JPWO2017069112A1 - シリコン単結晶インゴットの引上げ装置およびシリコン単結晶インゴットの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 シリコン融液が収容される坩堝と該坩堝を環囲する溶融ヒーターとが下部に設置されたメインチャンバと、該メインチャンバの天井壁中央部から上方に連設されたシリコン単結晶インゴットの引上げ収容用の長筒状プルチャンバとを備えた構造の、チョクラルスキー法によるシリコン単結晶インゴットの引上げ装置において、上記プルチャンバ内に、引上げられて進入してくるシリコン単結晶インゴットを加熱するアフターヒーターを周設する。
【選択図】 図1
Description
(1)シリコン融液が収容される坩堝と該坩堝を環囲する溶融ヒーターとが下部に設置されたメインチャンバと、該メインチャンバの天井壁中央部から上方に、縮径された態様で長筒状に垂設されたシリコン単結晶インゴットの引上げ収容用のプルチャンバとを備えてなり、前記プルチャンバの内空上方から、先端に種結晶を備えた単結晶引上げ軸が、該種結晶がメインチャンバ内の前記坩堝に収容されたシリコン融液面に接触できる長さまで上下動可能に垂下されてなる構造の、チョクラルスキー法によるシリコン単結晶インゴットの引上げ装置において、上記プルチャンバ内に、引上げられて進入してくるシリコン単結晶インゴットを加熱するアフターヒーターが周設されてなることを特徴とするシリコン単結晶インゴットの引上げ装置。
(2)前記プルチャンバにおける下方域に、プルチャンバの内空を遮蔽可能なゲートバルブが設けられてなり、アフターヒーターは、該ゲートバルブとメインチャンバの天井壁との間の区間に設けられてなる、(1)記載のシリコン単結晶インゴットの引上げ装置。
(3)前記プルチャンバにおける下方域に、プルチャンバの内空を遮蔽可能なゲートバルブが設けられてなり、アフターヒーターは、該ゲートバルブより上方に設けられてなる、(1)記載のシリコン単結晶インゴットの引上げ装置。
(4)引上げるシリコン単結晶インゴットの直胴部の長さが110〜250cmの長尺であり、
シリコン単結晶インゴットの引上げ開始時のメインチャンバ内において、坩堝の上端から天井壁までの間隔が、上記シリコン単結晶インゴットの直胴部の長さの10〜110%である、(1)〜(3)のいずれか一項に記載のシリコン単結晶インゴットの引上げ装置。
(5)上記(1)〜(4)のいずれか一項に記載の引上げ装置を用い、坩堝に収容されるシリコン融液からシリコン単結晶インゴットの引上げた後冷却する前記インゴットの製造方法であって、シリコン単結晶インゴットの全長を、インゴットの引上げ操作途中において、インゴットの直胴部上部がプルチャンバ内に進入する長さとし、このインゴット直胴部上部の冷却を、インゴットの引上げ操作が終わるまでは、700℃を下回らないように、プルチャンバ内に周設されるアフターヒーターにより加熱し温度保持する態様とし、次いで、インゴットの引上げ操作終了後は該アフターヒーターによる加熱を停止し、700〜600℃の温度域を急冷する態様とすることを特徴とするシリコン単結晶インゴットの製造方法。
(6)上記(5)記載のシリコン単結晶インゴットの製造方法において、シリコン単結晶インゴットのテイル部引上げ終了後、アフターヒーターによる加熱を停止し、インゴット全体をプルチャンバ内に引上げて、該インゴット全体に対して、前記700〜600℃の温度域の急冷を施す前記シリコン単結晶インゴットの製造方法。
(7)インゴット直胴部上部に対する、前記700〜600℃の温度域の急冷が、5℃/分以上の冷却速度である請求項5または(6)に記載のシリコン単結晶インゴットの製造方法。
(8)引上げるシリコン単結晶インゴットの直胴部の長さが110〜250cmの長尺であり、使用するシリコン単結晶インゴットの引上げ装置が、インゴットの引上げ開始時のメインチャンバ内において、坩堝の上端から天井壁までの間隔が、上記シリコン単結晶インゴットの直胴部の長さの10〜110%の長さである、請求項5〜7のいずれか一項に記載のシリコン単結晶インゴットの製造方法。
1)シリコン単結晶インゴットの直胴部上部から切り出したウェハのライフタイム(LT)測定
各実施例で製造されたシリコン単結晶インゴットの直胴部(直径20cm)に対して、直胴部の上端部2cm下方の位置及び直胴部の上端部から20cm下方の位置から、水平方向に厚さ2.5mmの輪切りサンプルを切り出した。そのサンプルをフッ酸、硝酸、酢酸の混合液でエッチングして、切断時に発生した両面のダメージ層を除去した。その後、両面をヨウ素パッシベーションして、μ-PCD法によるLT測定装置(SEMILAB 社製 「WT-2000」)を使用して、ライフタイムを測定した。ライフタイムの測定は微小の範囲であるため、直径20cmの範囲について4mm間隔でサンプル全面の合計1903点のデータを取得した。輪切りサンプルの面内のライフタイム値はこれら1903点のデータの平均値をもって代表値とした。
