JP4310980B2 - シリコン単結晶の引上げ方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チョクラルスキー法（以下、ＣＺ法という。）シリコン単結晶のインゴット（以下、単にインゴットという。）をシリコン融液から引上げる方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のインゴットの引上げ方法として、ＣＺ法によりインゴットを石英るつぼから引上げる過程で、制御するように石英るつぼの周囲及び底部にサイドヒータ及びボトムヒータをそれぞれ臨ませ、石英るつぼの周壁及び底壁の温度が設定温度になるように上記サイドヒータ及びボトムヒータの出力をそれぞれ制御する単結晶製造方法が開示されている（特許第２６８１１１４号）。
この単結晶製造方法では、インゴットの引上げ中にサイドヒータ及びボトムヒータの出力を制御することにより、引上げ方向におけるインゴット中の酸素濃度を均一にすることができる、即ちインゴットの引上げ方向における酸素濃度の変動幅を大幅に低減できる。この結果、上記インゴットをスライスすることにより、均一性が高い半導体基板が得られるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の特許第２６８１１１４号公報に示された単結晶製造方法では、インゴット中の酸素濃度が均一であるため、全長にわたって同じ品質のインゴットを製造する場合に有効である。
しかし、顧客の注文によっては１本のインゴットの半分しか結晶を必要としない場合があり、これらの顧客の要求するインゴット中の酸素濃度も様々であるため、上記従来の単結晶製造方法により製造されたインゴットでは歩留まりが低下する問題点があった。
【０００４】
本発明の目的は、インゴットのトップ部を一方の顧客の要求を満たす低い酸素濃度に制御し、インゴットのボトム部を他方の顧客の要求を満たす高い酸素濃度に保つことにより、インゴットを有効利用して歩留まりの向上を図る、シリコン単結晶の引上げ方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、図１に示すように、チャンバ１１内にシリコン融液１２を貯留する石英るつぼ１３を設け、石英るつぼ１３の外周面に対向してサイドヒータ１８を設け、石英るつぼ１３の下面に対向してボトムヒータ２０を設け、サイドヒータ１８及びボトムヒータ２０の電力をそれぞれ制御しながら、シリコン融液１２からインゴット２５を引上げる方法の改良である。
その特徴ある構成は、サイドヒータ１８及びボトムヒータ２０の合計電力をシリコン単結晶インゴット２５の引上げ中ほぼ一定になるように調整し、インゴット２５の直径が２００ｍｍであり、インゴット２５の引上げ中にボトムヒータ２０の電力をインゴット２５の単位引上げ時間に対して０．５〜２．０ｋＷ／分の割合で上昇させるところにある。
【０００６】
この請求項１に記載されたシリコン単結晶の引上げ方法では、インゴット２５の引上げ中にボトムヒータ２０の電力をインゴット２５の単位引上げ時間に対して０．５〜２．０ｋＷ／分の割合で上昇させると、石英るつぼ１３の中心に鉛直方向に上昇するシリコン融液１２の第１対流１２ａの速度が急激に大きくなるので、石英るつぼ１３からシリコン融液１２に溶出した酸素は、石英るつぼ１３の側壁内面に沿って上昇しシリコン融液１２表面近傍を通るシリコン融液１２の第２対流１２ｂによりインゴット２５に導入される量より、上記第１対流１２ａによりインゴット２５に直接導入される量の方が急激に多くなる。この結果、インゴット２５内の酸素濃度が低濃度から高濃度に変化する部分は極めて短くて済むので、インゴット２５を有効利用できる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、図１に示すように、インゴット２５の直径が２００ｍｍであり、インゴット２５の引上げ中にボトムヒータ２０の電力をインゴット２５の単位引上げ長さに対して０．５〜２．０ｋＷ／ｍｍの割合で上昇させることを特徴とする。
この請求項２に記載されたシリコン単結晶の引上げ方法では、インゴット２５の引上げ中にボトムヒータ２０の電力をインゴット２５の単位引上げ長さに対して０．５〜２．０ｋＷ／ｍｍの割合で上昇させると、上記請求項１と同様に、石英るつぼ１３の中心に鉛直方向に上昇するシリコン融液１２の第１対流１２ａの速度が急激に大きくなるので、石英るつぼ１３からシリコン融液１２に溶出した酸素は、石英るつぼ１３の側壁内面に沿って上昇しシリコン融液１２表面近傍を通るシリコン融液１２の第２対流１２ｂによりインゴット２５に導入される量より、上記第１対流１２ａによりインゴット２５に直接導入される量の方が急激に多くなる。この結果、インゴット２５内の酸素濃度が低濃度から高濃度に変化する部分は極めて短くて済むので、インゴット２５を有効利用できる。
【０００８】
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、更に図１に示すように、インゴット２５の引上げ中であってボトムヒータ２０を作動させたときからインゴット２５を２０〜１００ｍｍ引上げている間に、ボトムヒータ２０の電力を上記合計電力の２５〜７５％まで上昇させることを特徴とする。
この請求項３に記載されたシリコン単結晶の引上げ方法では、インゴット２５内の酸素濃度が低濃度から高濃度に変化する部分を２０〜１００ｍｍと短くしてインゴット２５を有効利用できるとともに、インゴット２５のボトム側の酸素濃度を所定の高い範囲に保持できる。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３いずれかに係る発明であって、更に図１に示すように、インゴット２５の引上げ中にチャンバ１１内を流通する不活性ガスの流量をインゴット２５の引上げ長さに対して０．１〜２．０リットル／（分・ｍｍ）の割合で減少させるとともに、チャンバ１１内の圧力をインゴット２５の引上げ長さに対して０．１〜１．０torr／ｍｍの割合で上昇させることを特徴とする。
