WO2013065232A1 - 単結晶の製造方法 - Google Patents

単結晶の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2013065232A1
WO2013065232A1 PCT/JP2012/006288 JP2012006288W WO2013065232A1 WO 2013065232 A1 WO2013065232 A1 WO 2013065232A1 JP 2012006288 W JP2012006288 W JP 2012006288W WO 2013065232 A1 WO2013065232 A1 WO 2013065232A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
single crystal
graphite
concentration
ppb
crucible
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/006288
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
淳 岩崎
Original Assignee
信越半導体株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 信越半導体株式会社 filed Critical 信越半導体株式会社
Priority to KR1020147011472A priority Critical patent/KR101917851B1/ko
Priority to CN201280051969.0A priority patent/CN103890241B/zh
Priority to US14/350,269 priority patent/US9738988B2/en
Priority to DE112012004206.9T priority patent/DE112012004206B4/de
Publication of WO2013065232A1 publication Critical patent/WO2013065232A1/ja

Links

Images

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
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • 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
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/10—Crucibles or containers for supporting the melt
    • 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
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a single crystal by the Czochralski method (hereinafter referred to as CZ method).
  • a CZ method is widely known in which a silicon polycrystal raw material is melted in a crucible and a seed crystal is brought into contact with the melt surface and pulled to raise the single crystal. .
  • Patent Document 1 impurity content of the synthetic layer (Al, Fe, Ni, Cr, etc.) less synthetic quartz crucible used, minute defects manufactures 3 / cm 2 or less of a single crystal.
  • the graphite parts in the furnace are generally ultra-high-purity graphite materials and high-purity graphite materials. Is used.
  • the standards of these metal impurity concentrations (Fe, Al, Ni, Cr, etc.) were around 0.3 ppm (300 ppb) for ultra-high purity graphite material and around 0.5 ppm (500 ppb) for high-purity graphite material. Conventionally, if the graphite material satisfies these criteria, the impurities of the graphite material did not affect the single crystal.
  • LPD Light Point Defect
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a method capable of producing a single crystal free from LT reduction or LPD abnormality in the production of a single crystal by the CZ method.
  • the Ni concentration of at least one graphite component used in a furnace for producing a single crystal is analyzed, and the analyzed Ni concentration is analyzed.
  • the graphite component is preferably at least one of a graphite component that is in direct contact with the quartz crucible and a graphite component that is in direct contact with the quartz crucible through the graphite component in direct contact.
  • the graphite component is preferably a graphite crucible.
  • the graphite crucible is in direct contact with the quartz crucible containing the melt, it is possible to more effectively prevent single crystal LT degradation and LPD abnormality by setting the Ni concentration to 30 ppb or less.
  • the graphite part is at least one of a crucible tray and a pedestal. Furthermore, by making such a graphite part to have a Ni concentration of 30 ppb or less, it is possible to reliably prevent LT degradation and LPD abnormality of the manufactured single crystal.
  • the method for analyzing the Ni concentration is a high-sensitivity analysis method in which the graphite material of the graphite component is plasma ashed and acid-dissolved.
  • the Ni concentration of the graphite material of the graphite component can be quantitatively analyzed to 30 ppb or less, so that it is possible to reliably prevent LT degradation and LPD abnormality of the manufactured single crystal. Can do.
  • a high-quality single crystal that does not cause LT degradation or LPD abnormality can be produced with high yield.
  • the present inventor paid attention to graphite parts that were previously considered not to be a cause for LT degradation and LPD anomalies that occurred in single crystals produced by the CZ method, and examined as follows. did.
  • a single crystal is manufactured using a raw material polycrystal having a very low impurity content and a quartz crucible, and the single crystal is reduced in both cases where the LT of the single crystal is reduced or when an LPD abnormality has occurred or not.
  • the graphite parts used at the time of manufacture were analyzed by a highly sensitive analysis method (Fe, Al, Ni, Cr, etc., the lower limit of quantification was 5 to 10 ppb) and compared.
  • Fe, Al, Ni, Cr, etc. the lower limit of quantification was 5 to 10 ppb
  • the process in which the metal impurities in the graphite part are taken into the single crystal will be described in the case of a graphite crucible.
  • impurities contained in the graphite crucible impurities with a particularly large diffusion coefficient diffuse out of the base material of the graphite crucible during long-time single crystal production and diffuse into the quartz crucible in contact with the graphite crucible. Then, it passes through the quartz crucible and is then taken into the melt. Further, segregation from the melt into the growing single crystal results in LT degradation and LPD abnormality in the crystal quality of the produced single crystal.
  • the production method of the present invention is suitable for multi-pooling in which a plurality of single crystals are pulled up from the same crucible while recharging the raw material.
  • three or more single crystals are used for low-speed growth and four or more single crystals are used for high-speed growth. It is suitable for multi-pooling that is pulled up.
  • Ni has a large diffusion coefficient in the graphite material and in the quartz material among the metal impurities in the graphite component, and since the concentration in the graphite material is relatively high, when a graphite component having a concentration exceeding 30 ppb is used, This will affect the crystal quality.
  • FIG. 1 is a schematic view of a single crystal production apparatus that can be used in the production method of the present invention.
  • a quartz crucible 5 for storing the melt 4 and a graphite crucible 6 for supporting the quartz crucible 5 are arranged in the main chamber 2.
  • the crucibles 5 and 6 are supported by a support shaft 11 that can be rotated up and down by a rotation drive mechanism (not shown) attached to the lower part of the single crystal manufacturing apparatus 1.
  • the support shaft 11 is usually made of metal.
  • a graphite pedestal 8 serving as a base for the crucibles 5 and 6 is connected to the support shaft 11, and the crucibles 5 and 6 are supported by the pedestal 8 via a graphite crucible tray 7.
