(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チョクラルスキー法によってチャンバ内で同一のルツボ中の原料融液から複数本の単結晶シリコンを引き上げるマルチプリング法による単結晶シリコンの製造方法であって、
直径１８インチの前記ルツボ内において前記原料融液を準備する工程と、
前記原料融液から単結晶シリコンを引き上げる工程と、
前記原料融液の加熱を続けながら残りの前記原料融液に多結晶原料を追加投入して融解する工程と、
前記多結晶原料を追加投入して融解した前記原料融液から次の単結晶シリコンを引き上げる工程とを備え、
前記多結晶原料を追加投入して融解する工程と前記次の単結晶シリコンを引き上げる工程とは１回以上繰り返され、
前記単結晶シリコンを引き上げる工程および１回以上繰り返される前記次の単結晶シリコンを引き上げる工程のうち少なくとも１つの工程では、単結晶シリコンのテール部の形成の少なくとも一部を省略して、単結晶シリコンを前記原料融液から切り離す工程を含み、
前記ルツボの内壁の表面にバリウムが添加されており、前記内壁の前記表面における前記バリウムの添加量が１．４×１０16ａｔｏｍｓ・ｃｍ-2以上５．４×１０16ａｔｏｍｓ・ｃｍ-2以下である、単結晶シリコンの製造方法。
【請求項２】
チョクラルスキー法によってチャンバ内で同一のルツボ中の原料融液から複数本の単結晶シリコンを引き上げるマルチプリング法による単結晶シリコンの製造方法であって、
直径２４インチの前記ルツボ内において前記原料融液を準備する工程と、
前記原料融液から単結晶シリコンを引き上げる工程と、
前記原料融液の加熱を続けながら残りの前記原料融液に多結晶原料を追加投入して融解する工程と、
前記多結晶原料を追加投入して融解した前記原料融液から次の単結晶シリコンを引き上げる工程とを備え、
前記多結晶原料を追加投入して融解する工程と前記次の単結晶シリコンを引き上げる工程とは１回以上繰り返され、
前記単結晶シリコンを引き上げる工程および１回以上繰り返される前記次の単結晶シリコンを引き上げる工程のうち少なくとも１つの工程では、単結晶シリコンのテール部の形成の少なくとも一部を省略して、単結晶シリコンを前記原料融液から切り離す工程を含み、
前記ルツボの内壁の表面にバリウムが添加されており、前記内壁の前記表面における前記バリウムの添加量が５．４×１０15ａｔｏｍｓ・ｃｍ-2以上２．７×１０16ａｔｏｍｓ・ｃｍ-2以下である、単結晶シリコンの製造方法。
【請求項３】
チョクラルスキー法によってチャンバ内で同一のルツボ中の原料融液から複数本の単結晶シリコンを引き上げるマルチプリング法による単結晶シリコンの製造方法であって、
直径３２インチの前記ルツボ内において前記原料融液を準備する工程と、
前記原料融液から単結晶シリコンを引き上げる工程と、
前記原料融液の加熱を続けながら残りの前記原料融液に多結晶原料を追加投入して融解する工程と、
前記多結晶原料を追加投入して融解した前記原料融液から次の単結晶シリコンを引き上げる工程とを備え、
前記多結晶原料を追加投入して融解する工程と前記次の単結晶シリコンを引き上げる工程とは１回以上繰り返され、
前記単結晶シリコンを引き上げる工程および１回以上繰り返される前記次の単結晶シリコンを引き上げる工程のうち少なくとも１つの工程では、単結晶シリコンのテール部の形
成の少なくとも一部を省略して、単結晶シリコンを前記原料融液から切り離す工程を含み、
前記ルツボの内壁の表面にバリウムが添加されており、前記内壁の前記表面における前記バリウムの添加量が１．４×１０15ａｔｏｍｓ・ｃｍ-2以上５．４×１０15ａｔｏｍｓ・ｃｍ-2以下である、単結晶シリコンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単結晶シリコンの製造方法に関し、特にチョクラルスキー法によって製造される単結晶シリコンの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
