[go: up one dir, main page]

JP2018188338A - Production method of silicon single crystal, and silicon single crystal - Google Patents

Production method of silicon single crystal, and silicon single crystal Download PDF

Info

Publication number
JP2018188338A
JP2018188338A JP2017093091A JP2017093091A JP2018188338A JP 2018188338 A JP2018188338 A JP 2018188338A JP 2017093091 A JP2017093091 A JP 2017093091A JP 2017093091 A JP2017093091 A JP 2017093091A JP 2018188338 A JP2018188338 A JP 2018188338A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
single crystal
silicon single
silicon
heater
crystal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2017093091A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6729484B2 (en
Inventor
竜介 横山
Ryusuke Yokoyama
竜介 横山
渉 杉村
Wataru Sugimura
渉 杉村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumco Corp
Original Assignee
Sumco Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumco Corp filed Critical Sumco Corp
Priority to JP2017093091A priority Critical patent/JP6729484B2/en
Publication of JP2018188338A publication Critical patent/JP2018188338A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6729484B2 publication Critical patent/JP6729484B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)

Abstract

【課題】HMCZ法によるシリコン単結晶の製造方法において、シリコン単結晶の外周部の酸素濃度の低下を抑え、これにより酸素濃度の面内分布の均一性を高める。【解決手段】石英ルツボ11の周囲に配置されたヒーター15を用いて石英ルツボ11内のシリコン融液2を加熱し、且つ、シリコン融液2に横磁場を印加しながら、シリコン融液2からシリコン単結晶3を引き上げる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いて、シリコン融液2と接触する石英ルツボ11の内壁面の温度の最大点が1438℃以上となり、且つ、前記最大点の位置が結晶中心軸を通り且つ横磁場の印加方向に垂直な断面においてシリコン単結晶の投影領域内に存在することとなる結晶引き上げ条件下でシリコン単結晶を引き上げる。【選択図】図1[Problem] In a method for producing silicon single crystals using the HMCZ method, a decrease in oxygen concentration at the outer periphery of a silicon single crystal is suppressed, thereby improving the uniformity of the in-plane distribution of oxygen concentration. [Solution] In a method for producing silicon single crystals using the Czochralski method, a silicon melt 2 in a quartz crucible 11 is heated using a heater 15 arranged around the periphery of the quartz crucible 11, and a silicon single crystal 3 is pulled from the silicon melt 2 while a transverse magnetic field is applied to the silicon melt 2, and the silicon single crystal is pulled under crystal pulling conditions in which the maximum point of the temperature on the inner wall surface of the quartz crucible 11 in contact with the silicon melt 2 is 1438°C or higher, and the position of said maximum point is within the projected region of the silicon single crystal in a cross section passing through the crystal central axis and perpendicular to the direction of application of the transverse magnetic field. [Selected Figure] Figure 1

Description

本発明は、チョクラルスキー法(以下、「CZ法」という)によるシリコン単結晶の製造方法に関し、特に、シリコン融液に磁場を印加しながら単結晶の引き上げを行うMCZ(Magnetic field applied CZ)法に関するものである。また本発明は、そのような製造方法によって製造されるシリコン単結晶に関する。   The present invention relates to a method for producing a silicon single crystal by the Czochralski method (hereinafter referred to as “CZ method”), and in particular, MCZ (Magnetic field applied CZ) for pulling up a single crystal while applying a magnetic field to a silicon melt. It is about the law. The present invention also relates to a silicon single crystal manufactured by such a manufacturing method.

CZ法によるシリコン単結晶の製造方法としてMCZ法が知られている(例えば特許文献1、2参照)。MCZ法では、石英ルツボ内のシリコン融液に磁場を印加することにより融液対流を抑えて石英ルツボからの酸素の溶出を抑制するものである。磁場の印加方法は様々であるが、水平方向の磁場(横磁場)を印加しながら単結晶の引き上げを行うHMCZ(Horizontal MCZ)法の実用化が進んでいる。   The MCZ method is known as a method for producing a silicon single crystal by the CZ method (see, for example, Patent Documents 1 and 2). In the MCZ method, the melt convection is suppressed by applying a magnetic field to the silicon melt in the quartz crucible, and the elution of oxygen from the quartz crucible is suppressed. There are various methods of applying a magnetic field, but the HMCZ (Horizontal MCZ) method in which a single crystal is pulled up while applying a horizontal magnetic field (transverse magnetic field) is in practical use.

MCZ法に関し、例えば特許文献1には、磁場中心位置を液面上0〜80mmにすることで、結晶外周部の酸素濃度の低下を軽減する方法が記載されている。また特許文献2には、直径458mm+αのシリコン単結晶を引き上げた後、450mmまで外周研削することにより、ウェーハ周縁部に低酸素領域がなく、酸素濃度の面内分布がより均一な直径が450mmのシリコンウェーハを製造する方法が記載されている。   Regarding the MCZ method, for example, Patent Document 1 describes a method of reducing the decrease in the oxygen concentration in the outer periphery of the crystal by setting the magnetic field center position to 0 to 80 mm above the liquid surface. Further, in Patent Document 2, after pulling up a silicon single crystal having a diameter of 458 mm + α, the outer periphery is ground to 450 mm, so that there is no low oxygen region at the wafer peripheral part and the in-plane distribution of oxygen concentration is 450 mm. A method of manufacturing a silicon wafer is described.

特許文献3には、固液界面近くの結晶引き上げ方向の温度勾配の面内分布を均一化するため、結晶の成長最前線の中心部に集中的に熱を供給し、これによりシリコン融液の流動を中心で上昇流(特許文献3の図5参照)にする方法が記載されている。特許文献3では、カスプ磁場を印加すると共に、ルツボの下方に底部ヒーターを配置し、底部ヒーターがルツボ底部の中心部をルツボ底部の周辺部よりも強く加熱することにより、ルツボ底部の中心部の温度を集中的に高めている。   In Patent Document 3, in order to make the in-plane distribution of the temperature gradient in the crystal pulling direction near the solid-liquid interface uniform, heat is intensively supplied to the center of the crystal growth front, thereby A method is described in which an upward flow (see FIG. 5 of Patent Document 3) is made centering on the flow. In Patent Document 3, a cusp magnetic field is applied, a bottom heater is disposed below the crucible, and the bottom heater heats the center of the crucible bottom more strongly than the periphery of the crucible bottom. The temperature is increased intensively.

シリコン融液の加熱制御に関し、例えば特許文献4には、2分割ヒーターの上ヒーターに対する下ヒーターの出力比を4以上に制御することで、結晶中の酸素濃度を低く抑える方法が記載されている。また特許文献5にはカスプ磁場を印加するMCZ法においてサイドヒーター及びボトムヒーターを設け、引き上げの進行に伴ってサイドヒーター及びボトムヒーターのトータル加熱量Qに対するボトムヒーターの加熱量qの比(q/Q)を大きくすることで、シリコン融液の残量低下に伴う酸素濃度の低下を回避し、結晶引き上げ方向の酸素濃度分布を均一化する方法が記載されている。   Regarding heating control of the silicon melt, for example, Patent Document 4 describes a method of keeping the oxygen concentration in the crystal low by controlling the output ratio of the lower heater to the upper heater of the two-split heater to 4 or more. . Further, in Patent Document 5, a side heater and a bottom heater are provided in the MCZ method in which a cusp magnetic field is applied, and the ratio of the heating amount q of the bottom heater to the total heating amount Q of the side heater and the bottom heater (q / A method is described in which, by increasing Q), a decrease in the oxygen concentration accompanying a decrease in the remaining amount of silicon melt is avoided, and the oxygen concentration distribution in the crystal pulling direction is made uniform.

特開2007−204312号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2007-204312 特開2009−274903号公報JP 2009-274903 A 特開2004−292309号公報JP 2004-292309 A 特開2011−51806号公報JP 2011-51806 A 特開平10−273392号公報JP-A-10-273392

従来のHMCZ法では、石英ルツボを取り囲む単一のヒーターを用いた融液の加熱方法が一般的であるが、そのようなヒーターで融液を加熱しながらシリコン単結晶を引き上げる場合には、単結晶の外周部の酸素濃度が低くなり、酸素濃度の面内分布を均一にすることが難しいという問題がある。   In the conventional HMCZ method, a method of heating a melt using a single heater surrounding a quartz crucible is common, but when a silicon single crystal is pulled up while heating the melt with such a heater, There is a problem that the oxygen concentration in the outer peripheral portion of the crystal becomes low and it is difficult to make the in-plane distribution of the oxygen concentration uniform.

外周部の酸素濃度が低いシリコン単結晶であっても、シリコンウェーハの目標直径よりも十分に大きな直径で引き上げた後、外周研削によって酸素濃度が低い部分を除去することにより、シリコンウェーハの酸素濃度の面内分布を均一にすることが可能である。しかしこの場合、インゴットの直径をより一層大きくする必要があるため製造コストが増加するという問題がある。   Even if it is a silicon single crystal with a low oxygen concentration at the outer periphery, after pulling it up to a diameter sufficiently larger than the target diameter of the silicon wafer, the oxygen concentration of the silicon wafer is removed by removing the low oxygen concentration by peripheral grinding. It is possible to make the in-plane distribution uniform. However, in this case, there is a problem that the manufacturing cost increases because it is necessary to further increase the diameter of the ingot.

特許文献3において、ルツボ中心部で上昇する融液対流は、4つの大きな渦流のうち内側の2つの渦流に伴って発生するものであり、この融液対流は気液界面近傍を経由することなく固液界面に供給される。一方、外側の2つの渦流は、ルツボ内壁面に沿って上昇した後、ルツボ中心部(固液界面)に向かう融液対流を発生させている。この外側の2つの渦流のループサイズが大きい場合には、気液界面近傍を経由することによって酸素濃度が低下した融液対流が固液界面に供給されることになるため、単結晶の外周部の酸素濃度が低下するという問題がある。特に、カスプ磁場型MCZ法では、径方向における融液対流の揺らぎが発生しやすく、外側の2つの渦流のループサイズが変動して一時的に大きくなることにより、外周部の酸素濃度が低下するおそれがある。   In Patent Document 3, the melt convection rising at the center of the crucible is generated along with two inner vortices out of four large vortices, and this melt convection does not pass through the vicinity of the gas-liquid interface. Supplied to the solid-liquid interface. On the other hand, the two outer vortex flows rise along the inner wall surface of the crucible, and then generate melt convection toward the crucible center (solid-liquid interface). When the loop size of the two outer vortex flows is large, the melt convection having a reduced oxygen concentration is supplied to the solid-liquid interface through the vicinity of the gas-liquid interface. There is a problem that the oxygen concentration of the water is lowered. In particular, in the cusp magnetic field type MCZ method, fluctuations in the melt convection in the radial direction tend to occur, and the loop size of the two outer vortices fluctuates and temporarily increases, so that the oxygen concentration in the outer peripheral portion decreases. There is a fear.

したがって、本発明の目的は、シリコン単結晶の外周部の酸素濃度の低下を抑え、これにより酸素濃度の面内分布の均一性を高めることが可能なHMCZ法によるシリコン単結晶の製造方法を提供することにある。また本発明の目的は、酸素濃度の面内分布の均一性が高められたシリコンウェーハを容易に製造することが可能なシリコン単結晶を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing a silicon single crystal by the HMCZ method capable of suppressing a decrease in oxygen concentration at the outer peripheral portion of the silicon single crystal and thereby improving the uniformity of the in-plane distribution of oxygen concentration. There is to do. Another object of the present invention is to provide a silicon single crystal capable of easily manufacturing a silicon wafer with improved uniformity of in-plane distribution of oxygen concentration.