この請求項４に記載されたシリコン単結晶の引上げ方法では、チャンバ１１内の不活性ガスの流量の急激な減少及び圧力の急激な上昇により、シリコン融液１２の第２対流１２ｂがシリコン融液１２表面近傍を通るときに、液面から蒸発する酸素量が低下するので、インゴット２５内の酸素濃度が低濃度から高濃度に変化する部分が更に短くなり、インゴット２５を更に有効利用できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、シリコン単結晶の引上げ装置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サイドヒータ１８により包囲され、このサイドヒータ１８は保温筒１９により包囲される。また石英るつぼ１３の下面は石英るつぼ１３の下面から所定の間隔をあけてボトムヒータ２０が設けられる。サイドヒータ１８及びボトムヒータ２０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。
【００１１】
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のインゴット２５を引上げるための種結晶２４が取付けられる。
【００１２】
更にチャンバ１１にはこのチャンバ１１のインゴット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。
【００１３】
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１７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、即ちインゴット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、インゴット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。
【００１４】
インゴット２５の外周面と石英るつぼ１３の内周面との間にはインゴット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がチャンバ１１内に固定される。この実施の形態における筒部３７は同一直径の筒状体であり、この筒部３７の下部には筒内の方向に膨出する膨出部４１が設けられる。膨出部４１の内部には、カーボン繊維からなるフェルト材を充填することにより形成されたリング状の蓄熱部材４７が設けられる。
【００１５】
このように構成された引上げ装置を用いてシリコン単結晶を引上げる方法を説明する。
先ず石英るつぼ１３を所定の回転速度で回転させ、種結晶２４を石英るつぼ１３とは逆方向に所定の回転速度で回転させながら、シリコン融液１２に浸した種結晶２４を引上げることにより、インゴット２５をシリコン融液１２から引上げる。またインゴット２５は、種結晶２４に連続して引上げられるトップ側インゴット２５ａと、このトップ側インゴット２５ａに連続して引上げられるボトム側インゴット２５ｂと、トップ側インゴット２５ａとボトム側インゴット２５ｂの中間に位置しかつサイドヒータ１８及びボトムヒータ２０の電力が急激に変更される際に引上げられる中間インゴット２５ｅとを有する。なお、中間インゴット２５ｅはインゴット２５の直胴部の任意の位置に設けられ、これによりトップ側インゴット２５ａとボトム側インゴット２５ｂの長さは変化する。
【００１６】
ここで、サイドヒータ１８及びボトムヒータ２０の合計電力はインゴット２５の引上げ中ほぼ一定になるように調整する。具体的には、トップ側インゴット２５ａの引上げ時にはボトムヒータ２０をオフした状態でサイドヒータ１８のみを制御して石英るつぼ１３の温度及びこの石英るつぼ１３内のシリコン融液１２の温度を調整する。そしてトップ側インゴット２５ａの引上げが完了したときにはサイドヒータ１８及びボトムヒータ２０をオンした状態で両ヒータ１８，２０を制御して石英るつぼ１３の温度及びこの石英るつぼ１３内のシリコン融液１２の温度を調整する。
【００１７】
インゴット２５の直胴部の直径が２００ｍｍであり、上記トップ側インゴット２５ａの引上げが完了したときに、ボトムヒータ２０の電力をインゴット２５の単位引上げ時間に対して０．５〜２．０ｋＷ／分、好ましくは２．０ｋＷ／分の割合で上昇させるとともに、チャンバ１１内の不活性ガスの流量をインゴット２５の引上げ長さに対して０．１〜２．０リットル／（分・ｍｍ）、好ましくは０．５〜１．０リットル／（分・ｍｍ）の割合で減少させ、かつチャンバ１１内の圧力をインゴット２５の引上げ長さに対して０．１〜１．０torr／ｍｍ、好ましくは０．３〜１．０torr／ｍｍの割合で上昇させる。またボトムヒータ２０を作動させたときからインゴット２５を２０〜１００ｍｍ引上げている間、即ち中間インゴット２０ｅの引上げ中に、ボトムヒータ２０の電力を上記合計電力の２５〜７５％、好ましくは４０〜６０％まで上昇させるとともに、チャンバ１１内の不活性ガスの流量を２０〜１００リットル／分減少させ、かつチャンバ１１内の圧力を１０〜４０torr上昇させる。
【００１８】