単結晶シリコンの製造においては、チョクラルスキー法が広く用いられている。チョクラルスキー法においては、多結晶原料を石英ルツボ内で溶融し、原料融液に種結晶を接触させて種結晶を引き上げることにより、単結晶シリコンが育成される。
【０００３】
単結晶シリコンの育成の際に、単結晶シリコンが有転位化してしまうことがある。単結晶シリコンの有転位化の原因の一つとして、石英ガラス製のルツボの内表面に析出したクリストバライトがシリコン融液中に放出され、シリコンの引き上げの際にクリストバライトがシリコンインゴットに取り込まれることが指摘されている。
【０００４】
特開平９−１１０５９０号公報（特許文献１）には、石英ルツボの内表面にバリウムなどのアルカリ土類金属を含有する失透促進剤を付着させることにより、石英の結晶化を促進してクリストバライトの放出を防止する方法が記載されている。
【０００５】
特開２００３−１６０３９３号公報（特許文献２）には、石英ルツボの内表面に付着される失透促進剤の濃度を、単結晶シリコン引き上げ中の温度が高くなる部分の濃度を低くし、温度が低くなる部分の濃度を高くすることによって、単結晶シリコンの成長における有転位化の発生を低減する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１１０５９０号公報
【特許文献２】特開２００３−１６０３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、同一のルツボ中の原料融液から複数本の単結晶シリコンを引き上げるマルチプリング法による単結晶シリコンの製造が行われている。この方法では、原料融液から単結晶を引き上げた後、ヒーターの電源を落とさずに残りの原料融液に多結晶原料を追加投入して融解した後、次の単結晶を引き上げる。そして、この原料融液に多結晶原料を追加投入して融解した後、次の単結晶を引き上げる工程を繰り返すことによって、同一のルツボを用いて複数の単結晶シリコンを引き上げる。
【０００８】
上記のマルチプリング法によって同一のルツボで複数本のシリコン単結晶の引き上げを行う場合、操業が長時間におよぶためルツボも長時間にわたり高温にさらされる。マルチプリング法によって単結晶シリコンを製造する場合に、バリウムを含む失透促進剤が付着されたルツボを使用したとしても、単結晶シリコンを原料融液から切り離すときに転位が発生する場合があった。
【０００９】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、同一のルツボ中の原料融液から複数本の単結晶シリコンを引き上げるマルチプリング法によって単結晶シリコンを育成する場合において、単結晶シリコンにおける有転位化の発生を低減することができる単結晶シリコン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】
【００１０】
本発明者らは鋭意研究の結果、単結晶シリコンの有転位化の発生はルツボの内壁表面におけるバリウムの添加量（ドーズ量）に影響を受けることを見出した。バリウムの添加量（ドーズ量）が高い場合には、単結晶シリコンの有転位化の発生率が高くなる。一方、バリウムの添加量（ドーズ量）が低い場合には、単結晶シリコンの有転位化の発生率が低くなるが、ある一定の添加量（ドーズ量）よりも低くなると、単結晶シリコンの有転位化の発生率が高くなる。
【００１１】
バリウム添加量（ドーズ量）が高い場合に単結晶シリコンの有転位化の発生率が高くなる原因は以下のように考えられる。まず、ルツボの表面に付着していたバリウムを含有した失透促進剤により石英ルツボ表面にクリストバライトが生成されて、シリコン融液から単結晶シリコンを一定の長さまで引き上げ、その後単結晶シリコンを切り離す際に、シリコン融液中に放出されたクリストバライトがテール部からシリコン融液に流れ落ちる前にシリコンが固化することで、クリストバライトが不純物としてシリコンに取り込まれる。これにより単結晶シリコンに転位が発生し、シリコンが有転位化してしまう。
【００１２】