本願発明者らは、シリコン単結晶の外周部の酸素濃度が低下するメカニズムについて鋭意研究を重ねた結果、シリコン単結晶の外周部の酸素濃度の低下は、気液界面を経由することによって酸素濃度が低下した融液対流が固液界面に供給されることが原因であり、そのような融液対流の発生を抑えることで酸素濃度の低下を抑制できることを見出した。そのためには、シリコン融液の下部に印加される熱量をシリコン融液の上部に印加される熱量よりも大きくし、特にシリコン融液と接触する石英ルツボの内壁面の温度の最大点が1438℃以上となり、且つ、この最大点が石英ルツボ内壁面へのシリコン単結晶の投影領域(以下、投影領域と称す。図4(b)参照)内に存在するように結晶引き上げ条件を制御する必要がある。シリコン融液と接触する石英ルツボの内壁面の温度の最大点が1438℃以上となるように加熱する場合、石英ルツボの中心付近で湧き上がる上昇流を伴う2つの大きな渦流を発生させることができる。逆に2つの大きな渦流が発生していればシリコン融液と接触する石英ルツボの内壁面の温度の最大点が1438℃以上となっているといえる。この場合、石英ルツボからの酸素が高濃度に溶け込んだ融液が石英ルツボから気液界面を経ずに固液界面へと直接流れ込む流動分布となるため、単結晶の外周部の酸素濃度の低下を抑制することが可能となる。   As a result of intensive studies on the mechanism by which the oxygen concentration in the outer peripheral portion of the silicon single crystal decreases, the inventors of the present application have found that the oxygen concentration in the outer peripheral portion of the silicon single crystal is reduced by passing through the gas-liquid interface. It has been found that the melt convection with reduced is supplied to the solid-liquid interface, and the decrease in oxygen concentration can be suppressed by suppressing the occurrence of such melt convection. For this purpose, the amount of heat applied to the lower portion of the silicon melt is made larger than the amount of heat applied to the upper portion of the silicon melt, and in particular, the maximum point of the temperature of the inner wall surface of the quartz crucible in contact with the silicon melt is 1438 ° C. It is necessary to control the crystal pulling condition so that the maximum point exists in the projected region of the silicon single crystal on the inner wall surface of the quartz crucible (hereinafter referred to as a projected region, see FIG. 4B). is there. When heating is performed so that the maximum temperature of the inner wall surface of the quartz crucible in contact with the silicon melt is 1438 ° C. or more, two large eddy currents can be generated with an upward flow that rises near the center of the quartz crucible. . Conversely, if two large vortices are generated, it can be said that the maximum point of the temperature of the inner wall surface of the quartz crucible in contact with the silicon melt is 1438 ° C. or higher. In this case, the melt in which the oxygen from the quartz crucible is dissolved at a high concentration has a flow distribution in which the melt flows directly from the quartz crucible to the solid-liquid interface without going through the gas-liquid interface, so the oxygen concentration at the outer periphery of the single crystal is reduced Can be suppressed.

本発明はこのような技術的知見に基づくものであり、本発明によるシリコン単結晶の製造方法は、石英ルツボの周囲に配置されたヒーターを用いて前記石英ルツボ内のシリコン融液を加熱し、且つ、前記シリコン融液に横磁場を印加しながら、前記シリコン融液からシリコン単結晶を引き上げるチョクラルスキー法によるシリコン単結晶の製造方法であって、結晶中心軸を通り且つ前記横磁場の印加方向に垂直な断面において、前記シリコン融液と接触する前記石英ルツボの内壁面の温度の最大点が前記シリコン単結晶の投影領域内にあり、且つ1438℃以上となる結晶引き上げ条件下で前記シリコン単結晶を引き上げることを特徴とする。   The present invention is based on such technical knowledge, and the method for producing a silicon single crystal according to the present invention heats the silicon melt in the quartz crucible using a heater arranged around the quartz crucible, A method for producing a silicon single crystal by the Czochralski method of pulling up a silicon single crystal from the silicon melt while applying a transverse magnetic field to the silicon melt, wherein the application of the transverse magnetic field passes through the crystal central axis. In the cross section perpendicular to the direction, the maximum temperature of the inner wall surface of the quartz crucible in contact with the silicon melt is within the projected region of the silicon single crystal, and the silicon under crystal pulling conditions is 1438 ° C. or higher. It is characterized by pulling up a single crystal.

本発明によるシリコン単結晶の製造方法は、3次元シミュレーション(以下、3Dシミュレーションと称す)による前記石英ルツボ及び前記シリコン融液の伝熱解析の計算結果に基づいて、前記結晶引き上げ条件を決定することが好ましい。これにより、シリコン融液中に中心上昇流を伴う2つの大きな渦流が発生する結晶引き上げ条件を正確に予測することができ、実際の結晶引き上げにおいて酸素濃度の面内分布の均一性が高められたシリコン単結晶の製造歩留まりを高めることができる。   In the method for producing a silicon single crystal according to the present invention, the crystal pulling condition is determined based on a calculation result of heat transfer analysis of the quartz crucible and the silicon melt by a three-dimensional simulation (hereinafter referred to as 3D simulation). Is preferred. As a result, it was possible to accurately predict the crystal pulling conditions in which two large eddy currents accompanied by a central upward flow are generated in the silicon melt, and the uniformity of the in-plane distribution of oxygen concentration was improved in the actual crystal pulling. The production yield of silicon single crystals can be increased.

本発明において、前記ヒーターは、鉛直方向に分割された多段ヒーターであり、最上段ヒーターに対する最下段ヒーターの出力比は1よりも大きいことが好ましい。この場合において、前記ヒーターは、鉛直方向に2分割された上段ヒーターと下段ヒーターからなり、前記上段ヒーターに対する前記下段ヒーターの出力比は2以上5以下であることが好ましい。これにより、シリコン融液と接触する石英ルツボの内壁面の温度の最大点が1438℃以上となり、且つ、この最大点がシリコン単結晶の投影領域内に存在させるシリコン融液の加熱条件を実施することができる。   In the present invention, the heater is a multi-stage heater divided in the vertical direction, and the output ratio of the lowermost heater to the uppermost heater is preferably larger than 1. In this case, the heater includes an upper heater and a lower heater which are divided into two in the vertical direction, and the output ratio of the lower heater to the upper heater is preferably 2 or more and 5 or less. As a result, the maximum temperature point of the inner wall surface of the quartz crucible in contact with the silicon melt is 1438 ° C. or higher, and the silicon melt heating condition is performed such that the maximum point exists in the projected region of the silicon single crystal. be able to.

本発明において、前記結晶中心軸上の前記シリコン融液内の前記横磁場の最大強度は、一般的なHMCZの磁場強度範囲である0.15T以上0.6T以下であることが好ましい。また、前記シリコン単結晶の回転速度は5rpm以上30rpm以下であることが好ましい。さらに、前記石英ルツボの回転速度は0.1rpm以上4rpm以下であることが好ましい。これらの結晶引き上げ条件によれば、シリコン融液と接触する石英ルツボの内壁面の温度の最大点を1438℃以上とし、且つ、この最大点をシリコン単結晶の投影領域内に発生させることができる。この場合、シリコン融液は石英ルツボの内壁面に沿って降下した後、石英ルツボの中心付近で上昇して固液界面へと直接流れ込む熱対流を形成するので、蒸発によって酸素濃度が低下した融液が固液界面の外周部に供給されることを防止することが可能となる。   In the present invention, the maximum strength of the transverse magnetic field in the silicon melt on the crystal central axis is preferably 0.15 T or more and 0.6 T or less, which is a general magnetic field strength range of HMCZ. The rotational speed of the silicon single crystal is preferably 5 rpm or more and 30 rpm or less. Furthermore, the rotation speed of the quartz crucible is preferably 0.1 rpm or more and 4 rpm or less. According to these crystal pulling conditions, the maximum point of the temperature of the inner wall surface of the quartz crucible in contact with the silicon melt can be set to 1438 ° C. or more, and this maximum point can be generated in the projected region of the silicon single crystal. . In this case, the silicon melt descends along the inner wall surface of the quartz crucible, and then rises near the center of the quartz crucible to form thermal convection that flows directly into the solid-liquid interface. It is possible to prevent the liquid from being supplied to the outer peripheral portion of the solid-liquid interface.

本発明において、前記シリコン単結晶の最大直径は300mm以上であることが好ましい。そのような大口径のシリコン単結晶は、外周部において酸素濃度が低下しやすく、本発明の効果が顕著だからである。この場合において、シリコン単結晶の引き上げに用いる石英ルツボの口径は800mm以上であることが好ましい。   In the present invention, the maximum diameter of the silicon single crystal is preferably 300 mm or more. This is because such a large-diameter silicon single crystal tends to have a low oxygen concentration at the outer periphery, and the effects of the present invention are remarkable. In this case, the diameter of the quartz crucible used for pulling up the silicon single crystal is preferably 800 mm or more.

また、本発明によるシリコン単結晶は、HMCZ法により製造されたバルクシリコン単結晶であって、その直胴部の最外周から径方向内側に15mmまでの外周近傍領域における酸素濃度の複数の測定値から酸素濃度の最大値、最小値及び平均値を求め、前記最大値と前記最小値との差を前記平均値で除した値からなる酸素濃度の落ち込み量が0.01以下であることを特徴とする。これによれば、酸素濃度の面内分布の均一性が高められたシリコンウェーハを容易に製造することができる。なお、バルクシリコン単結晶とは、単結晶引上げ装置から取り出された後、外周研削加工により単結晶の外周部分を取り除く前の状態のシリコン単結晶のことを言う。   The silicon single crystal according to the present invention is a bulk silicon single crystal manufactured by the HMCZ method, and has a plurality of measured values of oxygen concentration in a region near the outer periphery up to 15 mm radially inward from the outermost periphery of the straight body portion. The maximum value, the minimum value, and the average value of the oxygen concentration are obtained from the above, and the amount of decrease in the oxygen concentration consisting of a value obtained by dividing the difference between the maximum value and the minimum value by the average value is 0.01 or less. And According to this, a silicon wafer with improved uniformity of in-plane distribution of oxygen concentration can be easily manufactured. The bulk silicon single crystal means a silicon single crystal in a state after being taken out from the single crystal pulling apparatus and before the outer peripheral portion of the single crystal is removed by outer peripheral grinding.

本発明によれば、横磁場を印加しながらシリコン単結晶を引き上げるHMCZ法において、シリコン単結晶の外周部の酸素濃度の低下を抑えることができる。したがって、酸素濃度の面内分布の均一性が高められたシリコンウェーハを容易に製造することができる。   According to the present invention, in the HMCZ method of pulling up a silicon single crystal while applying a transverse magnetic field, it is possible to suppress a decrease in oxygen concentration at the outer peripheral portion of the silicon single crystal. Accordingly, it is possible to easily manufacture a silicon wafer with improved uniformity of in-plane distribution of oxygen concentration.

図1は、本発明の実施の形態による単結晶製造装置の構成を概略的に示す側面断面図である。FIG. 1 is a side sectional view schematically showing a configuration of a single crystal manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の実施の形態によるシリコン単結晶の製造方法を説明するフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart for explaining a method of manufacturing a silicon single crystal according to an embodiment of the present invention. 図3は、シリコン単結晶インゴットの形状を示す略断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the shape of a silicon single crystal ingot. 図4は、HMCZ法において結晶中心軸を通り且つ磁場印加方向に垂直な断面におけるシリコン融液の流動分布を説明する図であって、特に(a)は単一のヒーターを用いた一般的な加熱方法の場合、(b)は分割ヒーターの上段ヒーターと下段ヒーターとの出力比を1:2とした加熱方法の場合をそれぞれ示している。FIG. 4 is a diagram for explaining the flow distribution of the silicon melt in a cross section passing through the crystal central axis and perpendicular to the magnetic field application direction in the HMCZ method. In particular, FIG. 4 (a) is a general view using a single heater. In the case of the heating method, (b) shows the case of the heating method in which the output ratio of the upper and lower heaters of the split heater is 1: 2. 図5は、条件1〜7のシリコン単結晶の直胴部における半径方向の酸素濃度分布の計算値を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing calculated values of the oxygen concentration distribution in the radial direction in the straight body portion of the silicon single crystal under conditions 1 to 7. 図6は、条件1〜7における外周近傍の酸素濃度の落ち込みの大きさを示す棒グラフである。FIG. 6 is a bar graph showing the magnitude of the decrease in oxygen concentration in the vicinity of the outer periphery under conditions 1-7. 図7は、条件2及び条件7のシリコン融液の流動分布図であり、特に上段の図は、結晶中心軸を通り且つ横磁場の印加方向に垂直な断面の流動分布、また下段の図は、結晶中心軸を通り且つ横磁場の印加方向と平行な断面の流動分布をそれぞれ示している。FIG. 7 is a flow distribution diagram of the silicon melts under conditions 2 and 7, in particular, the upper diagram shows the flow distribution of the cross section passing through the crystal central axis and perpendicular to the direction of application of the transverse magnetic field, and the lower diagram is The flow distributions of the cross sections passing through the crystal central axis and parallel to the direction in which the transverse magnetic field is applied are shown. 図8は、条件1〜7におけるルツボ底部の単結晶の投影領域内の最大温度(相対値)を示す棒グラフである。FIG. 8 is a bar graph showing the maximum temperature (relative value) in the projection region of the single crystal at the bottom of the crucible under conditions 1-7. 図9は、シリコンウェーハの径方向の酸素濃度分布を示すグラフであり、横軸は半径方向の位置、縦軸は酸素濃度である。FIG. 9 is a graph showing the oxygen concentration distribution in the radial direction of the silicon wafer, with the horizontal axis representing the radial position and the vertical axis representing the oxygen concentration. 図10は、シリコンウェーハの径方向の酸素濃度分布を示すグラフであり、横軸は半径方向の位置、縦軸は酸素濃度である。FIG. 10 is a graph showing the oxygen concentration distribution in the radial direction of the silicon wafer, with the horizontal axis representing the radial position and the vertical axis representing the oxygen concentration.