  • a heater 9 that surrounds the crucibles 5 and 6 and heats the melt 4 and a heat insulating member 10 disposed between the heater 9 and the inner wall of the main chamber 2 are provided.
  • a pulling shaft (wire or shaft or the like) 14 for pulling up the seed crystal 13 is provided above the crucibles 5 and 6, a pulling shaft (wire or shaft or the like) 14 for pulling up the seed crystal 13 is provided.
  • the Ni concentration of at least one graphite part used in a furnace for manufacturing the single crystal is analyzed, and the analyzed Ni concentration A single crystal is produced using a graphite part of 30 ppb or less.
  • a graphite part having a Ni concentration of more than 30 ppb is used, Ni is mixed as an impurity in the manufactured single crystal, resulting in LT degradation and LPD abnormality. Therefore, by using a graphite part that is analyzed in advance and has a Ni concentration of 30 ppb or less, a high-quality single crystal that does not cause LT degradation or LPD abnormality can be produced with high productivity.
  • the graphite component used by analyzing the Ni concentration is not particularly limited and can be any graphite component, but this causes a problem in terms of cost.
  • the graphite component used by analyzing the Ni concentration in the present invention is at least one of the graphite component that is in direct contact with the quartz crucible 5 and the graphite component that is in direct contact with the quartz crucible 5 through the graphite component in direct contact.
  • One is preferable.
  • Graphite crucibles, crucible pans, and pedestals are made of graphite material and are close to the quartz crucible containing the melt, and Ni is easily diffused and taken into the melt.
  • Ni concentration 30 ppb or less By using a Ni concentration of 30 ppb or less, LT reduction and LPD abnormality can be more effectively prevented.
  • the priority order that needs to be Ni concentration 30 ppb or less is the order of the graphite crucible, the crucible tray, and the pedestal.
  • the graphite component analyzed in the present invention may be other than the graphite crucible 6, the crucible tray 7, and the pedestal 8. Even graphite parts other than graphite crucible 6, crucible tray 7 and pedestal 8 are used after being analyzed in the present invention, so that any graphite parts with a Ni concentration of 30 ppb or less are used reliably. Thus, it is possible to prevent parts contaminated with Ni from being used as in the conventional case where analysis has not been performed. Accordingly, it is possible to exert an effect of suppressing LT reduction and LPD abnormality. In particular, the effect can be achieved with a graphite part used immediately above the quartz crucible 5.
  • the method for analyzing the Ni concentration is a high-sensitivity analysis method in which a graphite material of a graphite part is plasma ashed and acid-dissolved.
  • a graphite material of a graphite part is plasma ashed and acid-dissolved.
  • metal impurities Fe, Al, Ni, Cr, etc.
  • the lower limit of quantification was 50 to 100 ppb, and a concentration of 50 to 100 ppb or less could not be measured.
  • Such an analysis method is sufficient for the standard of metal impurity concentrations (Fe, Al, Ni, Cr, etc.) of conventional graphite parts (about 300 ppb for ultra-high-purity graphite material and about 500 ppb for high-purity graphite material). It was the lower limit of quantification. However, with such a conventional method, it is impossible to analyze a Ni concentration of 30 ppb or less at which LT reduction or LPD abnormality occurs. On the other hand, the lower limit of quantification of the Ni concentration in the high-sensitivity analysis method as described above is 5 ppb, and it can be accurately identified whether it is 30 ppb or less, and the production method of the present invention can be reliably carried out. However, any analytical method with a Ni concentration lower limit of 30 ppb or less can be used in the present invention and is not limited to the above method.
  • a graphite part having a Ni concentration of 30 ppb or less can be obtained by processing a graphite material having a Ni concentration of 30 ppb or less to produce a graphite part.
  • the Ni concentration may be set to 30 ppb or less by performing purification and the like. That is, the Ni concentration of the resulting graphite part may be 30 ppb or less.
  • a single crystal is manufactured as follows.
  • the polycrystalline raw material filled in the quartz crucible 5 is heated by a heater 9 to form a melt 4, a seed crystal 13 is immersed in the melt 4, and a single crystal ( Ingot) 12 is grown.
  • the single crystal 12 can be grown while applying a magnetic field to the melt 4.
  • a single crystal when performing multi-pooling, a single crystal can be similarly manufactured by pulling up a single crystal 12 and then recharging the polycrystalline raw material in the quartz crucible 5. Multi-pooling that repeatedly pulls up such a single crystal can produce a plurality of single crystals from a quartz crucible that can only be used once and cannot be reused, thereby improving the production yield and reducing the cost of the quartz crucible. .
  • LT decreases even for single crystals after three pulls.
  • Example 1-3 Impurity concentration is analyzed by a high-sensitivity analysis method, and multi-pooling (5-drawing) is performed in a single crystal manufacturing apparatus using a graphite crucible with Ni concentration of 15 ppb to 30 ppb, Fe concentration of 45 ppb to 131 ppb, and Cr concentration of 35 ppb to 118 ppb.
  • the single crystal production according to) was carried out.
  • the manufactured single crystal was inspected for LT and LPD, the LT value was not lowered for single crystals after three pulls, and no abnormality of LPD was observed. Tables 1 and 2 show the results.
  • Example 4-6 The Ni concentration is analyzed by a high-sensitivity analysis method. This is a single crystal manufacturing apparatus using a graphite crucible with a Ni concentration of 19 ppb to 30 ppb, a crucible tray with a Ni concentration of 23 ppb to 29 ppb, and a pedestal with a Ni concentration of 22 ppb to 28 ppb. Single crystal production was performed by pooling (5-drawing). When the manufactured single crystal was inspected for LT and LPD, the LT value was not lowered for single crystals after three pulls, and no abnormality of LPD was observed. Tables 3 and 4 show the results.
  • the LT decrease and the LPD abnormality depend on the Ni concentration in the graphite, and the LT decrease and the LPD abnormality are suppressed at a Ni concentration of 30 ppb or less. Even if the Ni concentration in the graphite crucible is set to 30 ppb or less, LT reduction and LPD abnormality are effectively suppressed. Moreover, as can be seen from Tables 3 and 4, if the graphite crucible, the crucible tray, and the pedestal are all made to have a Ni concentration of 30 ppb or less, LT reduction and LPD abnormality are further suppressed.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

