JPH0761889A - 半導体単結晶引き上げ装置および引き上げ方法 - Google Patents

半導体単結晶引き上げ装置および引き上げ方法

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JPH0761889A
JPH0761889A JP23533593A JP23533593A JPH0761889A JP H0761889 A JPH0761889 A JP H0761889A JP 23533593 A JP23533593 A JP 23533593A JP 23533593 A JP23533593 A JP 23533593A JP H0761889 A JPH0761889 A JP H0761889A
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JP
Japan
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single crystal
semiconductor single
screen
pulling
radiation screen
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Application number
JP23533593A
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English (en)
Inventor
Katsura Yamamoto
桂 山本
Tetsuo Akagi
哲郎 赤城
Toshimichi Kubota
利通 久保田
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Sumco Techxiv Corp
Original Assignee
Sumco Techxiv Corp
Komatsu Electronic Metals Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 単結晶中のOSF密度の低減ならびに熱処理
による微小欠陥の発生率低減を可能とする半導体単結晶
引き上げ装置および引き上げ方法を提供する。 【構成】 単結晶引き上げ領域の周囲に配設する輻射ス
クリーン8を、上端開口部より下端開口部が小さい円錐
状の筒の下端に下方に向かって広がる円錐状の折り曲げ
部8aを付加した形状とする。この輻射スクリーン8は
断熱材を用いて成形され、表面はモリブデン鋼などで被
覆されている。前記折り曲げ部8aの屈曲点8bの位置
は、単結晶9の温度が1200〜1300°Cとなる位
置の近傍に設けられている。単結晶9の引き上げに際
し、融液5から放射される熱は前記折り曲げ部8aで反
射して単結晶9の下部に輻射熱として作用する。これに
より、前記折り曲げ部8aによって囲まれた単結晶9の
下部は、融液5からの伝熱と輻射熱により十分に保温さ
れると同時に1200°C以下の温度領域の冷却を早め
ることによりOSF密度が低減する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、引き上げ単結晶の周囲
を取り囲み、下端が融液面に近接するように配設した輻
射スクリーンを有する半導体単結晶の引き上げ装置およ
び引き上げ方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路の基本材料であるシリコ
ン単結晶の製造方法の一つとして、るつぼ内の原料融液
から円柱状の単結晶を引き上げるチョクラルスキー法
(以下CZ法という)が用いられている。CZ法におい
ては、単結晶製造装置のチャンバ内に設置したるつぼに
原料である多結晶を充填し、前記るつぼの外周に設けた
ヒータによって原料を加熱溶解した上、シードチャック
に取り付けた種子結晶を融液に浸漬し、シードチャック
およびるつぼを同方向または逆方向に回転しつつシード
チャックを引き上げて単結晶を成長させる。このような
単結晶製造装置において、単結晶の引き上げ速度を早め
るとともに不純物による汚染を防止して単結晶の無欠陥
