, the manufacturing process is a seed crystal melting process, a crystal growth process, and a separation process. Then, in the seed crystal melting step, the diameter of the tip of the seed crystal is detected by a CCD camera while the seed crystal is melted. As shown in FIG. Judging when it became the diameter which can transfer to a growth process, the seed crystal melting process was complete | finished and it shifted to the crystal growth process. Here, the “diameter that can be transferred to the crystal growth process” is the diameter of the melted seed crystal set by the total weight of the silicon single crystal rod to be grown thereafter, and can withstand the total weight of the grown single crystal rod. In addition, the diameter is set to a diameter that can ensure the load resistance of the grown single crystal even if the crystal becomes thin in the first half of the crystal growth process. For example, when the weight of the grown single crystal is 400 kg, the diameter of the molten seed crystal is required to be 5.6 mm or more from the viewpoint of load resistance. .5mm or more is set. On the other hand, the “diameter necessary for pulling up the single crystal rod” is a diameter obtained by adding a safety factor to a diameter that can withstand the total weight of the grown silicon single crystal rod. Therefore, the diameter that can be transferred to the crystal growth process> the diameter necessary for pulling up the single crystal rod.

その結果、使用した種結晶ごとに種結晶の先端の形状がばらついていても、精度良く、種結晶を所望の直径まで溶融することができ、再現性良く、結晶育成工程に移行することができることがわかった。   As a result, even if the shape of the tip of the seed crystal varies for each used seed crystal, the seed crystal can be accurately melted to a desired diameter and can be transferred to the crystal growth process with good reproducibility. I understood.

また、図1に示す結晶育成工程において、単結晶の直径をCCDカメラで検出しつつ、単結晶を育成し、図1(d)に示すように、検出した単結晶の直径が単結晶棒の引き上げに必要な直径以上の場合は、そのまま結晶の育成を継続して、単結晶棒を育成した。検出した単結晶の直径が単結晶棒の引き上げに必要な直径未満の場合には、結晶育成工程を終了して、切り離し工程に移行した。この切り離し工程において、図1(f)に示すように、単結晶の引上速度を上昇しつつ、単結晶を引き上げて、シリコン融液から切り離し、図1(g)に示すように、切り離した単結晶をシリコン融液面上に保持して切り離し工程を終了した。その後、図1(h)に示すように、シリコン融液の温度を調整した後、切り離した単結晶を新たな種結晶として、再度、種結晶溶融工程、結晶育成工程を行って、単結晶棒を引き上げて、シリコン単結晶を製造した。   Further, in the crystal growth step shown in FIG. 1, the single crystal is grown while detecting the diameter of the single crystal with a CCD camera. As shown in FIG. 1D, the detected single crystal has a diameter of the single crystal rod. When the diameter was larger than the diameter necessary for pulling, the crystal growth was continued as it was to grow a single crystal rod. When the detected diameter of the single crystal was less than the diameter necessary for pulling up the single crystal rod, the crystal growth process was terminated and the process shifted to the separation process. In this separation step, as shown in FIG. 1 (f), the single crystal was pulled up and separated from the silicon melt while increasing the pulling speed of the single crystal, and separated as shown in FIG. 1 (g). The single crystal was held on the silicon melt surface to complete the separation step. Thereafter, as shown in FIG. 1 (h), after adjusting the temperature of the silicon melt, the separated single crystal is used as a new seed crystal, and a seed crystal melting step and a crystal growth step are performed again to obtain a single crystal rod. The silicon single crystal was manufactured by pulling up.

その結果、切り離し工程において、図1(f)に示すように、単結晶の引上速度を上昇しつつ、単結晶を引き上げることで、単結晶の先端が尖った形状となるようにして、単結晶を無転位のままシリコン融液から切り離すことができ、その単結晶を新たな種結晶として再利用できる。   As a result, in the separation step, as shown in FIG. 1 (f), the single crystal is pulled up while increasing the pulling speed of the single crystal so that the tip of the single crystal has a pointed shape. The crystal can be separated from the silicon melt without dislocation, and the single crystal can be reused as a new seed crystal.

また、このとき、単結晶の引上速度を徐々に上げて、引上速度が1mm/min以上のときに、単結晶をシリコン融液から切り離すことで、確実に単結晶の先端部が無転位で円錐形状となるようにすることができることがわかった。   At this time, when the pulling speed of the single crystal is gradually increased and the pulling speed is 1 mm / min or more, the single crystal is separated from the silicon melt, so that the tip of the single crystal is surely dislocation-free. It turned out that it can be made into a cone shape.

また、切り離し工程において、図1(g)に示すように、切り離した単結晶をシリコン融液面上に保持することで、従来、種結晶を交換するために行っていた工程を省略することができ、種結晶の交換作業の手間と時間を低減して、単結晶の製造の生産性を向上することができることがわかった。   Also, in the separation step, as shown in FIG. 1 (g), by holding the separated single crystal on the surface of the silicon melt, it is possible to omit the step conventionally performed for exchanging the seed crystal. It has been found that the productivity and the productivity of single crystal production can be improved by reducing the labor and time of the exchange work of the seed crystal.