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の実施の形態による単結晶製造装置の構成を概略的に示す側面断面図である。   FIG. 1 is a side sectional view schematically showing a configuration of a single crystal manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.

図1に示すように、単結晶製造装置1は、チャンバー10(CZ炉)と、チャンバー10内においてシリコン融液2を保持する石英ルツボ11と、石英ルツボ11を保持するグラファイト製のサセプタ12と、サセプタ12を支持する回転シャフト13と、回転シャフト13を回転及び昇降駆動するシャフト駆動機構14と、サセプタ12の周囲に配置されたヒーター15と、ヒーター15の外側であってチャンバー10の内面に沿って配置された断熱材16と、石英ルツボ11の上方に配置された熱遮蔽体17と、石英ルツボ11の上方であって回転シャフト13と同軸上に配置された単結晶引き上げ用のワイヤー18と、チャンバー10の上方に配置されたワイヤー巻き取り機構19とを備えている。   As shown in FIG. 1, a single crystal manufacturing apparatus 1 includes a chamber 10 (CZ furnace), a quartz crucible 11 that holds the silicon melt 2 in the chamber 10, and a graphite susceptor 12 that holds the quartz crucible 11. A rotating shaft 13 that supports the susceptor 12, a shaft drive mechanism 14 that drives the rotating shaft 13 to rotate and move up and down, a heater 15 that is disposed around the susceptor 12, an outer surface of the heater 15, and an inner surface of the chamber 10. A heat insulating material 16 disposed along the quartz crucible 11, a heat shield 17 disposed above the quartz crucible 11, and a single crystal pulling wire 18 disposed above the quartz crucible 11 and coaxially with the rotary shaft 13. And a wire take-up mechanism 19 disposed above the chamber 10.

また単結晶製造装置1は、チャンバー10の外側に配置された磁場発生装置21と、チャンバー10内を撮影するCCDカメラ22と、CCDカメラ22で撮影された画像を処理する画像処理部23と、画像処理部23の出力に基づいてシャフト駆動機構14、ヒーター15及びワイヤー巻き取り機構19を制御する制御部24とを備えている。   In addition, the single crystal manufacturing apparatus 1 includes a magnetic field generator 21 disposed outside the chamber 10, a CCD camera 22 that captures the inside of the chamber 10, an image processing unit 23 that processes an image captured by the CCD camera 22, A control unit 24 that controls the shaft driving mechanism 14, the heater 15, and the wire winding mechanism 19 based on the output of the image processing unit 23 is provided.

チャンバー10は、メインチャンバー10aと、メインチャンバー10aの上部開口に連結された細長い円筒状のプルチャンバー10bとで構成されており、石英ルツボ11、サセプタ12、ヒーター15及び熱遮蔽体17はメインチャンバー10a内に設けられている。プルチャンバー10bにはチャンバー10内にアルゴンガス等の不活性ガス(パージガス)を導入するためのガス導入口10cが設けられており、メインチャンバー10aの下部には不活性ガスを排出するためのガス排出口10dが設けられている。また、メインチャンバー10aの上部には覗き窓10eが設けられており、シリコン単結晶3の育成状況(固液界面)を覗き窓10eから観察可能である。   The chamber 10 is composed of a main chamber 10a and an elongated cylindrical pull chamber 10b connected to the upper opening of the main chamber 10a. The quartz crucible 11, the susceptor 12, the heater 15, and the heat shield 17 are composed of the main chamber. 10a. The pull chamber 10b is provided with a gas inlet 10c for introducing an inert gas (purge gas) such as argon gas into the chamber 10, and a gas for discharging the inert gas at the lower part of the main chamber 10a. A discharge port 10d is provided. Further, a viewing window 10e is provided on the upper part of the main chamber 10a, and the growth state (solid-liquid interface) of the silicon single crystal 3 can be observed from the viewing window 10e.

石英ルツボ11は、円筒状の側壁部と湾曲した底部とを有する石英ガラス製の容器である。サセプタ12は、加熱によって軟化した石英ルツボ11の形状を維持するため、石英ルツボ11の外表面に密着して石英ルツボ11を包むように保持する。石英ルツボ11及びサセプタ12はチャンバー10内においてシリコン融液を支持する二重構造のルツボを構成している。   The quartz crucible 11 is a quartz glass container having a cylindrical side wall and a curved bottom. In order to maintain the shape of the quartz crucible 11 softened by heating, the susceptor 12 is held in close contact with the outer surface of the quartz crucible 11 so as to wrap the quartz crucible 11. The quartz crucible 11 and the susceptor 12 constitute a double structure crucible that supports the silicon melt in the chamber 10.

サセプタ12は鉛直方向に延びる回転シャフト13の上端部に固定されている。また回転シャフト13の下端部はチャンバー10の底部中央を貫通してチャンバー10の外側に設けられたシャフト駆動機構14に接続されている。サセプタ12、回転シャフト13及びシャフト駆動機構14は石英ルツボ11の回転機構及び昇降機構を構成している。   The susceptor 12 is fixed to the upper end portion of the rotary shaft 13 extending in the vertical direction. The lower end portion of the rotating shaft 13 passes through the center of the bottom portion of the chamber 10 and is connected to a shaft drive mechanism 14 provided outside the chamber 10. The susceptor 12, the rotating shaft 13 and the shaft driving mechanism 14 constitute a rotating mechanism and a lifting mechanism for the quartz crucible 11.

ヒーター15は、石英ルツボ11内に充填されたシリコン原料を溶融して溶融状態を維持するために用いられる。ヒーター15はカーボン製の抵抗加熱式ヒーターであり、サセプタ12内の石英ルツボ11の全周を取り囲むように設けられた略円筒状の部材である。さらにヒーター15の外側は断熱材16に取り囲まれており、これによりチャンバー10内の保温性が高められている。   The heater 15 is used to melt the silicon raw material filled in the quartz crucible 11 and maintain the molten state. The heater 15 is a carbon resistance heating heater, and is a substantially cylindrical member provided so as to surround the entire circumference of the quartz crucible 11 in the susceptor 12. Furthermore, the outside of the heater 15 is surrounded by a heat insulating material 16, thereby improving the heat retaining property in the chamber 10.

本実施形態によるヒーター15は、鉛直方向に2分割された分割ヒーターであり、上段ヒーター15aと下段ヒーター15bとで構成されている。上段ヒーター15aと下段ヒーター15bは共に石英ルツボ11の側壁部と対向するように配置されたいわゆるサイドヒーターを構成している。上段ヒーター15a及び下段ヒーター15bはそれぞれ独立に制御可能であり、上段ヒーター15aのパワーを下段ヒーター15bよりも大きくしたり小さくしたりすることができる。詳細は後述するが、結晶引き上げ中において、上段ヒーター15aに対する下段ヒーター15bの出力比は2〜5に設定される。   The heater 15 according to the present embodiment is a divided heater that is divided into two in the vertical direction, and includes an upper heater 15a and a lower heater 15b. Both the upper heater 15 a and the lower heater 15 b constitute a so-called side heater disposed so as to face the side wall portion of the quartz crucible 11. The upper heater 15a and the lower heater 15b can be controlled independently, and the power of the upper heater 15a can be made larger or smaller than that of the lower heater 15b. Although details will be described later, during the crystal pulling, the output ratio of the lower heater 15b to the upper heater 15a is set to 2-5.

熱遮蔽体17は、シリコン融液2の温度変動を抑制して固液界面付近に適切なホットゾーンを形成するとともに、ヒーター15及び石英ルツボ11からの輻射熱によるシリコン単結晶3の加熱を防止するために設けられている。熱遮蔽体17は、シリコン単結晶3の引き上げ経路を除いたシリコン融液2の上方の領域を覆うグラファイト製の円筒部材である。   The heat shield 17 suppresses temperature fluctuations of the silicon melt 2 to form an appropriate hot zone near the solid-liquid interface, and prevents the silicon single crystal 3 from being heated by radiant heat from the heater 15 and the quartz crucible 11. It is provided for. The heat shield 17 is a graphite cylindrical member that covers a region above the silicon melt 2 excluding the pulling path of the silicon single crystal 3.

熱遮蔽体17の下端中央にはシリコン単結晶3の直径よりも大きな円形の開口が形成されており、シリコン単結晶3の引き上げ経路が確保されている。図示のように、シリコン単結晶3は開口17aを通過して上方に引き上げられる。熱遮蔽体17の開口の直径は石英ルツボ11の口径よりも小さく、熱遮蔽体17の下端部は石英ルツボ11の内側に位置するので、石英ルツボ11のリム上端を熱遮蔽体17の下端よりも上方まで上昇させても熱遮蔽体17が石英ルツボ11と干渉することはない。   A circular opening larger than the diameter of the silicon single crystal 3 is formed in the center of the lower end of the heat shield 17, and a pulling path for the silicon single crystal 3 is secured. As shown in the figure, the silicon single crystal 3 is pulled upward through the opening 17a. Since the diameter of the opening of the heat shield 17 is smaller than the diameter of the quartz crucible 11 and the lower end of the heat shield 17 is located inside the quartz crucible 11, the upper end of the rim of the quartz crucible 11 is lower than the lower end of the heat shield 17. However, the heat shield 17 does not interfere with the quartz crucible 11 even if it is raised upward.

シリコン単結晶3の成長と共に石英ルツボ11内の融液量は減少するが、融液面と熱遮蔽体17との間隔(ギャップ)が一定になるように石英ルツボ11を上昇させることにより、シリコン融液2の温度変動を抑制すると共に、融液面近傍(パージガス誘導路)を流れるガスの流速を一定にしてシリコン融液2からのドーパントの蒸発量を制御することができる。したがって、単結晶の引き上げ軸方向の結晶欠陥分布、酸素濃度分布、抵抗率分布等の安定性を向上させることができる。   Although the amount of melt in the quartz crucible 11 decreases as the silicon single crystal 3 grows, the quartz crucible 11 is raised so that the distance (gap) between the melt surface and the heat shield 17 is constant, thereby increasing the silicon. It is possible to control the evaporation amount of the dopant from the silicon melt 2 while suppressing the temperature fluctuation of the melt 2 and making the flow rate of the gas flowing near the melt surface (purge gas guide path) constant. Therefore, the stability of the crystal defect distribution, oxygen concentration distribution, resistivity distribution, etc. in the pulling axis direction of the single crystal can be improved.

石英ルツボ11の上方には、シリコン単結晶3の引き上げ軸であるワイヤー18と、ワイヤー18を巻き取るワイヤー巻き取り機構19が設けられている。ワイヤー巻き取り機構19はワイヤー18と共に単結晶を回転させる機能を有している。ワイヤー巻き取り機構19はプルチャンバー10bの上方に配置されており、ワイヤー18はワイヤー巻き取り機構19からプルチャンバー10b内を通って下方に延びており、ワイヤー18の先端部はメインチャンバー10aの内部空間まで達している。図1には、育成途中のシリコン単結晶3がワイヤー18に吊設された状態が示されている。単結晶の引き上げ時には種結晶をシリコン融液2に浸漬し、石英ルツボ11と種結晶をそれぞれ回転させながらワイヤー18を徐々に引き上げることにより単結晶を成長させる。   Above the quartz crucible 11, a wire 18 that is a pulling shaft of the silicon single crystal 3 and a wire winding mechanism 19 that winds the wire 18 are provided. The wire winding mechanism 19 has a function of rotating the single crystal together with the wire 18. The wire winding mechanism 19 is disposed above the pull chamber 10b, the wire 18 extends downward from the wire winding mechanism 19 through the pull chamber 10b, and the tip of the wire 18 is located inside the main chamber 10a. The space has been reached. FIG. 1 shows a state in which the silicon single crystal 3 being grown is suspended from the wire 18. When pulling up the single crystal, the seed crystal is immersed in the silicon melt 2 and the single crystal is grown by gradually pulling up the wire 18 while rotating the quartz crucible 11 and the seed crystal, respectively.

