JP4785765B2 - Single crystal pulling method - Google Patents

Single crystal pulling method Download PDF

Info

Publication number
JP4785765B2
JP4785765B2 JP2007026260A JP2007026260A JP4785765B2 JP 4785765 B2 JP4785765 B2 JP 4785765B2 JP 2007026260 A JP2007026260 A JP 2007026260A JP 2007026260 A JP2007026260 A JP 2007026260A JP 4785765 B2 JP4785765 B2 JP 4785765B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diameter
single crystal
neck portion
pulling
neck
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2007026260A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2008189524A (en
Inventor
俊雄 久一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Coorstek KK
Original Assignee
Covalent Materials Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Covalent Materials Corp filed Critical Covalent Materials Corp
Priority to JP2007026260A priority Critical patent/JP4785765B2/en
Publication of JP2008189524A publication Critical patent/JP2008189524A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4785765B2 publication Critical patent/JP4785765B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、チョクラルスキー法(以下、「CZ法」という)によって単結晶を育成しながら引上げる単結晶の引上げ方法に関する。   The present invention relates to a method for pulling a single crystal that is pulled while growing the single crystal by the Czochralski method (hereinafter referred to as “CZ method”).

シリコン単結晶の育成に関し、CZ法が広く用いられている。この方法は、ルツボ内に収容されたシリコンの溶融液の表面に種結晶を接触させ、ルツボを回転させるとともに、この種結晶を反対方向に回転させながら上方へ引上げることによって、種結晶の下端に単結晶を形成していくものである。   The CZ method is widely used for the growth of silicon single crystals. In this method, the seed crystal is brought into contact with the surface of the silicon melt contained in the crucible, the crucible is rotated, and the seed crystal is pulled upward while rotating in the opposite direction. In this way, a single crystal is formed.

図5に示すように、従来のCZ法を用いた引上げ法は、先ず、石英ガラスルツボ51に原料ポリシリコンを装填し、ヒータ52により加熱してシリコン溶融液Mとする。しかる後、引上げ用のワイヤ50に取り付けられた種結晶Pをシリコン溶融液Mに接触させてシリコン単結晶Cを引上げる。   As shown in FIG. 5, in the pulling method using the conventional CZ method, first, raw material polysilicon is loaded into a quartz glass crucible 51 and heated by a heater 52 to obtain a silicon melt M. Thereafter, the silicon single crystal C is pulled by bringing the seed crystal P attached to the pulling wire 50 into contact with the silicon melt M.

一般に、引上げ開始に先立ち、シリコン溶融液Mの温度が安定した後、図6に示すように、種結晶Pをシリコン溶融液Mに接触させて種結晶Pの先端部を溶解するネッキングを行う。ネッキングとは、種結晶Pとシリコン溶融液Mとの接触で発生するサーマルショックによりシリコン単結晶に生じる転位を除去するための不可欠の工程である。このネッキングによりネック部P1が形成される。尚、ネック部P1の下に形成される単結晶Cの無転位化のためには、このネック部P1は、通常、最小直径が3〜4mmで、その長さが15mm程度必要とされている。
また、引上げ開始後の工程としては、ネッキング終了後、直胴部直径にまで結晶を広げるクラウン工程、製品となる単結晶を育成する直胴工程、直胴工程後の単結晶直径を徐々に小さくするテール工程が行われる。
In general, prior to the start of pulling, after the temperature of the silicon melt M is stabilized, as shown in FIG. 6, necking is performed in which the seed crystal P is brought into contact with the silicon melt M to dissolve the tip of the seed crystal P. Necking is an indispensable process for removing dislocations generated in a silicon single crystal due to thermal shock generated by contact between the seed crystal P and the silicon melt M. The neck portion P1 is formed by this necking. In order to eliminate the dislocation of the single crystal C formed under the neck portion P1, the neck portion P1 usually has a minimum diameter of 3 to 4 mm and a length of about 15 mm. .
In addition, as a process after the start of pulling, after necking is completed, a crown process for expanding the crystal to the diameter of the straight body part, a straight body process for growing a single crystal as a product, and a single crystal diameter after the straight body process are gradually reduced. The tail process is performed.

ところで、近年においては、育成する単結晶の大口径化が進み、直径300mmの単結晶の製造が主流である。このため、引上げる単結晶重量も増加しており、引上げ時におけるネック部P1の破損防止が大きな課題のひとつとなっている。尚、直径300mm以上の単結晶製造工程においては、ネック部P1の最小径が直径3mm以上4mm未満では強度不足であるため、ネック部直径4mm以上6mm未満で単結晶重量200kg〜450kgの単結晶を確実に支持する技術が求められている。   By the way, in recent years, the diameter of single crystals to be grown has been increased, and the production of single crystals having a diameter of 300 mm has become the mainstream. For this reason, the weight of the single crystal to be pulled up is also increasing, and preventing damage to the neck portion P1 at the time of pulling is one of the major issues. In the process of producing a single crystal having a diameter of 300 mm or more, since the strength is insufficient when the minimum diameter of the neck portion P1 is 3 mm or more and less than 4 mm, a single crystal having a neck portion diameter of 4 mm or more and less than 6 mm and having a single crystal weight of 200 kg to 450 kg is used. There is a need for reliable support technology.

