JPH1036190A - 単結晶製造方法及び装置 - Google Patents
単結晶製造方法及び装置Info
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- JPH1036190A JPH1036190A JP9113916A JP11391697A JPH1036190A JP H1036190 A JPH1036190 A JP H1036190A JP 9113916 A JP9113916 A JP 9113916A JP 11391697 A JP11391697 A JP 11391697A JP H1036190 A JPH1036190 A JP H1036190A
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Classifications
-
- 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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- C30B29/06—Silicon
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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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-
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ウエハが特に高ＧＯＩ歩留りを示し、プライ
ムウエハとして特によく適しているか、ＬＰＤの大きさ
が主に０．１２μｍ未満の範囲内にあるのでモニタウエ
ハとして使用でき及びおそらくプライムウエハとしても
使用できるように、シリコン単結晶の製造を改善させる
こと。 【解決手段】成長単結晶を規定温度範囲において規定の
ドウエル時間保つシリコン単結晶の製造方法であって、
前記温度範囲として８５０〜１１００℃を選択し、前記
選択された温度範囲における成長単結晶のドウエル時間
が２５０分を超えるか８０分未満である、シリコン単結
晶の製造方法。
ムウエハとして特によく適しているか、ＬＰＤの大きさ
が主に０．１２μｍ未満の範囲内にあるのでモニタウエ
ハとして使用でき及びおそらくプライムウエハとしても
使用できるように、シリコン単結晶の製造を改善させる
こと。 【解決手段】成長単結晶を規定温度範囲において規定の
ドウエル時間保つシリコン単結晶の製造方法であって、
前記温度範囲として８５０〜１１００℃を選択し、前記
選択された温度範囲における成長単結晶のドウエル時間
が２５０分を超えるか８０分未満である、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、規定欠陥密度を有
するシリコン単結晶の製造方法に関する。また、本発明
は、この方法を実施するための装置に関する。
するシリコン単結晶の製造方法に関する。また、本発明
は、この方法を実施するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】シリコン単結晶は、実用の場合にはほと
んど、るつぼ引上げ法（「チョコラルスキー法」又は
「ＣＺ法」と称される）によるか、るつぼ不使用引上げ
法（「ゾーン融解法」又は「ＦＺ法」と称される）によ
り製造される。直径が典型的に１００〜３００ｍｍであ
るロッド状単結晶は、主としてウエハ製造の基礎材料と
して利用され、次にこれから電子部品が製造される。単
結晶及びウエハをより厳密に調べると、単結晶の引上げ
中に生成された種々の種類及び大きさの欠陥が種々の密
度（空間又は面積単位当りの数）で見られる。
んど、るつぼ引上げ法（「チョコラルスキー法」又は
「ＣＺ法」と称される）によるか、るつぼ不使用引上げ
法（「ゾーン融解法」又は「ＦＺ法」と称される）によ
り製造される。直径が典型的に１００〜３００ｍｍであ
るロッド状単結晶は、主としてウエハ製造の基礎材料と
して利用され、次にこれから電子部品が製造される。単
結晶及びウエハをより厳密に調べると、単結晶の引上げ
中に生成された種々の種類及び大きさの欠陥が種々の密
度（空間又は面積単位当りの数）で見られる。
【０００３】本発明に関連するものとして、フローパタ
ーン欠陥（以下、「ＦＰＤ」と略称する）が挙げられ
る。これらは、３０分間のセッコ（Ｓｅｃｃｏ）エッチ
ング後に、くさび形エッチングテールを有するエッチン
グ点として見ることができる（Ｈ．Ｙａｍａｇｉｓｈ
ｉ、Ｉ．Ｆｕｓｅｇａｗａ、Ｎ．Ｆｕｊｉｍａｋｉ及び
Ｍ．Ｋａｔａｙａｍａ、Ｓｅｍｉｃｏｎｄ． Ｓｃｉ．
Ｔｅｃｈｎｏｌ． ７（１９９２） Ａ １３５）。
ＦＰＤ密度は、シリコンウエハ上に生成した酸化被膜の
破壊強度に直接影響する。破壊強度を評価するための重
要な基準は、いわゆるＧＯＩ歩留り（ｇａｔｅ ｏｘｉ
ｄｅ ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ）である。高ＦＰＤ密度で
は、ＧＯＩ歩留りが低い。使用可能部品の歩留りも高Ｇ
ＯＩ歩留りに依存するので、電子部品を製造するために
提供されるウエハ（「プライムウエハ」）は、できるだ
け高いＧＯＩ歩留りでなければならない。しかしなが
ら、電子部品を製造するのには使用されず部品製造プロ
セスのチェックにしか使用されない試験ウエハ（「モニ
タウエハ」）についてのＧＯＩ歩留りは、上記の場合よ
りもかなり重要性が低い。
ーン欠陥（以下、「ＦＰＤ」と略称する）が挙げられ