　本発明は、ＣＺ法による単結晶の製造方法において、単結晶を製造する炉内で使用する少なくとも一つの黒鉛部品のＮｉ濃度を分析して、該分析したＮｉ濃度が３０ｐｐｂ以下の黒鉛部品を使用して前記単結晶を製造する単結晶の製造方法である。これにより、ＣＺ法による単結晶の製造において、ＬＴ（Ｌｉｆｅ　Ｔｉｍｅ）低下やＬＰＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｐｏｉｎｔ　Ｄｅｆｅｃｔ）異常の発生がない高品質の単結晶を製造することができる方法が提供される。

Description

単結晶の製造方法
　本発明は、チョクラルスキー法（以下ＣＺ法と称す）により単結晶を製造する方法に関する。
　例えばシリコン単結晶の製造方法の１つとして、ルツボ内でシリコン多結晶原料を溶融し、種結晶をその融液面に接触させて引き上げることで単結晶を育成するＣＺ法が広く知られている。
　ＣＺ法による単結晶の製造において、融液となる原料多結晶及びその融液を収容する石英ルツボの金属不純物は、製造される単結晶の欠陥密度に影響することが分かっている。例えば、特許文献１では、合成層の不純物含有量（Ａｌ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ等）が少ない合成石英ルツボを用い、微小欠陥が３個／ｃｍ２以下の単結晶を製造している。
特開平５－５８７７０号公報
　また、単結晶を製造する際、炉内の黒鉛部品に含有されている不純物は単結晶の純度に影響するので、炉内の黒鉛部品は、一般的に超高純度黒鉛材や高純度黒鉛材が使用される。これらの金属不純物濃度（Ｆｅ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｒ等）の規格は、超高純度黒鉛材が０．３ｐｐｍ（３００ｐｐｂ）前後、高純度黒鉛材が０．５ｐｐｍ（５００ｐｐｂ）前後であった。
　従来においては、これらの基準を満たす黒鉛材であれば、黒鉛材の不純物が単結晶に影響することが無かった。しかし、近年、低速で成長させる低欠陥結晶のマルチプーリング（一つのルツボから原料をリチャージすることで、多数本の単結晶を引き上げる方法）等によって、単結晶を製造する製造時間が過去の２～３倍に長くなり、黒鉛材中に含まれる不純物の内、特に黒鉛、石英、及びシリコン中での拡散係数が大きい不純物が、黒鉛材から外方拡散し、その後、融液を収容する石英ルツボを拡散して通過し、融液中に取り込まれ、さらに単結晶中に偏析し、単結晶の結晶品質に影響するようになった。
　そして、黒鉛材中の不純物が拡散して単結晶に取り込まれた場合、その単結晶のＬＴ（Ｌｉｆｅ　Ｔｉｍｅ）低下やＬＰＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｐｏｉｎｔ　Ｄｅｆｅｃｔ）異常が発生してしまう。
　ここで、ＬＴとは、光減衰法により測定され、半導体結晶中の少数キャリアが光で励起されて移動する時間を示し、金属不純物濃度が高いほど値が低くなる。また、ＬＰＤとは、単結晶から得られたウェーハにエピタキシャル層を形成し、そのエピタキシャル層表面をパーティクルカウンターで測定すると、０．０９μｍ以上の結晶欠陥が観察され、これらのレーザ光を用いたウェーハ表面検査装置で観察される輝点欠陥の総称をＬＰＤと称する。
　本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、ＣＺ法による単結晶の製造において、ＬＴ低下やＬＰＤ異常の発生がない単結晶を製造することができる方法を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明は、ＣＺ法による単結晶の製造方法において、単結晶を製造する炉内で使用する少なくとも一つの黒鉛部品のＮｉ濃度を分析して、該分析したＮｉ濃度が３０ｐｐｂ以下の黒鉛部品を使用して前記単結晶を製造することを特徴とする単結晶の製造方法を提供する。
　このように分析したＮｉ濃度が３０ｐｐｂ以下の黒鉛部品を使用することで、ＬＴ低下やＬＰＤ異常が生じない高品質の単結晶を生産性良く製造することができる。