このような課題に対し特許文献1には、ネック部の強度向上のために、ネック部に縮径部と拡径部とを交互に形成し、縮径部の最小径を5mm以上、拡径部の最大径と縮径部の最小径との比率を2倍以上とする方法が開示されている。この方法によれば、ネック部の強度が向上し、単に細いネック部を形成するよりも大幅にネック部の破断を低減することができる。   In order to improve the strength of the neck portion, Patent Document 1 discloses that the reduced diameter portion and the enlarged diameter portion are alternately formed on the neck portion, and the minimum diameter of the reduced diameter portion is 5 mm or more. A method is disclosed in which the ratio of the maximum diameter of the portion and the minimum diameter of the reduced diameter portion is made twice or more. According to this method, the strength of the neck portion is improved, and breakage of the neck portion can be greatly reduced as compared with the case where a thin neck portion is simply formed.

ところが、特許文献1に開示の方法にあっては、近年の育成単結晶の大口径化に伴い、使用する種結晶が径大化し、その分、種結晶に発生する熱ショック転位の発生量が増加するため、短時間で確実にスリップ転位を消滅させるには限界があった。
この課題に対し、特許文献2には、ネック部に縮径部と拡径部とを交互に形成する際、拡径部の形成時に、整流板を用いて、その拡径部を冷却し、熱ショック転位の製品部分への伝播を防止する技術が開示されている。
特開平11−199384号公報 特開2006−160552号公報
However, in the method disclosed in Patent Document 1, with the recent increase in the diameter of the grown single crystal, the diameter of the seed crystal used increases, and the amount of heat shock dislocation generated in the seed crystal correspondingly increases. Therefore, there is a limit to eliminating slip dislocations in a short time.
For this problem, in Patent Document 2, when the reduced diameter portion and the enlarged diameter portion are alternately formed in the neck portion, when the enlarged diameter portion is formed, the enlarged diameter portion is cooled using a rectifying plate, A technique for preventing propagation of heat shock dislocation to a product portion is disclosed.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-199384 JP 2006-160552 A

しかしながら、特許文献2に開示の方法にあっては、可動機構を有する整流板を炉内に配置する必要があるため、炉内構造が複雑となり、コストが高くなる上、ネック部育成時における制御が容易ではなかった。このため、より単純化された炉内構造で、高重量の単結晶引上げに耐え得る十分な強度を有し、且つ、種結晶から直胴部への熱ショック転位の伝播が防止されるネック部を形成することのできる方法が求められていた。   However, in the method disclosed in Patent Document 2, since it is necessary to arrange a rectifying plate having a movable mechanism in the furnace, the structure in the furnace is complicated, the cost is increased, and control at the time of growing the neck portion is performed. Was not easy. For this reason, the neck portion has a more simplified internal structure, sufficient strength to withstand the pulling of a heavy single crystal, and the propagation of heat shock dislocation from the seed crystal to the straight body portion is prevented. There was a need for a method that could form

本発明は、前記したような事情の下になされたものであり、チョクラルスキー法によってルツボからシリコン単結晶を引上げる単結晶の引上げ方法において、大口径の単結晶引上げ時に、ネック部が破断することなく、且つ、種結晶から直胴部への熱ショック転位の伝播を防止することのできる単結晶の引上げ方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made under the circumstances as described above, and in the single crystal pulling method for pulling a silicon single crystal from a crucible by the Czochralski method, the neck portion breaks when pulling a large-diameter single crystal. It is an object of the present invention to provide a method for pulling a single crystal that can prevent propagation of heat shock dislocation from the seed crystal to the straight body portion without performing the above process.

前記した課題を解決するために、本発明に係る単結晶の引上げ方法は、種結晶をルツボ内のシリコン融液に接触し、ネック部を育成してチョクラルスキー法により直径300mm以上で重量が200kg以上400kgまでのシリコン単結晶を引上げる単結晶の引上げ方法において、前記ネック部に、該ネック部の径を拡径する拡径部と該ネック部の径を縮径する縮径部とを交互に複数形成し、前記ネック部に複数の前記拡径部及び前記縮径部を形成する際、各縮径部における最小径が4.0mm〜6.0mmの範囲内で設定された値となるよう各縮径部を形成すると共に、各拡径部の最大径から各縮径部の最小径までの直径差の変動幅が0.5mm〜2.0mmの範囲内となるよう制御し、且つ、前記ネック部の長さ寸法を200mm〜400mmの範囲内とし、かつ、育成される前記ネック部の引上げ速度が、1.5mm/min〜5.0mm/minの範囲で制御されることに特徴を有する。 In order to solve the above-described problems, the method for pulling a single crystal according to the present invention is such that the seed crystal is brought into contact with the silicon melt in the crucible, the neck portion is grown , and the weight is 300 mm or more by the Czochralski method. In the single crystal pulling method for pulling up a silicon single crystal of 200 kg to 400 kg , the neck portion includes an enlarged portion for expanding the diameter of the neck portion and a reduced diameter portion for reducing the diameter of the neck portion. When a plurality of the diameter-expanded portions and the diameter-reduced portion are formed alternately in the neck portion, the minimum diameter in each diameter-reduced portion is set within a range of 4.0 mm to 6.0 mm. And forming each reduced diameter portion so that the variation width of the diameter difference from the maximum diameter of each enlarged diameter portion to the minimum diameter of each reduced diameter portion is within a range of 0.5 mm to 2.0 mm, And the length dimension of the said neck part is 200 mm-4 And within 0mm range, and the pulling rate of the neck portion to be grown is, in particular having the features is controlled in the range of 1.5mm / min~5.0mm / min.