化を向上させる手段として、単結晶引き上げ領域の周囲
に輻射スクリーンを配設することが知られている。図7
は、輻射スクリーンを有する半導体単結晶引き上げ装置
の一部を模式的に示す断面図である。前記輻射スクリー
ン13は単結晶引き上げ領域を取り巻く熱遮蔽体で、一
般に下端開口部の直径が上端開口部の直径より小さい円
錐状の筒である。輻射スクリーン13は融液5、ヒータ
6、石英るつぼ4などから単結晶9に加えられる輻射熱
を遮断して単結晶9の冷却を促進し、単結晶引き上げ速
度を早めるとともに、チャンバ1の上方から導入される
不活性ガスを単結晶9の周囲に誘導し、石英るつぼ4中
心部から周縁部を経てチャンバ1下方に至るガス流を形
成させることによって、融液5から発生する酸化珪素や
黒鉛るつぼ3から発生する金属蒸気等、単結晶化を阻害
するガスを排除する機能を備えている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記輻射スクリーンを
使用した場合でも、単結晶における酸化誘起積層欠陥
(以下OSFという)の発生量が多く、単位面積当たり
のOSF発生個数を低減させることは困難である。ま
た、基板製造工程中の熱処理においても微小欠陥の発生
率が高い。このため、良質の半導体ウェーハを得ること
はむずかしい。本発明は上記従来の問題点に着目してな
されたもので、単結晶中のOSF密度の低減ならびに熱
処理による微小欠陥の発生率低減を可能とする半導体単
結晶引き上げ装置および引き上げ方法を提供することを
目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る半導体単結晶引き上げ装置は、半導体
単結晶の原料を溶解するるつぼと、このるつぼの周囲に
あってるつぼ内の原料を加熱するヒータと、溶解した原
料に種子結晶を浸漬して単結晶を引き上げる引き上げ機
構とを備え、引き上げ領域を取り囲み下端開口部の直径
が上端開口部の直径より小さい円錐状の断熱筒からなる
輻射スクリーンを融液近傍上方に配設した半導体単結晶
引き上げ装置において、前記輻射スクリーンの下端に下
方に向かって広がる円錐状の断熱筒を接続することによ
って輻射スクリーンに折り曲げ部を形成したことを特徴
とし、このような構成において、輻射スクリーンの下部
を形成する折り曲げ部と輻射スクリーン上部との接続位
置を、引き上げ中の単結晶の温度が1200〜1300
°Cとなる位置の近傍に設けた。更に、二つの円錐状の
断熱筒を接続してなる輻射スクリーンの表面を、輻射熱
を反射しやすい材料で被覆することとした。また、本発
明に係る半導体単結晶引き上げ方法は、単結晶引き上げ
時に、融液面から放射される熱を輻射スクリーンの折り
曲げ部の内面で反射させて単結晶に輻射熱として与える
とともに、前記融液面と輻射スクリーンの折り曲げ部の
内面と引き上げ中の単結晶とによって囲まれる空間の温
度を一定値以上に維持することによって、前記引き上げ
中の単結晶の固液界面近傍を含む単結晶下端部分の冷却
速度を遅らせることを特徴としている。
【0005】
【作用】上記構成によれば、半導体単結晶引き上げ装置
に配設する輻射スクリーンの下端に、下方に向かって広
がる円錐状の断熱筒を接続して折り曲げ部を形成し、こ
の折り曲げ部の接続位置を、引き上げ中の単結晶の温度
が1200〜1300°Cとなる位置の近傍に設けたの
で、引き上げ中の単結晶の固液界面近傍を含む単結晶下
端部分は前記折り曲げ部によって包囲される。そして、
前記輻射スクリーンの表面を輻射熱を反射しやすい材料
で被覆したので、融液面から放射される熱は輻射スクリ
ーンの折り曲げ部の内面で反射され、単結晶に輻射熱と
し作用し、引き上げ中の単結晶の下端部分の冷却速度を
遅らせることができる。このように、引き上げ直後の単
結晶の保温条件を従来に比べて高温に保ち、折り曲げ部
上方で急激に冷却されることにより、単結晶中のOSF
密度の低減ならびに酸素析出量、微小欠陥発生量の低減
が可能となる。
【0006】
【実施例】以下に本発明に係る半導体単結晶引き上げ装
置の実施例について、図面を参照して説明する。図1は
CZ法による半導体単結晶引き上げ装置の一部を模式的
に示す断面図、図2は図1の部分拡大図である。これら