ここで、トップ側インゴット２５ａの引上げが完了したときからのボトムヒータ２０の電力の上昇割合を０．５〜２．０ｋＷ／分の範囲に限定したのは、０．５ｋＷ／分未満では中間インゴット２５ｅが長くなって効率が悪くなり、２．０ｋＷ／分を越えるとシリコン融液１２の温度変化が大きくなってインゴット２５の直径変動や引上げ速度の変動が生じるからである。またトップ側インゴット２５ａの引上げが完了したときからのチャンバ１１内の不活性ガスの流量の減少割合をインゴット２５の引上げ長さに対して０．１〜２．０リットル／（分・ｍｍ）の範囲に限定したのは０．１リットル／（分・ｍｍ）未満では中間インゴット２５ｅが長くなって効率が悪くなり、２．０リットル／（分・ｍｍ）を越えるとチャンバ１１内の圧力の制御が困難になるからである。更にトップ側インゴット２５ａの引上げが完了したときからのチャンバ１１内の圧力の上昇割合をインゴット２５の引上げ長さに対して０．１〜１．０torr／ｍｍの範囲に限定したのは、０．１torr／ｍｍ未満では中間インゴット２５ｅが長くなって効率が悪くなり、１．０torr／ｍｍを越えるとチャンバ１１内の圧力の制御が困難になるからである。
【００１９】
中間インゴット２５ｅの引上げ中にボトムヒータ２０の電力を上記合計電力の２５〜７５％の範囲まで上昇させたのは、２５％未満ではボトム側インゴット２５ｂの酸素濃度が所定濃度まで上昇せず、７５％を越えるとサイドヒータ１８の温度が低くシリコン融液１２がその液面周辺部で固化してしまう場合があるからである。また中間インゴット２５ｅの引上げ中にチャンバ１１内の不活性ガスの流量の減少幅を２０〜１００リットル／分の範囲に限定したのは、２０リットル／分未満では酸素濃度の上昇幅が小さく、１００リットル／分を越えると下記のチャンバ１１内の圧力の上昇と同時に行った場合にチャンバ１１内の圧力の制御性が悪くなり、チャンバ１１内にシリコン酸化物のベーパーが付着することがあるからである。更に中間インゴット２５ｅの引上げ中にチャンバ１１内の圧力の上昇幅を１０〜４０torrの範囲に限定したのは、１０torr未満では酸素濃度の上昇幅が小さく、４０torrを越えると上記の不活性ガスの減少と同時に行った場合にチャンバ１１内の圧力の制御性が悪くなり、チャンバ１１内にシリコン酸化物のベーパーが付着することがあるからである。
【００２０】
上記方法でインゴット２５を引上げたときの作用を説明する。
先ずトップ側インゴット２５ａの引上げ時には、ボトムヒータ２０がオフし、サイドヒータ１８のみがオンしているため、図１の破線で示す第１対流１２ａ、即ち石英るつぼ１３の中心に鉛直方向に上昇するシリコン融液１２の対流の速度は小さく、二点鎖線で示す石英るつぼ１３の側壁内面に沿って上昇するシリコン融液１２の第２対流１２ｂの速度は大きい。このため石英るつぼ１３からシリコン融液１２に溶出した酸素の大部分は第２対流１２ｂにより運ばれるけれども、この酸素はシリコン融液１２の液面近傍を通るときに蒸発するため、インゴット２５に導入される酸素量は少ない。
【００２１】
次にトップ側インゴット２５ａの引上げが完了すると、ボトムヒータ２０をオンしてその電力を急激に上昇させると同時にサイドヒータ１８の電力を急激に下降させるため、第１対流１２ａの速度が急激に大きくなるとともに、第２対流１２ｂの速度が急激に小さくなる。このため石英るつぼ１３からシリコン融液１２に溶出した酸素は第２対流１２ｂにより運ばれる量よりも第１対流１２ａにより運ばれる量の方が次第に多くなる。この結果、中間インゴット２５ｅ内の酸素濃度は低濃度から高濃度に急激に変化する。具体的には、中間インゴット２５ｅの上下端の酸素濃度の差は０．２×１０18〜０．５×１０18atoms／cm3（旧ＡＳＴＭ）と大きくなる。
【００２２】
更にシリコン融液１２中の第１対流１２ａ及び第２対流１２ｂがほぼ定常状態になって、ボトム側インゴット２５ｂの引上げに移行すると、第１対流１２ａの速度が大きい状態に保たれるとともに、第２対流１２ｂの速度が小さい状態に保たれる。このため石英るつぼ１３からシリコン融液１２に溶出した酸素の大部分は第１対流１２ａによりインゴット２５及びシリコン融液１２の固液界面に直接運ばれるため、インゴット２５に導入される酸素量は多い。この結果、ボトム側インゴット２５ｂ内の酸素濃度は高い値に保たれる。この結果、トップ側インゴット２５ａを低い酸素濃度を要求する顧客に供給し、ボトム側インゴット２５ｂを高い酸素濃度を要求する別の顧客に供給することが可能となり、インゴット２５のうち無駄になる部分はインゴット２５の全長に対して短い中間インゴット２５ｅだけであるので、インゴット２５を有効利用でき、インゴット２５の歩留まりを向上できる。
【００２３】
なお、この実施の形態では、インゴット２５の引上げ中にボトムヒータ２０の電力をインゴット２５の単位引上げ時間に対して０．５〜２．０ｋＷ／分の割合で上昇させたが、インゴット２５の引上げ中にボトムヒータ２０の電力をインゴット２５の単位引上げ長さに対して０．５〜２．０ｋＷ／ｍｍの割合で上昇させてもよい。この場合も、ボトムヒータ２０を作動させたときからインゴット２５を２０〜１００ｍｍ引上げている間に、ボトムヒータ２０の電力を上記合計電力の２５〜７５％、好ましくは４０〜６０％まで上昇させる。ここで、インゴット２５の引上げ中にボトムヒータの電力の上昇割合をインゴットの単位引上げ長さに対して０．５〜２．０ｋＷ／ｍｍの範囲に限定したのは、０．５ｋＷ／ｍｍ未満では中間インゴット２５ｅが長くなって効率が悪くなり、２．０ｋＷ／ｍｍを越えるとシリコン融液１２の温度変化が大きくなってインゴット２５の直径変動や引上げ速度の変動が生じるからである。
【００２４】
【実施例】
次に本発明の実施例について詳しく説明する。
＜実施例１＞
先ず図１に示す引上げ装置１０を用いて直径及び全長がそれぞれ２００ｍｍ及び１４００ｍｍであるインゴット２５を引上げた。このときチャンバ１１内のアルゴンガスの流量が１３０リットル／分となるように、かつチャンバ１１内の圧力が３０torrとなるように、第１及び第２流量調整弁３１，３２を調整した。
【００２５】