一方、バリウムの添加量（ドーズ量）が極端に低い場合、単結晶シリコンの転位の発生率が高くなる。これは、バリウムの添加量（ドーズ量）が少ないと、ルツボの内壁における石英の結晶化が均一にならないため、クリストバライトがシリコン融液に放出され、それが単結晶シリコンに取り込まれてしまうことが一つの原因と考えられる。
【００１３】
また、ルツボのサイズが大きい場合、単結晶シリコン成長中のルツボの温度が高くなる。ルツボの温度が高くなると、結晶化が促進される。そのため、シリコン融液に溶融するバリウムの量もルツボのサイズ毎に異なってくる。
【００１４】
本発明は以上の知見に基づいてなされたものであり、本発明に係る単結晶シリコンの製造方法は、チョクラルスキー法によってチャンバ内で同一のルツボ中の原料融液から複数本の単結晶シリコンを引き上げるマルチプリング法による単結晶シリコンの製造方法であって、以下の工程を有している。直径１８インチのルツボ内において原料融液が準備される。原料融液から単結晶シリコンが引き上げられる。原料融液の加熱を続けながら残りの原料融液に多結晶原料が追加投入されて融解される。多結晶原料を追加投入して融解した原料融液から次の単結晶シリコンが引き上げられる。多結晶原料を追加投入して融解する工程と次の単結晶シリコンを引き上げる工程とは１回以上繰り返される。単結晶シリコンを引き上げる工程および１回以上繰り返される次の単結晶シリコンを引き上げる工程のうち少なくとも１つの工程では、単結晶シリコンのテール部の形成の少なくとも一部を省略して、単結晶シリコンが原料融液から切り離される。ルツボの内壁にバリウムを含む層が形成されており、バリウムの添加量が１．４×１０16ａｔｏｍｓ・ｃｍ-2以上５．４×１０16ａｔｏｍｓ・ｃｍ-2以下である。
【００１５】
ここでバリウムの添加量とは、ルツボの内表面の単位面積あたりのバリウムの添加量のことである。また、バリウムを含む層とは、バリウム単体の層でもよいし炭酸バリウムなどのバリウム化合物の層であってもよい。さらに、バリウムを含む層とはルツボの表面にバリウムが注入されて、バリウムがリッチになっている層であってもよい。
【００１６】
本発明に係る単結晶シリコンの製造方法は、チョクラルスキー法によってチャンバ内で同一のルツボ中の原料融液から複数本の単結晶シリコンを引き上げるマルチプリング法による単結晶シリコンの製造方法であって、直径２４インチのルツボ内において原料融液が準備される。原料融液から単結晶シリコンが引き上げられる。原料融液の加熱を続けながら残りの原料融液に多結晶原料が追加投入されて融解される。多結晶原料を追加投入して融解した原料融液から次の単結晶シリコンを引き上げられる。多結晶原料を追加投入して融解する工程と次の単結晶シリコンを引き上げる工程とは１回以上繰り返される。単結晶シリコンを引き上げる工程および１回以上繰り返される次の単結晶シリコンを引き上げる工程のうち少なくとも１つの工程では、単結晶シリコンのテール部の形成の少なくとも一部を省略して、単結晶シリコンが原料融液から切り離される。ルツボの内壁にバリウムを含む層が形成されており、バリウムの添加量が５．４×１０15ａｔｏｍｓ・ｃｍ-2以上２．７×１０16ａｔｏｍｓ・ｃｍ-2以下である。
【００１７】
本発明に係る単結晶シリコンの製造方法は、チョクラルスキー法によってチャンバ内で同一のルツボ中の原料融液から複数本の単結晶シリコンを引き上げるマルチプリング法による単結晶シリコンの製造方法であって、以下の工程を有している。直径３２インチのルツボ内において原料融液が準備される。原料融液から単結晶シリコンが引き上げられる。原料融液の加熱を続けながら残りの原料融液に多結晶原料が追加投入されて融解される。多結晶原料を追加投入して融解した原料融液から次の単結晶シリコンが引き上げられる。多結晶原料を追加投入して融解する工程と次の単結晶シリコンを引き上げる工程とは１回以上繰り返される。単結晶シリコンを引き上げる工程および１回以上繰り返される次の単結晶シリコンを引き上げる工程のうち少なくとも１つの工程では、単結晶シリコンのテール部の形成の少なくとも一部を省略して、単結晶シリコンが原料融液から切り離される。ルツボの内壁にバリウムを含む層が形成されており、バリウムの添加量が１．４×１０15ａｔｏｍｓ・ｃｍ-2以上５．４×１０15ａｔｏｍｓ・ｃｍ-2以下である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る単結晶シリコンの製造方法によれば、同一のルツボ中の原料融液から複数本の単結晶シリコンを引き上げるマルチプリング法によって単結晶シリコンを育成する場合において、単結晶シリコンの有転位化の発生を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施の形態の単結晶シリコンの製造装置を示す概略模式図である。
