JPH0733587A

JPH0733587A - 単結晶の製造方法と単結晶引上げ装置

Info

Publication number: JPH0733587A
Application number: JP20030793A
Authority: JP
Inventors: Masakatsu Kojima; 正勝児島; Yoshisato Hosoki; 芳悟細木; Yoshiaki Matsushita; 嘉明松下
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-07-20
Filing date: 1993-07-20
Publication date: 1995-02-03

Abstract

(57)【要約】【目的】シリコンウェーハの酸化膜耐圧特性の優れたシ
リコン単結晶の製造方法として、引上げ速度を遅くする
（ 0.4mm／min ）方法が公知であるが、引上げ速度が遅
すぎて問題がある。本発明は、引上げ中の単結晶の熱履
歴を最適化することにより、引上げ速度の速い（ 1mm／
min ）状態で、遅いときと同様の耐圧の優れた単結晶を
製造する。【構成】加熱ヒーターから放射される輻射熱を、熱遮蔽
筒の側壁に設けた開口（窓）を通し、或いはルツボ上部
側壁に設けた開口を通し、単結晶の引上げ域に直接導入
し、引上げ中の単結晶に照射し、該結晶の熱履歴を調整
し、高速引上げ結晶の熱履歴を、低速引上げ結晶の熱履
歴に近づける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シリコン単結晶の製造
方法とその引上げ装置に関するもので、特に酸化膜耐圧
特性の優れた高品質のシリコン単結晶の製造に使用され
るものである。

【０００２】

【従来の技術】シリコンウェ―ハの酸化膜耐圧特性の優
れたシリコン単結晶の製造方法として、結晶の育成速度
（引上げ速度）を遅くする方法が、提案（特開平2-2671
95号）及び報告（1991／春応物予稿集ｐ 227〜 228）さ
れている。また、原料融液を収納するルツボ内の単結晶
の引上げ領域に、熱遮蔽筒を配置してなる方法及びその
装置に関する従来例としては特開昭56−114895号及び特
開平 3−279290号等が提案されている。

【０００３】図２１は、従来のシリコン単結晶引上げ装
置の一例を模式的に示す縦断面図である。シリコン原料
融液１を収納する石英ルツボ（第１のルツボ）２と、石
英ルツボ２を収納するカーボン（黒鉛）ルツボ（第２の
ルツボ）３と、カーボンルツボ３の外周側壁を囲む加熱
ヒーター４とが設けられる。カーボンルツボ３は、昇降
及び回転可能な軸５に固定される。引上げワイヤ６を用
いて種結晶７を保持するシードチャック８が吊り下げら
れる。引上げワイヤ６の上端は、図示しない回転、昇降
機構に連繋されており、種結晶７を原料融液１に浸し、
なじませた後、回転させながら所定の引上げ速度で上昇
させることによって、種結晶７の下端に単結晶９を成長
させる。１０は保温筒、１０ａは上部保温板、１２はガ
ス導入口、１３は排気口である。

【０００４】上記従来装置で、シリコンウェーハの酸化
膜耐圧を向上させる結晶の育成方法として、前述のよう
に結晶の引上げ速度を低速（0.8mm ／min 以下）にする
方法が公知となっている。

【０００５】しかしこの方法でシリコン単結晶を製造し
た場合、次のような問題点がある。（ａ）酸化膜耐圧向
上の実用できる効果を得るのには、引上げ速度を約0.4m
m ／min 以下の低速度とする必要がある。このような低
速度では、結晶の成長界面状態が不安定（結晶のリメル
ト現象が見られる）となり、また引上げに要する時間
が、通常の場合の約 2.5倍と長くなるため、炉内が汚れ
てしまう等が原因で、引上げ途中での結晶欠陥（転位）
の発生頻度が高くなり、引上げ結晶の良品率が大幅に低
下する（通常の約60％）。（ｂ）引上げ速度が上述のご
とく遅いために、生産能率が非常に悪くなり、通常の場
合の40％程度に低下する等の欠点がある。

【０００６】図２２は、前記従来の熱遮蔽筒を配置した
単結晶引上げ装置の要部縦断面図である。図２１と同一
符号は同一部分を表わす。熱遮蔽筒１１は、原料融液１
の上方であって単結晶９の引上げ域の周囲に位置し、上
部保温板１０ａ上に熱遮蔽筒支えリング１１ａを介して
配置される。