図1に示した引上げ装置を用いてシリコン単結晶インゴットの製造を実施した。この引上げ装置において、プルチャンバ10の全長(その上端からメインチャンバ1の天井壁9に至るまでの長さ)は510cmであり、このうち引上げ終了時にインゴットが収容される、ゲートバルブ11より上方の長さは350cmであり、この領域の内径は38cmであった。また、ゲートバルブ11の下方に介在される、メインチャンバ1との連結区域13の長さは160cmであった。
引上げ装置として、図3に示した、プルチャンバ10内にアフターヒーター12が設けられていないものを使用して、シリコン単結晶インゴットの製造を実施した。
引上げ装置として図2に示した態様のものを使用してシリコン単結晶インゴットの製造を実施した。この引上げ装置は、プルチャンバ10において、アフターヒーター12が、ゲートバルブ11より上方に設けられており、ゲートバルブ11の下方に介在される、メインチャンバ1への連結区域13が20cmと短いため、装置の全高を低く抑えられていた。
2;シリコン融液
3;坩堝
4;溶融ヒーター
5;種結晶
6;単結晶引上げ軸
7;断熱材(メインチャンバ)
8;シリコン単結晶インゴット
9;天井壁
10;プルチャンバ
11;ゲートバルブ
12;アフターヒーター
13;ゲートバルブとメインチャンバとの連結区域
14;断熱材(プルチャンバ)
15;熱遮蔽装置
Claims (8)
- シリコン融液が収容される坩堝と該坩堝を環囲する溶融ヒーターとが下部に設置されたメインチャンバと、
該メインチャンバの天井壁中央部から上方に連設された、シリコン単結晶インゴットの引上げ収容用の長筒状プルチャンバとを備えてなり、
前記プルチャンバの内空上方から、下部先端に種結晶を取り付け可能な単結晶引上げ軸が、上下動可能に垂下されてなる構造の、チョクラルスキー法によるシリコン単結晶インゴットの引上げ装置において、
上記プルチャンバ内に、アフターヒーターが周設されてなる、シリコン単結晶インゴットの引上げ装置。 - 前記プルチャンバにおける下方域に、プルチャンバの内空を遮蔽可能なゲートバルブが設けられてなり、
前記アフターヒーターは、該ゲートバルブとメインチャンバの天井壁との間の区間に設けられてなる、請求項1記載のシリコン単結晶インゴットの引上げ装置。 - 前記プルチャンバにおける下方域に、プルチャンバの内空を遮蔽可能なゲートバルブが設けられてなり、
前記アフターヒーターは、該ゲートバルブより上方に設けられてなる、請求項1記載のシリコン単結晶インゴットの引上げ装置。 - 引上げるシリコン単結晶インゴットの直胴部の長さが110〜250cmの長尺であり、
シリコン単結晶インゴットの引上げ開始時のメインチャンバ内において、坩堝の上端と天井壁最上部との高低差が、上記シリコン単結晶インゴットの直胴部の長さの10〜110%である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のシリコン単結晶インゴットの引上げ装置。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の引上げ装置を用い、坩堝に収容されるシリコン融液からシリコン単結晶インゴットの引上げた後冷却するシリコン単結晶インゴットの製造方法であって、
シリコン単結晶インゴットの全長を、インゴットの引上げ操作途中において、インゴットの直胴部上部がプルチャンバ内に進入する長さとし、
このインゴット直胴部上部の温度を、インゴットの引上げ操作が終わるまでは、700℃を下回らないように、プルチャンバ内に周設されるアフターヒーターにより加熱して温度保持し、
次いで、インゴットの引上げ操作終了後は該アフターヒーターによる加熱を停止し、700〜600℃の温度域を急冷するシリコン単結晶インゴットの製造方法。 - 請求項5記載のシリコン単結晶インゴットの製造方法において、シリコン単結晶インゴットのテイル部引上げ終了後、アフターヒーターによる加熱を停止し、インゴット全体をプルチャンバ内に引上げて、該インゴット全体に対して、前記700〜600℃の温度域の急冷を施す前記シリコン単結晶インゴットの製造方法。
- インゴット直胴部上部に対する、前記700〜600℃の温度域の急冷が、5℃/分以上の冷却速度である請求項5または請求項6に記載のシリコン単結晶インゴットの製造方法。
- 引上げるシリコン単結晶インゴットの直胴部の長さが110〜250cmの長尺であり、使用するシリコン単結晶インゴットの引上げ装置が、インゴットの引上げ開始時のメインチャンバ内において、坩堝の上端と天井壁最上部との高低差が、上記シリコン単結晶インゴットの直胴部の長さの10〜110%である、請求項5〜7のいずれか一項に記載のシリコン単結晶インゴットの製造方法。
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