【図２】本実施の形態の単結晶シリコンの製造装置の動作状態の一例を示す概略模式図である。
【図３】本実施の形態の単結晶シリコンの製造方法を示すフロー図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は単結晶シリコンの成長面の形状変化の過程を示す説明図である。
【図５】フリースパン成功率とバリウムのドーズ量との関係を示す図である。
【図６】再溶融回数とシリコンインゴットの引き上げ本数との関係を示す図である。
【図７】ルツボの温度およびルツボのサイズならびにバリウムのドーズ量およびルツボのサイズの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付しその説明については繰り返さない。
【００２１】
まず、本実施の形態の単結晶シリコンを製造するための製造装置について図１を用いて説明する。
【００２２】
図１に示すように、単結晶シリコン製造装置１０は、チャンバー２と、ヒーター６と、ルツボ８と、ルツボ支持軸１３と、引上げワイヤ１４とを主に有している。チャンバー２の内壁には断熱材３が設けられている。チャンバー２の上部にはアルゴン（Ａｒ）などの不活性ガスを導入するための給気口４が設けられており、チャンバー２の底部にはチャンバー２内のガスを排気するための排気口５が設けられている。ルツボ８には原料となるシリコン融液７が充填される。ヒーター６はルツボ８の周辺部に設けられており、シリコン原料を融解させることでシリコン融液７を作製可能である。ルツボ支持軸１３は、ルツボ８の下端部からチャンバーの底部に向かって延在しており、ルツボ支持軸駆動装置１２によって回転自在に支持されている。ルツボ８は、ルツボ支持軸駆動装置１２によって上下に移動可能である。引上げワイヤ１４は、単結晶シリコン１を引上げるためのものであり、引上げワイヤ駆動装置１５によって上下に移動可能である。ルツボ支持軸駆動装置１２および引上げワイヤ駆動装置１５は制御装置１９によって制御される。ルツボ８にはバリウムを含む層が形成されている。バリウムを含む層は、バリウム単体であってもよいし、炭酸バリウムなどのバリウム化合物であってもよい。
【００２３】
次に、本実施の形態の単結晶シリコンの製造方法について図１〜図３を用いて説明する。
【００２４】
図３に示すように、本実施の形態に係る単結晶シリコンの製造方法は、チョクラルスキー法によってチャンバー内で同一のルツボ中の原料融液から複数本の単結晶シリコンを引き上げるマルチプリング法による単結晶シリコンの製造方法であって、シリコン融液準備工程Ｓ１と、単結晶シリコン育成工程Ｓ２と、単結晶シリコン切り離し工程Ｓ３と、多結晶原料投入工程Ｓ４と、単結晶シリコン育成工程Ｓ５とを主に有している。
【００２５】
シリコン融液準備工程Ｓ１では、シリコン原料をルツボ８に充填し、ヒーター６で加熱することでシリコン原料を融解する。ルツボ８のサイズは、たとえば直径が１８インチ、２４インチ、３２インチ、４０インチなどである。ルツボ８の内壁にはバリウムを含む層が形成されている。バリウムの添加量（ドーズ量）はルツボ８のサイズ毎に異なっている。
【００２６】
ルツボの直径が１８インチの場合のバリウムの添加量は、１．４×１０16ａｔｏｍｓ・ｃｍ-2以上５．４×１０16ａｔｏｍｓ・ｃｍ-2以下である。ルツボの直径が２４インチの場合のバリウムの添加量は、５．４×１０15ａｔｏｍｓ・ｃｍ-2以上２．７×１０16ａｔｏｍｓ・ｃｍ-2以下である。ルツボの直径が３２インチの場合のバリウムの添加量は、１．４×１０15ａｔｏｍｓ・ｃｍ-2以上５．４×１０15ａｔｏｍｓ・ｃｍ-2以下である。
