JPH09208364A - シリコン単結晶の製造方法 - Google Patents
シリコン単結晶の製造方法Info
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- JPH09208364A JPH09208364A JP8035478A JP3547896A JPH09208364A JP H09208364 A JPH09208364 A JP H09208364A JP 8035478 A JP8035478 A JP 8035478A JP 3547896 A JP3547896 A JP 3547896A JP H09208364 A JPH09208364 A JP H09208364A
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- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/10—Crucibles or containers for supporting the melt
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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- C30B15/305—Stirring of the melt
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 石英ルツボの劣化を起こり難くし、また、一
旦起こった石英ルツボの劣化を修復して、大口径のシリ
コン単結晶を有転移化なしで製造できる、あるいは同一
の石英ルツボからより多数のシリコン単結晶を製造する
ことができ、または、同一のルツボ内でより長時間操業
できてより長尺のシリコン単結晶を製造することができ
る、シリコン単結晶の製造方法を提供する。 【解決手段】 シリコン融液が満たされた石英ルツボに
磁場を印加した後、磁場を印加しない状態でシリコン単
結晶を成長させてシリコン単結晶を得ることを特徴とす
る、チョクラルスキー法によるシリコン単結晶の製造方
法。
旦起こった石英ルツボの劣化を修復して、大口径のシリ
コン単結晶を有転移化なしで製造できる、あるいは同一
の石英ルツボからより多数のシリコン単結晶を製造する
ことができ、または、同一のルツボ内でより長時間操業
できてより長尺のシリコン単結晶を製造することができ
る、シリコン単結晶の製造方法を提供する。 【解決手段】 シリコン融液が満たされた石英ルツボに
磁場を印加した後、磁場を印加しない状態でシリコン単
結晶を成長させてシリコン単結晶を得ることを特徴とす
る、チョクラルスキー法によるシリコン単結晶の製造方
法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、石英ルツボに磁場
を印加することによって、石英ルツボの内表面の劣化を
防止または修復をした後、シリコン単結晶を製造する、
チョクラルスキー法(Czochralski法＝ＣＺ法）によるシ
リコン単結晶の製造方法に関する。
を印加することによって、石英ルツボの内表面の劣化を
防止または修復をした後、シリコン単結晶を製造する、
チョクラルスキー法(Czochralski法＝ＣＺ法）によるシ
リコン単結晶の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】チョクラルスキー法により石英ルツボ内
のシリコン融液からシリコン単結晶を引上げる際に、石
英ルツボの内表面は、高温のシリコン融液にさらされ、
その結果、その表面状態が変化して、劣化する、すなわ
ち、クリストバライトと呼ばれる、シリコン融液に難溶
性の物質がルツボ内表面より剥離する状態になる。この
ような状態になった石英ルツボの内表面から、この難溶
性の物質が剥離し、剥離した難溶性の物質が、引上げ中
のシリコン単結晶の表面に付着すると、単結晶が乱れ、
シリコン単結晶が有転位化してしまう。
のシリコン融液からシリコン単結晶を引上げる際に、石
英ルツボの内表面は、高温のシリコン融液にさらされ、
その結果、その表面状態が変化して、劣化する、すなわ
ち、クリストバライトと呼ばれる、シリコン融液に難溶
性の物質がルツボ内表面より剥離する状態になる。この
ような状態になった石英ルツボの内表面から、この難溶
性の物質が剥離し、剥離した難溶性の物質が、引上げ中
のシリコン単結晶の表面に付着すると、単結晶が乱れ、
シリコン単結晶が有転位化してしまう。
【０００３】特に、近年の半導体デバイスの高集積化、
高精度化の下で要求される８インチφ以上の大口径のシ
リコン単結晶の製造においては、このような石英ルツボ
の内表面の劣化が起こり易く、有転位化のトラブルが発
生し易い。なぜならば、８インチφ以上の大口径のシリ
コン単結晶を製造するためには、例えば６００ｍｍ以上
の大口径の石英ルツボを使用しなければならないが、こ
の大口径の石英ルツボ内で大量のシリコン原料を溶融
し、得られるシリコン融液を維持するためには、加熱体
である黒鉛ヒーターのパワーを大きくしなければなら
