(57)【要約】【課題】  シリコン融液中の磁場の適切な設定を可能にするシリコン単結晶引上げ水平磁場の最適化方法およびシリコン単結晶の製造方法を提供する。【解決手段】  有底円筒状の石英ルツボ１１内に貯留されたシリコン融液１２に印加する磁場の適切な設定では、一対の励磁コイル１３，１４が生成する水平磁場の石英ルツボ１１の円筒軸である垂直対称軸１７上における磁束密度の最大値をＢ０とする。また、磁束密度Ｂ０となる垂直対称軸１７を横切って直交する水平対称面１８が石英ルツボ１１の内径と交わる円周上において、磁束密度の最小値をＢｍｉｎ、磁束密度の最大値をＢｍａｘとする。そして、これ等の磁束密度Ｂ０、Ｂｍｉｎ、およびＢｍａｘが所定の範囲になるようにし、固液界面１５ａ下部のシリコン融液１２の適正な上昇流と温度の制御を行う。【選択図】  図１
2010100474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン単結晶の引上げ育成用の有底円筒状の石英ルツボ内に貯留されたシリコン融液に印加する水平磁場の最適化方法であって、
前記水平磁場は前記石英ルツボを側部から挟み対向する一対の励磁コイルによって生成され、
前記石英ルツボの円筒軸上における磁束密度の最大値をＢ０とし、前記最大値Ｂ０となるところを横切り前記円筒軸に直交する水平面が前記石英ルツボの内径と交わる円周上において、磁束密度の最小値をＢｍｉｎ、磁束密度の最大値をＢｍａｘとし、Φｃｒｙを前記シリコン単結晶の直胴部の直径、Φｃｒｕを前記石英ルツボの内径とすると、
Ｂｍｉｎ≦０．９Ｂ０、あるいはＢｍｉｎ≦０．６５Ｂｍａｘであって、前記Ｂ０が（１）式、好ましくは（２）式を満たすように設定されることを特徴とするシリコン単結晶引上げ水平磁場の最適化方法。
【数１】
2010100474.tif 000015
【数２】
2010100474.tif 000016
【請求項２】
前記励磁コイルは、円形励磁コイルであることを特徴とする請求項１に記載のシリコン単結晶引上げ水平磁場の最適化方法。
【請求項３】
シリコン単結晶の引上げ育成用の有底円筒状の石英ルツボ内に貯留されたシリコン融液に印加する水平磁場の最適化方法であって、
前記水平磁場は前記石英ルツボを側部から挟み対向する一対の励磁コイルによって生成され、
前記石英ルツボの円筒軸上における磁束密度の最大値をＢ０とし、前記最大値Ｂ０となるところを横切り前記円筒軸に直交する水平面が前記石英ルツボの内径と交わる円周上において、磁束密度の最小値をＢｍｉｎ、磁束密度の最大値をＢｍａｘとし、Φｃｒｙを前記シリコン単結晶の直胴部の直径、Φｃｒｕを前記石英ルツボの内径とすると、
０．８Ｂ０≦Ｂｍｉｎ、あるいは０．６Ｂｍａｘ≦Ｂｍｉｎであって、前記Ｂ０が（３）式、好ましくは（４）式を満たすように設定されることを特徴とするシリコン単結晶引上げ水平磁場の最適化方法。
【数３】
2010100474.tif 000017
【数４】
2010100474.tif 000018
【請求項４】
前記励磁コイルは、鞍形励磁コイルであることを特徴とする請求項３に記載のシリコン単結晶引上げ水平磁場の最適化方法。
【請求項５】
有底円筒状の石英ルツボ内に貯留したシリコン融液に一対の励磁コイルで水平磁場を印加す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、
請求項１ないし４のいずれか一項に記載のシリコンシリコン単結晶引上げ水平磁場の最適化方法によりシリコン融液に印加される磁場を設定し、シリコン単結晶を引上げ育成することを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。
【請求項６】
有底円筒状の石英ルツボ内に貯留したシリコン融液に一対の励磁コイルで水平磁場を印加す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、
前記石英ルツボの円筒軸上における磁束密度の最大値をＢ０とし、前記最大値Ｂ０となるところを横切り前記円筒軸に直交する水平面が前記石英ルツボの内径と交わる円周上において、磁束密度の最小値をＢｍｉｎ、磁束密度の最大値をＢｍａｘとすると、Ｂｍｉｎ≦０．９Ｂ０、あるいはＢｍｉｎ≦０．６５Ｂｍａｘであって、
前記シリコン単結晶の直胴部の直径を４５０ｍｍとして、前記Ｂ０は、前記石英ルツボの内径が９００ｍｍの場合に１０００ガウス〜５０００ガウスの範囲、好ましくは２０００ガウス〜４０００ガウスの範囲にあり、あるいは前記石英ルツボの内径が１２００ｍｍの場合に２０００ガウス〜６０００ガウスの範囲、好ましくは３０００ガウス〜５０００ガウスの範囲にあり、あるいは前記石英ルツボの内径が１３５０ｍｍの場合に２５００ガウス〜６５００ガウスの範囲、好ましくは３５００ガウス〜５５００ガウスの範囲にあることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。
【請求項７】
有底円筒状の石英ルツボ内に貯留したシリコン融液に一対の励磁コイルで水平磁場を印加す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、
前記石英ルツボの円筒軸上における磁束密度の最大値をＢ０とし、前記最大値Ｂ０となるところを横切り前記円筒軸に直交する水平面が前記石英ルツボの内径と交わる円周上において、磁束密度の最小値をＢｍｉｎ、磁束密度の最大値をＢｍａｘとすると、Ｂｍｉｎ≦０．９Ｂ０、あるいはＢｍｉｎ≦０．６５Ｂｍａｘであって、
前記シリコン単結晶の直胴部の直径を６７５ｍｍとして、前記Ｂ０は、前記石英ルツボの内径が１３５０ｍｍの場合に１０００ガウス〜５０００ガウスの範囲、好ましくは２０００ガウス〜４０００ガウスの範囲にあり、あるいは前記石英ルツボの内径が１８００ｍｍの場合に２０００ガウス〜６０００ガウスの範囲、好ましくは３０００ガウス〜５０００ガウスの範囲にあり、あるいは前記石英ルツボの内径が２０２５ｍｍの場合に２５００ガウス〜６５００ガウスの範囲、好ましくは３５００ガウス〜５５００ガウスの範囲にあることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。
【請求項８】
有底円筒状の石英ルツボ内に貯留したシリコン融液に一対の励磁コイルで水平磁場を印加す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、
前記石英ルツボの円筒軸上における磁束密度の最大値をＢ０とし、前記最大値Ｂ０となるところを横切り前記円筒軸に直交する水平面が前記石英ルツボの内径と交わる円周上において、磁束密度の最小値をＢｍｉｎ、磁束密度の最大値をＢｍａｘとすると、０．８Ｂ０≦Ｂｍｉｎ、あるいは０．６Ｂｍａｘ≦Ｂｍｉｎであって、
前記シリコン単結晶の直胴部の直径を４５０ｍｍとして、前記Ｂ０は、前記石英ルツボの内径が９００ｍｍの場合に８００ガウス〜４８００ガウスの範囲、好ましくは１８００ガウス〜３８００ガウスの範囲にあり、あるいは前記石英ルツボの内径が１２００ｍｍの場合に１３００ガウス〜５３００ガウスの範囲、好ましくは２３００ガウス〜４３００ガウスの範囲にあり、あるいは前記石英ルツボの内径が１３５０ｍｍの場合に１５００ガウス〜５５００ガウスの範囲、好ましくは２５００ガウス〜４５００ガウスの範囲にあることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。
【請求項９】
有底円筒状の石英ルツボ内に貯留したシリコン融液に一対の励磁コイルで水平磁場を印加す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、
前記石英ルツボの円筒軸上における磁束密度の最大値をＢ０とし、前記最大値Ｂ０となるところを横切り前記円筒軸に直交する水平面が前記石英ルツボの内径と交わる円周上において、磁束密度の最小値をＢｍｉｎ、磁束密度の最大値をＢｍａｘとすると、０．８Ｂ０≦Ｂｍｉｎ、あるいは０．６Ｂｍａｘ≦Ｂｍｉｎであって、
前記シリコン単結晶の直胴部の直径を６７５ｍｍとして、前記Ｂ０は、前記石英ルツボの内径が１３５０ｍｍの場合に８００ガウス〜４８００ガウスの範囲、好ましくは１８００ガウス〜３８００ガウスの範囲にあり、あるいは前記石英ルツボの内径が１８００ｍｍの場合に１３００ガウス〜５３００ガウスの範囲、好ましくは２３００ガウス〜４３００ガウスの範囲にあり、あるいは前記石英ルツボの内径が２０２５ｍｍの場合に１５００ガウス〜５５００ガウスの範囲、好ましくは２５００ガウス〜４５００ガウスの範囲にあることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。
【請求項１０】
有底円筒状の石英ルツボ内に貯留したシリコン融液に一対の励磁コイルで水平磁場を印加す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、
