JP2006069841A - 磁場印加式シリコン単結晶の引上げ方法 - Google Patents

磁場印加式シリコン単結晶の引上げ方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2006069841A
JP2006069841A JP2004255104A JP2004255104A JP2006069841A JP 2006069841 A JP2006069841 A JP 2006069841A JP 2004255104 A JP2004255104 A JP 2004255104A JP 2004255104 A JP2004255104 A JP 2004255104A JP 2006069841 A JP2006069841 A JP 2006069841A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
single crystal
silicon melt
magnetic field
silicon
pulling
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP2004255104A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinrin Fu
森林 符
Naoki Ono
直樹 小野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumco Corp
Original Assignee
Sumco Corp
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 Sumco Corp filed Critical Sumco Corp
Priority to JP2004255104A priority Critical patent/JP2006069841A/ja
Priority to EP05780922A priority patent/EP1801268B1/en
Priority to KR1020077004126A priority patent/KR100881172B1/ko
Priority to US11/661,723 priority patent/US20080060572A1/en
Priority to PCT/JP2005/015349 priority patent/WO2006025238A1/ja
Publication of JP2006069841A publication Critical patent/JP2006069841A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02Elements
    • C30B29/06Silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B15/00Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/30Mechanisms for rotating or moving either the melt or the crystal
    • C30B15/305Stirring of the melt
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B30/00Production of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the action of electric or magnetic fields, wave energy or other specific physical conditions
    • C30B30/04Production of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the action of electric or magnetic fields, wave energy or other specific physical conditions using magnetic fields

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

【課題】単結晶棒の引上げに伴う固液界面近傍における磁場強度の変化を抑制して固液界面近傍のシリコン融液の対流を十分に制御する。
【解決手段】シリコン単結晶の引上方法は、チャンバ11内に設けられた石英るつぼ13にシリコン融液12を貯留し、チャンバを挟むように設けられた一対の励磁コイル41により形成される水平磁場がシリコン融液に印加され、ワイヤケーブル23の下端に設けられた種結晶24をシリコン融液に浸し、ワイヤケーブルを回転させつつ引上げることにより上昇する種結晶の下部にシリコン単結晶棒25を形成する。励磁コイルの鉛直方向の中心がシリコン融液の表面よりも上方になるように励磁コイルがチャンバの外部に配置され、シリコン単結晶棒の引上げ開始時のシリコン融液の深さをLとし励磁コイルの鉛直方向の中心Aとシリコン融液の表面との差をDとするとき差Dが次の式(1)で表される。
0≦D≦10L ………(1)
【選択図】 図1