【００２７】
単結晶シリコン育成工程Ｓ２では、まず、シードチャック１６に取付けた種結晶１７を、シリコン融液７の表面に降下させて浸漬させる。その後、引上げワイヤ１４を引上げワイヤ駆動装置１５によって巻き取ることによって、単結晶シリコン１の引上げを行う。単結晶シリコン１がコーン部（拡張部）の成長を経て目標とする直径に達した後に、直胴部１１を所定の長さまで成長させる。
【００２８】
単結晶シリコン切り離し工程Ｓ３では、まず、直胴部１１を所定の長さまで成長させた後、引上げワイヤ１４の巻き取りを停止させる。その後、ルツボ８を降下させることによって、シリコン融液７から単結晶シリコン１を切り離す。単結晶シリコンを切り離す方法は、様々な方法があるが、歩留まり向上の観点から、テール部がなるべく短くなるように切り離すことが好ましい。テール部を短く切り離す方法として、フリースパン法（テールコーンレス法）とよばれる方法がある。フリースパン法によれば、単結晶シリコン１の引き上げにおいて、直胴部の長さが所定の長さに到達すると、ルツボ支持軸駆動装置によってルツボ８の上昇を開始する。図２に示すように、単結晶シリコン１の上昇速度とルツボ８の上昇速度を同じ速度にして単結晶シリコン１とルツボ８とを上昇させる。ルツボ８が所定の高さに到達したところで、ルツボ支持軸駆動装置１２によるルツボ８の上昇および引上げワイヤ１４の巻き取りを停止させる。その後、ルツボ支持軸駆動装置１２によりルツボ８を下降させることにより、単結晶シリコン１をシリコン融液７から切り離す。上記のようにすれば、テール部の形成を最小限にして単結晶シリコン１を切り離すことができる。
【００２９】
次に、多結晶原料投入工程Ｓ４が実施される。多結晶原料投入工程では、単結晶シリコン１がシリコン融液７から切り離された後、ルツボ８内に残っているシリコン融液７に図示しない投入口などを介して多結晶原料を追加投入して多結晶原料を融解する。多結晶原料を追加投入するときは、ルツボ８を加熱しているヒーター６の電源を落とさない。これにより、ルツボ８の加熱を継続しながら多結晶原料がルツボ８内に投入される。
【００３０】
次に、単結晶シリコン育成工程Ｓ５が実施される。この工程では、多結晶原料を追加投入して融解した原料融液（シリコン融液７）から次の単結晶シリコン１が引き上げられる。直胴部１１が所定の長さに到達したら、単結晶シリコン１がシリコン融液７から切り離される。
【００３１】
単結晶シリコン切り離し工程、多結晶原料を追加投入して融解する工程および次の単結晶シリコンを引き上げる工程は１回以上繰り返される。このようにして、複数本の単結晶シリコン１の引き上げが可能となる。複数本の単結晶シリコン１を引き上げる工程のうち少なくとも１つの工程では、単結晶シリコン１のテール部の形成の少なくとも一部を省略して、単結晶シリコン１を原料融液（シリコン融液７）から切り離す工程を含んでいてもよい。テール部の形成の少なくとも一部を省略とは、テール部を途中まで形成した後に、フリースパン法によって単結晶シリコンを切り離す場合も含む。
【００３２】
図４を参照して、フリースパン法によって単結晶シリコン１の切り離しが行われる場合の単結晶シリコン１の成長面（原料融液との界面）の形状変化の過程を説明する。直胴部１１を育成している際の単結晶シリコン１の成長面の形状は、図４（ａ）に示すように上向きに凸の形状をしている。ルツボ８を単結晶シリコン１の引き上げ速度と同じ速度で上昇させ始めると、単結晶シリコン１の引き上げが実質的に停止する（ルツボ８と単結晶シリコン１の上下方向の相対運動が停止する）ため、単結晶シリコン１の成長面の上向きに凸の形状が、図４（ｂ）に示すように徐々に緩和されていく。この実質的な停止状態が所定時間維持されると、図４（ｃ）に示すように単結晶シリコン１の成長面の形状が下向きに凸の形状に変化していく。単結晶シリコン１の成長面の形状が下向きに凸の状態で、単結晶シリコン１をシリコン融液７から切り離すことにより、シリコン融液７の泡立ちを極力小さく抑えつつ切り離しが行われる（図４（ｄ））。これにより、単結晶シリコン１を無転位に保ちつつ、かつテールの長さを最小限に抑えながら、シリコン融液７から単結晶シリコン１の切り離すことが可能となる。