前記シリコン単結晶中の所要の酸素濃度が高くなるほどに、シリコン単結晶の直胴部の直径（Φｃｒｙ）／石英ルツボの内径（Φｃｒｕ）の比を大きく設定し、逆に、前記シリコン単結晶中の所要の酸素濃度が低くなるほどに、前記（Φｃｒｙ／Φｃｒｕ）比を小さく設定して前記シリコン単結晶を引上げ育成することを特徴とする請求項５ないし９のいずれか一項に記載のシリコン単結晶の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＣＺ法（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｅｌｄ  ａｐｐｌｉｅｄ  ＣＺｏｃｈｒａｌｓｋｉ  ｍｅｔｈｏｄ）によるシリコン単結晶育成技術に係り、詳しくは、シリコン単結晶引上げ育成において適正な磁場を印加するための水平磁場の最適化方法、および直径が例えば３００ｍｍを超え大口径化するシリコン単結晶の好適な製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウェーハとして半導体デバイスの基板に使用されるシリコン単結晶の多くは、いわゆるＣＺ法といわれる引上げ方法により育成されている。そして、この方法により育成されるシリコン単結晶インゴットは、現在、その直径が約３００ｍｍ（１２インチ）になり、更にその大口径化（例えば４５０ｍｍ（１８インチ）化）が検討されている。
【０００３】
ＣＺ法では、育成炉内に設置した有底円筒状の石英ルツボに原料シリコン（通常多結晶シリコン）を充填し、加熱ヒータで溶融してシリコン融液にする。そして、融液面に種結晶を着液しこれを成長核にして融液シリコンをシリコン結晶に固化させながら所定速度で引上げ育成する。この引上げ育成において、石英ルツボは引上げ方向を回転軸として所定速度に回転させる。そして、引上げ育成した単結晶インゴットは、スライス、鏡面研磨等の各種の加工を経て薄円盤状のシリコンウェーハにされる。
【０００４】
このシリコンウェーハを基板にする半導体デバイスは、その半導体素子の微細化に伴う高集積化および高機能化が進み、例えばデバイス性能を劣化させる金属不純物のゲッタリング機能、あるいは原子空孔、格子間シリコン等の点欠陥起因の結晶欠陥を低減させた高品位結晶、更には、半導体デバイスのチップの収率を上げデバイス製造におけるコスト低減を容易にする大口径化を要求する。
【０００５】
上記ニーズに対応するために、近年、従来のＣＺ法を発展させ上記融液に磁場を印加しながら単結晶を育成する、いわゆるＭＣＺ法が多用されるようになってきている。このＭＣＺ法としては、これまでにＨＭＣＺ法（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ  ＭＣＺ法）、ＶＭＣＺ法（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  ＭＣＺ法）、ＣＭＣＺ法（Ｃｕｓｐ  ＭＣＺ法）が開発され、現在その中でＨＭＣＺ法およびＣＭＣＺ法の有用性が経験的に明らかになり実用化されている。
【０００６】
ＭＣＺ法は、育成炉の外壁部に磁石を配置させ、シリコン融液に対し適宜な磁場を印加する。この磁場は、石英ルツボに貯留した導電性のシリコン融液の熱による対流すなわち自然対流を効果的に抑制する。そして、石英ルツボの内壁面から融液中に溶出する酸素が引上げ中のシリコン単結晶の固液界面に達するのを抑制し、シリコン単結晶中に取り込まれ固溶する酸素濃度を制御することができる。そこで、ＭＣＺ法による引上げ育成では、主に、シリコン単結晶中の引上げ方向あるいは径方向における酸素濃度の均一性を向上させる種々の検討が、ルツボ回転あるいは結晶回転等の他の引上げ条件とともに試行錯誤になされてきた（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００７】
そして、シリコンウェーハの大口径化では、次世代といわれる例えば直径４５０ｍｍ（約１８インチ）あるいは次々世代といわれる例えば直径６７５ｍｍ（約２７インチ）のウェーハ用のシリコン単結晶の引上げ育成の検討が進められている。このような大口径化では、大型化した石英ルツボ内の融液における自然対流の増大、引上げ速度の低下、フィードバック制御の時間の増大がその実用化をこれまでに増し難しくする物理上の本質的な要因となる。そこで、シリコン単結晶の大口径化のために、ＭＣＺ法は上記自然対流を抑制し石英ルツボ内でのシリコン融液の温度の安定化を実現する上から必須になる可能性が高い。
【０００８】
更に、点欠陥起因の結晶欠陥を低減させた高品位結晶を引上げ育成するためにＭＣＺ法を適用する場合、例えば、いわゆるＶ（引上げ速度）／Ｇ（結晶軸方向の温度勾配）比の制御あるいは固液界面の形状の制御等が重要になる。この制御が充分でないと、シリコン単結晶中の格子間シリコンあるいは原子空孔に起因する例えば転位クラスターや八面体状ボイド欠陥、ウェーハ面に発生するリング状のＯＳＦ（Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｓｔａｃｋｉｎｇ  Ｆａｕｌｔ）等の低減制御ができなくなる。あるいは、引上げ時において熱平衡以上の格子間シリコンあるいは原子空孔が単結晶中に存在しないようにした、いわゆるＮｅｕｔｒａｌ結晶の実用化が難しくなる。
【特許文献１】特許第２５４６７３６号公報
【特許文献２】特開２０００−２６４７８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記ＭＣＺ法によるシリコン単結晶の引上げ育成では、これまでは主にシリコン単結晶中における酸素濃度の均一化を向上させる観点からの技術検討が多くなされ、石英ルツボ内でのシリコン融液の流れ制御および温度制御の観点からの高い精度の技術検討は少ない。これは、シリコン融液中の磁束密度の強度あるいはその強度分布と上記融液流および温度分布との関係について、精確な実測に基づいて明らかにすることが現状では極めて難しいことによる。
【００１０】
また、ＭＣＺ法では、上述したように融液の対流が抑制されＣＺ法に比べ酸素濃度制御性に優れた特性が得られるものの、シリコン単結晶の固液界面から石英ルツボ内部の間における温度勾配がつき難くなる。さらに強磁場により融液対流を抑制させると、融液表面温度が大幅に低下するために、シリコン単結晶の引上げ育成においてそのネック部やショルダー部の成長時に熱応力集中によるシリコン単結晶の有転移化が発生し易くなる。
【００１１】
しかし、これまでに開示されているＭＣＺ法による引上げ育成では、融液への磁場の印加と石英ルツボ内における融液の流れおよび温度等の総合的で有用な解析に関するものは見出せない。そして、今後さらに大口径化するシリコン単結晶のＭＣＺ法を用いた製造において、上記問題を解消させ、しかも高品位結晶育成を実用化するための磁場の適正な設計が難しい状況にある。
【００１２】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、水平磁場を用いたＭＣＺ法によるシリコン単結晶の引き上げ育成において、適正な磁場の設計のための指針を与えると共に、融液中の磁場の適切な設定を可能にするシリコン単結晶引上げ水平磁場の最適化方法およびシリコン単結晶の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願発明者は、固液界面連動三次元融液対流の解析プログラム、酸素解析プログラム、伝熱解析プログラム等を用い、シリコン単結晶引上げ育成における多くの実験条件下での結果との解析プログラムのパラメータフィッティングを行った。そして、融液の流れおよび温度の解析、酸素挙動等の解析の精度を高めて高精度な実験予測ができるようにした。その中で、水平磁場を印加した場合のＭＣＺ法の引上げ育成における磁場の最適化方法を見出した。本発明はこれ等から得た知見に基づいている。
【００１４】
すなわち、上記目的を達成するために、第一の発明にかかるシリコン単結晶引上げ水平磁場の最適化方法は、シリコン単結晶の引上げ育成用の有底円筒状の石英ルツボ内に貯留されたシリコン融液に印加する水平磁場の最適化方法であって、前記水平磁場は前記石英ルツボを側部から挟み対向する一対の励磁コイルによって生成され、前記石英ルツボの円筒軸上における磁束密度の最大値をＢ０とし、前記最大値Ｂ０となるところを横切り前記円筒軸に直交する水平面が前記石英ルツボの内径と交わる円周上において、磁束密度の最小値をＢｍｉｎ、磁束密度の最大値をＢｍａｘとし、Φｃｒｙを前記シリコン単結晶の直胴部の直径、Φｃｒｕを前記石英ルツボの内径とすると、Ｂｍｉｎ≦０．９Ｂ０、あるいはＢｍｉｎ≦０．６５Ｂｍａｘであって、前記Ｂ０が（１）式、好ましくは（２）式を満たすように設定される、構成になっている。
【００１５】
【数５】
2010100474.tif 000003
【数６】
2010100474.tif 000004
【００１６】
そして、第二の発明にかかるシリコン単結晶引上げ水平磁場の最適化方法は、シリコン単結晶の引上げ育成用の有底円筒状の石英ルツボ内に貯留されたシリコン融液に印加する水平磁場の最適化方法であって、前記水平磁場は前記石英ルツボを側部から挟み対向する一対の励磁コイルによって生成され、前記石英ルツボの円筒軸上における磁束密度の最大値をＢ０とし、前記最大値Ｂ０となるところを横切り前記円筒軸に直交する水平面が前記石英ルツボの内径と交わる円周上において、磁束密度の最小値をＢｍｉｎ、磁束密度の最大値をＢｍａｘとし、Φｃｒｙを前記シリコン単結晶の直胴部の直径、Φｃｒｕを前記石英ルツボの内径とすると、０．８Ｂ０≦Ｂｍｉｎ、あるいは０．６Ｂｍａｘ≦Ｂｍｉｎであって、前記Ｂ０が（３）式、好ましくは（４）式を満たすように設定される、構成になっている。
【００１７】
【数７】
2010100474.tif 000005
【数８】
2010100474.tif 000006
【００１８】