Description

本発明は、水平磁場を印加したシリコン融液からシリコン単結晶棒を引上げて育成する磁場印加式単結晶引上げ方法に関するものである。
従来、シリコン単結晶棒を育成する方法としてるつぼ内のシリコン融液から半導体用の高純度シリコン単結晶棒を成長させるチョクラルスキー法(以下、CZ法という)が知られている。このCZ法は、石英るつぼの周囲に設けられたカーボンヒータにより石英るつぼ内のシリコン融液を加熱して所定温度に維持し、ミラーエッチングされた種結晶をシリコン融液に接触させ、その後その種結晶を回転させつつ引上げてシリコン単結晶棒を育成するものである。このシリコン単結晶棒の育成方法では、種結晶を引上げてシリコン融液から種絞り部を形成した後、目的とするシリコン単結晶棒の直径まで結晶を徐々に太らせて肩部を形成し、その後更に引上げてシリコン単結晶棒の直胴部を形成するようになっている。
シリコン結晶中には不純物が含まれている。シリコン結晶中の不純物は電気抵抗率を調整するため意図的にシリコン融液に添加されるボロン、リンなどのドーパントや、引上げ中に石英るつぼ壁より融液中に溶出、混入する酸素に起因する。これらの不純物はシリコン単結晶棒より切出されるシリコンウェーハの品質を左右するため適切に制御されなければならない。特にウェーハ中の面内不純物分布を均一にするために、シリコン単結晶棒中の半径方向の不純物濃度分布を均一にすることが重要である。
るつぼ内の融液は、るつぼの外周からヒータで加熱されるので、るつぼの側壁近傍では上昇し、その中心部では下降する自然対流が生じる。このため、るつぼに回転を与えてシリコン融液が加熱されることに起因する自然対流を抑制するとともに、引上げられるシリコン単結晶棒も回転させ、シリコン融液にそのシリコン単結晶棒の回転に起因する強制対流、いわゆるコックラン流を生じさせている。不純物濃度分布を均一にするためにはこれらの対流を有効に制御することが必要になる。
このシリコン融液の対流を制御するために従来より、チャンバを挟むように一対の励磁コイルをチャンバの外側に設け、チョクラルスキー法によって単結晶を引上げる際に、るつぼ内の融液に一対の励磁コイルから発せられる横方向の静磁場を印加する技術(MCZ法;Magnetic Field Applied Czochralski)が採用されている(例えば、特許文献1参照。)。このシリコン融液に横磁場を印加する技術では、石英ルツボ内面付近の融液流速を有効に抑制するために、磁場強度が最も強い励磁コイルの鉛直方向の中心が融液表面より下方になるように励磁コイルを設けており、このように強度が最も強い横磁場を印加することによりシリコン融液の対流を制御して、シリコン単結晶棒とシリコン融液の境である固液界面の形状を安定化させて、その引上げ速度を増加させることができるものとしている。
特許第3520883号公報(特許請求の範囲)
しかし、励磁コイルにより印加される横磁場は、磁場強度が最も強い水平断面から上下に離れた所では、磁場強度が低下する傾向にある。このため、磁場強度が最も強い励磁コイルの鉛直方向の中心を融液表面より下方にすると、単結晶棒の引上げに伴う液面の僅かな上下動に伴ってシリコン単結晶棒とシリコン融液との境である固液界面近傍における磁場強度も変化する不具合があった。この固液界面近傍における磁場強度が変化すると、固液界面近傍におけるシリコン融液の対流を十分に制御できなくなり、その固液界面の形状が不安定となって、シリコン単結晶棒の引上げ速度或いはその結晶棒における直径の制御が困難になる不具合がある。
本発明の目的は、単結晶棒の引上げに伴う固液界面近傍における磁場強度の変化を抑制して固液界面近傍のシリコン融液の対流を十分に制御し得る磁場印加式シリコン単結晶の引上げ方法を提供することにある。
請求項1に係る発明は、図1に示すように、チャンバ11内に設けられた石英るつぼ13にシリコン融液12を貯留し、チャンバ11を挟むように設けられた一対の励磁コイル41,41により形成される水平磁場がシリコン融液12に印加され、ワイヤケーブル23の下端に設けられた種結晶24をシリコン融液12に浸し、ワイヤケーブル23を回転させつつ引上げることにより上昇する種結晶24の下部にシリコン単結晶棒25を形成するシリコン単結晶の引上方法の改良である。
その特徴ある点は、励磁コイル41,41の鉛直方向の中心がシリコン融液12の表面よりも上方になるように励磁コイル41,41がチャンバ11の外部に配置され、シリコン単結晶棒25の引上げ開始時のシリコン融液12の深さをLとし励磁コイル41,41の鉛直方向の中心Aとシリコン融液12の表面との差をDとするとき差Dが次の式(1)で表されるところにある。
0≦D≦10L ………(1)
この請求項1に記載された磁場印加式シリコン単結晶の引上げ方法では、磁場強度が最も強い励磁コイル41,41の鉛直方向の中心Aがシリコン融液12の表面より上方にあるので、シリコン融液12に印加される磁場強度はシリコン融液12の表面において最も強く、その表面から下方に向かうに従って、その磁場強度は徐々に低下する。このため、単結晶棒25の引上げに伴ってシリコン融液12の液面の僅かな上下動に伴ってシリコン単結晶棒とシリコン融液との境である固液界面近傍における磁場強度が僅かに変化することになるけれども、磁場強度はシリコン融液12の表面において最も強いので、最も強い磁場強度がその表面より下方にある従来に比較して、固液界面近傍におけるシリコン融液の対流を十分に制御できるようになる。