本発明は、上記の知見および発見に基づいて完成されたものであり、以下、本発明について図面を参照しながらさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
図1は本発明のシリコン単結晶の製造方法のフロー図である。また、図2は本発明のシリコン単結晶の製造方法において使用する単結晶の引き上げ装置の概略図である。
The present invention has been completed based on the above findings and discoveries. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.
FIG. 1 is a flow diagram of a method for producing a silicon single crystal according to the present invention. FIG. 2 is a schematic view of a single crystal pulling apparatus used in the method for producing a silicon single crystal of the present invention.

図2(a)または図2(b)に示すように、種ホルダ1に取り付けられた種結晶5または切り離した単結晶10が、プルチャンバー4内にあるワイヤ8によって吊下げされている。そして、図示しないワイヤ回転上下機構により、種結晶5および切り離した単結晶10を回転させつつ下降、または上昇させることができる。また、ベースチャンバー7内には、シリコン原料をヒーター2により溶融したシリコン融液3を収容したルツボ6が配設されている。さらに、ベースチャンバー7の外側には、溶融中の種結晶の直径及び育成中の単結晶の直径を検出するためのCCDカメラ9が設置されている。   As shown in FIG. 2A or 2B, the seed crystal 5 attached to the seed holder 1 or the separated single crystal 10 is suspended by a wire 8 in the pull chamber 4. Then, the seed crystal 5 and the separated single crystal 10 can be lowered or raised while being rotated by a wire rotation up / down mechanism (not shown). In the base chamber 7, a crucible 6 containing a silicon melt 3 obtained by melting a silicon raw material with a heater 2 is disposed. Further, a CCD camera 9 for detecting the diameter of the seed crystal being melted and the diameter of the single crystal being grown is installed outside the base chamber 7.

本発明のシリコン単結晶の製造方法では、図2に示すような単結晶の引き上げ装置20を用いて、単結晶棒を引き上げてシリコン単結晶を製造する。
以下に、図1、図2(a)、図2(b)を参照しながら、本発明におけるシリコン単結晶の製造方法を説明する。
In the method for producing a silicon single crystal of the present invention, a single crystal pulling apparatus 20 as shown in FIG.
Below, the manufacturing method of the silicon single crystal in this invention is demonstrated, referring FIG.1, FIG.2 (a), FIG.2 (b).

まず、図2(a)に示すようなルツボ6にシリコン原料を投入し、溶融して、シリコン融液3を形成する。そして、先端が尖った種結晶5を静かにシリコン融液3に接触して(図1(a))、種結晶溶融工程を開始する。その後、種結晶5を下降させるか、またはシリコン融液面を上昇(ルツボ6を上昇)させて、種結晶を溶融させる(図1(b))。このとき、種結晶の先端部の直径をCCDカメラ9で検出しつつ、種結晶を溶融させる。そして、この検出した種結晶の先端部の直径が結晶育成工程に移行可能な直径になったときを判断し、種結晶溶融工程を終了して結晶育成工程に移行する(図1(c))。   First, a silicon raw material is put into a crucible 6 as shown in FIG. 2A and melted to form a silicon melt 3. Then, the seed crystal 5 having a sharp tip is gently brought into contact with the silicon melt 3 (FIG. 1A), and the seed crystal melting step is started. Thereafter, the seed crystal 5 is lowered or the silicon melt surface is raised (the crucible 6 is raised) to melt the seed crystal (FIG. 1B). At this time, the seed crystal is melted while the diameter of the tip of the seed crystal is detected by the CCD camera 9. Then, it is determined when the detected diameter of the tip of the seed crystal has reached a diameter that can be transferred to the crystal growth process, and the seed crystal melting process is terminated and the process proceeds to the crystal growth process (FIG. 1 (c)). .

続いて、結晶育成工程において、単結晶の直径をCCDカメラ9で検出しつつ、単結晶を育成し、図1(d)に示すように、検出した単結晶の直径が単結晶棒の引き上げに必要な直径以上か、または未満かの判断を行い、判断の結果、単結晶の直径が単結晶棒の引き上げに必要な直径以上の場合には、そのまま結晶育成工程を継続して単結晶棒を引き上げて、結晶育成工程を完了する(図1(e))。   Subsequently, in the crystal growth step, the single crystal is grown while the diameter of the single crystal is detected by the CCD camera 9, and the detected single crystal diameter is used to pull up the single crystal rod as shown in FIG. 1 (d). Determine whether the diameter is greater than or less than the required diameter. If the result indicates that the diameter of the single crystal is greater than the diameter required for pulling up the single crystal rod, continue the crystal growth process and replace the single crystal rod. Pull up to complete the crystal growth process (FIG. 1E).