そして、第三の発明にかかるシリコン単結晶の製造方法は、有底円筒状の石英ルツボ内に貯留したシリコン融液に一対の励磁コイルで水平磁場を印加す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、上記発明のシリコンシリコン単結晶引上げ水平磁場の最適化方法によりシリコン融液に印加される磁場を設定し、シリコン単結晶を引上げ育成する、という構成になっている。
【００１９】
そして、第四の発明にかかるシリコン単結晶の製造方法は、有底円筒状の石英ルツボ内に貯留したシリコン融液に一対の励磁コイルで水平磁場を印加す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、前記石英ルツボの円筒軸上における磁束密度の最大値をＢ０とし、前記最大値Ｂ０となるところを横切り前記円筒軸に直交する水平面が前記石英ルツボの内径と交わる円周上において、磁束密度の最小値をＢｍｉｎ、磁束密度の最大値をＢｍａｘとすると、Ｂｍｉｎ≦０．９Ｂ０、あるいはＢｍｉｎ≦０．６５Ｂｍａｘであって、前記シリコン単結晶の直胴部の直径を４５０ｍｍ（約１８インチ）として、前記Ｂ０は、前記石英ルツボの内径が９００ｍｍ（約３６インチ）の場合に１０００ガウス〜５０００ガウスの範囲、好ましくは２０００ガウス〜４０００ガウスの範囲にあり、あるいは前記石英ルツボの内径が１２００ｍｍ（約４８インチ）の場合に２０００ガウス〜６０００ガウスの範囲、好ましくは３０００ガウス〜５０００ガウスの範囲にあり、あるいは前記石英ルツボの内径が１３５０ｍｍ（約５４インチ）の場合に２５００ガウス〜６５００ガウスの範囲、好ましくは３５００ガウス〜５５００ガウスの範囲にある、構成になっている。
【００２０】
そして、第五の発明にかかるシリコン単結晶の製造方法は、有底円筒状の石英ルツボ内に貯留したシリコン融液に一対の励磁コイルで水平磁場を印加す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、前記石英ルツボの円筒軸上における磁束密度の最大値をＢ０とし、前記最大値Ｂ０となるところを横切り前記円筒軸に直交する水平面が前記石英ルツボの内径と交わる円周上において、磁束密度の最小値をＢｍｉｎ、磁束密度の最大値をＢｍａｘとすると、Ｂｍｉｎ≦０．９Ｂ０、あるいはＢｍｉｎ≦０．６５Ｂｍａｘであって、前記シリコン単結晶の直胴部の直径を６７５ｍｍ（約２７インチ）として、前記石英ルツボの円筒軸上の磁束密度の最大値をＢ０とすると、前記Ｂ０は、前記石英ルツボの内径が１３５０ｍｍ（約５４インチ）の場合に１０００ガウス〜５０００ガウスの範囲、好ましくは２０００ガウス〜４０００ガウスの範囲にあり、あるいは前記石英ルツボの内径が１８００ｍｍ（約７２インチ）の場合に２０００ガウス〜６０００ガウスの範囲、好ましくは３０００ガウス〜５０００ガウスの範囲にあり、あるいは前記石英ルツボの内径が２０２５ｍｍ（約８１インチ）の場合に２５００ガウス〜６５００ガウスの範囲、好ましくは３５００ガウス〜５５００ガウスの範囲にある、構成になっている。
【００２１】
そして、第六の発明にかかるシリコン単結晶の製造方法は、有底円筒状の石英ルツボ内に貯留したシリコン融液に一対の励磁コイルで水平磁場を印加す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、前記石英ルツボの円筒軸上における磁束密度の最大値をＢ０とし、前記最大値Ｂ０となるところを横切り前記円筒軸に直交する水平面が前記石英ルツボの内径と交わる円周上において、磁束密度の最小値をＢｍｉｎ、磁束密度の最大値をＢｍａｘとすると、０．８Ｂ０≦Ｂｍｉｎ、あるいは０．６Ｂｍａｘ≦Ｂｍｉｎであって、前記シリコン単結晶の直胴部の直径を４５０ｍｍ（約１８インチ）として、前記Ｂ０は、前記石英ルツボの内径が９００ｍｍ（約３６インチ）の場合に８００ガウス〜４８００ガウスの範囲、好ましくは１８００ガウス〜３８００ガウスの範囲にあり、あるいは前記石英ルツボの内径が１２００ｍｍ（約４８インチ）の場合に１３００ガウス〜５３００ガウスの範囲、好ましくは２３００ガウス〜４３００ガウスの範囲にあり、あるいは前記石英ルツボの内径が１３５０ｍｍ（約５４インチ）の場合に１５００ガウス〜５５００ガウスの範囲、好ましくは２５００ガウス〜４５００ガウスの範囲にある、構成になっている。
【００２２】
そして、第七の発明にかかるシリコン単結晶の製造方法は、有底円筒状の石英ルツボ内に貯留したシリコン融液に一対の励磁コイルで水平磁場を印加す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、前記石英ルツボの円筒軸上における磁束密度の最大値をＢ０とし、前記最大値Ｂ０となるところを横切り前記円筒軸に直交する水平面が前記石英ルツボの内径と交わる円周上において、磁束密度の最小値をＢｍｉｎ、磁束密度の最大値をＢｍａｘとすると、０．８Ｂ０≦Ｂｍｉｎ、あるいは０．６Ｂｍａｘ≦Ｂｍｉｎであって、前記シリコン単結晶の直胴部の直径を６７５ｍｍ（約２７インチ）として、前記石英ルツボの円筒軸上の磁束密度の最大値をＢ０とすると、前記Ｂ０は、前記石英ルツボの内径が１３５０ｍｍ（約５４インチ）の場合に８００ガウス〜４８００ガウスの範囲、好ましくは１８００ガウス〜３８００ガウスの範囲にあり、あるいは前記石英ルツボの内径が１８００ｍｍ（約７２インチ）の場合に１３００ガウス〜５３００ガウスの範囲、好ましくは２３００ガウス〜４３００ガウスの範囲にあり、あるいは前記石英ルツボの内径が２０２５ｍｍ（約８１インチ）の場合に１５００ガウス〜５５００ガウスの範囲、好ましくは２５００ガウス〜４５００ガウスの範囲にある、構成になっている。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の構成により、水平磁場を用いたＭＣＺ法によるシリコン単結晶の引き上げ育成において、適正な磁場の設計のための指針を与えると共に、融液中の磁場の適切な設定を可能にするシリコン単結晶引上げ水平磁場の最適化方法およびシリコン単結晶の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図面において互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は一部省略される。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態にかかるシリコン単結晶引上げ水平磁場の最適化方法について説明する。図１は本実施形態におけるシリコン単結晶引上げ水平磁場の最適化方法の説明に供するためのシリコン単結晶引上げ育成の状態を示す模式図である。
【００２５】
シリコン単結晶の育成では、有底円筒状の石英ルツボ１１内にシリコン融液１２が貯留され、石英ルツボ１１の側部から挟んで互いに対向する一対の励磁コイル１３，１４からシリコン融液１２に対して横磁場（水平磁場という）が付与される。そして、シリコン単結晶１５が、種結晶１６を成長核としたいわゆるダッシュ・ネッキング工程でのネック部、引続き所望の結晶径まで増径するショルダー部、続くシリコン単結晶の直胴部となる定径のボディ部、最後に減径するテール部の順に引上げ育成される。
【００２６】
ここで、励磁コイル１３，１４は、例えば図２に示されるように対向配置した一対の同形同大の円形励磁コイル１３１および１４１、あるいは、図３に示されるような対向配置した同形同大の一対の鞍形励磁コイル１３２，１４２、により構成される。これ等の励磁コイルは、複数捲回になっていてもよいし、鉄芯コイルあるいは無鉄芯のヘルムホルツ型磁場コイルのいずれでも構わない。なお、一対の円形励磁コイルあるいは一対の鞍形励磁コイルにより生成される水平磁場は、それぞれコの字型横磁場あるいは鞍型横磁場とも言われる。
【００２７】
上記水平磁場を印加する引上げ育成にあって、石英ルツボ１１の円筒（中心）軸である垂直対称軸１７はシリコン単結晶１５の結晶軸方向と同方向であり、通常、シリコン単結晶１５の引上げ中心軸にほぼ一致するようになる。そして、この垂直対称軸１７上における磁束密度Ｂベクトルの大きさの最大値をＢ０とし、この円筒軸上最大値Ｂ０となるところを横切り垂直対称軸１７に直交する水平面が水平対称面１８となる。ここで、この水平対称面１８は、シリコン融液１２とシリコン単結晶１５の固液界面１５ａ上あるいはそれから少し下がった所に位置するようにされる。そして、水平対称面１８が石英ルツボ１１内径と交差する円周上における磁束密度Ｂベクトルの大きさの最大値をＢｍａｘとしその最小値をＢｍｉｎとする。これ等はそれぞれ円周上最大値Ｂｍａｘおよび円周上最小値Ｂｍｉｎとする。
【００２８】
例えば、図２に示したように、超伝導体あるいは常伝導体が略真円に捲回された円形励磁コイル１３１，１４１にそれぞれ電極（図示せず）から同一方向に直流電流Ｉが流される場合、水平対称面１８は、電流Ｉにより生成される磁場の対称面であり、その面に直交する方向成分が零となる面である。
【００２９】
