JP4461776B2

JP4461776B2 - Method for producing silicon single crystal

Info

Publication number: JP4461776B2
Application number: JP2003383859A
Authority: JP
Inventors: 昌弘櫻田; 達生森
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 2003-11-13
Filing date: 2003-11-13
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2023-11-13
Also published as: JP2005145742A

Description

本発明は、チョクラルスキー法（ＣｚｏｃｈｒａｌｓｋｉＭｅｔｈｏｄ、以下ＣＺ法と略称する）により単結晶を製造する方法に関し、特に、単結晶をＯＳＦ領域の外側にあるＣｕデポジション欠陥が検出されないＮ領域で育成する単結晶の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method of manufacturing a single crystal by the Czochralski method (hereinafter abbreviated as CZ method), and in particular, the single crystal is grown in an N region where no Cu deposition defect is detected outside the OSF region. The present invention relates to a method for producing a single crystal.

半導体デバイスの基板として用いられる単結晶には、例えばシリコン単結晶等があり、主にＣＺ法により製造されている。近年、半導体デバイスでは高集積化が促進され、素子の微細化が進んでいる。それに伴い、単結晶の結晶成長中に導入されるグローンイン（Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ）欠陥の問題がより重要となっている。 As a single crystal used as a substrate of a semiconductor device, for example, there is a silicon single crystal or the like, which is mainly manufactured by a CZ method. In recent years, high integration has been promoted in semiconductor devices, and miniaturization of elements has progressed. Accordingly, the problem of grown-in defects introduced during single crystal growth has become more important.

ここで、グローンイン欠陥について図１１を参照しながら説明する。
一般に、シリコン単結晶を成長させるときに、結晶成長速度（結晶引上げ速度）が比較的高速の場合には、空孔型の点欠陥が集合したボイド起因とされているＦＰＤ（ＦｌｏｗＰａｔｔｅｒｎＤｅｆｅｃｔ）やＣＯＰ（ＣｒｙｓｔａｌＯｒｉｇｉｎａｔｅｄＰａｒｔｉｃｌｅ）等のグローンイン欠陥が結晶径方向全域に高密度に存在する。これらのボイド起因の欠陥が存在する領域はＶ（Ｖａｃａｎｃｙ）領域と呼ばれている。 Here, the grow-in defect will be described with reference to FIG.
In general, when a silicon single crystal is grown, if the crystal growth rate (crystal pulling rate) is relatively high, FPD (Flow Pattern Defect), which is attributed to voids in which vacancy-type point defects are gathered, Grow-in defects such as COP (Crystal Originated Particle) are present in high density throughout the crystal diameter direction. A region where defects due to these voids exist is called a V (vacancy) region.

また、結晶成長速度を低くしていくと成長速度の低下に伴いＯＳＦ（酸化誘起積層欠陥、ＯｘｉｄａｔｉｏｎＩｎｄｕｃｅｄＳｔａｃｋｉｎｇＦａｕｌｔ）領域が結晶の周辺からリング状に発生し、さらに成長速度を低速にすると、ＯＳＦリングがウエーハの中心に収縮して消滅する。一方、さらに成長速度を低速にすると格子間シリコンが集合した転位ループ起因と考えられているＬＳＥＰＤ（ＬａｒｇｅＳｅｃｃｏＥｔｃｈＰｉｔＤｅｆｅｃｔ）、ＬＦＰＤ（ＬａｒｇｅＦｌｏｗＰａｔｔｅｒｎＤｅｆｅｃｔ）等の欠陥が低密度に存在し、これらの欠陥が存在する領域はＩ（Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ）領域と呼ばれている。 Further, when the crystal growth rate is lowered, an OSF (Oxidation Induced Stacking Fault) region is generated in a ring shape from the periphery of the crystal as the growth rate is lowered, and when the growth rate is further lowered, the OSF is reduced. The ring shrinks to the center of the wafer and disappears. On the other hand, when the growth rate is further reduced, defects such as LSEPD (Large Secco Etch Pit Defect) and LFPD (Large Flow Pattern Defect), which are considered to be caused by dislocation loops in which interstitial silicon has gathered, exist at low density. The region where the defect exists is called an I (Interstitial) region.

近年、Ｖ領域とＩ領域の中間でＯＳＦリングの外側に、ボイド起因のＦＰＤ、ＣＯＰ等の欠陥も、格子間シリコン起因のＬＳＥＰＤ、ＬＦＰＤ等の欠陥も存在しない領域の存在が発見されている。この領域はＮ（ニュートラル、Ｎｅｕｔｒａｌ）領域と呼ばれる。また、このＮ領域をさらに分類すると、ＯＳＦリングの外側に隣接するＮｖ領域（空孔の多い領域）とＩ領域に隣接するＮｉ領域（格子間シリコンが多い領域）とがあり、Ｎｖ領域では、熱酸化処理をした際に酸素析出量が多く、Ｎｉ領域では酸素析出が殆ど無いことがわかっている。 In recent years, it has been discovered that there is an area outside the OSF ring between the V region and the I region, where there are no defects such as FPD and COP caused by voids and no defects such as LSEPD and LFPD caused by interstitial silicon. This region is called an N (neutral) region. Further, this N region is further classified into an Nv region (region with many vacancies) adjacent to the outside of the OSF ring and a Ni region (region with a lot of interstitial silicon) adjacent to the I region. In the Nv region, It is known that the amount of precipitated oxygen is large when the thermal oxidation treatment is performed, and there is almost no oxygen precipitation in the Ni region.

さらに、熱酸化処理後、酸素析出が発生し易いＮｖ領域の一部に、Ｃｕデポジション処理で検出される欠陥が著しく発生するＣｕデポジション欠陥領域（Ｃｕデポ欠陥領域ということもある）があることが見出されており、これは酸化膜耐圧特性のような電気特性を劣化させる原因になることがわかっている。 Furthermore, after thermal oxidation treatment, there is a Cu deposition defect region (sometimes referred to as a Cu deposition defect region) in which a defect detected by the Cu deposition treatment is remarkably generated in a part of the Nv region where oxygen precipitation is likely to occur. This has been found to cause deterioration of electrical characteristics such as oxide breakdown voltage characteristics.

これらのグローンイン欠陥は、単結晶を成長させるときの引上げ速度Ｆ（ｍｍ／ｍｉｎ）と固液界面近傍のシリコンの融点から１４００℃の間の引上げ軸方向の結晶温度勾配Ｇ（℃／ｍｍ）の比であるＦ／Ｇ（ｍｍ^２／℃・ｍｉｎ）というパラメーターにより、その導入量が決定されると考えられている（例えば、非特許文献１参照）。すなわち、Ｆ／Ｇを所定の値で一定に制御しながら単結晶の育成を行うことにより、所望の欠陥領域あるいは所望の無欠陥領域を有する単結晶を製造することが可能となる。 These grow-in defects are caused by a pulling rate F (mm / min) when growing a single crystal and a crystal temperature gradient G (° C / mm) in the pulling axis direction between 1400 ° C and the melting point of silicon near the solid-liquid interface. The amount of introduction is considered to be determined by a parameter F / G (mm ² / ° C./min) which is a ratio (see, for example, Non-Patent Document 1). That is, it is possible to manufacture a single crystal having a desired defect region or a desired defect-free region by growing the single crystal while controlling F / G at a predetermined value.

例えば特許文献１では、シリコン単結晶を育成する際に、結晶中心でＦ／Ｇ値を所定の範囲内（例えば、０．１１２〜０．１４２ｍｍ^２／℃・ｍｉｎ）に制御して単結晶を引上げることによって、ボイド起因の欠陥及び転位ループ起因の欠陥が存在しないシリコン単結晶ウエーハを得ることができることが示されている。 For example, in Patent Document 1, when growing a silicon single crystal, the single crystal is controlled by controlling the F / G value within a predetermined range (for example, 0.112 to 0.142 mm ² / ° C./min) at the crystal center. It has been shown that by pulling up, a silicon single crystal wafer free from defects caused by voids and defects caused by dislocation loops can be obtained.

しかしながら、単結晶を育成する際に、例えば引上げ速度Ｆを制御して単結晶の直胴部をＮ領域といった所定の無欠陥領域で引上げる場合、結晶成長方向にＮ領域を拡大させることを試みても、Ｎ領域の単結晶を育成するのに必要な引上げ速度Ｆの制御許容量（マージン）はおよそ０．０２ｍｍ／ｍｉｎ程度と非常に狭いため（例えば、非特許文献２参照）、単結晶の成長方向全体でＮ領域を安定して形成することが困難であり、生産性やウエーハの収率の向上が妨げられ、製造コストへの負担を大きくしていた。 However, when growing a single crystal, for example, when the straight body of the single crystal is pulled up in a predetermined defect-free region such as the N region by controlling the pulling rate F, it is attempted to expand the N region in the crystal growth direction. However, since the control allowable amount (margin) of the pulling rate F necessary for growing the single crystal in the N region is as narrow as about 0.02 mm / min (for example, see Non-Patent Document 2), the single crystal Therefore, it is difficult to stably form the N region in the entire growth direction, which hinders improvement in productivity and wafer yield, and increases the burden on manufacturing costs.

また、一般に結晶温度勾配Ｇは単結晶の成長が進むにつれて低下する傾向にあることが知られており、単結晶直胴部の成長開始時より成長終了時の方が小さくなる。そこで、例えば上記のように単結晶の直胴部をＮ領域という狭い領域で育成する場合、Ｆ／Ｇを所望の値でほぼ一定に制御するために、単結晶の成長が進むにつれて引上げ速度Ｆを結晶温度勾配Ｇの低下に合わせて低速となるように変化させ調整する方法が提案されている。しかしながら、上記のように引上げ速度Ｆのマージンは非常に狭いため、結晶温度勾配Ｇの経時変化に合わせて引上げ速度Ｆを高精度に調整することは難しく、その上低速化するのでは生産性が低下する。さらに単結晶の育成中にＦ／Ｇが所望の値から外れた場合には、引上げ速度Ｆの条件設定をやり直して微調整する必要があり、単結晶の育成が非常に非効率的にならざるを得なかった。 In general, it is known that the crystal temperature gradient G tends to decrease as the growth of the single crystal proceeds, and is smaller at the end of growth than at the start of growth of the single crystal straight body. Therefore, for example, when the straight body of a single crystal is grown in a narrow region such as the N region as described above, the pulling speed F is increased as the single crystal grows in order to control the F / G to be almost constant at a desired value. A method has been proposed in which the temperature is changed so as to become low in accordance with the decrease in the crystal temperature gradient G. However, since the margin of the pulling rate F is very narrow as described above, it is difficult to adjust the pulling rate F with high accuracy in accordance with the change of the crystal temperature gradient G with time. descend. Further, if F / G deviates from a desired value during the growth of the single crystal, it is necessary to finely adjust the pulling speed F again and finely adjust it, and the growth of the single crystal is not very inefficient. Did not get.