プルチャンバー10bの上部にはチャンバー10内に不活性ガスを導入するためのガス導入口10cが設けられており、メインチャンバー10aの底部にはチャンバー10内の不活性ガスを排気するためのガス排出口10dが設けられている。不活性ガスはガス導入口10cからチャンバー10内に導入され、その導入量はバルブにより制御される。また密閉されたチャンバー10内の不活性ガスはガス排出口10dからチャンバー10の外部へ排気されるので、チャンバー10内で発生するSiOガスやCOガスを回収してチャンバー10内を清浄に保つことが可能となる。図示していないが、ガス排出口10dには配管を介して真空ポンプが接続されており、真空ポンプでチャンバー10内の不活性ガスを吸引しながらバルブでその流量を制御することでチャンバー10内は一定の減圧状態に保たれている。   A gas inlet 10c for introducing an inert gas into the chamber 10 is provided at the top of the pull chamber 10b, and a gas exhaust for exhausting the inert gas in the chamber 10 is provided at the bottom of the main chamber 10a. An outlet 10d is provided. The inert gas is introduced into the chamber 10 from the gas inlet 10c, and the introduction amount is controlled by a valve. Further, since the inert gas in the sealed chamber 10 is exhausted from the gas outlet 10d to the outside of the chamber 10, the SiO gas and CO gas generated in the chamber 10 are collected to keep the inside of the chamber 10 clean. Is possible. Although not shown, a vacuum pump is connected to the gas discharge port 10d through a pipe, and the flow rate is controlled by a valve while sucking an inert gas in the chamber 10 by the vacuum pump. Is kept at a constant reduced pressure.

磁場発生装置21はシリコン融液2に横磁場(水平磁場)を印加する。結晶中心軸上(結晶引き上げ軸の延長線上)のシリコン融液2内の横磁場の最大強度は、一般的なHMCZの磁場強度範囲である0.15〜0.6(T)であることが好ましい。シリコン融液2に磁場を印加ことで磁力線に直交する方向の融液対流を抑制することができる。したがって、石英ルツボ11からの酸素の溶出を抑えることができ、シリコン単結晶中の酸素濃度を低減することができる。   The magnetic field generator 21 applies a transverse magnetic field (horizontal magnetic field) to the silicon melt 2. The maximum intensity of the transverse magnetic field in the silicon melt 2 on the crystal central axis (on the extension line of the crystal pulling axis) is 0.15 to 0.6 (T), which is a general magnetic field strength range of HMCZ. preferable. By applying a magnetic field to the silicon melt 2, melt convection in a direction perpendicular to the magnetic field lines can be suppressed. Therefore, elution of oxygen from the quartz crucible 11 can be suppressed, and the oxygen concentration in the silicon single crystal can be reduced.

メインチャンバー10aの上部には内部を観察するための覗き窓10eが設けられており、CCDカメラ22は覗き窓10eの外側に設置されている。単結晶引き上げ工程中、CCDカメラ22は覗き窓10eから熱遮蔽体17の開口17aを通して見えるシリコン単結晶3とシリコン融液2との境界部の画像を撮影する。CCDカメラ22は画像処理部23に接続されており、撮影画像は画像処理部23で処理され、処理結果は制御部24において結晶引き上げ条件の制御に用いられる。   A viewing window 10e for observing the inside is provided in the upper part of the main chamber 10a, and the CCD camera 22 is installed outside the viewing window 10e. During the single crystal pulling process, the CCD camera 22 takes an image of the boundary portion between the silicon single crystal 3 and the silicon melt 2 that can be seen through the opening 17a of the heat shield 17 from the viewing window 10e. The CCD camera 22 is connected to the image processing unit 23, the captured image is processed by the image processing unit 23, and the processing result is used by the control unit 24 to control crystal pulling conditions.

図2は、本発明の実施の形態によるシリコン単結晶の製造方法を説明するフローチャートである。また、図3は、シリコン単結晶インゴットの形状を示す略断面図である。   FIG. 2 is a flowchart for explaining a method of manufacturing a silicon single crystal according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the shape of a silicon single crystal ingot.

図2及び図3示すように、シリコン単結晶3の製造では、石英ルツボ11内のシリコン原料を加熱してシリコン融液2を生成する(ステップS11)。その後、ワイヤー18の先端部に取り付けられた種結晶を降下させてシリコン融液2に着液させる(ステップS12)。   As shown in FIGS. 2 and 3, in the manufacture of the silicon single crystal 3, the silicon raw material in the quartz crucible 11 is heated to generate the silicon melt 2 (step S11). Thereafter, the seed crystal attached to the tip end portion of the wire 18 is lowered and deposited on the silicon melt 2 (step S12).

次に、シリコン融液2との接触状態を維持しながら種結晶を徐々に引き上げて単結晶を育成する単結晶の引き上げ工程を実施する。単結晶の引き上げ工程では、無転位化のために結晶直径が細く絞られたネック部3aを形成するネッキング工程(ステップS13)と、規定の直径を得るために結晶直径が徐々に増加したショルダー部3bを形成するショルダー部育成工程(ステップS14)と、結晶直径が一定に維持されたボディー部3c(直胴部)を形成するボディー部育成工程(ステップS15)と、結晶直径が徐々に減少したテール部3dを形成するテール部育成工程(ステップS16)が順に実施され、単結晶が融液面から最終的に切り離されることによりテール部育成工程が終了する。以上により、単結晶の上端(トップ)から下端(ボトム)に向かって順に、ネック部3a、ショルダー部3b、ボディー部3c、及びテール部3dを有するシリコン単結晶インゴット3が完成する。   Next, a single crystal pulling step is performed in which the single crystal is grown by gradually pulling the seed crystal while maintaining the contact state with the silicon melt 2. In the single crystal pulling step, a necking step (step S13) for forming a neck portion 3a with a narrowed crystal diameter for dislocation elimination, and a shoulder portion in which the crystal diameter gradually increases to obtain a specified diameter. The shoulder portion growing step (step S14) for forming 3b, the body portion growing step (step S15) for forming the body portion 3c (straight body portion) in which the crystal diameter is kept constant, and the crystal diameter gradually decreased. The tail portion growing step (step S16) for forming the tail portion 3d is sequentially performed, and the tail portion growing step is ended by finally separating the single crystal from the melt surface. As described above, the silicon single crystal ingot 3 having the neck portion 3a, the shoulder portion 3b, the body portion 3c, and the tail portion 3d in order from the upper end (top) to the lower end (bottom) of the single crystal is completed.

単結晶の引き上げ工程中は、シリコン単結晶3の直径及びシリコン融液2の液面位置を制御するため、CCDカメラ22でシリコン単結晶3とシリコン融液2との境界部の画像を撮影し、撮影画像から固液界面における単結晶の直径及び融液面と熱遮蔽体17との間隔(ギャップ)を算出する。制御部24は、シリコン単結晶3の直径が目標直径となるようにワイヤー18の引き上げ速度、ヒーター15のパワー等の引き上げ条件を制御する。また制御部24は、融液面と熱遮蔽体17との間隔が一定となるように石英ルツボ11の高さ位置を制御する。   During the pulling process of the single crystal, the CCD camera 22 takes an image of the boundary between the silicon single crystal 3 and the silicon melt 2 in order to control the diameter of the silicon single crystal 3 and the liquid surface position of the silicon melt 2. The diameter of the single crystal at the solid-liquid interface and the distance (gap) between the melt surface and the heat shield 17 are calculated from the photographed image. The control unit 24 controls the pulling conditions such as the pulling speed of the wire 18 and the power of the heater 15 so that the diameter of the silicon single crystal 3 becomes the target diameter. The control unit 24 controls the height position of the quartz crucible 11 so that the distance between the melt surface and the heat shield 17 is constant.

本実施形態によるシリコン単結晶の製造方法は、横磁場型MCZ法においてヒーター15として2分割ヒーターを用いると共に、結晶引き上げ中における上段ヒーター15aと下段ヒーター15bとの出力比を1:2〜1:5の範囲内に設定する。シリコン単結晶3の回転速度は5〜30rpmであることが好ましく、石英ルツボ11の回転速度は0.1〜4rpmであることが好ましい。結晶回転速度が5rpmより小さい場合には融液の流動分布が中心上昇流とならず、外周部の酸素濃度の低下を抑制できないからであり、また30rpmよりも大きい場合には結晶回転制御が不安定となり、結晶の揺れが大きくなって結晶品質が低下するからである。   The silicon single crystal manufacturing method according to the present embodiment uses a two-part heater as the heater 15 in the transverse magnetic field type MCZ method, and the output ratio between the upper heater 15a and the lower heater 15b during crystal pulling is 1: 2 to 1: Set within the range of 5. The rotation speed of the silicon single crystal 3 is preferably 5 to 30 rpm, and the rotation speed of the quartz crucible 11 is preferably 0.1 to 4 rpm. This is because when the crystal rotation speed is less than 5 rpm, the flow distribution of the melt does not become the central upward flow, and the decrease in the oxygen concentration in the outer peripheral portion cannot be suppressed. This is because the crystal becomes stable and the crystal shake increases and the crystal quality deteriorates.

以上のような結晶引き上げ条件下でシリコン単結晶を引き上げる場合、シリコン融液と接触する石英ルツボ11の内壁面の温度の最大点は1438℃以上となる。石英ルツボ11の内壁面の温度の最大点は、ルツボ底部中心に発生することが望ましいが、融液対流の偏りによって中心からずれる場合がある。このような場合でも、最大点がシリコン単結晶の投影領域内に発生していれば、石英ルツボ11の中心付近で上昇し、気液界面を経ずに固液界面へと直接流れ込む流動分布となるので、単結晶の外周部の酸素濃度の低下を抑制することができ、酸素濃度の面内分布の均一化を実現することができる。   When pulling up a silicon single crystal under the above-described crystal pulling conditions, the maximum point of the temperature of the inner wall surface of the quartz crucible 11 in contact with the silicon melt is 1438 ° C. or higher. The maximum point of the temperature of the inner wall surface of the quartz crucible 11 is preferably generated at the center of the bottom of the crucible, but may deviate from the center due to the deviation of melt convection. Even in such a case, if the maximum point is generated in the projected region of the silicon single crystal, the flow distribution rises near the center of the quartz crucible 11 and flows directly into the solid-liquid interface without passing through the gas-liquid interface. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the oxygen concentration at the outer peripheral portion of the single crystal, and to realize a uniform in-plane distribution of the oxygen concentration.

結晶引き上げ中のシリコン融液2の流動分布や石英ルツボ11の内壁面の温度は、総合伝熱解析の3Dシミュレーションから予測することができる。結晶引き上げ中にシリコン融液が石英ルツボ11の内壁面に沿って降下し、石英ルツボ11の中心部で上昇し、気液界面を経ずに固液界面へと直接流れ込む流動分布となるように結晶引き上げ条件を制御する。そのような結晶引き上げ条件は、3Dシミュレーションによる石英ルツボ11及びシリコン融液の温度分布の計算結果に基づいて決定することができる。すなわち、磁場強度、結晶回転速度、ルツボ回転速度、上段ヒーターに対する下段ヒーターの出力比、結晶引き上げ速度、アルゴン流量、炉内圧、融液量を可変パラメータとし、これらのパラメータを変更した種々の計算を行い、シリコン融液と接触する石英ルツボ11の内壁面の温度の最大点の位置が投影領域内かどうか、その温度が1438℃以上であるかどうかを判断することによって、最適な結晶引き上げ条件を選定することができる。   The flow distribution of the silicon melt 2 during crystal pulling and the temperature of the inner wall surface of the quartz crucible 11 can be predicted from 3D simulation of comprehensive heat transfer analysis. During crystal pulling, the silicon melt descends along the inner wall surface of the quartz crucible 11, rises at the center of the quartz crucible 11, and has a flow distribution that flows directly to the solid-liquid interface without passing through the gas-liquid interface. Control crystal pulling conditions. Such crystal pulling conditions can be determined based on the calculation results of the temperature distribution of the quartz crucible 11 and the silicon melt by 3D simulation. That is, the magnetic field strength, the crystal rotation speed, the crucible rotation speed, the output ratio of the lower heater to the upper heater, the crystal pulling speed, the argon flow rate, the furnace pressure, and the melt amount are variable parameters, and various calculations with these parameters changed are performed. And determining whether the position of the maximum point of the temperature of the inner wall surface of the quartz crucible 11 in contact with the silicon melt is within the projection region, and whether the temperature is 1438 ° C. or higher, the optimum crystal pulling condition is determined. Can be selected.

また、結晶引き上げ中における石英ルツボ11の底部の内壁面の実際の温度は、サセプタ12の外表面に取り付けた熱電対の測定温度から求めることができる。サセプタ12の底部中心の温度を熱電対で測定し、この温度を伝熱解析3Dシミュレーションの条件に与えることにより、石英ルツボ11の底部の内壁面の温度の算出が可能である。   Further, the actual temperature of the inner wall surface of the bottom portion of the quartz crucible 11 during crystal pulling can be obtained from the measured temperature of a thermocouple attached to the outer surface of the susceptor 12. By measuring the temperature at the center of the bottom of the susceptor 12 with a thermocouple and applying this temperature to the conditions of the heat transfer analysis 3D simulation, the temperature of the inner wall surface of the bottom of the quartz crucible 11 can be calculated.

