(57)【要約】      （修正有）【課題】単結晶の有転位化を抑制可能なチョクラルスキー法による赤リン添加融液からのシリコン単結晶製造方法の提供。【解決手段】坩堝２２と、坩堝駆動部２３と、引き上げ部２６と、下端部が円形の筒状に形成された熱遮蔽体２７とを備えた単結晶引き上げ装置において、式（１）を満たす熱遮蔽体２７を用いたシリコン単結晶ＳＭの育成方法。熱遮蔽体２７の下端部の内縁から外縁側に凹む切欠部が設けられており、シリコン単結晶ＳＭの育成中に、前記切欠部を介して露出する融液の液面ＭＤ１にレーザ光を照射してその反射光を受光し、この受光結果に基づき融液の液面ＭＤ１の高さ位置を検出し、液面ＭＤ１と熱遮蔽体２７下端との距離が所定値になるように坩堝２２を上昇させるシリコン単結晶の製造方法。Ｒ≦１．２７×Ｃ…（１）Ｃ：シリコン単結晶ＳＭの直胴部ＳＭ３の半径（ｍｍ）、Ｒ：熱遮蔽体２７下端部の円環部内径の半径（ｍｍ）【選択図】図２
2018104206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン融液に赤リンが添加されたドーパント添加融液を収容する坩堝と、
前記坩堝を昇降および回転させる坩堝駆動部と、
種子結晶を前記ドーパント添加融液に接触させた後に引き上げることで、シリコン単結晶を育成する引き上げ部と、
前記坩堝の上方において前記シリコン単結晶を囲むように設けられ、下端部が円形の筒状に形成された熱遮蔽体と、
前記坩堝および前記熱遮蔽体を収容するチャンバとを備える単結晶引き上げ装置を用いたシリコン単結晶の製造方法であって、
以下の式（１）を満たす前記熱遮蔽体を用いて前記シリコン単結晶を育成することを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。
Ｒ≦１．２７×Ｃ  …  （１）
Ｃ：前記シリコン単結晶の直胴部の半径（ｍｍ）
Ｒ：前記熱遮蔽体の下端部における内径の半径（ｍｍ）
【請求項２】
請求項１に記載のシリコン単結晶の製造方法において、
前記熱遮蔽体の下端部の内縁から外縁側に凹む切欠部が設けられた前記熱遮蔽体を用いて前記シリコン単結晶を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３】
請求項２に記載のシリコン単結晶の製造方法において、
以下の式（２），（３）を満たす前記熱遮蔽体を用いて前記シリコン単結晶を育成することを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。
０．９２６≦Ｒ／Ａ  …  （２）
Ｒ／Ａ≦０．９６９  …  （３）
Ａ：前記熱遮蔽体の下端部の中心から上面視での前記切欠部における前記下端部の径方向最深部までの距離（ｍｍ）
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載のシリコン単結晶の製造方法において、
以下の式（４），（５）を満たす前記熱遮蔽体を用いて前記シリコン単結晶を育成することを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。
０．０５１≦Ｈ／Ｌ  …  （４）
Ｈ／Ｌ≦０．０７０  …  （５）
Ｈ：上面視における前記切欠部の最大幅（ｍｍ）
Ｌ：前記切欠部が無いと仮定した場合における前記熱遮蔽体の下端部の内周の長さ（ｍｍ）
【請求項５】
請求項４に記載のシリコン単結晶の製造方法において、
１個の前記切欠部が設けられた前記熱遮蔽体を用いて前記シリコン単結晶を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】
請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の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の育成中に、前記切欠部を介して露出する前記ドーパント添加融液の液面を撮像し、この撮像結果に基づき前記ドーパント添加融液の液面の高さ位置を検出し、前記液面と前記熱遮蔽体下端との距離が所定値になるように前記坩堝を上昇させ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】
請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の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の育成中に、前記切欠部を介して露出する前記ドーパント添加融液の液面にレーザ光を照射してその反射光を受光し、この受光結果に基づき前記ドーパント添加融液の液面の高さ位置を検出し、前記液面と前記熱遮蔽体下端との距離が所定値になるように前記坩堝を上昇させ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】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のシリコン単結晶の製造方法において、