このような方法によれば、引上げる単結晶が大口径で、高重量であっても、引上げ時において破断することのない十分な強度をネック部に与えることができ、また、種結晶から製品部分への熱ショック転位の伝播を防止することができる。
また、炉体内にネック部を冷却するための整流板等を設ける必要がないため、装置のコストを抑えることができ、ネック部育成における制御も容易に行うことができる。
According to such a method, even if the single crystal to be pulled has a large diameter and a high weight, it is possible to give the neck portion sufficient strength that does not break during pulling. Propagation of heat shock dislocation to the portion can be prevented.
Further, since it is not necessary to provide a rectifying plate or the like for cooling the neck portion in the furnace body, the cost of the apparatus can be suppressed, and the control in growing the neck portion can be easily performed.

特に、育成される前記ネック部の引上げ速度が、1.5mm/min〜5.0mm/minの範囲で制御される。このように制御することにより、所望の最小径を有する縮径部の形成、及び所望の最大径を有する拡径部の形成を容易とすることができる。 In particular, the pulling speed of the neck portion to be grown is controlled in the range of 1.5 mm / min to 5.0 mm / min. By controlling in this way , it is possible to facilitate the formation of the reduced diameter portion having the desired minimum diameter and the formation of the enlarged diameter portion having the desired maximum diameter.

本発明によれば、チョクラルスキー法によってルツボからシリコン単結晶を引上げる単結晶の引上げ方法において、大口径の単結晶引上げ時に、ネック部が破断することなく、且つ、種結晶から直胴部への熱ショック転位の伝播を防止することのできる単結晶の引上げ方法を得ることができる。   According to the present invention, in the pulling method of the single crystal that pulls up the silicon single crystal from the crucible by the Czochralski method, when pulling the large-diameter single crystal, the neck portion does not break and the straight body portion from the seed crystal. It is possible to obtain a single crystal pulling method capable of preventing the propagation of heat shock dislocations.

以下、本発明に係る単結晶の引上げ方法の実施の形態について図面に基づき説明する。図1は本発明に係る単結晶の引上げ方法が実施される単結晶引上装置1の全体構成を示すブロック図である。   Hereinafter, embodiments of a method for pulling a single crystal according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a single crystal pulling apparatus 1 in which a single crystal pulling method according to the present invention is implemented.

この単結晶引上装置1は、円筒形状のメインチャンバ2aの上にプルチャンバ2bを重ねて形成された炉体2と、炉体2内に設けられたルツボ3と、ルツボ3に装填された半導体原料(原料ポリシリコン)Mを溶融するヒータ4と、育成される単結晶Cを引上げる引上げ機構5とを有している。尚、ルツボ3は、二重構造であり、内側が石英ガラスルツボ、外側が黒鉛ルツボで構成されている。
また、引上げ機構5は、モータ駆動される巻取り機構5aと、この巻取り機構5aに巻き上げられる引上げワイヤ5bを有し、このワイヤ5bの先端に種結晶Pが取り付けられている。
This single crystal pulling apparatus 1 includes a furnace body 2 formed by superposing a pull chamber 2b on a cylindrical main chamber 2a, a crucible 3 provided in the furnace body 2, and a semiconductor loaded in the crucible 3. A heater 4 for melting the raw material (raw material polysilicon) M and a pulling mechanism 5 for pulling up the single crystal C to be grown are provided. The crucible 3 has a double structure, and is composed of a quartz glass crucible on the inside and a graphite crucible on the outside.
The pulling mechanism 5 has a winding mechanism 5a driven by a motor and a pulling wire 5b wound up by the winding mechanism 5a, and a seed crystal P is attached to the tip of the wire 5b.

また、プルチャンバ2bの上部には、炉体2内に所定のガス(例えばArガス)を導入するためのガス導入口18が設けられ、メインチャンバ2bの底部には炉体2内に導入されたガスを排出するガス排出口19が設けられている。このため、炉体2内には、上方から下方に向けて所定流量のガス流が形成されている。   Further, a gas introduction port 18 for introducing a predetermined gas (for example, Ar gas) into the furnace body 2 is provided at the upper part of the pull chamber 2b, and the gas chamber is introduced into the furnace body 2 at the bottom of the main chamber 2b. A gas discharge port 19 for discharging gas is provided. For this reason, a gas flow having a predetermined flow rate is formed in the furnace body 2 from above to below.

また、メインチャンバ2a内において、ルツボ3の上方且つ近傍には、単結晶Cの周囲を包囲するよう上部と下部が開口形成され、育成中の単結晶Cにヒータ4等からの余計な輻射熱を遮蔽すると共に、炉内のガス流を整流するための輻射シールド6が設けられている。尚、輻射シールド6下端と溶融液面との間の距離寸法(ギャップ)は、育成する単結晶の所望の特性に応じて所定の距離を維持するよう制御される。   Further, in the main chamber 2a, an upper portion and a lower portion are formed so as to surround the periphery of the single crystal C above and in the vicinity of the crucible 3, and extra radiant heat from the heater 4 or the like is applied to the growing single crystal C. A radiation shield 6 is provided for shielding and rectifying the gas flow in the furnace. The distance dimension (gap) between the lower end of the radiation shield 6 and the melt surface is controlled so as to maintain a predetermined distance according to desired characteristics of the single crystal to be grown.