励磁コイル41,41の鉛直方向の中心Aとシリコン融液12の表面との差Dがマイナスになって励磁コイル41,41の鉛直方向の中心Aがシリコン融液12の表面より下方になると、固液界面近傍におけるシリコン融液の対流の制御が困難になり、その差Dが10Lを越えると引上げ装置の複雑化を招くことになる。ここで、その差Dは0以上2L以下が好ましい範囲であり、0.1L以上0.8L以下が更に好ましい範囲である。
請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明であって、シリコン融液12から引上げられるシリコン単結晶棒25の固液界面近傍のシリコン融液12に印加される磁場の強度が10〜1000ミリテスラである磁場印加式シリコン単結晶の引上げ方法である。
この請求項2に記載された磁場印加式シリコン単結晶の引上げ方法では、固液界面近傍におけるシリコン融液の対流を十分に制御できるようになる。固液界面近傍のシリコン融液12に印加される磁場の強度が10ミリテスラ未満であると、固液界面近傍におけるシリコン融液の対流を制御することが困難になり、その磁場強度が1000ミリテスラを越えると一対の励磁コイル41,41及びそれに通電する電源が大型化する不具合がある。固液界面近傍のシリコン融液12に印加される磁場の強度は50〜800ミリテスラであることが好ましく、80〜500ミリテスラであることが更に好ましい。
請求項3に係る発明は、請求項1又は2に係る発明であって、励磁コイル41は、チャンバ11の外面に沿って水平方向に延びる半円状の上半円環状部41aと、上環状部41aと所定の間隔を開けて下方に位置しチャンバ11の外面に沿って水平方向に延びる半円状の下半円環状部41bと、鉛直方向に延びて上半円環状部41aと下半円環状部41bの各端部を相互に連結する一対の直線状部41c,41dとを備えた磁場印加式シリコン単結晶の引上げ方法である。
この請求項3に記載された磁場印加式シリコン単結晶の引上げ方法では、励磁コイル41を上述したようなものにすることにより、磁場強度が最も強い励磁コイル41,41の鉛直方向の中心Aから上下方向に離れる距離に比例する磁場強度の低下率を減少させることができ、その中心Aがシリコン融液12の表面より上方であっても固液界面近傍におけるシリコン融液の対流を十分に制御することが可能になる。このため、固液界面及び引上げられる単結晶棒の軸方向の温度勾配が磁場位置及びその強度による影響を受け難くなり、固液界面形状及び単結晶棒の軸方向の温度勾配を均一化させて酸素濃度等が安定したシリコン単結晶棒25を得ることができる。
本発明の磁場印加式シリコン単結晶の引上げ方法では、磁場強度が最も強い励磁コイルの鉛直方向の中心をシリコン融液の表面より上方にするので、シリコン融液に印加される磁場強度はシリコン融液の表面において最も強く、その表面から下方に向かうに従ってその磁場強度は徐々に低下する。このため、単結晶棒の引上げに伴ってシリコン融液の液面が僅かに上下動しても、最も強い磁場強度がその表面より下方にある従来に比較して、固液界面形状に与える影響を軽減することができる。そして、シリコン融液から引上げられるシリコン単結晶棒の固液界面近傍のシリコン融液に印加される磁場の強度が10〜1000ミリテスラであれば、固液界面近傍におけるシリコン融液の対流を十分に制御できるようになる。
また、励磁コイルは、チャンバの外面に沿って水平方向に延びる半円状の上半円環状部と、上環状部と所定の間隔を開けて下方に位置しチャンバの外面に沿って水平方向に延びる半円状の下半円環状部と、鉛直方向に延びて上半円環状部と下半円環状部の各端部を相互に連結する一対の直線状部とを備えたものであれば、磁場強度が最も強い励磁コイルの鉛直方向の中心から上下方向に離れる距離に比例する磁場強度の低下率を減少させることができ、その中心がシリコン融液の表面より上方であっても固液界面近傍におけるシリコン融液の対流を十分に制御することが可能になる。このため、固液界面及び引上げられる単結晶棒の軸方向の温度勾配が磁場位置及びその強度による影響を受け難くなり、固液界面形状及び単結晶棒の軸方向の温度勾配を均一化させて酸素濃度等が安定したシリコン単結晶棒を得ることができる。
次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図1に本発明の方法を実施する磁場印加式シリコン単結晶の引上げ装置10を示す。この装置10のチャンバ11内には、シリコン融液12を貯留する石英るつぼ13が設けられ、この石英るつぼ13の外周面は黒鉛サセプタ14により被覆される。石英るつぼ13の下面は上記黒鉛サセプタ14を介して支軸16の上端に固定され、この支軸16の下部はるつぼ駆動手段17に接続される。るつぼ駆動手段17は図示しないが石英るつぼ13を回転させる第1回転用モータと、石英るつぼ13を昇降させる昇降用モータとを有し、これらのモータにより石英るつぼ13が所定の方向に回転し得るとともに、上下方向に移動可能となっている。石英るつぼ13の外周面は石英るつぼ13から所定の間隔をあけてヒータ18により包囲され、このヒータ18は保温筒19により包囲される。ヒータ18は石英るつぼ13に投入された高純度のシリコン多結晶体を加熱・融解してシリコン融液12にする。