の図において、チャンバ1の中心に設けられたるつぼ軸
2の上端に黒鉛るつぼ3が装着され、黒鉛るつぼ3内に
収容された石英るつぼ4に融液5が貯留されている。6
はヒータ、7は保温筒、8は輻射スクリーン、9は引き
上げ中の単結晶である。輻射スクリーン8は、上端開口
部より下端開口部が小さい円錐状の筒の下端に下方に向
かって広がる円錐状の折り曲げ部8aを付加したもの
で、炭素繊維などの断熱材を用いて成形され、表面はモ
リブデン鋼などで被覆されている。前記折り曲げ部8a
の基部すなわち屈曲点8bの位置は、引き上げ単結晶9
の温度が1200〜1300°Cとなる位置よりもやや
下方に設けられている。また、輻射スクリーン8上端の
環状のフランジ8cは前記保温筒7の上端に設けられた
サポート10に取り付けられている。
【0007】次に、本発明に係る半導体単結晶引き上げ
方法について説明する。単結晶引き上げ時の固液界面温
度はほぼ1420°Cである。単結晶9の引き上げに際
し、融液5の表面から放射される熱は輻射スクリーン8
の折り曲げ部8aで反射して単結晶9の下部に輻射熱と
して作用する。これにより、前記折り曲げ部8aによっ
て囲まれた単結晶9の下部すなわち固液界面から屈曲点
8bまでの間は、融液5からの伝熱と折り曲げ部8aを
介して作用する輻射熱とにより十分に保温され、冷却速
度が遅くなる。単結晶9の上部すなわち前記屈曲点8b
を通過してその上方に引き上げられた部分は、輻射スク
リーン8の上部によって輻射熱が遮られるため、従来と
同様に冷却が促進される。チャンバ1の上方から流入す
るArガスは、輻射スクリーン8と単結晶9との隙間を
通って流下し、融液5と輻射スクリーン8の折り曲げ部
8a下端との隙間を経てチャンバ1の底部から排出され
る。
【0008】図3は、本実施例の半導体単結晶引き上げ
装置を用いて製造した単結晶と、従来の輻射スクリーン
を有する半導体単結晶引き上げ装置を用いて製造した単
結晶とについて、単結晶の熱履歴を比較した図である。
図中Aは本実施例、Bは従来の単結晶を示す。単結晶の
温度は融液面から遠ざかるにつれて低下するが、Aの場
合は融液面からの距離が70〜80mmに至るまでの
間、温度にして1220〜1230°Cに下がるまでの
間は輻射スクリーンの屈曲点の下側にあるため従来より
も高温を保ち、融液面からの距離が70〜80mmを超
えると従来とほぼ同等の熱履歴となる。
【0009】図4は、本発明に係る半導体単結晶引き上
げ装置に用いる輻射スクリーンの第2実施例を示す部分
断面図である。この輻射スクリーン11は、折り曲げ部
11aの下端で上方に屈曲する二重構造部11dを有
し、その端末は輻射スクリーン11のフランジ11cの
下面に至っている。融液5の表面から放射される熱は、
前記折り曲げ部11aの下面で反射して固液界面近傍に
輻射熱として作用する。また、チャンバの上方から流入
するArガスは、輻射スクリーン11と単結晶9との隙
間を通って流下し、融液5と輻射スクリーン11の折り
曲げ部11a下端との隙間を経て上昇するが、前記二重
構造部11dを設けたことにより、折り曲げ部11aの
裏側におけるArガスの渦流発生を防止することができ
る。
【0010】図5は、本発明に係る半導体単結晶引き上
げ装置に用いる輻射スクリーンの第3実施例を示す部分
断面図である。この輻射スクリーン12も上記第2実施
例の輻射スクリーンと同様に、折り曲げ部12aの下端
で上方に屈曲する二重構造部12dを備えている。この
輻射スクリーンの作用は、第2実施例の輻射スクリーン
と同じである。
【0011】単結晶のOSF密度別発生度数分布につい
て、本発明による半導体単結晶引き上げ装置と従来の半
導体単結晶引き上げ装置とを比較した結果の一例を図6
に示す。同図において左側に記載したものは本発明、右
側に記載したものは従来の結果である。引き上げ単結晶
の固液界面近傍の保温効率を上げ、この部分の冷却速度
を遅くし、1200°C以下の温度領域の冷却速度を早
めることにより、従来よりもOSF密度が疎となること
が分かる。また、熱処理後の単結晶における微小欠陥発
生量や酸素析出量も、従来の輻射スクリーンを用いて製
造した単結晶に比べて低減している。