インゴット２５を１０５０ｍｍ引上げたときから、ボトムヒータ２０の電力をインゴット２５の単位引上げ時間に対して２ｋＷ／分の割合で上昇させた（図３の破線）。またインゴット２５を１０００〜１０９０ｍｍ引上げているときにチャンバ１１内のアルゴンガスの流量を０．２リットル／（分・ｍｍ）の割合で減少させ、インゴット２５を１０９０〜１１５０ｍｍ引上げているときにチャンバ１１内のアルゴンガスの流量を０．８３リットル／（分・ｍｍ）の割合で減少させた（図４）。更にチャンバ１１内の圧力をインゴット２５の引上げ長さに対して０．３torr／ｍｍの割合で上昇させた（図５）。
【００２６】
一方、ボトムヒータ２０を作動させたときからインゴット２５を５０ｍｍ引上げている間、即ち中間インゴット２０ｅの引上げ中に、ボトムヒータ２０の電力を４０ｋＷ（サイドヒータ１８及びボトムヒータ２０の合計電力の約５０％）まで上昇させるとともに（図３の破線）、チャンバ１１内のアルゴンガスの流量を６０リットル／分まで減少させ（図４、減少幅７０リットル／分）、かつチャンバ１１内の圧力を４８torrまで上昇させた（図５、上昇幅１８torr）。このようにして引上げられたインゴットを実施例１とした。
【００２７】
＜試験及び評価＞
上記実施例１のインゴットの酸素濃度を測定した。その結果を図３の実線で示す。
図３から明らかなように、インゴット内の酸素濃度が低濃度から高濃度に急激に変化する部分、即ち中間インゴットの長さは１００ｍｍと短くなり、トップ側インゴットは抵抗率の低いウェーハの製作を可能とする低酸素濃度のインゴットを要求する顧客の要望を満たしたものとなり、ボトム側インゴットは抵抗率の高いウェーハの作製を可能とする高酸素濃度を要求する顧客の要望を満たしたものとなった。
【００２８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、インゴットの直径が２００ｍｍであり、インゴットの引上げ中にボトムヒータの電力をインゴットの単位引上げ時間に対して０．５〜２．０ｋＷ／分の割合で上昇させたので、石英るつぼの中心に鉛直方向に上昇するシリコン融液の第１対流の速度が急激に大きくなる。これにより石英るつぼからシリコン融液に溶出した酸素は、石英るつぼの側壁内面に沿って上昇するシリコン融液の第２対流によりシリコン融液表面近傍を通ってインゴットに導入される量より、上記第１対流により直接インゴットに導入される量の方が急激に多くなるので、インゴット内の酸素濃度が低濃度から急激に高濃度に変化する部分は極めて短くて済む。この結果、インゴットを有効利用できるので、インゴットの歩留まりを向上できる。
またインゴットの引上げ中にボトムヒータの電力をインゴットの単位引上げ長さに対して０．５〜２．０ｋＷ／ｍｍの割合で上昇させても、上記と同様の効果が得られる。
【００２９】
またサイドヒータ及びボトムヒータの合計電力をインゴットの引上げ中ほぼ一定になるように調整し、インゴットの引上げ中であってボトムヒータを作動させたときからインゴットを２０〜１００ｍｍ引上げている間に、ボトムヒータの電力を上記合計電力の２５〜７５％まで上昇させれば、インゴット内の酸素濃度が低濃度から高濃度に変化する部分を２０〜１００ｍｍと短く抑えてインゴットを有効利用できるとともに、インゴットのボトム側の酸素濃度を所定の高い範囲に保持できる。
更にインゴットの引上げ中にチャンバ内を流通する不活性ガスの流量をインゴットの引上げ長さに対して０．１〜２．０リットル／（分・ｍｍ）の割合で減少させるとともに、チャンバ内の圧力をインゴットの引上げ長さに対して０．１〜１．０torr／ｍｍの割合で上昇させれば、シリコン融液の第２対流がシリコン融液表面近傍を通るときに液面から蒸発する酸素量が低下するので、インゴット内の酸素濃度の低濃度から高濃度への変化割合が大きくなる。この結果、インゴットを更に有効利用できるので、インゴットの歩留まりを更に向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法に使用する引上げ装置の断面構成図。
【図２】その装置により引上げられるインゴットを示す図。
【図３】そのインゴットの引上げ方向における酸素濃度の変化と、そのインゴットの引上げ中のボトムヒータの電力の変化を示す図。
【図４】そのインゴットの引上げ中のアルゴンガスの流量の変化を示す図。
【図５】そのインゴットの引上げ中のチャンバ内圧力の変化を示す図。
【符号の説明】
１１ チャンバ
１２ シリコン融液
１３ 石英るつぼ
１８ サイドヒータ
２０ ボトムヒータ
２５ インゴット
【発明の属する技術分野】
本発明は、チョクラルスキー法（以下、ＣＺ法という。）シリコン単結晶のインゴット（以下、単にインゴットという。）をシリコン融液から引上げる方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のインゴットの引上げ方法として、ＣＺ法によりインゴットを石英るつぼから引上げる過程で、制御するように石英るつぼの周囲及び底部にサイドヒータ及びボトムヒータをそれぞれ臨ませ、石英るつぼの周壁及び底壁の温度が設定温度になるように上記サイドヒータ及びボトムヒータの出力をそれぞれ制御する単結晶製造方法が開示されている（特許第２６８１１１４号）。
この単結晶製造方法では、インゴットの引上げ中にサイドヒータ及びボトムヒータの出力を制御することにより、引上げ方向におけるインゴット中の酸素濃度を均一にすることができる、即ちインゴットの引上げ方向における酸素濃度の変動幅を大幅に低減できる。この結果、上記インゴットをスライスすることにより、均一性が高い半導体基板が得られるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の特許第２６８１１１４号公報に示された単結晶製造方法では、インゴット中の酸素濃度が均一であるため、全長にわたって同じ品質のインゴットを製造する場合に有効である。