この水平対称面１８上での磁束密度Ｂベクトル分布の一例について図４に示す。図４に示すように、磁束密度Ｂベクトルは、水平対称面１８上にあり、円形励磁コイル１３１から円形励磁コイル１４１に向かって分布している。なお、この水平対称面１８から上方および下方に離れたところの磁束密度Ｂベクトルは水平対称面１８に直交する方向成分をもっている。図４においては、水平対称面１８上の磁束密度Ｂベクトルは、石英ルツボ１１の中心位置で円筒軸上最大値Ｂ０となる。また、磁束密度Ｂベクトルは、円形励磁コイル１３１および１４１の円中心を結ぶ図４に示した水平線１９と石英ルツボ１５内径との２つの接点位置において、円周上最大値Ｂｍａｘとなり、石英ルツボ１１の中心位置を通り水平線１９と直交する垂直線２０と石英ルツボ１５内径との２つの接点位置において、円周上最小値Ｂｍｉｎとなる。
【００３０】
但し、図４は円形励磁コイル１３１，１４１が真円の同形同大の場合を示した一例であり、それ等の形状が異なってくると、上記円周上最大値Ｂｍａｘおよび円周上最小値Ｂｍｉｎの発生位置は上述したところから異なってくる。
【００３１】
同様に、例えば、図３に示したように、超伝導体あるいは常伝導体から成り配置された鞍形励磁コイル１３２，１４２にそれぞれ電極（図示せず）から同一方向に直流電流Ｉが流される場合、水平対称面１８は、電流Ｉにより生成される磁場の対称面であり、その面に直交する方向の成分が零となる面である。
【００３２】
この水平対称面１８上での磁束密度Ｂベクトル分布の一例について図５に示す。図５に示すように、磁束密度Ｂベクトルは、水平対称面１８上にあり、鞍形励磁コイル１３２から鞍形励磁コイル１４２に向かって分布している。この場合も、図４の場合と同様に、水平対称面１８上の磁束密度Ｂベクトルは、石英ルツボ１１の中心位置で円筒軸上最大値Ｂ０となる。そして、鞍形励磁コイル１３２および１４２の中心を結ぶ水平線１９に対し傾斜角度αを有する２本の傾斜線１９１および１９２と石英ルツボ１５内径との計４つの接点位置において、円周上最大値Ｂｍａｘとなる。ここで、傾斜角度αは鞍形励磁コイルの形状に依存する。あるいは、鞍形励磁コイルの形状によっては水平線１９からの傾斜線１９１と傾斜線１９２の傾斜角度は互いに異なるようになる。そして、石英ルツボ１１の中心位置を通り水平線１９に直交する垂直線２０と石英ルツボ１５内径との２つの接点位置において、円周上最小値Ｂｍｉｎとなる。
【００３３】
但し、図５は鞍形励磁コイル１３２，１４２が同形同大の場合を示した一例であり、それ等の形状が異なってくると、上記円周上最大値Ｂｍａｘおよび円周上最大値Ｂｍａｘの発生位置は異なってくる。
【００３４】
上述したような水平磁場の最適化において、励磁コイル１３，１４により石英ルツボ１１内のシリコン融液１２に生成される上記円筒軸上最大値Ｂ０が（１）式を満たすように設定される。
【００３５】
【数９】
2010100474.tif 000007
但し、Φｃｒｙは図１に示したようにシリコン単結晶１５のボディ部の直径であり、Φｃｒｕは石英ルツボ１１の内径である。
【００３６】
ここで、（１）式は、上記水平対称面１８上における円周上最小値Ｂｍｉｎが、Ｂｍｉｎ≦０．９Ｂ０あるいはＢｍｉｎ≦０．６５Ｂｍａｘを満たすなる場合（以下、I型水平磁場ともいう）であって、励磁コイル１３，１４が例えば円形励磁コイル１３１，１４１から成る場合に好適である。
【００３７】
次に、上記（１）式について図６を参照して説明する。図６は、上記円筒軸上最大値Ｂ０および（Φｃｒｙ／Φｃｒｕ）と、結晶変形発生、融液振動流発生との関係を示す相関図であり、その縦軸が円筒軸上最大値Ｂ０、その横軸が（Φｃｒｙ／Φｃｒｕ）である。この場合、円形励磁コイルによりI型水平磁場が生成されている。図６において、左上右下斜線を施した領域Ｈ１が結晶変形発生の存在する条件領域となる。ここで、結晶変形発生は、シリコン単結晶１５の直胴部の直径が引上げ方向で周期的に変動したり、あるいは、結晶の晶癖線の乱れが生じたりすることを意味し、これ等の結晶変形はＣＣＤカメラ等で観測される。また、その変形が大きい場合には、石英ルツボの内壁の一部に接して融液固化が生じるフリーズ現像も誘発される。図示しないが領域Ｈ１にある幾つかの条件で結晶変形の生じることが測定されている。
【００３８】
図６において、破線ｈ１は、領域Ｈ１の下限曲線であり、上述した固液界面連動三次元融液対流の解析プログラム、酸素解析プログラム、伝熱解析プログラムを用いた数値解析で得られたものである。この下限曲線は上記結晶変形の測定結果に合致しており、破線ｈ１は（５）式を満たしている。
【００３９】
【数１０】
2010100474.tif 000008
【００４０】
また、図６において、右上左下斜線を施した領域Ｌ１が融液振動流発生の存在する条件領域となる。ここで、融液振動流の発生は、固液界面１５ａの下部領域におけるシリコン融液の乱流に伴う回転流の発生、あるいは脇流の発生のことを意味し、これ等は融液流のいわゆるトレーサ粒子のＸ線観測により測定される。図示しないが領域Ｌ１にある条件で融液振動流の生じることが測定されている。
【００４１】
図６において、破線ｌ１は、領域Ｌ１の上限曲線であり、上述した固液界面連動三次元融液対流の解析プログラム、酸素解析プログラム、伝熱解析プログラムを用いた数値解析で得られたものである。この上限曲線は上記結晶変形の測定結果に矛盾することなく、破線ｌ１は（６）式を満たす。
【００４２】
【数１１】
2010100474.tif 000009
【００４３】
以上のように、（１）式は、図６において結晶変動発生および融液振動流発生のない水平磁場の適正領域Ａ１を示すものである。
【００４４】
更に、上記I型水平磁場の最適化では、励磁コイル１３，１４により石英ルツボ１１内のシリコン融液１２に生成される上記円筒軸上最大値Ｂ０が（２）式を満たすように行われると好適である。
【００４５】
【数１２】
2010100474.tif 000010
【００４６】
あるいは、別の水平磁場の最適化においては、励磁コイル１３，１４により石英ルツボ１１内のシリコン融液１２に生成される上記円筒軸上最大値Ｂ０が（３）式を満たすように行われる。
【００４７】
【数１３】
2010100474.tif 000011
【００４８】
ここで、（５）式は、上記水平対称面１８上における円周上最小値Ｂｍｉｎが、０．８Ｂ０≦Ｂｍｉｎあるいは０．６Ｂｍａｘ≦Ｂｍｉｎを満たすなる場合（以下、II型水平磁場ともいう）であって、励磁コイル１３，１４が例えば鞍形励磁コイル１３２，１４２から成る場合に好適である。
【００４９】
次に、上記（５）式について図７を参照して説明する。図７は、上記円筒軸上最大値Ｂ０および（Φｃｒｙ／Φｃｒｕ）と、結晶変形発生、融液振動流発生との関係を示す相関図であり、その縦軸が円筒軸上最大値Ｂ０、その横軸が（Φｃｒｙ／Φｃｒｕ）である。この場合、鞍形励磁コイルによりII型水平磁場が生成されている。図７において、図６と同様に領域Ｈ２が結晶変形発生の存在する条件領域であり、破線ｈ２が、領域Ｈ２の下限曲線であって固液界面連動三次元融液対流の解析プログラム、酸素解析プログラム、伝熱解析プログラムを用いた数値解析で得られたものである。そして、この破線ｈ２は（７）式を満たしている。
【００５０】
【数１４】
2010100474.tif 000012
【００５１】
また、図７において、図６と同様に領域Ｌ２が融液振動流発生の存在する条件領域であり、破線ｌ２が、領域Ｌ２の上限曲線であって固液界面連動三次元融液対流の解析プログラム、酸素解析プログラム、伝熱解析プログラムを用いた数値解析で得られたものである。そして、この破線ｌ２は（８）式を満たしている。
【００５２】
【数１５】
2010100474.tif 000013
【００５３】
以上のように、（３）式は、図７において結晶変動発生および融液振動流発生のない水平磁場の適正領域Ａ２を示すものである。
【００５４】
更に、上記II型水平磁場の最適化では、励磁コイル１３，１４により石英ルツボ１１内のシリコン融液１２に生成される上記円筒軸上最大値Ｂ０が（４）式を満たすように行われると好適である。
【００５５】
【数１６】
2010100474.tif 000014
【００５６】
次に、I型水平磁場（例えば円形励磁コイルの場合）とII型水平磁場（例えば鞍形励磁コイルの場合）の間で、水平磁場の最適化が異なることについて概略説明する。一般に、水平対称面１８上における磁束密度の分布では、I型水平磁場（例えば円形励磁コイルの場合）の方がII型水平磁場（例えば鞍形励磁コイルの場合）よりも水平磁場の分布における偏差が拡大する。図８は水平対称面１８上における石英ルツボ１１の円筒軸から径方向の偏差の一例を示す磁束密度の分布図である。ここで、縦軸には円筒軸での磁束密度すなわち円筒軸上最大値Ｂ０で規格化した相対磁束密度がとられ、横軸には石英ルツボの内径の半分で規格化した相対距離がとられている。
【００５７】
円形励磁コイルの場合の相対磁束密度は、図８の実線で示されるように、その円周上最大値Ｂｍａｘ方向では相対距離Ｒと共に大きく増大し、Ｒ＝１における円周上最大値Ｂｍａｘは円筒軸上最大値Ｂ０の２．６７程度になる。他方、破線で示されるように、その円周上最小値Ｂｍｉｎ方向では相対距離Ｒと共に大きく減少し、Ｒ＝１における円周上最小値Ｂｍｉｎは０．４９８になる。このように、I型水平磁場（例えば円形励磁コイルの場合）では石英ルツボ１１内の水平磁場の最大と最少で５倍程度となる磁束密度の偏差が生じる。
【００５８】
これに対して、II型水平磁場（例えば鞍形励磁コイルの場合）の相対磁束密度は、図８の一点鎖線で示されるように、その円周上最大値Ｂｍａｘ方向では相対距離Ｒと共に増大するがその程度は小さく、Ｒ＝１における円周上最大値Ｂｍａｘは１．７３程度になる。他方、二点鎖線で示されるように、円周上最小値Ｂｍｉｎ方向では相対距離Ｒと共に僅かに減少し、Ｒ＝１における円周上最小値Ｂｍｉｎは０．９８８になる。このように、II型水平磁場（例えば鞍形励磁コイルの場合）では石英ルツボ１１内の水平磁場の最大と最少で１．７５倍程度となる磁束密度の偏差が生じる。