【0012】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、単
結晶引き上げ領域の周囲に配設する輻射スクリーンの下
端に、下方に向かって広がる円錐状の断熱筒を接続して
折り曲げ部を形成し、この折り曲げ部の接続位置を、引
き上げ中の単結晶の温度が1200〜1300°Cとな
る位置の近傍に設け、引き上げ中の単結晶の下端部分を
前記折り曲げ部によって包囲する構成としたので、前記
引き上げ中の単結晶の下端部分は融液からの伝熱と輻射
熱とにより従来よりも高温に維持される。このように、
引き上げ中の単結晶の下端部分の冷却速度を遅らせ、1
200°C以下の温度領域の冷却速度を早めることによ
り、単結晶中のOSF密度の低減ならびに酸素析出量、
微小欠陥発生量の低減が可能となり、高品質の半導体単
結晶を製造することができる。これに伴って、製品の歩
留りも著しく向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】CZ法による半導体単結晶引き上げ装置の一部
を模式的に示す断面図である。
【図2】図1における輻射スクリーン周辺の部分拡大図
である。
【図3】半導体単結晶について、融液面からの距離に対
応する熱履歴を示す図で、Aは本発明による半導体単結
晶引き上げ装置を用いた場合、Bは従来の輻射スクリー
ンを装着した半導体単結晶引き上げ装置を用いた場合を
示す。
【図4】第2実施例の輻射スクリーン周辺部分の模式的
断面図である。
【図5】第3実施例の輻射スクリーン周辺部分の模式的
断面図である。
【図6】単結晶のOSF密度別発生度数分布について、
本発明による半導体単結晶引き上げ装置と従来の半導体
単結晶引き上げ装置とを比較した図である。
【図7】従来の技術による輻射スクリーンを備えた半導
体単結晶引き上げ装置の一部を模式的に示す断面図であ
る。
【符号の説明】
3 黒鉛るつぼ 4 石英るつぼ 5 融液 6 ヒータ 8,11,12,13 輻射スクリーン 8a,11a,12a 折り曲げ部 9 単結晶

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体単結晶の原料を溶解するるつぼ
    と、このるつぼの周囲にあってるつぼ内の原料を加熱す
    るヒータと、溶解した原料に種子結晶を浸漬して単結晶
    を引き上げる引き上げ機構とを備え、引き上げ領域を取
    り囲み下端開口部の直径が上端開口部の直径より小さい
    円錐状の断熱筒からなる輻射スクリーンを融液近傍上方
    に配設した半導体単結晶引き上げ装置において、前記輻
    射スクリーンの下端に下方に向かって広がる円錐状の断
    熱筒を接続することによって輻射スクリーンに折り曲げ
    部を形成したことを特徴とする半導体単結晶引き上げ装
    置。
  2. 【請求項2】 輻射スクリーンの下部を形成する折り曲
    げ部と輻射スクリーン上部との接続位置を、引き上げ中
    の単結晶の温度が1200〜1300°Cとなる位置の
    近傍に設けたことを特徴とする請求項1の半導体単結晶
    引き上げ装置。
  3. 【請求項3】 二つの円錐状の断熱筒を接続してなる輻
    射スクリーンの表面を、輻射熱を反射しやすい材料で被
    覆したことを特徴とする請求項1の半導体単結晶引き上
    げ装置。
  4. 【請求項4】 単結晶引き上げ時に、融液面から放射さ
    れる熱を輻射スクリーンの折り曲げ部の内面で反射させ
    て単結晶に輻射熱として与えるとともに、前記融液面と
    輻射スクリーンの折り曲げ部の内面と引き上げ中の単結
    晶とによって囲まれる空間の温度を一定値以上に維持す
    ることによって、前記引き上げ中の単結晶の固液界面近
    傍を含む単結晶下端部分の冷却速度を遅らせることを特
    徴とする半導体単結晶引き上げ方法。
JP23533593A 1993-08-26 1993-08-26 半導体単結晶引き上げ装置および引き上げ方法 Pending JPH0761889A (ja)

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