また、炉体2の外側には、シリコン融液Mの液面M1付近で育成されるネック部P1及び単結晶Cの形状及び径寸法の検出を行う結晶形状検出装置14が設けられている。
この結晶形状検出装置14は、メインチャンバ2bの上部に設けられ透光性の耐熱ガラスからなるカメラポート15と、このカメラポート15を介して融面上の所定領域を撮像するCCDカメラ16と、CCDカメラ16により撮像された画像信号を演算処理する画像処理装置17とを有する。
Further, outside the furnace body 2, there is provided a crystal shape detection device 14 that detects the shape and diameter of the neck portion P <b> 1 and the single crystal C grown near the liquid surface M <b> 1 of the silicon melt M.
This crystal shape detection device 14 is provided with a camera port 15 made of translucent heat-resistant glass provided at the upper part of the main chamber 2b, a CCD camera 16 for imaging a predetermined area on the melt surface through the camera port 15, And an image processing device 17 that performs arithmetic processing on an image signal picked up by the CCD camera 16.

CCDカメラ16の光軸は、カメラポート15を介し、融液面上の所定スポットに向けられており、CCDカメラ16は、この所定スポットの画像を撮像し、撮像した画像を画像処理装置17に出力するようになされている。
また、画像処理装置17は、CCDカメラ16から入力された画像信号を処理し、シリコン融液液面から引上げられる結晶の形状や径寸法を検出して、コンピュータ8の演算制御装置8bに出力するようになされている。
The optical axis of the CCD camera 16 is directed to a predetermined spot on the melt surface via the camera port 15, and the CCD camera 16 captures an image of the predetermined spot and sends the captured image to the image processing device 17. It is designed to output.
Further, the image processing device 17 processes the image signal input from the CCD camera 16 to detect the shape and diameter of the crystal pulled from the silicon melt liquid surface, and outputs it to the arithmetic control device 8 b of the computer 8. It is made like that.

また、図1に示すように単結晶引上装置1は、シリコン溶融液Mの温度を制御するヒータ4の供給電力量を制御するヒータ制御部9と、ルツボ3を回転させるモータ10と、モータ10の回転数を制御するモータ制御部10aとを備えている。また、ルツボ3の高さを制御する昇降装置11と、昇降装置11を制御する昇降装置制御部11aと、成長結晶の引上げ速度と回転数を制御するワイヤリール回転装置制御部12とを備えている。これら各制御部9、10a、11a、12はコンピュータ8の演算制御装置8bに接続されている。   As shown in FIG. 1, the single crystal pulling apparatus 1 includes a heater control unit 9 that controls the amount of power supplied to the heater 4 that controls the temperature of the silicon melt M, a motor 10 that rotates the crucible 3, and a motor. And a motor control unit 10a for controlling the number of rotations of ten. Also, an elevating device 11 that controls the height of the crucible 3, an elevating device control unit 11 a that controls the elevating device 11, and a wire reel rotating device control unit 12 that controls the pulling speed and the number of rotations of the grown crystal. Yes. Each of these control units 9, 10 a, 11 a, 12 is connected to an arithmetic control device 8 b of the computer 8.

このように構成された単結晶引上装置1においては、最初に石英ガラスルツボ3aに原料ポリシリコンMを装填し、コンピュータ8の記憶装置8aに記憶されたプログラムに基づき図2のフローに沿って結晶育成工程が開始される。   In the single crystal pulling apparatus 1 configured as described above, the raw material polysilicon M is first loaded into the quartz glass crucible 3a, and the flow shown in FIG. 2 is performed based on the program stored in the storage device 8a of the computer 8. The crystal growth process is started.

先ず、炉体2内には、ガス導入口18からガス排出口19に向けて、即ち上方から下方に向かうArガスのガス流が形成され、所定の雰囲気が形成される。
そして、演算制御装置8bの指令によりヒータ制御部9を作動させてヒータ4を加熱し、ルツボ3内において原料ポリシリコンMが溶融される(図2のステップS1)。
さらに、演算制御装置8bの指令によりモータ制御部10aと昇降装置制御部11aとが作動し、ルツボ3が所定の高さ位置において所定の回転速度で回転動作される。
First, in the furnace body 2, a gas flow of Ar gas is formed from the gas inlet 18 toward the gas outlet 19, that is, from the upper side to the lower side, and a predetermined atmosphere is formed.
And the heater control part 9 is operated by the instruction | command of the calculation control apparatus 8b, the heater 4 is heated, and the raw material polysilicon M is fuse | melted in the crucible 3 (step S1 of FIG. 2).
Further, the motor control unit 10a and the lifting device control unit 11a are operated by a command from the arithmetic control device 8b, and the crucible 3 is rotated at a predetermined rotational speed at a predetermined height position.

また、演算制御装置8bの指令により結晶形状検出装置14が駆動し、CCDカメラ16が融液面上の所定スポット、具体的には結晶引上げスポットの撮像を開始する(図2のステップS2)。そして、CCDカメラ16により撮像された画像信号は、画像処理装置17に供給される。   Further, the crystal shape detection device 14 is driven by a command from the arithmetic control device 8b, and the CCD camera 16 starts imaging a predetermined spot on the melt surface, specifically, a crystal pulling spot (step S2 in FIG. 2). The image signal captured by the CCD camera 16 is supplied to the image processing device 17.