　このとき、前記黒鉛部品を、石英ルツボに直接に接する黒鉛部品及び該直接に接する黒鉛部品を介して前記石英ルツボと間接的に接する黒鉛部品のうちの少なくとも一つとすることが好ましい。
　このような黒鉛部品をＮｉ濃度が３０ｐｐｂ以下とすることで、石英ルツボ内の融液へのＮｉの拡散を効率的に防止でき、単結晶のＬＴ低下やＬＰＤ異常をより効果的に防止することができる。
　このとき、前記黒鉛部品を、黒鉛ルツボとすることが好ましい。
　このように黒鉛ルツボは、融液を収容する石英ルツボに直接接触しているため、Ｎｉ濃度３０ｐｐｂ以下とすることで、より効果的に単結晶のＬＴ低下やＬＰＤ異常を防止することができる。
　このとき、前記黒鉛部品を、さらにルツボ受皿及びペディスタルの少なくとも一つとすることが好ましい。
　さらに、このような黒鉛部品をＮｉ濃度３０ｐｐｂ以下とすることで、製造される単結晶のＬＴ低下やＬＰＤ異常を確実に防止することができる。
　このとき、前記Ｎｉ濃度を分析する方法を、前記黒鉛部品の黒鉛材をプラズマ灰化し、酸溶解したものを分析する高感度分析方法とすることが好ましい。
　このような高感度分析方法であれば、黒鉛部品の黒鉛材のＮｉ濃度を３０ｐｐｂ以下まで定量的に分析することができるため、製造される単結晶のＬＴ低下やＬＰＤ異常を確実に防止することができる。
　以上のように、本発明によれば、ＬＴ低下やＬＰＤ異常が生じない高品質の単結晶を歩留まり良く製造することができる。
本発明の製造方法に用いることができる単結晶製造装置の一例を示す概略図である。
　本発明者は、ＣＺ法により製造した単結晶に発生するＬＴ低下やＬＰＤ異常について、従来は高純度品を用いれば原因とはならないと考えられていた黒鉛部品に着目し、以下のように検討した。
　不純物含有量の極めて少ない原料多結晶と石英ルツボを使用し、単結晶を製造し、その単結晶のＬＴ低下、またはＬＰＤ異常が発生した場合と発生しなかった場合の両方について、その単結晶を製造した際に使用した黒鉛部品を高感度分析方法（Ｆｅ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｒ等の定量下限が５～１０ｐｐｂ）により分析し、比較を行った。その結果、黒鉛中に多く含まれ、黒鉛中での拡散係数の大きい金属不純物であるＮｉが、３０ｐｐｂを超える濃度の黒鉛部品を使用して製造した単結晶で、ＬＴ低下やＬＰＤ異常が発生することを見出した。
　ここで、黒鉛部品中の金属不純物が単結晶中に取り込まれるプロセスを、黒鉛ルツボの場合で説明する。
　黒鉛ルツボ中に含まれる不純物の内、特に拡散係数が大きい不純物が、長時間の単結晶製造中に黒鉛ルツボの基材内部から外方拡散し、黒鉛ルツボと接する石英ルツボの石英中に拡散して、石英ルツボを通過し、その後、融液中に取り込まれていく。そして、さらに融液から成長中の単結晶中に偏析し、製造された単結晶の結晶品質にＬＴ低下やＬＰＤ異常が発生することになる。
　不純物が黒鉛ルツボから石英ルツボへ、そして、融液中に取り込まれるまでには、黒鉛材中と石英材中での拡散係数が大きい金属不純物でもかなり長時間を要する。このため、低速成長でも２本引きまでのマルチプーリングによる単結晶製造、または高速成長での３本引きまでのマルチプーリングによる単結晶製造では、成長中の単結晶に不純物が取り込まれるまでの時間に至らないので、黒鉛部品中の不純物に起因するＬＴ低下やＬＰＤ異常が発生しにくい。従って、本発明の製造方法は、原料をリチャージしながら同一のルツボから複数の単結晶を引き上げるマルチプーリングに好適であり、特に、低速成長では３本以上、高速成長では４本以上の単結晶を引き上げるマルチプーリングにおいて好適である。
　Ｎｉは、黒鉛部品中の金属不純物の内でも、黒鉛材中と石英材中での拡散係数が大きく、黒鉛材中の濃度が比較的高いため、３０ｐｐｂを超える濃度の黒鉛部品を用いると、上記のように結晶品質に影響を与えてしまう。
　以下、本発明について、実施態様の一例として、図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
　図１は、本発明の製造方法で用いることができる単結晶製造装置の概略図である。