さらに、ウェーハの酸素濃度の面内分布を測定することにより、石英ルツボ11の底部の内壁面の温度の推定が可能である。すなわち、ウェーハの面内酸素濃度分布が均一であれば、シリコン融液と接触する石英ルツボ11の内壁面の温度の最大点は1438℃以上となっていると結論付けることができる。   Furthermore, the temperature of the inner wall surface at the bottom of the quartz crucible 11 can be estimated by measuring the in-plane distribution of the oxygen concentration of the wafer. That is, if the in-plane oxygen concentration distribution of the wafer is uniform, it can be concluded that the maximum point of the temperature of the inner wall surface of the quartz crucible 11 in contact with the silicon melt is 1438 ° C. or higher.

次に、単結晶の外周部の酸素濃度の低下を抑制するメカニズムについて説明する。   Next, a mechanism for suppressing a decrease in oxygen concentration in the outer peripheral portion of the single crystal will be described.

まず、引き上げ中のシリコン単結晶3への酸素の導入経路について説明する。酸素は、シリコン融液2を保持する石英ルツボ11の溶融によってシリコン融液2中へ導入され、拡散とシリコン融液2の対流により輸送される。溶融酸素の大部分は気液界面にて一酸化珪素(SiO)として蒸発し、融液外へと排出されるが、一部は成長界面へと輸送されシリコン単結晶中へ取り込まれる。従って、単結晶中の酸素濃度はシリコン融液の対流挙動に大きく依存する。   First, an oxygen introduction path to the silicon single crystal 3 being pulled will be described. Oxygen is introduced into the silicon melt 2 by melting the quartz crucible 11 that holds the silicon melt 2, and is transported by diffusion and convection of the silicon melt 2. Most of the molten oxygen evaporates as silicon monoxide (SiO) at the gas-liquid interface and is discharged out of the melt, but a part is transported to the growth interface and taken into the silicon single crystal. Therefore, the oxygen concentration in the single crystal greatly depends on the convection behavior of the silicon melt.

次に、HMCZ法におけるシリコン融液の流動分布を説明する。HMCZ法において、シリコン融液は印加磁場の向きに対して垂直な面に循環流を形成し、その循環流は形状を維持しながら磁場印加方向に伸びるロール状の流動となっている。これら流動を把握するには、結晶中心軸を通りかつ磁場印加方向に対し垂直な断面の流動状態を見ればよい。   Next, the flow distribution of the silicon melt in the HMCZ method will be described. In the HMCZ method, the silicon melt forms a circulation flow in a plane perpendicular to the direction of the applied magnetic field, and the circulation flow is a roll-like flow that extends in the magnetic field application direction while maintaining the shape. In order to grasp these flows, the flow state of a cross section passing through the crystal central axis and perpendicular to the magnetic field application direction may be observed.

図4は、HMCZ法において結晶中心軸を通り且つ磁場印加方向に垂直な断面におけるシリコン融液の流動分布を説明する図であって、特に(a)は単一のヒーターを用いた一般的な加熱方法の場合、(b)は分割ヒーターの上段ヒーターと下段ヒーターとの出力比を1:2とした加熱方法の場合であって、投影領域内の石英ルツボ内壁面の最大温度が1438℃以上である場合をそれぞれ示している。   FIG. 4 is a diagram for explaining the flow distribution of the silicon melt in a cross section passing through the crystal central axis and perpendicular to the magnetic field application direction in the HMCZ method. In particular, FIG. 4 (a) is a general view using a single heater. In the case of the heating method, (b) is a heating method in which the output ratio of the upper heater and the lower heater of the divided heater is 1: 2, and the maximum temperature of the inner wall surface of the quartz crucible in the projection region is 1438 ° C. or higher. Each case is shown.

図4(a)に示すように、シリコン融液中にはシリコン融液全体にルツボ側面壁で上昇し結晶下で下降する循環流と、結晶下に成長界面を中心から外周部へ向かう方向の循環流の2種類が存在する。前者は、ルツボ側面に対向配置された円筒状のヒーター15によってルツボ側面の温度が上昇し、それに伴う熱対流に起因する流動であり、後者は結晶回転に伴う吐き出し流である。   As shown in FIG. 4 (a), in the silicon melt, there is a circulating flow that rises at the side wall of the crucible and descends under the crystal, and a growth interface under the crystal from the center toward the outer periphery. There are two types of circulating flow. The former is a flow caused by the temperature of the side of the crucible raised by the cylindrical heater 15 arranged opposite to the side of the crucible and the resulting heat convection, and the latter is the discharge flow accompanying the crystal rotation.

図4(a)において、石英ルツボ11から導入されたシリコン融液中の酸素は、熱対流に起因する循環流によってルツボ側面を鉛直上方向に輸送され、気液界面を経由した後に、結晶回転に伴う循環流により結晶成長界面へと輸送される。このとき、気液界面では溶解酸素は蒸発するため、気液界面を経た後のシリコン融液中の溶解酸素濃度は著しく低下する。この酸素濃度が低下したシリコン融液が結晶成長界面の外側より輸送されるため、結晶成長界面における酸素濃度は外周で極端な低濃度となる。従って、結晶中の酸素濃度は一般に外周部で低濃度となる。   In FIG. 4A, oxygen in the silicon melt introduced from the quartz crucible 11 is transported vertically upward on the side surface of the crucible by a circulating flow caused by thermal convection, and passes through the gas-liquid interface before rotating the crystal. It is transported to the crystal growth interface by the circulating flow associated with. At this time, since dissolved oxygen evaporates at the gas-liquid interface, the concentration of dissolved oxygen in the silicon melt after passing through the gas-liquid interface is significantly reduced. Since the silicon melt having the reduced oxygen concentration is transported from the outside of the crystal growth interface, the oxygen concentration at the crystal growth interface becomes extremely low at the outer periphery. Therefore, the oxygen concentration in the crystal is generally low at the outer periphery.

一方、図4(b)に示すように、結晶回転速度を5.0rpm以上とし、且つ、ヒーター15の上段ヒーター15aと下段ヒーター15bとの出力比を1:2とする場合、結晶成長界面を経由せずルツボから固液界面へと直接シリコン融液が流れ込む流動分布を得ることができる。これは、結晶回転速度を大きくすることで結晶下の結晶成長界面へ向かう流れが相対的に速くなったこと、及び下段ヒーター15bの出力を相対的に高めることでシリコン融液の側面から流れ込む熱量よりも下部から流れ込む熱量のほうが大きくなり、下部近傍にて浮力が生じたことから、中心近傍で上昇流を形成したためと考えられる。   On the other hand, as shown in FIG. 4B, when the crystal rotation speed is 5.0 rpm or more and the output ratio of the upper heater 15a and the lower heater 15b of the heater 15 is 1: 2, the crystal growth interface is A flow distribution in which the silicon melt flows directly from the crucible to the solid-liquid interface without passing through can be obtained. This is because the flow toward the crystal growth interface under the crystal is relatively increased by increasing the crystal rotation speed, and the amount of heat flowing from the side surface of the silicon melt by relatively increasing the output of the lower heater 15b. The amount of heat flowing from the lower part is larger than that, and buoyancy is generated near the lower part.

上記のメカニズムによれば、石英ルツボ11の中心付近で上昇流を存在する流動分布が得られる条件は、シリコン融液と接触する石英ルツボの内壁面の温度の最大点が1438℃以上であり、且つ、その最大点の位置が結晶中心軸を通りかつ横磁場の印加方向に垂直な断面においてルツボ中心から結晶半径までの範囲内にあることである。なおシリコン融液と接触する石英ルツボの内壁面の温度の最大点は1537℃以下であることが好ましい。1537℃以下であれば、石英ルツボが軟化して大きく変形することなく、安全に単結晶を製造することができる。   According to the above mechanism, the maximum temperature point of the inner wall surface of the quartz crucible in contact with the silicon melt is 1438 ° C. or higher under the condition that a flow distribution in which an upward flow exists near the center of the quartz crucible 11 is obtained. In addition, the position of the maximum point is within the range from the crucible center to the crystal radius in a cross section passing through the crystal central axis and perpendicular to the application direction of the transverse magnetic field. The maximum point of the temperature of the inner wall surface of the quartz crucible in contact with the silicon melt is preferably 1537 ° C. or lower. If it is 1537 degrees C or less, a single crystal can be manufactured safely, without a quartz crucible softening and deform | transforming large.

以上のように、従来のHMCZ法では、シリコン融液の流動経路が気液界面を経由して固液界面へと向かうことにより、結晶外周部において酸素濃度が極端に低い領域が形成されてしまうが、本発明によるHMCZ法では、シリコン融液が気液界面を経由することなく結晶界面へと流れる流動経路を形成することができるため、結晶外周部において酸素濃度が極端に低くなることを回避して酸素濃度の面内分布の均一化を図ることができる。   As described above, in the conventional HMCZ method, the flow path of the silicon melt goes to the solid-liquid interface via the gas-liquid interface, so that a region having an extremely low oxygen concentration is formed in the outer peripheral portion of the crystal. However, in the HMCZ method according to the present invention, it is possible to form a flow path through which the silicon melt flows to the crystal interface without going through the gas-liquid interface, so that the oxygen concentration in the outer periphery of the crystal is prevented from becoming extremely low. Thus, the in-plane distribution of the oxygen concentration can be made uniform.

図3に示した本実施形態によるシリコン単結晶インゴットは上記のように製造されるため、酸素濃度の面内分布の均一性が良好である。外周研削加工を行っていないas-grown状態のバルク単結晶において、最外周から径方向内側に15mmまでの外周近傍領域の酸素濃度を半径方向に一定間隔で測定し、複数の測定値から酸素濃度の最大値、最小値及び平均値を求め、さらに最大値と最小値との差を平均値で除した値を「酸素濃度の落ち込み量」として求めるとき、この酸素濃度の落ち込み量の値は0.01以下である。   Since the silicon single crystal ingot according to the present embodiment shown in FIG. 3 is manufactured as described above, the uniformity of the in-plane distribution of the oxygen concentration is good. In an as-grown bulk single crystal that has not been peripherally ground, the oxygen concentration in the vicinity of the outer periphery from the outermost periphery to 15 mm radially inward is measured at regular intervals in the radial direction, and the oxygen concentration is determined from a plurality of measured values. When the maximum value, the minimum value, and the average value are calculated, and the value obtained by dividing the difference between the maximum value and the minimum value by the average value is determined as the “decrease amount of oxygen concentration”, the value of the decrease amount of oxygen concentration is 0. .01 or less.

以上説明したように、本実施形態によるシリコン単結晶の製造方法は、横磁場を印加するHMCZ法においてシリコン融液の加熱に2分割ヒーターを用い、結晶引き上げ中における上段ヒーター15aに対する下段ヒーター15bの出力比を2以上に設定することにより、シリコン融液2と接触する石英ルツボ11の内壁面の温度の最大点を1438℃以上とし、且つ、その最大点の位置が結晶中心軸を通りかつ横磁場の印加方向に垂直な断面においてルツボ中心から結晶半径までの範囲内に発生させることができる。これにより、シリコン融液中に中心上昇流を伴う2つの大きな渦流を発生させることができ、シリコン融液が気液界面を経由することなく結晶界面へと流れる流動経路を形成することができる。したがって、シリコン単結晶の外周部において酸素濃度が低下を抑えることができ、酸素濃度の面内分布の均一化を達成することができる。   As described above, the silicon single crystal manufacturing method according to the present embodiment uses the two-part heater for heating the silicon melt in the HMCZ method in which a transverse magnetic field is applied, and the lower heater 15b with respect to the upper heater 15a during crystal pulling. By setting the output ratio to 2 or more, the maximum temperature of the inner wall surface of the quartz crucible 11 in contact with the silicon melt 2 is set to 1438 ° C. or more, and the position of the maximum point passes through the crystal central axis and extends laterally. It can be generated within a range from the crucible center to the crystal radius in a cross section perpendicular to the direction of application of the magnetic field. As a result, two large vortex flows accompanied by a center upward flow can be generated in the silicon melt, and a flow path through which the silicon melt flows to the crystal interface without passing through the gas-liquid interface can be formed. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the oxygen concentration at the outer peripheral portion of the silicon single crystal, and to achieve a uniform in-plane distribution of the oxygen concentration.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。   The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Needless to say, it is included in the range.

例えば、上記実施形態では、上段ヒーター15a及び下段ヒーター15bからなる2分割ヒーターを用いているが、ヒーター15の鉛直方向の分割数は特に限定されず、3分割以上であってもよい。このような多段ヒーターを用いる場合、最上段ヒーターに対する最下段ヒーターの出力比を1よりも大きくすることにより、シリコン融液と接触する石英ルツボの内壁面の温度の最大点を1438℃以上とすることが可能となる。   For example, in the above embodiment, a two-split heater composed of the upper heater 15a and the lower heater 15b is used. However, the number of vertical divisions of the heater 15 is not particularly limited, and may be three or more. When such a multistage heater is used, the maximum point of the temperature of the inner wall surface of the quartz crucible in contact with the silicon melt is set to 1438 ° C. or higher by increasing the output ratio of the lowermost heater to the uppermost heater to be greater than 1. It becomes possible.