ず、その結果石英ルツボ自体がより高温に加熱されるこ
ととなって、石英ルツボはより高温に加熱されるほど、
高温のシリコン融液に接触しているその内表面の劣化が
起こり易くなるからである。また、このような大口径の
石英ルツボ内からシリコン単結晶を引上げるためには、
結晶成長の位置、つまり中心部の温度をシリコン融液が
固化する温度としなければならないが、中心部の温度を
シリコン融液が固化する温度にするためには、小口径の
石英ルツボよりも黒鉛ヒーターと中心部とが離れている
ために、黒鉛ヒーターのより強いパワーが必要となる結
果、石英ルツボがより高温に加熱され、石英ルツボは、
より高温に加熱されている状態で、シリコン融液にさら
されているその内表面の劣化がより起こり易いからであ
る。
高精度化の下で要求される８インチφ以上の大口径のシ
リコン単結晶の製造においては、このような石英ルツボ
の内表面の劣化が起こり易く、有転位化のトラブルが発
生し易い。なぜならば、８インチφ以上の大口径のシリ
コン単結晶を製造するためには、例えば６００ｍｍ以上
の大口径の石英ルツボを使用しなければならないが、こ
の大口径の石英ルツボ内で大量のシリコン原料を溶融
し、得られるシリコン融液を維持するためには、加熱体
である黒鉛ヒーターのパワーを大きくしなければなら
ず、その結果石英ルツボ自体がより高温に加熱されるこ
ととなって、石英ルツボはより高温に加熱されるほど、
高温のシリコン融液に接触しているその内表面の劣化が
起こり易くなるからである。また、このような大口径の
石英ルツボ内からシリコン単結晶を引上げるためには、
結晶成長の位置、つまり中心部の温度をシリコン融液が
固化する温度としなければならないが、中心部の温度を
シリコン融液が固化する温度にするためには、小口径の
石英ルツボよりも黒鉛ヒーターと中心部とが離れている
ために、黒鉛ヒーターのより強いパワーが必要となる結
果、石英ルツボがより高温に加熱され、石英ルツボは、
より高温に加熱されている状態で、シリコン融液にさら
されているその内表面の劣化がより起こり易いからであ
る。
【０００４】また、同一の石英ルツボから、シリコン原
料をリチャージすることによって、複数本のシリコン単
結晶を製造するマルチプーリング法 (Semiconductor Si
licon Crystal Technology, Fumio Shimura, p.178-p.1
79, 1989参照) や、石英ルツボにシリコン原料を供給し
ながらシリコン単結晶の製造を行う連続チャージ法 (Co
ntinuous Czochralski法＝ＣＣＺ法）においては、一つ
の石英ルツボあたりの操業時間が長くなり、それに伴っ
て石英ルツボの内表面が劣化してシリコン単結晶の有転
位化が起こるために、マルチプーリング法では、さらな
るシリコン単結晶の製造ができなくなり、また、連続チ
ャージ法においては、シリコン単結晶の製造の中止を余
儀なくされるといった問題があった。
料をリチャージすることによって、複数本のシリコン単
結晶を製造するマルチプーリング法 (Semiconductor Si
licon Crystal Technology, Fumio Shimura, p.178-p.1
79, 1989参照) や、石英ルツボにシリコン原料を供給し
ながらシリコン単結晶の製造を行う連続チャージ法 (Co
ntinuous Czochralski法＝ＣＣＺ法）においては、一つ
の石英ルツボあたりの操業時間が長くなり、それに伴っ
て石英ルツボの内表面が劣化してシリコン単結晶の有転
位化が起こるために、マルチプーリング法では、さらな
るシリコン単結晶の製造ができなくなり、また、連続チ
ャージ法においては、シリコン単結晶の製造の中止を余
儀なくされるといった問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従って、石英ルツボの
内表面の劣化を起こり難くし、また、一旦起こった石英
ルツボの内表面の劣化を修復して、大口径のシリコン単
結晶を有転位化させないで製造できる、あるいはマルチ
プーリング法では同一の石英ルツボからより多数のシリ
コン単結晶を製造することができ、また、連続チャージ
法では同一のルツボ内でより長時間操業ができてより長
尺のシリコン単結晶を製造することができる、シリコン
単結晶の製造方法が所望されていた。
内表面の劣化を起こり難くし、また、一旦起こった石英
ルツボの内表面の劣化を修復して、大口径のシリコン単
結晶を有転位化させないで製造できる、あるいはマルチ
プーリング法では同一の石英ルツボからより多数のシリ
コン単結晶を製造することができ、また、連続チャージ
法では同一のルツボ内でより長時間操業ができてより長
尺のシリコン単結晶を製造することができる、シリコン
単結晶の製造方法が所望されていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、シリコン
融液が満たされた石英ルツボに磁場を印加することによ
って、石英ルツボの内表面の劣化を起こり難くでき、ま
た、一旦起こった石英ルツボの内表面の劣化を修復でき
ることを見いだした。そこで、本発明は、シリコン融液
が満たされた石英ルツボに磁場を印加した後、磁場を印