次いで、演算制御装置8bの指令により、ワイヤリール回転装置制御部12が作動し、巻取り機構5aが作動してワイヤ5bが降ろされる。そして、ワイヤ5bに取付けられた種結晶Pがシリコン溶融液Mに接触され、種結晶Pの先端部を溶解するネッキングが行われて図3に示すように絞り部P2の形成後、ネック部P1の形成が開始される(図2のステップS3)。   Next, in accordance with a command from the arithmetic control device 8b, the wire reel rotating device control unit 12 is operated, the winding mechanism 5a is operated, and the wire 5b is lowered. Then, the seed crystal P attached to the wire 5b is brought into contact with the silicon melt M, and necking for dissolving the tip portion of the seed crystal P is performed to form the narrowed portion P2 as shown in FIG. Is started (step S3 in FIG. 2).

ネック部P1の形成においては、結晶形状検出装置14により検出されたネック部P1の形状及び径寸法に基づき、引上げ制御が行われる(図2のステップS4)。
具体的には、CCDカメラ16により、育成中のネック部P1が撮像されると、画像処理部17において形状認識がなされ、その検出結果が演算制御装置8bに送られる。そして、演算制御装置8bでは、図3の拡大図に示すように、ネック部P1において拡径部21及び縮径部22が交互に複数形成されるようワイヤリール回転装置制御部12を制御する。
In forming the neck portion P1, pulling up control is performed based on the shape and diameter of the neck portion P1 detected by the crystal shape detection device 14 (step S4 in FIG. 2).
Specifically, when the growing neck portion P1 is imaged by the CCD camera 16, shape recognition is performed in the image processing unit 17, and the detection result is sent to the arithmetic control device 8b. Then, in the arithmetic control device 8b, as shown in the enlarged view of FIG. 3, the wire reel rotating device control unit 12 is controlled so that a plurality of the enlarged diameter portions 21 and the reduced diameter portions 22 are alternately formed in the neck portion P1.

ここで、ネック部P1に複数の拡径部21及び縮径部22を形成する際、各縮径部22の最小径d2が4.0mm〜6.0mmの範囲内で設定された値となるよう引上げ制御がなされる。
これは、直径300mm以上の単結晶は、重量が200kg以上となり、さらに400kgまでの単結晶を確実に支持するには、歩留まり、生産性の観点から、少なくとも4.0mm〜6.0mmの径が必要なためである。
Here, when the plurality of enlarged diameter portions 21 and the reduced diameter portions 22 are formed in the neck portion P1, the minimum diameter d2 of each reduced diameter portion 22 is a value set within a range of 4.0 mm to 6.0 mm. Pull-up control is performed.
This is because a single crystal having a diameter of 300 mm or more has a weight of 200 kg or more. Further, in order to reliably support a single crystal of up to 400 kg, a diameter of at least 4.0 mm to 6.0 mm is required from the viewpoint of yield and productivity. This is necessary.

また、各拡径部21の最大径d1から各縮径部22の最小径d2までの平均変動幅が、4.0mm〜6.0mmの範囲内で設定された値となるよう制御される。これは、変動幅を2.0mmより大きくすると、各縮径部22における最小径d2の形成制御が困難になるためである。
また、ネック部P1の長さ寸法lは、200mm〜400mmの範囲となるよう制御される。これは、長さ寸法lが、200mmより短くなると、直胴部への有転位化が生じ易いためであり、400mmより長くなると、最小径d2の形成制御が困難となるためである。
Further, the average fluctuation range from the maximum diameter d1 of each enlarged diameter portion 21 to the minimum diameter d2 of each reduced diameter portion 22 is controlled to be a value set within a range of 4.0 mm to 6.0 mm. This is because if the fluctuation width is larger than 2.0 mm, it is difficult to control the formation of the minimum diameter d2 in each reduced diameter portion 22.
Further, the length dimension l of the neck portion P1 is controlled to be in the range of 200 mm to 400 mm. This is because when the length dimension l is shorter than 200 mm, dislocation to the straight body easily occurs, and when it is longer than 400 mm, formation control of the minimum diameter d2 becomes difficult.

さらに、ネック部P1の育成中においては、ワイヤ5bの引上げ速度を1.5mm/min〜5.0mm/minの範囲で制御するようになされる。
これは、ネック部P1の引上げ速度が5.0mm/minよりも高い値では、縮径部22の最小径d2の形成が困難となるためであり、その直径値が目標値よりも小さく(細く)なり易いためである。
一方、ネック部P1の引上げ速度が1.5mm/minより低い値では、最小径d2の形成は容易であるが、ネック部P1の育成時間が長くなり、生産性が低下するためである。
Further, during the growth of the neck portion P1, the pulling speed of the wire 5b is controlled in the range of 1.5 mm / min to 5.0 mm / min.
This is because it is difficult to form the minimum diameter d2 of the reduced diameter portion 22 when the pulling speed of the neck portion P1 is higher than 5.0 mm / min, and the diameter value is smaller (thinner) than the target value. This is because it is easy to.
On the other hand, when the pulling speed of the neck portion P1 is lower than 1.5 mm / min, the formation of the minimum diameter d2 is easy, but the growing time of the neck portion P1 becomes long and productivity is lowered.