【０００７】熱遮蔽筒は、加熱ヒーター４及びルツボ内
壁等からの輻射熱を効果的に遮蔽し、引上げ結晶９の冷
却効果を高め、引上げ速度を大きくする等のために設け
られる。しかしながら酸化膜耐圧向上のためには、後述
するように、結晶の引上げ速度を低速にし（ゆっくり冷
やす）、1200〜1300℃の熱履歴制御をすることが必要で
あるが、それが困難となる（低速引上げと逆行する作用
を持つ）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来技術では、酸化膜
耐圧特性の優れたシリコンウェーハは、前述のように極
めて遅い引上げ速度（ 0.4mm／min ）で育成された単結
晶から得られる。しかしこの方法では、引上げ速度が非
常に遅いため、製造歩留まりが低下し、所要時間も長く
なり、生産能率は大幅に悪くなる。熱遮蔽筒を付加し
て、引上げ速度を速く（約 1mm／min 以上）し、生産能
率を高める方法は、引上げ結晶の高温領域（1200〜1300
℃）で受ける熱履歴が不足し、酸化膜耐圧向上は困難で
ある。

【０００９】近年、ＭＯＳデバイスの集積度の増大にと
もないゲート酸化膜の信頼性向上が強く望まれている
が、酸化膜耐圧特性は、その信頼性を決定する重要な材
料特性の一つであり、酸化膜耐圧の優れたシリコン単結
晶を効率良く製造することは、市場の強いニーズとなっ
ている。

【００１０】本発明の目的は、引上げ単結晶の引上げ中
の熱履歴を最適化することにより、引上げ速度の速い状
態（約 1mm／min ）で酸化膜耐圧の優れたシリコン単結
晶を効率よく製造する方法とその単結晶引上げ装置を提
供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
単結晶の製造方法は、原料融液を収納する第１のルツボ
と、この第１ルツボを収納する第２ルツボと、第２ルツ
ボの外周側壁を囲んで設けられる加熱ヒーターと、原料
融液の上方であって単結晶の引上げ域の周囲に配置され
た熱遮蔽筒とを有する装置を使用し、原料融液に種結晶
を浸し単結晶を引上げる単結晶の製造方法において、前
記熱遮蔽筒の側壁に開口を設け、前記加熱ヒーター若し
くは加熱ヒーターと前記第１及び第２ルツボの露出壁面
とから放射される輻射熱を、前記開口を通過し上記単結
晶の引上げ域に直接導入し、引上げ中の単結晶に該輻射
熱を照射することにより該単結晶の熱履歴を調整するこ
とを特徴とする製造方法である。

【００１２】本発明の請求項２に係る単結晶引上げ装置
は、請求項１記載の単結晶の製造方法の実施に使用する
装置であって、前記熱遮蔽筒の側壁に、加熱ヒーター若
しくは加熱ヒーターと第１及び第２ルツボの露出壁面か
ら放射される輻射熱を通過させるための開口を設けてな
ることを特徴とするものである。

【００１３】なお、この装置において、加熱ヒーター及
び第１、第２ルツボ露出面に対向する熱遮蔽筒の側壁表
面は、加熱ヒーター及び第１、第２ルツボ露出面からの
輻射熱に対し、反射効率が良くなるように加工処理され
ていることが、望ましい実施態様である。

【００１４】また加熱ヒーターの上部領域が、第１及び
第２ルツボのそれぞれの上端部よりも高い位置に配置し
てなることは、望ましい実施態様である。

【００１５】本発明の請求項３に係る単結晶の製造方法
は、原料融液を収納する第１のルツボと、この第１ルツ
ボを収納する第２ルツボと、第２ルツボの外周側壁を囲
んで設けられる加熱ヒーターとを有する装置を使用し、
原料融液に種結晶を浸し単結晶を引上げる単結晶の製造
方法において、前記第１及び第２ルツボの上部側壁に互
いに重なり合う開口を設け、前記加熱ヒーターから放射
される輻射熱を、前記開口を通過し上記単結晶の引上げ
域に直接導入し、引上げ中の単結晶に該輻射熱を照射す
ることにより該単結晶の熱履歴を調整することを特徴と
する製造方法である。

