JP6583196B2 - シリコン単結晶の製造方法及び製造装置 - Google Patents
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Description
育成中のシリコン単結晶の最外周とシリコン融液との接点であるメニスカス部の温度をA(K)、前記育成中のシリコン単結晶の前記メニスカス部を起点とする前記シリコン融液の半径外側方向への距離をL(mm)、前記距離Lの位置における前記シリコン融液の自由表面の温度をB(K)とした場合に、Gs(K/mm)=(B−A)/Lで定義されるシリコン融液の自由表面上の温度勾配Gsが、前記距離Lの増加に伴い単調減少となるように、前記熱遮蔽部材の下端の開口径と、前記熱遮蔽部材の下端とシリコン融液面との距離を設定し、前記シリコン単結晶を育成するシリコン単結晶の製造方法によって上記課題を解決する。ここで、単調減少とは、極値を持たずに減少することをいい、距離Lの増加に伴い、温度勾配Gsが増加することなく減少することをいう。
前記チャンバ内に設けられ、シリコン融液が収容される石英製の坩堝と、
前記石英製の坩堝の外周面を保護する黒鉛製の坩堝と、
前記チャンバ内の前記坩堝の周囲に設けられたヒータと、
前記チャンバ内の前記坩堝の上部に設けられ、育成中のシリコン単結晶を覆う筒状の熱遮蔽部材と、
前記チャンバ内の前記ヒータの周囲に設けられた保温筒と、を備え、
チョクラルスキー法により、坩堝に収容したシリコン融液からシリコン単結晶を育成するシリコン単結晶の製造装置において、
育成中のシリコン単結晶の最外周とシリコン融液との接点であるメニスカス部の温度をA(K)、前記育成中のシリコン単結晶の前記メニスカス部を起点とする前記シリコン融液の半径外側方向への距離をL(mm)、前記距離Lの位置における前記シリコン融液の自由表面の温度をB(K)とした場合に、Gs(K/mm)=(B−A)/Lで定義されるシリコン融液の自由表面上の温度勾配Gsが、前記距離Lの増加に伴い単調減少となるように、前記熱遮蔽部材の下端の開口径と、前記熱遮蔽部材の下端とシリコン融液面との距離が設定されているシリコン単結晶の製造装置により、上記課題を解決する。
育成中のシリコン単結晶の最外周とシリコン融液との接点であるメニスカス部の温度をA(K)、前記育成中のシリコン単結晶の前記メニスカス部を起点とする前記シリコン融液の半径外側方向への距離をL(mm)、前記距離Lの位置における前記シリコン融液の自由表面の温度をB(K)とした場合に、Gs(K/mm)=(B−A)/Lで定義されるシリコン融液の自由表面上の温度勾配Gsが、前記距離Lの増加に伴い単調減少となるか否かを判定し、単調減少である場合は、前記引上げ速度の制御性又はロバスト性が良いと評価することにより、上記課題を解決する。
前記チャンバ内に設けられ、シリコン融液が収容される石英製の坩堝と、
前記石英製の坩堝の外周面を保護する黒鉛製の坩堝と、
前記チャンバ内の前記坩堝の周囲に設けられたヒータと、
前記チャンバ内の前記坩堝の上部に設けられ、育成中のシリコン単結晶を覆う筒状の熱遮蔽部材と、
前記チャンバ内の前記ヒータの周囲に設けられた保温筒と、を備え、
チョクラルスキー法によるシリコン単結晶製造装置のホットゾーンの設計方法において、
育成中のシリコン単結晶の最外周とシリコン融液との接点であるメニスカス部の温度をA(K)、前記育成中のシリコン単結晶の前記メニスカス部を起点とする前記シリコン融液の半径外側方向への距離をL(mm)、前記距離Lの位置における前記シリコン融液の自由表面の温度をB(K)とした場合に、Gs(K/mm)=(B−A)/Lで定義されるシリコン融液の自由表面上の温度勾配Gsが、前記距離Lの増加に伴い単調減少となるように、前記熱遮蔽部材の下端の開口径と、前記熱遮蔽部材の下端とシリコン融液面との距離を設定した状態で、前記ホットゾーンを構成する少なくとも一の部材の形状、寸法、配置関係、材質及びこれらに起因する熱特性を設計することにより、上記課題を解決する。
この結果によれば、CZ法によりGrown−in欠陥を存在させない無欠陥領域によるシリコン単結晶の製造制御法による引上速度の制御性を比較すると、表1に示すとおり、比較例は実施例に比べて1.86倍も悪化することとなった。
11…第1チャンバ
12…第2チャンバ
13…ガス導入口
14…ガス排出口
21…石英製の坩堝
22…黒鉛製の坩堝
23…支持軸
24…駆動機構
25…ヒータ
26…保温筒
27…熱遮蔽部材
28…ブラケット
31…ワイヤ
32…引上げ機構
41…磁場発生装置
M…シリコン融液
C…シリコン単結晶
S…種結晶
HZ…ホットゾーン
Claims (6)
- チョクラルスキー法により坩堝に収容したシリコン融液からシリコン単結晶を育成するシリコン単結晶の製造方法において、