また上記実施形態においては300mmウェーハの製造に用いられる結晶直径が300mm以上(直径300〜340mm)のシリコン単結晶インゴットの製造方法を例に挙げたが、450mmウェーハ用シリコン単結晶の製造方法(直径450〜490mm)であってもよく、直径200mm以下のシリコンウェーハの原料となるシリコン単結晶の製造方法であってもよい。ただし、結晶直径が大きなシリコン単結晶では結晶外周部の酸素濃度の低下が顕著であることから、本発明は、最大直径が300mm以上のシリコン単結晶の製造に好ましく用いることができる。   Moreover, in the said embodiment, although the manufacturing method of the silicon single crystal ingot whose crystal diameter used for manufacture of a 300 mm wafer is 300 mm or more (diameter 300-340 mm) was mentioned as an example, the manufacturing method (diameter of a 450 mm wafer) 450 to 490 mm), or a method for producing a silicon single crystal as a raw material for a silicon wafer having a diameter of 200 mm or less. However, in the case of a silicon single crystal having a large crystal diameter, the oxygen concentration in the outer peripheral portion of the crystal is significantly reduced. Therefore, the present invention can be preferably used for manufacturing a silicon single crystal having a maximum diameter of 300 mm or more.

CZ炉内を模擬した3Dシミュレーションによる総合伝熱解析を行い、様々なパラメータを変更した際のシリコン単結晶の酸素濃度の面内分布、及びシリコン融液の対流を予測計算した。3Dシミュレーションでは、シリコン融液の側面に配置された円筒状のヒーター15として2分割ヒーターを用い、上段ヒーターに対する下段ヒーターの出力比のほか、結晶回転やルツボ回転といった一般的な制御因子を様々に設定して、シリコン融液の流動分布の計算を行った。   A comprehensive heat transfer analysis was performed by 3D simulation simulating the inside of the CZ furnace, and the in-plane distribution of the oxygen concentration of the silicon single crystal and the convection of the silicon melt when various parameters were changed were predicted. In the 3D simulation, a two-part heater is used as the cylindrical heater 15 arranged on the side surface of the silicon melt, and various control factors such as crystal rotation and crucible rotation are used in addition to the output ratio of the lower heater to the upper heater. The flow distribution of the silicon melt was calculated by setting.

3DシミュレーションではCZ炉内全体の3次元形状をモデリングし、シリコン融液及びアルゴン雰囲気を流体として扱い、それ以外の部材を固体として扱った。このとき、少なくとも、シリコン融液形状のモデリングについては、複雑な3次元の流動状態を把握するために3次元メッシュ構造で表現する必要がある。温度は熱伝導、熱伝達、輻射を考慮した方程式、流体の流動はナビエ=ストークス方程式から、両者を連成して計算した。また横磁場を印加し、これによりシリコン融液中に発生する誘導電流、ローレンツ力を計算した。計算したローレンツ力はナビエ=ストークス方程式中の外力項に返すことにより、両者を連成した。   In the 3D simulation, the entire three-dimensional shape inside the CZ furnace was modeled, the silicon melt and the argon atmosphere were handled as fluids, and the other members were handled as solids. At this time, at least the modeling of the silicon melt shape needs to be expressed by a three-dimensional mesh structure in order to grasp a complicated three-dimensional flow state. The temperature was calculated from the equation considering the heat conduction, heat transfer and radiation, and the fluid flow was calculated from the Navier-Stokes equation. In addition, a transverse magnetic field was applied, and thereby induced current and Lorentz force generated in the silicon melt were calculated. The calculated Lorentz force was coupled to the external force term in the Navier-Stokes equation.

酸素は石英ルツボの溶融によりシリコン融液中へ導入され、両者の界面にて飽和濃度になるまで酸素が溶け込むと仮定した。シリコン融液とアルゴン雰囲気との気液界面において、シリコン融液中の酸素は一酸化珪素の平衡濃度になるまで化学変化すると仮定した。また、量反応の反応速度は無限に速いと仮定した。シリコン融液とシリコン単結晶との固液界面において、シリコン融液中の酸素は偏析係数1でシリコン単結晶中に取り込まれると仮定した。   It was assumed that oxygen was introduced into the silicon melt by the melting of the quartz crucible, and oxygen was dissolved until a saturated concentration was reached at the interface between the two. It was assumed that oxygen in the silicon melt chemically changed until the equilibrium concentration of silicon monoxide was reached at the gas-liquid interface between the silicon melt and the argon atmosphere. The reaction rate of the quantity reaction was assumed to be infinitely fast. It was assumed that oxygen in the silicon melt was taken into the silicon single crystal with a segregation coefficient of 1 at the solid-liquid interface between the silicon melt and the silicon single crystal.

300mm結晶の引き上げに対応したCZ炉を対象とし、結晶直径は310mm、石英ルツボの口径は800mm(32インチ)、シリコン融液量は200kg、結晶引き上げ速度は1.0mm/minに固定した。結晶中心軸上の坩堝内融液における横磁場の最大強度は他の条件に合わせて0.2T〜0.4Tの範囲内で適切な値に設定した。一方、結晶回転速度、ルツボ回転速度、アルゴン流量、炉内圧、及び上段ヒーターに対する下段ヒーターの出力比の5つを可変パラメータとし、それぞれを表1の通り設定し、条件1〜7の計算を実施した。   The target was a CZ furnace corresponding to 300 mm crystal pulling, the crystal diameter was 310 mm, the diameter of the quartz crucible was 800 mm (32 inches), the silicon melt was 200 kg, and the crystal pulling speed was fixed at 1.0 mm / min. The maximum intensity of the transverse magnetic field in the melt in the crucible on the crystal central axis was set to an appropriate value within the range of 0.2T to 0.4T in accordance with other conditions. On the other hand, the crystal rotation speed, the crucible rotation speed, the argon flow rate, the furnace pressure, and the output ratio of the lower heater to the upper heater are set as variable parameters, and each is set as shown in Table 1, and the calculation of conditions 1 to 7 is performed. did.

Figure 2018188338
Figure 2018188338

図5は、条件1〜7のシリコン単結晶の直胴部における半径方向の酸素濃度分布の計算値を示すグラフである。結晶中心から最外周まで半径方向に5mm間隔の領域に区切り、その領域における酸素濃度の平均値を示している。この値は、酸素濃度を測定する場合においては、その領域の中央位置で測定した値に相当する。横軸は結晶中心からの径方向の位置(m)、縦軸は酸素濃度(atoms/cm3)をそれぞれ示している。 FIG. 5 is a graph showing calculated values of the oxygen concentration distribution in the radial direction in the straight body portion of the silicon single crystal under conditions 1 to 7. The area from the center of the crystal to the outermost periphery is divided into regions with an interval of 5 mm in the radial direction, and the average value of the oxygen concentration in that region is shown. This value corresponds to the value measured at the center position of the region when measuring the oxygen concentration. The horizontal axis indicates the radial position (m) from the crystal center, and the vertical axis indicates the oxygen concentration (atoms / cm 3 ).

図5から明らかなように、条件1〜6では、結晶中心から半径140mm〜155mmの外周近傍の酸素濃度が低下し、これが酸素濃度の面内分布の均一性を悪化させていることが分かった。一方、条件7は、外周近傍の酸素濃度が低下せず、酸素濃度の面内分布の均一性は非常に良好であることが分かった。   As is clear from FIG. 5, in conditions 1 to 6, it was found that the oxygen concentration in the vicinity of the outer periphery having a radius of 140 mm to 155 mm from the crystal center decreased, which deteriorated the uniformity of the in-plane distribution of oxygen concentration. . On the other hand, under condition 7, the oxygen concentration in the vicinity of the outer periphery did not decrease, and it was found that the uniformity of the in-plane distribution of oxygen concentration was very good.

次に、外周近傍の酸素濃度の落ち込みの大きさを評価した。   Next, the magnitude of the decrease in oxygen concentration in the vicinity of the outer periphery was evaluated.

図6は、条件1〜7における外周近傍の酸素濃度の落ち込みの大きさ(落ち込み量)を示す棒グラフである。酸素濃度の落ち込みの大きさは、(最大値−最小値)/平均値により求めた。この指標が小さいほど、結晶中心から半径140mm〜155mmの外周近傍における酸素濃度の低下が小さいことを示している。   FIG. 6 is a bar graph showing the magnitude of the oxygen concentration drop (drop amount) in the vicinity of the outer periphery under conditions 1-7. The magnitude of the decrease in oxygen concentration was determined by (maximum value−minimum value) / average value. The smaller this index is, the smaller the decrease in oxygen concentration in the vicinity of the outer periphery having a radius of 140 mm to 155 mm from the crystal center.

条件7の酸素濃度の落ち込みの大きさは、0.002735であり、図6から明らかなように、条件7は、他の条件1〜6と比較して、単結晶の外周近傍における酸素濃度の低下が著しく小さいことが明らかとなった。   The magnitude of the decrease in oxygen concentration in condition 7 is 0.002735, and as is clear from FIG. 6, as compared with other conditions 1 to 6, condition 7 is the oxygen concentration near the outer periphery of the single crystal. It became clear that the decrease was extremely small.

次に、単結晶の外周近傍における酸素濃度の低下がどのような現象によるものかを明らかにするため、酸素濃度の低下が大きい条件2と、酸素濃度の低下が小さい条件7の流動分布を比較した。   Next, in order to clarify the phenomenon of the decrease in oxygen concentration in the vicinity of the outer periphery of the single crystal, the flow distributions under conditions 2 where the decrease in oxygen concentration is large and conditions 7 where the decrease in oxygen concentration is small are compared. did.

図7は、条件2及び条件7のシリコン融液の流動分布図であり、特に上段の図は、結晶中心軸を通り且つ横磁場の印加方向に垂直な断面の流動分布、また下段の図は、結晶中心軸を通り且つ横磁場の印加方向と平行な断面の流動分布をそれぞれ示している。   FIG. 7 is a flow distribution diagram of the silicon melts under conditions 2 and 7, in particular, the upper diagram shows the flow distribution of the cross section passing through the crystal central axis and perpendicular to the direction of application of the transverse magnetic field, and the lower diagram is The flow distributions of the cross sections passing through the crystal central axis and parallel to the direction in which the transverse magnetic field is applied are shown.

図7の上段に示すように、条件2及び条件7は共に磁場印加の方向に垂直な面に渦を形成し、それが形状を保持したまま磁場印加方向に伸びる流動分布となった。特に、条件2では1つの大きな渦流が存在するが、条件7では2つの大きな渦流が存在し、石英ルツボの中心付近に融液の上昇流が発生していた。なお、条件7を除く全ての条件(条件1〜6)の流動分布が条件2のような1つの渦流を有するものであった。   As shown in the upper part of FIG. 7, in both conditions 2 and 7, vortices were formed on a plane perpendicular to the direction of magnetic field application, and the flow distribution extended in the direction of magnetic field application while maintaining the shape. In particular, in condition 2, there was one large vortex, but in condition 7, there were two large vortices, and an upward flow of melt was generated near the center of the quartz crucible. Note that the flow distribution under all conditions (conditions 1 to 6) except condition 7 had one vortex as in condition 2.

酸素の輸送経路を考えるとき、条件2では、石英ルツボから融液中に導入された酸素は1つの渦流によって輸送され、片側の気液界面を経由して固液界面へと運ばれる。気液界面を経由する際に酸素は一酸化珪素としてアルゴン雰囲気中へ蒸発し、酸素濃度が低下したシリコン融液がそのまま固液界面へと運ばれるために、結晶の外周近傍において酸素濃度の低下が発生すると考えられる。   When considering the oxygen transport route, under condition 2, oxygen introduced from the quartz crucible into the melt is transported by one vortex and is transported to the solid-liquid interface via the gas-liquid interface on one side. When passing through the gas-liquid interface, oxygen evaporates as silicon monoxide into the argon atmosphere, and the silicon melt with reduced oxygen concentration is carried directly to the solid-liquid interface, so the oxygen concentration decreases near the periphery of the crystal. Is considered to occur.

一方、条件7のような石英ルツボの中心付近で上昇流を伴う2つの渦流が存在する場合、石英ルツボから融液中に導入された酸素は気液界面を経ずに固液界面へと直接輸送されるため、結晶外周近傍における酸素濃度の低下が発生しないと考えられる。よって、このような中心上昇流を結晶中心軸から結晶半径までの範囲内に発生させることにより、外周近傍領域における酸素濃度の低下を回避できると考えられる。   On the other hand, when two vortex flows with an upward flow exist near the center of the quartz crucible as in condition 7, oxygen introduced from the quartz crucible into the melt directly enters the solid-liquid interface without passing through the gas-liquid interface. Since it is transported, it is considered that a decrease in oxygen concentration in the vicinity of the crystal periphery does not occur. Therefore, it is considered that a decrease in oxygen concentration in the vicinity of the outer periphery can be avoided by generating such a center upward flow within the range from the crystal central axis to the crystal radius.