【００１６】本発明の請求項４に係る単結晶引上げ装置
は、請求項３記載の単結晶の製造方法の実施に使用する
装置であって、前記第１及び第２ルツボの上部側壁に設
けられ、加熱ヒーターから放射される輻射熱を通過させ
るための互いに重なり合う開口を具備することを特徴と
するものである。

【００１７】なお、この装置において、原料融液の上方
であって単結晶の引上げ域の周囲に配置される熱遮蔽筒
を設けることは、望ましい実施態様である。

【００１８】また、上記第１ルツボ及び第２ルツボの側
壁を少なくとも 2つの上下部分に分割し、かつそれぞれ
のルツボの上部側壁に開口を設けることは、望ましい実
施態様である。

【００１９】

【作用】低速引上げ結晶（引上げ速度約 0.4mm／min ）
が酸化膜耐圧に優れている理由の解明を行なった（後述
の実施例に詳細に説明する）。その結果、育成中の引上
げ結晶が、高温領域（1200℃以上）で受ける熱履歴が酸
化膜耐圧に大きく影響するという知見が得られた。前記
熱履歴は、引上げ時間経過とその時間での引上げ結晶の
温度とをプロットした例えば図１９の曲線で示すことが
できる。従って良い酸化膜耐圧を得るためには、結晶の
引上げ速度が比較的速い状態（ 0.8mm／min 以上）で
も、1200℃以上の高温領域で受ける結晶の熱履歴を例え
ば低速引上げ結晶（引上げ速度 0.4mm／min ）に近付け
てやれば良いことがわかった。本発明は、上記知見にも
とづき実施された。

【００２０】請求項１及び２に係る単結晶の製造におい
ては、熱遮蔽筒の側壁に設けた開口（窓）を通し、また
請求項３及び４に係る単結晶の製造においては、第１及
び第２ルツボの上部側壁に設けられた開口（窓）を通
し、加熱ヒーター若しくは加熱ヒーターとルツボの露出
壁から放射される輻射熱を、直接引上げ中の単結晶に照
射し、引上げ結晶の熱履歴を最適化するように調整す
る。このとき加熱ヒーター等から放射される輻射熱を直
接引上げ単結晶に照射し、この照射された部分の温度を
局部的に高めることは、引上げ単結晶が受ける少なくと
も1200〜1300℃の高温熱履歴を最適化する制御を容易に
する。

【００２１】

【実施例】低速引上げ結晶が酸化膜耐圧に優れているこ
とは上述の通りであるが、この理由を解明するために図
１８に示す方法で引上げ結晶の熱履歴を評価した。約40
0mm ^φの石英ルツボ２に約30kgのシリコン原料融液１を
収納し、約150mm ^φのシリコン結晶ブロック２７に穴を
あけ（径約 6mm、深さ約60mm）、この中に白金−白金ロ
ジュウムの熱電対２１を挿入し、この結晶ブロック２７
を、引上げワイヤ６に、Ｍo ワイヤ２２で吊し、上記原
料融液１に浸し、これを種結晶として約150mm ^φの結晶
を引上げ成長させ、引上げ結晶の熱履歴を求めた。

【００２２】引上げ条件としては、図２１に示す従来の
引上げ装置の場合には、引上げ速度を 0.4mm／min と 1
mm／min とした。また図２２に示す従来の熱遮蔽筒を設
けた装置の場合には、引上げ速度を 1mm／min とした。

【００２３】それぞれの評価結果を図１９に示す。横軸
は引上げ開始時間を0 とした引上げ経過時間（min ）、
縦軸は、それぞれの経過時間におけるシリコン結晶ブロ
ック２７の温度（℃）である。曲線ａ及びｂは、図２１
の装置で、それぞれの引上げ速度を、 0.4mm／min 及び
1mm／min とした場合の履歴を示す。酸化膜耐圧の良い
低速引上げ（ 0.4mm／min ）の場合には、結晶はゆっく
り冷えるのに対し、酸化膜耐圧の悪い高速引上げ（ 1mm
／min ）の場合には、速く冷え高温熱履歴の短いことが
わかる。曲線ｃは、図２２の装置で、高速引上げ（1mm
／min ）の場合の熱履歴を示す。熱遮蔽筒を設けたた
め、高温熱履歴がさらに不足することがわかる。