さらに、このように引上げ速度Ｆのマージンが狭い従来のＣＺ法による単結晶の育成では、単結晶を育成する際の単結晶面内中心部における結晶引上げ軸方向の結晶温度勾配をＧｃ（℃／ｍｍ）、面内外周部における結晶引上げ軸方向の結晶温度勾配をＧｅ（℃／ｍｍ）とするとき、Ｇｃ／Ｇｅの値が１．０よりも小さい場合に、結晶径方向に結晶品質が均一な単結晶を得ることができなくなる（例えば、特許文献２等を参照）。そのため、結晶径方向の全面が所望の欠陥領域となるように単結晶を育成するには、Ｇｃ／Ｇｅ≧１．０を満足するようにして単結晶の引上げを行うことが求められ、単結晶の製造条件（製造環境）によっては製造上の制約を受ける場合があり、単結晶製造の効率化を図る上で妨げとなることがあった。 Further, in the case of growing a single crystal by the conventional CZ method having a narrow margin of the pulling rate F in this way, the crystal temperature gradient in the crystal pulling axis direction at the center of the single crystal plane when growing the single crystal is expressed as Gc (° C./°C mm), when the crystal temperature gradient in the crystal pulling axis direction in the in-plane outer peripheral portion is Ge (° C./mm), when the value of Gc / Ge is smaller than 1.0, the crystal quality is uniform in the crystal diameter direction. A single crystal cannot be obtained (see, for example, Patent Document 2). Therefore, in order to grow a single crystal so that the entire surface in the crystal diameter direction becomes a desired defect region, it is required to pull the single crystal so as to satisfy Gc / Ge ≧ 1.0. Depending on the manufacturing conditions (manufacturing environment), manufacturing restrictions may be imposed, which may hinder the efficiency of single crystal manufacturing.

特開平１１−１４７７８６号公報JP-A-11-147786 特開２００２−２４９３９７号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-249397 Ｖ．Ｖ．Ｖｏｒｏｎｋｏｖ，ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｒｙｓｔａｌＧｒｏｗｔｈ，ｖｏｌ．５９（１９８２），ｐｐ．６２５〜６４３V. V. Voronkov, Journal of Crystal Growth, vol. 59 (1982), pp. 625 to 643 Ｊ．Ｇ．Ｐａｒｋ，日本結晶成長学会誌，ｖｏｌ．２７（２０００），ｐ．１４J. et al. G. Park, Journal of Japanese Society for Crystal Growth, vol. 27 (2000), p. 14

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、チョクラルスキー法による単結晶の製造において、所望の欠陥領域、特にＣｕデポジション欠陥が検出されないＮ領域で単結晶の引上げを行うことのできる引上げ速度Ｆのマージンを拡大して、高品質の単結晶を安定して効率的に製造できる単結晶の製造方法を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to produce a desired defect region, particularly an N region in which a Cu deposition defect is not detected in the production of a single crystal by the Czochralski method. An object of the present invention is to provide a method for producing a single crystal capable of stably and efficiently producing a high-quality single crystal by expanding a margin of the pulling rate F at which the single crystal can be pulled.

上記目的を達成するために、本発明によれば、チョクラルスキー法によって単結晶をルツボに収容されている原料融液から引上げて製造する方法において、前記単結晶の直胴部を育成する際に、前記単結晶の引上げ速度をＦ（ｍｍ／ｍｉｎ）、前記単結晶の融点から１４００℃までの結晶引上げ軸方向の結晶温度勾配をＧ（℃／ｍｍ）とするとき、前記引上げ速度Ｆの変化量に対する前記結晶温度勾配Ｇの変化量を表すΔＧ／ΔＦ（℃・ｍｉｎ／ｍｍ^２）の値を１．９以上にして単結晶の育成を行うことを特徴とする単結晶の製造方法が提供される。 In order to achieve the above object, according to the present invention, in the method of pulling up a single crystal from a raw material melt contained in a crucible by the Czochralski method, the straight body of the single crystal is grown. Furthermore, when the pulling rate of the single crystal is F (mm / min) and the crystal temperature gradient in the crystal pulling axis direction from the melting point of the single crystal to 1400 ° C. is G (° C./mm), the pulling rate F A method for producing a single crystal comprising growing a single crystal with a value of ΔG / ΔF (° C. · min / mm ² ) representing a change amount of the crystal temperature gradient G with respect to a change amount being set to 1.9 or more. Ru is provided.

このように、ＣＺ法により単結晶を製造する際に、引上げ速度Ｆの変化量に対する結晶温度勾配Ｇの変化量を表すΔＧ／ΔＦの値を１．９以上にして単結晶の育成を行うことによって、所望の欠陥領域で単結晶の引上げを行うことのできる引上げ速度Ｆのマージンを拡大することができるので、所望の欠陥領域を有する高品質の単結晶を安定して効率的に、また高い歩留まりで製造することができる。 Thus, when a single crystal is manufactured by the CZ method, the single crystal is grown by setting the value of ΔG / ΔF representing the change amount of the crystal temperature gradient G to the change amount of the pulling rate F to 1.9 or more. Can increase the margin of the pulling speed F at which the single crystal can be pulled in the desired defect region, so that a high-quality single crystal having the desired defect region can be stably and efficiently increased. It can be manufactured with yield.

この場合、前記引上げ速度Ｆと結晶温度勾配Ｇの比Ｆ／Ｇを、前記育成する単結晶の欠陥領域が径方向全面でＣｕデポジション欠陥が検出されないＮ領域となるように制御することができる。
このように、本発明は、単結晶の欠陥領域が径方向全面でＣｕデポジション欠陥が検出されないＮ領域となるようにＦ／Ｇを制御して単結晶を製造する場合に、そのＮ領域が得られる引上げ速度Ｆのマージンを拡大することができるので、結晶径方向全面でＣｕデポジション欠陥が検出されないＮ領域を有する高品質の単結晶を安定して効率的に育成することが可能となり、生産性の向上やウエーハ収率の向上を図ることができる。 In this case, the ratio F / G between the pulling rate F and the crystal temperature gradient G can be controlled so that the defect region of the single crystal to be grown becomes an N region where no Cu deposition defect is detected in the entire radial direction. The
As described above, in the case where the single crystal is manufactured by controlling the F / G so that the defect region of the single crystal becomes the N region where the Cu deposition defect is not detected over the entire radial direction, Since the margin of the obtained pulling speed F can be expanded, it becomes possible to stably and efficiently grow a high-quality single crystal having an N region in which no Cu deposition defect is detected over the entire crystal diameter direction. It is possible to improve productivity and wafer yield.

また、前記原料融液を加熱するヒーターとして、ヒーターの発熱部に上端から下方向へ延びる上部スリットと、下端から上方向へ延びる下部スリットとが交互に設けられており、該上部スリットの終端と下部スリットの終端間の領域を有効発熱部分としたときに、該有効発熱部分の垂直方向の長さＳが、該ヒーター内径の０．１倍以上０．４倍以下となるヒーターを用いることが好ましい。
このようなヒーターを用いて原料融液を加熱して単結晶の育成を行うことによって、単結晶直胴部を育成する際にΔＧ／ΔＦの値を増大させて容易に１．９以上にすることができる。 Further, as a heater for heating the raw material melt, an upper slit extending downward from the upper end and a lower slit extending upward from the lower end are alternately provided in the heating portion of the heater, and the end of the upper slit is provided. When the area between the ends of the lower slit is an effective heat generation portion, a heater in which the vertical length S of the effective heat generation portion is 0.1 to 0.4 times the heater inner diameter is used. It has preferred.
By heating the raw material melt using such a heater and growing the single crystal, the value of ΔG / ΔF is easily increased to 1.9 or more when growing the single crystal straight body portion. be able to.

さらに、前記ヒーターの有効発熱部分の中心位置と前記原料融液の表面との間の垂直方向における相対距離Ｌが、前記単結晶の引上げ開始時にルツボ内に収容される原料融液の深さの１／３以下となるようにして、前記ヒーターの位置及び／またはルツボの位置を調節することが好ましい。 Furthermore, the relative distance L in the vertical direction between the center position of the effective heat generating portion of the heater and the surface of the raw material melt is the depth of the raw material melt accommodated in the crucible at the start of pulling of the single crystal. 1/3 as to become less, it is not preferable to adjust the position of the position and / or the crucible of the heater.

このように、ヒーターの有効発熱部分の中心位置と原料融液面との間の垂直方向における相対距離Ｌが、単結晶の引上げを開始する際の原料融液の深さの１／３以下となるようにすれば、ΔＧ／ΔＦの値をさらに増大できるので、引上げ速度Ｆのマージンを一層拡大し、所望の欠陥領域を有する高品質の単結晶を一層安定して容易に製造することができる。 Thus, the relative distance L in the vertical direction between the center position of the effective heat generation portion of the heater and the raw material melt surface is 1/3 or less of the depth of the raw material melt when starting to pull up the single crystal. By doing so, the value of ΔG / ΔF can be further increased, so that the margin of the pulling rate F can be further expanded, and a high-quality single crystal having a desired defect region can be more stably and easily manufactured. .

また、本発明の単結晶の製造方法では、前記単結晶の面内中心部における結晶引上げ軸方向の結晶温度勾配をＧｃ（℃／ｍｍ）、面内外周部における結晶引上げ軸方向の結晶温度勾配をＧｅ（℃／ｍｍ）とするとき、Ｇｃ／Ｇｅ＜１．０を満たす条件で単結晶の引上げを行うことができる。 In the method for producing a single crystal of the present invention, the crystal temperature gradient in the crystal pulling axis direction at the in-plane central portion of the single crystal is Gc (° C./mm), and the crystal temperature gradient in the crystal pulling axis direction at the in-plane outer peripheral portion. when to the Ge (℃ / mm), Ru can be performed pulling of the single crystal under the condition that satisfies Gc / Ge <1.0.

このように、本発明によれば、従来のようにＧｃ／Ｇｅ≧１．０を満たす条件ではもちろんのこと、Ｇｃ／Ｇｅ＜１．０を満たす条件で単結晶の引上げを行っても、結晶径方向に結晶品質が均一な単結晶を得ることができるようになる。そのため、単結晶の製造上の制約を受けることなく結晶径方向の全面が所望の欠陥領域となる単結晶を製造することができ、単結晶製造の効率化や生産性の向上を図ることが可能となる。 As described above, according to the present invention, even if the single crystal is pulled under the condition satisfying Gc / Ge <1.0 as well as the conventional condition satisfying Gc / Ge ≧ 1.0, A single crystal having a uniform crystal quality in the radial direction can be obtained. Therefore, it is possible to produce a single crystal in which the entire surface in the crystal diameter direction is a desired defect region without being restricted by the production of the single crystal, and it is possible to improve the efficiency and productivity of the single crystal production. It becomes.

さらに、前記製造する単結晶をシリコン単結晶とすることができる。
このように、本発明の単結晶の製造方法は、シリコン単結晶を製造する場合に特に好適に用いることができ、それにより、所望の欠陥領域、特にＣｕデポジション欠陥が検出されないＮ領域で単結晶の引上げを行うことのできる引上げ速度Ｆのマージンを拡大して、所望の欠陥領域を有する高品質のシリコン単結晶を安定して高い生産性で製造することができ、また歩留まりの向上を図ることができる。 Further, Ru can be a single crystal of the produced silicon single crystal.
As described above, the method for producing a single crystal according to the present invention can be particularly preferably used for producing a silicon single crystal, whereby a single defect is formed in a desired defect region, particularly in an N region where a Cu deposition defect is not detected. By expanding the margin of the pulling rate F at which the crystal can be pulled, a high-quality silicon single crystal having a desired defect region can be stably manufactured with high productivity, and the yield is improved. be able to.

そして、本発明は、前記本発明の単結晶の製造方法により製造された単結晶を提供することができる。
このように本発明により製造された単結晶は、Ｃｕデポジション欠陥が検出されないＮ領域等のような所望の欠陥領域を有し、高生産性で製造された高品質の単結晶とすることができる。 The present invention, Ru can provide single crystal produced by the method for producing a single crystal of the present invention.
As described above, the single crystal manufactured according to the present invention has a desired defect region such as an N region in which no Cu deposition defect is detected, and is a high-quality single crystal manufactured with high productivity. it can.