またチャンバ11の上端には円筒状のケーシング21が接続される。このケーシング21には引上げ手段22が設けられる。引上げ手段22はケーシング21の上端部に水平状態で旋回可能に設けられた引上げヘッド(図示せず)と、このヘッドを回転させる第2回転用モータ(図示せず)と、ヘッドから石英るつぼ13の回転中心に向って垂下されたワイヤケーブル23と、上記ヘッド内に設けられワイヤケーブル23を巻取り又は繰出す引上げ用モータ(図示せず)とを有する。ワイヤケーブル23の下端にはシリコン融液12に浸してシリコン単結晶棒25を引上げるための種結晶24が取付けられる。
更にチャンバ11にはこのチャンバ11のシリコン単結晶棒側に不活性ガスを供給しかつ上記不活性ガスをチャンバ11のるつぼ内周面側から排出するガス給排手段28が接続される。ガス給排手段28は一端がケーシング21の周壁に接続され他端が上記不活性ガスを貯留するタンク(図示せず)に接続された供給パイプ29と、一端がチャンバ11の下壁に接続され他端が真空ポンプ(図示せず)に接続された排出パイプ30とを有する。供給パイプ29及び排出パイプ30にはこれらのパイプ29,30を流れる不活性ガスの流量を調整する第1及び第2流量調整弁31,32がそれぞれ設けられる。
一方、引上げ用モータの出力軸(図示せず)にはエンコーダ(図示せず)が設けられ、るつぼ駆動手段17には支軸16の昇降位置を検出するエンコーダ(図示せず)が設けられる。2つのエンコーダの各検出出力はコントローラ(図示せず)の制御入力に接続され、コントローラの制御出力は引上げ手段22の引上げ用モータ及びるつぼ駆動手段の昇降用モータにそれぞれ接続される。またコントローラにはメモリ(図示せず)が設けられ、このメモリにはエンコーダの検出出力に対するワイヤケーブル23の巻取り長さ、即ちシリコン単結晶棒25の引上げ長さが第1マップとして記憶される。また、メモリには、シリコン単結晶棒25の引上げ長さに対する石英るつぼ13内のシリコン融液12の液面レベルが第2マップとして記憶される。コントローラは、引上げ用モータにおけるエンコーダの検出出力に基づいて石英るつぼ13内のシリコン融液12の液面を常に一定のレベルに保つように、るつぼ駆動手段17の昇降用モータを制御するように構成される。
シリコン単結晶棒25の外周面と石英るつぼ13の内周面との間にはシリコン単結晶棒25の外周面を包囲する熱遮蔽部材36が設けられる。この熱遮蔽部材36は円筒状に形成されヒータ18からの輻射熱を遮る筒部37と、この筒部37の上縁に連設され外方に略水平方向に張り出すフランジ部38とを有する。上記フランジ部38を保温筒19上に載置することにより、筒部37の下縁がシリコン融液12表面から所定の距離だけ上方に位置するように熱遮蔽部材36はチャンバ11内に固定される。そしてこの筒部37の下部には筒内の方向に膨出する膨出部39が設けられる。
この引上げ装置10には、チャンバ11を挟むように一対の励磁コイル41,41が設けられる。図2及び図3に示すように、一対の励磁コイル41,41は互いに同形同大であり、一方の励磁コイル41を代表してその形状を説明すると、励磁コイル41は、チャンバ11の外面に沿って水平方向に延びる半円状の上半円環状部41aと、その上環状部と所定の間隔H、この実施の形態では5〜500cmの間隔Hを開けて下方に位置しチャンバ11の外面に沿って水平方向に延びる半円状の下半円環状部41bと、鉛直方向に延びて上半円環状部41aと下半円環状部41bの各端部を相互に連結する一対の直線状部41c,41dとを備える。一対の励磁コイル41,41はパワーリード線42により直列に接続され、図示しない電源より各励磁コイル41,41に通電されると、図2に示すように両コイル41,41の中心Aを結ぶ水平方向に磁束を発生するように構成される。図1に戻って、この一対の励磁コイル41,41は、それぞれの励磁コイル41,41の鉛直方向の中心Aがシリコン融液12の表面よりも上方になるように上下動可能にチャンバ11の外部に配置される。
次にこのシリコン単結晶の引上げ装置を用いた本発明の引上げ方法を説明する。
図1に示すように、石英るつぼ13に高純度のシリコン多結晶体及びドーパント不純物を投入し、カーボンヒータ18によりこの高純度のシリコン多結晶体を加熱、融解してシリコン融液12にする。そして、シリコン単結晶棒25の引上げ開始時のシリコン融液12の深さをLとし励磁コイル41,41の鉛直方向の中心Aとシリコン融液12の表面との差をDとするとき、その差Dがゼロ以上10L以下になるように一対の励磁コイル41,41の鉛直方向の位置が定められる。即ち、その差Dは次の式(1)で表される。
0≦D≦10L ………(1)