る。これらは、３０分間のセッコ（Ｓｅｃｃｏ）エッチ
ング後に、くさび形エッチングテールを有するエッチン
グ点として見ることができる（Ｈ．Ｙａｍａｇｉｓｈ
ｉ、Ｉ．Ｆｕｓｅｇａｗａ、Ｎ．Ｆｕｊｉｍａｋｉ及び
Ｍ．Ｋａｔａｙａｍａ、Ｓｅｍｉｃｏｎｄ． Ｓｃｉ．
Ｔｅｃｈｎｏｌ． ７（１９９２） Ａ １３５）。
ＦＰＤ密度は、シリコンウエハ上に生成した酸化被膜の
破壊強度に直接影響する。破壊強度を評価するための重
要な基準は、いわゆるＧＯＩ歩留り（ｇａｔｅ ｏｘｉ
ｄｅ ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ）である。高ＦＰＤ密度で
は、ＧＯＩ歩留りが低い。使用可能部品の歩留りも高Ｇ
ＯＩ歩留りに依存するので、電子部品を製造するために
提供されるウエハ（「プライムウエハ」）は、できるだ
け高いＧＯＩ歩留りでなければならない。しかしなが
ら、電子部品を製造するのには使用されず部品製造プロ
セスのチェックにしか使用されない試験ウエハ（「モニ
タウエハ」）についてのＧＯＩ歩留りは、上記の場合よ
りもかなり重要性が低い。
【０００４】ＥＰ−５０４ ８３７ Ａ２は、１１５０
℃を超える温度での成長単結晶のドウエル時間（ｄｗｅ
ｌｌ ｔｉｍｅ）はＧＯＩ歩留りに好影響を及ぼすこと
が開示されている。
℃を超える温度での成長単結晶のドウエル時間（ｄｗｅ
ｌｌ ｔｉｍｅ）はＧＯＩ歩留りに好影響を及ぼすこと
が開示されている。
【０００５】別の種類の欠陥には、光点欠陥（以下、
「ＬＰＤ」と略称する）がある。この欠陥は、光学測定
機器を用いて研磨ウエハ表面で検出できる。もし光点欠
陥が高密度で検出されることがあるならば、ＬＰＤの大
きさが主に０．１２μｍ未満でないかぎりは、当該ウエ
ハはプライムウエハとしての使用についてとモニタウエ
ハとしての使用についての両方についてよくないものと
みなされる。欠陥の大きさが０．１２μｍ未満の場合、
この欠陥の大きさは部品構造体の現在の標準的な線幅よ
り小さいので欠陥が有害ではないことから、これらのウ
エハをモニタウエハとして使用することに全く問題がな
い。さらに、前記ＬＰＤ数はかなり減少でき、そして同
時に、ＧＯＩ歩留りは特殊な熱処理（アニーリング）に
より増加できるので、このように処理したウエハも、プ
ライムウエハとして適当である。
「ＬＰＤ」と略称する）がある。この欠陥は、光学測定
機器を用いて研磨ウエハ表面で検出できる。もし光点欠
陥が高密度で検出されることがあるならば、ＬＰＤの大
きさが主に０．１２μｍ未満でないかぎりは、当該ウエ
ハはプライムウエハとしての使用についてとモニタウエ
ハとしての使用についての両方についてよくないものと
みなされる。欠陥の大きさが０．１２μｍ未満の場合、
この欠陥の大きさは部品構造体の現在の標準的な線幅よ
り小さいので欠陥が有害ではないことから、これらのウ
エハをモニタウエハとして使用することに全く問題がな
い。さらに、前記ＬＰＤ数はかなり減少でき、そして同
時に、ＧＯＩ歩留りは特殊な熱処理（アニーリング）に
より増加できるので、このように処理したウエハも、プ
ライムウエハとして適当である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、引上
げた単結晶から切断したウエハが特に高ＧＯＩ歩留りを
示し、したがって、プライムウエハとして特によく適し
ているか、ＬＰＤの大きさが主に０．１２μｍ未満の範
囲内にあるのでモニタウエハとして使用でき及びおそら
くプライムウエハとしても使用できるように、シリコン
単結晶の製造を改善させることである。
げた単結晶から切断したウエハが特に高ＧＯＩ歩留りを
示し、したがって、プライムウエハとして特によく適し
ているか、ＬＰＤの大きさが主に０．１２μｍ未満の範
囲内にあるのでモニタウエハとして使用でき及びおそら
くプライムウエハとしても使用できるように、シリコン
単結晶の製造を改善させることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、成長単結晶を
規定温度範囲において規定のドウエル時間保つシリコン
単結晶の製造方法であって、前記温度範囲として８５０
〜１１００℃を選択し、前記選択された温度範囲におけ
る成長単結晶のドウエル時間が２５０分を超えるか８０
分未満である、ことを特徴とするシリコン単結晶の製造
方法に関する。前記温度範囲として９００〜１０５０℃
を選択し、前記温度範囲におけるドウエル時間が１５０
分を超えるか５０分未満であることが特に好ましい。
規定温度範囲において規定のドウエル時間保つシリコン
単結晶の製造方法であって、前記温度範囲として８５０
〜１１００℃を選択し、前記選択された温度範囲におけ
る成長単結晶のドウエル時間が２５０分を超えるか８０
分未満である、ことを特徴とするシリコン単結晶の製造
方法に関する。前記温度範囲として９００〜１０５０℃
を選択し、前記温度範囲におけるドウエル時間が１５０
分を超えるか５０分未満であることが特に好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】８５０〜１１００℃の温度範囲に
おける成長単結晶のドウエル時間が２５０分を超える
と、単結晶から切断したシリコンウエハは、ＦＰＤ密度
がきわめて低く且つＧＯＩ歩留りが極めて高い。したが
って、これらのウエハは、プライムウエハとして極めて
適している。一方、前記温度範囲におけるドウエル時間
を８０分未満に短縮すると、単結晶から切断したウエハ
のＬＰＤ密度が極めて高い。これらのウエハは、欠陥の
大きさが主に０．１２μｍ未満であるので、モニタウエ
ハとして非常に好適である。これらのウエハをアルゴン