一方、図1(d)の判断において、検出した単結晶の直径が単結晶棒の引き上げに必要な直径未満の場合には、結晶育成工程を終了して、切り離し工程に移行する。
続いて、切り離し工程において、単結晶の引上速度を上昇しつつ、単結晶を引き上げて、シリコン融液から単結晶を切り離し(図1(f))、その切り離した単結晶をシリコン融液面上に保持して切り離し工程を終了する(図1(g))。このとき、図2(b)に示すように、切り離した単結晶10は、新たな種結晶としてシリコン融液3の融液表面の上方に保持される。
On the other hand, in the determination of FIG. 1D, when the detected diameter of the single crystal is less than the diameter necessary for pulling up the single crystal rod, the crystal growth process is terminated and the process proceeds to the separation process.
Subsequently, in the separation step, the single crystal is pulled up while increasing the pulling speed of the single crystal to separate the single crystal from the silicon melt (FIG. 1 (f)), and the separated single crystal is removed from the silicon melt surface. The separation process is finished while holding the top (FIG. 1 (g)). At this time, as shown in FIG. 2B, the separated single crystal 10 is held above the melt surface of the silicon melt 3 as a new seed crystal.

その後、ヒーター2により、シリコン融液3の温度を調整した後(図1(h))、切り離した単結晶10を新たな種結晶として、再度、種結晶溶融工程および結晶育成工程を行う。そして、結晶育成工程の図1(d)の判断において、単結晶の直径が単結晶棒の引き上げに必要な直径以上の場合には、そのまま結晶育成工程を継続して単結晶棒を引き上げて、結晶育成工程を完了し(図1(e))、また、単結晶の直径が単結晶棒の引き上げに必要な直径未満の場合には、再度切り離し工程に移行して、シリコン融液の温度を調整した後、種結晶溶融工程、結晶育成工程を行い、シリコン単結晶を製造する。   Then, after adjusting the temperature of the silicon melt 3 with the heater 2 (FIG. 1 (h)), the seed crystal melting step and the crystal growth step are performed again using the separated single crystal 10 as a new seed crystal. Then, in the judgment of FIG. 1D of the crystal growth process, when the diameter of the single crystal is equal to or larger than the diameter necessary for pulling up the single crystal rod, the crystal growth process is continued and the single crystal rod is pulled up. When the crystal growth process is completed (FIG. 1 (e)) and the diameter of the single crystal is less than the diameter necessary for pulling up the single crystal rod, the process proceeds to the separation process again, and the temperature of the silicon melt is increased. After the adjustment, a seed crystal melting step and a crystal growth step are performed to manufacture a silicon single crystal.

このように、種結晶溶融工程において、種結晶の先端部の直径をCCDカメラで検出しつつ、種結晶を溶融させ、図1(c)に示すように、検出した種結晶の先端部の直径が結晶育成工程に移行可能な直径になったときを判断し、種結晶溶融工程を終了して結晶育成工程に移行することで、使用する種結晶ごとに先端の形状がばらついていても、精度良く、種結晶を所望の直径まで溶融することができる。そのため、再現性良く、結晶育成工程に移行することができ、結晶育成工程において、結晶育成開始時の単結晶の直径の正確さが向上し、単結晶の直径が単結晶棒の引き上げに必要な直径よりも細くなることを防止して、シリコン単結晶を製造することができる。   Thus, in the seed crystal melting step, the diameter of the tip of the seed crystal is detected by the CCD camera while the seed crystal is melted, and as shown in FIG. By determining when the diameter has reached a diameter that can be transferred to the crystal growth process, the seed crystal melting process is completed and the process proceeds to the crystal growth process. Well, the seed crystal can be melted to the desired diameter. Therefore, it is possible to move to the crystal growth process with good reproducibility. In the crystal growth process, the accuracy of the diameter of the single crystal at the start of crystal growth is improved, and the diameter of the single crystal is necessary for pulling up the single crystal rod. It is possible to manufacture a silicon single crystal while preventing it from becoming thinner than the diameter.

また、結晶育成工程において、単結晶の直径をCCDカメラで検出しつつ、単結晶を育成し、図1(d)に示すように、検出した単結晶の直径が単結晶棒の引き上げに必要な直径以上か、または未満かの判断を行い、判断の結果、検出した単結晶の直径が単結晶棒の引き上げに必要な直径未満の場合には、結晶育成工程を終了して、切り離し工程に移行し、その後、切り離し工程において、図1(f)に示すように、単結晶の引上速度を上昇しつつ、単結晶を引き上げて、シリコン融液から単結晶を切り離すことで、単結晶の先端が尖った形状となるようにして、単結晶を無転位のままシリコン融液から切り離すことができる。そのため、切り離した単結晶を新たな種結晶として再利用することができ、種結晶の廃棄を防止することができる。   Further, in the crystal growth step, the single crystal is grown while detecting the diameter of the single crystal with a CCD camera, and the detected single crystal diameter is necessary for pulling up the single crystal rod as shown in FIG. If the diameter of the detected single crystal is less than the diameter necessary for pulling up the single crystal rod, the crystal growth process is terminated and the process proceeds to the separation process. Then, in the separation step, as shown in FIG. 1 (f), the single crystal is pulled up while increasing the pulling speed of the single crystal, and the single crystal is separated from the silicon melt. As a result, the single crystal can be separated from the silicon melt without dislocation. Therefore, the separated single crystal can be reused as a new seed crystal, and the seed crystal can be prevented from being discarded.