このようにしてネック部P1の育成が行われ、その長さが200mm〜400mmの範囲で設定された値となると、演算制御装置8bの指令によりヒータ4への供給電力や、引上げ速度(通常、毎分数ミリの速度)などをパラメータとして引上げ条件がさらに調整され、製品部分となる単結晶Cの育成が行われる。
即ち、クラウン部C1の形成工程(図2のステップS5)、直胴工程(図5のステップS6)、テール工程(図2のステップS7)が順に行われ、育成された単結晶Cは最後に炉体2内の上部まで引上げられる。
When the neck portion P1 is grown in this way and the length becomes a value set in the range of 200 mm to 400 mm, the power supplied to the heater 4 and the pulling speed (usually, The pulling conditions are further adjusted using parameters such as a speed of several millimeters per minute), and the single crystal C to be the product portion is grown.
That is, the formation process of the crown portion C1 (step S5 in FIG. 2), the straight body process (step S6 in FIG. 5), and the tail process (step S7 in FIG. 2) are sequentially performed. It is pulled up to the upper part in the furnace body 2.

以上のように本発明に係る実施の形態によれば、ネック部P1の形成において、拡径部21と縮径部22とを交互に複数形成する際、各縮径部22の最小径d2が4.0mm〜6.0mmの範囲内で設定された値となるよう各縮径部22が形成され、各拡径部21の最大直径d1から各縮径部の最小径d2までの変動幅が0.5mm〜2.0mmの範囲内となるよう制御される。さらに、ネック部P1の長さ寸法lが200mm〜400mmの範囲内に形成され、ワイヤ5bの引上げ速度が1.5mm/min〜5.0mm/minの範囲で制御される。   As described above, according to the embodiment of the present invention, when forming the neck portion P1, when the plurality of the enlarged diameter portions 21 and the reduced diameter portions 22 are alternately formed, the minimum diameter d2 of each reduced diameter portion 22 is Each reduced diameter portion 22 is formed so as to have a value set within a range of 4.0 mm to 6.0 mm, and the fluctuation range from the maximum diameter d1 of each enlarged diameter portion 21 to the minimum diameter d2 of each reduced diameter portion is variable. It is controlled to be within the range of 0.5 mm to 2.0 mm. Further, the length dimension l of the neck portion P1 is formed within a range of 200 mm to 400 mm, and the pulling speed of the wire 5b is controlled within a range of 1.5 mm / min to 5.0 mm / min.

これにより、引上げる単結晶が例えば直径300mm程度の大口径で、250kg程度の高重量であっても、引上げ時において破断することのない十分な強度をネック部P1に与えることができ、また、製品部分への転位の伝播を防止することができる。
また、炉体2内にネック部P1を冷却するための整流板等を設ける必要がないため、装置のコストを抑えることができ、ネック部育成における制御も容易に行うことができる。
Thereby, even if the single crystal to be pulled has a large diameter of about 300 mm, for example, and has a high weight of about 250 kg, it is possible to give the neck portion P1 sufficient strength that does not break at the time of pulling, Propagation of dislocations to the product part can be prevented.
Moreover, since it is not necessary to provide a rectifying plate or the like for cooling the neck portion P1 in the furnace body 2, the cost of the apparatus can be suppressed, and control in growing the neck portion can be easily performed.

続いて、本発明に係る単結晶の製造方法について、実施例に基づきさらに説明する。本実施例では、前記実施の形態に示した構成の単結晶引上装置を用い、実際に実験を行うことにより、その効果を検証した。
〔実施例1〕
実施例1では、本発明に係る単結晶の製造方法に基づき複数回の引上げを行い、所定のネック部が得られるか否か、単結晶の直胴部に転位化が生じたか否かを検証した。具体的には、32インチ石英ガラスルツボに250kgのシリコン原料を仕込み、シリコン融液を生成後に、直径300mmの単結晶引上げを行った。また、ネック部の各縮径部最小径は、直径4.5mmとなるよう制御を行った。
Then, the manufacturing method of the single crystal which concerns on this invention is further demonstrated based on an Example. In this example, the effect was verified by actually performing an experiment using the single crystal pulling apparatus having the configuration described in the above embodiment.
[Example 1]
In Example 1, a single crystal is pulled a plurality of times based on the method for producing a single crystal according to the present invention, and it is verified whether or not a predetermined neck portion is obtained and whether or not dislocation occurs in the straight body portion of the single crystal. did. Specifically, 250 kg of silicon raw material was charged into a 32-inch quartz glass crucible, and after producing a silicon melt, a single crystal having a diameter of 300 mm was pulled. The minimum diameter of each reduced diameter portion of the neck portion was controlled to be 4.5 mm.

また、ネック部長さの条件は、5、10、20、30、40、50、60cmとし、拡径部最大径から縮径部最小径までの平均変動幅の条件を、0.2、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0mmとし、夫々の組み合わせで実験を行った。
尚、この実験において、得られたネック部の最小径は、CCDカメラで撮像した画像情報、及び、ノギスでネック部を直接測定した結果から求めた。
The conditions of the neck part length are 5, 10, 20, 30, 40, 50, and 60 cm, and the condition of the average fluctuation width from the maximum diameter of the expanded part to the minimum diameter of the reduced part is 0.2, 0.00. Experiments were conducted with combinations of 5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, and 5.0 mm.
In this experiment, the minimum diameter of the neck portion obtained was obtained from the image information captured by the CCD camera and the result of directly measuring the neck portion with a caliper.