このようにシリコン多結晶体を融解させて石英るつぼ13にシリコン融液12を貯留させて一対の励磁コイル41,41の鉛直方向の位置を定めた後、図示しない電源より各励磁コイル41,41に通電して、図2に示すように両コイル41,41を結ぶ水平方向に磁束を発生させる。一方、励磁コイル41,41により生じる磁場は、励磁コイル41,41の鉛直方向の中心Aに生じる実線で示す横磁場が磁場強度の点で最も強く、その実線で示す横磁場から上下に離れた所に生じる一点鎖線で示す横磁場では、その離れる距離に比例して磁場強度が低下する。このため、シリコン融液12に印加される磁場強度はシリコン融液12の表面において最も強く、その表面から下方に向かうに従って、その磁場強度は徐々に低下することになる。この実施の形態ではシリコン融液12から引上げられるシリコン単結晶棒25の固液界面近傍のシリコン融液12に印加される磁場の強度が10〜1000ミリテスラである。
その後、るつぼ駆動手段17により支軸14を介して石英るつぼ13を所定の速度で回転させる。そして回転引上げ手段の図示しない引上げ用モータによりワイヤケーブル23を繰出して種結晶24を降下させ、種結晶24の先端部をシリコン融液12に接触させる。その後種結晶24を徐々に引上げることにより種絞り部25aを形成し、その種結晶24の下方にシリコン単結晶棒25を育成させる。シリコン単結晶棒25を引上げる際に、種結晶24が所定の速度で時計方向に回転するようワイヤケーブル23を回転させる。
この横磁場が印加されたシリコン融液12では、磁場強度が最も強い励磁コイル41,41の鉛直方向の中心Aがシリコン融液12の表面より上方にあるので、シリコン融液12に印加される磁場強度はシリコン融液12の表面において最も強く、その表面から下方に向かうに従って、その磁場強度は徐々に低下することになる。このため、単結晶棒25の引上げに伴ってシリコン融液12の液面の僅かな上下動に伴ってシリコン単結晶棒とシリコン融液との境である固液界面近傍における磁場強度が僅かに変化することになるけれども、磁場強度はシリコン融液12の表面において最も強いので、最も強い磁場強度がその表面より下方にある従来に比較して、固液界面近傍におけるシリコン融液12の対流を十分に制御できるようになる。
このため、その固液界面の形状を安定して制御することが可能になり、ボロンコフ(Voronkov)の理論に基づいた所定の引上げ速度プロファイルでシリコン融液12からシリコン単結晶棒25を引上げることにより、内部に格子間シリコン型点欠陥の凝集体が存在しないシリコン単結晶棒25を製造することも可能になる。ここで、ボロンコフの理論は、欠陥の数が少ない高純度シリコン単結晶棒25を成長させるために、シリコン単結晶棒の引上げ速度をV(mm/分)、シリコン単結晶棒とシリコン融液12の界面近傍のシリコン単結晶棒中の温度勾配をG(℃/mm)とするときに、V/G(mm2/分・℃)を制御することである。
シリコン単結晶棒25の引上げ開始時のシリコン融液12の深さをLとし励磁コイル41,41の鉛直方向の中心Aとシリコン融液12の表面との差をDとするとき、その差Dが−2.1Lから+3.2Lの範囲まで移動した場合における固液界面形状の高さの変化と、このように引上げた場合におけるシリコン単結晶棒25の中心軸における温度勾配の変化を最小2乗法(Method of least squares)により求めた。ここで、「−」は励磁コイル41,41の鉛直方向の中心Aがシリコン融液12の表面よりも下方になる場合を示し、「+」は励磁コイル41,41の鉛直方向の中心Aがシリコン融液12の表面よりも上方になる場合を示す。また、固液界面形状の高さの変化は、シリコン単結晶棒を引上げる際に生じる固液界面の高さの最大値と平均値との比により表した。シリコン単結晶棒25の中心軸における温度勾配の変化は、シリコン単結晶棒を引上げる際に生じる固液界面近傍の単結晶棒の軸方向の温度勾配の最大値と平均値との比により表した。この結果を図4に示す。
この図4の結果から明らかなように、励磁コイル41,41の鉛直方向の中心Aがシリコン融液12の表面よりも下方にある場合には、励磁コイル41,41の鉛直方向の中心Aとシリコン融液12の表面との差Dの変化に対する固液界面形状の高さの変化と温度勾配の変化が比較的大きく変化するのに対して、励磁コイル41,41の鉛直方向の中心Aがシリコン融液12の表面よりも上方にある場合には、励磁コイル41,41の鉛直方向の中心Aとシリコン融液12の表面との差Dの変化に対する固液界面形状の高さの変化と温度勾配の変化は大きく変化していないことが判る。よって、励磁コイル41,41の鉛直方向の中心Aをシリコン融液12の表面よりも上方にする本発明では、単結晶棒の引上げに伴う固液界面近傍における磁場強度の変化を抑制して固液界面近傍のシリコン融液の対流を十分に制御し得ることが判る。
本発明実施形態のシリコン単結晶の引上げ装置の構成を示す概念図である。 その装置の励磁コイルとるつぼとの関係を示す拡大図である。 その装置の用いられた一対の励磁コイルを示す斜視図である。 本発明の実施例の結果を示す図である。
符号の説明
11 チャンバ
12 シリコン融液
13 石英るつぼ
23 ワイヤケーブル
24 種結晶
25 シリコン単結晶棒
41 励磁コイル
41a 上半円環状部
41b 下半円環状部
41c、41d直線状部
L シリコン単結晶棒の引上げ開始時のシリコン融液の深さ
A 励磁コイルの鉛直方向の中心
D 励磁コイルの鉛直方向の中心とシリコン融液の表面との差