【００５９】
このようにI型水平磁場（例えば円形励磁コイル）の方がII型水平磁場（例えば鞍形励磁コイルの場合）よりも水平磁場の分布の偏差が拡大しているために、軸上磁束密度Ｂ０を高くして上記融液振動流を抑制する必要が生じる。ここで、径方向における磁束密度の偏差が大きくなると、例えば脈流や脇流のような無周期の融液振動流が生じ易く、円周上における磁束密度の偏差が大きくなると、例えば不均一な回転流のような周期的な融液振動流が発生し易くなる。
【００６０】
次に、上述した固液界面連動三次元融液対流の解析プログラム、酸素解析プログラム、伝熱解析プログラムを用いた数値解析の結果を示し、本実施形態の効果について具体的に説明する。ここで、水平磁場の発生は鞍形励磁コイルによるものとした。そして、シリコン単結晶の引上げ育成では、石英ルツボ１１は内径９００ｍｍ（約３６インチ）とし、シリコン融液１２の残留量を３００ｋｇとし、シリコン単結晶１５の直胴部の直径を４５０ｍｍ（約１８インチ）、その長さを８００ｍｍとした。また、引上げ条件として、引上げ速度を０．８ｍｍ／ｍｉｎ、石英ルツボの回転速度を１ｒｐｍ、シリコン単結晶の回転速度を５ｒｐｍ、水平対称面１８をシリコン融液１２の液面とした。
【００６１】
図９は上述した融液振動流に対する抑制効果の一例を示したグラフである。ここで、図の縦軸には上記数値解析で算出した固液界面１５ａ中心における融液温度がとられ、横軸には無次元化した数値解析における経過時間がとられている。円筒軸上最大値Ｂ０が１０００ガウスでは、固液界面１５ａの下部領域における融液対流が乱流状態になり易い。そして、融液振動流が発達し易くなり、その結果として、図９に示されるように固液界面１５ａ中心における融液温度が例えば融点（１６８５Ｋ）の上下に時間的変動するようになる。これに対して、円筒軸上最大値Ｂ０が例えば３０００〜５０００ガウスと増大すると、融液振動流が効果的に抑制され、融液温度は短時間で安定化しその時間的な変動はなくなる。
【００６２】
図１０に示すように、上記融液振動流の抑制効果により、シリコン単結晶１５中の酸素濃度の径方向の分布が均一化されるようになる。図１０は酸素濃度分布の均一化効果の一例を示したグラフである。ここで、図の縦軸には上記数値解析で算出したシリコン単結晶中の相対酸素濃度がとられ、横軸にはシリコン単結晶の径方向位置がとられている。円筒軸上最大値Ｂ０が１０００ガウスでは、シリコン単結晶中の酸素濃度は径方向で周期的に変動することが判る。これに対して、円筒軸上最大値Ｂ０が例えば３０００〜５０００ガウスと増大すると、酸素濃度の上記変動は無くなる。しかも、周知の磁場強度の増加と共に酸素濃度レベルの低下が生じる。
【００６３】
図１１は上述した結晶変形の抑制効果の説明に供する融液の自由表面温度の一例を示したグラフである。ここで、図の縦軸には上記数値解析で算出したシリコン融液１２の自由表面の温度がとられ、横軸には石英ルツボの径方向位置がその内径で規格化され固液界面１５ａ端部から示されている。円筒軸上最大値Ｂ０が５０００ガウスでは、固液界面１５ａ端部から径方向に融液の表面温度が融点（１６８５Ｋ）以下に一度低下し、それから徐々に高くなることが判る。このために、図１２（ａ）に示すように、シリコン単結晶１５外周の融液メニスカスが不安定になり固化し易くなって結晶変形部１５ｂが周期的に現れるようになる。
【００６４】
これに対して、円筒軸上最大値Ｂ０が例えば５０００ガウスから３０００ガウスと減少すると、固液界面１５ａ端部から径方向に融液の表面温度が単調に増加する。そして、図１２（ｂ）に示すように、シリコン単結晶１５外周の融液メニスカスが極めて安定になり結晶変形が生じなくなる。
【００６５】
図１３は上述した固液界面におけるＧ（結晶軸方向の温度勾配）の均一化効果の一例を示したグラフである。ここで、図の縦軸には上記Ｇの相対値である結晶軸方向の温度勾配相対値がとられ、横軸にはシリコン単結晶の径方向位置がとられている。円筒軸上最大値Ｂ０が３０００ガウスでは、結晶軸方向の温度勾配相対値は径方向に均一化されることが判る。一方、円筒軸上最大値Ｂ０が例えば１０００ガウスと弱磁場になってくると結晶中心で大きく低減し不均一になることが判る。また、円筒軸上最大値Ｂ０が例えば５０００ガウスと強磁場になっても結晶中心で低減するようになり、円筒軸上最大値Ｂ０が３０００ガウスの場合よりも不均一になることが判る。
【００６６】
上記Ｇ（結晶軸方向の温度勾配）の径方向における均一化により、いわゆるＶ（引上げ速度）／Ｇ（結晶軸方向の温度勾配）比の制御および固液界面の形状の制御が極めて容易になる。そして、上述したシリコン単結晶中の点欠陥起因の結晶欠陥の低減制御が格段に向上すると共に、上述した無欠陥結晶の実用化が容易になる。
【００６７】
上記磁束密度の円筒軸上最大値Ｂ０の適切な設定の効果は、主に固液界面の下部におけるシリコン融液の適正な上昇流の制御、および、この上昇流の制御に伴うシリコン融液の温度制御から生じている。これ等の制御は、図１で説明した石英ルツボ１１の円筒軸がシリコン単結晶の引上げ中心軸とほぼ一致する時に極めて容易になるが、これ等の円筒軸および引上げ中心軸がずれている場合でも生じる。上記効果として、その他に、引上げ単結晶の有転位化の低減、シリコン単結晶における径方向の酸素濃度の他にドーパント、結晶欠陥等の面内均一性の向上、結晶成長の安定化等が確認されている。
【００６８】
なお、詳細は後述されるが、シリコン単結晶の引上げ育成では、例えば上記引上げ速度、石英ルツボおよびシリコン単結晶の回転速度、水平対称面の融液位置、ヒータ出力、輻射シールドの位置、育成炉に導入されるアルゴン等の不活性ガス流量等の多くの引上げ条件の調整がなされる。しかし、シリコン単結晶が例えば直径３００ｍｍを超えて大口径化してくると、高品位結晶を引上げ育成する上で上述したような磁場の最適化が最も有効になってくる。
【００６９】
上記実施形態では、水平磁場を印加するＭＣＺ法によるシリコン単結晶育成において、適正な磁場の設計のための指針が得られ、シリコン融液への適切な水平磁場の印加が可能になる。そして、シリコン単結晶の長さあるいは口径に合わせて石英ルツボの大きさを変更する場合に、その石英ルツボの大きさに適切な水平磁場の範囲を決めることができる。また、例えば次世代あるいは次々世代の大口径化するシリコン単結晶製造装置の磁場設計において極めて有効になり、磁場発生設備の膨大化を回避でき経済性に優れ適正な設備の設計が可能になる。
【００７０】
上記実施形態においては、上記励磁コイル１３，１４により生成される水平磁場は上述したような水平対称面１８が形成されないものであってもよい。上記水平対称面１８では、この水平面の上方および下方で磁束密度が面対称となっていたが、水平面は磁束密度の対称面でなくても構わない。また、有底円筒状の石英ルツボ１１は、その横断面がほぼ真円形状であるのが好ましいがそれから僅かに歪んでいてもよい。例えば楕円形のように歪んでいても構わない。
【００７１】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態にかかるシリコン単結晶の製造方法について図１４を参照して説明する。図１４は本実施形態にかかるシリコン単結晶の製造方法を実施するための単結晶製造装置の模式的な縦断面図である。
【００７２】
シリコン単結晶製造装置には、有底円筒状のメインチャンバ２１内にシリコン融液１２を保持する石英ルツボ１１およびその外側の黒鉛ルツボ２２が二重構造に配置され、黒鉛ルツボ２２から所定の間隔を有して加熱するサイドヒータ２３、ボトムヒータ２４が設置されている。そして、サイドヒータ２３およびボトムヒータ２４の外側に位置しメインチャンバ２１との間に保温断熱部材２５が配置されている。また、引上げられるシリコン単結晶１５に対してサイドヒータ２３からの輻射熱を遮蔽する輻射シールド２６が例えば截頭円錐形状であって保温断熱部材２５の上端部に上下動自在に設置されている。
【００７３】
更に、メインチャンバ２１の外側には、シリコン融液１２に水平磁場を生成する一対の水平磁場生成用の励磁コイル１３，１４が対向して配置されている。この水平磁場は、後述されるようにシリコン単結晶１５の直胴部の直径および石英ルツボ１１の大きさにより適正に設定される。
【００７４】
また、石英ルツボ１１および黒鉛ルツボ２２の回転および昇降を行う支持軸２７が備えられ、この支持軸２７は回転／昇降駆動装置（図示せず）により回転自在に制御される。そして、支持軸２７は、シリコン単結晶１５の引上げ軸方向（結晶軸方向）を回転軸として黒鉛ルツボ２２と石英ルツボ１１を回転させ、また、上方移動させてシリコン融液１２の融液面を一定の高さに維持するようになっている。なお、支持軸２７とメインチャンバ２１間はシール部材（図示せず）により真空気密されている。
【００７５】
そして、ワイヤから成る引上げ軸２８が、シリコン単結晶１５のネック上部の種結晶１６を保持するシードチャック２９と連結しており、プルチャンバ３０からメインチャンバ２１内に垂下してシリコン単結晶を所定の速度で引上げるようになっている。
【００７６】
