JP2807594B2 - 単結晶引き上げの印加磁場決定方法 - Google Patents
単結晶引き上げの印加磁場決定方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＭＣＺ法（Magnetic f
ield applied Czochralski crystal growthmethod）に
よる単結晶引き上げの印加磁場決定方法に関するもので
ある。
ield applied Czochralski crystal growthmethod）に
よる単結晶引き上げの印加磁場決定方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＣＺ法によりシリコン単結晶棒を
引き上げ、このシリコン単結晶棒にスライス加工などを
施してシリコンウェーハは製造されている。ＣＺ法は、
石英坩堝内のシリコン融液にシリコン単結晶の種子結晶
を浸し、この種子結晶と石英坩堝とをそれぞれ逆に回転
させながら、種子結晶を徐々に引き上げ、種子結晶と同
じ結晶方位の大口径のシリコン単結晶棒を成長させるも
のである。そして、面内での抵抗率分布の良いシリコン
ウェーハを得るため、シリコン単結晶棒の引き上げに際
して、（結晶回転速度）／（坩堝回転速度）の値を大き
くする方法が用いられている。
引き上げ、このシリコン単結晶棒にスライス加工などを
施してシリコンウェーハは製造されている。ＣＺ法は、
石英坩堝内のシリコン融液にシリコン単結晶の種子結晶
を浸し、この種子結晶と石英坩堝とをそれぞれ逆に回転
させながら、種子結晶を徐々に引き上げ、種子結晶と同
じ結晶方位の大口径のシリコン単結晶棒を成長させるも
のである。そして、面内での抵抗率分布の良いシリコン
ウェーハを得るため、シリコン単結晶棒の引き上げに際
して、（結晶回転速度）／（坩堝回転速度）の値を大き
くする方法が用いられている。
【０００３】また、ＣＺ法の引上装置に磁場を印加した
ＭＣＺ法は、石英坩堝内のシリコン融液の熱対流現象を
抑制し、石英坩堝からシリコン融液への不純物（酸素な
ど）の混入を大幅に低減し、シリコン単結晶棒とシリコ
ン融液との固液界面をより静的な状態に保って、シリコ
ン単結晶棒中の酸素濃度を減少させている。、または、
坩堝回転速度を変化させることにより酸素濃度を制御す
ることが可能である。このように、ＭＣＺ法において
は、ドーパントを添加しないシリコン単結晶棒の引き上
げに際し、その結晶回転速度および坩堝回転速度の調整
により、その酸素濃度の制御が可能であることが知られ
ている。
ＭＣＺ法は、石英坩堝内のシリコン融液の熱対流現象を
抑制し、石英坩堝からシリコン融液への不純物（酸素な
ど）の混入を大幅に低減し、シリコン単結晶棒とシリコ
ン融液との固液界面をより静的な状態に保って、シリコ
ン単結晶棒中の酸素濃度を減少させている。、または、
坩堝回転速度を変化させることにより酸素濃度を制御す
ることが可能である。このように、ＭＣＺ法において
は、ドーパントを添加しないシリコン単結晶棒の引き上
げに際し、その結晶回転速度および坩堝回転速度の調整
により、その酸素濃度の制御が可能であることが知られ
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＣＺ法で、シリコンウェーハの面内抵抗率分布を完全に
均一にするには、坩堝回転速度に対して結晶回転速度を
１０倍以上に設定しなければならいと予想されている
が、現実的には、このような条件で、酸素濃度の水準制
御が行えなくなるため、未だこのＣＺ法では面内抵抗率
の完全な均一化は達成されていない。一方、ＭＣＺ法を
用いたシリコンウェーハでは、酸素濃度の制御は精密に
可能になったものの、シリコンウェーハの面内での抵抗
率分布を完全に均一にできるかどうかは確かめられてい
なかった。
ＣＺ法で、シリコンウェーハの面内抵抗率分布を完全に
均一にするには、坩堝回転速度に対して結晶回転速度を
１０倍以上に設定しなければならいと予想されている
が、現実的には、このような条件で、酸素濃度の水準制
御が行えなくなるため、未だこのＣＺ法では面内抵抗率
の完全な均一化は達成されていない。一方、ＭＣＺ法を
用いたシリコンウェーハでは、酸素濃度の制御は精密に