【００２４】次に酸化膜耐圧評価について述べる。被評
価引上げ単結晶から得られたミラーウェーハを使用し、
複数個のＭＯＳダイオードを作製する。このＭＯＳダイ
オードに、所定極性の直流可変電圧を印加し、ＭＯＳ構
造の酸化膜中を流れるリーク電流が規定密度（例えば 1
μＡ／cm²）に達したときの該酸化膜中の平均電界強度
が8MＶ／cm以上ならば、このダイオードの酸化膜耐圧は
合格とし、合格ダイオードの割合で酸化膜耐圧の評価を
する。

【００２５】そこで速い引上げ速度（ 1mm／min ）で育
成した酸化膜耐圧の悪いシリコン単結晶（ 8ＭＶ／cm以
上の耐圧合格率が約30％）から作製したミラーウェーハ
を、900〜1350℃の温度領域で、アルゴンガス雰囲気
中、 2時間アニールをした後、表面層約10μm を再研磨
で除去し、酸化膜の耐圧を評価した。評価結果を図２０
に示す。横軸は、アニール温度を示し、縦軸は、 8ＭＶ
／cm以上の耐圧合格率（％）を示す。この結果から、少
なくとも1200℃以上の高温領域の熱履歴が酸化膜耐圧に
大きく影響すること、及び引上げ速度が1mm ／min と速
い結晶であっても、1200〜1300℃の高温領域の熱履歴を
加えてやれば、低速引上げ結晶（引上げ速度 0.4mm／mi
n ）と同等の酸化膜耐圧合格率が得られることが明確に
なった。

【００２６】そこで、本発明は、少なくとも引上げ速度
を 0.8mm／min 以上で単結晶を育成し、その育成中の結
晶に1200℃以上の高温領域の熱履歴を加え、結果として
低速引上げ結晶（ 0.4mm／min ）の熱履歴に近づけ、良
好な酸化膜耐圧が得られるようにした。

【００２７】この目的を達成するため、請求項１及び請
求項２に係る第１の手段と請求項３及び請求項４に係る
第２の手段があるが、まず第１の手段の実施例について
説明する。

【００２８】図１は請求項２に係る単結晶引上げ装置の
実施例の要部を示す縦断面図である。主として加熱ヒー
ター４から放射される輻射熱（一部は第１ルツボ２及び
第２ルツボ３の露出面から放射される）を通過させるた
めの開口（窓）３２を設けた熱遮蔽筒３１が原料融液１
の上方に配置されている。図２は、この逆円錐台形をし
た熱遮蔽筒３１の側面図である。材質はＭo 、鍔縁部を
含む外径Ｄ₁＝約 600^φ、上端の開口径Ｄ₂＝約 36
0^φ、下端の開口径Ｄ₃＝約 200^φ、高さＨ₁＝約200、
開口の高さＨ₂＝約 100、下端から開口下端までの高さ
Ｈ₃＝約50（以上、寸法の単位はmm）、円錐面の傾斜角
α＝約68度、開口数 4、側壁表面は光沢処理が施されて
いる。

【００２９】図２に示される形状の開口３２を持った熱
遮蔽筒３１を、図１に示すように単結晶引上げ装置内に
配置する。本発明の目的を達成する手段として、加熱ヒ
ーター４からの輻射熱を効率よく単結晶の引上げ域（引
上げ方向を中心軸として、引上げ単結晶の固液界面を底
面とする円筒領域）に直接導入するために、第１のルツ
ボ２及び第２のルツボ３を短くするか、或いは逆にこれ
らルツボに比して加熱ヒーター自身を十分長くすること
により、加熱ヒーター４の上部領域が第１、第２ルツボ
の上端部より高くなるようにし、上方に出ている加熱ヒ
ーターの部分からの輻射熱を直接引上げ域に届くように
することが望ましい。また熱遮蔽筒３１の側壁表面状態
が、加熱ヒーター及び第１、第２ルツボからの輻射熱を
効率良く反射するように加工処理したことにより、開口
３２のみから輻射熱を直接引上げ中の単結晶に照射でき
るようになり、高温熱履歴の制御が容易になった。