さらに、図1(g)に示すように、切り離した単結晶をシリコン融液面上に保持することで、従来、種結晶を交換するために行っていた工程、例えば、種結晶やシードチャックを融液直上の高温状態から、徐々に巻き上げ、プルチャンバーを開放し、更に放冷し、種結晶を交換し、そこから種結晶を融液面上に徐々に下降させるという工程を省略することができる。そのため、種結晶の交換作業の手間と時間を低減して、単結晶の製造の生産性を向上することができる。   Further, as shown in FIG. 1 (g), by holding the separated single crystal on the silicon melt surface, a process conventionally performed for exchanging the seed crystal, such as a seed crystal or a seed chuck, is performed. From the high-temperature state immediately above the melt, the process of gradually winding up, opening the pull chamber, allowing to further cool, replacing the seed crystal, and omitting the step of gradually lowering the seed crystal on the melt surface from there is omitted. it can. Therefore, it is possible to reduce the labor and time for the replacement work of the seed crystal, and improve the productivity of manufacturing the single crystal.

また、本発明の製造方法では、図1(c)から結晶育成工程、および図1(d)から切り離し工程へ移行することを自動で行うことが好ましい。
このように、図1(c)から結晶育成工程への移行を自動で行うことで、使用する種結晶ごとに先端の形状がばらついていても、溶融した種結晶の直径が結晶育成工程に移行可能な直径になったことを正確に判断し、再現性良く、次工程の結晶育成工程に移行することができる。また、図1(d)から切り離し工程への移行を自動で行うことで、単結晶の直径が単結晶棒の引き上げに必要な直径よりも細くなったことを素早く判断して、結晶育成工程において、単結晶の直径が太くなる拡径が始まる前に切り離し工程への移行することができる。そのため、無駄に結晶育成工程を継続することを防止して、単結晶の製造の生産性を向上することができる。
Moreover, in the manufacturing method of this invention, it is preferable to perform automatically to transfer to a crystal growth process from FIG.1 (c), and a cutting | disconnection process from FIG.1 (d).
In this way, by automatically shifting from FIG. 1C to the crystal growth process, the diameter of the molten seed crystal shifts to the crystal growth process even if the shape of the tip varies for each seed crystal used. It is possible to accurately determine that the diameter has become possible and shift to the next crystal growth step with good reproducibility. Further, by automatically shifting from FIG. 1 (d) to the separation step, it is quickly determined that the diameter of the single crystal is smaller than the diameter necessary for pulling up the single crystal rod, and in the crystal growth step, It is possible to proceed to the separation step before the diameter expansion of the single crystal starts to increase. Therefore, it is possible to prevent the crystal growth process from being unnecessarily continued and to improve the productivity of single crystal production.

さらに、種結晶溶融工程において、種結晶の溶融は、検出した種結晶の先端部の直径に基づいて、種結晶の溶融速度を自動で制御して行うことが好ましい。
このことにより、使用する種結晶ごとに先端の形状がばらついていても、それぞれの種結晶において、スリップ転位が入り難い条件を継続しながら、種結晶を所望の直径まで溶融することができる。
Further, in the seed crystal melting step, the seed crystal is preferably melted by automatically controlling the melting rate of the seed crystal based on the detected diameter of the tip of the seed crystal.
As a result, even if the shape of the tip varies for each seed crystal to be used, the seed crystal can be melted to a desired diameter while continuing the condition in which slip dislocation does not easily occur in each seed crystal.

また、切り離し工程において、単結晶のシリコン融液からの切り離しは、切り離した単結晶の先端部が円錐形状となるようにすることが好ましい。
このことにより、単結晶を無転位のまま切り離すことができ、新たな種結晶として再利用する場合に、無転位でシリコン融液に接触して溶融することができる。
In the separation step, it is preferable that the single crystal is separated from the silicon melt such that the tip of the separated single crystal has a conical shape.
Thus, the single crystal can be separated without dislocation, and when reused as a new seed crystal, it can be melted in contact with the silicon melt without dislocation.

また、切り離し工程の図1(f)において、単結晶のシリコン融液からの切り離しは、単結晶の引上速度を徐々に上げて、引上速度が1mm/min以上のときに行うことが好ましい。
このことにより、確実に単結晶の先端部が円錐形状となるようにすることができる。そのため、切り離した単結晶を確実に新たな種結晶として再利用することができ、種結晶の廃棄を防止することができる。
Further, in FIG. 1 (f) of the separation step, it is preferable that the separation of the single crystal from the silicon melt is performed when the pulling speed of the single crystal is gradually increased and the pulling speed is 1 mm / min or more. .
This ensures that the tip of the single crystal has a conical shape. Therefore, the separated single crystal can be reliably reused as a new seed crystal, and the seed crystal can be prevented from being discarded.