この実験の結果を図4に示す。図4において、縦軸はネック部径の平均変動幅(mm)であり、横軸はネック部の長さ(cm)である。
また、図4において、○は所望のネック部が形成され、単結晶の直胴部において長さ50cm以上の無転位が得られたケース、△は縮径部の最小径が4.5mmを下回る部位が発生したケース、▲は縮径部の最小径が4.5mmを下回る部位が頻繁に発生したケース、×は所望のネック部は得られたが、単結晶の直胴部において無転位が50cm未満のケースを示している。
The results of this experiment are shown in FIG. In FIG. 4, the vertical axis represents the average fluctuation width (mm) of the neck portion diameter, and the horizontal axis represents the length (cm) of the neck portion.
In FIG. 4, ◯ indicates a case where a desired neck portion is formed and no dislocation having a length of 50 cm or more is obtained in a single crystal straight body portion, and Δ indicates a minimum diameter of the reduced diameter portion is less than 4.5 mm. The case where the part occurred, ▲ is the case where the minimum diameter of the reduced diameter part is less than 4.5 mm, and × is the desired neck part, but there is no dislocation in the straight body part of the single crystal The case of less than 50 cm is shown.

この結果、ネック部育成が成功したネック部径の範囲は、直径4.5mm〜5.7mmであった。また、図4に示されるように、安定して無転位の単結晶を得ることができるネック部長さとネック径変動幅の最適領域は、ネック部長さが200mm〜400mmであって、ネック部径変動幅が0.5mm〜2.0mmの範囲という結果が得られた。   As a result, the range of the neck part diameter in which the neck part was successfully grown was 4.5 mm to 5.7 mm in diameter. Also, as shown in FIG. 4, the optimum region for the neck length and the neck diameter fluctuation range that can stably obtain a dislocation-free single crystal is that the neck length is 200 mm to 400 mm, and the neck diameter fluctuation The result that the width was in the range of 0.5 mm to 2.0 mm was obtained.

以上の実施例の実験結果から、本発明によれば、引上げ時において破断することのない十分な強度をネック部に与えることができ、また、製品部分への転位の伝播を防止することができると確認した。   From the experimental results of the above examples, according to the present invention, it is possible to give the neck portion sufficient strength that does not break during pulling, and it is possible to prevent the propagation of dislocations to the product portion. I confirmed.

本発明は、チョクラルスキー法によって単結晶を引上げる単結晶の引上げ方法に関するものであり、半導体製造業界等において好適に用いられる。   The present invention relates to a method for pulling a single crystal by the Czochralski method and is suitably used in the semiconductor manufacturing industry and the like.

図1は、本発明に係る単結晶の引上げ方法が実施される単結晶引上装置の全体構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a single crystal pulling apparatus in which a single crystal pulling method according to the present invention is implemented. 図2は、本発明に係る単結晶の引上げ方法による工程を示すフローである。FIG. 2 is a flow showing the steps of the single crystal pulling method according to the present invention. 図3は、本発明の引上げ方法により形成されるネック部の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of a neck portion formed by the pulling method of the present invention. 図4は、実施例1の結果を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the results of Example 1. 図5は、従来のCZ法を用いた引上げ法を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a pulling method using the conventional CZ method. 図6は、従来のCZ法を用いた引上げ法においてネック部の形成を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining formation of a neck portion in a pulling method using a conventional CZ method.

符号の説明Explanation of symbols

1 単結晶引上装置
2 炉体
2a メインチャンバ
2b プルチャンバ
3 ルツボ
4 ヒータ
5 引上げ機構
6 輻射シールド
8 コンピュータ
8a 記憶装置
8b 演算記憶装置
14 結晶形状検出装置
15 カメラポート
16 CCDカメラ
17 画像処理装置
C 単結晶
M 原料ポリシリコン、シリコン溶融液
P 種結晶
P1 ネック部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Single crystal pulling apparatus 2 Furnace body 2a Main chamber 2b Pull chamber 3 Crucible 4 Heater 5 Pulling mechanism 6 Radiation shield 8 Computer 8a Storage device 8b Arithmetic storage device 14 Crystal shape detection device 15 Camera port 16 CCD camera 17 Image processing device C Single Crystal M Raw material polysilicon, silicon melt P seed crystal P1 neck

Claims (1)