上記装置において、メインチャンバ２１の例えば底部にアルゴンのような不活性ガスをチャンバ外に排出する排気口（図示せず）が適宜に取り付けられている。また、シリコン単結晶１５に例えばボロン、ヒ素、リンなどの有効不純物を添加する機構、部材等が備えられていても構わないが、発明の説明を簡明にするために省略している。
【００７７】
次に、この単結晶製造装置を用いてシリコン単結晶を製造する場合について説明する。先ず多結晶シリコンから成る原料シリコンおよび適量の有効不純物の添加剤を石英ルツボ１１内に装填した後、メインチャンバ２１内に不活性ガス例えばアルゴンガスを流入させ、その雰囲気で原料シリコンを溶融しシリコン融液１２を石英ルツボ１１内に形成する。なお、上記不活性ガスは、シリコン融液１２表面上で整流され、その液面からの揮発物であるＳｉＯを育成炉の外部に効果的に排出する。
【００７８】
そして、シードチャック２９に取り付けた種結晶１６をシリコン融液１２に着液する。そして、引上げ軸２８を一方向に回転させながら所定の速度で引上げ、同時に支持軸２７により石英ルツボ１１に回転ＣＲを付与し、引上げ軸２８に逆方向あるいは同方向の回転ＳＲを与えて、上述したようにネッキング工程によるネック部の形成からテール部にかけてシリコン単結晶１５を育成させる。この引上げ育成において、励磁コイル１３，１４により生成する水平磁場は、ネッキング工程からシリコン融液１２に所定の磁束密度が付与されるようにしてもよいし、場合によってはショルダー部形成の増径工程から付与されるようになってもよい。
【００７９】
上記シリコン単結晶の製造において、第１の実施形態で説明したシリコンシリコン単結晶引上げ水平磁場の最適化方法によりシリコン融液１１に印加される磁場を設定し、直胴部の直径が３００ｍｍを超えるシリコン単結晶１５を引上げ育成する。具体的には、後述するように、シリコン単結晶１５の直径および石英ルツボ１１の大きさに合わせ、励磁コイル１３，１４から適正な水平磁場をシリコン融液１２に印加する。なお、引上げ育成では、引上げ速度、石英ルツボ１１の回転ＣＲの速度およびシリコン単結晶１５の回転ＳＲの速度、水平対称面１８の融液位置、サイドヒータ２３およびボトムヒータ２４の出力、輻射シールド２６の位置、育成炉に導入されるアルゴン等の不活性ガス流量等の引上げ条件が適宜に調整される。
【００８０】
例えば、上述したI型水平磁場（例えば円形励磁コイルの場合）であって、シリコン単結晶１５の直胴部の直径が４５０ｍｍ（約１８インチ）では、石英ルツボ１１の円筒軸上の円筒軸上最大値Ｂ０は、石英ルツボ１１の内径が９００ｍｍ（約３６インチ）の場合に１０００ガウス〜５０００ガウスの範囲、好ましくは２０００ガウス〜４０００ガウスの範囲にする。そして石英ルツボ１１の内径が１２００ｍｍ（約４８インチ）の場合に２０００ガウス〜６０００ガウスの範囲、好ましくは３０００ガウス〜５０００ガウスの範囲にする。また石英ルツボ１１の内径が１３５０ｍｍ（約５４インチ）の場合に２５００ガウス〜６５００ガウスの範囲、好ましくは３５００ガウス〜５５００ガウスの範囲にする。
【００８１】
あるいは、上述したI型水平磁場（例えば円形励磁コイルの場合）であって、シリコン単結晶１５の直胴部の直径が６７５ｍｍ（約２７インチ）では、石英ルツボ１１の円筒軸上の円筒軸上最大値Ｂ０は、石英ルツボ１１の内径が１３５０ｍｍ（約５４インチ）の場合に１０００ガウス〜５０００ガウスの範囲、好ましくは２０００ガウス〜４０００ガウスの範囲にする。そして石英ルツボ１１の内径が１８００ｍｍ（約７２インチ）の場合に２０００ガウス〜６０００ガウスの範囲、好ましくは３０００ガウス〜５０００ガウスの範囲にする。また石英ルツボ１１の内径が２０２５ｍｍ（約８１インチ）の場合に２５００ガウス〜６５００ガウスの範囲、好ましくは３５００ガウス〜５５００ガウスの範囲にする。
【００８２】
そして、上述したII型水平磁場（例えば鞍形励磁コイルの場合）であって、シリコン単結晶１５の直胴部の直径が４５０ｍｍ（約１８インチ）では、石英ルツボ１１の円筒軸上の円筒軸上最大値Ｂ０は、石英ルツボ１１の内径が９００ｍｍ（約３６インチ）の場合に８００ガウス〜４８００ガウスの範囲、好ましくは１８００ガウス〜３８００ガウスの範囲にする。そして石英ルツボ１１の内径が１２００ｍｍ（約４８インチ）の場合に１３００ガウス〜５３００ガウスの範囲、好ましくは２３００ガウス〜４３００ガウスの範囲にする。また石英ルツボ１１の内径が１３５０ｍｍ（約５４インチ）の場合に１５００ガウス〜５５００ガウスの範囲、好ましくは２５００ガウス〜４５００ガウスの範囲にする。
【００８３】
更に、上述したII型水平磁場（例えば鞍形励磁コイルの場合）であって、シリコン単結晶１５の直胴部の直径が６７５ｍｍ（約２７インチ）では、石英ルツボ１１の円筒軸上の円筒軸上最大値Ｂ０は、石英ルツボ１１の内径が１３５０ｍｍ（約５４インチ）の場合に８００ガウス〜４８００ガウスの範囲、好ましくは１８００ガウス〜３８００ガウスの範囲にする。そして石英ルツボ１１の内径が１８００ｍｍ（約７２インチ）の場合に１３００ガウス〜５３００ガウスの範囲、好ましくは２３００ガウス〜４３００ガウスの範囲にする。また石英ルツボ１１の内径が２０２５ｍｍ（約８１インチ）の場合に１５００ガウス〜５５００ガウスの範囲、好ましくは２５００ガウス〜４５００ガウスの範囲にする。
【００８４】
本実施形態のシリコン単結晶の製造では、第１の実施形態で説明したのと同様な効果が奏される。直径３００ｍｍを超えて大口径化したシリコン単結晶引上げ育成において、安定した高精度な引上げ条件が容易に確保され、高品位結晶育成が可能になる。また、磁場発生用の設備が膨大にならず、シリコン単結晶の製造コストが低減するようになる。
【００８５】
また、シリコン単結晶の製造にあって、第１の実施形態における酸素解析プログラムにより、円筒軸上最大値Ｂ０およびΦｃｒｙ／Φｃｒｕとシリコン単結晶中の酸素濃度とΦｃｒｙ／Φｃｒｕとの相関を数値解析し予測することができる。この数値解析の結果について図１５および図１６に示す。ここで、図１５は、図６と同様に例えば円形励磁コイル１３１，１４１を用いるI型水平磁場の場合であり、図１６は、図７と同様に例えば鞍形励磁コイル１３２，１４２を用いるII型水平磁場の場合である。これ等の図において実線ｍ１が極低濃度酸素化（７×１０１７原子／ｃｍ３以下）の下限曲線であり、一点鎖線ｎ１が極高濃度酸素化（１５×１０１７原子／ｃｍ３以上）の上限曲線である。そして、これ等のグラフにおいて酸素の等濃度曲線は、上記下限曲線と上限曲線の間にあり、Φｃｒｙ／Φｃｒｕの増加と共に円筒軸上最大値Ｂ０が単調に増大する。
【００８６】
図１５および図１６から、シリコン単結晶１５中の所要の酸素濃度が高くなる場合には、Φｃｒｙ／Φｃｒｕの増加が有効であることが判る。逆に、シリコン単結晶１５中の所要の酸素濃度が低くなる場合には、Φｃｒｙ／Φｃｒｕの減少が有効であることが判る。具体的には、シリコン単結晶１５中の酸素濃度を高くして引上げ育成しようとする場合には、石英ルツボ１１の内径を小さくし、逆に、シリコン単結晶１５中の酸素濃度を低くして引上げ育成しようとする場合には、石英ルツボ１１の内径を大きくすればよい。このような石英ルツボ１１の調節は、上述した次世代あるいは次々世代の大口径化するシリコン単結晶の製造において有効に適用される。
【００８７】
上記石英ルツボ１１の調節により、所要の酸素濃度を得るための磁場強度の調整において、磁場の増減の幅が小さくて済むようになる。そして、磁場発生用の設備が簡素化できシリコン単結晶の製造コストが低減する。
【００８８】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものでない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。
【００８９】
上記実施形態ではシリコン単結晶に引上げ育成の場合について説明するが、本発明はその他に周期律表のIII−V系およびII−VI系化合物半導体単結晶の引上げ育成においても同様に適用できる。
【００９０】
なお、本発明は、主に今後必要になる直径３００ｍｍを超える大口径のシリコン単結晶育成の場合に特に有効となるものであるが、従来の直径３００ｍｍ以下のシリコン単結晶の場合も全く同様に適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかるシリコン単結晶引上げ水平磁場の最適化方法の説明に供するためのシリコン単結晶引上げ育成の状態を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における円形励磁コイルを模式的に示す説明図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における鞍形励磁コイルを模式的に示す説明図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における例えば円形励磁コイルで生成されるI型水平磁場の一例を示す磁束密度分布図である。
【図５】本発明の第１の実施形態における例えば鞍形励磁コイルで生成されるII型水平磁場の一例を示す磁束密度分布図である。
【図６】本発明の第１の実施形態のI型水平磁場における磁束密度の最適な範囲を示すための相関図である。
【図７】本発明の第１の実施形態のII型水平磁場における磁束密度の最適な範囲を示すための相関図である。
【図８】本発明の第１の実施形態におけるI型、II型水平磁場の水平対称面内の磁場強度偏差の一例を示す磁束密度の分布図である。