雰囲気中又は水素雰囲気中、約１１００〜１２００℃で
熱処理することにより欠陥数を減少させれば、プライム
ウエハとして使用することも可能である。
おける成長単結晶のドウエル時間が２５０分を超える
と、単結晶から切断したシリコンウエハは、ＦＰＤ密度
がきわめて低く且つＧＯＩ歩留りが極めて高い。したが
って、これらのウエハは、プライムウエハとして極めて
適している。一方、前記温度範囲におけるドウエル時間
を８０分未満に短縮すると、単結晶から切断したウエハ
のＬＰＤ密度が極めて高い。これらのウエハは、欠陥の
大きさが主に０．１２μｍ未満であるので、モニタウエ
ハとして非常に好適である。これらのウエハをアルゴン
雰囲気中又は水素雰囲気中、約１１００〜１２００℃で
熱処理することにより欠陥数を減少させれば、プライム
ウエハとして使用することも可能である。
【０００９】ドウエル時間の設定値が、引上げ速度及び
成長単結晶の熱遮蔽により臨界的に影響を受けることが
ある。引上げ速度が速いほど、規定温度範囲における成
長単結晶のドウエル時間が短くなる。成長単結晶の冷却
速度は、単結晶の熱遮蔽に臨界的に依存し、熱源、例え
ば、特にるつぼ加熱系の遮蔽を考慮する必要がある。Ｃ
Ｚ法によるシリコン単結晶の引上げから、成長単結晶を
熱的にシールドするのに使用される熱シールドの種々の
設計が公知である。熱シールドの熱線及び熱伝導に対す
る透明性が大きいほど、単結晶の成長部の冷却がゆっく
りであり且つ前記成長部の温度が規定温度範囲内にとど
まる時間が長い。意図する温度範囲で意図するドウエル
時間を達成するように単結晶の引上げ速度と熱遮蔽を適
当に調和させることは、予備的コンピュータシュミレー
ション及びトライアルにより容易となる。適当なシュミ
レーションプログラムが、例えば、Ｄｕｐｒｅｔ等によ
るモデル計算に基づいて開発できる（Ｄｕｐｒｅｔ等、
Ｉｎｔ．Ｊ．Ｈｅａｔ Ｍａｓｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ、
第３３巻、第９号、第１８４９〜１８７１頁、１９９
０）。熱シールドの熱伝導度及び熱線に対する透明性に
特に注意を払う必要がある。熱シールドについて公知の
材料には、例えば、モリブデンシート、黒鉛及び黒鉛フ
ェルトがある。熱シールドの中には、上記材料を積層構
成した複合体がある。
成長単結晶の熱遮蔽により臨界的に影響を受けることが
ある。引上げ速度が速いほど、規定温度範囲における成
長単結晶のドウエル時間が短くなる。成長単結晶の冷却
速度は、単結晶の熱遮蔽に臨界的に依存し、熱源、例え
ば、特にるつぼ加熱系の遮蔽を考慮する必要がある。Ｃ
Ｚ法によるシリコン単結晶の引上げから、成長単結晶を
熱的にシールドするのに使用される熱シールドの種々の
設計が公知である。熱シールドの熱線及び熱伝導に対す
る透明性が大きいほど、単結晶の成長部の冷却がゆっく
りであり且つ前記成長部の温度が規定温度範囲内にとど
まる時間が長い。意図する温度範囲で意図するドウエル
時間を達成するように単結晶の引上げ速度と熱遮蔽を適
当に調和させることは、予備的コンピュータシュミレー
ション及びトライアルにより容易となる。適当なシュミ
レーションプログラムが、例えば、Ｄｕｐｒｅｔ等によ
るモデル計算に基づいて開発できる（Ｄｕｐｒｅｔ等、
Ｉｎｔ．Ｊ．Ｈｅａｔ Ｍａｓｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ、
第３３巻、第９号、第１８４９〜１８７１頁、１９９
０）。熱シールドの熱伝導度及び熱線に対する透明性に
特に注意を払う必要がある。熱シールドについて公知の
材料には、例えば、モリブデンシート、黒鉛及び黒鉛フ
ェルトがある。熱シールドの中には、上記材料を積層構
成した複合体がある。
【００１０】本発明者等は、今般、前記方法を実施する
のに特に適当である改良された熱シールドを開発した。
のに特に適当である改良された熱シールドを開発した。
【００１１】本発明は、成長単結晶を包囲する熱シール
ドを用いたシリコン単結晶の製造装置であって、前記熱
シールドが下リムと上リムとの間で少なくとも２つの環
状帯域に区分されており、隣接する帯域が熱伝導性及び
熱放射に対する透明性が互いに異なる、ことを特徴とす
るシリコン単結晶の製造装置に関する。この改良された
熱シールドは、引上げ操作中に成長単結晶の規定された
部分における温度の経時的変動（温度履歴）が受影響を
受けるような場合に常に有利である。
ドを用いたシリコン単結晶の製造装置であって、前記熱
シールドが下リムと上リムとの間で少なくとも２つの環
状帯域に区分されており、隣接する帯域が熱伝導性及び
熱放射に対する透明性が互いに異なる、ことを特徴とす
るシリコン単結晶の製造装置に関する。この改良された
熱シールドは、引上げ操作中に成長単結晶の規定された
部分における温度の経時的変動（温度履歴）が受影響を
受けるような場合に常に有利である。
【００１２】したがって、本発明は、シリコン単結晶の
製造方法であって、成長単結晶の冷却速度が成長単結晶
を包囲する熱シールドにより影響され、前記熱シールド
が下リムと上リムとの間で複数の環状帯域に区分されて
おり、隣接する帯域が熱伝導性及び熱放射に対する透明
性が互いに異なる、ことを特徴とするシリコン単結晶の
製造方法に関する。
製造方法であって、成長単結晶の冷却速度が成長単結晶
を包囲する熱シールドにより影響され、前記熱シールド
が下リムと上リムとの間で複数の環状帯域に区分されて
おり、隣接する帯域が熱伝導性及び熱放射に対する透明
性が互いに異なる、ことを特徴とするシリコン単結晶の
製造方法に関する。
【００１３】公知の熱シールドは、熱伝導性及び熱線に
対する透明性に関して均一な性質を有する均質材料から