可能になったものの、シリコンウェーハの面内での抵抗
率分布を完全に均一にできるかどうかは確かめられてい
なかった。
【０００５】
【課題を解決するための知見】本願発明者は、坩堝回転
速度と結晶回転速度とを実現可能な速度で回転しなが
ら、石英坩堝内のシリコン融液に印加される磁場強度を
いろいろ変更した結果、酸素濃度を制御し、なおかつ、
シリコンウェーハの面内での抵抗率分布を完全に均一に
できる磁場強度が存在するという知見を得た。
速度と結晶回転速度とを実現可能な速度で回転しなが
ら、石英坩堝内のシリコン融液に印加される磁場強度を
いろいろ変更した結果、酸素濃度を制御し、なおかつ、
シリコンウェーハの面内での抵抗率分布を完全に均一に
できる磁場強度が存在するという知見を得た。
【０００６】
【発明の目的】そこで、本発明の目的は、酸素濃度を制
御し、なおかつ、シリコンウェーハの面内での抵抗率分
布を完全に均一にできる単結晶引き上げの印加磁場決定
方法を提供することである。
御し、なおかつ、シリコンウェーハの面内での抵抗率分
布を完全に均一にできる単結晶引き上げの印加磁場決定
方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の単結晶引き上げ
の印加磁場決定方法においては、ＭＣＺ法で得られドー
パントを添加した単結晶棒の横断面の面内抵抗率を、複
数の異なった磁場強度に対して、それぞれ測定し、その
相関関係を基に上記面内抵抗率の分布の小さい磁場強度
を決定するものである。
の印加磁場決定方法においては、ＭＣＺ法で得られドー
パントを添加した単結晶棒の横断面の面内抵抗率を、複
数の異なった磁場強度に対して、それぞれ測定し、その
相関関係を基に上記面内抵抗率の分布の小さい磁場強度
を決定するものである。
【０００８】
【作用】本発明に係る単結晶引き上げの印加磁場決定方
法にあっては、ＭＣＺ法で単結晶棒を引き上げる。この
ときの印加磁場強度に対して、単結晶棒の横断面の面内
抵抗率分布を、例えばグラフ上にプロットする。このプ
ロットをＭＣＺ法の印加磁場を変更して複数回行う。こ
の結果、当該引き上げ条件における上記面内抵抗率が完
全に均一になる磁場強度を決定できる。
法にあっては、ＭＣＺ法で単結晶棒を引き上げる。この
ときの印加磁場強度に対して、単結晶棒の横断面の面内
抵抗率分布を、例えばグラフ上にプロットする。このプ
ロットをＭＣＺ法の印加磁場を変更して複数回行う。こ
の結果、当該引き上げ条件における上記面内抵抗率が完
全に均一になる磁場強度を決定できる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の一実施例を説明する。本実施
例に用いる単結晶引上装置は従来周知の構成のＭＣＺ法
の単結晶引上装置と同様である。この単結晶引上装置
は、Ｎ極およびＳ極が所定間隔離れて対向配設された磁
場装置と、この磁場装置の両極間に設けられたチャンバ
と、を有している。この磁場装置は、Ｎ極よりＳ極に向
かって水平方向に磁界を発生するものである。このチャ
ンバの中央部には、モータで回転する坩堝軸が設けられ
ている。この坩堝軸の上端には、有底円筒状の黒鉛サセ
プタが取り付けられている。この黒鉛サセプタ内に、石
英坩堝が着脱可能に保持されている。この石英坩堝も、
略半球形状をなしている。この石英坩堝内にはシリコン
融液が保持されている。
例に用いる単結晶引上装置は従来周知の構成のＭＣＺ法
の単結晶引上装置と同様である。この単結晶引上装置
は、Ｎ極およびＳ極が所定間隔離れて対向配設された磁
場装置と、この磁場装置の両極間に設けられたチャンバ
と、を有している。この磁場装置は、Ｎ極よりＳ極に向
かって水平方向に磁界を発生するものである。このチャ
ンバの中央部には、モータで回転する坩堝軸が設けられ
ている。この坩堝軸の上端には、有底円筒状の黒鉛サセ
プタが取り付けられている。この黒鉛サセプタ内に、石
英坩堝が着脱可能に保持されている。この石英坩堝も、
略半球形状をなしている。この石英坩堝内にはシリコン
融液が保持されている。
【００１０】黒鉛サセプタの外側には、シリコン融液の
加熱用ヒータおよび熱シールド部材がこの黒鉛サセプタ