さらに、本発明によれば、チョクラルスキー法により単結晶を製造する際に原料融液を収容するルツボを取り囲むように配置する黒鉛ヒーターであって、少なくとも、電流が供給される端子部と、抵抗加熱による円筒状の発熱部とを具備し、前記発熱部には上端から下方向へ延びる上部スリットと、下端から上方向へ延びる下部スリットとが交互に設けられており、前記上部スリットの終端と下部スリットの終端間の領域を有効発熱部分として、該有効発熱部分の垂直方向の長さＳが、該黒鉛ヒーター内径の０．１倍以上０．４倍以下となるものであることを特徴とする黒鉛ヒーターが提供される。 Furthermore, according to the present invention, a graphite heater disposed so as to surround a crucible containing a raw material melt when producing a single crystal by the Czochralski method, at least a terminal portion to which an electric current is supplied, A cylindrical heat generating portion by resistance heating, wherein the heat generating portion is provided with upper slits extending downward from the upper end and lower slits extending upward from the lower end alternately, and the end of the upper slit. The region between the end of the lower slit and the end of the lower slit is an effective heat generation portion, and the vertical length S of the effective heat generation portion is 0.1 to 0.4 times the inner diameter of the graphite heater. graphite heater is assumed that Ru is provided.

このような特徴を有する黒鉛ヒーターであれば、例えばＣＺ法により単結晶の育成を行う際に原料融液を安定して加熱できるとともに、ΔＧ／ΔＦの値を容易に増大させることができるものとなるので、単結晶を引上げるときの所望の欠陥領域、特にＮ領域が得られる引上げ速度Ｆのマージンを拡大することができる。 With a graphite heater having such characteristics, for example, the raw material melt can be stably heated when a single crystal is grown by the CZ method, and the value of ΔG / ΔF can be easily increased. Therefore, it is possible to expand the margin of the pulling rate F at which a desired defect region, particularly the N region, can be obtained when pulling up the single crystal.

そして、前記本発明の黒鉛ヒーターを具備することを特徴とする単結晶製造装置を提供することができる。
このように、本発明の黒鉛ヒーターを具備する単結晶製造装置は、単結晶直胴部を育成する際に、所望の欠陥領域、特にＮ領域で単結晶の引上げを行うことのできる引上げ速度Ｆのマージンを拡大して、所望の欠陥領域を有する高品質の単結晶を安定して製造できる単結晶製造装置とすることができる。 Then, Ru can provide a single crystal manufacturing apparatus characterized by comprising a graphite heater of the present invention.
As described above, the single crystal manufacturing apparatus equipped with the graphite heater of the present invention is capable of pulling a single crystal in a desired defect region, particularly in the N region, when growing the single crystal straight body portion. Thus, the single crystal manufacturing apparatus capable of stably manufacturing a high quality single crystal having a desired defect region can be obtained.

さらに、本発明によれば、チョクラルスキー法により単結晶を原料融液から引き上げて製造する単結晶製造装置であって、少なくとも、前記原料融液を収容するルツボと、該ルツボを昇降させるルツボ駆動機構と、前記原料融液を加熱するヒーターと、前記単結晶を引上げる引上げ機構とを具備し、前記ヒーターの発熱部に上端から下方向へ延びる上部スリットと、下端から上方向へ延びる下部スリットとが交互に設けられており、前記上部スリットの終端と下部スリットの終端間の領域を有効発熱部分として、該有効発熱部分の垂直方向の長さＳが、該ヒーター内径の０．１倍以上０．４倍以下となるものであることを特徴とする単結晶製造装置が提供される。 Furthermore, according to the present invention, there is provided a single crystal production apparatus for producing a single crystal by pulling it from a raw material melt by the Czochralski method, at least a crucible containing the raw material melt, and a crucible for raising and lowering the crucible. A driving mechanism; a heater for heating the raw material melt; and a pulling mechanism for pulling up the single crystal; an upper slit extending downward from the upper end to the heat generating portion of the heater; and a lower portion extending upward from the lower end Slits are provided alternately, and the area between the end of the upper slit and the end of the lower slit is an effective heat generation portion, and the vertical length S of the effective heat generation portion is 0.1 times the heater inner diameter. single crystal manufacturing apparatus, characterized in that as the 0.4 times or less or Ru is provided.

このような構成を有する単結晶製造装置であれば、ＣＺ法により単結晶の育成を行う際に、ΔＧ／ΔＦの値を１．９以上に容易に増大することができるので、所望の欠陥領域で単結晶の引上げを行うことのできる引上げ速度Ｆのマージンを拡大でき、所望の欠陥領域、特にＣｕデポジション欠陥が検出されないＮ領域を有する高品質の単結晶を安定して効率的に製造できる単結晶製造装置とすることができる。 In the single crystal manufacturing apparatus having such a configuration, the value of ΔG / ΔF can be easily increased to 1.9 or more when growing a single crystal by the CZ method. The margin of the pulling speed F at which the single crystal can be pulled can be increased, and a high-quality single crystal having a desired defect region, particularly an N region in which no Cu deposition defect is detected, can be stably and efficiently manufactured. A single crystal production apparatus can be obtained.

このとき、前記ルツボと前記ヒーターの下方部に下部断熱部材が設けられていることが好ましい。
このようにルツボとヒーターの下方部に下部断熱部材が設けられていれば、前記のような特徴を有するヒーターで原料融液を加熱する際に、ルツボ内に収容されている原料融液を一層効果的に加熱して、融液温度を高精度に制御することができるので、単結晶を所望の欠陥領域で一層安定して育成することができる装置となる。 In this case, it is not preferable that the lower heat insulating member is provided on the lower part of the said crucible heater.
Thus, if the lower heat insulating member is provided in the lower part of the crucible and the heater, when the raw material melt is heated by the heater having the above-described characteristics, the raw material melt contained in the crucible is further layered. Since it can be heated effectively and the melt temperature can be controlled with high accuracy, a single crystal can be grown more stably in a desired defect region.

以上のように、本発明によれば、ＣＺ法により単結晶を育成する際に、引上げ速度Ｆの変化量に対する結晶温度勾配Ｇの変化量を表すΔＧ／ΔＦの値を１．９以上にして単結晶の育成を行うことにより、所望の欠陥領域、特にＣｕデポジション欠陥が検出されないＮ領域で単結晶を引上げることのできる引上げ速度Ｆのマージンを拡大することができる。それにより、所望の欠陥領域、特にＣｕデポジション欠陥が検出されないＮ領域を有する高品質の単結晶を安定して効率的に、また高い歩留まりで製造することができる。 As described above, according to the present invention, when a single crystal is grown by the CZ method, the value of ΔG / ΔF representing the change amount of the crystal temperature gradient G with respect to the change amount of the pulling rate F is set to 1.9 or more. By growing the single crystal, it is possible to increase the margin of the pulling speed F that can pull the single crystal in a desired defect region, particularly an N region where no Cu deposition defect is detected. As a result, a high-quality single crystal having a desired defect region, particularly an N region in which no Cu deposition defect is detected, can be manufactured stably and efficiently at a high yield.

以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明者等は、所望の欠陥領域、特に従来非常に狭いために安定成長が困難であったＯＳＦ領域の外側に存在するＣｕデポジション欠陥が検出されないＮ領域で単結晶を安定して引上げるために、引上げ速度Ｆのマージンを拡大させることを試み、単結晶を成長させるときの引上げ速度をＦ、固液界面近傍の単結晶の融点（シリコン単結晶の場合は、およそ１４２０℃）から１４００℃までの結晶引上げ軸方向の結晶温度勾配をＧ（℃／ｍｍ）とするときに、引上げ速度Ｆの変化量ΔＦに対する結晶温度勾配Ｇの変化量ΔＧを表すΔＧ／ΔＦの値に注目した。 Hereinafter, although an embodiment is described about the present invention, the present invention is not limited to these.
The present inventors stably pull up a single crystal in a desired defect region, particularly in an N region where a Cu deposition defect existing outside the OSF region, which has been difficult to stably grow because of its very narrow size, is not detected. Therefore, an attempt is made to expand the margin of the pulling rate F, the pulling rate when growing the single crystal is F, and the melting point of the single crystal near the solid-liquid interface (about 1420 ° C. in the case of a silicon single crystal) is 1400. When the crystal temperature gradient in the crystal pulling axis direction up to 0 ° C. is G (° C./mm), attention is paid to the value of ΔG / ΔF representing the change ΔG of the crystal temperature gradient G with respect to the change ΔF of the pulling rate F.

先ず、本発明者等は、総合伝熱解析ソフトＦＥＭＡＧ（Ｆ．Ｄｕｐｒｅｔ，Ｐ．Ｎｉｃｏｄｅｍｅ，Ｙ．Ｒｙｃｋｍａｎｓ，Ｐ．Ｗｏｕｔｅｒｓ，ａｎｄＭ．Ｊ．Ｃｒｏｃｈｅｔ，Ｉｎｔ．Ｊ．ＨｅａｔＭａｓｓＴｒａｎｓｆｅｒ，３３，１８４９（１９９０））を用いて、様々な引上げ速度Ｆ及び結晶温度勾配Ｇで単結晶を育成した場合に形成される単結晶の欠陥領域についてシミュレーション解析を行った。その解析結果について、横軸を引上げ速度Ｆ、縦軸を結晶温度勾配Ｇにして単結晶の欠陥領域を表したグラフを図１に示す。 First of all, the inventors of the present invention conducted comprehensive heat transfer analysis software FEMAG (F. Dupret, P. Nicodeme, Y. Ryckmans, P. Waterers, and M. J. Crochet, Int. J. Heat Mass Transfer, 33, 1849 ( 1990)), a simulation analysis was performed on a defect region of the single crystal formed when the single crystal was grown at various pulling rates F and crystal temperature gradients G. FIG. 1 is a graph showing the defect region of the single crystal, with the horizontal axis being the pulling speed F and the vertical axis being the crystal temperature gradient G.

本発明者等によるシミュレーション解析の結果、図１に示したように、例えば、ある特定の製造条件ｂで単結晶の引上げを行うよりも、製造条件ｂに比べてΔＧ／ΔＦの値（つまり、直線の傾き）が大きい製造条件ａで単結晶の引上げを行う方が、Ｃｕデポジション欠陥が検出されないＮ領域で単結晶を引上げることのできる引上げ速度Ｆのマージンを拡大できることが明らかとなった。 As a result of the simulation analysis by the present inventors, as shown in FIG. 1, for example, the value of ΔG / ΔF compared to the manufacturing condition b (that is, rather than pulling up the single crystal under a certain specific manufacturing condition b) (that is, It has been clarified that pulling a single crystal under the manufacturing condition a having a large slope of the straight line can expand the margin of the pulling speed F that can pull the single crystal in the N region where no Cu deposition defect is detected. .