加しない状態でシリコン単結晶を成長させてシリコン単
結晶を得ることを特徴とする、チョクラルスキー法によ
るシリコン単結晶の製造方法を要旨とし、特に、シリコ
ン融液が満たされた石英ルツボに磁場を印加し、次いで
石英ルツボに磁場を印加しながら石英ルツボを回転させ
た後、磁場を印加しない状態でシリコン単結晶を成長さ
せてシリコン単結晶を得ることを特徴とする、チョクラ
ルスキー法によるシリコン単結晶の製造方法を要旨とす
るものである。
融液が満たされた石英ルツボに磁場を印加することによ
って、石英ルツボの内表面の劣化を起こり難くでき、ま
た、一旦起こった石英ルツボの内表面の劣化を修復でき
ることを見いだした。そこで、本発明は、シリコン融液
が満たされた石英ルツボに磁場を印加した後、磁場を印
加しない状態でシリコン単結晶を成長させてシリコン単
結晶を得ることを特徴とする、チョクラルスキー法によ
るシリコン単結晶の製造方法を要旨とし、特に、シリコ
ン融液が満たされた石英ルツボに磁場を印加し、次いで
石英ルツボに磁場を印加しながら石英ルツボを回転させ
た後、磁場を印加しない状態でシリコン単結晶を成長さ
せてシリコン単結晶を得ることを特徴とする、チョクラ
ルスキー法によるシリコン単結晶の製造方法を要旨とす
るものである。
【０００７】シリコン融液が満たされた石英ルツボに磁
場を印加すると、石英ルツボの内表面の劣化が起こり難
くなり、また、一旦起こった石英ルツボの内表面の劣化
が修復される詳細な理論は明らかではないが、本発明者
らは次のように考えている：シリコン融液が満たされた
石英ルツボに磁場を印加すると、石英ルツボ内のシリコ
ン融液の対流は電磁力により抑制される。この状態で石
英ルツボを強制的に回転させると、その場にとどまろう
とするシリコンと、回転する石英ルツボとの間で相対的
な速度差が生じ、その結果、石英ルツボの溶解速度が高
まり、それによって、ルツボ内表面に難溶性の物質がで
き難くなる、すなわち、石英ルツボの内表面の劣化が防
止される、また、石英ルツボの溶解速度が高まることに
よって、石英ルツボの内表面にできた難溶性の物質が剥
離せず溶解し易くなり、石英ルツボの内表面が平滑化す
る、すなわち石英ルツボの内表面の劣化が修復されるの
である。
場を印加すると、石英ルツボの内表面の劣化が起こり難
くなり、また、一旦起こった石英ルツボの内表面の劣化
が修復される詳細な理論は明らかではないが、本発明者
らは次のように考えている：シリコン融液が満たされた
石英ルツボに磁場を印加すると、石英ルツボ内のシリコ
ン融液の対流は電磁力により抑制される。この状態で石
英ルツボを強制的に回転させると、その場にとどまろう
とするシリコンと、回転する石英ルツボとの間で相対的
な速度差が生じ、その結果、石英ルツボの溶解速度が高
まり、それによって、ルツボ内表面に難溶性の物質がで
き難くなる、すなわち、石英ルツボの内表面の劣化が防
止される、また、石英ルツボの溶解速度が高まることに
よって、石英ルツボの内表面にできた難溶性の物質が剥
離せず溶解し易くなり、石英ルツボの内表面が平滑化す
る、すなわち石英ルツボの内表面の劣化が修復されるの
である。
【０００８】本発明のシリコン単結晶の製造方法には、
Ｉ）最初のシリコン単結晶の製造前に石英ルツボに磁場
を印加する場合、ＩＩ）一本またはそれ以上のシリコン
単結晶の製造後、さらなるシリコン単結晶の製造前に磁
場を印加することを１回または複数回繰り返す場合、お
よびＩＩＩ）最初のシリコン単結晶の製造前に石英ルツ
ボに磁場を印加し、かつ、一本またはそれ以上のシリコ
ン単結晶の製造後、さらなるシリコン単結晶の製造前に
磁場を印加することを一回または複数回繰り返す場合が
ある。上記Ｉ）では、石英ルツボの内表面の劣化を起こ
り難くし、ＩＩ）では、石英ルツボの内表面の劣化を修
復し、ＩＩＩ）では、石英ルツボの内表面の劣化を起こ
り難くすると共に、一旦起こった石英ルツボの内表面の
劣化を修復することができる。
Ｉ）最初のシリコン単結晶の製造前に石英ルツボに磁場
を印加する場合、ＩＩ）一本またはそれ以上のシリコン
単結晶の製造後、さらなるシリコン単結晶の製造前に磁
場を印加することを１回または複数回繰り返す場合、お
よびＩＩＩ）最初のシリコン単結晶の製造前に石英ルツ
ボに磁場を印加し、かつ、一本またはそれ以上のシリコ
ン単結晶の製造後、さらなるシリコン単結晶の製造前に
磁場を印加することを一回または複数回繰り返す場合が
ある。上記Ｉ）では、石英ルツボの内表面の劣化を起こ
り難くし、ＩＩ）では、石英ルツボの内表面の劣化を修
復し、ＩＩＩ）では、石英ルツボの内表面の劣化を起こ
り難くすると共に、一旦起こった石英ルツボの内表面の
劣化を修復することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
の図面を用いて説明する。図１は、本発明のチョクラル
スキー法によるシリコン単結晶の製造方法に使用される
装置の一例を示す縦断面図である。図１に示されている
ように、引上げ室（金属チャンバー）２のほぼ中央に、
黒鉛サセプター９に保持された石英ルツボ６を設ける。
黒鉛サセプター９は、保温体１０で囲まれた黒鉛ヒータ