を取り囲むように配設されている。さらに、チャンバの
上部には、引上機構が設けられている。この引上機構に
よって、引上ワイヤが石英坩堝の上方で、石英坩堝と反
対方向に回転しつつ上下動するように構成されている。
この引上ワイヤの先端には、シードチャックを介してシ
リコン単結晶の種子結晶が取り付けられている。この種
子結晶を、シリコン融液に浸した後上昇させると、種子
結晶を始点として順次成長し、この種子結晶と結晶方位
が同じシリコン単結晶棒がアルゴン雰囲気中で引き上げ
られるものである。
加熱用ヒータおよび熱シールド部材がこの黒鉛サセプタ
を取り囲むように配設されている。さらに、チャンバの
上部には、引上機構が設けられている。この引上機構に
よって、引上ワイヤが石英坩堝の上方で、石英坩堝と反
対方向に回転しつつ上下動するように構成されている。
この引上ワイヤの先端には、シードチャックを介してシ
リコン単結晶の種子結晶が取り付けられている。この種
子結晶を、シリコン融液に浸した後上昇させると、種子
結晶を始点として順次成長し、この種子結晶と結晶方位
が同じシリコン単結晶棒がアルゴン雰囲気中で引き上げ
られるものである。
【００１１】次に、上記単結晶引上装置を使用した単結
晶引き上げの印加磁場決定方法を説明する。引き上げに
先立って、黒鉛サセプタ内にある石英坩堝内に高純度多
結晶シリコン、および、リンを高濃度にドープしたシリ
コン結晶の小片を入れる。これら全体を坩堝軸に取り付
ける。チャンバ内を真空装置で真空にしてから、チャン
バ内へアルゴンガスを供給し、チャンバ内を１０〜２０
Ｔｏｒｒのアルゴン雰囲気にする。磁場装置を用いて、
１０００ガウスの磁場を水平方向に印加しながら、ヒー
タに直接通電して石英坩堝を加熱し原料のシリコン等を
溶融する。
晶引き上げの印加磁場決定方法を説明する。引き上げに
先立って、黒鉛サセプタ内にある石英坩堝内に高純度多
結晶シリコン、および、リンを高濃度にドープしたシリ
コン結晶の小片を入れる。これら全体を坩堝軸に取り付
ける。チャンバ内を真空装置で真空にしてから、チャン
バ内へアルゴンガスを供給し、チャンバ内を１０〜２０
Ｔｏｒｒのアルゴン雰囲気にする。磁場装置を用いて、
１０００ガウスの磁場を水平方向に印加しながら、ヒー
タに直接通電して石英坩堝を加熱し原料のシリコン等を
溶融する。
【００１２】次いで、シードチャックに、結晶方位＜１
００＞のシリコン単結晶の種子結晶を取り付け、この種
子結晶をシリコン融液の液面の中心部に接触させる。こ
の接触と同時に、モータで坩堝軸を５回転／分の坩堝回
転速度で左方向に回転させるとともに、引上機構によ
り、１０回転／分の結晶回転速度で右方向に回転させな
がら、種子結晶をゆっくり上昇させる。この結果、種子
結晶からシリコン単結晶棒が成長して引き上げられてい
く。そして、石英坩堝の斜め上方にある直径制御用光セ
ンサでシリコン単結晶棒の直径を監視し、引上機構の引
き上げ速度を変化（平均１.４〜１.７ｍｍ／分）させ
て、その直径が常に６インチになるように引き上げる。
シリコン単結晶棒の直胴部の長さが６００ｍｍになった
ら、シリコン単結晶棒にテイル処理を施し、結晶方位が
＜１００＞でＮ型のシリコン単結晶棒を単結晶引上装置
より取り出す。
００＞のシリコン単結晶の種子結晶を取り付け、この種
子結晶をシリコン融液の液面の中心部に接触させる。こ
の接触と同時に、モータで坩堝軸を５回転／分の坩堝回
転速度で左方向に回転させるとともに、引上機構によ
り、１０回転／分の結晶回転速度で右方向に回転させな
がら、種子結晶をゆっくり上昇させる。この結果、種子
結晶からシリコン単結晶棒が成長して引き上げられてい
く。そして、石英坩堝の斜め上方にある直径制御用光セ
ンサでシリコン単結晶棒の直径を監視し、引上機構の引
き上げ速度を変化（平均１.４〜１.７ｍｍ／分）させ
て、その直径が常に６インチになるように引き上げる。
シリコン単結晶棒の直胴部の長さが６００ｍｍになった
ら、シリコン単結晶棒にテイル処理を施し、結晶方位が
＜１００＞でＮ型のシリコン単結晶棒を単結晶引上装置
より取り出す。
【００１３】次に、取り出したシリコン単結晶棒を長手
方向に縦割にし、結晶径方向の中心部、周辺部における
抵抗率を四探針法により、シリコンウェーハとしての面