Claims (3)

  1. チャンバ(11)内に設けられた石英るつぼ(13)にシリコン融液(12)を貯留し、チャンバ(11)を挟むように設けられた一対の励磁コイル(41,41)により形成される水平磁場が前記シリコン融液(12)に印加され、ワイヤケーブル(23)の下端に設けられた種結晶(24)を前記シリコン融液(12)に浸し、前記ワイヤケーブル(23)を回転させつつ引上げることにより上昇する前記種結晶(24)の下部にシリコン単結晶棒(25)を形成するシリコン単結晶の引上方法において、
    前記励磁コイル(41,41)の鉛直方向の中心が前記シリコン融液(12)の表面よりも上方になるように前記励磁コイル(41,41)が前記チャンバ(11)の外部に配置され、
    前記シリコン単結晶棒(25)の引上げ開始時の前記シリコン融液(12)の深さをLとし前記励磁コイル(41,41)の鉛直方向の中心(A)と前記シリコン融液(12)の表面との差をDとするとき差Dが次の式(1)で表される
    ことを特徴とする磁場印加式シリコン単結晶の引上げ方法。
    0≦D≦10L ………(1)
  2. シリコン融液(12)から引上げられるシリコン単結晶棒(25)の固液界面近傍の前記シリコン融液(12)に印加される磁場の強度が10〜1000ミリテスラである請求項1記載の磁場印加式シリコン単結晶の引上げ方法。
  3. 励磁コイル(41)は、チャンバ(11)の外面に沿って水平方向に延びる半円状の上半円環状部(41a)と、前記上環状部(41a)と所定の間隔を開けて下方に位置し前記チャンバ(11)の外面に沿って水平方向に延びる半円状の下半円環状部(41b)と、鉛直方向に延びて前記上半円環状部(41a)と前記下半円環状部(41b)の各端部を相互に連結する一対の直線状部(41c,41d)とを備えた請求項1又は2記載の磁場印加式シリコン単結晶の引上げ方法。
JP2004255104A 2004-09-02 2004-09-02 磁場印加式シリコン単結晶の引上げ方法 Pending JP2006069841A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004255104A JP2006069841A (ja) 2004-09-02 2004-09-02 磁場印加式シリコン単結晶の引上げ方法
EP05780922A EP1801268B1 (en) 2004-09-02 2005-08-24 Magnetic field application method of pulling silicon single crystal
KR1020077004126A KR100881172B1 (ko) 2004-09-02 2005-08-24 자장 인가식 실리콘 단결정의 인상 방법
US11/661,723 US20080060572A1 (en) 2004-09-02 2005-08-24 Magnetic Field Applied Pulling Method for Pulling Silicon Single Crystal
PCT/JP2005/015349 WO2006025238A1 (ja) 2004-09-02 2005-08-24 磁場印加式シリコン単結晶の引上げ方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004255104A JP2006069841A (ja) 2004-09-02 2004-09-02 磁場印加式シリコン単結晶の引上げ方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006069841A true JP2006069841A (ja) 2006-03-16