ー１３によって囲繞されている。黒鉛サセプター９の底
部中央を、回転・上下自在の支持軸１１で下方より支持
する。引上げ室２の天井中央には、開口部１２を設け、
これにサブチャンバー１を接続する。サブチャンバー１
の中を通って、回転・上下自在の引上げ軸３が降下す
る。引上げ室２の外側には、石英ルツボに磁場を印加す
るための磁石８が設けられている。
の図面を用いて説明する。図１は、本発明のチョクラル
スキー法によるシリコン単結晶の製造方法に使用される
装置の一例を示す縦断面図である。図１に示されている
ように、引上げ室（金属チャンバー）２のほぼ中央に、
黒鉛サセプター９に保持された石英ルツボ６を設ける。
黒鉛サセプター９は、保温体１０で囲まれた黒鉛ヒータ
ー１３によって囲繞されている。黒鉛サセプター９の底
部中央を、回転・上下自在の支持軸１１で下方より支持
する。引上げ室２の天井中央には、開口部１２を設け、
これにサブチャンバー１を接続する。サブチャンバー１
の中を通って、回転・上下自在の引上げ軸３が降下す
る。引上げ室２の外側には、石英ルツボに磁場を印加す
るための磁石８が設けられている。
【００１０】大口径のシリコン単結晶を製造する場合に
は、シリコン単結晶５の直径が大きいために、それに対
応して、シリコン融液７の量を増やさなければならず、
従ってそれを保持する石英ルツボ６の直径を大きくしな
ければならない。連続チャージ法でシリコン単結晶を製
造する場合には、原料の多結晶シリコンを供給しながら
シリコン単結晶を引上げるので、原料の多結晶シリコン
を供給するための供給管（図示せず）をさらに設ける必
要がある。
は、シリコン単結晶５の直径が大きいために、それに対
応して、シリコン融液７の量を増やさなければならず、
従ってそれを保持する石英ルツボ６の直径を大きくしな
ければならない。連続チャージ法でシリコン単結晶を製
造する場合には、原料の多結晶シリコンを供給しながら
シリコン単結晶を引上げるので、原料の多結晶シリコン
を供給するための供給管（図示せず）をさらに設ける必
要がある。
【００１１】そして、チョクラルスキー法によるシリコ
ン単結晶の製造は、通常、次のようにして行われる： １）石英ルツボ６内に原料の多結晶シリコンを充填し、
これを、黒鉛ヒーター１３により加熱、溶融してシリコ
ン融液７とする。 ２）次いで、先端に種結晶４を保持した回転・上下自在
の引上げ軸３を降下させ、種結晶４をシリコン融液７に
浸漬させる。 ３）次いで、引上げ軸３を回転・上昇させ、また、支持
軸１１を回転させながら、種結晶４の下でシリコン単結
晶５を成長させて、シリコン単結晶を得る。
ン単結晶の製造は、通常、次のようにして行われる： １）石英ルツボ６内に原料の多結晶シリコンを充填し、
これを、黒鉛ヒーター１３により加熱、溶融してシリコ
ン融液７とする。 ２）次いで、先端に種結晶４を保持した回転・上下自在
の引上げ軸３を降下させ、種結晶４をシリコン融液７に
浸漬させる。 ３）次いで、引上げ軸３を回転・上昇させ、また、支持
軸１１を回転させながら、種結晶４の下でシリコン単結
晶５を成長させて、シリコン単結晶を得る。
【００１２】本発明のシリコン単結晶の製造方法におい
ては、例えば、 ｉ）上記工程１）を行った後に、石英ルツボの内表面の
劣化を防止するために石英ルツボに磁場を印加した後、
工程２）および３）を行うか、または、 ｉｉ）上記１）〜３）の工程を１回行った後に、上記工
程１）を行い（これはリチャージに当たる）、石英ルツ
ボの内表面の劣化を修復するために石英ルツボに磁場を
印加しそして工程２）および３）を行うことを、１回ま
たは複数回繰り返す（マルチプーリング法）か、また
は、 ｉｉｉ）上記工程１）を行い、石英ルツボの内表面の劣
化を防止するために石英ルツボに磁場を印加し、工程
２）および３）を行った後、工程１）を行い（これはリ
チャージに当たる）、石英ルツボの内表面の劣化を修復
するために石英ルツボに磁場を印加しそして工程２）お
よび３）を行うことを、１回または複数回繰り返す（マ
ルチプーリング法）。
ては、例えば、 ｉ）上記工程１）を行った後に、石英ルツボの内表面の
劣化を防止するために石英ルツボに磁場を印加した後、
工程２）および３）を行うか、または、 ｉｉ）上記１）〜３）の工程を１回行った後に、上記工
程１）を行い（これはリチャージに当たる）、石英ルツ
ボの内表面の劣化を修復するために石英ルツボに磁場を
印加しそして工程２）および３）を行うことを、１回ま
たは複数回繰り返す（マルチプーリング法）か、また
は、 ｉｉｉ）上記工程１）を行い、石英ルツボの内表面の劣
化を防止するために石英ルツボに磁場を印加し、工程
２）および３）を行った後、工程１）を行い（これはリ
チャージに当たる）、石英ルツボの内表面の劣化を修復
するために石英ルツボに磁場を印加しそして工程２）お
よび３）を行うことを、１回または複数回繰り返す（マ
ルチプーリング法）。
【００１３】
【実施例】以下、本発明を実施例を用いて説明する。実施例１ シリコン融液が満たされた石英ルツボに磁場を印加した
場合と、印加しない場合との、石英ルツボからシリコン
融液への石英の溶解速度の違いを調べた。磁場の印加方
法は、水平磁場方式であり、磁場強度（ＭＦ）は、石英