内均一性を評価する。この評価は、｛（周辺部の抵抗率
−中心部の抵抗率）／中心部の抵抗率｝×１００（％）
の式に代入して行い、長手方向において各々１０ヶ所の
測定値を平均して、シリコン単結晶棒の代表値とした。
このようにして求めた代表値および印加磁場の１０００
ガウスを図１に●印でプロットする。図１のグラフは、
縦軸が抵抗率の面内均一性、横軸が印加磁場強度であ
る。
方向に縦割にし、結晶径方向の中心部、周辺部における
抵抗率を四探針法により、シリコンウェーハとしての面
内均一性を評価する。この評価は、｛（周辺部の抵抗率
−中心部の抵抗率）／中心部の抵抗率｝×１００（％）
の式に代入して行い、長手方向において各々１０ヶ所の
測定値を平均して、シリコン単結晶棒の代表値とした。
このようにして求めた代表値および印加磁場の１０００
ガウスを図１に●印でプロットする。図１のグラフは、
縦軸が抵抗率の面内均一性、横軸が印加磁場強度であ
る。
【００１４】次いで、他の引き上げ条件は一定のまま、
ＭＣＺ法の印加磁場を２０００ガウス、３５００ガウ
ス、０ガウスとそれぞれ変化させ、それぞれシリコン単
結晶棒を引き上げ、それぞれ面内抵抗率を測定し、図１
のグラフにそれぞれ●印でプロットする。この結果、１
７００ガウスの磁場強度近傍に、Ｎ型シリコンウェーハ
の面内抵抗率を完全に均一にできる磁場強度があると決
定できる。なお、いずれの場合にも、シリコン単結晶棒
中の酸素濃度は、充分所定の範囲に制御されていること
を、本願出願人により確かめられている。
ＭＣＺ法の印加磁場を２０００ガウス、３５００ガウ
ス、０ガウスとそれぞれ変化させ、それぞれシリコン単
結晶棒を引き上げ、それぞれ面内抵抗率を測定し、図１
のグラフにそれぞれ●印でプロットする。この結果、１
７００ガウスの磁場強度近傍に、Ｎ型シリコンウェーハ
の面内抵抗率を完全に均一にできる磁場強度があると決
定できる。なお、いずれの場合にも、シリコン単結晶棒
中の酸素濃度は、充分所定の範囲に制御されていること
を、本願出願人により確かめられている。
【００１５】次に、他の引き上げ条件は一定のまま、１
９００ガウスの磁場を印加して、ＭＣＺ法でシリコン単
結晶棒を引き上げる。このシリコン単結晶棒のからシリ
コンウェーハを製造し、このシリコンウェーハの面内抵
抗率を測定すると、シリコンウェーハの面内の中心部お
よび周辺部の抵抗率が共に同一になっている。したがっ
て、面内抵抗率分布が完全に均一なシリコンウェーハを
製造することができるものである。
９００ガウスの磁場を印加して、ＭＣＺ法でシリコン単
結晶棒を引き上げる。このシリコン単結晶棒のからシリ
コンウェーハを製造し、このシリコンウェーハの面内抵
抗率を測定すると、シリコンウェーハの面内の中心部お
よび周辺部の抵抗率が共に同一になっている。したがっ
て、面内抵抗率分布が完全に均一なシリコンウェーハを
製造することができるものである。
【００１６】次いで、ボロンをドープしたＰ型のシリコ
ン単結晶棒をＭＣＺ法で引き上げる。このときの印加す
る磁場を、０ガウス、１０００ガウス、２０００ガウ
ス、３５００ガウスに変化させる。それぞれ引き上げた
シリコン単結晶棒からシリコンウェーハを製造し、抵抗
率分布を測定し、図１に■印でプロットする。この結
果、Ｐ型シリコンウェーハの面内抵抗率を完全に均一に
できる磁場強度を決定できる。この２０００ガウスの磁
場を印加して、ＭＣＺ法で引き上げたシリコン単結晶棒
から製造したシリコンウェーハの面内抵抗率は、中心
部、周辺部で同一であり、完全に均一になっている。同
様にして、アンチモン、ヒ素などをドープした場合につ
いても同様の実験を行い、一般にシリコンウェーハの面
内抵抗率分布を±５％以内に制御するには、印加される
磁場強度は１５００〜２５００ガウスが好適であること
を確かめている。
ン単結晶棒をＭＣＺ法で引き上げる。このときの印加す
る磁場を、０ガウス、１０００ガウス、２０００ガウ
ス、３５００ガウスに変化させる。それぞれ引き上げた
シリコン単結晶棒からシリコンウェーハを製造し、抵抗
率分布を測定し、図１に■印でプロットする。この結
果、Ｐ型シリコンウェーハの面内抵抗率を完全に均一に
できる磁場強度を決定できる。この２０００ガウスの磁