しかし、顧客の注文によっては１本のインゴットの半分しか結晶を必要としない場合があり、これらの顧客の要求するインゴット中の酸素濃度も様々であるため、上記従来の単結晶製造方法により製造されたインゴットでは歩留まりが低下する問題点があった。
【０００４】
本発明の目的は、インゴットのトップ部を一方の顧客の要求を満たす低い酸素濃度に制御し、インゴットのボトム部を他方の顧客の要求を満たす高い酸素濃度に保つことにより、インゴットを有効利用して歩留まりの向上を図る、シリコン単結晶の引上げ方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、図１に示すように、チャンバ１１内にシリコン融液１２を貯留する石英るつぼ１３を設け、石英るつぼ１３の外周面に対向してサイドヒータ１８を設け、石英るつぼ１３の下面に対向してボトムヒータ２０を設け、サイドヒータ１８及びボトムヒータ２０の電力をそれぞれ制御しながら、シリコン融液１２からインゴット２５を引上げる方法の改良である。
その特徴ある構成は、サイドヒータ１８及びボトムヒータ２０の合計電力をシリコン単結晶インゴット２５の引上げ中ほぼ一定になるように調整し、インゴット２５の直径が２００ｍｍであり、インゴット２５の引上げ中にボトムヒータ２０の電力をインゴット２５の単位引上げ時間に対して０．５〜２．０ｋＷ／分の割合で上昇させるところにある。
【０００６】
この請求項１に記載されたシリコン単結晶の引上げ方法では、インゴット２５の引上げ中にボトムヒータ２０の電力をインゴット２５の単位引上げ時間に対して０．５〜２．０ｋＷ／分の割合で上昇させると、石英るつぼ１３の中心に鉛直方向に上昇するシリコン融液１２の第１対流１２ａの速度が急激に大きくなるので、石英るつぼ１３からシリコン融液１２に溶出した酸素は、石英るつぼ１３の側壁内面に沿って上昇しシリコン融液１２表面近傍を通るシリコン融液１２の第２対流１２ｂによりインゴット２５に導入される量より、上記第１対流１２ａによりインゴット２５に直接導入される量の方が急激に多くなる。この結果、インゴット２５内の酸素濃度が低濃度から高濃度に変化する部分は極めて短くて済むので、インゴット２５を有効利用できる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、図１に示すように、インゴット２５の直径が２００ｍｍであり、インゴット２５の引上げ中にボトムヒータ２０の電力をインゴット２５の単位引上げ長さに対して０．５〜２．０ｋＷ／ｍｍの割合で上昇させることを特徴とする。
この請求項２に記載されたシリコン単結晶の引上げ方法では、インゴット２５の引上げ中にボトムヒータ２０の電力をインゴット２５の単位引上げ長さに対して０．５〜２．０ｋＷ／ｍｍの割合で上昇させると、上記請求項１と同様に、石英るつぼ１３の中心に鉛直方向に上昇するシリコン融液１２の第１対流１２ａの速度が急激に大きくなるので、石英るつぼ１３からシリコン融液１２に溶出した酸素は、石英るつぼ１３の側壁内面に沿って上昇しシリコン融液１２表面近傍を通るシリコン融液１２の第２対流１２ｂによりインゴット２５に導入される量より、上記第１対流１２ａによりインゴット２５に直接導入される量の方が急激に多くなる。この結果、インゴット２５内の酸素濃度が低濃度から高濃度に変化する部分は極めて短くて済むので、インゴット２５を有効利用できる。
【０００８】
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、更に図１に示すように、インゴット２５の引上げ中であってボトムヒータ２０を作動させたときからインゴット２５を２０〜１００ｍｍ引上げている間に、ボトムヒータ２０の電力を上記合計電力の２５〜７５％まで上昇させることを特徴とする。
この請求項３に記載されたシリコン単結晶の引上げ方法では、インゴット２５内の酸素濃度が低濃度から高濃度に変化する部分を２０〜１００ｍｍと短くしてインゴット２５を有効利用できるとともに、インゴット２５のボトム側の酸素濃度を所定の高い範囲に保持できる。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３いずれかに係る発明であって、更に図１に示すように、インゴット２５の引上げ中にチャンバ１１内を流通する不活性ガスの流量をインゴット２５の引上げ長さに対して０．１〜２．０リットル／（分・ｍｍ）の割合で減少させるとともに、チャンバ１１内の圧力をインゴット２５の引上げ長さに対して０．１〜１．０torr／ｍｍの割合で上昇させることを特徴とする。
この請求項４に記載されたシリコン単結晶の引上げ方法では、チャンバ１１内の不活性ガスの流量の急激な減少及び圧力の急激な上昇により、シリコン融液１２の第２対流１２ｂがシリコン融液１２表面近傍を通るときに、液面から蒸発する酸素量が低下するので、インゴット２５内の酸素濃度が低濃度から高濃度に変化する部分が更に短くなり、インゴット２５を更に有効利用できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、シリコン単結晶の引上げ装置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サイドヒータ１８により包囲され、このサイドヒータ１８は保温筒１９により包囲される。また石英るつぼ１３の下面は石英るつぼ１３の下面から所定の間隔をあけてボトムヒータ２０が設けられる。サイドヒータ１８及びボトムヒータ２０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。
【００１１】
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のインゴット２５を引上げるための種結晶２４が取付けられる。