ルツボの中心線（結晶成長軸方向）のいずれかの位置で
最大４０００ガウス（０．４Ｔ）となるように設定し
た。結果を図２に示す。図２は、石英ルツボに磁場を印
加した場合および磁場を印加しない場合の、ルツボの回
転速度と、石英ルツボからシリコン融液への石英の溶解
速度との関係を示すグラフである。図２から、磁場を印
加した場合（ＭＦ＝０．４Ｔ）には、磁場を印加しない
場合（ＭＦ＝０Ｔ）よりも、石英の溶解速度が速く、磁
場を印加した場合と磁場を印加しない場合との石英の溶
解速度の差は、ルツボの回転速度が大きい場合ほど、大
であることがわかる。
場合と、印加しない場合との、石英ルツボからシリコン
融液への石英の溶解速度の違いを調べた。磁場の印加方
法は、水平磁場方式であり、磁場強度（ＭＦ）は、石英
ルツボの中心線（結晶成長軸方向）のいずれかの位置で
最大４０００ガウス（０．４Ｔ）となるように設定し
た。結果を図２に示す。図２は、石英ルツボに磁場を印
加した場合および磁場を印加しない場合の、ルツボの回
転速度と、石英ルツボからシリコン融液への石英の溶解
速度との関係を示すグラフである。図２から、磁場を印
加した場合（ＭＦ＝０．４Ｔ）には、磁場を印加しない
場合（ＭＦ＝０Ｔ）よりも、石英の溶解速度が速く、磁
場を印加した場合と磁場を印加しない場合との石英の溶
解速度の差は、ルツボの回転速度が大きい場合ほど、大
であることがわかる。
【００１４】次いで、上記両方の場合の石英ルツボの内
表面の状態を調べた。結果を図３に示す。図３（ａ）
は、石英ルツボに磁場を印加した場合の石英ルツボの内
表面の状態を示す図であり、図３（ｂ）は、石英ルツボ
に磁場を印加しない場合の石英ルツボの内表面の状態を
示す図である。図３からわかるように、磁場を印加した
場合には、石英ルツボの内表面は平滑であって、石英ル
ツボの内表面は劣化していないが、磁場を印加しない場
合には、石英ルツボの内表面に多数のクリストバライト
が生じていて、石英ルツボの内表面は劣化している。
表面の状態を調べた。結果を図３に示す。図３（ａ）
は、石英ルツボに磁場を印加した場合の石英ルツボの内
表面の状態を示す図であり、図３（ｂ）は、石英ルツボ
に磁場を印加しない場合の石英ルツボの内表面の状態を
示す図である。図３からわかるように、磁場を印加した
場合には、石英ルツボの内表面は平滑であって、石英ル
ツボの内表面は劣化していないが、磁場を印加しない場
合には、石英ルツボの内表面に多数のクリストバライト
が生じていて、石英ルツボの内表面は劣化している。
【００１５】実施例２（マルチプーリング法による上記
ｉｉ）の例） 外径が約６１０ｍｍの石英ルツボを１０個用意した。こ
れらの石英ルツボから、直径が約２００ｍｍのシリコン
単結晶を磁場を印加しないで製造した。その後、これら
の石英ルツボ内に多結晶シリコンをリチャージし、これ
を加熱、溶融して、元のシリコン融液量とした。次い
で、シリコン融液が満たされたこれら１０個の石英ルツ
ボのうち５個の石英ルツボに、ルツボの中心線（結晶成
長軸方向）のいずれかの位置での磁場強度が最大４００
０ガウスとなるように水平磁場方式で磁場を印加して、
石英ルツボ内のシリコン融液の対流を抑制し、引き続き
磁場を同様に印加しながら、石英ルツボを１回転／分で
１２０分間回転させた、すなわちルツボの内表面の劣化
修復処理を行った。次いで、磁場の印加を停止し、磁場
を印加しない状態で、シリコン単結晶を成長させて、シ
リコン単結晶を得た。リチャージ、磁場の印加およびシ
リコン単結晶の成長を繰り返して、一つの石英ルツボか
ら６本のシリコン単結晶棒を製造した。残りの５個の石
英ルツボには磁場を印加しないで、石英ルツボを１回転
／分で１２０分間回転させた、すなわち石英ルツボの内
表面の劣化修復処理を行わなかった。次いで、シリコン
単結晶を成長させて、シリコン単結晶棒を得た。
ｉｉ）の例） 外径が約６１０ｍｍの石英ルツボを１０個用意した。こ
れらの石英ルツボから、直径が約２００ｍｍのシリコン
単結晶を磁場を印加しないで製造した。その後、これら
の石英ルツボ内に多結晶シリコンをリチャージし、これ
を加熱、溶融して、元のシリコン融液量とした。次い
で、シリコン融液が満たされたこれら１０個の石英ルツ
ボのうち５個の石英ルツボに、ルツボの中心線（結晶成
長軸方向）のいずれかの位置での磁場強度が最大４００
０ガウスとなるように水平磁場方式で磁場を印加して、
石英ルツボ内のシリコン融液の対流を抑制し、引き続き
磁場を同様に印加しながら、石英ルツボを１回転／分で
１２０分間回転させた、すなわちルツボの内表面の劣化
修復処理を行った。次いで、磁場の印加を停止し、磁場
を印加しない状態で、シリコン単結晶を成長させて、シ
リコン単結晶を得た。リチャージ、磁場の印加およびシ
リコン単結晶の成長を繰り返して、一つの石英ルツボか
ら６本のシリコン単結晶棒を製造した。残りの５個の石
英ルツボには磁場を印加しないで、石英ルツボを１回転
／分で１２０分間回転させた、すなわち石英ルツボの内
表面の劣化修復処理を行わなかった。次いで、シリコン
単結晶を成長させて、シリコン単結晶棒を得た。
【００１６】石英ルツボに磁場を印加して石英ルツボの
内表面の劣化修復処理を行った場合、同一の石英ルツボ
