JP7047752B2 - 単結晶シリコンの製造方法 - Google Patents
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[1]単結晶引き上げ装置内に配置された、カーボン製るつぼ内に収容された石英製るつぼ内にシリコン原料を充填し、前記カーボン製るつぼの周囲に配置したヒーターよって前記シリコン原料を溶融してシリコン融液とする第1工程と、
前記第1工程後、前記カーボン製るつぼの高さ位置を調節することによって前記シリコン融液の液面の高さ位置を前記ヒーターの上端の高さ位置に対して設定された高さ位置に調整する第2工程と、
所望とする酸素濃度を有する単結晶シリコンが得られるように調整された製造条件の下で、種結晶を前記シリコン融液に浸漬して引き上げ、前記種結晶下端に単結晶シリコンを成長させる第3工程とを備え、
前記第1工程から前記第3工程を行って単結晶シリコンを製造する操作を繰り返すことにより複数本の単結晶シリコンを製造するチョクラルスキー法による単結晶シリコンの製造方法であって、
前記ヒーターの上端の高さ位置と前記カーボン製るつぼの上端の高さ位置との差と、製造された単結晶シリコンの酸素濃度の実績値との関係を前記製造条件に対して予め求めておき、
前記第3工程において、求めた前記関係に基づいて前記製造条件を修正することを特徴とする単結晶シリコンの製造方法。
次のバッチにおいて、
前記第2工程後に前記ヒーターの上端の高さと前記カーボン製るつぼの上端の高さとの差を求め、求めた差および前記関係から、前記第3工程において製造される単結晶シリコンの酸素濃度の前記設定された酸素濃度からのずれを予測し、前記第3工程は、予測された前記ずれを相殺するように前記製造条件を修正して行う、前記[1]に記載の単結晶シリコンの製造方法。
前記第2工程後に、前記ヒーターの上端の高さと前記カーボン製るつぼの上端の高さとの差を求め、求めた差および前記関係から、前記第3工程において製造される単結晶シリコンの酸素濃度の前記設定された酸素濃度からのずれを予測し、前記第3工程は、予測された前記ずれを相殺するように前記製造条件を修正して行う、前記[1]に記載の単結晶シリコンの製造方法。
図1に示した単結晶引き上げ装置100を用いて単結晶シリコンインゴットIを引き上げ、単結晶シリコンを製造した。具体的には、まず、石英製るつぼ52aにシリコン原料として多結晶シリコンを充填し、チャンバー51内を減圧して不活性ガスとしてArガスを供給した後、ヒータ54によってるつぼ52内に充填された多結晶シリコン等のシリコン原料を加熱して溶融し、シリコン融液Mを得た(第1工程)。次いで、るつぼ回転昇降軸53によってカーボン製るつぼ52bの高さ位置を調節し、シリコン融液Mの液面の高さ位置をヒーター54の上端の高さ位置に対して設定された位置に調整した(第2工程)。そして、酸素濃度が所望とする値(12.0×1017atoms/cm3)の単結晶シリコンが得られるように、るつぼ52の回転速度、種結晶S(引き上げ結晶)の回転速度、Arガスの流量、ヒーター54の出力、チャンバー51内の圧力などの製造条件を調整して、単結晶シリコンインゴットIを引き上げて単結晶シリコンを製造した(第3工程)。
図3に示すように、従来例のバッチ3において製造された単結晶シリコンの酸素濃度の所望とする値(12.0×1017atoms/cm3)からのずれが大きかったため、追加の単結晶シリコンの製造(バッチ4)を行った。その際、予め求めておいた、ヒーター54の上端の高さ位置とカーボン製るつぼ52bの上端の高さ位置との差と、製造された単結晶シリコンの酸素濃度の実績値との関係から、上記ずれを相殺するようにArガスの流量を調節した。バッチ4でのヒーター54の上端の高さ位置を基準とするカーボン製るつぼ52bの上端との高さ位置の差を表2に示す。また、バッチ4において製造された単結晶シリコンの結晶引き上げ方向の酸素濃度(格子間酸素濃度Oi)を、バッチ1~3において製造された単結晶シリコンの酸素濃度と合わせて図4に示す。