さらに、本発明者等が実験及び検討を重ねたところ、Ｃｕデポジション欠陥が検出されないＮ領域で単結晶を引上げることのできる引上げ速度Ｆのマージンを、従来の単結晶製造における引上げ速度Ｆのマージンの値、およそ０．０２ｍｍ／ｍｉｎ程度よりも拡大させるためには、ΔＧ／ΔＦの値を１．９以上にして単結晶の育成を行えば良いことがわかった。すなわち、ＣＺ法により単結晶を育成する際に、ΔＧ／ΔＦの値が１．９より小さい場合は、上記のようなＮ領域で単結晶を引上げることのできる引上げ速度Ｆのマージンが０．０２ｍｍ／ｍｉｎより狭くなってしまい、Ｎ領域を有する単結晶を安定して製造することが困難となるが、ΔＧ／ΔＦの値を１．９以上に増大させることによって、引上げ速度Ｆのマージンを０．０２ｍｍ／ｍｉｎを上回るように拡大させることができ、結晶径方向の全面がＣｕデポジション欠陥の検出されないＮ領域となる高品質の単結晶を安定して効率的に製造できることがわかった。 Furthermore, as a result of repeated experiments and examinations by the present inventors, the margin of the pulling rate F that can pull up the single crystal in the N region where no Cu deposition defect is detected is set as the pulling rate F in the conventional single crystal manufacturing. It has been found that in order to increase the margin to a value larger than about 0.02 mm / min, it is sufficient to grow a single crystal with a ΔG / ΔF value of 1.9 or more. That is, when a single crystal is grown by the CZ method, if the value of ΔG / ΔF is smaller than 1.9, the margin of the pulling rate F that can pull the single crystal in the N region as described above is 0. Although it becomes narrower than 02 mm / min, it is difficult to stably manufacture a single crystal having an N region, but by increasing the value of ΔG / ΔF to 1.9 or more, the margin of the pulling rate F is increased. It was found that the high-quality single crystal in which the entire surface in the crystal diameter direction is an N region in which no Cu deposition defect is detected can be stably and efficiently produced.

そして、本発明者等は、単結晶の直胴部を育成する際にΔＧ／ΔＦの値を増大させることのできる有効手段について更に実験及び検討を重ねた結果、単結晶製造装置内の構造が上記ΔＧ／ΔＦの値の変化に影響を与えることから、原料融液を加熱するヒーターに注目し、特に、図２に示すように、ヒーター７の発熱部に設けられている上端から下方向へ延びる上部スリット３１の終端と下端から上方向へ延びる下部スリット３２の終端間の有効発熱部分３３における垂直方向の長さＳに注目した。 And, as a result of further experiments and studies on effective means that can increase the value of ΔG / ΔF when growing the straight body of the single crystal, the inventors have found that the structure in the single crystal manufacturing apparatus is Since the change in the value of ΔG / ΔF is affected, attention is paid to the heater that heats the raw material melt, and in particular, as shown in FIG. 2, from the upper end provided in the heat generating portion of the heater 7 downward. Attention was paid to the vertical length S of the effective heat generating portion 33 between the end of the upper slit 31 extending and the end of the lower slit 32 extending upward from the lower end.

本発明者等が、従来行われている単結晶の製造におけるヒーターの有効発熱部分について調査したところ、従来の単結晶の製造ではヒーターの有効発熱部分における垂直方向の長さＳが長く、また、ヒーターの発熱分布をルツボに収容されている原料融液のほぼ中央部付近に分布させているため、ヒーターの有効発熱部分の中心位置が原料融液の表面から大きく離れていることが確認された。そのために、従来では、単結晶の直胴部を育成する際に面内外周部における結晶温度勾配Ｇｅが大きくなってしまい、所望の欠陥領域、特にＣｕデポジション欠陥の検出されないＮ領域を有する単結晶の育成を困難にしていることがわかった。 The present inventors have investigated the effective heat generation part of the heater in the production of a single crystal that has been conventionally performed. In the production of the conventional single crystal, the vertical length S of the effective heat generation part of the heater is long, It was confirmed that the center position of the effective heat generation part of the heater was far away from the surface of the raw material melt because the heat generation distribution of the heater was distributed near the center of the raw material melt contained in the crucible. . For this reason, conventionally, when growing a straight body portion of a single crystal, the crystal temperature gradient Ge in the in-plane outer peripheral portion becomes large, and a single defect having a desired defect region, particularly an N region in which no Cu deposition defect is detected. It was found that it was difficult to grow crystals.

ここで、本発明者等により、上記総合伝熱解析ソフトＦＥＭＡＧを用いてヒーターの有効発熱部分における垂直方向の長さＳとΔＧ／ΔＦの関係についてシミュレーション解析した結果を図３に示す。このシミュレーション解析の結果、有効発熱部分の長さＳを短くすればΔＧ／ΔＦの値を増大できることがわかった。 Here, FIG. 3 shows the result of simulation analysis of the relationship between the length S in the vertical direction and the ΔG / ΔF in the effective heat generation portion of the heater using the above comprehensive heat transfer analysis software FEMAG. As a result of this simulation analysis, it has been found that the value of ΔG / ΔF can be increased by reducing the length S of the effective heat generation portion.

さらに、本発明者等が実験及び検討を重ねた結果、図２に示したように、ヒーターの有効発熱部分３３の中心位置３４と石英ルツボ５及び黒鉛ルツボ６に収容されている原料融液４の表面３６との間の垂直方向における相対距離Ｌを変えることによってもΔＧ／ΔＦの値が変化することがわかった。ここで、ヒーターの有効発熱部分Ｓを２００ｍｍとしたときの上記相対距離ＬとΔＧ／ΔＦの関係についてシミュレーション解析した結果を図４に示す。図４に示すように、この相対距離Ｌを変化させることによってもΔＧ／ΔＦの値を変化させることができ、例えば有効発熱部分の中心位置が原料融液面よりも下に位置するのであれば相対距離Ｌを小さくし、また有効発熱部分の中心位置が原料融液面よりも上に位置する場合は相対距離Ｌを大きくすることによって、ΔＧ／ΔＦを一層増大させることが可能であることがわかった。 Furthermore, as a result of repeated experiments and examinations by the present inventors, as shown in FIG. 2, the raw material melt 4 accommodated in the center position 34 of the effective heat generating portion 33 of the heater, the quartz crucible 5, and the graphite crucible 6. It has been found that the value of ΔG / ΔF also changes by changing the relative distance L in the vertical direction between the surface 36 and the surface 36. Here, FIG. 4 shows the result of simulation analysis of the relationship between the relative distance L and ΔG / ΔF when the effective heat generating portion S of the heater is 200 mm. As shown in FIG. 4, the value of ΔG / ΔF can also be changed by changing the relative distance L. For example, if the center position of the effective heat generation portion is located below the raw material melt surface. It is possible to further increase ΔG / ΔF by reducing the relative distance L and increasing the relative distance L when the center position of the effective heat generating portion is located above the raw material melt surface. all right.

本発明は、以上のような実験・調査で得られた知見を踏まえた上で鋭意検討を重ねることによって見出されたものである。
すなわち、本発明の単結晶の製造方法は、ＣＺ法によって単結晶をルツボに収容されている原料融液から引上げて製造する方法において、引上げ速度Ｆの変化量に対する結晶温度勾配Ｇの変化量を表すΔＧ／ΔＦの値を１．９以上にして単結晶の育成を行うことに特徴を有するものである。 The present invention has been found by intensive studies based on the knowledge obtained through the above experiments and investigations.
That is, the method for producing a single crystal of the present invention is a method for producing a single crystal by pulling it from a raw material melt contained in a crucible by a CZ method. It is characterized in that the single crystal is grown by setting the value of ΔG / ΔF to be 1.9 or more.

まず、本発明の単結晶製造装置及び黒鉛ヒーターの一例について図面を参照して説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図５は、本発明に係る単結晶製造装置の構成を示す概略構成図であり、また図６は、黒鉛ヒーターの構成を説明する概略説明図である。 First, although an example of the single crystal manufacturing apparatus and graphite heater of the present invention will be described with reference to the drawings, the present invention is not limited to this. FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing the configuration of the single crystal manufacturing apparatus according to the present invention, and FIG. 6 is a schematic explanatory diagram for explaining the configuration of the graphite heater.

本発明に係る単結晶製造装置２０は、メインチャンバ１内に、原料融液４を収容する石英ルツボ５と、この石英ルツボ５を保護する黒鉛ルツボ６とがルツボ駆動機構２２によって回転・昇降自在に保持軸１３で支持されており、またこれらのルツボ５、６を取り囲むようにして原料融液を加熱するための黒鉛ヒーター７と断熱材８が配置され、さらに黒鉛ヒーター７の位置を上下に調節できるようにヒーター駆動手段１９が設けられている。 In a single crystal manufacturing apparatus 20 according to the present invention, a quartz crucible 5 that contains a raw material melt 4 and a graphite crucible 6 that protects the quartz crucible 5 can be rotated and moved up and down by a crucible drive mechanism 22 in a main chamber 1. A graphite heater 7 and a heat insulating material 8 for heating the raw material melt are disposed so as to surround the crucibles 5 and 6 and the graphite heater 7 is moved up and down. A heater driving means 19 is provided so that adjustment is possible.

また、メインチャンバ１の上部には育成した単結晶３を収容し、取り出すための引上げチャンバ２が連接されており、引上げチャンバ２の上部には単結晶３をワイヤー１４で回転させながら引上げる引上げ機構１７が設けられている。 In addition, a pulling chamber 2 for accommodating and taking out the grown single crystal 3 is connected to the upper part of the main chamber 1, and the pulling up of the single crystal 3 while being rotated by a wire 14 is connected to the upper part of the pulling chamber 2. A mechanism 17 is provided.

さらに、メインチャンバ１の内部にはガス整流筒１１が設けられており、このガス整流筒１１の下部には原料融液４と対向するように遮熱部材１２を設置して、原料融液４の表面からの輻射をカットするとともに原料融液４の表面を保温するようにしている。さらに、引上げチャンバ２の上部に設けられたガス導入口１０からはアルゴンガス等の不活性ガスを導入でき、引上げ中の単結晶３とガス整流筒１１との間を通過させた後、原料融液４の融液面上を通過させ、ガス流出口９から排出することができる。 Further, a gas rectifying cylinder 11 is provided inside the main chamber 1, and a heat shield member 12 is installed at the lower part of the gas rectifying cylinder 11 so as to face the raw material melt 4. The radiation from the surface of the material is cut and the surface of the raw material melt 4 is kept warm. Further, an inert gas such as argon gas can be introduced from the gas inlet 10 provided in the upper part of the pulling chamber 2. After passing between the single crystal 3 being pulled and the gas rectifying cylinder 11, the raw material is melted. The liquid 4 can be passed over the melt surface and discharged from the gas outlet 9.

また、上記のヒーター駆動手段１９及びルツボ駆動機構２２は駆動制御手段１８に接続されており、例えばこの駆動制御手段１８に、ヒーター７の位置、ＣＣＤカメラ２１で測定した原料融液４の融液面の位置、引上げ機構１７から得られる単結晶の引上げ長さ等の情報がフィードバックされることにより、駆動制御手段１８でヒーター駆動手段１９やルツボ駆動機構２２を調節してヒーターの位置及び／またはルツボの位置を精度良く制御・変更することができるようになっている。 The heater driving means 19 and the crucible driving mechanism 22 are connected to the drive control means 18. For example, the position of the heater 7 and the melt of the raw material melt 4 measured by the CCD camera 21 are connected to the drive control means 18. By feeding back information such as the position of the surface and the pulling length of the single crystal obtained from the pulling mechanism 17, the heater control means 18 and the crucible drive mechanism 22 are adjusted by the drive control means 18 to adjust the heater position and / or The crucible position can be controlled and changed with high accuracy.