から製造された６本のシリコン単結晶のうち、最大６本
が無転位のシリコン単結晶であった。他方、石英ルツボ
に磁場を印加しないで、すなわち石英ルツボの内表面の
劣化修復処理を行わないで、同一の石英ルツボから製造
された２本のシリコン単結晶については、２本目のシリ
コン単結晶５本中の４本が有転位化していた。
内表面の劣化修復処理を行った場合、同一の石英ルツボ
から製造された６本のシリコン単結晶のうち、最大６本
が無転位のシリコン単結晶であった。他方、石英ルツボ
に磁場を印加しないで、すなわち石英ルツボの内表面の
劣化修復処理を行わないで、同一の石英ルツボから製造
された２本のシリコン単結晶については、２本目のシリ
コン単結晶５本中の４本が有転位化していた。
【００１７】これらの結果を表１に示す。
【表１】
【００１８】これらの結果から、本発明の方法によれ
ば、マルチプーリング法により、同一のルツボから、著
しくより多数の大口径のシリコン単結晶を転位なしで製
造できることがわかる。さらに、シリコン単結晶の製造
後、磁場を印加したルツボと、磁場を印加しなかったル
ツボの内表面の状態を調べた。磁場を印加したルツボの
内表面は平滑であって劣化していなかった。これに対し
て、磁場を印加しなかったルツボの内表面はシリコン融
液に難溶性の物質が剥離する状態であって劣化してい
た。
ば、マルチプーリング法により、同一のルツボから、著
しくより多数の大口径のシリコン単結晶を転位なしで製
造できることがわかる。さらに、シリコン単結晶の製造
後、磁場を印加したルツボと、磁場を印加しなかったル
ツボの内表面の状態を調べた。磁場を印加したルツボの
内表面は平滑であって劣化していなかった。これに対し
て、磁場を印加しなかったルツボの内表面はシリコン融
液に難溶性の物質が剥離する状態であって劣化してい
た。
【００１９】実施例３（連続チャージ法による上記ｉ）
の例） 外径が約６１０ｍｍの石英ルツボ内に多結晶シリコンを
充填し、これを加熱、溶融してシリコン融液とした。こ
のシリコン融液が満たされた石英ルツボに、ルツボの中
心線（結晶成長軸方向）のいずれかの位置での磁場強度
が最大４０００ガウスとなるように水平磁場方式で磁場
を印加して、石英ルツボ内のシリコン融液の対流を抑制
した後、引き続き磁場を同様に印加しながら、石英ルツ
ボを１回転／分で１２０分間回転させて、石英ルツボの
内表面の劣化防止処理を行った。次いで、磁場を印加し
ない状態で、直径が約２００ｍｍのシリコン単結晶を、
連続チャージ法で製造した。操業時間は２５０時間とし
た。得られたシリコン単結晶は、最後まで有転位化する
ことはなかった。この結果から、本発明の方法によれ
ば、石英ルツボの内表面の劣化が起こり難くなるため
に、連続チャージ法で大口径のシリコン単結晶を製造す
る場合であっても、非常に長時間の操業が可能であるこ
とがわかる。
の例） 外径が約６１０ｍｍの石英ルツボ内に多結晶シリコンを
充填し、これを加熱、溶融してシリコン融液とした。こ
のシリコン融液が満たされた石英ルツボに、ルツボの中
心線（結晶成長軸方向）のいずれかの位置での磁場強度
が最大４０００ガウスとなるように水平磁場方式で磁場
を印加して、石英ルツボ内のシリコン融液の対流を抑制
した後、引き続き磁場を同様に印加しながら、石英ルツ
ボを１回転／分で１２０分間回転させて、石英ルツボの
内表面の劣化防止処理を行った。次いで、磁場を印加し
ない状態で、直径が約２００ｍｍのシリコン単結晶を、
連続チャージ法で製造した。操業時間は２５０時間とし
た。得られたシリコン単結晶は、最後まで有転位化する
ことはなかった。この結果から、本発明の方法によれ
ば、石英ルツボの内表面の劣化が起こり難くなるため
に、連続チャージ法で大口径のシリコン単結晶を製造す
る場合であっても、非常に長時間の操業が可能であるこ
とがわかる。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、石英ルツボの内表面の
劣化が起こり難くなり、また、一旦起こった石英ルツボ
の内表面の劣化が修復されるために、大口径のシリコン
単結晶を有転位化なしで製造でき、さらに、大口径のシ
リコン単結晶を製造する場合でも、同一の石英ルツボか
ら著しくより多数のシリコン単結晶を製造でき、また、
同一の石英ルツボ内でのより長時間の操業が可能とな
り、より長尺のシリコン単結晶を製造できる。
劣化が起こり難くなり、また、一旦起こった石英ルツボ
の内表面の劣化が修復されるために、大口径のシリコン
単結晶を有転位化なしで製造でき、さらに、大口径のシ
リコン単結晶を製造する場合でも、同一の石英ルツボか
ら著しくより多数のシリコン単結晶を製造でき、また、
同一の石英ルツボ内でのより長時間の操業が可能とな
り、より長尺のシリコン単結晶を製造できる。
【図１】 本発明のチョクラルスキー法によるシリコン
単結晶の製造方法に使用される装置の一例を示す縦断面
図である。
単結晶の製造方法に使用される装置の一例を示す縦断面
図である。
【図２】 石英ルツボに磁場を印加した場合および印加
しない場合の、ルツボの回転速度と、石英ルツボからシ
リコン融液への石英の溶解速度との関係を示すグラフで
ある。