従来例と同様に単結晶シリコンの製造を3回行った。ただし、各バッチにおいて、第2工程の後に、ヒーター54の上端の高さとカーボン製るつぼ52bの上端の高さとの差を求め、求めた差および予め求めておいたヒーター54の上端の高さとカーボン製るつぼ52bの上端の高さとの差と、製造された単結晶シリコンの酸素濃度の実績値との関係から、第3工程において製造される単結晶シリコンの酸素濃度の所望とする酸素濃度からのずれを予測し、第3工程を、予測されたずれを相殺するように製造条件を修正して行った。その他の条件は従来例と同じである。各バッチでのヒーター54の上端の高さ位置を基準とするカーボン製るつぼ52bの上端との高さ位置の差を表3に示す。また、各バッチにおいて製造された単結晶シリコンの結晶引き上げ方向の酸素濃度(格子間酸素濃度Oi)を図5に示す。
52 るつぼ
52a 石英製るつぼ
52b カーボン製るつぼ
53 るつぼ回転昇降軸
54 ヒーター
55 引き上げ軸
56 種結晶保持器
57 ガス導入口
58 ガス導出口
60 熱遮蔽部材
100 単結晶引き上げ装置
Claims (3)
- 単結晶引き上げ装置内に配置された、カーボン製るつぼ内に収容された石英製るつぼ内にシリコン原料を充填し、前記カーボン製るつぼの周囲に配置したヒーターよって前記シリコン原料を溶融してシリコン融液とする第1工程と、
前記第1工程後、前記カーボン製るつぼの高さ位置を調節することによって前記シリコン融液の液面の高さ位置を前記ヒーターの上端の高さ位置に対して設定された高さ位置に調整する第2工程と、
所望とする酸素濃度を有する単結晶シリコンが得られるように調整された製造条件の下で、種結晶を前記シリコン融液に浸漬して引き上げ、前記種結晶下端に単結晶シリコンを成長させる第3工程とを備え、
前記第1工程から前記第3工程を行って単結晶シリコンを製造する操作を繰り返すことにより複数本の単結晶シリコンを製造するチョクラルスキー法による単結晶シリコンの製造方法であって、
前記ヒーターの上端の高さ位置と前記カーボン製るつぼの上端の高さ位置との差と、製造された単結晶シリコンの酸素濃度の実績値との関係を前記製造条件に対して予め求めておき、
前記第3工程において、求めた前記関係に基づいて前記製造条件を修正し、
前記製造条件は、前記ヒーターの出力、前記単結晶引き上げ装置内に導入する不活性ガスの流量および前記チャンバー内の圧力の少なくとも1つであることを特徴とする単結晶シリコンの製造方法。 - 前記第3工程後に、製造された単結晶シリコンの酸素濃度を測定し、
次のバッチにおいて、
前記第2工程後に、前記ヒーターの上端の高さ位置と前記カーボン製るつぼの上端の高さ位置との差を求め、求めた差および前記関係から、前記第3工程において製造される単結晶シリコンの酸素濃度の前記所望とする酸素濃度からのずれを予測し、前記第3工程は、予測された前記ずれを相殺するように前記製造条件を修正して行う、請求項1に記載の単結晶シリコンの製造方法。 - 各バッチにおいて、
前記第2工程後に、前記ヒーターの上端の高さ位置と前記カーボン製るつぼの上端の高さ位置との差を求め、求めた差および前記関係から、前記第3工程において製造される単結晶シリコンの酸素濃度の前記所望とする酸素濃度からのずれを予測し、前記第3工程は、予測された前記ずれを相殺するように前記製造条件を修正して行う、請求項1に記載の単結晶シリコンの製造方法。
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JP3564830B2 (ja) * | 1995-10-09 | 2004-09-15 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶中の酸素濃度制御方法 |
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