このような単結晶製造装置２０において、原料融液４を加熱するための黒鉛ヒーター７は、図６に示したように、電流が供給される端子部３７と、抵抗加熱による円筒状の発熱部３８とを具備している。さらに、この黒鉛ヒーター７において、発熱部３８には上端から下方向へ延びる上部スリット３１と、下端から上方向へ延びる下部スリット３２とが交互に設けられており、上部スリット３１の終端と下部スリット３２の終端間の領域を有効発熱部分３３として、その有効発熱部分３３の垂直方向の長さＳが、従来の黒鉛ヒーターよりも短く、黒鉛ヒーター７の内径Ｗの０．１倍以上０．４倍以下となるように設計されたものである。 In such a single crystal manufacturing apparatus 20, the graphite heater 7 for heating the raw material melt 4 includes, as shown in FIG. 6, a terminal portion 37 to which an electric current is supplied, and a cylindrical heat generating portion by resistance heating. 38. Further, in this graphite heater 7, the heat generating portion 38 is provided with an upper slit 31 extending downward from the upper end and a lower slit 32 extending upward from the lower end, and the end of the upper slit 31 and the lower slit are alternately provided. The region between the terminal ends of 32 is an effective heat generation portion 33, and the vertical length S of the effective heat generation portion 33 is shorter than that of the conventional graphite heater, and is 0.1 times or more the inner diameter W of the graphite heater 7 and 0.4. It is designed to be less than double.

このように黒鉛ヒーター７の有効発熱部分３３における垂直方向の長さＳが、黒鉛ヒーター７の内径Ｗの０．４倍以下、より好ましくは黒鉛ヒーター７の内径Ｗの０．３倍以下となるものであれば、引上げ速度Ｆの変化量ΔＦに対する結晶温度勾配Ｇの変化量ΔＧを表すΔＧ／ΔＦの値を１．９以上に容易に増大して、Ｃｕデポジション欠陥が検出されないＮ領域で単結晶を引上げることのできる引上げ速度Ｆのマージンを拡大することが可能となる。一方、有効発熱部分３３における垂直方向の長さＳが、黒鉛ヒーター７の内径Ｗの０．１倍未満となると、石英ルツボ５内の底部付近の原料融液の温度が低下し、結晶成長を阻害する恐れがあるため、有効発熱部分の垂直方向における長さＳは、黒鉛ヒーター７の内径Ｗの０．１倍以上となるものとするのが望ましい。 Thus, the vertical length S of the effective heat generating portion 33 of the graphite heater 7 is 0.4 times or less of the inner diameter W of the graphite heater 7, more preferably 0.3 times or less of the inner diameter W of the graphite heater 7. If it is, the value of ΔG / ΔF representing the change amount ΔG of the crystal temperature gradient G with respect to the change amount ΔF of the pulling rate F can be easily increased to 1.9 or more in the N region where no Cu deposition defect is detected. It is possible to expand the margin of the pulling speed F that can pull the single crystal. On the other hand, when the length S in the vertical direction of the effective heat generating portion 33 is less than 0.1 times the inner diameter W of the graphite heater 7, the temperature of the raw material melt near the bottom in the quartz crucible 5 decreases, and crystal growth occurs. Since there is a possibility of hindering, it is desirable that the length S in the vertical direction of the effective heat generating portion is 0.1 times or more the inner diameter W of the graphite heater 7.

さらに、本発明では、単結晶製造装置２０のメインチャンバ１内に、ルツボ５、６と黒鉛ヒーター７の下方部に下部断熱部材２３が設けられていることが好ましい。このように下部断熱部材２３を設けることにより、例えば上記のような有効発熱部分を有する黒鉛ヒーター７で原料融液を加熱する際に、ルツボ内に収容されている原料融液を効果的に加熱することができるし、また融液温度を高精度に制御することができる。 Furthermore, in the present invention, it is preferable that the lower heat insulating member 23 is provided in the main chamber 1 of the single crystal manufacturing apparatus 20 at the lower part of the crucibles 5 and 6 and the graphite heater 7. By providing the lower heat insulating member 23 in this manner, for example, when the raw material melt is heated by the graphite heater 7 having the effective heat generating portion as described above, the raw material melt contained in the crucible is effectively heated. In addition, the melt temperature can be controlled with high accuracy.

次に、本発明の単結晶の製造方法について、図５及び図６を参照しながら詳細に説明する。
上記のような単結晶製造装置２０を用いて、ＣＺ法により例えばシリコン単結晶を欠陥領域が結晶径方向全面でＣｕデポジション欠陥が検出されないＮ領域となるように育成する場合、先ず種ホルダー１５に固定された種結晶１６を石英ルツボ５中の原料融液４に浸漬した後、回転させながら静かに引上げて種絞りを形成してから所望の直径まで拡径する。その後、単結晶の引上げ速度Ｆとシリコン単結晶の融点から１４００℃までの結晶引上げ軸方向の結晶温度勾配Ｇの比Ｖ／Ｇを上記Ｎ領域となる所定の値に制御しながら単結晶の引上げを行うことにより略円柱形状の直胴部を有するシリコン単結晶３を成長させることができる。 Next, the manufacturing method of the single crystal of this invention is demonstrated in detail, referring FIG.5 and FIG.6.
When the single crystal manufacturing apparatus 20 as described above is used to grow, for example, a silicon single crystal by the CZ method so that the defect region is an N region where no Cu deposition defect is detected over the entire crystal diameter direction, first the seed holder 15 After the seed crystal 16 fixed to is immersed in the raw material melt 4 in the quartz crucible 5, the seed crystal 16 is gently pulled up while rotating to form a seed restriction, and then the diameter is expanded to a desired diameter. Thereafter, the single crystal pulling rate F is controlled while the ratio V / G of the crystal temperature gradient G in the crystal pulling axis direction from the melting point of the silicon single crystal to 1400 ° C. is controlled to a predetermined value in the N region. It is possible to grow a silicon single crystal 3 having a substantially cylindrical straight body portion.

このとき、単結晶の育成が進むにつれて原料融液４の融液量は減少するが、融液量の減少に伴ってルツボ駆動機構２２で石英ルツボ５及び黒鉛ルツボ６を上昇させることによって、原料融液４の融液面の位置を常に一定の高さに維持することができる。尚、本発明の単結晶の製造では、単結晶引上げ中の原料融液面は必ずしも一定の高さに維持する必要はないが、このように単結晶の引上げ中に原料融液面の位置を常に一定の高さに維持することによって、所望の結晶品質（欠陥領域）を有する単結晶を非常に安定して育成することができる。 At this time, the amount of the melt of the raw material melt 4 decreases as the growth of the single crystal proceeds. However, by raising the quartz crucible 5 and the graphite crucible 6 with the crucible drive mechanism 22 as the melt amount decreases, The position of the melt surface of the melt 4 can always be maintained at a constant height. In the production of the single crystal of the present invention, the surface of the raw material melt during the pulling of the single crystal is not necessarily maintained at a constant height. By always maintaining a constant height, a single crystal having a desired crystal quality (defect region) can be grown very stably.

本発明の単結晶の製造方法は、このようにしてシリコン単結晶３を製造する際に、例えば原料融液を加熱する黒鉛ヒーターとして、図６に示したようなヒーターの発熱部３８における有効発熱部分３３の垂直方向の長さＳが、黒鉛ヒーター７の内径Ｗの０．１倍以上０．４倍以下となるヒーターを用いることにより、引上げ速度Ｆの変化量に対する結晶温度勾配Ｇの変化量を表すΔＧ／ΔＦの値を１．９以上にして単結晶直胴部の育成を行うものである。 In the method for producing a single crystal of the present invention, when the silicon single crystal 3 is produced in this way, for example, as a graphite heater for heating the raw material melt, the effective heat generation in the heating portion 38 of the heater as shown in FIG. By using a heater in which the vertical length S of the portion 33 is not less than 0.1 times and not more than 0.4 times the inner diameter W of the graphite heater 7, the amount of change in the crystal temperature gradient G with respect to the amount of change in the pulling rate F The value of ΔG / ΔF representing δ is 1.9 or more to grow the single crystal straight body portion.

このように単結晶の直胴部を育成する際に、ΔＧ／ΔＦの値を１．９以上にすることによって、例えばＣｕデポジション欠陥が検出されないＮ領域で単結晶を引上げることのできる引上げ速度Ｆのマージンを従来の０．０２ｍｍ／ｍｉｎよりも拡大することができる。特に、単結晶直胴部を育成する際のΔＧ／ΔＦの値が２．０を超えるようにすれば、引上げ速度Ｆのマージンが０．０３ｍｍ／ｍｉｎを上回ることが可能となる。 Thus, when growing the straight body portion of the single crystal, by raising the value of ΔG / ΔF to 1.9 or more, the single crystal can be pulled in the N region where no Cu deposition defect is detected, for example. The margin of the speed F can be increased from the conventional 0.02 mm / min. In particular, if the value of ΔG / ΔF at the time of growing the single crystal straight body part exceeds 2.0, the margin of the pulling speed F can exceed 0.03 mm / min.

またこのとき、図６に示したように、黒鉛ヒーター７の有効発熱部分３３の中心位置３４と原料融液の表面３６との間の垂直方向における相対距離をＬとするときに、この相対距離Ｌが単結晶の引上げ開始時に石英ルツボ内に収容される原料融液の深さＨの１／３以下となるように、例えば駆動制御手段１８でヒーター駆動手段１９やルツボ駆動機構２２を制御して、黒鉛ヒーターの位置及び／またはルツボの位置を調節することが好ましい。 At this time, when the relative distance in the vertical direction between the center position 34 of the effective heat generating portion 33 of the graphite heater 7 and the surface 36 of the raw material melt is L, as shown in FIG. For example, the drive control means 18 controls the heater drive means 19 and the crucible drive mechanism 22 so that L becomes 1/3 or less of the depth H of the raw material melt contained in the quartz crucible at the start of pulling of the single crystal. Thus, it is preferable to adjust the position of the graphite heater and / or the position of the crucible.

図４に示したように、本発明者等の実験によれば、黒鉛ヒーターの発熱分布を、従来のように原料融液の中央部付近に分布させるのではなく、結晶成長固液界面である原料融液の表面近傍に分布させることにより、ΔＧ／ΔＦの値を一層増大させることができる。例えば、図６に示したように、黒鉛ヒーターの有効発熱部分３３の中心位置３４が原料融液面３６の下に位置する場合は、ヒーターの有効発熱部分の中心位置３４と原料融液面３６間の相対距離Ｌを小さくする程、特に相対距離Ｌが単結晶の引上げ開始時における原料融液の深さＨの１／３以下となるように小さくすることにより、ΔＧ／ΔＦの値をさらに増大して引上げ速度Ｆのマージンを一層拡大させることができる。 As shown in FIG. 4, according to the experiments by the present inventors, the heat generation distribution of the graphite heater is not distributed near the center of the raw material melt as in the prior art, but at the crystal growth solid-liquid interface. By distributing in the vicinity of the surface of the raw material melt, the value of ΔG / ΔF can be further increased. For example, as shown in FIG. 6, when the center position 34 of the effective heat generating portion 33 of the graphite heater is located below the raw material melt surface 36, the center position 34 of the heater effective heat generating portion and the raw material melt surface 36 are located. The value of ΔG / ΔF is further reduced by decreasing the relative distance L between the two, in particular, so that the relative distance L is 1/3 or less of the depth H of the raw material melt at the start of pulling of the single crystal. The margin of the pulling speed F can be further increased and further increased.