場を印加して、ＭＣＺ法で引き上げたシリコン単結晶棒
から製造したシリコンウェーハの面内抵抗率は、中心
部、周辺部で同一であり、完全に均一になっている。同
様にして、アンチモン、ヒ素などをドープした場合につ
いても同様の実験を行い、一般にシリコンウェーハの面
内抵抗率分布を±５％以内に制御するには、印加される
磁場強度は１５００〜２５００ガウスが好適であること
を確かめている。
【００１７】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明に係る単
結晶引き上げの印加磁場決定方法によれば、面内抵抗率
が完全に均一なウェーハを製造できる単結晶棒の引き上
げ条件が決定できる。
結晶引き上げの印加磁場決定方法によれば、面内抵抗率
が完全に均一なウェーハを製造できる単結晶棒の引き上
げ条件が決定できる。
【図１】本発明の一実施例に係る単結晶引き上げの印加
磁場決定方法で利用するグラフある。
磁場決定方法で利用するグラフある。
フロントページの続き (72)発明者 新行内 隆之 埼玉県大宮市北袋町一丁目297番地 三 菱マテリアル株式会社 中央研究所内 審査官 五十棲 毅 (56)参考文献 特開 平５−208892（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C30B 15/20 - 15/28 C30B 28/00 - 35/00
Claims (1)
- 【請求項１】 ＭＣＺ法で得られドーパントを添加した
単結晶棒の横断面の面内抵抗率を、複数の異なった磁場
強度に対して、それぞれ測定し、 その相関関係を基に上記面内抵抗率の分布の小さい磁場
強度を決定することを特徴とする単結晶引き上げの印加
磁場決定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9874692A JP2807594B2 (ja) | 1992-03-25 | 1992-03-25 | 単結晶引き上げの印加磁場決定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9874692A JP2807594B2 (ja) | 1992-03-25 | 1992-03-25 | 単結晶引き上げの印加磁場決定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05270973A JPH05270973A (ja) | 1993-10-19 |
| JP2807594B2 true JP2807594B2 (ja) | 1998-10-08 |
Family
ID=14228041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9874692A Expired - Lifetime JP2807594B2 (ja) | 1992-03-25 | 1992-03-25 | 単結晶引き上げの印加磁場決定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2807594B2 (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 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002184733A (ja) | 2000-12-18 | 2002-06-28 | Hitachi Ltd | 処理方法、測定方法及び半導体装置の製造方法 |
-
1992
- 1992-03-25 JP JP9874692A patent/JP2807594B2/ja not_active Expired - Lifetime
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 |
|---|---|
| JPH05270973A (ja) | 1993-10-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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