【００３０】図１に示す装置を使用し、図１８に示す方
法、すなわち熱電対２１を設けたシリコン単結晶ブロッ
ク２７をＭo ワイヤ２２を介して引上げワイヤ６に吊
し、これを種結晶とする引上げ結晶の熱履歴を評価し
た。ただし結晶の引上げ速度は 0.6mm／min 、 0.8mm／
min 、 1mm／min 及び 1.2mm／min とし、その他の条件
は従来装置を使用した図１９の測定の場合と同じとし
た。この結果を図３に示す。

【００３１】図３において、横軸は、引上げ開始時刻を
0とした引上げ経過時間（分）を示し、縦軸は該時間ご
とに測定した。熱電対の温度で、引上げ結晶の温度に対
応する。曲線ａ及びｂは、従来の図２１の装置で、引上
げ速度 0.4mm／min の場合（曲線ａ）及び 1mm／min の
場合（曲線ｂ）で、比較のため測定したものである。曲
線ｄないしｇは、図１に示す本発明の装置を使用し、上
記方法により測定したもので、曲線ｄは引上げ速度 0.6
mm／min 、曲線ｅは 0.8mm／min 、曲線ｆは 1.0mm／mi
n 及び曲線ｇは 1.2mm／min のそれぞれの場合の結晶の
熱履歴を示す。この結果から、本発明の第１の手段（請
求項１及び２）においては、単結晶の引上げ速度が 1mm
／min 以下の場合は、1200℃以上の高温熱履歴が、従来
の 0.4mm／min の場合（曲線ａ）に極めて接近している
ことがわかった。

【００３２】そこで図１に示す本発明の装置を使用し、
シリコン原料約30ｋｇを約400mm ^φの石英ルツボ２に収
納し、これを溶解し、約150mm ^φのシリコン単結晶を、
引上げ速度をパラメータ（ 0.6、 0.8、 0.9、 1.0、
1.1、 1.2mm／min ）としてそれぞれ約20〜25ｋｇ引上
げ成長させた。少なくとも、引上げ速度 1.2mm／min 以
下で成長可能であった。ただし 1.2mm／min の場合、途
中までは可能であったが、結晶欠陥が多発するようにな
り、どうしても融液全部を引上げることはできなかっ
た。

【００３３】さらに引上げられた結晶からウェーハを加
工し、前記と同様の方法で、酸化膜耐圧を評価した。そ
の結果を図４に示す。横軸は、前記パラメータとした引
上げ速度（mm／min ）、縦軸はそれぞれの引上げ速度で
育成された単結晶の平均酸化膜耐圧合格率（％）を表わ
す。この図からわかる通り、少なくとも引上げ速度が1m
m／min 程度の比較的速い状態でも良好な酸化膜耐圧が
得られる（前記従来技術では、 0.4mm／min 程度の低速
引上げでないと、良い結果が得られていない）。

【００３４】図５ないし図７は、熱遮蔽筒のその他の実
施例を示す断面図である。図５（ａ）は円筒形、同図
（ｂ）は多角錐台形を示し、図６（ａ）は球状台形、同
図（ｂ）は円錐台形と円筒形を組み合わせたものであ
る。また図７（ａ）は、開口を上、下 2段に設けたもの
であり、同図（ｂ）は開口の形状を円形としたものであ
る。

【００３５】上記のように熱遮蔽筒の形状は、中空の角
錐、球面、円柱、角柱及びこれらの組合わせでも同じ効
果が得られる。また材質は、実施例ではＭo を使用した
が、カーボン（黒鉛）、Ｓi Ｎ、タンタル、タングステ
ン及びこれらの組合わせであっても差支えない。また熱
遮蔽筒の側壁に設ける開口の形状は、円形、矩形、スリ
ット状等複雑な形状としても同じ効果が得られる。これ
ら熱遮蔽筒及び開口の形状は、加熱ヒーター、第１、第
２ルツボ及び保温部材等の環境条件や引上げ条件を考慮
し、引上げ中の結晶の熱履歴を最適化できるように、主
として試行により選択される。

【００３６】次に本発明の請求項３及び請求項４に係る
第２の手段の実施例について説明する。図８は該実施例
の縦断面図である。同図において図２１と同符号は同一
部分を表わし、説明を省略する。本単結晶引上げ装置
は、熱遮蔽筒４１を設けた場合の実施例である。また第
１ルツボは、上下に 2分割され、原料融液を収納する下
部石英ルツボ４３と、その上に重ねられる上部石英ルツ
ボ４２とからなる。また第２ルツボも上下に 2分割さ
れ、下部カーボンルツボ４５と、その上に重ねられる上
部カーボンルツボ４４とから構成される。