また、切り離し工程において、単結晶の引き上げは、単結晶とシリコン融液との接する部分の単結晶の直径をCCDカメラで検出しつつ、検出した単結晶の直径が所望の直径になるように、単結晶の引き上げた長さに応じて、単結晶の引上速度を自動で制御して行うことが好ましい。
このことにより、容易に単結晶の先端部が円錐形状となるようにすることができる。そのため、容易に切り離した単結晶を再利用可能な種結晶とすることができ、種結晶の交換作業の手間と時間を低減して、単結晶の製造の生産性を向上させることができる。
Further, in the separation step, the single crystal is pulled up by detecting the diameter of the single crystal at the portion where the single crystal and the silicon melt are in contact with each other so that the detected diameter of the single crystal becomes a desired diameter. It is preferable that the pulling speed of the single crystal is automatically controlled according to the length of the single crystal pulled.
By this, the front-end | tip part of a single crystal can be easily made into a cone shape. Therefore, the easily separated single crystal can be used as a reusable seed crystal, and the labor and time for exchanging the seed crystal can be reduced, thereby improving the productivity of manufacturing the single crystal.

次に本発明の実施例、比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例)
CZ法により、直径300mmのシリコン単結晶を製造するため、図4(b)に示すような、1辺20mmの角柱状で先端が尖った先端部を有する種結晶を用意した。そして、図2に示すような引き上げ装置を用いて、図1のフロー図に示すような、以下の手順で単結晶の製造を繰り返した。
Next, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples of the present invention, but the present invention is not limited to these.
(Example)
In order to produce a silicon single crystal having a diameter of 300 mm by the CZ method, a seed crystal having a tip portion with a sharp tip with a 20 mm side prism shape as shown in FIG. 4B was prepared. And the manufacture of the single crystal was repeated in the following procedures as shown in the flowchart of FIG. 1 using the pulling apparatus as shown in FIG.

まず、種結晶溶融工程において、図2(a)に示すようなルツボ6にシリコン原料500kgを投入し、溶融して、シリコン融液3を形成し、図4(b)に示すような種結晶5を静かにシリコン融液3に接触させた(図1(a))。その後、種結晶5を下降させて、種結晶5を溶融させた(図1(b))。このとき、種結晶5の先端部の直径をCCDカメラ9で検出しつつ、種結晶5を溶融させ、この検出した種結晶5の先端部の直径が結晶育成工程に移行可能な直径8.0mmになったことを確認して、種結晶溶融工程を終了し、次の結晶育成工程に移行した(図1(c))。   First, in the seed crystal melting step, 500 kg of silicon raw material is charged into a crucible 6 as shown in FIG. 2A and melted to form a silicon melt 3. A seed crystal as shown in FIG. 5 was gently brought into contact with the silicon melt 3 (FIG. 1 (a)). Thereafter, the seed crystal 5 was lowered to melt the seed crystal 5 (FIG. 1B). At this time, while detecting the diameter of the tip of the seed crystal 5 with the CCD camera 9, the seed crystal 5 is melted, and the detected diameter of the tip of the seed crystal 5 can be transferred to the crystal growth step. After confirming that the seed crystal melting process was completed, the seed crystal melting process was terminated, and the process proceeds to the next crystal growth process (FIG. 1C).

次に、結晶育成工程において、単結晶の直径をCCDカメラ9で検出しつつ、単結晶を育成した。そして、図1(d)に示すように、検出した単結晶の直径が単結晶棒の引き上げに必要な直径6.5mm以上か、または未満かの判断を行った結果、40回の引き上げのうち、39回はそのまま単結晶棒の育成をすることができたが、1回の引き上げでは、検出した単結晶の直径が6.5mmよりも細くなったため、結晶育成工程を終了して、切り離し工程に移行した。   Next, in the crystal growth step, the single crystal was grown while detecting the diameter of the single crystal with the CCD camera 9. Then, as shown in FIG. 1 (d), as a result of determining whether the detected single crystal diameter is 6.5 mm or more necessary for pulling up the single crystal rod, it is determined that out of 40 pulls. The single crystal rod could be grown as it was 39 times, but in one pulling up, the diameter of the detected single crystal became smaller than 6.5 mm, so the crystal growth process was completed and the separation process was completed. It moved to.

この切り離し工程において、単結晶の引上速度を徐々に速くして、単結晶を引き上げて、引上速度が1.0mm/minに到達した時点で単結晶をシリコン融液から切り離した(図1(f))。このとき、切り離した単結晶は、図3(b)に示すように、先端部が円錐形状であった。その後、切り離した単結晶をシリコン融液面上に保持して切り離し工程を終了した(図1(g))。このとき、図2(b)に示すように、切り離した単結晶10はシリコン融液面上約1cmに保持した。   In this separation step, the single crystal pulling rate is gradually increased, the single crystal is pulled up, and the single crystal is separated from the silicon melt when the pulling rate reaches 1.0 mm / min (FIG. 1). (F)). At this time, the separated single crystal had a conical tip as shown in FIG. Thereafter, the separated single crystal was held on the surface of the silicon melt to complete the separation process (FIG. 1 (g)). At this time, as shown in FIG. 2B, the separated single crystal 10 was held at about 1 cm on the silicon melt surface.

その後、シリコン融液の温度を調整した後(図1(h))、切り離した単結晶を新たな種結晶として、再度、種結晶溶融工程、結晶育成工程を行い、結晶育成工程の図1(d)の判断において、単結晶の直径が6.6mm以上であったため、そのまま結晶育成工程を継続して単結晶棒を引き上げて、結晶育成工程を完了し(図1(e))、シリコン単結晶棒を製造した。   Then, after adjusting the temperature of the silicon melt (FIG. 1 (h)), the separated single crystal is used as a new seed crystal, and the seed crystal melting step and the crystal growth step are performed again. In the determination of d), since the diameter of the single crystal was 6.6 mm or more, the crystal growth process was continued and the single crystal rod was pulled up to complete the crystal growth process (FIG. 1 (e)). A crystal rod was produced.