なる。本発明による熱シールドは、少なくとも２つ、好
ましくは２〜５の環状帯域に区分されている。熱シール
ドの下リムから始まって、熱シールドの上リムまで一連
の帯域が続く。これらの帯域の特徴は、２つの隣接帯域
が熱伝導及び熱線に対する透明性が互いに異なることで
ある。したがって、例えば、強力な断熱性を有する帯域
とこれよりも断熱性が小さい帯域を反復して連続的に設
けることにより成長単結晶の冷却速度を調整して、一定
引上げ速度での欠陥分布と欠陥密度が所望のものとする
ことができる。本発明による熱シールドは、環状セグメ
ントを互いに積層配置して構成してよい。隣接セグメン
トは、熱伝導度及び熱線に対する透明性が異なる材料か
ら構成する。セグメント間の開放間隙が熱線に対して特
に高い透明性を有する帯域としての役割りを果たすよう
に２つのセグメントをストラットによってのみ接続する
ことは、除外されない。必要に応じて、セグメントを冷
却又は加熱装置を用いることにより積極的に冷却又は加
熱してもよく、装置の冷却効率又は加熱効率を単結晶の
所望の冷却速度の要件と整合させる制御システムを設け
てもよい。本発明による熱シールドは、もし適当な帯域
を公知の熱シールドに設ける場合には、積極的冷却又は
加熱により行ってもよい。しかしながら、この場合の要
件は、冷却又は加熱が実質的に熱シールドの特定の帯域
に限定され、熱伝導によって直ちに隣接帯域に伝達され
ないことである。
対する透明性に関して均一な性質を有する均質材料から
なる。本発明による熱シールドは、少なくとも２つ、好
ましくは２〜５の環状帯域に区分されている。熱シール
ドの下リムから始まって、熱シールドの上リムまで一連
の帯域が続く。これらの帯域の特徴は、２つの隣接帯域
が熱伝導及び熱線に対する透明性が互いに異なることで
ある。したがって、例えば、強力な断熱性を有する帯域
とこれよりも断熱性が小さい帯域を反復して連続的に設
けることにより成長単結晶の冷却速度を調整して、一定
引上げ速度での欠陥分布と欠陥密度が所望のものとする
ことができる。本発明による熱シールドは、環状セグメ
ントを互いに積層配置して構成してよい。隣接セグメン
トは、熱伝導度及び熱線に対する透明性が異なる材料か
ら構成する。セグメント間の開放間隙が熱線に対して特
に高い透明性を有する帯域としての役割りを果たすよう
に２つのセグメントをストラットによってのみ接続する
ことは、除外されない。必要に応じて、セグメントを冷
却又は加熱装置を用いることにより積極的に冷却又は加
熱してもよく、装置の冷却効率又は加熱効率を単結晶の
所望の冷却速度の要件と整合させる制御システムを設け
てもよい。本発明による熱シールドは、もし適当な帯域
を公知の熱シールドに設ける場合には、積極的冷却又は
加熱により行ってもよい。しかしながら、この場合の要
件は、冷却又は加熱が実質的に熱シールドの特定の帯域
に限定され、熱伝導によって直ちに隣接帯域に伝達され
ないことである。
【００１４】熱シールドは、特にもし引上げを０．５ｍ
ｍ／分を超える速度で実施するならば、ＣＺ法による引
上げに特に有利であることが判明した。本発明者等の知
見によれば、単結晶と融解物との間の相境界周囲での融
解物の表面で半径方向の温度勾配ができるだけ大きく、
そして単結晶が円筒状に成長し且つ成長方向に対して横
方向のふくらみを形成しないように融解しなければなら
ない。熱シールドの特殊な態様では、半径方向の高温度
勾配を確保でき、その結果、公知の熱シールドが不安定
な結晶成長を生じる引上げ速度であっても安定な結晶成
長を確保することができる。この実施態様は、単結晶と
融解物との間の相境界に最も近い熱シールドの下リムで
の帯域が放出係数０．３〜０．９、熱伝導度０．０２〜
５Ｗｍ-1Ｋ-1であり、したがって、格別な断熱作用を有
する。
ｍ／分を超える速度で実施するならば、ＣＺ法による引
上げに特に有利であることが判明した。本発明者等の知
見によれば、単結晶と融解物との間の相境界周囲での融
解物の表面で半径方向の温度勾配ができるだけ大きく、
そして単結晶が円筒状に成長し且つ成長方向に対して横
方向のふくらみを形成しないように融解しなければなら
ない。熱シールドの特殊な態様では、半径方向の高温度
勾配を確保でき、その結果、公知の熱シールドが不安定
な結晶成長を生じる引上げ速度であっても安定な結晶成
長を確保することができる。この実施態様は、単結晶と
融解物との間の相境界に最も近い熱シールドの下リムで
の帯域が放出係数０．３〜０．９、熱伝導度０．０２〜
５Ｗｍ-1Ｋ-1であり、したがって、格別な断熱作用を有
する。
【００１５】以下、本発明を、２つの図面を詳細しなが
らより詳細に説明する。図１は、ＣＺ法により単結晶を
引上げるための引上げシステムの概略構造を示す縦断面
図である。しかしながら、本発明は、ＦＺ法に使用する
こともできる。ＣＺ法とＦＺ法の両方について、単結晶
を製造するための引上げシステムの基本的な構成は数多
くの刊行物から長年公知であるので、本発明の理解に必
須の特徴のみが示されている。
らより詳細に説明する。図１は、ＣＺ法により単結晶を
引上げるための引上げシステムの概略構造を示す縦断面
図である。しかしながら、本発明は、ＦＺ法に使用する
こともできる。ＣＺ法とＦＺ法の両方について、単結晶
を製造するための引上げシステムの基本的な構成は数多
くの刊行物から長年公知であるので、本発明の理解に必
須の特徴のみが示されている。
【００１６】図２は、以下の実施例の結果を示し、ＧＯ
Ｉ欠陥密度と温度範囲９００〜１０５０℃での成長単結
晶のドウエル時間との関係をプロットしてある。
Ｉ欠陥密度と温度範囲９００〜１０５０℃での成長単結
晶のドウエル時間との関係をプロットしてある。