【００３７】図９は前記熱遮蔽筒４１の形状を示す図
で、同図（ａ）はその斜視図、同図（ｂ）は断面図であ
る。従来の引上げ装置に使用される熱遮蔽筒と特に異な
る点はなく、側壁に開口を設けていない。

【００３８】図１０ないし図１２は、前記分割された第
１及び第２ルツボの詳細を示す斜視図である。図１０
（ａ）は、 2分割された第１ルツボの上部石英ルツボ４
２で、下方外周部に王冠形状に複数の開口４２ａが形成
されている。同図（ｂ）は第１ルツボの下部石英ルツボ
４３で、原料融液を収納する円筒形状ルツボである。上
部石英ルツボ４２と、下部石英ルツボ４３の分割端面を
互いに合わせて、第１ルツボは組立てられるが、開口４
２ａは、原料融液面の上方で、第１ルツボの上部側壁に
形成される。

【００３９】図１１（ａ）は、 2分割された第２ルツボ
の上部カーボンルツボ（リング）４４で、同図（ｂ）は
第２ルツボの下部カーボンルツボ４５で、上方外周部
に、王冠形状の複数の開口４５ａが形成されている。開
口４５ａの数は前記開口４２ａの数と等しく、また開口
幅等も互いに等しいことが望ましい。

【００４０】図１２は、分割された前記第１及び第２ル
ツボの組立て状態を示す斜視図で、開口４２ａと開口４
５ａは互に重なり合い、その縦断面図は、図８を参照さ
れたい。

【００４１】次に第２手段の実施例である図８の装置を
使用し、単結晶を育成し、引上げ単結晶の熱履歴及び酸
化膜耐圧の評価を行なった。

【００４２】図１２に示す組立てルツボ及び図９に示す
熱遮蔽筒４１を図８に示すように引上げ装置に配置した
後、図１８に示す方法に準じ、引上げ単結晶の熱履歴を
評価した。引上げ速度は、 0.6mm／min 、 0.8mm／min
、 1mm／min 、及び 1.2mm／min とし、その他の条件
は、図１の装置を使用した前記熱履歴評価の場合と同じ
である。

【００４３】その評価結果を図１３に示す。同図の曲線
ａ及び曲線ｂは、従来の図２１の装置で引上げ速度 0.4
mm／min の場合（曲線ａ）及び 1mm／min の場合（曲線
ｂ）のそれぞれの熱履歴を示すもので、比較のため測定
したものである。曲線ｈないしｋは、図８に示す本発明
の第２手段の装置を使用したもので、曲線ｈは引上げ速
度 0.6mm／min 、曲線ｉは 0.8mm／min 、曲線ｊは 1.0
mm／min 、及び曲線ｋは 1.2mm／min のそれぞれの場合
の熱履歴を示す。これらの結果から結晶の引上げ速度が
1mm ／min 以下の場合においては1200〜1300℃の高温熱
履歴が、従来の装置の引上げ速度 0.4mm／min の場合
（曲線ａ）に極めて近似している。

【００４４】次に酸化膜耐圧評価をするため、シリコン
原料約30ｋｇを図１２に示す組立て済みルツボに収納
し、これを溶解し、図８に示すように約150mm ^φのシリ
コン単結晶を引上げ速度をパラメータとして毎回約20〜
25ｋｇ引上げ成長させた。少なくとも引上げ速度が 1.2
mm／min 以下で成長可能であった。ただし 1.2mm／min
の場合、途中まではなんとか育成させたもののフル引上
げ（固化率90％以上）はできなかった。

【００４５】この引上げ結晶を加工して、ミラーウェー
ハを作成、図４の測定方法に準じて酸化膜耐圧の評価を
行なった。その結果を図１４に示す。この結果から引上
げ速度が 1mm／min 程度の比較的速い状態でも酸化膜耐
圧は良好であった。

【００４６】次に第２手段（請求項３及び４）に係る単
結晶引上げ装置のその他の実施例を図１５に示す。この
装置は熱遮蔽筒を設けず、第１及び第２ルツボを上方に
延伸し、その端面を加熱ヒーターより高くしたものであ
る。