【００１２】
更にチャンバ１１にはこのチャンバ１１のインゴット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。
【００１３】
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１７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、即ちインゴット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、インゴット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。
【００１４】
インゴット２５の外周面と石英るつぼ１３の内周面との間にはインゴット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がチャンバ１１内に固定される。この実施の形態における筒部３７は同一直径の筒状体であり、この筒部３７の下部には筒内の方向に膨出する膨出部４１が設けられる。膨出部４１の内部には、カーボン繊維からなるフェルト材を充填することにより形成されたリング状の蓄熱部材４７が設けられる。
【００１５】
このように構成された引上げ装置を用いてシリコン単結晶を引上げる方法を説明する。
先ず石英るつぼ１３を所定の回転速度で回転させ、種結晶２４を石英るつぼ１３とは逆方向に所定の回転速度で回転させながら、シリコン融液１２に浸した種結晶２４を引上げることにより、インゴット２５をシリコン融液１２から引上げる。またインゴット２５は、種結晶２４に連続して引上げられるトップ側インゴット２５ａと、このトップ側インゴット２５ａに連続して引上げられるボトム側インゴット２５ｂと、トップ側インゴット２５ａとボトム側インゴット２５ｂの中間に位置しかつサイドヒータ１８及びボトムヒータ２０の電力が急激に変更される際に引上げられる中間インゴット２５ｅとを有する。なお、中間インゴット２５ｅはインゴット２５の直胴部の任意の位置に設けられ、これによりトップ側インゴット２５ａとボトム側インゴット２５ｂの長さは変化する。
【００１６】
ここで、サイドヒータ１８及びボトムヒータ２０の合計電力はインゴット２５の引上げ中ほぼ一定になるように調整する。具体的には、トップ側インゴット２５ａの引上げ時にはボトムヒータ２０をオフした状態でサイドヒータ１８のみを制御して石英るつぼ１３の温度及びこの石英るつぼ１３内のシリコン融液１２の温度を調整する。そしてトップ側インゴット２５ａの引上げが完了したときにはサイドヒータ１８及びボトムヒータ２０をオンした状態で両ヒータ１８，２０を制御して石英るつぼ１３の温度及びこの石英るつぼ１３内のシリコン融液１２の温度を調整する。
【００１７】
インゴット２５の直胴部の直径が２００ｍｍであり、上記トップ側インゴット２５ａの引上げが完了したときに、ボトムヒータ２０の電力をインゴット２５の単位引上げ時間に対して０．５〜２．０ｋＷ／分、好ましくは２．０ｋＷ／分の割合で上昇させるとともに、チャンバ１１内の不活性ガスの流量をインゴット２５の引上げ長さに対して０．１〜２．０リットル／（分・ｍｍ）、好ましくは０．５〜１．０リットル／（分・ｍｍ）の割合で減少させ、かつチャンバ１１内の圧力をインゴット２５の引上げ長さに対して０．１〜１．０torr／ｍｍ、好ましくは０．３〜１．０torr／ｍｍの割合で上昇させる。またボトムヒータ２０を作動させたときからインゴット２５を２０〜１００ｍｍ引上げている間、即ち中間インゴット２０ｅの引上げ中に、ボトムヒータ２０の電力を上記合計電力の２５〜７５％、好ましくは４０〜６０％まで上昇させるとともに、チャンバ１１内の不活性ガスの流量を２０〜１００リットル／分減少させ、かつチャンバ１１内の圧力を１０〜４０torr上昇させる。
【００１８】
ここで、トップ側インゴット２５ａの引上げが完了したときからのボトムヒータ２０の電力の上昇割合を０．５〜２．０ｋＷ／分の範囲に限定したのは、０．５ｋＷ／分未満では中間インゴット２５ｅが長くなって効率が悪くなり、２．０ｋＷ／分を越えるとシリコン融液１２の温度変化が大きくなってインゴット２５の直径変動や引上げ速度の変動が生じるからである。またトップ側インゴット２５ａの引上げが完了したときからのチャンバ１１内の不活性ガスの流量の減少割合をインゴット２５の引上げ長さに対して０．１〜２．０リットル／（分・ｍｍ）の範囲に限定したのは０．１リットル／（分・ｍｍ）未満では中間インゴット２５ｅが長くなって効率が悪くなり、２．０リットル／（分・ｍｍ）を越えるとチャンバ１１内の圧力の制御が困難になるからである。更にトップ側インゴット２５ａの引上げが完了したときからのチャンバ１１内の圧力の上昇割合をインゴット２５の引上げ長さに対して０．１〜１．０torr／ｍｍの範囲に限定したのは、０．１torr／ｍｍ未満では中間インゴット２５ｅが長くなって効率が悪くなり、１．０torr／ｍｍを越えるとチャンバ１１内の圧力の制御が困難になるからである。
【００１９】
中間インゴット２５ｅの引上げ中にボトムヒータ２０の電力を上記合計電力の２５〜７５％の範囲まで上昇させたのは、２５％未満ではボトム側インゴット２５ｂの酸素濃度が所定濃度まで上昇せず、７５％を越えるとサイドヒータ１８の温度が低くシリコン融液１２がその液面周辺部で固化してしまう場合があるからである。また中間インゴット２５ｅの引上げ中にチャンバ１１内の不活性ガスの流量の減少幅を２０〜１００リットル／分の範囲に限定したのは、２０リットル／分未満では酸素濃度の上昇幅が小さく、１００リットル／分を越えると下記のチャンバ１１内の圧力の上昇と同時に行った場合にチャンバ１１内の圧力の制御性が悪くなり、チャンバ１１内にシリコン酸化物のベーパーが付着することがあるからである。更に中間インゴット２５ｅの引上げ中にチャンバ１１内の圧力の上昇幅を１０〜４０torrの範囲に限定したのは、１０torr未満では酸素濃度の上昇幅が小さく、４０torrを越えると上記の不活性ガスの減少と同時に行った場合にチャンバ１１内の圧力の制御性が悪くなり、チャンバ１１内にシリコン酸化物のベーパーが付着することがあるからである。