【００１７】融解物２から引上げられる成長単結晶１
を、図１に示す。この装置の特定の特徴として、熱シー
ルド３、カバー７及び追加の断熱材８のみを示してあ
る。単結晶は、熱シールド３により包囲されている。そ
の上リム６で、熱シールドがカバー７により支持され、
引上げシステムの包囲空間が下部と上部に区分されてい
る。引上げシステムの上部では、単結晶が熱シールド３
及び必要に応じて追加の断熱材料８により熱シールドさ
れている。熱シールドにより、単結晶の冷却における温
度履歴及び追加の断熱材は影響を受ける。本発明によれ
ば、熱シールドを、下リム５と上リム６との間で複数の
環状帯域に区分し、隣接帯域は、熱伝導度及び熱線に対
する透明性が互いに異なる。図示されている熱シールド
は、５つの環状セグメント４ａ〜４ｅを含んでなり、こ
れらが互いに積層配置されている。また、各セグメント
は、規定の熱伝導度及び熱線に対する透明性を有する帯
域を形成する。セグメント用の材料は、好ましくは黒
鉛、黒鉛フェルト、石英、シリコン、ＣＦＣ、モリブデ
ン、銀及び上記材料の二種以上の積層複合構造体からな
る群から選択される。
を、図１に示す。この装置の特定の特徴として、熱シー
ルド３、カバー７及び追加の断熱材８のみを示してあ
る。単結晶は、熱シールド３により包囲されている。そ
の上リム６で、熱シールドがカバー７により支持され、
引上げシステムの包囲空間が下部と上部に区分されてい
る。引上げシステムの上部では、単結晶が熱シールド３
及び必要に応じて追加の断熱材料８により熱シールドさ
れている。熱シールドにより、単結晶の冷却における温
度履歴及び追加の断熱材は影響を受ける。本発明によれ
ば、熱シールドを、下リム５と上リム６との間で複数の
環状帯域に区分し、隣接帯域は、熱伝導度及び熱線に対
する透明性が互いに異なる。図示されている熱シールド
は、５つの環状セグメント４ａ〜４ｅを含んでなり、こ
れらが互いに積層配置されている。また、各セグメント
は、規定の熱伝導度及び熱線に対する透明性を有する帯
域を形成する。セグメント用の材料は、好ましくは黒
鉛、黒鉛フェルト、石英、シリコン、ＣＦＣ、モリブデ
ン、銀及び上記材料の二種以上の積層複合構造体からな
る群から選択される。
【００１８】熱シールドの下リム５でのセグメントは、
「ＤＴrad 」として特徴付けられる半径方向の温度勾配
が単結晶と融解物との間の相境界周囲の融解物の表面で
できるだけ高くなるようにする特別の断熱作用を有する
ことが好ましい。
「ＤＴrad 」として特徴付けられる半径方向の温度勾配
が単結晶と融解物との間の相境界周囲の融解物の表面で
できるだけ高くなるようにする特別の断熱作用を有する
ことが好ましい。
【００１９】
【実施例】直径１５０〜３００ｍｍのシリコン単結晶を
ＣＺ法により引き上げ、切断して複数のウエハを作製し
た。引き上げ操作中、引き上げ速度はほとんど変更せず
に維持した。温度範囲９００〜１０５０℃における単結
晶のドウエル時間を変化させた。得られたウエハのＧＯ
Ｉ欠陥密度を調査した。
ＣＺ法により引き上げ、切断して複数のウエハを作製し
た。引き上げ操作中、引き上げ速度はほとんど変更せず
に維持した。温度範囲９００〜１０５０℃における単結
晶のドウエル時間を変化させた。得られたウエハのＧＯ
Ｉ欠陥密度を調査した。
【００２０】調査結果を図２に示す。図中の各測定値の
前に付してある数字は、引き上げ単結晶の直径である。
数字６、８、及び１２は、それぞれ直径１５０ｍｍ、２
００ｍｍ及び３００ｍｍであることを意味する。数字の
後に付してある文字（Ａ〜Ｅ）は、単結晶の規定熱遮蔽
を示す。欠陥密度及びドウエル時間は、正規化単位によ
り規定される。
前に付してある数字は、引き上げ単結晶の直径である。
数字６、８、及び１２は、それぞれ直径１５０ｍｍ、２
００ｍｍ及び３００ｍｍであることを意味する。数字の
後に付してある文字（Ａ〜Ｅ）は、単結晶の規定熱遮蔽
を示す。欠陥密度及びドウエル時間は、正規化単位によ
り規定される。
【００２１】欠陥密度が上記温度範囲における単結晶の
ドウエル時間に依存することが明白である。ドウエル時
間が短い場合には、欠陥密度が極めて高く、その結果、
ＧＯＩ歩留りが低かった。しかしながら、欠陥の大きさ
は実質的に０．１２μｍ未満であるので、これらのウエ
ハはモニタウエハとして適当であり、水素雰囲気中約１
１００℃での熱処理後でも、プライムウエハとして非常
に好適であった。温度範囲９００〜１０５０℃でドウエ
ル時間が１５０分より長い単結晶から得たウエハは、欠
陥密度が最も低く且つＧＯＩ歩留まりが最も高かった。
これらのウエハは、プライムウエハとして非常に好適で
あった。
ドウエル時間に依存することが明白である。ドウエル時
間が短い場合には、欠陥密度が極めて高く、その結果、
ＧＯＩ歩留りが低かった。しかしながら、欠陥の大きさ
は実質的に０．１２μｍ未満であるので、これらのウエ
ハはモニタウエハとして適当であり、水素雰囲気中約１
１００℃での熱処理後でも、プライムウエハとして非常
に好適であった。温度範囲９００〜１０５０℃でドウエ
ル時間が１５０分より長い単結晶から得たウエハは、欠
陥密度が最も低く且つＧＯＩ歩留まりが最も高かった。
これらのウエハは、プライムウエハとして非常に好適で
あった。
【００２２】以下、本発明の好ましい実施態様を以下に
列記する。 （１）成長単結晶を規定温度範囲において規定のドウエ
ル時間保つシリコン単結晶の製造方法であって、 前記
温度範囲として８５０〜１１００℃を選択し、前記選択
された温度範囲における成長単結晶のドウエル時間が２
５０分を超えるか８０分未満である、ことを特徴とする
シリコン単結晶の製造方法。 （２）シリコン単結晶の製造方法であって、成長単結晶