また、黒鉛ヒーターの有効発熱部分の中心位置３４が原料融液面３６の上に位置する場合は、相対距離Ｌを大きくする程ΔＧ／ΔＦの値を一層増大させることができる。しかしながら、相対距離Ｌが原料融液の深さＨの１／３を超えるような位置に有効発熱部分の中心位置がある場合、固液界面を過剰に加熱してしまうことから単結晶の面内中心部における結晶引上げ軸方向の結晶温度勾配Ｇｃを著しく低下させる恐れがあり、結晶成長の阻害要因となることが考えられる。そのため、相対距離Ｌは原料融液の深さＨの１／３以下となるようにすることが好ましい。 Further, when the center position 34 of the effective heat generating portion of the graphite heater is located on the raw material melt surface 36, the value of ΔG / ΔF can be further increased as the relative distance L is increased. However, in the case where the center position of the effective heat generating portion is at a position where the relative distance L exceeds 1/3 of the depth H of the raw material melt, the solid-liquid interface is excessively heated. There is a possibility that the crystal temperature gradient Gc in the crystal pulling axis direction in the central portion may be remarkably lowered, which may be an obstacle to crystal growth. Therefore, it is preferable that the relative distance L is 1/3 or less of the depth H of the raw material melt.

以上のようにしてシリコン単結晶を製造することにより、Ｃｕデポジション欠陥が検出されないＮ領域が得られる引上げ速度Ｆのマージンを０．０２ｍｍ／ｍｉｎより大きく、さらには０．０３ｍｍ／ｍｉｎを上回るように拡大して単結晶の育成を行うことができる。したがって、従来のような引上げ速度Ｆのマージンが非常に狭かった単結晶の製造に比べて、単結晶の育成を安定して行うことができ、また、結晶引上げ速度の過剰な高精度化を図らなくとも単結晶の育成中にＦ／Ｇが所望の領域から外れるのを確実に防止でき、引上げ速度Ｆの条件設定のやり直しや微調整を行わずに済むため、Ｃｕデポジション欠陥が検出されないＮ領域を有する高品質の単結晶を効率的にかつ高い歩留まりで製造することができる。 By manufacturing the silicon single crystal as described above, the margin of the pulling speed F at which an N region in which no Cu deposition defect is detected can be obtained is larger than 0.02 mm / min, and more than 0.03 mm / min. The single crystal can be grown by expanding to Therefore, compared to the conventional production of a single crystal having a very narrow margin of the pulling rate F, the single crystal can be grown stably, and the crystal pulling rate can be made highly accurate. At least, it is possible to prevent the F / G from deviating from the desired region during the growth of the single crystal, and there is no need to re-set and finely adjust the pulling speed F condition, so that no Cu deposition defect is detected. A high-quality single crystal having a region can be manufactured efficiently and with a high yield.

また、このように単結晶の製造を行うことによって引上げ速度Ｆのマージンを拡大させることができるため、例えば単結晶の面内中心部における結晶引上げ軸方向の結晶温度勾配をＧｃ、面内外周部における結晶引上げ軸方向の結晶温度勾配をＧｅとしたときに、Ｇｃ／Ｇｅ≧１．０を満たす条件ではもちろんのこと、Ｇｃ／Ｇｅ＜１．０を満たす条件で単結晶の引上げを行っても、結晶径方向に結晶品質が均一な単結晶を得ることができるようになる。したがって、従来のようにＧｃ／Ｇｅ≧１．０を満たすように単結晶の製造を制約しなくても、結晶径方向の全面が所望の欠陥領域となる単結晶を容易に製造することができ、更なる単結晶製造の効率化や生産性の向上を図ることが可能となる。 In addition, since the margin of the pulling rate F can be increased by manufacturing the single crystal in this way, for example, the crystal temperature gradient in the crystal pulling axis direction at the in-plane central portion of the single crystal is Gc, and the in-plane outer peripheral portion. Assuming that the crystal temperature gradient in the crystal pulling axis direction in Ge is Ge, it is possible to pull a single crystal under conditions satisfying Gc / Ge <1.0 as well as conditions satisfying Gc / Ge ≧ 1.0. Thus, a single crystal having a uniform crystal quality in the crystal diameter direction can be obtained. Therefore, a single crystal in which the entire surface in the crystal diameter direction becomes a desired defect region can be easily manufactured without restricting the manufacture of the single crystal so as to satisfy Gc / Ge ≧ 1.0 as in the prior art. Further, it becomes possible to further improve the efficiency of the production of single crystals and the productivity.

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）
図５に示した単結晶製造装置２０を用いて、直径２４インチ（６００ｍｍ）の石英ルツボに原料多結晶シリコンを１５０ｋｇチャージし、ＣＺ法により、直径２００ｍｍ、方位＜１００＞、酸素濃度が２２〜２３ｐｐｍａ（ＡＳＴＭ’７９）となるシリコン単結晶を育成した（単結晶直胴部の長さは約１１０ｃｍ）。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited to these.
Example 1
Using the single crystal manufacturing apparatus 20 shown in FIG. 5, 150 kg of raw material polycrystalline silicon is charged into a quartz crucible having a diameter of 24 inches (600 mm), and a diameter of 200 mm, an orientation <100>, and an oxygen concentration of 22 to A silicon single crystal to be 23 ppma (ASTM '79) was grown (the length of the single crystal straight body portion was about 110 cm).

このとき、黒鉛ヒーター７として、内径Ｗが７００ｍｍ、発熱部の全長が６００ｍｍであり、有効発熱部分の垂直方向の長さＳが２００ｍｍのＳ／Ｗが０．２９となるヒーターＡを使用した。さらに、単結晶の引上げを開始する際に、ヒーターの有効発熱部分の中心位置を原料融液面から５０ｍｍ下に位置するように黒鉛ヒーターの位置とルツボの位置を調節した（相対距離Ｌ＝５０ｍｍ）。
また、この実施例１におけるΔＧ／ΔＦの値を総合伝熱解析ソフトＦＥＭＡＧによるシミュレーション解析を行って求めた結果、ΔＧ／ΔＦ＝１．９５であることがわかった。 At this time, as the graphite heater 7, a heater A having an inner diameter W of 700 mm, a total length of the heat generating portion of 600 mm, an effective heat generating portion having a vertical length S of 200 mm and an S / W of 0.29 was used. Furthermore, when starting the pulling of the single crystal, the position of the graphite heater and the position of the crucible were adjusted so that the center position of the effective heat generating portion of the heater was located 50 mm below the raw material melt surface (relative distance L = 50 mm). ).
In addition, as a result of obtaining the value of ΔG / ΔF in Example 1 by performing simulation analysis using the comprehensive heat transfer analysis software FEMAG, it was found that ΔG / ΔF = 1.95.

そして、単結晶の引上げ中は、シリコン融液量の減少に伴ってルツボ駆動機構２２で石英ルツボ５及び黒鉛ルツボ６を上昇させることによって、シリコン融液面の位置を常に一定の高さに維持した。さらに、単結晶の引上げ速度は、図７に示すように、単結晶直胴部の１０ｃｍから１１０ｃｍにかけて０．７ｍｍ／ｍｉｎから０．３ｍｍ／ｍｉｎの範囲で漸減するように制御した。 During the pulling of the single crystal, the quartz crucible 5 and the graphite crucible 6 are raised by the crucible drive mechanism 22 as the silicon melt amount decreases, so that the position of the silicon melt surface is always maintained at a constant height. did. Furthermore, as shown in FIG. 7, the pulling rate of the single crystal was controlled so as to gradually decrease in the range of 0.7 mm / min to 0.3 mm / min from 10 cm to 110 cm of the single crystal straight body.

（実施例２）
図５に示した単結晶製造装置２０を用いて、直径２００ｍｍ、方位＜１００＞、酸素濃度が２２〜２３ｐｐｍａ（ＡＳＴＭ’７９）となるシリコン単結晶を育成した。
このとき、黒鉛ヒーター７として、上記実施例１と同様のヒーターＡを使用した。さらに、単結晶の引上げを開始する際に、ヒーターの有効発熱部分の中心位置を原料融液面上の２０ｍｍのところに位置するように黒鉛ヒーターの位置とルツボの位置を調節した（相対距離Ｌ＝２０ｍｍ）。それ以外の条件に関しては上記実施例１と同様にしてシリコン単結晶の育成を行った。
この実施例２におけるΔＧ／ΔＦの値を総合伝熱解析ソフトＦＥＭＡＧによるシミュレーション解析を行って求めた結果、ΔＧ／ΔＦ＝２．０８であることがわかった。 (Example 2)
A silicon single crystal having a diameter of 200 mm, an orientation <100>, and an oxygen concentration of 22 to 23 ppma (ASTM'79) was grown using the single crystal manufacturing apparatus 20 shown in FIG.
At this time, the same heater A as in Example 1 was used as the graphite heater 7. Furthermore, when the pulling of the single crystal was started, the position of the graphite heater and the position of the crucible were adjusted so that the center position of the effective heat generating portion of the heater was located 20 mm above the raw material melt surface (relative distance L = 20 mm). Regarding other conditions, a silicon single crystal was grown in the same manner as in Example 1 above.
The value of ΔG / ΔF in Example 2 was determined by performing simulation analysis using the comprehensive heat transfer analysis software FEMAG, and it was found that ΔG / ΔF = 2.08.

（比較例１）
図５に示した単結晶製造装置２０を用いて、直径２００ｍｍ、方位＜１００＞、酸素濃度が２２〜２３ｐｐｍａ（ＡＳＴＭ’７９）となるシリコン単結晶を育成した。
このとき、黒鉛ヒーター７として、内径Ｗが７００ｍｍ、発熱部の全長が６００ｍｍであり、有効発熱部分の垂直方向の長さＳが３００ｍｍのＳ／Ｗが０．４３となるヒーターＢを使用した。 (Comparative Example 1)
A silicon single crystal having a diameter of 200 mm, an orientation <100>, and an oxygen concentration of 22 to 23 ppma (ASTM'79) was grown using the single crystal manufacturing apparatus 20 shown in FIG.
At this time, as the graphite heater 7, a heater B having an inner diameter W of 700 mm, a total length of the heat generating portion of 600 mm, a length S of the effective heat generating portion in the vertical direction of 300 mm, and an S / W of 0.43 was used.

さらに、単結晶の引上げを開始する際に、ヒーターの有効発熱部分の中心位置を原料融液面から１１０ｍｍ下に位置するように黒鉛ヒーターの位置とルツボの位置を調節した（相対距離Ｌ＝１１０ｍｍ）。それ以外の条件に関しては上記実施例１と同様にしてシリコン単結晶の育成を行った。
この比較例１におけるΔＧ／ΔＦの値を総合伝熱解析ソフトＦＥＭＡＧによるシミュレーション解析を行って求めた結果、ΔＧ／ΔＦ＝１．７６であることがわかった。 Further, when the pulling of the single crystal was started, the position of the graphite heater and the position of the crucible were adjusted so that the center position of the effective heat generating portion of the heater was located 110 mm below the raw material melt surface (relative distance L = 110 mm). ). Regarding other conditions, a silicon single crystal was grown in the same manner as in Example 1 above.
As a result of obtaining the value of ΔG / ΔF in Comparative Example 1 by performing simulation analysis with the comprehensive heat transfer analysis software FEMAG, it was found that ΔG / ΔF = 1.76.