【００２０】
上記方法でインゴット２５を引上げたときの作用を説明する。
先ずトップ側インゴット２５ａの引上げ時には、ボトムヒータ２０がオフし、サイドヒータ１８のみがオンしているため、図１の破線で示す第１対流１２ａ、即ち石英るつぼ１３の中心に鉛直方向に上昇するシリコン融液１２の対流の速度は小さく、二点鎖線で示す石英るつぼ１３の側壁内面に沿って上昇するシリコン融液１２の第２対流１２ｂの速度は大きい。このため石英るつぼ１３からシリコン融液１２に溶出した酸素の大部分は第２対流１２ｂにより運ばれるけれども、この酸素はシリコン融液１２の液面近傍を通るときに蒸発するため、インゴット２５に導入される酸素量は少ない。
【００２１】
次にトップ側インゴット２５ａの引上げが完了すると、ボトムヒータ２０をオンしてその電力を急激に上昇させると同時にサイドヒータ１８の電力を急激に下降させるため、第１対流１２ａの速度が急激に大きくなるとともに、第２対流１２ｂの速度が急激に小さくなる。このため石英るつぼ１３からシリコン融液１２に溶出した酸素は第２対流１２ｂにより運ばれる量よりも第１対流１２ａにより運ばれる量の方が次第に多くなる。この結果、中間インゴット２５ｅ内の酸素濃度は低濃度から高濃度に急激に変化する。具体的には、中間インゴット２５ｅの上下端の酸素濃度の差は０．２×１０18〜０．５×１０18atoms／cm3（旧ＡＳＴＭ）と大きくなる。
【００２２】
更にシリコン融液１２中の第１対流１２ａ及び第２対流１２ｂがほぼ定常状態になって、ボトム側インゴット２５ｂの引上げに移行すると、第１対流１２ａの速度が大きい状態に保たれるとともに、第２対流１２ｂの速度が小さい状態に保たれる。このため石英るつぼ１３からシリコン融液１２に溶出した酸素の大部分は第１対流１２ａによりインゴット２５及びシリコン融液１２の固液界面に直接運ばれるため、インゴット２５に導入される酸素量は多い。この結果、ボトム側インゴット２５ｂ内の酸素濃度は高い値に保たれる。この結果、トップ側インゴット２５ａを低い酸素濃度を要求する顧客に供給し、ボトム側インゴット２５ｂを高い酸素濃度を要求する別の顧客に供給することが可能となり、インゴット２５のうち無駄になる部分はインゴット２５の全長に対して短い中間インゴット２５ｅだけであるので、インゴット２５を有効利用でき、インゴット２５の歩留まりを向上できる。
【００２３】
なお、この実施の形態では、インゴット２５の引上げ中にボトムヒータ２０の電力をインゴット２５の単位引上げ時間に対して０．５〜２．０ｋＷ／分の割合で上昇させたが、インゴット２５の引上げ中にボトムヒータ２０の電力をインゴット２５の単位引上げ長さに対して０．５〜２．０ｋＷ／ｍｍの割合で上昇させてもよい。この場合も、ボトムヒータ２０を作動させたときからインゴット２５を２０〜１００ｍｍ引上げている間に、ボトムヒータ２０の電力を上記合計電力の２５〜７５％、好ましくは４０〜６０％まで上昇させる。ここで、インゴット２５の引上げ中にボトムヒータの電力の上昇割合をインゴットの単位引上げ長さに対して０．５〜２．０ｋＷ／ｍｍの範囲に限定したのは、０．５ｋＷ／ｍｍ未満では中間インゴット２５ｅが長くなって効率が悪くなり、２．０ｋＷ／ｍｍを越えるとシリコン融液１２の温度変化が大きくなってインゴット２５の直径変動や引上げ速度の変動が生じるからである。
【００２４】
【実施例】
次に本発明の実施例について詳しく説明する。
＜実施例１＞
先ず図１に示す引上げ装置１０を用いて直径及び全長がそれぞれ２００ｍｍ及び１４００ｍｍであるインゴット２５を引上げた。このときチャンバ１１内のアルゴンガスの流量が１３０リットル／分となるように、かつチャンバ１１内の圧力が３０torrとなるように、第１及び第２流量調整弁３１，３２を調整した。
【００２５】
インゴット２５を１０５０ｍｍ引上げたときから、ボトムヒータ２０の電力をインゴット２５の単位引上げ時間に対して２ｋＷ／分の割合で上昇させた（図３の破線）。またインゴット２５を１０００〜１０９０ｍｍ引上げているときにチャンバ１１内のアルゴンガスの流量を０．２リットル／（分・ｍｍ）の割合で減少させ、インゴット２５を１０９０〜１１５０ｍｍ引上げているときにチャンバ１１内のアルゴンガスの流量を０．８３リットル／（分・ｍｍ）の割合で減少させた（図４）。更にチャンバ１１内の圧力をインゴット２５の引上げ長さに対して０．３torr／ｍｍの割合で上昇させた（図５）。
【００２６】
一方、ボトムヒータ２０を作動させたときからインゴット２５を５０ｍｍ引上げている間、即ち中間インゴット２０ｅの引上げ中に、ボトムヒータ２０の電力を４０ｋＷ（サイドヒータ１８及びボトムヒータ２０の合計電力の約５０％）まで上昇させるとともに（図３の破線）、チャンバ１１内のアルゴンガスの流量を６０リットル／分まで減少させ（図４、減少幅７０リットル／分）、かつチャンバ１１内の圧力を４８torrまで上昇させた（図５、上昇幅１８torr）。このようにして引上げられたインゴットを実施例１とした。
【００２７】
＜試験及び評価＞
上記実施例１のインゴットの酸素濃度を測定した。その結果を図３の実線で示す。
図３から明らかなように、インゴット内の酸素濃度が低濃度から高濃度に急激に変化する部分、即ち中間インゴットの長さは１００ｍｍと短くなり、トップ側インゴットは抵抗率の低いウェーハの製作を可能とする低酸素濃度のインゴットを要求する顧客の要望を満たしたものとなり、ボトム側インゴットは抵抗率の高いウェーハの作製を可能とする高酸素濃度を要求する顧客の要望を満たしたものとなった。