このとき、シリコン単結晶の製造に要した時間は、切り離し工程を行わなかったものに比べて3時間の追加であった。また、製造されたシリコン単結晶は無転位であることが確認できた。
さらに、その後、図4(a)〜(d)に示すような形状の種結晶を用いて、図1に示す同様の工程でシリコン単結晶を製造したところ、切り離し工程に移行した場合もあったが、切り離した単結晶は、図3(a)または図3(b)に示すように、先端部が円錐形状であった。その切り離した単結晶のスリップ転位の有無を観察したところ、スリップ転位は観察されなかった。
At this time, the time required for the production of the silicon single crystal was an additional 3 hours compared to the case where the separation step was not performed. Moreover, it was confirmed that the produced silicon single crystal was dislocation free.
Further, when a silicon single crystal was manufactured in the same process as shown in FIG. 1 using a seed crystal having a shape as shown in FIGS. However, as shown in FIG. 3 (a) or FIG. 3 (b), the separated single crystal had a conical tip. When the presence or absence of slip dislocations in the separated single crystal was observed, no slip dislocations were observed.

(比較例)
CZ法により、直径300mmのシリコン単結晶を製造するため、図7に示すような一般的な引き上げ装置を用いて、以下の手順で単結晶を製造した。
(Comparative example)
In order to manufacture a silicon single crystal having a diameter of 300 mm by the CZ method, a single crystal was manufactured by the following procedure using a general pulling apparatus as shown in FIG.

まず、種結晶溶融工程として、図7(a)に示すようなルツボにシリコン原料500kgを投入し、溶融して、シリコン融液を形成し、種結晶を静かにシリコン融液に接触させ、その後、種結晶を溶融させた。そして、規定時間、種結晶を溶融させた後、種結晶溶融工程を終了し、次の結晶育成工程に移行した。   First, as a seed crystal melting step, 500 kg of silicon raw material is put into a crucible as shown in FIG. 7A and melted to form a silicon melt, and the seed crystal is gently brought into contact with the silicon melt. The seed crystal was melted. Then, after the seed crystal was melted for a specified time, the seed crystal melting step was terminated and the next crystal growth step was started.

次に、結晶育成工程において、単結晶の直径をCCDカメラで検出しつつ、単結晶を育成した。このときの目標の最小直径は6.5mmであったが、6.3mmを最小値として直径が徐々に太くなり始めたため、種結晶を切り離した。   Next, in the crystal growth step, the single crystal was grown while detecting the diameter of the single crystal with a CCD camera. The target minimum diameter at this time was 6.5 mm, but the seed crystal was cut off because the diameter began to gradually increase with 6.3 mm as the minimum value.

続いて、図7(b)に示すように、種結晶をゆっくりと巻き上げ、ゲートバルブを閉じて、プルチャンバーを大気圧に戻し、種ホルダおよび種結晶を放冷した。その後、種結晶を交換し、プルチャンバーを置換して、均圧後、ゲートバルブを開いた。そして、再度、種結晶溶融工程を行う準備をした。   Subsequently, as shown in FIG. 7B, the seed crystal was slowly rolled up, the gate valve was closed, the pull chamber was returned to atmospheric pressure, and the seed holder and the seed crystal were allowed to cool. Thereafter, the seed crystal was exchanged, the pull chamber was replaced, and after pressure equalization, the gate valve was opened. And it prepared for performing a seed crystal melting process again.

このとき、既に一回目の種結晶溶融工程を開始後、8時間以上が経過していた。その後、種結晶溶融工程、結晶育成工程を行い、シリコン単結晶を製造した。
また、その後、同様の工程でシリコン単結晶の製造を繰り返し、単結晶の最小直径を測定した。
At this time, 8 hours or more had already passed since the first seed crystal melting step was started. Thereafter, a seed crystal melting step and a crystal growth step were performed to manufacture a silicon single crystal.
Thereafter, the production of the silicon single crystal was repeated in the same process, and the minimum diameter of the single crystal was measured.

ここで、図5に実施例および比較例の結晶育成工程移行時の種結晶の直径および育成した単結晶の最小直径の測定結果を示す。図5より、実施例は、結晶育成工程移行時の種結晶の直径のばらつきが小さく、また、単結晶の最小直径が、切り離し工程を行った1回を除いて、単結晶棒の引き上げに必要な直径である6.5mm以上であることがわかる。一方、比較例は、結晶育成工程移行時の種結晶の直径のばらつきが大きく、また、単結晶の最小直径が6.5mm未満の場合が半分程度の割合で存在することがわかる。   Here, FIG. 5 shows the measurement results of the diameter of the seed crystal and the minimum diameter of the grown single crystal at the time of transition to the crystal growth process of the example and the comparative example. From FIG. 5, the example shows a small variation in the diameter of the seed crystal at the time of transition to the crystal growth process, and the minimum diameter of the single crystal is necessary for pulling up the single crystal rod except for one time when the separation process is performed. It can be seen that the diameter is 6.5 mm or more. On the other hand, in the comparative example, it can be seen that there is a large variation in the diameter of the seed crystal during the transition to the crystal growth process, and there are about half of the cases where the minimum diameter of the single crystal is less than 6.5 mm.