下方に向かうにしたがって縮径する円錐台筒状の筒部と、前記筒部の下端部からその中心に向かって突出する円環状の円環部とを備えた前記熱遮蔽体を用いて前記シリコン単結晶を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９】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のシリコン単結晶の製造方法において、
直胴部から直径が２００ｍｍのシリコンウェーハを取得でき、かつ、前記直胴部下端の抵抗率が０．５ｍΩ・ｃｍ以上０．７ｍΩ・ｃｍ以下の前記シリコン単結晶を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１０】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のシリコン単結晶の製造方法において、
直胴部から直径が３００ｍｍのシリコンウェーハを取得でき、かつ、前記直胴部下端の抵抗率が０．７８ｍΩ・ｃｍ以上１．０ｍΩ・ｃｍ以下の前記シリコン単結晶を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１１】
シリコン融液に赤リンが添加されたドーパント添加融液を収容する坩堝と、
前記坩堝を昇降および回転させる坩堝駆動部と、
種子結晶を前記ドーパント添加融液に接触させた後に引き上げることで、シリコン単結晶を育成する引き上げ部と、
前記坩堝および前記熱遮蔽体を収容するチャンバとを備える単結晶引き上げ装置に設けられ、前記坩堝の上方において前記シリコン単結晶を囲む熱遮蔽体であって、
下端部が円形の筒状に形成された筒部と、
前記筒部の下端部からその中心に向かって突出する円環状の円環部とを備え、
前記円環部は、その内縁から外縁側に凹む切欠部を備え、以下の式（６），（７）を満たすように構成されていることを特徴とする熱遮蔽体。
（Ｃ＋３０）×０．９２６≦Ｒ  …  （６）
Ｒ≦１．２７×Ｃ  …  （７）
Ｃ：前記シリコン単結晶の直胴部の半径（ｍｍ）
Ｒ：前記円環部の内径の半径（ｍｍ）
【請求項１２】
請求項１１に記載の熱遮蔽体において、
前記切欠部は、以下の式（８）を満たすように設けられていることを特徴とする熱遮蔽体。
Ｄ≦Ｒ×０．０８  …  （８）
Ｄ：前記円環部の上面視における前記切欠部の最大深さ（ｍｍ）
【請求項１３】
請求項１１または請求項１２に記載の熱遮蔽体において、
前記切欠部は、以下の式（９），（１０）を満たすように設けられていることを特徴とする熱遮蔽体。
０．０５１≦Ｈ／Ｌ  …  （９）
Ｈ／Ｌ≦０．０７０  …  （１０）
Ｈ：前記円環部の上面視における前記切欠部の最大幅（ｍｍ）
Ｌ：前記切欠部が無いと仮定した場合における前記円環部の内周の長さ（ｍｍ）
【請求項１４】
請求項１３に記載の熱遮蔽体において、
１個の前記切欠部が設けられていることを特徴とする熱遮蔽体。
【請求項１５】
シリコン融液に赤リンが添加されたドーパント添加融液を収容する坩堝と、
前記坩堝を昇降および回転させる坩堝駆動部と、
種子結晶を前記ドーパント添加融液に接触させた後に引き上げることで、シリコン単結晶を育成する引き上げ部と、
前記坩堝の上方において前記シリコン単結晶を囲むように設けられた請求項１１から請求項１４のいずれか一項に記載の熱遮蔽体と、
前記坩堝および前記熱遮蔽体を収容するチャンバとを備えることを特徴とする単結晶引き上げ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン単結晶の製造方法、熱遮蔽体および単結晶引き上げ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、低電気抵抗率のシリコン単結晶が求められている。このようなシリコン単結晶の製造方法として、赤リンなどのｎ型ドーパントを添加する方法があるが、有転位化が発生する場合があり、この不具合を抑制する検討がなされている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の方法では、シリコン融液に赤リンが添加されたドーパント添加融液に種子結晶を着液する際に、ドーパント添加融液と種子結晶との温度差を５０〜９７Ｋにする。さらに、熱遮蔽板とドーパント添加融液液面との距離を、シリコン単結晶の直胴部を成長させる期間の開始時点では、２０ｍｍ〜３０ｍｍにし、肩部と直胴部との境界部分から引き上げ方向と反対方向に２００ｍｍ離れた位置以降の直胴部の成長期間では、６ｍｍ〜１５ｍｍにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５４２０５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のような方法では、シリコン単結晶のボトム部（直胴部の上端（引き上げ方向端部）の固化率を０％、下端を１００％とした場合における固化率が６０％以上の部分）において、組成的過冷却現象により有転位化が発生する場合があり、有転位化の発生をより抑制できる製造方法が望まれている。
