[发明专利]单晶硅锭的制造方法及单晶硅提拉装置

说明书

本发明提供一种能够以高成品率制造碳浓度低的单晶硅锭的单晶硅锭的制造方法。本发明的单晶硅锭的制造方法的特征在于，在原料熔融工序及晶体培育工序中，采集腔室内的气体，间歇地测量所述采集的气体中的CO气体浓度，通过将测量的CO气体浓度乘以供给至腔室内的不活泼气体的流量来算出CO气体产生率，监视算出的所述CO气体产生率。

技术领域

本发明涉及一种单晶硅锭的制造方法及单晶硅提拉装置。

背景技术

作为半导体器件的基板使用的硅晶片是通过薄切单晶硅的锭，经由平面磨削（lapping，研磨）工序、蚀刻工序以及镜面抛光（polishing）工序，最后进行清洗而制造的。而且，一般而言，300mm以上的大口径的单晶硅是利用提拉（Czochralski,CZ）法制造。

图4中示出利用CZ法制造单晶硅锭的以往的单晶硅提拉装置400。关于单晶硅提拉装置400，由腔室10构成其轮廓，在其中心部配置坩埚16。坩埚16具有双层结构，由内侧的石英坩埚16A与外侧的石墨坩埚16B构成，被固定于能够通过传动轴驱动机构20旋转及升降的传动轴18上端部。

在坩埚16的外侧围绕坩埚16配设有电阻加热式的筒状加热器24，在筒状加热器24的外侧沿着腔室10的内侧表面配设有绝热体26。并且，在坩埚16的上方，与传动轴18同轴地配置以下端保持籽晶夹头28（该籽晶夹头保持籽晶S）的提拉线材30，通过线材升降机构32提拉线材30向与传动轴18相反的方向或相同方向以规定的速度一边进行旋转一边进行升降。

在腔室10内，在坩埚16上方以围绕培育中的单晶硅锭I的方式配置筒状热屏蔽体22。该热屏蔽体22调整对于培育中的锭I的来自坩埚16内的硅熔液M或加热器24或坩埚16侧壁的高温辐射热的入射量、或者调整晶体生长界面附近的热的扩散量，起到控制单晶硅锭I的中心部及外周部的向提拉轴X方向的温度梯度的作用。

在腔室10的上部设置导入Ar气体等不活泼气体至腔室10内的气体导入口12。并且，在腔室10的底部设置通过未图示的真空泵的驱动抽吸腔室10内的气体并将其排出的气体排出口14。从气体导入口12导入至腔室10内的不活泼气体从培育中的单晶硅锭I与热屏蔽体22之间下降，流过热屏蔽体22的下端与硅熔液M液面的间隙后，向热屏蔽体22的外侧、进而向坩埚16的外侧流动，之后从坩埚16的外侧下降，最后从气体排出口14排出。

使用该单晶硅提拉装置400，将腔室10内维持为减压下的Ar气体气氛的状态下，利用加热器24的加热使填充于坩埚16内的多晶硅等硅原料熔融而形成硅熔液M。接着，利用线材升降机构32使提拉线材30下降，并使籽晶S接触硅熔液M，一边向规定方向旋转坩埚16及提拉线材30，一边向上方提拉提拉线材30，向籽晶S的下方培育锭I。另外，随着进行锭I的培育，虽然硅熔液M的量减少，但使坩埚16上升而维持熔液面的水准。

在腔室10上部的开口部34设置CCD照相机36。CCD照相机36拍摄晶体I与熔液M的边界部附近。在晶体与熔液的边界部形成的弯液面被拍摄成比晶体及熔液的亮度更高的亮度，因此图像中的弯液面显示为环状高亮度带（以下，称为“融合环（fusion ring）”）。将该融合环的间隔视为晶体直径，以使该晶体直径成为所期望的恒定值的方式控制晶体提拉速度与熔液温度。

已知在使用这种单晶硅提拉装置的单晶硅锭的制造中，在腔室内产生CO气体。作为其原因之一，可举出由于从硅熔液产生的SiO气体与腔室内存在的石墨材料（例如，筒状加热器）的反应，产生CO气体。专利文献1中有测量该腔室内的CO气体浓度的技术。

专利文献1中记载了“一种单晶的制造方法，其利用提拉法从加热并熔融原料而得的原料熔液提拉单晶，该单晶的制造方法的特征在于，将所述原料容纳在石英坩埚中，一边加热并熔融该石英坩埚中容纳的原料，一边测量向原料熔融中排出的排出气体中包含的一氧化碳浓度，根据测量的原料熔融中排出气体中包含的一氧化碳浓度测量结果，判定原料的熔融结束，然后从所述原料熔液提拉单晶（权利要求6）”。

现有技术文献