【００４７】図１６（ａ）は、第１ルツボの上部石英ル
ツボ４２Ｌの斜視図で、図１０（ａ）の上部石英ルツボ
４２の側壁をさらに上方に延伸したもので、下部石英ル
ツボ４３上に重ねられ、第１ルツボを形成する。図１６
（ｂ）は、第２ルツボの上部カーボンルツボ（リング）
４４Ｌの斜視図で、図１１（ａ）の上部カーボンルツボ
（リング）４４の側壁をさらに延伸したもので、下部カ
ーボンルツボ４５と共に第２ルツボを構成する。図１５
に、組立て済みの第１ルツボ（４２Ｌと４３）及び第２
ルツボ（４４Ｌと４５）を炉内に装着した状態を示す。
第１及び第２ルツボの上部側壁は、加熱ヒーター４の上
端面より上方に位置している。

【００４８】この装置では、加熱ヒーターから放射され
る輻射熱は、開口４２ａ、４５ａを通り、直接融液面に
近い引上げ成長領域に導入され、効率良く引上げ単結晶
の高温熱履歴の制御ができる。この装置を利用して引上
げを実施しても、酸化膜耐圧は優れていた。

【００４９】図１７は、分割しない場合のルツボの斜視
図で、同図（ａ）は楕円状開口を有する第１ルツボ（石
英ルツボ）５２、同図（ｂ）は対応する楕円状開口を有
する第２ルツボ（カーボンルツボ）５３、同図（ｃ）は
第１及び第２ルッボを組立てた状態を示す。

【００５０】第１及び第２ルツボの上部側壁に設けられ
る開口の形状は、楕円形状に限定されない。円形、正方
形、矩形等、或いはこれらを 2段に配列した開口であっ
ても差支えない。

【００５１】第２の手段（請求項３及び４）に係る図８
及び図１５の装置を使用した引上げ結晶は、その高温に
おける熱履歴を改善することができ、酸化膜耐圧に優れ
た結晶を得る従来の有効な方法である低速（約 0.4mm／
min ）引上げ結晶とほぼ近似する熱履歴特性を、少なく
とも 0.8mm／min 以上の引上げ速度で実現できた。この
ことにより、従来方法の非生産性問題を解決することが
できた。

【００５２】また第１の手段と第２の手段とを併用、す
なわち熱遮蔽筒の側壁に開口を設け、且つ第１及び第２
ルツボの上部側壁に互いに重なり合う開口を設け、加熱
ヒーターから放射される輻射熱を、それぞれの開口を通
し、直接引上げ中の単結晶の複数部分に照射する。この
場合には熱履歴調整の自由度がさらに増加する。

【００５３】

【発明の効果】これまで詳述したように、本発明によ
り、引上げ単結晶の引上げ中の熱履歴を最適化すること
により、引上げ速度の速い状態（約 1mm／min ）で酸化
膜耐圧の優れたシリコン単結晶の製造方法とその引上げ
装置を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の請求項２に係る単結晶引上げ装置の実
施例の縦断面図である。