育成中のシリコン単結晶の最外周とシリコン融液との接点であるメニスカス部の温度をA(K)、前記育成中のシリコン単結晶の前記メニスカス部を起点とする前記シリコン融液の半径外側方向への距離をL(mm)、前記距離Lの位置における前記シリコン融液の自由表面の温度をB(K)とした場合に、Gs(K/mm)=(B−A)/Lで定義されるシリコン融液の自由表面上の温度勾配Gsが、前記距離Lの増加に伴い単調減少となるように、育成中の前記シリコン単結晶を覆う筒状の熱遮蔽部材の下端の開口径と、前記熱遮蔽部材の下端とシリコン融液面との距離を設定し、前記シリコン単結晶を育成するシリコン単結晶の製造方法。 - 前記距離Lに対する前記温度勾配Gsのプロファイルは、変曲点を示さない請求項1に記載のシリコン単結晶の製造方法。
- チャンバと、
前記チャンバ内に設けられ、シリコン融液が収容される石英製の坩堝と、
前記石英製の坩堝の外周面を保護する黒鉛製の坩堝と、
前記チャンバ内の前記坩堝の周囲に設けられたヒータと、
前記チャンバ内の前記坩堝の上部に設けられ、育成中のシリコン単結晶を覆う筒状の熱遮蔽部材と、
前記チャンバ内の前記ヒータの周囲に設けられた保温筒と、を備え、
チョクラルスキー法により坩堝に収容したシリコン融液からシリコン単結晶を育成するシリコン単結晶の製造装置において、
育成中のシリコン単結晶の最外周とシリコン融液との接点であるメニスカス部の温度をA(K)、前記育成中のシリコン単結晶の前記メニスカス部を起点とする前記シリコン融液の半径外側方向への距離をL(mm)、前記距離Lの位置における前記シリコン融液の自由表面の温度をB(K)とした場合に、Gs(K/mm)=(B−A)/Lで定義されるシリコン融液の自由表面上の温度勾配Gsが、前記距離Lの増加に伴い単調減少となるように、前記熱遮蔽部材の下端の開口径と、前記熱遮蔽部材の下端とシリコン融液面との距離が設定されているシリコン単結晶の製造装置。 - 前記温度勾配Gsが前記距離Lの増加に伴い単調減少となるように、少なくとも前記チャンバ、前記石英製の坩堝、前記黒鉛製の坩堝、前記ヒータ、前記熱遮蔽部材及び前記保温筒の形状、寸法、配置関係、材質及びこれらに起因する熱特性が設定されている請求項3に記載のシリコン単結晶の製造装置。
- 電子計算機を用いて、チョクラルスキー法によるシリコン単結晶の製造方法における引上げ速度の制御性又はロバスト性を評価する方法において、
育成中のシリコン単結晶の最外周とシリコン融液との接点であるメニスカス部の温度をA(K)、前記育成中のシリコン単結晶の前記メニスカス部を起点とする前記シリコン融液の半径外側方向への距離をL(mm)、前記距離Lの位置における前記シリコン融液の自由表面の温度をB(K)とした場合に、Gs(K/mm)=(B−A)/Lで定義されるシリコン融液の自由表面上の温度勾配Gsが、前記距離Lの増加に伴い単調減少となるか否かを判定し、単調減少である場合は、前記引上げ速度の制御性又はロバスト性が良いと評価する方法。 - チャンバと、
前記チャンバ内に設けられ、シリコン融液が収容される石英製の坩堝と、
前記石英製の坩堝の外周面を保護する黒鉛製の坩堝と、
前記チャンバ内の前記坩堝の周囲に設けられたヒータと、
前記チャンバ内の前記坩堝の上部に設けられ、育成中のシリコン単結晶を覆う筒状の熱遮蔽部材と、
前記チャンバ内の前記ヒータの周囲に設けられた保温筒と、を備え、
チョクラルスキー法によるシリコン単結晶製造装置のホットゾーンの、電子計算機上の設計方法において、
育成中のシリコン単結晶の最外周とシリコン融液との接点であるメニスカス部の温度をA(K)、前記育成中のシリコン単結晶の前記メニスカス部を起点とする前記シリコン融液の半径外側方向への距離をL(mm)、前記距離Lの位置における前記シリコン融液の自由表面の温度をB(K)とした場合に、Gs(K/mm)=(B−A)/Lで定義されるシリコン融液の自由表面上の温度勾配Gsが、前記距離Lの増加に伴い単調減少となるように、前記熱遮蔽部材の下端の開口径と、前記熱遮蔽部材の下端とシリコン融液面との距離を設定した状態で、前記ホットゾーンを構成する少なくとも一の部材の形状、寸法、配置関係、材質及びこれらに起因する熱特性を設計するシリコン単結晶製造装置のホットゾーンの設計方法。
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JP2016179269A JP6583196B2 (ja) | 2016-09-14 | 2016-09-14 | シリコン単結晶の製造方法及び製造装置 |
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JP2018043901A JP2018043901A (ja) | 2018-03-22 |
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2016
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