【００３３】
フリースパン法においては、シリコン融液７が入ったルツボ８を育成中の単結晶シリコン１の引き上げ速度と同じ速度で上昇させる。これにより、単結晶シリコン１の熱履歴を大きく変化させることなく単結晶シリコン１の引き上げを実質的に停止させ、その状態でシリコン融液７から単結晶シリコン１の切り離しを行う。結果として、単結晶シリコン１の下端面（すなわちシリコン融液７との界面）の形状を下向きに凸の形状にして、単結晶シリコンを無転位状態のままシリコン融液７から切り離すことができる。
【００３４】
図５を参照して、単結晶シリコン１を引き上げるときのフリースパンの成功率と１８インチのルツボ８の内壁に形成されているバリウムの添加量（ドーズ量）との関係を説明する。縦軸はフリースパンの成功率を示しており、横軸はバリウムコーティング濃度を示している。フリースパンの成功率とは、単結晶シリコン１の引き上げを行った回数のうち、フリースパン法によって単結晶シリコン１が有転位化せずに引き上げられた回数の割合である。なお、本データの取得にあたり、マルチプリング法により５本の単結晶シリコン１の引き上げを行い、それを１０回実施した。バリウムの添加は、ルツボ８の内壁に水酸化バリウム水溶液を吹き付けることで行った。図５に示すように、バリウムの添加量（ドーズ量）が１．４×１０17ａｔｏｍｓ・ｃｍ-2以上の場合は、フリースパンの成功率が４０％以下と低い値を示す。一方、バリウムの添加量（ドーズ量）が５．４×１０16ａｔｏｍｓ・ｃｍ-2以下の場合は、フリースパンの成功率が９０％程度以上と高くなる。バリウムの添加量（ドーズ量）が高いときにフリースパンの成功率が低くなる原因として、バリウムがシリコン融液７に溶け込むことが挙げられる。シリコン融液７に溶融したバリウムが、単結晶シリコン１を引き上げる際にシリコン中に取り込まれることでシリコンが有転位化してしまうと考えられる。
【００３５】
図６を参照して、再溶融回数とシリコンインゴットの引き上げ本数との関係を説明する。縦軸は再溶融回数を示しており、横軸はインゴットの引き上げ回数を示している。白丸のデータはバリウムのコーティング濃度（ドーズ量）が２．７×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ2のデータである。白三角のデータはバリウムのコーティング濃度（ドーズ量）が１．４×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ2のデータである。白四角のデータはバリウムのコーティング濃度（ドーズ量）が５．４×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ2のデータである。黒丸のデータはバリウムのコーティング濃度（ドーズ量）が１．４×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ2のデータである。黒四角のデータはバリウムのコーティング濃度（ドーズ量）が５．４×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2のデータである。単結晶シリコン１を引き上げ中に単結晶シリコン１が有転位化した場合に、有転位化した単結晶シリコン１を降下させてシリコン融液７に再度溶融させる。その後、単結晶シリコン１の引き上げを再度開始する。再溶融回数とは、単結晶シリコン１が有転位化したときに単結晶シリコン１をシリコン融液７に再溶融させた平均の回数である。引き上げ本数とは、マルチプリング法によって、複数本の単結晶シリコン１が引き上げられる場合に引き上げられた本数のことである。
【００３６】