の冷却速度が成長単結晶を包囲する熱シールドにより影
響され、前記熱シールドが下リムと上リムとの間で複数
の環状帯域に区分されており、隣接する帯域が熱伝導度
及び熱放射に対する透明性が互いに異なる、ことを特徴
とするシリコン単結晶の製造方法。 （３）前記熱シールドの下リムでの環状帯域が放出係数
０．３〜０．９、熱伝導度０．０２〜５Ｗｍ-1Ｋ-1であ
る上記（２）に記載の方法。 （４）成長単結晶を包囲する熱シールドを備えたシリコ
ン単結晶の製造装置であって、前記熱シールドが下リム
と上リムとの間で少なくとも２つの環状帯域に区分され
ており、隣接する帯域が熱伝導度及び熱放射に対する透
明性が互いに異なる、ことを特徴とするシリコン単結晶
の製造装置。 （５）前記熱シールドの下リムでの環状帯域が放出係数
０．３〜０．９、熱伝導度０．０２〜５Ｗｍ-1Ｋ-1であ
る上記（４）に記載の装置。 （６）前記環状帯域の少なくとも一つが冷却装置により
冷却できる上記（４）又は（５）に記載の装置。 （７）前記環状帯域の少なくとも一つが加熱装置により
加熱できる上記（４）又は（５）に記載の装置。 （８）前記環状帯域の総数が２〜５である上記（４）〜
（７）のいずれか１項に記載の装置。 （９）前記熱シールドが黒鉛、黒鉛フェルト、石英、シ
リコン、ＣＦＣ、モリブデン、銀、及び前記材料の２つ
以上の積層複合構造体からなる群から選択される少なく
とも一種の材料から製造される上記（４）〜（７）のい
ずれか１項に記載の装置。
列記する。 （１）成長単結晶を規定温度範囲において規定のドウエ
ル時間保つシリコン単結晶の製造方法であって、 前記
温度範囲として８５０〜１１００℃を選択し、前記選択
された温度範囲における成長単結晶のドウエル時間が２
５０分を超えるか８０分未満である、ことを特徴とする
シリコン単結晶の製造方法。 （２）シリコン単結晶の製造方法であって、成長単結晶
の冷却速度が成長単結晶を包囲する熱シールドにより影
響され、前記熱シールドが下リムと上リムとの間で複数
の環状帯域に区分されており、隣接する帯域が熱伝導度
及び熱放射に対する透明性が互いに異なる、ことを特徴
とするシリコン単結晶の製造方法。 （３）前記熱シールドの下リムでの環状帯域が放出係数
０．３〜０．９、熱伝導度０．０２〜５Ｗｍ-1Ｋ-1であ
る上記（２）に記載の方法。 （４）成長単結晶を包囲する熱シールドを備えたシリコ
ン単結晶の製造装置であって、前記熱シールドが下リム
と上リムとの間で少なくとも２つの環状帯域に区分され
ており、隣接する帯域が熱伝導度及び熱放射に対する透
明性が互いに異なる、ことを特徴とするシリコン単結晶
の製造装置。 （５）前記熱シールドの下リムでの環状帯域が放出係数
０．３〜０．９、熱伝導度０．０２〜５Ｗｍ-1Ｋ-1であ
る上記（４）に記載の装置。 （６）前記環状帯域の少なくとも一つが冷却装置により
冷却できる上記（４）又は（５）に記載の装置。 （７）前記環状帯域の少なくとも一つが加熱装置により
加熱できる上記（４）又は（５）に記載の装置。 （８）前記環状帯域の総数が２〜５である上記（４）〜
（７）のいずれか１項に記載の装置。 （９）前記熱シールドが黒鉛、黒鉛フェルト、石英、シ
リコン、ＣＦＣ、モリブデン、銀、及び前記材料の２つ
以上の積層複合構造体からなる群から選択される少なく
とも一種の材料から製造される上記（４）〜（７）のい
ずれか１項に記載の装置。
【００２３】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、引上げた単結晶から切断したウエハが特に高
ＧＯＩ歩留りを示し、したがって、プライムウエハとし
て特によく適しているか、ＬＰＤの大きさが主に０．１
２μｍ未満の範囲内にあるのでモニタウエハとして使用
でき及びおそらくプライムウエハとしても使用できる。
によれば、引上げた単結晶から切断したウエハが特に高
ＧＯＩ歩留りを示し、したがって、プライムウエハとし
て特によく適しているか、ＬＰＤの大きさが主に０．１
２μｍ未満の範囲内にあるのでモニタウエハとして使用
でき及びおそらくプライムウエハとしても使用できる。
【図１】ＣＺ法により単結晶を引上げるための引上げシ
ステムの概略構造を示す縦断面図である。
ステムの概略構造を示す縦断面図である。
【図２】ＧＯＩ欠陥密度と温度範囲９００〜１０５０℃
での成長単結晶のドウエル時間との関係を示すグラフで
ある。
での成長単結晶のドウエル時間との関係を示すグラフで
ある。
１・・・成長単結晶 ２・・・融解物 ３・・・熱シールド ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ・・・環状セグメント ５・・・下リム ６・・・上リム ７・・・カバー ８・・・追加の断熱材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エリッヒ・ドルンベルガー ドイツ連邦共和国 ブルクハオゼン，ベー トーヴェンシュトラーセ 13 (72)発明者 ハンス・エールクルク ドイツ連邦共和国 ティットモニング，ブ ルクシュヴァイゲルヴェーク 11 (72)発明者 ヴィルフリート・ファン・アモン ドイツ連邦共和国 ブルクハオゼン，ヘル ツォクバトシュトラーセ ３ (72)発明者 ディーター・グラフ ドイツ連邦共和国 ブルクハオゼン，ピラ シャー・シュトラーセ 109
Claims (3)
- 【請求項１】成長単結晶を規定温度範囲において規定の
ドウエル時間保つシリコン単結晶の製造方法であって、 前記温度範囲として８５０〜１１００℃を選択し、前記
選択された温度範囲における成長単結晶のドウエル時間
が２５０分を超えるか８０分未満である、ことを特徴と