Family

ID=35999895

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004255104A Pending JP2006069841A (ja) 2004-09-02 2004-09-02 磁場印加式シリコン単結晶の引上げ方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20080060572A1 (ja)
EP (1) EP1801268B1 (ja)
JP (1) JP2006069841A (ja)
KR (1) KR100881172B1 (ja)
WO (1) WO2006025238A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010024120A (ja) * 2008-07-24 2010-02-04 Sumco Corp シリコン単結晶およびその育成方法
JP2018523626A (ja) * 2015-08-19 2018-08-23 エスケー シルトロン カンパニー リミテッド 単結晶インゴット成長装置及びその成長方法

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008146371A1 (ja) 2007-05-30 2008-12-04 Sumco Corporation シリコン単結晶引上装置
JP2009292662A (ja) * 2008-06-03 2009-12-17 Sumco Corp シリコン単結晶育成における肩形成方法
JP2009292663A (ja) * 2008-06-03 2009-12-17 Sumco Corp シリコン単結晶の育成方法
EP2270264B1 (en) 2009-05-13 2011-12-28 Siltronic AG A method and an apparatus for growing a silicon single crystal from melt
US9127377B2 (en) * 2012-08-21 2015-09-08 Babcock Noell Gmbh Generating a homogeneous magnetic field while pulling a single crystal from molten semiconductor material
CN108291327B (zh) 2015-11-02 2021-01-08 胜高股份有限公司 单晶硅的制造方法及单晶硅
JP6844560B2 (ja) * 2018-02-28 2021-03-17 株式会社Sumco シリコン融液の対流パターン制御方法、シリコン単結晶の製造方法、および、シリコン単結晶の引き上げ装置
US11873574B2 (en) 2019-12-13 2024-01-16 Globalwafers Co., Ltd. Systems and methods for production of silicon using a horizontal magnetic field

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09188590A (ja) * 1995-12-29 1997-07-22 Shin Etsu Handotai Co Ltd 単結晶の製造方法および装置
JPH10120485A (ja) * 1996-10-18 1998-05-12 Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd 単結晶製造装置
JPH11139899A (ja) * 1997-11-06 1999-05-25 Toshiba Ceramics Co Ltd 横磁界下シリコン単結晶引上装置
JP2002137988A (ja) * 2000-10-31 2002-05-14 Super Silicon Kenkyusho:Kk 単結晶引上げ方法
JP2004091240A (ja) * 2002-08-30 2004-03-25 Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp 磁場印加式シリコン単結晶の引上げ方法

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2572070B2 (ja) 1987-07-20 1997-01-16 東芝セラミツクス株式会社 単結晶の製造方法
JPH02107587A (ja) * 1988-10-13 1990-04-19 Mitsubishi Metal Corp 半導体単結晶育成装置
JP3077273B2 (ja) * 1991-07-30 2000-08-14 三菱マテリアル株式会社 単結晶引上装置
JPH10101482A (ja) * 1996-10-01 1998-04-21 Komatsu Electron Metals Co Ltd 単結晶シリコンの製造装置および製造方法
JP3783495B2 (ja) * 1999-11-30 2006-06-07 株式会社Sumco 高品質シリコン単結晶の製造方法
US7235133B2 (en) * 2000-02-22 2007-06-26 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Method for growing single crystal of semiconductor
WO2001063027A1 (fr) * 2000-02-28 2001-08-30 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd Procede de preparation d'un monocristal de silicium et monocristal de silicium obtenu
JP3598972B2 (ja) * 2000-12-20 2004-12-08 三菱住友シリコン株式会社 シリコン単結晶の製造方法
JP2003055091A (ja) * 2001-08-16 2003-02-26 Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp シリコン単結晶の引上げ方法
US6565652B1 (en) * 2001-12-06 2003-05-20 Seh America, Inc. High resistivity silicon wafer and method of producing same using the magnetic field Czochralski method
JP2004051475A (ja) * 2002-05-31 2004-02-19 Toshiba Corp 単結晶引上げ装置、超電導磁石および単結晶引上げ方法
KR100764394B1 (ko) * 2002-11-12 2007-10-05 엠이엠씨 일렉트로닉 머티리얼즈, 인크. 도가니 회전을 이용하여 온도 구배를 제어하는 단결정 실리콘의 제조 방법
DE10259588B4 (de) * 2002-12-19 2008-06-19 Siltronic Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Einkristalls aus Silicium
JP4151474B2 (ja) * 2003-05-13 2008-09-17 信越半導体株式会社 単結晶の製造方法及び単結晶
JP2005213097A (ja) * 2004-01-30 2005-08-11 Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp シリコン単結晶の引上げ方法
JP4710247B2 (ja) * 2004-05-19 2011-06-29 株式会社Sumco 単結晶製造装置及び方法
US7416603B2 (en) * 2004-10-19 2008-08-26 Siltron Inc. High quality single crystal and method of growing the same
US7371283B2 (en) * 2004-11-23 2008-05-13 Siltron Inc. Method and apparatus of growing silicon single crystal and silicon wafer fabricated thereby
JP4483729B2 (ja) * 2005-07-25 2010-06-16 株式会社Sumco シリコン単結晶製造方法
KR100840751B1 (ko) * 2005-07-26 2008-06-24 주식회사 실트론 고품질 실리콘 단결정 잉곳 제조 방법, 성장 장치 및그로부터 제조된 잉곳 , 웨이퍼
DE102006060359B4 (de) * 2006-12-20 2013-09-05 Siltronic Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Halbleiterscheiben aus Silicium
DE102007005346B4 (de) * 2007-02-02 2015-09-17 Siltronic Ag Halbleiterscheiben aus Silicium und Verfahren zu deren Herstellung
KR100906284B1 (ko) * 2007-11-02 2009-07-06 주식회사 실트론 산소농도 특성이 개선된 반도체 단결정의 제조방법
JP2010100474A (ja) * 2008-10-23 2010-05-06 Covalent Materials Corp シリコン単結晶引上げ水平磁場の最適化方法およびシリコン単結晶の製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09188590A (ja) * 1995-12-29 1997-07-22 Shin Etsu Handotai Co Ltd 単結晶の製造方法および装置
JPH10120485A (ja) * 1996-10-18 1998-05-12 Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd 単結晶製造装置
JPH11139899A (ja) * 1997-11-06 1999-05-25 Toshiba Ceramics Co Ltd 横磁界下シリコン単結晶引上装置
JP2002137988A (ja) * 2000-10-31 2002-05-14 Super Silicon Kenkyusho:Kk 単結晶引上げ方法
JP2004091240A (ja) * 2002-08-30 2004-03-25 Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp 磁場印加式シリコン単結晶の引上げ方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010024120A (ja) * 2008-07-24 2010-02-04 Sumco Corp シリコン単結晶およびその育成方法
JP2018523626A (ja) * 2015-08-19 2018-08-23 エスケー シルトロン カンパニー リミテッド 単結晶インゴット成長装置及びその成長方法
US10435809B2 (en) 2015-08-19 2019-10-08 Sk Siltron Co., Ltd. Apparatus for growing single crystalline ingot and method for growing same
US11214891B2 (en) 2015-08-19 2022-01-04 Sk Siltron Co., Ltd Apparatus for growing single crystalline ingot and method for growing same