【図９】本発明の第１の実施形態における融液振動流に対する抑制効果を示すグラフである。
【図１０】本発明の第１の実施形態における酸素濃度分布の均一化効果を示すグラフである。
【図１１】本発明の第１の実施形態における結晶変形の抑制効果の説明に供する融液の自由表面温度の一例を示すグラフである。
【図１２】本発明の第１の実施形態における結晶変形の説明に供する引上げ状態を示す模式図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態の固液界面におけるＧ（結晶軸方向の温度勾配）の均一化効果を示すグラフである。
【図１４】本発明の第２の実施形態におけるシリコン単結晶の製造方法を実施するためのシリコン単結晶製造装置の模式的な縦断面図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態におけるI型水平磁場を用いたシリコン単結晶育成における酸素濃度制御の説明に供するための相関図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態におけるII型水平磁場を用いたシリコン単結晶育成における酸素濃度制御の説明に供するための相関図である。
【符号の説明】
【００９２】
１１  石英ルツボ
１２  シリコン融液
１３，１４  励磁コイル
１３１，１４１  円形励磁コイル
１３２，１４２  鞍形励磁コイル
１５  シリコン単結晶
１５ａ  固液界面
１５ｂ  結晶変形部
１６  種結晶
１７  垂直対称軸
１８  水平対称面
１９  水平線
１９１，１９２  傾斜線
２０  垂直線
２１  メインチャンバ
２２  黒鉛ルツボ
２３  サイドヒータ
２４  ボトムヒータ
２５  保温断熱部材
２６  輻射シールド
２７  支持軸
２８  引き上げ軸
２９  シードチャック
３０  プルチャンバ
【図１】
2010100474.tif 000019
【図２】
2010100474.tif 000020
【図３】
2010100474.tif 000021
【図４】
2010100474.tif 000022
【図５】
2010100474.tif 000023
【図６】
2010100474.tif 000024
【図７】
2010100474.tif 000025
【図８】
2010100474.tif 000026
【図９】
2010100474.tif 000027
【図１０】
2010100474.tif 000028
【図１１】
2010100474.tif 000029
【図１２】
2010100474.tif 000030
【図１３】
2010100474.tif 000031
【図１４】
2010100474.tif 000032
【図１５】
2010100474.tif 000033
【図１６】
2010100474.tif 000034
【手続補正書】
【提出日】平成21年6月26日(2009.6.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン単結晶の引上げ育成用の有底円筒状の石英ルツボ内に貯留されたシリコン融液に印加する水平磁場の最適化方法であって、
前記水平磁場は前記石英ルツボを側部から挟み対向する一対の励磁コイルによって生成され、
前記石英ルツボの円筒軸上における磁束密度の最大値をＢ０とし、前記最大値Ｂ０となるところを横切り前記円筒軸に直交する水平面が前記石英ルツボの内径と交わる円周上において、磁束密度の最小値をＢｍｉｎ、磁束密度の最大値をＢｍａｘとし、Φｃｒｙを前記シリコン単結晶の直胴部の直径、Φｃｒｕを前記石英ルツボの内径とすると、
０．８Ｂ０≦Ｂｍｉｎ、あるいは０．６Ｂｍａｘ≦Ｂｍｉｎであって、前記Ｂ０が（３）式を満たすように設定されることを特徴とするシリコン単結晶引上げ水平磁場の最適化方法。
【数１】
2010100474.tif 000035
【請求項２】
前記Ｂ０が（４）式を満たすように設定されることを特徴とする請求項１記載のシリコン単結晶引上げ水平磁場の最適化方法。
【数２】
2010100474.tif 000036
【請求項３】
前記励磁コイルは、鞍形励磁コイルであることを特徴とする請求項１または請求項２記載のシリコン単結晶引上げ水平磁場の最適化方法。
【請求項４】
シリコン単結晶の引上げ育成用の有底円筒状の石英ルツボ内に貯留されたシリコン融液に印加する水平磁場の最適化方法であって、
前記水平磁場は前記石英ルツボを側部から挟み対向する一対の励磁コイルによって生成され、
前記石英ルツボの円筒軸上における磁束密度の最大値をＢ０とし、前記最大値Ｂ０となるところを横切り前記円筒軸に直交する水平面が前記石英ルツボの内径と交わる円周上において、磁束密度の最小値をＢｍｉｎ、磁束密度の最大値をＢｍａｘとし、Φｃｒｙを前記シリコン単結晶の直胴部の直径、Φｃｒｕを前記石英ルツボの内径とすると、
Ｂｍｉｎ≦０．９Ｂ０、あるいはＢｍｉｎ≦０．６５Ｂｍａｘであって、前記Ｂ０が（１）式を満たすように設定されることを特徴とするシリコン単結晶引上げ水平磁場の最適化方法。
【数３】
2010100474.tif 000037
【請求項５】
前記Ｂ０が（２）式を満たすように設定されることを特徴とする請求項４記載のシリコン単結晶引上げ水平磁場の最適化方法。
【数４】
2010100474.tif 000038
【請求項６】
前記励磁コイルは、円形励磁コイルであることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のシリコン単結晶引上げ水平磁場の最適化方法。
【請求項７】
有底円筒状の石英ルツボ内に貯留したシリコン融液に一対の励磁コイルで水平磁場を印加す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、
請求項１ないし６のいずれか一項に記載のシリコンシリコン単結晶引上げ水平磁場の最適化方法によりシリコン融液に印加される磁場を設定し、シリコン単結晶を引上げ育成することを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。
【請求項８】
有底円筒状の石英ルツボ内に貯留したシリコン融液に一対の励磁コイルで水平磁場を印加す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、
前記石英ルツボの円筒軸上における磁束密度の最大値をＢ０とし、前記最大値Ｂ０となるところを横切り前記円筒軸に直交する水平面が前記石英ルツボの内径と交わる円周上において、磁束密度の最小値をＢｍｉｎ、磁束密度の最大値をＢｍａｘとすると、Ｂｍｉｎ≦０．９Ｂ０、あるいはＢｍｉｎ≦０．６５Ｂｍａｘであって、
前記シリコン単結晶の直胴部の直径を４５０ｍｍとして、前記Ｂ０は、前記石英ルツボの内径が９００ｍｍの場合に１０００ガウス〜５０００ガウスの範囲にあり、あるいは前記石英ルツボの内径が１２００ｍｍの場合に２０００ガウス〜６０００ガウスの範囲にあり、あるいは前記石英ルツボの内径が１３５０ｍｍの場合に２５００ガウス〜６５００ガウスの範囲にあることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。
【請求項９】
有底円筒状の石英ルツボ内に貯留したシリコン融液に一対の励磁コイルで水平磁場を印加す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、
前記石英ルツボの円筒軸上における磁束密度の最大値をＢ０とし、前記最大値Ｂ０となるところを横切り前記円筒軸に直交する水平面が前記石英ルツボの内径と交わる円周上において、磁束密度の最小値をＢｍｉｎ、磁束密度の最大値をＢｍａｘとすると、Ｂｍｉｎ≦０．９Ｂ０、あるいはＢｍｉｎ≦０．６５Ｂｍａｘであって、
前記シリコン単結晶の直胴部の直径を６７５ｍｍとして、前記Ｂ０は、前記石英ルツボの内径が１３５０ｍｍの場合に１０００ガウス〜５０００ガウスの範囲にあり、あるいは前記石英ルツボの内径が１８００ｍｍの場合に２０００ガウス〜６０００ガウスの範囲にあり、あるいは前記石英ルツボの内径が２０２５ｍｍの場合に２５００ガウス〜６５００ガウスの範囲にあることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。
【請求項１０】
有底円筒状の石英ルツボ内に貯留したシリコン融液に一対の励磁コイルで水平磁場を印加す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、
前記石英ルツボの円筒軸上における磁束密度の最大値をＢ０とし、前記最大値Ｂ０となるところを横切り前記円筒軸に直交する水平面が前記石英ルツボの内径と交わる円周上において、磁束密度の最小値をＢｍｉｎ、磁束密度の最大値をＢｍａｘとすると、０．８Ｂ０≦Ｂｍｉｎ、あるいは０．６Ｂｍａｘ≦Ｂｍｉｎであって、
前記シリコン単結晶の直胴部の直径を４５０ｍｍとして、前記Ｂ０は、前記石英ルツボの内径が９００ｍｍの場合に８００ガウス〜４８００ガウスの範囲にあり、あるいは前記石英ルツボの内径が１２００ｍｍの場合に１３００ガウス〜５３００ガウスの範囲にあり、あるいは前記石英ルツボの内径が１３５０ｍｍの場合に１５００ガウス〜５５００ガウスの範囲にあることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。