　図１の単結晶製造装置１は、メインチャンバー２と、メインチャンバー２の上部に連結されたプルチャンバー３で炉が構成されている。メインチャンバー２内には、融液４を収容する石英ルツボ５と、石英ルツボ５を支持するための黒鉛ルツボ６が配置されている。ルツボ５、６は、単結晶製造装置１の下部に取り付けられた回転駆動機構（図示せず）によって回転昇降自在な支持軸１１により支持されている。支持軸１１は、通常金属製のものが用いられる。また、ルツボ５，６の台座としての黒鉛製のペディスタル８が支持軸１１に連結され、ルツボ５，６は黒鉛製のルツボ受皿７を介してペディスタル８に支持されている。
　また、ルツボ５，６を囲繞し、融液４を加熱するヒータ９と、ヒータ９とメインチャンバー２の内壁の間に配設された断熱部材１０とが設けられている。
　ルツボ５，６の上方には、種結晶１３を引き上げるための引き上げ軸（ワイヤー又はシャフト等）１４が設けられている。
　本発明では、上記のような単結晶製造装置を用いて単結晶を製造する際、単結晶を製造する炉内で使用する少なくとも一つの黒鉛部品のＮｉ濃度を分析して、該分析したＮｉ濃度が３０ｐｐｂ以下の黒鉛部品を使用して単結晶を製造する。
　Ｎｉ濃度が３０ｐｐｂを超える黒鉛部品を使用すると、製造される単結晶にＮｉが不純物として混入し、ＬＴ低下やＬＰＤ異常を発生させてしまう。従って、予め分析してＮｉ濃度が３０ｐｐｂ以下である黒鉛部品を使用することで、ＬＴ低下やＬＰＤ異常が発生しない高品質の単結晶を生産性良く製造することができる。
　このとき、Ｎｉ濃度を分析して用いる黒鉛部品としては、特に限定されず、全ての黒鉛部品とすることができるが、それではコスト的に問題が生じる。このため、本発明でＮｉ濃度を分析して用いる黒鉛部品を、石英ルツボ５に直接に接する黒鉛部品及び該直接に接する黒鉛部品を介して石英ルツボ５と間接的に接する黒鉛部品のうちの少なくとも一つとすることが好ましい。例えば図１に示すような石英ルツボ５に直接に接する黒鉛ルツボ６を分析することが好ましく、さらに、黒鉛ルツボ６を介して石英ルツボ５と間接的に接するルツボ受皿７、及びペディスタル８の少なくとも一つも分析することがより好ましい。
　黒鉛ルツボ、ルツボ受皿、及びペディスタルは、黒鉛材が用いられ、融液を収容する石英ルツボに近接しており、Ｎｉが拡散して融液に取り込まれやすいため、本発明のように、分析してＮｉ濃度が３０ｐｐｂ以下のものを用いることで、ＬＴ低下やＬＰＤ異常をより効果的に防止できる。この場合、Ｎｉ濃度３０ｐｐｂ以下とする必要がある優先順位は、黒鉛ルツボ、ルツボ受皿、ペディスタルの順である。もちろん、ＬＴ低下やＬＰＤ異常をより確実に防止するためには、黒鉛ルツボ６、ルツボ受皿７、及びペディスタル８の全てについて、分析してＮｉ濃度が３０ｐｐｂ以下のものを用いることがより好ましい。
　また、本発明で分析する黒鉛部品は、黒鉛ルツボ６、ルツボ受皿７、及びペディスタル８以外のものでもよい。黒鉛ルツボ６、ルツボ受皿７、及びペディスタル８以外の黒鉛部品であっても、本発明において分析してから使用するので、いずれの黒鉛部品についても確実にＮｉ濃度３０ｐｐｂ以下のものを使用することになり、分析していなかった従来のように、Ｎｉで汚染された部品を使用することがないようにできる。従って、ＬＴ低下やＬＰＤ異常の抑制効果を発揮できる。特に、石英ルツボ５直上に用いられる黒鉛部品で効果を発揮しうる。
　このとき、Ｎｉ濃度を分析する方法を、黒鉛部品の黒鉛材をプラズマ灰化し、酸溶解したものを分析する高感度分析方法とすることが好ましい。
　従来の黒鉛部品の黒鉛材の分析方法は、黒鉛を燃焼灰化した後、これを酸処理して、その酸溶解物を分析していたため、金属不純物（Ｆｅ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｒ等）の定量下限が５０～１００ｐｐｂであり、５０～１００ｐｐｂ以下の濃度を測定できなかった。このような分析方法は、従来の黒鉛部品の金属不純物濃度（Ｆｅ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｒ等）の規格（超高純度黒鉛材が３００ｐｐｂ前後、高純度黒鉛材が５００ｐｐｂ前後）にとっては、十分な定量下限であった。しかし、このような従来の方法では、ＬＴ低下やＬＰＤ異常が発生する３０ｐｐｂ以下のＮｉ濃度を分析することは不可能である。