上記のように、条件7において石英ルツボの中心付近で上昇流を伴う2つの渦流が発生する要因は、他の条件と異なり、2分割ヒーターの出力比を上:下で1:2とし、石英ルツボの下方からの加熱量を大きくしているからである。これにより、ルツボ底部の温度が上昇し、シリコン融液は下方から強く加熱され、それによりルツボ中心部での熱対流による上昇流が形成されたものと考えられる。   As described above, the cause of the two eddy currents accompanying the upward flow in the vicinity of the center of the quartz crucible in the condition 7 is different from the other conditions in that the output ratio of the two-part heater is 1: 2 at the top: down, and the quartz This is because the amount of heating from below the crucible is increased. As a result, the temperature at the bottom of the crucible rises, and the silicon melt is strongly heated from below, and it is considered that an upward flow is formed by thermal convection at the center of the crucible.

この考察から、中心上昇流を伴う2つの渦流を形成するためには、ルツボ内の融液の中心部にて熱対流を促進させればよいと考えられる。熱対流の大きさは流体の上部と下部の温度差が大きいほど強い。CZ法において流体の上部は固液界面であり、固液界面の温度は融点(1412℃)に固定されている。従って、ルツボ底部の温度を高くすることにより、中心上昇流の発生を促進させることができるものと考えられる。   From this consideration, it is considered that heat convection should be promoted at the center of the melt in the crucible in order to form two vortex flows with a center upward flow. The magnitude of thermal convection is stronger as the temperature difference between the upper and lower parts of the fluid is larger. In the CZ method, the upper part of the fluid is a solid-liquid interface, and the temperature of the solid-liquid interface is fixed at the melting point (1412 ° C.). Therefore, it is considered that the generation of the center upward flow can be promoted by increasing the temperature of the crucible bottom.

図8は、条件1〜7におけるルツボ底部の単結晶の投影領域内の最大温度を示す棒グラフである。   FIG. 8 is a bar graph showing the maximum temperature in the projection region of the single crystal at the bottom of the crucible under conditions 1-7.

図8に示すように、ルツボ底部の結晶径内の領域における最大温度は条件7が最も大きく1438℃である。それ以外の条件では、条件5が最も高く1437℃であるが、条件5では中心上昇流は形成されない。したがって、ルツボ底部の結晶径内の領域における温度の最大値が1438℃以上であれば、中心上昇流を形成でき、これにより外周近傍における酸素濃度の低下を防止し、酸素濃度の面内分布の均一性が良好なシリコン単結晶を得ることができることが分かった。   As shown in FIG. 8, the maximum temperature in the region within the crystal diameter at the bottom of the crucible is 1438 ° C. under the largest condition 7. In other conditions, the condition 5 is the highest and is 1437 ° C., but in the condition 5, no center upward flow is formed. Therefore, if the maximum temperature in the region within the crystal diameter at the bottom of the crucible is 1438 ° C. or higher, a center upward flow can be formed, thereby preventing a decrease in oxygen concentration in the vicinity of the outer periphery, and an in-plane distribution of oxygen concentration. It was found that a silicon single crystal with good uniformity can be obtained.

次に、上記シミュレーション結果に基づき、シリコン単結晶の実際の引き上げ工程を実施した。その際、シリコン融液の周囲に配置した2分割ヒーターの上下段の出力比を様々に変化させた。上段ヒーターと下段ヒーターとの出力比は、1:1(水準A),1:1.5(水準B),1:2(水準C),1:3(水準D),1:4(水準E),1:5(水準F)の6通りとした。それ以外の結晶引き上げ条件は全て同等とし、結晶回転速度は5rpm、横磁場の強度は0.3T、直胴部の結晶直径は320mmとした。   Next, an actual pulling process of the silicon single crystal was performed based on the simulation result. At that time, the output ratio of the upper and lower stages of the two-split heater arranged around the silicon melt was variously changed. The output ratio of the upper and lower heaters is 1: 1 (level A), 1: 1.5 (level B), 1: 2 (level C), 1: 3 (level D), 1: 4 (level) E), 1: 5 (level F). All other crystal pulling conditions were the same, the crystal rotation speed was 5 rpm, the strength of the transverse magnetic field was 0.3 T, and the crystal diameter of the straight body portion was 320 mm.

次に、それぞれのシリコン単結晶の直胴部の上端から下方に500mmの位置からウェーハを切り出し、ウェーハの径方向の酸素濃度分布を測定した。酸素濃度の測定にはFTIRを用い、ウェーハ中心から半径方向に150mmまでの領域を10mm間隔で測定し、その平均値を求めた。なお本明細書中に記載する結晶中の酸素濃度の測定値はすべてASTM F-121(1979)の規格に従った測定値である。酸素濃度の測定結果を表2に示す。   Next, the wafer was cut out from a position of 500 mm downward from the upper end of the straight body portion of each silicon single crystal, and the oxygen concentration distribution in the radial direction of the wafer was measured. FTIR was used to measure the oxygen concentration, and the area from the wafer center to 150 mm in the radial direction was measured at 10 mm intervals, and the average value was obtained. In addition, all the measured values of the oxygen concentration in the crystal described in this specification are measured values in accordance with the standard of ASTM F-121 (1979). Table 2 shows the measurement results of the oxygen concentration.

Figure 2018188338
Figure 2018188338

表2から明らかなように、水準Aから水準Eまではシリコン単結晶を引き上げることができた。しかしながら、水準Fでは直胴部において結晶が有転位化し、単結晶を得ることが出来なかった。   As is clear from Table 2, the silicon single crystal could be pulled from level A to level E. However, at level F, the crystal was dislocated in the straight body portion, and a single crystal could not be obtained.

次に、ウェーハ中心から半径方向に140mm〜157mmの領域の酸素濃度を1mm間隔で測定し、外周近傍の酸素濃度分布を詳細に測定した。なお、ウェーハ中心から半径方向に158mm〜160mmの最外周領域は、測定値がウェーハ側面形状の影響を受けるため除外した。その結果を図9に示す。   Next, the oxygen concentration in the region of 140 mm to 157 mm in the radial direction from the wafer center was measured at 1 mm intervals, and the oxygen concentration distribution near the outer periphery was measured in detail. The outermost peripheral region of 158 mm to 160 mm in the radial direction from the wafer center was excluded because the measurement value was affected by the wafer side surface shape. The result is shown in FIG.

図9に示すように、ウェーハ外周部の酸素濃度の低下に着目すると、水準Aと水準Bでは半径152mmの位置以降で酸素濃度の低下が見られた。水準Cでは水準A,Bと比較して酸素濃度の低下領域が狭まっており、ウェーハ中心から半径方向に157mmの位置一点のみであった。水準Dと水準Eの結果も水準Cと同様であった。   As shown in FIG. 9, paying attention to the decrease in the oxygen concentration at the outer peripheral portion of the wafer, the decrease in the oxygen concentration was observed at the level A and level B after the radius of 152 mm. In level C, the region where the oxygen concentration was reduced was narrower than in levels A and B, and only one point at a position of 157 mm in the radial direction from the wafer center. The results for Level D and Level E were similar to Level C.

次に、表2で示した酸素濃度平均値の±5%からはずれる領域を低酸素領域として定義し、低酸素領域の幅を求めた。その結果を表3にまとめる。ここで、ウェーハ中心から半径方向157mmよりも外側の領域の酸素濃度については、155〜157mmの位置における酸素濃度から外挿して低酸素領域かどうかを判断した。   Next, a region deviating from ± 5% of the average oxygen concentration shown in Table 2 was defined as a low oxygen region, and the width of the low oxygen region was determined. The results are summarized in Table 3. Here, the oxygen concentration in the region outside the radial direction 157 mm from the wafer center was extrapolated from the oxygen concentration at a position of 155 to 157 mm to determine whether the region was a low oxygen region.

Figure 2018188338
Figure 2018188338

表3に示すように、水準A,Bの低酸素領域の幅が8mmであるのに対し、水準C,D,Eの低酸素領域の幅は4mmであった。この結果から、ウェーハ外周部の酸素濃度の低下を抑えるためには2分割ヒーターの上段ヒーターに対する下段ヒーターの出力比を2〜5にすることが効果的であることが分かった。上段ヒーターに対する下段ヒーターの出力比を2〜5にすることで、シリコン融液の流動分布が変化し、上記のように石英ルツボから気液界面を経由せず直接固液界面へと流れる流動分布に変化したためと考えられる。   As shown in Table 3, the width of the low oxygen region at levels A and B was 8 mm, whereas the width of the low oxygen region at levels C, D, and E was 4 mm. From this result, it was found that it is effective to set the output ratio of the lower heater to the upper heater of the two-split heater to 2 to 5 in order to suppress the decrease in oxygen concentration at the outer periphery of the wafer. By changing the output ratio of the lower heater to the upper heater to 2-5, the flow distribution of the silicon melt changes, and the flow distribution flows directly from the quartz crucible to the solid-liquid interface without going through the gas-liquid interface as described above. This is probably because of the change.

次に、2分割ヒーターの上下出力比を1:2に固定し、結晶回転速度を様々に変化させ、シリコン単結晶の引き上げを実施した。結晶回転速度を、2.5rpm(水準G)、7.5rpm(水準H)、10.0rpm(水準I)とした。結晶直径は320mmとし、上記以外のプロセス条件は全て同等とした。その後、ウェーハ中心から150mmまでの領域内の酸素濃度を10mm間隔で測定し、その平均値を求めた。表2の水準Cと共に酸素濃度の測定結果を表4に示す。   Next, the upper / lower output ratio of the two-divided heater was fixed at 1: 2, the crystal rotation speed was changed variously, and the silicon single crystal was pulled up. The crystal rotation speed was 2.5 rpm (level G), 7.5 rpm (level H), and 10.0 rpm (level I). The crystal diameter was 320 mm, and all other process conditions were the same. Thereafter, the oxygen concentration in the region from the wafer center to 150 mm was measured at 10 mm intervals, and the average value was obtained. Table 4 shows the measurement results of the oxygen concentration together with the level C in Table 2.

Figure 2018188338
Figure 2018188338

表4に示すように、水準G,H,Iはいずれも水準Cと同様にシリコン単結晶を引き上げることができた。だたし、水準Gでは酸素濃度の平均値が7.79atoms/cmと低かった。 As shown in Table 4, each of the levels G, H, and I was able to pull up the silicon single crystal in the same manner as the level C. However, at level G, the average value of oxygen concentration was as low as 7.79 atoms / cm 3 .

次に、半径140mmから157mmまでの領域を1mm間隔で測定し、外周近傍の酸素濃度分布を詳細に測定した。その結果を図10に示す。
示す。
Next, a region from a radius of 140 mm to 157 mm was measured at 1 mm intervals, and the oxygen concentration distribution near the outer periphery was measured in detail. The result is shown in FIG.
Show.

図10に示すように、水準Gではウェーハ中心から外周に向かって酸素濃度が緩やかな減少傾向を示した。一方、水準C,H,Iにおいて酸素濃度が減少傾向を示す領域はウェーハ中心から半径方向に157mmの位置一点のみであった。   As shown in FIG. 10, at level G, the oxygen concentration showed a gradual decreasing trend from the wafer center toward the outer periphery. On the other hand, the region where the oxygen concentration tends to decrease at levels C, H, and I was only one point at a position of 157 mm in the radial direction from the wafer center.

次に、表4で示した酸素濃度平均値の±5%からはずれる領域を低酸素領域として定義し、低酸素領域の幅を求めた。その結果を表5にまとめる。   Next, a region deviating from ± 5% of the average oxygen concentration shown in Table 4 was defined as a low oxygen region, and the width of the low oxygen region was determined. The results are summarized in Table 5.

Figure 2018188338
Figure 2018188338

表5に示すように、水準Gの低酸素領域の幅が11であったのに対し、水準C,H,Iの低酸素領域の幅は4mmであった。このように、結晶回転速度が2.5rpmでは低酸素領域の幅が非常に広くなり、酸素濃度の面内分布が悪化した。これに対し、結晶回転速度が5.0rpm以上である水準C,H,Iでは低酸素領域の幅が狭まっており、酸素濃度の面内分布は良好となった。これは、結晶回転速度が5.0rpm以上において流動分布が大きく変化していると考えられる。   As shown in Table 5, the width of the low oxygen region of level G was 11, whereas the width of the low oxygen region of levels C, H, and I was 4 mm. Thus, when the crystal rotation speed is 2.5 rpm, the width of the low oxygen region becomes very wide, and the in-plane distribution of the oxygen concentration deteriorates. In contrast, at levels C, H, and I where the crystal rotation speed was 5.0 rpm or higher, the width of the low oxygen region was narrowed, and the in-plane distribution of the oxygen concentration was good. This is considered that the flow distribution greatly changes when the crystal rotation speed is 5.0 rpm or more.