図６を参照して、バリウムの添加量（ドーズ量）が１．４×１０16ａｔｏｍｓ・ｃｍ-2以上である場合は、引き上げ本数が５本になっても再溶融回数はほとんど変化しない。しかしながら、バリウムの添加量（ドーズ量）が５．４×１０15ａｔｏｍｓ・ｃｍ-2以下になると、引き上げ本数が多くなるにしたがって再溶融回数は多くなる。再溶融回数が多くなると、操業時間が長くなるため生産性が極端に悪化する。それゆえ、生産性やルツボ８に対する熱負荷を考慮すると、バリウムの添加量は１．４×１０16ａｔｏｍｓ・ｃｍ-2以上であることが望ましい。
【００３７】
図７を参照して、ルツボ８の温度とルツボ８のサイズの関係およびバリウムのドーズ量とルツボ８のサイズの関係について説明する。左側の縦軸はルツボ８の温度を示しており、右側の縦軸はバリウムのドーズ量を示している。横軸はルツボ８の直径を示している。サイズの大きいルツボ８を使用する場合、ルツボ８中のシリコン融液７の状態をルツボ８のサイズが小さいときの状態と同様の条件に維持するために、ルツボ８の温度を高くする必要がある。ルツボ８の温度が高くなると、ルツボ８の内壁に付着しているバリウムの結晶化が促進される。バリウムの結晶化が促進されるとシリコン融液７に溶融するバリウムの量も少なくなる。それゆえ、ルツボ８のサイズによって最適なバリウムの添加量（ドーズ量）は異なってくる。一般的にルツボ８の温度の変化量と最適なバリウムの添加量（ドーズ量）の変化率とは反比例している。たとえば、ルツボ８の温度が２０℃高くなるとバリウムの添加量（ドーズ量）は１／１０倍にする必要がある。
【００３８】
図７に示すように、ルツボ８の直径が１８インチから３２インチになると、単結晶シリコン１の引き上げのときのルツボ８の温度は、１４３０℃（１８インチ）から１４５０℃（３２インチ）にする必要がある。ルツボ８の温度が２０℃高くなると、バリウムの添加量（ドーズ量）を１／１０倍にする必要がある。ルツボ８の直径が１８インチのときの最適なバリウムの添加量が１．４×１０16ａｔｏｍｓ・ｃｍ-2以上５．４×１０16ａｔｏｍｓ・ｃｍ-2以下であるので、ルツボ８の直径が３２インチのときの最適なバリウムの添加量は１．４×１０15ａｔｏｍｓ・ｃｍ-2以上５．４×１０15ａｔｏｍｓ・ｃｍ-2以下となる。同様に、ルツボ８の直径が２４インチの場合の、最適なバリウムの添加量は５．４×１０15ａｔｏｍｓ・ｃｍ-2以上２．７×１０16ａｔｏｍｓ・ｃｍ-2以下となる。
【００３９】
なお、バリウムの添加量は、ルツボ８の内表面の表面積１ｃｍ2あたりに付着または含有するバリウム元素の量を原子数単位で表したものである。
【００４０】
次に、バリウムを含む層をルツボ８の内表面に形成する方法について説明する。
まず、バリウムを含む層（失透促進剤）として、たとえば水酸化バリウム水溶液が準備される。次に、２００〜３００℃に加熱した石英製のルツボ８に水酸化バリウム水溶液が吹き付けられる。水酸化バリウム水溶液の塗布は、ルツボ８を回転させながらスプレー式に吹き付けられる。バリウムを含む層の付着量は、吹き付け時間などによって制御可能である。
【００４１】
なお、バリウムを含む層は、ルツボ８の内表面に均一な添加量で形成されてもよいし、ルツボ８の内表面の位置によって異なった添加量で形成されてもよい。たとえば、ルツボ８の底部においてバリウムの添加量を多くし、ルツボ８の側壁部や底部においてバリウムの添加量を少なくしてもよい。
【００４２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４３】
１  単結晶シリコン、２  チャンバー、３  断熱材、４  給気口、５  排気口、６  ヒータ、７  シリコン融液、８  ルツボ、１０  単結晶シリコン製造装置、１１  直胴部、１２  ルツボ支持軸駆動装置、１３  ルツボ支持軸、１４  引上げワイヤ、１５  引上げワイヤ駆動装置、１６  シードチャック、１７  種結晶、１９  制御装置。
【図１】
0005509188.tif 000002
【図２】
0005509188.tif 000003
【図３】
0005509188.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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