【図２】図１の装置の熱遮蔽筒の側面図である。

【図３】図１の装置で引き上げる単結晶の熱履歴測定例
を示す特性図である。

【図４】図１の装置で育成した単結晶の引上げ速度と酸
化膜耐圧合格率との相関例を示す特性図である。

【図５】本発明の請求項１及び２に係る熱遮蔽筒の実施
例の断面図である。

【図６】本発明の請求項１及び２に係る熱遮蔽筒の他の
実施例の断面図である。

【図７】本発明の請求項１及び２に係る熱遮蔽筒のその
他の実施例の断面図である。

【図８】本発明の請求項４に係る単結晶引上げ装置の第
１の実施例の縦断面図である。

【図９】図８に示す装置の熱遮蔽筒の図で、同図（ａ）
は斜視図、同図（ｂ）は断面図である。

【図１０】図８に示す装置の分割された第１ルツボの斜
視図で、同図（ａ）は上部、同図（ｂ）は下部の石英ル
ツボを示す。

【図１１】図８に示す装置の分割された第２ルツボの斜
視図で、同図（ａ）は上部、同図（ｂ）は下部のカーボ
ンルツボを示す。

【図１２】図１０及び図１１の第１ルツボ及び第２ルツ
ボを組立てた斜視図である。

【図１３】図８の装置で引き上げる単結晶の熱履歴測定
例を示す特性図である。

【図１４】図８の装置で育成した単結晶の引上げ速度と
酸化膜耐圧合格率との相関例を示す特性図である。

【図１５】本発明の請求項４に係る単結晶引上げ装置の
第２の実施例の縦断面図である。

【図１６】図１５に示す装置の分割されたルツボの斜視
図で、同図（ａ）は第１ルツボの上部ルツボ、同図
（ｂ）は第２ルツボの上部ルツボを示す。

【図１７】本発明の請求項３または４に係る第１及び第
２ルツボの他の実施例の斜視図で、同図（ａ）は第１ル
ツボ（石英）、同図（ｂ）は第２ルツボ（カーボン）、
同図（ｃ）は第１、第２ルツボを組立てた状態をそれぞ
れ示す。

【図１８】本発明において、引上げ単結晶の熱履歴を測
定する方法を説明するための装置の縦断面図である。

【図１９】従来の単結晶引上げ装置で引き上げる単結晶
の熱履歴測定例を示す特性図である。

【図２０】従来の装置で育成した単結晶から得られるシ
リコンウェーハにおける熱処理温度と酸化膜耐圧との相
関例を示す特性図である。

【図２１】従来の単結晶引上げ装置の構成の一例を示す
縦断面図である。

【図２２】従来の単結晶引上げ装置の構成の他の例を示
す縦断面図である。

【符号の説明】

１シリコン原料融液２，５２第１ルツボ（石英ルツボ）３，５３第２ルツボ（カーボンルツボ）４加熱ヒーター５軸（カーボンルツボ保持用）６引上げワイヤ７種結晶８シードチャック９引上げ中の単結晶１０保温筒２１熱電対２２Ｍo ワイヤ２７シリコン単結晶ブロック（種結晶）１１．３１，４１熱遮蔽筒３２熱遮蔽筒側壁の開口４２，４２Ｌ上部石英ルツボ（第１ルツボ）４２ａ第１ルツボの開口４３下部石英ルツボ（第１ルツボ）４４，４４Ｌ上部カーボンルツボ（第２ルツボ）４５下部カーボンルツボ（第２ルツボ）４５ａ第２ルツボの開口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原料融液を収納する第１のルツボと、この
第１ルツボを収納する第２ルツボと、第２ルツボの外周
側壁を囲んで設けられる加熱ヒーターと、原料融液の上
方であって単結晶の引上げ域の周囲に配置された熱遮蔽
筒とを有する装置を使用し、原料融液に種結晶を浸し単
結晶を引上げる単結晶の製造方法において、前記熱遮蔽筒の側壁に開口を設け、前記加熱ヒーター若
しくは加熱ヒーターと前記第１及び第２ルツボの露出壁
面とから放射される輻射熱を、前記開口を通過し上記単
結晶の引上げ域に直接導入し、引上げ中の単結晶に該輻
射熱を照射することにより該単結晶の熱履歴を調整する
ことを特徴とする単結晶の製造方法。
【請求項２】請求項１記載の単結晶の製造方法の実施に
使用する装置であって、前記熱遮蔽筒の側壁に、加熱ヒ
ーター若しくは加熱ヒーターと第１及び第２ルツボの露
出壁面から放射される輻射熱を通過させるための開口を
設けてなることを特徴とする単結晶引上げ装置。
【請求項３】原料融液を収納する第１のルツボと、この
第１ルツボを収納する第２ルツボと、第２ルツボの外周
側壁を囲んで設けられる加熱ヒーターとを有する装置を
使用し、原料融液に種結晶を浸し単結晶を引上げる単結
晶の製造方法において、前記第１及び第２ルツボの上部側壁に互いに重なり合う
開口を設け、前記加熱ヒーターから放射される輻射熱
を、前記開口を通過し上記単結晶の引上げ域に直接導入
し、引上げ中の単結晶に該輻射熱を照射することにより
該単結晶の熱履歴を調整することを特徴とする単結晶の
製造方法。
【請求項４】請求項３記載の単結晶の製造方法の実施に
使用する装置であって、前記第１及び第２ルツボの上部
側壁に設けられ、加熱ヒーターから放射される輻射熱を
通過させるための互いに重なり合う開口を具備すること
を特徴とする単結晶引上げ装置。