　一方、上記のような高感度分析方法のＮｉ濃度の定量下限は５ｐｐｂであり、３０ｐｐｂ以下であるかどうかを精度良く識別でき、本発明の製造方法を確実に実施可能である。ただし、Ｎｉ濃度の定量下限が３０ｐｐｂ以下である分析方法であれば、本発明に用いることができ、上記の方法に限定されない。
　なお、Ｎｉ濃度が３０ｐｐｂ以下の黒鉛部品は、Ｎｉ濃度が３０ｐｐｂ以下の黒鉛材を加工して黒鉛部品を作製することで得ることができるが、黒鉛材を加工して黒鉛部品とした後に、熱処理等を施して高純化することで、Ｎｉ濃度を３０ｐｐｂ以下としてもよい。すなわち、できた黒鉛部品のＮｉ濃度が３０ｐｐｂ以下であればよい。
　そして、上記のように分析したＮｉ濃度が３０ｐｐｂ以下の黒鉛部品を使用して、例えば以下のように単結晶を製造する。
　石英ルツボ５内に充填された多結晶原料をヒータ９で加熱して融液４とし、この融液４に種結晶１３を浸漬させ、引き上げ軸１４で引き上げながら種結晶１３の下端に単結晶（インゴット）１２を成長させる。この際、ＭＣＺ法の場合は、融液４に磁場を印加しながら、単結晶１２を成長させることができる。
　このときマルチプーリングを行う場合には、一本の単結晶１２を引き上げた後、石英ルツボ５内に多結晶原料をリチャージして、同様に単結晶を製造することができる。このような単結晶の引き上げを繰り返すマルチプーリングは、一度しか使用できず再使用することができない石英ルツボから複数本の単結晶を製造し、製造歩留りを向上させると共に、石英ルツボのコストを低減できる。
　以上のような本発明であれば、特に、低速成長でマルチプーリングを行う場合など、３本引き以上の長時間の単結晶製造を行う場合において、３本引き以降の単結晶についても、ＬＴ低下やＬＰＤ異常の発生がなく、結晶品質の良好な単結晶を製造することができる。
　以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１－３）
　高感度分析方法で不純物濃度を分析して、Ｎｉ濃度が１５ｐｐｂ～３０ｐｐｂ、Ｆｅ濃度が４５ｐｐｂ～１３１ｐｐｂ、Ｃｒ濃度が３５ｐｐｂ～１１８ｐｐｂの黒鉛ルツボを使用した単結晶製造装置で、マルチプーリング（５本引き）による単結晶製造を実施した。
　製造された単結晶についてＬＴ、ＬＰＤの検査を行ったところ、３本引き以降の単結晶についてもＬＴ値に低下は無く、また、ＬＰＤの異常も観察されなかった。表１，２にその結果を示す。
（比較例１－３）
　高感度分析方法で不純物濃度を分析して、Ｎｉ濃度が３８ｐｐｂ～４８ｐｐｂ、Ｆｅ濃度が１８ｐｐｂ～１２５ｐｐｂ、Ｃｒ濃度が１５ｐｐｂ～１３３ｐｐｂの黒鉛ルツボを使用した単結晶製造装置で、マルチプーリング（５本引き）による単結晶製造を実施した。
　製造された単結晶についてＬＴ、ＬＰＤの検査を行ったところ、特に３本引き以降の単結晶について、ＬＴ値に低下が生じ、また、ＬＰＤの異常も観察された。表１，２にその結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
（実施例４－６）
　高感度分析方法でＮｉ濃度を分析して、Ｎｉ濃度が１９ｐｐｂ～３０ｐｐｂの黒鉛ルツボ、Ｎｉ濃度が２３ｐｐｂ～２９ｐｐｂのルツボ受皿、Ｎｉ濃度が２２ｐｐｂ～２８ｐｐｂのペディスタルを使用した単結晶製造装置で、マルチプーリング（５本引き）による単結晶製造を実施した。
　製造された単結晶についてＬＴ、ＬＰＤの検査を行ったところ、３本引き以降の単結晶についてもＬＴ値に低下は無く、また、ＬＰＤの異常も観察されなかった。表３，４にその結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　表１，２から分かるように、ＬＴ低下、ＬＰＤ異常は、黒鉛中のＮｉ濃度に依存しており、３０ｐｐｂ以下のＮｉ濃度でＬＴ低下、ＬＰＤ異常が抑制されている。黒鉛ルツボのＮｉ濃度を３０ｐｐｂ以下とするのみでもＬＴ低下、ＬＰＤ異常は効果的に抑制されている。また、表３，４から分かるように、黒鉛ルツボ、ルツボ受皿、及びペディスタルの全てをＮｉ濃度３０ｐｐｂ以下とすれば、ＬＴ低下、ＬＰＤ異常はより抑制されている。
　なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