しない場合の、ルツボの回転速度と、石英ルツボからシ
リコン融液への石英の溶解速度との関係を示すグラフで
ある。
【図３】（ａ）石英ルツボに磁場を印加した場合の石英
ルツボの内表面の状態を示す図である。 （ｂ）石英ルツボに磁場を印加しない場合の石英ルツボ
の内表面の状態を示す図である。
ルツボの内表面の状態を示す図である。 （ｂ）石英ルツボに磁場を印加しない場合の石英ルツボ
の内表面の状態を示す図である。
１…サブチャンバー、 ２…引上げ室、３…引
上げ軸、 ４…種結晶、５…シリコン単
結晶、 ６…石英ルツボ、７…シリコン融液、
８…磁石、９…黒鉛サセプター、
１０…保温体、１１…支持軸、 １２
…開口部、１３…黒鉛ヒーター。
上げ軸、 ４…種結晶、５…シリコン単
結晶、 ６…石英ルツボ、７…シリコン融液、
８…磁石、９…黒鉛サセプター、
１０…保温体、１１…支持軸、 １２
…開口部、１３…黒鉛ヒーター。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 友彦 福島県西白河郡西郷村大字小田倉字大平 150番地信越半導体株式会社白河工場内
Claims (4)
- 【請求項１】 シリコン融液が満たされた石英ルツボに
磁場を印加した後、磁場を印加しない状態でシリコン単
結晶を成長させてシリコン単結晶を得ることを特徴とす
る、チョクラルスキー法によるシリコン単結晶の製造方
法。 - 【請求項２】 シリコン融液が満たされた石英ルツボに
磁場を印加し、次いで石英ルツボに磁場を印加しながら
石英ルツボを回転させた後、磁場を印加しない状態でシ
リコン単結晶を成長させてシリコン単結晶を得ることを
特徴とする、チョクラルスキー法によるシリコン単結晶
の製造方法。 - 【請求項３】 最初のシリコン単結晶の製造前に、石英
ルツボに磁場を印加する、請求項１または２記載の方
法。 - 【請求項４】 一本またはそれ以上のシリコン単結晶の
製造後、さらなるシリコン単結晶の製造前に、石英ルツ
ボに磁場を印加することを１回または複数回繰り返す、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3547896A JP3598634B2 (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | シリコン単結晶の製造方法 |
| US08/786,340 US5882398A (en) | 1996-01-30 | 1997-01-23 | Method of manufacturing single crystal of silicon |
| EP97300493A EP0787838A1 (en) | 1996-01-30 | 1997-01-27 | Method of manufacturing single crystal of silicon |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3547896A JP3598634B2 (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | シリコン単結晶の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09208364A true JPH09208364A (ja) | 1997-08-12 |
| JP3598634B2 JP3598634B2 (ja) | 2004-12-08 |
Family
ID=12442882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3547896A Expired - Fee Related JP3598634B2 (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | シリコン単結晶の製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5882398A (ja) |
| EP (1) | EP0787838A1 (ja) |
| JP (1) | JP3598634B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8795432B2 (en) | 2007-05-30 | 2014-08-05 | Sumco Corporation | Apparatus for pulling silicon single crystal |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10310485A (ja) * | 1997-04-30 | 1998-11-24 | Sumitomo Sitix Corp | 単結晶育成方法 |
| US6395085B2 (en) | 1999-07-14 | 2002-05-28 | Seh America, Inc. | Purity silicon wafer for use in advanced semiconductor devices |