Also Published As

Publication number Publication date
EP1801268A1 (en) 2007-06-27
US20080060572A1 (en) 2008-03-13
KR20070035103A (ko) 2007-03-29
EP1801268A4 (en) 2008-12-31
WO2006025238A1 (ja) 2006-03-09
EP1801268B1 (en) 2011-06-29
KR100881172B1 (ko) 2009-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100881172B1 (ko) 자장 인가식 실리콘 단결정의 인상 방법
TW219955B (ja)
US7282095B2 (en) Silicon single crystal pulling method
KR20100045399A (ko) 실리콘 단결정의 제조 방법
US8795432B2 (en) Apparatus for pulling silicon single crystal
EP1908861A1 (en) Silicon single crystal pulling apparatus and method thereof
JP4758338B2 (ja) 単結晶半導体の製造方法
KR20200111799A (ko) 실리콘 단결정의 산소 농도 추정 방법 및 실리콘 단결정의 제조 방법
TWI635199B (zh) 單晶矽的製造方法
JP2020114802A (ja) シリコン単結晶の製造方法
JP2018177593A (ja) 単結晶の製造方法及び装置
JP4345276B2 (ja) 磁場印加式シリコン単結晶の引上げ方法
JP2004189559A (ja) 単結晶成長方法
JP4310980B2 (ja) シリコン単結晶の引上げ方法
JP5051044B2 (ja) シリコン単結晶の育成方法
JP4951186B2 (ja) 単結晶成長方法
JP5056603B2 (ja) シリコン単結晶の引上げ方法及び該方法により引上げられたインゴットから得られたシリコン単結晶ウェーハ
JP5454625B2 (ja) シリコン単結晶の引上げ方法により引上げられたインゴットから得られたシリコン単結晶ウェーハ
JP2005306669A (ja) シリコン単結晶の引上げ装置及びその方法
JP2018043904A (ja) シリコン単結晶の製造方法
KR20230070287A (ko) 단결정의 제조 방법, 자장 발생 장치 및 단결정 제조 장치
WO2011108417A1 (ja) サファイア単結晶の製造方法、サファイア単結晶引き上げ装置及びサファイア単結晶
KR20080025418A (ko) 실리콘 단결정 인상 장치 및 그 방법
JP2010076947A (ja) シリコン単結晶の製造方法及びこの方法により製造されたシリコン単結晶
JP2008162829A (ja) シリコン単結晶の製造装置及び製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061206

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091215

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100202

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20100330