するシリコン単結晶の製造方法。 - 【請求項２】シリコン単結晶の製造方法であって、 成長単結晶の冷却速度が成長単結晶を包囲する熱シール
ドにより影響され、前記熱シールドが下リムと上リムと
の間で複数の環状帯域に区分されており、隣接する帯域
が熱伝導度及び熱放射に対する透明性が互いに異なる、
ことを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。 - 【請求項３】成長単結晶を包囲する熱シールドを備えた
シリコン単結晶の製造装置であって、 前記熱シールドが下リムと上リムとの間で少なくとも２
つの環状帯域に区分されており、隣接する帯域が熱伝導
度及び熱放射に対する透明性が互いに異なる、ことを特
徴とするシリコン単結晶の製造装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE196-22-664-3 | 1996-06-05 | ||
| DE19622664A DE19622664A1 (de) | 1996-06-05 | 1996-06-05 | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Einkristallen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1036190A true JPH1036190A (ja) | 1998-02-10 |
Family
ID=7796275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9113916A Pending JPH1036190A (ja) | 1996-06-05 | 1997-05-01 | 単結晶製造方法及び装置 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5951753A (ja) |
| EP (1) | EP0811707B1 (ja) |
| JP (1) | JPH1036190A (ja) |
| KR (1) | KR100222378B1 (ja) |
| DE (2) | DE19622664A1 (ja) |
| MY (1) | MY129966A (ja) |
| SG (1) | SG52986A1 (ja) |
| TW (1) | TW475009B (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19637182A1 (de) * | 1996-09-12 | 1998-03-19 | Wacker Siltronic Halbleitermat | Verfahren zur Herstellung von Halbleiterscheiben aus Silicium mit geringer Defektdichte |
| JP3346249B2 (ja) * | 1997-10-30 | 2002-11-18 | 信越半導体株式会社 | シリコンウエーハの熱処理方法及びシリコンウエーハ |
| DE19756613A1 (de) * | 1997-12-18 | 1999-07-01 | Wacker Siltronic Halbleitermat | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Einkristalls |
| JP3685026B2 (ja) * | 2000-09-26 | 2005-08-17 | 三菱住友シリコン株式会社 | 結晶成長装置 |
| US6482263B1 (en) * | 2000-10-06 | 2002-11-19 | Memc Electronic Materials, Inc. | Heat shield assembly for crystal pulling apparatus |
| US6797062B2 (en) * | 2002-09-20 | 2004-09-28 | Memc Electronic Materials, Inc. | Heat shield assembly for a crystal puller |
| TWI263713B (en) * | 2004-11-04 | 2006-10-11 | Univ Nat Central | Heat shield and crystal growth equipment |
| KR100741848B1 (ko) * | 2005-02-26 | 2007-07-24 | 네오세미테크 주식회사 | 탄화규소 단결정 성장 장치 |
| KR100671287B1 (ko) * | 2005-02-26 | 2007-01-19 | 네오세미테크 주식회사 | 비소 원료 장입장치 |
| KR100826592B1 (ko) * | 2006-12-28 | 2008-04-30 | 주식회사 실트론 | 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치 및 제조 방법 |
| CN101792933B (zh) * | 2010-03-10 | 2012-06-06 | 嘉兴明通光能科技有限公司 | 太阳能级硅单晶混合掺杂配料方法 |
| US10190235B2 (en) * | 2013-05-24 | 2019-01-29 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Wafer supporting structure and method for forming the same |