【請求項１１】
有底円筒状の石英ルツボ内に貯留したシリコン融液に一対の励磁コイルで水平磁場を印加す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、
前記石英ルツボの円筒軸上における磁束密度の最大値をＢ０とし、前記最大値Ｂ０となるところを横切り前記円筒軸に直交する水平面が前記石英ルツボの内径と交わる円周上において、磁束密度の最小値をＢｍｉｎ、磁束密度の最大値をＢｍａｘとすると、０．８Ｂ０≦Ｂｍｉｎ、あるいは０．６Ｂｍａｘ≦Ｂｍｉｎであって、
前記シリコン単結晶の直胴部の直径を６７５ｍｍとして、前記Ｂ０は、前記石英ルツボの内径が１３５０ｍｍの場合に８００ガウス〜４８００ガウスの範囲にあり、あるいは前記石英ルツボの内径が１８００ｍｍの場合に１３００ガウス〜５３００ガウスの範囲にあり、あるいは前記石英ルツボの内径が２０２５ｍｍの場合に１５００ガウス〜５５００ガウスの範囲にあることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。
【請求項１２】
有底円筒状の石英ルツボ内に貯留したシリコン融液に一対の励磁コイルで水平磁場を印加す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、
前記シリコン単結晶中の所要の酸素濃度が高くなるほどに、シリコン単結晶の直胴部の直径（Φｃｒｙ）／石英ルツボの内径（Φｃｒｕ）の比を大きく設定し、逆に、前記シリコン単結晶中の所要の酸素濃度が低くなるほどに、前記（Φｃｒｙ／Φｃｒｕ）比を小さく設定して前記シリコン単結晶を引上げ育成することを特徴とする請求項７ないし１１のいずれか一項に記載のシリコン単結晶の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
すなわち、上記目的を達成するために、第一の発明にかかるシリコン単結晶引上げ水平磁場の最適化方法は、シリコン単結晶の引上げ育成用の有底円筒状の石英ルツボ内に貯留されたシリコン融液に印加する水平磁場の最適化方法であって、前記水平磁場は前記石英ルツボを側部から挟み対向する一対の励磁コイルによって生成され、前記石英ルツボの円筒軸上における磁束密度の最大値をＢ０とし、前記最大値Ｂ０となるところを横切り前記円筒軸に直交する水平面が前記石英ルツボの内径と交わる円周上において、磁束密度の最小値をＢｍｉｎ、磁束密度の最大値をＢｍａｘとし、Φｃｒｙを前記シリコン単結晶の直胴部の直径、Φｃｒｕを前記石英ルツボの内径とすると、０．８Ｂ０≦Ｂｍｉｎ、あるいは０．６Ｂｍａｘ≦Ｂｍｉｎであって、前記Ｂ０が（３）式を満たすように設定される、構成になっている。
【数５】
2010100474.tif 000039
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
第一の発明にかかるシリコン単結晶引上げ水平磁場の最適化方法おいて、前記Ｂ０が（４）式を満たすように設定されることが望ましい。
【数６】
2010100474.tif 000040
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
そして、第二の発明にかかるシリコン単結晶引上げ水平磁場の最適化方法は、シリコン単結晶の引上げ育成用の有底円筒状の石英ルツボ内に貯留されたシリコン融液に印加する水平磁場の最適化方法であって、前記水平磁場は前記石英ルツボを側部から挟み対向する一対の励磁コイルによって生成され、前記石英ルツボの円筒軸上における磁束密度の最大値をＢ０とし、前記最大値Ｂ０となるところを横切り前記円筒軸に直交する水平面が前記石英ルツボの内径と交わる円周上において、磁束密度の最小値をＢｍｉｎ、磁束密度の最大値をＢｍａｘとし、Φｃｒｙを前記シリコン単結晶の直胴部の直径、Φｃｒｕを前記石英ルツボの内径とすると、Ｂｍｉｎ≦０．９Ｂ０、あるいはＢｍｉｎ≦０．６５Ｂｍａｘであって、前記Ｂ０が（１）式を満たすように設定される、構成になっている。
【数７】
2010100474.tif 000041
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
第二の発明にかかるシリコン単結晶引上げ水平磁場の最適化方法おいて、前記Ｂ０が（２）式を満たすように設定されることが望ましい。
【数８】
2010100474.tif 000042
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
そして、第四の発明にかかるシリコン単結晶の製造方法は、有底円筒状の石英ルツボ内に貯留したシリコン融液に一対の励磁コイルで水平磁場を印加す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、前記石英ルツボの円筒軸上における磁束密度の最大値をＢ０とし、前記最大値Ｂ０となるところを横切り前記円筒軸に直交する水平面が前記石英ルツボの内径と交わる円周上において、磁束密度の最小値をＢｍｉｎ、磁束密度の最大値をＢｍａｘとすると、Ｂｍｉｎ≦０．９Ｂ０、あるいはＢｍｉｎ≦０．６５Ｂｍａｘであって、前記シリコン単結晶の直胴部の直径を４５０ｍｍ（約１８インチ）として、前記Ｂ０は、前記石英ルツボの内径が９００ｍｍ（約３６インチ）の場合に１０００ガウス〜５０００ガウスの範囲にあり、あるいは前記石英ルツボの内径が１２００ｍｍ（約４８インチ）の場合に２０００ガウス〜６０００ガウスの範囲にあり、あるいは前記石英ルツボの内径が１３５０ｍｍ（約５４インチ）の場合に２５００ガウス〜６５００ガウスの範囲にある、構成になっている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
そして、第五の発明にかかるシリコン単結晶の製造方法は、有底円筒状の石英ルツボ内に貯留したシリコン融液に一対の励磁コイルで水平磁場を印加す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、前記石英ルツボの円筒軸上における磁束密度の最大値をＢ０とし、前記最大値Ｂ０となるところを横切り前記円筒軸に直交する水平面が前記石英ルツボの内径と交わる円周上において、磁束密度の最小値をＢｍｉｎ、磁束密度の最大値をＢｍａｘとすると、Ｂｍｉｎ≦０．９Ｂ０、あるいはＢｍｉｎ≦０．６５Ｂｍａｘであって、前記シリコン単結晶の直胴部の直径を６７５ｍｍ（約２７インチ）として、前記石英ルツボの円筒軸上の磁束密度の最大値をＢ０とすると、前記Ｂ０は、前記石英ルツボの内径が１３５０ｍｍ（約５４インチ）の場合に１０００ガウス〜５０００ガウスの範囲にあり、あるいは前記石英ルツボの内径が１８００ｍｍ（約７２インチ）の場合に２０００ガウス〜６０００ガウスの範囲にあり、あるいは前記石英ルツボの内径が２０２５ｍｍ（約８１インチ）の場合に２５００ガウス〜６５００ガウスの範囲にある、構成になっている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
そして、第六の発明にかかるシリコン単結晶の製造方法は、有底円筒状の石英ルツボ内に貯留したシリコン融液に一対の励磁コイルで水平磁場を印加す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、前記石英ルツボの円筒軸上における磁束密度の最大値をＢ０とし、前記最大値Ｂ０となるところを横切り前記円筒軸に直交する水平面が前記石英ルツボの内径と交わる円周上において、磁束密度の最小値をＢｍｉｎ、磁束密度の最大値をＢｍａｘとすると、０．８Ｂ０≦Ｂｍｉｎ、あるいは０．６Ｂｍａｘ≦Ｂｍｉｎであって、前記シリコン単結晶の直胴部の直径を４５０ｍｍ（約１８インチ）として、前記Ｂ０は、前記石英ルツボの内径が９００ｍｍ（約３６インチ）の場合に８００ガウス〜４８００ガウスの範囲にあり、あるいは前記石英ルツボの内径が１２００ｍｍ（約４８インチ）の場合に１３００ガウス〜５３００ガウスの範囲にあり、あるいは前記石英ルツボの内径が１３５０ｍｍ（約５４インチ）の場合に１５００ガウス〜５５００ガウスの範囲にある、構成になっている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
そして、第七の発明にかかるシリコン単結晶の製造方法は、有底円筒状の石英ルツボ内に貯留したシリコン融液に一対の励磁コイルで水平磁場を印加す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、前記石英ルツボの円筒軸上における磁束密度の最大値をＢ０とし、前記最大値Ｂ０となるところを横切り前記円筒軸に直交する水平面が前記石英ルツボの内径と交わる円周上において、磁束密度の最小値をＢｍｉｎ、磁束密度の最大値をＢｍａｘとすると、０．８Ｂ０≦Ｂｍｉｎ、あるいは０．６Ｂｍａｘ≦Ｂｍｉｎであって、前記シリコン単結晶の直胴部の直径を６７５ｍｍ（約２７インチ）として、前記石英ルツボの円筒軸上の磁束密度の最大値をＢ０とすると、前記Ｂ０は、前記石英ルツボの内径が１３５０ｍｍ（約５４インチ）の場合に８００ガウス〜４８００ガウスの範囲にあり、あるいは前記石英ルツボの内径が１８００ｍｍ（約７２インチ）の場合に１３００ガウス〜５３００ガウスの範囲にあり、あるいは前記石英ルツボの内径が２０２５ｍｍ（約８１インチ）の場合に１５００ガウス〜５５００ガウスの範囲にある、構成になっている。