Claims (5)

  1. 　ＣＺ法による単結晶の製造方法において、単結晶を製造する炉内で使用する少なくとも一つの黒鉛部品のＮｉ濃度を分析して、該分析したＮｉ濃度が３０ｐｐｂ以下の黒鉛部品を使用して前記単結晶を製造することを特徴とする単結晶の製造方法。
  2. 　前記黒鉛部品を、石英ルツボに直接に接する黒鉛部品及び該直接に接する黒鉛部品を介して前記石英ルツボと間接的に接する黒鉛部品のうちの少なくとも一つとすることを特徴とする請求項１に記載の単結晶の製造方法。
  3. 　前記黒鉛部品を、黒鉛ルツボとすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の単結晶の製造方法。
  4. 　前記黒鉛部品を、さらにルツボ受皿及びペディスタルの少なくとも一つとすることを特徴とする請求項３に記載の単結晶の製造方法。
  5. 　前記Ｎｉ濃度を分析する方法を、前記黒鉛部品の黒鉛材をプラズマ灰化し、酸溶解したものを分析する高感度分析方法とすることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の単結晶の製造方法。
PCT/JP2012/006288 2011-11-01 2012-10-02 単結晶の製造方法 WO2013065232A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020147011472A KR101917851B1 (ko) 2011-11-01 2012-10-02 단결정의 제조 방법
CN201280051969.0A CN103890241B (zh) 2011-11-01 2012-10-02 单晶的制造方法
US14/350,269 US9738988B2 (en) 2011-11-01 2012-10-02 Method for manufacturing single crystal using a graphite component having 30 ppb or less nickel
DE112012004206.9T DE112012004206B4 (de) 2011-11-01 2012-10-02 Verfahren zum Herstellen eines Einkristalls

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011240201A JP5782996B2 (ja) 2011-11-01 2011-11-01 単結晶の製造方法
JP2011-240201 2011-11-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013065232A1 true WO2013065232A1 (ja) 2013-05-10