| US10060046B2 (en) | 2014-09-19 | 2018-08-28 | Corner Star Limited | Crystal puller for inhibiting melt contamination |
| JP2022149310A (ja) * | 2021-03-25 | 2022-10-06 | Tdk株式会社 | 結晶製造方法、結晶製造装置、及び単結晶 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3342559A (en) * | 1964-04-27 | 1967-09-19 | Westinghouse Electric Corp | Apparatus for producing dendrites |
| US4784715A (en) * | 1975-07-09 | 1988-11-15 | Milton Stoll | Methods and apparatus for producing coherent or monolithic elements |
| US4597949A (en) * | 1983-03-31 | 1986-07-01 | Massachusetts Institute Of Technology | Apparatus for growing crystals |
| JPS62138384A (ja) * | 1985-12-11 | 1987-06-22 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶の引上方法 |
| JPH0639352B2 (ja) * | 1987-09-11 | 1994-05-25 | 信越半導体株式会社 | 単結晶の製造装置 |
| US4981549A (en) * | 1988-02-23 | 1991-01-01 | Mitsubishi Kinzoku Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for growing silicon crystals |
| JPH0365593A (ja) * | 1989-08-02 | 1991-03-20 | Nippon Mining Co Ltd | 単結晶成長装置 |
| JP2709310B2 (ja) * | 1989-11-11 | 1998-02-04 | 住友シチックス株式会社 | 単結晶引上げ装置 |
| WO1992013705A1 (en) * | 1991-02-06 | 1992-08-20 | Oji Kenzai Kogyo Co., Ltd. | Method of producing laminated product for honeycomb structure |
| JP3016897B2 (ja) * | 1991-03-20 | 2000-03-06 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶の製造方法及び装置 |
| WO1993000462A1 (en) * | 1991-06-24 | 1993-01-07 | Komatsu Electronic Metals Co., Ltd. | Device for pulling up single crystal |
| JP2940892B2 (ja) * | 1992-06-03 | 1999-08-25 | 三菱マテリアル株式会社 | 単結晶引上装置 |
| JP2827789B2 (ja) * | 1993-02-23 | 1998-11-25 | 信越半導体株式会社 | 単結晶引上げ装置用不活性ガス整流・吹付け装置 |
| JP2686223B2 (ja) * | 1993-11-30 | 1997-12-08 | 住友シチックス株式会社 | 単結晶製造装置 |
| JP3533812B2 (ja) * | 1996-02-14 | 2004-05-31 | 信越半導体株式会社 | チョクラルスキー法による結晶製造装置、結晶製造方法、およびこの方法から製造される結晶 |
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1996
- 1996-06-05 DE DE19622664A patent/DE19622664A1/de not_active Withdrawn
-
1997
- 1997-03-04 MY MYPI97000859A patent/MY129966A/en unknown
- 1997-05-01 JP JP9113916A patent/JPH1036190A/ja active Pending
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- 1997-05-30 DE DE59705140T patent/DE59705140D1/de not_active Expired - Lifetime
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- 1997-06-04 KR KR1019970023154A patent/KR100222378B1/ko not_active IP Right Cessation
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| MY129966A (en) | 2007-05-31 |
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