以上のことから、本発明のシリコン単結晶の製造方法によれば、精度良く種結晶を所望の直径まで溶融し、再現性良く結晶育成工程に移行することができるので、結晶育成開始時の単結晶の直径の正確さを向上して、単結晶の直径が単結晶棒の引き上げに必要な直径よりも細くなることを防止して、シリコン単結晶を製造することができる。   From the above, according to the method for producing a silicon single crystal of the present invention, the seed crystal can be accurately melted to a desired diameter and transferred to the crystal growth process with good reproducibility. By improving the accuracy of the diameter of the crystal, it is possible to manufacture a silicon single crystal by preventing the diameter of the single crystal from becoming smaller than that required for pulling up the single crystal rod.

また、仮に単結晶の直径が単結晶棒の引き上げに必要な直径よりも細くなった場合であっても、切り離し工程において、単結晶を無転位のまま切り離すことができるので、その切り離した単結晶を新たな種結晶として再利用して、種結晶の廃棄を防止し、種結晶の交換作業の手間と時間を低減して、単結晶の製造の生産性を向上させることができる。   In addition, even if the diameter of the single crystal is smaller than the diameter necessary for pulling up the single crystal rod, the single crystal can be separated without dislocation in the separation step, so the separated single crystal Can be reused as a new seed crystal to prevent the discard of the seed crystal, reduce the labor and time of the replacement work of the seed crystal, and improve the productivity of the production of the single crystal.

尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

本発明のシリコン単結晶の製造方法のフロー図である。It is a flowchart of the manufacturing method of the silicon single crystal of this invention. 本発明のシリコン単結晶の製造方法において使用する単結晶の引き上げ装置の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the pulling apparatus of the single crystal used in the manufacturing method of the silicon single crystal of this invention. 本発明のシリコン単結晶の製造方法において切り離した単結晶の形状を示した図である。It is the figure which showed the shape of the single crystal cut | disconnected in the manufacturing method of the silicon single crystal of this invention. ネッキングを行わないシリコン単結晶の製造方法において使用する種結晶の形状を示した図である。It is the figure which showed the shape of the seed crystal used in the manufacturing method of the silicon single crystal which does not perform necking. 実施例および比較例の結晶育成工程移行時の種結晶の直径および育成した単結晶の最小直径の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the diameter of the seed crystal at the time of the crystal growth process transfer of an Example and a comparative example, and the minimum diameter of the grown single crystal. 従来のシリコン単結晶の製造方法において使用する種結晶の形状を示した図である。It is the figure which showed the shape of the seed crystal used in the manufacturing method of the conventional silicon single crystal. 従来のシリコン単結晶の製造方法において使用する単結晶の引き上げ装置の概略図である。It is the schematic of the pulling apparatus of the single crystal used in the manufacturing method of the conventional silicon single crystal.

符号の説明Explanation of symbols

1…種ホルダ、 2…ヒーター、 3…シリコン融液、 4…プルチャンバー、 5…種結晶、 6…ルツボ、 7…ベースチャンバー、 8…ワイヤ、 9…CCDカメラ、 10…切り離した単結晶、 20…単結晶の引き上げ装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Seed holder, 2 ... Heater, 3 ... Silicon melt, 4 ... Pull chamber, 5 ... Seed crystal, 6 ... Crucible, 7 ... Base chamber, 8 ... Wire, 9 ... CCD camera, 10 ... Separated single crystal, 20: Single crystal pulling device.

Claims (6)