（比較例２）
図５に示した単結晶製造装置２０を用いて、直径２００ｍｍ、方位＜１００＞、酸素濃度が２２〜２３ｐｐｍａ（ＡＳＴＭ’７９）となるシリコン単結晶を育成した。
このとき、黒鉛ヒーター７として、上記比較例１と同様のヒーターＢを使用した。さらに、単結晶の引上げを開始する際に、ヒーターの有効発熱部分の中心位置を原料融液面から５０ｍｍ下に位置するように黒鉛ヒーターの位置とルツボの位置を調節した（相対距離Ｌ＝５０ｍｍ）。それ以外の条件に関しては、上記実施例１と同様にしてシリコン単結晶の育成を行った。
この比較例２におけるΔＧ／ΔＦの値を総合伝熱解析ソフトＦＥＭＡＧによるシミュレーション解析を行って求めた結果、ΔＧ／ΔＦ＝１．８３であることがわかった。 (Comparative Example 2)
A silicon single crystal having a diameter of 200 mm, an orientation <100>, and an oxygen concentration of 22 to 23 ppma (ASTM'79) was grown using the single crystal manufacturing apparatus 20 shown in FIG.
At this time, the same heater B as in Comparative Example 1 was used as the graphite heater 7. Furthermore, when starting the pulling of the single crystal, the position of the graphite heater and the position of the crucible were adjusted so that the center position of the effective heat generating portion of the heater was located 50 mm below the raw material melt surface (relative distance L = 50 mm). ). Regarding other conditions, a silicon single crystal was grown in the same manner as in Example 1 above.
The value of ΔG / ΔF in Comparative Example 2 was determined by performing simulation analysis using the comprehensive heat transfer analysis software FEMAG, and it was found that ΔG / ΔF = 1.83.

ここで、上記実施例１、２及び比較例１、２におけるヒーターの有効発熱部分の長さＳの値、及び有効発熱部分の中心位置と原料融液面間の相対距離Ｌの値を以下の表１に示す。また、上記の各製造条件におけるΔＧ／ΔＦの値を求めた結果も以下の表１に示す。 Here, the value of the length S of the effective heat generating portion of the heaters in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 and the value of the relative distance L between the center position of the effective heat generating portion and the raw material melt surface are as follows. Table 1 shows. In addition, Table 1 below also shows the results of determining the value of ΔG / ΔF under each of the above manufacturing conditions.

次に、実施例１、２及び比較例１、２で育成した各シリコン単結晶について、直胴部１０ｃｍ以降の各結晶部位からウエーハを切り出した後、平面研削及び研磨を行って検査用のサンプルを作製し、以下に示すような結晶品質特性の検査を行った。 Next, for each of the silicon single crystals grown in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, after inspecting the wafer from each crystal portion after the straight body portion 10 cm, surface grinding and polishing were performed for inspection samples. The crystal quality characteristics were inspected as shown below.

（１）ＦＰＤ（Ｖ領域）及びＬＥＰ（Ｉ領域）の検査
検査用のサンプルに３０分間のセコエッチングを無攪拌で施した後、ウエーハ面内を顕微鏡で観察することによりウエーハ面内の欠陥密度を測定した。
（２）ＯＳＦの検査
検査用のサンプルにウエット酸素雰囲気下、１１００℃で１００分間の熱処理を行った後、ウエーハ面内を顕微鏡で観察することによりウエーハ面内の欠陥密度を測定した。
（３）Ｃｕデポジション処理による欠陥の検査
検査用のサンプルの表面に酸化膜を形成した後、Ｃｕデポジション処理を行って酸化膜欠陥を測定した。その際の評価条件は以下の通りである。
酸化膜：２５ｎｍ
電界強度：６ＭＶ／ｃｍ
通電時間：５分間 (1) Inspection of FPD (V region) and LEP (I region) Defect density in the wafer surface by observing the wafer surface with a microscope after subjecting the sample for inspection for 30 minutes to non-stirring. Was measured.
(2) Inspection of OSF A sample for inspection was subjected to a heat treatment at 1100 ° C. for 100 minutes in a wet oxygen atmosphere, and then the defect density in the wafer surface was measured by observing the wafer surface with a microscope.
(3) Inspection of defects by Cu deposition treatment After forming an oxide film on the surface of the sample for inspection, Cu deposition treatment was performed to measure oxide film defects. The evaluation conditions at that time are as follows.
Oxide film: 25nm
Electric field strength: 6MV / cm
Energizing time: 5 minutes

実施例１、２及び比較例１、２で育成した各単結晶に以上のような検査を行った結果、実施例１、２の単結晶は図８に示すような欠陥分布を有しており、また比較例１、２の単結晶は図９に示すような欠陥分布を有していた。また、これらの検査結果に基づいて、Ｃｕデポジション欠陥が検出されたＮ領域とＣｕデポジション欠陥が検出されなかったＮ領域との境界の成長速度、及びＣｕデポジション欠陥が検出されなかったＮ領域とＩ領域との境界の成長速度を求めて、さらにそれらからＣｕデポジション欠陥が検出されないＮ領域が得られる引上げ速度のマージンを計算した。その結果を以下の表２に示す。 As a result of performing the above inspections on the single crystals grown in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, the single crystals of Examples 1 and 2 have a defect distribution as shown in FIG. The single crystals of Comparative Examples 1 and 2 had a defect distribution as shown in FIG. Further, based on these inspection results, the growth rate of the boundary between the N region where the Cu deposition defect was detected and the N region where the Cu deposition defect was not detected, and the N region where the Cu deposition defect was not detected The growth rate at the boundary between the region and the I region was obtained, and the pulling rate margin from which an N region in which no Cu deposition defect was detected was obtained was calculated. The results are shown in Table 2 below.

表２に示したように、ΔＧ／ΔＦの値が１．９以上となるようにした実施例１及び実施例２の場合は、Ｃｕデポジション欠陥が検出されないＮ領域を得ることのできる引上げ速度のマージンを０．０２ｍｍ／ｍｉｎよりも大きくすることができた。また、ΔＧ／ΔＦの値が１．９より小さくなる比較例１及び比較例２の場合では、Ｃｕデポジション欠陥が検出されないＮ領域を得ることのできる引上げ速度のマージンが０．０２ｍｍ／ｍｉｎより小さくなっていた。 As shown in Table 2, in the case of Example 1 and Example 2 in which the value of ΔG / ΔF is 1.9 or more, the pulling speed capable of obtaining an N region in which no Cu deposition defect is detected. This margin could be made larger than 0.02 mm / min. Further, in the case of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 in which the value of ΔG / ΔF is smaller than 1.9, the pulling speed margin that can obtain the N region in which no Cu deposition defect is detected is 0.02 mm / min. It was getting smaller.

（実施例３）
次に、上記の結果を踏まえて、ＣＺ法により、直径２００ｍｍ、方位＜１００＞、酸素濃度が２２〜２３ｐｐｍａ（ＡＳＴＭ’７９）となるシリコン単結晶をＣｕデポジション欠陥が検出されないＮ領域で育成できるように、上記実施例１で用いた単結晶製造装置及び黒鉛ヒーターを使用し、単結晶の引上げを開始する際には、上記実施例１と同様にヒーターの有効発熱部分の中心位置を原料融液面から５０ｍｍ下に位置するように黒鉛ヒーターの位置とルツボの位置を調節した（相対距離Ｌ＝５０ｍｍ）。 (Example 3)
Next, based on the above results, a silicon single crystal having a diameter of 200 mm, an orientation <100>, and an oxygen concentration of 22 to 23 ppma (ASTM'79) is grown in the N region where no Cu deposition defect is detected by the CZ method. When the pulling of the single crystal is started using the single crystal manufacturing apparatus and the graphite heater used in Example 1 above, the center position of the effective heat generating portion of the heater is the raw material as in Example 1 above. The position of the graphite heater and the position of the crucible were adjusted so as to be located 50 mm below the melt surface (relative distance L = 50 mm).

そして、単結晶の引上げ中は、シリコン融液量の減少に伴ってルツボ駆動機構２２で石英ルツボ５及び黒鉛ルツボ６を上昇させてシリコン融液面の位置を常に一定の高さに維持した。さらに、単結晶の引上げ速度は、図１０に示すように、単結晶直胴部の１０ｃｍから１２０ｃｍにかけて０．５６ｍｍ／ｍｉｎから０．５３ｍｍ／ｍｉｎの範囲で漸減するように制御して、単結晶直胴部の長さが約１２０ｃｍとなるシリコン単結晶を育成した。 During the pulling of the single crystal, the quartz crucible 5 and the graphite crucible 6 were raised by the crucible drive mechanism 22 as the silicon melt amount decreased, so that the position of the silicon melt surface was always maintained at a constant height. Further, as shown in FIG. 10, the pulling rate of the single crystal is controlled so as to gradually decrease in the range of 0.56 mm / min to 0.53 mm / min from 10 cm to 120 cm of the single crystal straight body portion. A silicon single crystal having a length of the straight body portion of about 120 cm was grown.

（実施例４）
また実施例４では、上記実施例２と同様に、単結晶の引上げを開始する際にヒーターの有効発熱部分の中心位置を原料融液面上の２０ｍｍのところに位置するように黒鉛ヒーターの位置とルツボの位置を調節した（相対距離Ｌ＝２０ｍｍ）。 Example 4
Further, in Example 4, as in Example 2 above, the position of the graphite heater was set so that the center position of the effective heat generating portion of the heater was located 20 mm above the raw material melt surface when the pulling of the single crystal was started. The position of the crucible was adjusted (relative distance L = 20 mm).

さらに、単結晶の引上げ中は、引上げ速度を図１０に示すように単結晶直胴部の１０ｃｍから１２０ｃｍにかけて０．５２ｍｍ／ｍｉｎで一定となるように制御し、それ以外の条件に関しては上記実施例３と同様にして、単結晶直胴部の長さが約１２０ｃｍとなるシリコン単結晶を育成した。 Further, during the pulling of the single crystal, the pulling speed is controlled to be constant at 0.52 mm / min from 10 cm to 120 cm of the single crystal straight body as shown in FIG. In the same manner as in Example 3, a silicon single crystal having a length of the single crystal straight body portion of about 120 cm was grown.

その後、上記実施例３及び実施例４で育成したシリコン単結晶について、直胴部１０ｃｍ以降の各結晶部位からウエーハを切り出した後、平面研削及び鏡面研磨を行って検査用のサンプルを作製し、その後これらの検査用のサンプルに酸化膜耐圧特性の評価を行った。なお、このときのＣモード測定条件は次の通りである。
酸化膜：２５ｎｍ
測定電極：リンをドープしたポリシリコン電極
電極面積：８ｍｍ^２
判定電流：１ｍＡ／ｃｍ^２ Then, for the silicon single crystal grown in Example 3 and Example 4 above, after cutting out the wafer from each crystal portion after the straight body portion 10 cm, surface grinding and mirror polishing were performed to produce a sample for inspection, After that, the oxide film breakdown voltage characteristics were evaluated on these inspection samples. The C-mode measurement conditions at this time are as follows.
Oxide film: 25nm
Measuring electrode: polysilicon electrode doped with phosphorus Electrode area: 8 mm ²
Judgment current: 1 mA / cm ²

このようにして実施例３及び実施例４で製造した単結晶は、直胴部１０ｃｍ以降のすべてがＣｕデポジション欠陥フリーのＮ領域で、酸化膜耐圧特性を評価した結果、酸化膜耐圧レベルが１００％の良品率であり、高品質のシリコン単結晶であることが確認された。 Thus, the single crystal manufactured in Example 3 and Example 4 was evaluated by evaluating the oxide film breakdown voltage characteristics in the N region free from Cu deposition defects in all the straight body portions after 10 cm. The yield rate was 100%, and it was confirmed to be a high-quality silicon single crystal.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、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。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment. The above embodiment is merely an example, and the present invention has the same configuration as that of 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.