上記の測定結果を検証するために、水準AからIまでの9条件のシミュレーションを行い、石英ルツボ底部への単結晶の投影領域内の最大温度を抽出した。その結果、外周部の低酸素領域の幅が小さい水準C、D、E、H、Iについては、全て1438℃以上であり、るつぼ中心付近にて上昇流が存在する流動分布であった。   In order to verify the measurement results, simulation was performed under nine conditions from levels A to I, and the maximum temperature in the single crystal projection region on the bottom of the quartz crucible was extracted. As a result, the levels C, D, E, H, and I in which the width of the low oxygen region in the outer peripheral portion was small were all 1438 ° C. or higher, and a flow distribution in which an upward flow was present near the crucible center.

以上の結果から、HMCZ法において、2分割ヒーターの上段ヒーターに対する下段ヒーターの出力比を2〜5とし、かつ結晶回転速度5.0以上とした場合には、シリコン単結晶の外周部の酸素濃度の低下を大幅に抑制できることが分かった。   From the above results, in the HMCZ method, when the output ratio of the lower heater to the upper heater of the two-split heater is 2 to 5 and the crystal rotation speed is 5.0 or more, the oxygen concentration in the outer peripheral portion of the silicon single crystal It was found that the decrease in the amount can be greatly suppressed.

1 単結晶製造装置
2 シリコン融液
3 シリコン単結晶(インゴット)
3a ネック部
3b ショルダー部
3c ボディー部(直胴部)
3d テール部
10 チャンバー
10a メインチャンバー
10b プルチャンバー
10c ガス導入口
10d ガス排出口
10e 覗き窓
11 石英ルツボ
12 サセプタ
13 回転シャフト
14 シャフト駆動機構
15 ヒーター
15a 上段ヒーター
15b 下段ヒーター
16 断熱材
17 熱遮蔽体
18 ワイヤー
19 ワイヤー巻き取り機構
21 磁場発生装置
22 カメラ
23 画像処理部
24 制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Single crystal manufacturing apparatus 2 Silicon melt 3 Silicon single crystal (ingot)
3a neck part 3b shoulder part 3c body part (straight trunk part)
3d Tail portion 10 Chamber 10a Main chamber 10b Pull chamber 10c Gas inlet 10d Gas outlet 10e Viewing window 11 Quartz crucible 12 Susceptor 13 Rotating shaft 14 Shaft drive mechanism 15 Heater 15a Upper heater 15b Lower heater 16 Heat insulating material 17 Heat shield 18 Wire 19 Wire winding mechanism 21 Magnetic field generator 22 Camera 23 Image processing unit 24 Control unit

Claims (8)

石英ルツボの周囲に配置されたヒーターを用いて前記石英ルツボ内のシリコン融液を加熱し、且つ、前記シリコン融液に横磁場を印加しながら、前記シリコン融液からシリコン単結晶を引き上げるチョクラルスキー法によるシリコン単結晶の製造方法であって、
前記シリコン融液と接触する前記石英ルツボの内壁面の温度の最大点が1438℃以上となり、且つ、前記最大点の位置が結晶中心軸を通り且つ前記横磁場の印加方向に垂直な断面において前記シリコン単結晶の投影領域内に存在することとなる結晶引き上げ条件下で前記シリコン単結晶を引き上げることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。
Czochral that heats the silicon melt in the quartz crucible using a heater disposed around the quartz crucible and pulls up the silicon single crystal from the silicon melt while applying a transverse magnetic field to the silicon melt. A method for producing a silicon single crystal by a ski method,
The maximum point of the temperature of the inner wall surface of the quartz crucible in contact with the silicon melt is 1438 ° C. or higher, and the position of the maximum point passes through the crystal central axis and is perpendicular to the application direction of the transverse magnetic field. A method for producing a silicon single crystal, comprising: pulling up the silicon single crystal under a crystal pulling condition that exists in a projected region of the silicon single crystal.
3Dシミュレーションによる前記石英ルツボ及び前記シリコン融液の伝熱解析結果に基づいて、前記結晶引き上げ条件を決定する、請求項1に記載のシリコン単結晶の製造方法。   The method for producing a silicon single crystal according to claim 1, wherein the crystal pulling condition is determined based on a heat transfer analysis result of the quartz crucible and the silicon melt by 3D simulation. 前記ヒーターは、鉛直方向に2以上に分割された多段ヒーターであり、最上段ヒーターに対する最下段ヒーターの出力比は1よりも大きい、請求項1又は2に記載のシリコン単結晶の製造方法。   3. The method for producing a silicon single crystal according to claim 1, wherein the heater is a multistage heater divided into two or more in the vertical direction, and an output ratio of the lowermost heater to the uppermost heater is larger than 1. 4. 前記ヒーターは、鉛直方向に2分割された上段ヒーターと下段ヒーターからなり、
前記上段ヒーターに対する前記下段ヒーターの出力比は2以上5以下である、請求項3に記載のシリコン単結晶の製造方法。
The heater is composed of an upper heater and a lower heater divided into two in the vertical direction.
The method for producing a silicon single crystal according to claim 3, wherein an output ratio of the lower heater to the upper heater is 2 or more and 5 or less.
前記結晶中心軸上の前記シリコン融液内の前記横磁場の強度は0.15T以上0.6T以下である、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のシリコン単結晶の製造方法。   5. The method for producing a silicon single crystal according to claim 1, wherein the strength of the transverse magnetic field in the silicon melt on the crystal central axis is not less than 0.15 T and not more than 0.6 T. 6. 前記シリコン単結晶の回転速度は5rpm以上30rpm以下である、請求項1乃至5のいずれか一項に記載のシリコン単結晶の製造方法。   The method for producing a silicon single crystal according to any one of claims 1 to 5, wherein a rotation speed of the silicon single crystal is 5 rpm or more and 30 rpm or less. 前記シリコン単結晶の最大直径は300mm以上である、請求項1乃至6のいずれか一項に記載のシリコン単結晶の製造方法   The method for producing a silicon single crystal according to claim 1, wherein a maximum diameter of the silicon single crystal is 300 mm or more. HMCZ法により製造されたバルクシリコン単結晶であって、その直胴部の最外周から径方向内側に15mmまでの外周近傍領域における酸素濃度の複数の測定値から酸素濃度の最大値、最小値及び平均値を求め、前記最大値と前記最小値との差を前記平均値で除した値からなる酸素濃度の落ち込み量が0.01以下であることを特徴とするシリコン単結晶。   A bulk silicon single crystal manufactured by the HMCZ method, wherein a maximum value, a minimum value, and a minimum value of oxygen concentration are determined from a plurality of measured values of oxygen concentration in a region near the outer periphery from the outermost periphery of the straight body portion to 15 mm radially inward. A silicon single crystal characterized in that an average value is obtained, and a drop amount of oxygen concentration consisting of a value obtained by dividing a difference between the maximum value and the minimum value by the average value is 0.01 or less.
JP2017093091A 2017-05-09 2017-05-09 Method for producing silicon single crystal Active JP6729484B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017093091A JP6729484B2 (en) 2017-05-09 2017-05-09 Method for producing silicon single crystal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017093091A JP6729484B2 (en) 2017-05-09 2017-05-09 Method for producing silicon single crystal

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018188338A true JP2018188338A (en) 2018-11-29
JP6729484B2 JP6729484B2 (en) 2020-07-22

Family

ID=64479155

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017093091A Active JP6729484B2 (en) 2017-05-09 2017-05-09 Method for producing silicon single crystal

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6729484B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021031356A (en) * 2019-08-28 2021-03-01 グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社 Method for manufacturing silicon single crystal
US11987899B2 (en) * 2020-11-12 2024-05-21 Globalwafers Co., Ltd. Methods for preparing an ingot in an ingot puller apparatus and methods for selecting a side heater length for such apparatus
JP7561498B2 (en) 2020-02-14 2024-10-04 グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社 Method for producing silicon single crystals

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001158688A (en) * 1999-11-29 2001-06-12 Nippon Steel Corp Silicon seed crystal, method for producing the same, and method for producing silicon single crystal
JP2003002782A (en) * 2001-06-15 2003-01-08 Toshiba Ceramics Co Ltd Method and apparatus for pulling silicon single crystal
JP2004217502A (en) * 2002-12-27 2004-08-05 Shin Etsu Handotai Co Ltd Graphite heater for producing single crystal, single crystal production apparatus, and single crystal production method
JP2004315292A (en) * 2003-04-16 2004-11-11 Shin Etsu Handotai Co Ltd Graphite heater for manufacturing single crystal, single crystal manufacturing unit, and manufacturing method of single crystal
JP2007261846A (en) * 2006-03-28 2007-10-11 Sumco Techxiv株式会社 Method for manufacturing defect-free silicon single crystal
JP2014148448A (en) * 2013-02-01 2014-08-21 Shin Etsu Handotai Co Ltd Silicon single crystal wafer, evaluation method thereof and method for manufacturing silicon single crystal rod

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001158688A (en) * 1999-11-29 2001-06-12 Nippon Steel Corp Silicon seed crystal, method for producing the same, and method for producing silicon single crystal
JP2003002782A (en) * 2001-06-15 2003-01-08 Toshiba Ceramics Co Ltd Method and apparatus for pulling silicon single crystal
JP2004217502A (en) * 2002-12-27 2004-08-05 Shin Etsu Handotai Co Ltd Graphite heater for producing single crystal, single crystal production apparatus, and single crystal production method
JP2004315292A (en) * 2003-04-16 2004-11-11 Shin Etsu Handotai Co Ltd Graphite heater for manufacturing single crystal, single crystal manufacturing unit, and manufacturing method of single crystal
JP2007261846A (en) * 2006-03-28 2007-10-11 Sumco Techxiv株式会社 Method for manufacturing defect-free silicon single crystal
JP2014148448A (en) * 2013-02-01 2014-08-21 Shin Etsu Handotai Co Ltd Silicon single crystal wafer, evaluation method thereof and method for manufacturing silicon single crystal rod

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021031356A (en) * 2019-08-28 2021-03-01 グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社 Method for manufacturing silicon single crystal
JP7249913B2 (en) 2019-08-28 2023-03-31 グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社 Manufacturing method of silicon single crystal
JP7561498B2 (en) 2020-02-14 2024-10-04 グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社 Method for producing silicon single crystals
US11987899B2 (en) * 2020-11-12 2024-05-21 Globalwafers Co., Ltd. Methods for preparing an ingot in an ingot puller apparatus and methods for selecting a side heater length for such apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP6729484B2 (en) 2020-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4814207B2 (en) Method and apparatus for manufacturing a silicon semiconductor wafer
JP6583142B2 (en) Method and apparatus for producing silicon single crystal
JP6202119B2 (en) Method for producing silicon single crystal
CN111918987B (en) Method for controlling convection pattern of silicon melt, method for producing single-crystal silicon, and single-crystal silicon pulling apparatus
JP5595318B2 (en) Single crystal pulling apparatus and single crystal pulling method
KR101385997B1 (en) Apparatus for producing single crystal and method for producing single crystal
KR20200110389A (en) Silicon single crystal manufacturing method and silicon single crystal pulling device
JP6958632B2 (en) Silicon single crystal and its manufacturing method and silicon wafer
JP6090391B2 (en) Method for producing silicon single crystal
JP6729484B2 (en) Method for producing silicon single crystal
JP6729470B2 (en) Single crystal manufacturing method and apparatus
CN112074626B (en) Method for controlling convection mode of silicon melt and method for producing single crystal silicon
TWI635199B (en) Manufacturing method of single crystal silicon
CN108291327B (en) Method for producing silicon single crystal and silicon single crystal
JP5974974B2 (en) Method for producing silicon single crystal
TWI761454B (en) Method of manufacturing silicon single crystal
JP2020114802A (en) Method for manufacturing silicon single crystal
JP6414161B2 (en) Method and apparatus for producing silicon single crystal
KR101725603B1 (en) Ingot growth equipment
JP6597857B1 (en) Heat shielding member, single crystal pulling apparatus and single crystal manufacturing method
JP7249913B2 (en) Manufacturing method of silicon single crystal
JP5617812B2 (en) Silicon single crystal wafer, epitaxial wafer, and manufacturing method thereof
JP2018043904A (en) Method for manufacturing silicon single crystal
JP6658780B2 (en) Heat shielding member, single crystal pulling apparatus, and method for manufacturing single crystal silicon ingot
JP6729411B2 (en) Method for producing silicon single crystal

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190515

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200206

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200225

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200406

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200602

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200615

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6729484

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250