種結晶をルツボ内のシリコン融液に接触し、ネック部を育成してチョクラルスキー法により直径300mm以上で重量が200kg以上400kgまでのシリコン単結晶を引上げる単結晶の引上げ方法において、
前記ネック部に、該ネック部の径を拡径する拡径部と該ネック部の径を縮径する縮径部とを交互に複数形成し、
前記ネック部に複数の前記拡径部及び前記縮径部を形成する際、
各縮径部における最小径が4.0mm〜6.0mmの範囲内で設定された値となるよう各縮径部を形成すると共に、各拡径部の最大径から各縮径部の最小径までの直径差の変動幅が0.5mm〜2.0mmの範囲内となるよう制御し、
且つ、前記ネック部の長さ寸法を200mm〜400mmの範囲内とし、かつ、育成される前記ネック部の引上げ速度が、1.5mm/min〜5.0mm/minの範囲で制御されることを特徴とする単結晶の引上げ方法。
In the method for pulling a single crystal, the seed crystal is brought into contact with the silicon melt in the crucible, the neck portion is grown, and the silicon single crystal having a diameter of 300 mm or more and a weight of 200 kg or more and 400 kg is pulled by the Czochralski method.
In the neck portion, a plurality of enlarged diameter portions that enlarge the diameter of the neck portion and a reduced diameter portion that reduces the diameter of the neck portion are alternately formed,
When forming the plurality of enlarged diameter portions and the reduced diameter portion in the neck portion,
Each reduced diameter part is formed so that the minimum diameter in each reduced diameter part becomes a value set within a range of 4.0 mm to 6.0 mm, and the minimum diameter of each reduced diameter part is determined from the maximum diameter of each enlarged diameter part. Until the fluctuation range of the diameter difference is within the range of 0.5 mm to 2.0 mm,
And the length dimension of the said neck part shall be in the range of 200 mm-400 mm, and the raising speed of the said neck part to be grown is controlled in the range of 1.5 mm / min-5.0 mm / min. A method of pulling a single crystal characterized by
JP2007026260A 2007-02-06 2007-02-06 Single crystal pulling method Active JP4785765B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007026260A JP4785765B2 (en) 2007-02-06 2007-02-06 Single crystal pulling method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007026260A JP4785765B2 (en) 2007-02-06 2007-02-06 Single crystal pulling method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008189524A JP2008189524A (en) 2008-08-21
JP4785765B2 true JP4785765B2 (en) 2011-10-05

Family

ID=39749996

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007026260A Active JP4785765B2 (en) 2007-02-06 2007-02-06 Single crystal pulling method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4785765B2 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5217981B2 (en) * 2008-12-04 2013-06-19 信越半導体株式会社 Method for producing silicon single crystal
JP5562776B2 (en) * 2010-09-16 2014-07-30 グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社 Single crystal pulling apparatus and single crystal pulling method
JP5398775B2 (en) * 2011-04-19 2014-01-29 国立大学法人京都大学 Method for producing Si ingot crystal
KR101458037B1 (en) * 2013-01-14 2014-11-04 주식회사 엘지실트론 Method and apparatus for manufacturing ingot having single crystals
CN108866621A (en) * 2017-05-16 2018-11-23 上海新昇半导体科技有限公司 A kind of silicon single crystal seeding structure and technique
CN113529170B (en) * 2021-07-07 2023-05-09 山东恒元半导体科技有限公司 Method for growing oversized lithium niobate monocrystal
CN114686967A (en) * 2022-05-07 2022-07-01 合肥中科瑞恒新材料科技有限责任公司 Large-size lithium niobate single crystal and crystal growth method thereof

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4002523A (en) * 1973-09-12 1977-01-11 Texas Instruments Incorporated Dislocation-free growth of silicon semiconductor crystals with <110> orientation
JP2822904B2 (en) * 1994-03-11 1998-11-11 信越半導体株式会社 Method for producing silicon single crystal
JP3841863B2 (en) * 1995-12-13 2006-11-08 コマツ電子金属株式会社 Method of pulling silicon single crystal
JPH11199384A (en) * 1997-12-27 1999-07-27 Shin Etsu Handotai Co Ltd Growth of silicon single crystal

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008189524A (en) 2008-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4785765B2 (en) Single crystal pulling method
TWI418670B (en) Single crystal pulling apparatus
JP5562776B2 (en) Single crystal pulling apparatus and single crystal pulling method
EP1158076B1 (en) Production method for silicon single crystal and production device for single crystal ingot, and heat treating method for silicon single crystal wafer
JPH1192272A (en) Single crystal production apparatus and production of single crystal
JP4357068B2 (en) Single crystal ingot manufacturing apparatus and method
JP2008162809A (en) Single crystal pulling apparatus and method for manufacturing single crystal
JP2007119324A (en) Method for producing silicon single crystal
JP2010018446A (en) Method for producing single crystal and single crystal pulling apparatus
JP4716331B2 (en) Single crystal manufacturing method
WO2023051616A1 (en) Crystal pulling furnace for pulling monocrystalline silicon rod
JP2007254165A (en) Single crystal pulling device
JP2009242237A (en) Apparatus and method for producing single crystal ingot
JP4785764B2 (en) Single crystal manufacturing method
JP2007254200A (en) Method for manufacturing single crystal
JP4907568B2 (en) Single crystal pulling apparatus and single crystal manufacturing method
JP2008189523A (en) Method for manufacturing single crystal
JP2007191353A (en) Radiation shield and single crystal pulling apparatus equipped with the same
JP4785762B2 (en) Single crystal manufacturing method
JP4272449B2 (en) Single crystal pulling method
JP2007008773A (en) Single crystal pulling apparatus and control method for the same
JP4702266B2 (en) Single crystal pulling method
JP2007204305A (en) Single crystal pulling apparatus
WO2022254885A1 (en) Method for producing silicon monocrystal
JP4341379B2 (en) Single crystal manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090807

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110112

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110117

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110318

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110712

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110712

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4785765

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140722

Year of fee payment: 3

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140722

Year of fee payment: 3

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250