| US6454852B2 (en) | 1999-07-14 | 2002-09-24 | Seh America, Inc. | High efficiency silicon wafer optimized for advanced semiconductor devices |
| US6632277B2 (en) | 1999-07-14 | 2003-10-14 | Seh America, Inc. | Optimized silicon wafer gettering for advanced semiconductor devices |
| US6228165B1 (en) | 1999-07-28 | 2001-05-08 | Seh America, Inc. | Method of manufacturing crystal of silicon using an electric potential |
| FR2810342B1 (fr) * | 2000-06-20 | 2002-11-29 | Commissariat Energie Atomique | Procede de cristallogenese avec champ magnetique |
| US6482261B2 (en) | 2000-12-29 | 2002-11-19 | Ebara Solar, Inc. | Magnetic field furnace |
| KR100906284B1 (ko) * | 2007-11-02 | 2009-07-06 | 주식회사 실트론 | 산소농도 특성이 개선된 반도체 단결정의 제조방법 |
| JP5067301B2 (ja) * | 2008-07-28 | 2012-11-07 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | シリコン単結晶の製造方法 |
| KR102133795B1 (ko) * | 2012-09-10 | 2020-07-14 | 지티 어드밴스드 씨제트 엘엘씨 | 연속적인 초크랄스키 방법 및 장치 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6027682A (ja) * | 1983-07-26 | 1985-02-12 | Toshiba Corp | 単結晶引上装置 |
| GB2198966A (en) * | 1986-12-09 | 1988-06-29 | Westinghouse Electric Corp | Method of growing silicon dendritic-web crystals |
| US4935046A (en) * | 1987-12-03 | 1990-06-19 | Shin-Etsu Handotai Company, Limited | Manufacture of a quartz glass vessel for the growth of single crystal semiconductor |
| JPH02204386A (ja) * | 1989-02-02 | 1990-08-14 | Toshiba Corp | 単結晶製造用磁場印加装置 |
| JP2546736B2 (ja) * | 1990-06-21 | 1996-10-23 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶引上方法 |
| US5183965A (en) * | 1990-08-03 | 1993-02-02 | Lawless William N | Ceramic superconducting downlead |
-
1996
- 1996-01-30 JP JP3547896A patent/JP3598634B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-01-23 US US08/786,340 patent/US5882398A/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-01-27 EP EP97300493A patent/EP0787838A1/en not_active Ceased
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8795432B2 (en) | 2007-05-30 | 2014-08-05 | Sumco Corporation | Apparatus for pulling silicon single crystal |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5882398A (en) | 1999-03-16 |
| EP0787838A1 (en) | 1997-08-06 |
| JP3598634B2 (ja) | 2004-12-08 |
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