【００２８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、インゴットの直径が２００ｍｍであり、インゴットの引上げ中にボトムヒータの電力をインゴットの単位引上げ時間に対して０．５〜２．０ｋＷ／分の割合で上昇させたので、石英るつぼの中心に鉛直方向に上昇するシリコン融液の第１対流の速度が急激に大きくなる。これにより石英るつぼからシリコン融液に溶出した酸素は、石英るつぼの側壁内面に沿って上昇するシリコン融液の第２対流によりシリコン融液表面近傍を通ってインゴットに導入される量より、上記第１対流により直接インゴットに導入される量の方が急激に多くなるので、インゴット内の酸素濃度が低濃度から急激に高濃度に変化する部分は極めて短くて済む。この結果、インゴットを有効利用できるので、インゴットの歩留まりを向上できる。
またインゴットの引上げ中にボトムヒータの電力をインゴットの単位引上げ長さに対して０．５〜２．０ｋＷ／ｍｍの割合で上昇させても、上記と同様の効果が得られる。
【００２９】
またサイドヒータ及びボトムヒータの合計電力をインゴットの引上げ中ほぼ一定になるように調整し、インゴットの引上げ中であってボトムヒータを作動させたときからインゴットを２０〜１００ｍｍ引上げている間に、ボトムヒータの電力を上記合計電力の２５〜７５％まで上昇させれば、インゴット内の酸素濃度が低濃度から高濃度に変化する部分を２０〜１００ｍｍと短く抑えてインゴットを有効利用できるとともに、インゴットのボトム側の酸素濃度を所定の高い範囲に保持できる。
更にインゴットの引上げ中にチャンバ内を流通する不活性ガスの流量をインゴットの引上げ長さに対して０．１〜２．０リットル／（分・ｍｍ）の割合で減少させるとともに、チャンバ内の圧力をインゴットの引上げ長さに対して０．１〜１．０torr／ｍｍの割合で上昇させれば、シリコン融液の第２対流がシリコン融液表面近傍を通るときに液面から蒸発する酸素量が低下するので、インゴット内の酸素濃度の低濃度から高濃度への変化割合が大きくなる。この結果、インゴットを更に有効利用できるので、インゴットの歩留まりを更に向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法に使用する引上げ装置の断面構成図。
【図２】その装置により引上げられるインゴットを示す図。
【図３】そのインゴットの引上げ方向における酸素濃度の変化と、そのインゴットの引上げ中のボトムヒータの電力の変化を示す図。
【図４】そのインゴットの引上げ中のアルゴンガスの流量の変化を示す図。
【図５】そのインゴットの引上げ中のチャンバ内圧力の変化を示す図。
【符号の説明】
１１ チャンバ
１２ シリコン融液
１３ 石英るつぼ
１８ サイドヒータ
２０ ボトムヒータ
２５ インゴット
Claims (4)
- チャンバ(11)内にシリコン融液(12)を貯留する石英るつぼ(13)を設け、前記石英るつぼ(13)の外周面に対向してサイドヒータ(18)を設け、前記石英るつぼ(13)の下面に対向してボトムヒータ(20)を設け、前記サイドヒータ(18)及び前記ボトムヒータ(20)の電力をそれぞれ制御しながら、前記シリコン融液(12)からシリコン単結晶インゴット(25)を引上げる方法において、
前記サイドヒータ(18)及び前記ボトムヒータ(20)の合計電力を前記シリコン単結晶インゴット(25)の引上げ中ほぼ一定になるように調整し、
前記シリコン単結晶インゴット(25)の直径が２００ｍｍであり、前記シリコン単結晶インゴット(25)の引上げ中に前記ボトムヒータ(20)の電力を前記シリコン単結晶インゴット(25)の単位引上げ時間に対して０．５〜２．０ｋＷ／分の割合で上昇させることを特徴とするシリコン単結晶の引上げ方法。 - チャンバ(11)内にシリコン融液(12)を貯留する石英るつぼ(13)を設け、前記石英るつぼ(13)の外周面に対向してサイドヒータ(18)を設け、前記石英るつぼ(13)の下面に対向してボトムヒータ(20)を設け、前記サイドヒータ(18)及び前記ボトムヒータ(20)の電力をそれぞれ制御しながら、前記シリコン融液(12)からシリコン単結晶インゴット(25)を引上げる方法において、
前記サイドヒータ(18)及び前記ボトムヒータ(20)の合計電力を前記シリコン単結晶インゴット(25)の引上げ中ほぼ一定になるように調整し、
前記シリコン単結晶インゴット(25)の直径が２００ｍｍであり、前記シリコン単結晶インゴット(25)の引上げ中に前記ボトムヒータ(20)の電力を前記シリコン単結晶インゴット(25)の単位引上げ長さに対して０．５〜２．０ｋＷ／ｍｍの割合で上昇させることを特徴とするシリコン単結晶の引上げ方法。 - シリコン単結晶インゴット(25)の引上げ中であってボトムヒータ(20)を作動させたときから前記シリコン単結晶インゴット(25)を２０〜１００ｍｍ引上げている間に、前記ボトムヒータ(20)の電力を合計電力の２５〜７５％まで上昇させる請求項１又は２記載のシリコン単結晶の引上げ方法。
- シリコン単結晶インゴット(25)の引上げ中にチャンバ(11)内を流通する不活性ガスの流量を前記シリコン単結晶インゴット(25)の引上げ長さに対して０．１〜２．０リットル／（分・ｍｍ）の割合で減少させるとともに、前記チャンバ(11)内の圧力を前記シリコン単結晶インゴット(25)の引上げ長さに対して０．１〜１．０torr／ｍｍの割合で上昇させる請求項１ないし３いずれか記載のシリコン単結晶の引上げ方法。
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