Family

ID=48191615

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2012/006288 WO2013065232A1 (ja) 2011-11-01 2012-10-02 単結晶の製造方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9738988B2 (ja)
JP (1) JP5782996B2 (ja)
KR (1) KR101917851B1 (ja)
CN (1) CN103890241B (ja)
DE (1) DE112012004206B4 (ja)
WO (1) WO2013065232A1 (ja)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07223895A (ja) * 1994-02-09 1995-08-22 Toyo Tanso Kk シリコン単結晶引上げ装置用ヒートシールド
JPH08337493A (ja) * 1995-06-15 1996-12-24 Sumitomo Metal Ind Ltd 単結晶引上げ用高純度黒鉛部材およびその製造方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3551115A (en) * 1968-05-22 1970-12-29 Ibm Apparatus for growing single crystals
JPH0635325B2 (ja) * 1986-09-22 1994-05-11 東洋炭素株式会社 高純度黒鉛材の製造方法
JPH062637B2 (ja) * 1987-07-13 1994-01-12 東洋炭素株式会社 単結晶引上装置
JP2692446B2 (ja) 1991-08-30 1997-12-17 信越化学工業株式会社 Ｎ型シリコン単結晶の製造方法
JPH08104592A (ja) * 1994-08-09 1996-04-23 Sony Corp 半導体装置用半導体基板と半導体装置との製造方法
US5683281A (en) 1995-02-27 1997-11-04 Hitco Technologies, Inc High purity composite useful as furnace components
US20020166503A1 (en) 2001-03-08 2002-11-14 Hitco Carbon Composites, Inc. Hybrid crucible susceptor
US8021483B2 (en) * 2002-02-20 2011-09-20 Hemlock Semiconductor Corporation Flowable chips and methods for the preparation and use of same, and apparatus for use in the methods
JP4192530B2 (ja) 2002-08-27 2008-12-10 株式会社Ｓｕｍｃｏ パーティクルモニター用シリコン単結晶ウェーハの製造方法
JP4658453B2 (ja) * 2002-11-14 2011-03-23 ヘムロック・セミコンダクター・コーポレーション 流動性チップ、それを製造する方法及び使用する方法並びにその方法の実施に用いる装置
JP2008088045A (ja) * 2006-09-05 2008-04-17 Sumco Corp シリコン単結晶の製造方法およびシリコンウェーハの製造方法
CN103149326B (zh) * 2008-09-30 2015-09-09 赫姆洛克半导体公司 测定污染材料贡献给高纯硅的杂质的量的方法
JP5218431B2 (ja) * 2009-07-21 2013-06-26 トヨタ自動車株式会社 溶液法による単結晶成長用種結晶軸
JP5512188B2 (ja) * 2009-08-07 2014-06-04 東洋炭素株式会社 膨張黒鉛シート
JP4951057B2 (ja) * 2009-12-10 2012-06-13 信越石英株式会社 シリカ容器及びその製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07223895A (ja) * 1994-02-09 1995-08-22 Toyo Tanso Kk シリコン単結晶引上げ装置用ヒートシールド
JPH08337493A (ja) * 1995-06-15 1996-12-24 Sumitomo Metal Ind Ltd 単結晶引上げ用高純度黒鉛部材およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140088117A (ko) 2014-07-09
US20140238292A1 (en) 2014-08-28
DE112012004206B4 (de) 2022-11-10
US9738988B2 (en) 2017-08-22
DE112012004206T5 (de) 2014-09-11
KR101917851B1 (ko) 2018-11-13
CN103890241B (zh) 2016-10-05
JP5782996B2 (ja) 2015-09-24
JP2013095636A (ja) 2013-05-20
CN103890241A (zh) 2014-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9777394B2 (en) Method of producing silicon single crystal ingot
US20130323153A1 (en) Silicon single crystal wafer
WO2012176370A1 (ja) シリコンウェーハ及びその製造方法
CN100342503C (zh) 退火晶片及退火晶片的制造方法
JP6388058B2 (ja) シリコンウェーハの製造方法
US7875116B2 (en) Silicon single crystal producing method, annealed wafer, and method of producing annealed wafer
JP5678211B2 (ja) アニールウエハの製造方法
US20100127354A1 (en) Silicon single crystal and method for growing thereof, and silicon wafer and method for manufacturing thereof
JP2005015296A (ja) 単結晶の製造方法及び単結晶
JP2005015313A (ja) 単結晶の製造方法及び単結晶
JP5782996B2 (ja) 単結晶の製造方法
JP5282762B2 (ja) シリコン単結晶の製造方法
JP2005015290A (ja) 単結晶の製造方法及び単結晶
JPH04108683A (ja) 石英ガラスルツボ
JP2009249253A (ja) シリコン単結晶の製造方法
JP2005015285A (ja) 単結晶の製造方法及び単結晶

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12845687

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14350269

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20147011472

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1120120042069

Country of ref document: DE

Ref document number: 112012004206

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12845687

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1