例えば、上記実施例では、直径２００ｍｍのシリコン単結晶を育成する場合を例に挙げて説明を行っているが、本発明はこれに限定されるものではなく、３００ｍｍ以上やその他の口径のシリコンウエーハを製造する場合にも適用できるものであり、むしろ単結晶の大口径化、またそれに伴う製造装置の大型化が進むほどヒーターの寸法やヒーターと原料融液面との位置関係等の設定条件が重要となるので、本発明を一層効果的に適用することができる。 For example, in the above embodiment, the case where a silicon single crystal having a diameter of 200 mm is grown is described as an example. However, the present invention is not limited to this, and a silicon wafer having a diameter of 300 mm or more or other diameters is not limited thereto. However, as the diameter of the single crystal increases and the size of the manufacturing equipment increases, the setting conditions such as the dimensions of the heater and the positional relationship between the heater and the raw material melt surface are increased. Therefore, the present invention can be applied more effectively.

また、上記ではＣｕデポジション欠陥が検出されないＮ領域の単結晶を引上げる場合を中心に説明したが、本発明ではマージンを広げることができるので、それ以外の欠陥領域の単結晶を引上げる場合にも適用できることは言うまでもない。例えば、目的に応じ、前記Ｎｖ領域のみ、Ｎｉ領域のみ、あるいはＮ領域といった引上げ時の引上げ速度マージンが狭い単結晶の引上げにおいて、有効である。 In the above description, the case where the single crystal in the N region in which no Cu deposition defect is detected is mainly described. However, in the present invention, since the margin can be widened, the single crystal in other defect regions is pulled up. Needless to say, it can also be applied. For example, it is effective in pulling a single crystal having a narrow pulling speed margin when pulling, such as the Nv region only, the Ni region only, or the N region, depending on the purpose.

さらに、本発明は、シリコン単結晶を製造する場合に好適に用いることができるが、これに限定されるものではなく、ＣＺ法によって化合物半導体単結晶等の単結晶を製造する場合に同様に適用することができる。 Furthermore, the present invention can be suitably used when manufacturing a silicon single crystal, but is not limited to this, and is similarly applied when manufacturing a single crystal such as a compound semiconductor single crystal by the CZ method. can do.

横軸を引上げ速度Ｆ、縦軸を結晶温度勾配Ｇにして単結晶の欠陥領域を表したグラフである。It is a graph showing the defect region of a single crystal with the horizontal axis as the pulling speed F and the vertical axis as the crystal temperature gradient G. 原料融液を加熱するヒーターの構成を説明する概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing explaining the structure of the heater which heats raw material melt. ヒーターの有効発熱部分における垂直方向の長さＳとΔＧ／ΔＦの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between (DELTA) G / (DELTA) F and the length S of the orthogonal | vertical direction in the effective heat-generation part of a heater. ヒーターの有効発熱部分の中心位置と原料融液表面との間の相対距離ＬとΔＧ／ΔＦの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relative distance L between the center position of the effective heat-emitting part of a heater, and the raw material melt surface, and (DELTA) G / (DELTA) F. 本発明の単結晶製造装置の一例を示す構成概略図である。It is a composition schematic diagram showing an example of the single crystal manufacture device of the present invention. 本発明に係る黒鉛ヒーターの構成を説明する概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing explaining the structure of the graphite heater which concerns on this invention. 実施例１、２及び比較例１、２において単結晶直胴部を育成する際の引上げ速度を示すグラフである。It is a graph which shows the pulling speed at the time of growing a single crystal straight body part in Examples 1, 2 and Comparative Examples 1, 2. 実施例１、２で育成した単結晶の欠陥分布を模式的に表す模式図である。It is a schematic diagram which represents typically the defect distribution of the single crystal grown in Example 1,2. 比較例１、２で育成した単結晶の欠陥分布を模式的に表す模式図である。It is a schematic diagram which represents typically the defect distribution of the single crystal grown by the comparative examples 1 and 2. FIG. 実施例３、４において単結晶直胴部を育成する際の引上げ速度を示すグラフである。It is a graph which shows the pulling speed at the time of growing a single-crystal straight body part in Examples 3 and 4. FIG. Ｆ／Ｇと結晶欠陥分布の関係を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the relationship between F / G and crystal defect distribution.

符号の説明Explanation of symbols

１…メインチャンバ、２…引上げチャンバ、
３…単結晶（シリコン単結晶）、４…原料融液（シリコン融液）、
５…石英ルツボ、６…黒鉛ルツボ、
７…ヒーター（黒鉛ヒーター）、８…断熱材、
９…ガス流出口、１０…ガス導入口、１１…ガス整流筒、
１２…遮熱部材、１３…保持軸、１４…ワイヤー、
１５…種ホルダー、１６…種結晶、１７…引上げ機構、
１８…駆動制御手段、１９…ヒーター駆動手段、２０…単結晶製造装置、
２１…ＣＣＤカメラ、２２…ルツボ駆動機構、２３…下部断熱部材、
３１…上部スリット、３２…下部スリット、３３…有効発熱部分、
３４…有効発熱部分の中心位置、３６…原料融液の表面、
３７…端子部、３８…発熱部、
Ｓ…有効発熱部分における垂直方向の長さ、
Ｌ…ヒーターの有効発熱部分の中心位置と原料融液表面との相対距離、
Ｈ…ルツボ内に収容される原料融液の深さ、
Ｗ…ヒーターの内径。 1 ... main chamber, 2 ... pulling chamber,
3 ... single crystal (silicon single crystal), 4 ... raw material melt (silicon melt),
5 ... quartz crucible, 6 ... graphite crucible,
7 ... heater (graphite heater), 8 ... heat insulation,
9 ... Gas outlet, 10 ... Gas inlet, 11 ... Gas rectifier,
12 ... Heat shield member, 13 ... Holding shaft, 14 ... Wire,
15 ... Seed holder, 16 ... Seed crystal, 17 ... Pulling mechanism,
18 ... Drive control means, 19 ... Heater drive means, 20 ... Single crystal manufacturing apparatus,
21 ... CCD camera, 22 ... Crucible drive mechanism, 23 ... Lower heat insulating member,
31 ... Upper slit, 32 ... Lower slit, 33 ... Effective heat generation part,
34 ... Center position of effective heat generation part 36 ... Surface of raw material melt,
37 ... terminal part, 38 ... heat generating part,
S: Vertical length of the effective heat generation portion,
L: Relative distance between the center position of the effective heating part of the heater and the surface of the raw material melt,
H: Depth of the raw material melt contained in the crucible,
W ... Inner diameter of the heater.

Claims

チョクラルスキー法によってシリコン単結晶をルツボに収容されている原料融液から引上げて製造する方法において、前記シリコン単結晶の直胴部を育成する際に、前記シリコン単結晶の引上げ速度をＦ（ｍｍ／ｍｉｎ）、前記シリコン単結晶の融点から１４００℃までの結晶引上げ軸方向の結晶温度勾配をＧ（℃／ｍｍ）とするとき、前記引上げ速度Ｆの変化量に対する前記結晶温度勾配Ｇの変化量を表すΔＧ／ΔＦ（℃・ｍｉｎ／ｍｍ^２）の値を１．９以上にすることにより、前記育成するシリコン単結晶の欠陥領域が径方向全面でＣｕデポジション欠陥が検出されないＮ領域となるような引上げ速度Ｆのマージンを０．０２ｍｍ／ｍｉｎよりも大きくし、前記引上げ速度Ｆと結晶温度勾配Ｇの比Ｆ／Ｇを、前記育成するシリコン単結晶の欠陥領域が径方向全面でＣｕデポジション欠陥が検出されないＮ領域となるように制御して、シリコン単結晶の育成を行うことを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。 A method for producing a silicon single crystal Te pulled from a raw material melt contained in a crucible by the Czochralski method, when growing the straight body portion of the silicon single crystal, the pulling speed of the silicon single crystal F ( mm / min), when the crystal temperature gradient in the crystal pulling axis direction from the melting point of the silicon single crystal to 1400 ° C. is G (° C./mm), the change in the crystal temperature gradient G with respect to the amount of change in the pulling rate F By setting the value of ΔG / ΔF (° C. · min / mm ² ) representing the amount to 1.9 or more, the defect region of the silicon single crystal to be grown is an N region in which no Cu deposition defect is detected over the entire radial direction The margin of the pulling rate F is larger than 0.02 mm / min, and the ratio F / G between the pulling rate F and the crystal temperature gradient G is set to the silicon single crystal to be grown. Controlled so as to be N region Cu deposition defect defective area in a radial direction over the entire surface is not detected, method for manufacturing a silicon single crystal which is characterized in that the growth of a silicon single crystal.

前記原料融液を加熱するヒーターとして、ヒーターの発熱部に上端から下方向へ延びる上部スリットと、下端から上方向へ延びる下部スリットとが交互に設けられており、該上部スリットの終端と下部スリットの終端間の領域を有効発熱部分としたときに、該有効発熱部分の垂直方向の長さＳが、該ヒーター内径の０．１倍以上０．４倍以下となるヒーターを用いることを特徴とする請求項１に記載のシリコン単結晶の製造方法。 As a heater for heating the raw material melt, an upper slit extending downward from the upper end and a lower slit extending upward from the lower end are alternately provided in the heating portion of the heater, and the end and lower slits of the upper slit are provided. When a region between the ends of the heater is an effective heat generation portion, a heater in which the vertical length S of the effective heat generation portion is 0.1 to 0.4 times the heater inner diameter is used. The method for producing a silicon single crystal according to claim 1 .

前記ヒーターの有効発熱部分の中心位置と前記原料融液の表面との間の垂直方向における相対距離Ｌが、前記シリコン単結晶の引上げ開始時にルツボ内に収容される原料融液の深さの１／３以下となるようにして、前記ヒーターの位置及び／またはルツボの位置を調節することを特徴とする請求項２に記載のシリコン単結晶の製造方法。 The relative distance L in the vertical direction between the center position of the effective heat generating portion of the heater and the surface of the raw material melt is 1 of the depth of the raw material melt accommodated in the crucible at the start of pulling up of the silicon single crystal. The method for producing a silicon single crystal according to claim 2 , wherein the position of the heater and / or the position of the crucible is adjusted so as to be equal to or less than / 3.

前記シリコン単結晶の面内中心部における結晶引上げ軸方向の結晶温度勾配をＧｃ（℃／ｍｍ）、面内外周部における結晶引上げ軸方向の結晶温度勾配をＧｅ（℃／ｍｍ）とするとき、Ｇｃ／Ｇｅ＜１．０を満たす条件でシリコン単結晶の引上げを行うことを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載のシリコン単結晶の製造方法。 When the crystal temperature gradient in the crystal pulling axis direction in the in-plane center portion of the silicon single crystal is Gc (° C./mm) and the crystal temperature gradient in the crystal pulling axis direction in the in-plane outer peripheral portion is Ge (° C./mm), The method for producing a silicon single crystal according to any one of claims 1 to 3 , wherein the silicon single crystal is pulled under conditions satisfying Gc / Ge <1.0.