チョクラルスキー法により、単結晶棒を引き上げてシリコン単結晶を製造する方法において、少なくとも、先端の尖ったシリコン種結晶または尖った先端を切り取った形状のシリコン種結晶を用いて、該種結晶を下降させるか、またはシリコン融液面を上昇させて、前記種結晶の先端部をシリコン融液に接触させた後、該種結晶を溶融させる種結晶溶融工程と、該種結晶溶融工程の後、前記種結晶を上昇させるか、または前記シリコン融液面を下降させて、ネッキングを行うことなく、シリコン単結晶を育成する結晶育成工程とを有し、
前記種結晶溶融工程において、前記種結晶の先端部の直径をCCDカメラで検出しつつ、前記種結晶を溶融させ、前記検出した種結晶の先端部の直径が前記結晶育成工程に移行可能な直径になったときに、該種結晶溶融工程を終了して前記結晶育成工程に移行し、
その後、前記結晶育成工程において、前記単結晶と前記シリコン融液との接する部分の前記単結晶の直径を前記CCDカメラで検出しつつ、前記単結晶を育成し、前記検出した単結晶の直径が単結晶棒の引き上げに必要な直径以上の場合には、そのまま結晶育成工程を継続して単結晶棒を引き上げ、
前記検出した単結晶の直径が前記単結晶棒の引き上げに必要な直径未満の場合には、該結晶育成工程を終了して、前記単結晶を前記シリコン融液から切り離すための切り離し工程に移行し、
該切り離し工程において、前記単結晶を引き上げて、該単結晶の先端が尖った形状となるようにして、該単結晶を前記シリコン融液から切り離し、該切り離した単結晶を前記シリコン融液面上に保持して該切り離し工程を終了し、
その後、前記シリコン融液の温度を調整した後、前記切り離した単結晶を新たな種結晶として、再度、種結晶溶融工程、結晶育成工程を行って、単結晶棒を引き上げることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。
In a method for producing a silicon single crystal by pulling up a single crystal rod by the Czochralski method, at least the silicon seed crystal having a sharp tip or a silicon seed crystal having a sharp tip is used to form the seed crystal. Or lowering the silicon melt surface to bring the tip of the seed crystal into contact with the silicon melt and then melting the seed crystal, and after the seed crystal melting step, A crystal growth step of raising the seed crystal or lowering the silicon melt surface to grow a silicon single crystal without performing necking,
In the seed crystal melting step, the diameter of the tip of the seed crystal is detected by a CCD camera, the seed crystal is melted, and the diameter of the detected tip of the seed crystal can be transferred to the crystal growth step. The seed crystal melting step is finished and the crystal growth step is started,
Then, in the crystal growth step, the single crystal is grown while detecting the diameter of the single crystal at a portion where the single crystal and the silicon melt are in contact with the CCD camera, and the diameter of the detected single crystal is If the diameter is larger than the diameter necessary for pulling up the single crystal rod, the crystal growth process is continued and the single crystal rod is pulled up.
When the detected diameter of the single crystal is less than the diameter necessary for pulling up the single crystal rod, the crystal growth process is terminated, and the process proceeds to a separation process for separating the single crystal from the silicon melt. ,
In the separation step, the single crystal is pulled up so that the tip of the single crystal has a pointed shape, the single crystal is separated from the silicon melt, and the separated single crystal is separated from the silicon melt surface. To complete the separation step,
Then, after adjusting the temperature of the silicon melt, the separated single crystal is used as a new seed crystal, and a seed crystal melting step and a crystal growth step are performed again to pull up the single crystal rod. A method for producing a single crystal.
前記種結晶溶融工程において、前記検出した種結晶の先端部の直径が前記結晶育成工程に移行可能な直径になったときに、該種結晶溶融工程を終了して前記結晶育成工程に移行すること、および前記結晶育成工程において、前記検出した単結晶の直径が単結晶棒の引き上げに必要な直径未満の場合には、該結晶育成工程を終了して前記切り離し工程に移行することを自動で行うことを特徴とする請求項1に記載のシリコン単結晶の製造方法。   In the seed crystal melting step, when the diameter of the tip of the detected seed crystal reaches a diameter that can be transferred to the crystal growth step, the seed crystal melting step is terminated and the crystal growth step is started. In the crystal growth step, when the diameter of the detected single crystal is less than the diameter necessary for pulling up the single crystal rod, the crystal growth step is terminated and the process proceeds to the separation step. The method for producing a silicon single crystal according to claim 1. 前記種結晶溶融工程において、前記種結晶の溶融は、前記検出した種結晶の先端部の直径に基づいて、前記種結晶の溶融速度を自動で制御して行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のシリコン単結晶の製造方法。   In the seed crystal melting step, the melting of the seed crystal is performed by automatically controlling the melting rate of the seed crystal based on the detected diameter of the tip of the seed crystal. The method for producing a silicon single crystal according to claim 2. 前記切り離し工程において、前記単結晶の前記シリコン融液からの切り離しは、該切り離した単結晶の先端部が円錐形状となるようにす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1項に記載のシリコン単結晶の製造方法。   4. The separation process according to claim 1, wherein, in the separation step, the single crystal is separated from the silicon melt such that a tip of the separated single crystal has a conical shape. A method for producing a silicon single crystal according to Item. 前記切り離し工程において、前記単結晶の前記シリコン融液からの切り離しは、該単結晶の引上速度を徐々に上げて、該引上速度が1mm/min以上のときに行うことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のシリコン単結晶の製造方法。   In the separation step, the separation of the single crystal from the silicon melt is performed when the pulling speed of the single crystal is gradually increased and the pulling speed is 1 mm / min or more. The method for producing a silicon single crystal according to any one of claims 1 to 4. 前記切り離し工程において、前記単結晶の引き上げは、前記単結晶と前記シリコン融液との接する部分の前記単結晶の直径を前記CCDカメラで検出しつつ、前記検出した単結晶の直径が所望の直径になるように、前記単結晶の引き上げた長さに応じて、前記単結晶の引上速度を自動で制御して行うことを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のシリコン単結晶の製造方法。   In the detaching step, the single crystal is pulled up by detecting the diameter of the single crystal at a portion where the single crystal and the silicon melt are in contact with each other while the CCD camera detects the diameter of the single crystal. 6. The method according to claim 1, wherein the pulling speed of the single crystal is automatically controlled in accordance with the pulled length of the single crystal. A method for producing a silicon single crystal.
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