【０００５】
本発明は、有転位化の発生を抑制可能なシリコン単結晶の製造方法、熱遮蔽体および単結晶引き上げ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のシリコン単結晶の製造方法は、シリコン融液に赤リンが添加されたドーパント添加融液を収容する坩堝と、前記坩堝を昇降および回転させる坩堝駆動部と、種子結晶を前記ドーパント添加融液に接触させた後に引き上げることで、シリコン単結晶を育成する引き上げ部と、前記坩堝の上方において前記シリコン単結晶を囲むように設けられ、下端部が円形の筒状に形成された熱遮蔽体と、前記坩堝および前記熱遮蔽体を収容するチャンバとを備える単結晶引き上げ装置を用いたシリコン単結晶の製造方法であって、以下の式（１）を満たす前記熱遮蔽体を用いて前記シリコン単結晶を育成することを特徴とする。
Ｒ≦１．２７×Ｃ  …  （１）
Ｃ：前記シリコン単結晶の直胴部の半径（ｍｍ）
Ｒ：前記熱遮蔽体の下端部における内径の半径（ｍｍ）
【０００７】
本発明によれば、式（１）を満たす熱遮蔽体を用いて、シリコン単結晶外縁から熱遮蔽体の下端部内縁までの距離を所定値より短くして、これらの間からのドーパント添加融液の放熱を抑制することで、シリコン単結晶のボトム部における引き上げ方向の温度勾配を、式（１）を満たさない場合と比べて大きくすることができる。したがって、組成的過冷却現象による有転位化の発生を抑制できる。
なお、「下端部が円形の筒状」とは、下方に向かうにしたがって縮径または増径する円錐台筒状、上下方向のいずれの位置でも直径が同じ円筒状、円錐台筒状と円筒状とを組み合わせた形状、縮径する円錐台筒状と増径する円錐台筒状とを組み合わせた形状などが例示できる。
【０００８】
本発明のシリコン単結晶の製造方法において、前記熱遮蔽体の下端部の内縁から外縁側に凹む切欠部が設けられた前記熱遮蔽体を用いて前記シリコン単結晶を育成することが好ましい。
【０００９】
本発明によれば、上面視において切欠部を介してドーパント添加融液を露出させることができ、液面の高さ位置確認のための液面露出範囲を十分に確保することができる。したがって、シリコン単結晶の育成中に、ドーパント添加融液の液面と熱遮蔽体下端との距離が所定値になるように坩堝を上昇させることで、シリコン単結晶のバッチ間での熱履歴や不純物濃度（酸素濃度など）を一定にすることができ、品質が安定したシリコン単結晶を得られる。
【００１０】
本発明のシリコン単結晶の製造方法において、以下の式（２），（３）を満たす前記熱遮蔽体を用いて前記シリコン単結晶を育成することが好ましい。
０．９２６≦Ｒ／Ａ  …  （２）
Ｒ／Ａ≦０．９６９  …  （３）
Ａ：前記熱遮蔽体の下端部の中心から上面視での前記切欠部における前記下端部の径方向最深部までの距離（ｍｍ）
【００１１】
Ｒ／Ａが０．９２６未満の場合、切欠部が深すぎて（Ａが大きすぎて）、ドーパント添加融液液面におけるシリコン単結晶外周方向の温度分布が不安定になる。この温度分布不安定化の影響で固液界面に高温のシリコン融液が入り込むと、シリコン単結晶が溶かされ（リメルトが起こり）再度固化し、例えば中心が下方向に凹む曲面状の成長縞が発生する。その結果、図１に示すように、上方向に凹みかつ直胴部の径方向全域に発生した成長縞のうち最下部の成長縞Ｐ１と、この成長縞Ｐ１の下側に発生し下方向に凹む成長縞のうち最上部の成長縞Ｐ２との間、かつ、シリコン単結晶ＳＭの肩部の外周部に、リメルト成長領域Ｑが形成される。このリメルト成長領域Ｑの影響により、シリコン単結晶のトップ部（直胴部における固化率が０％以上２０％以下の領域と肩部）に有転位化が発生するおそれがある。
Ｒ／Ａが０．９６９を超える場合、切欠部が浅すぎて（Ａが小さすぎて）、液面露出範囲を十分に確保できず、ドーパント添加融液の液面の高さ位置を確認することが困難になるおそれがある。
本発明によれば、式（２）を満たすことでシリコン単結晶のトップ部の有転位化発生を抑制でき、式（３）を満たすことで液面の高さ位置を容易に確認しながらシリコン単結晶の品質を安定させることができる。
【００１２】
本発明のシリコン単結晶の製造方法において、以下の式（４），（５）を満たす前記熱遮蔽体を用いて前記シリコン単結晶を育成することが好ましい。
０．０５１≦Ｈ／Ｌ  …  （４）
Ｈ／Ｌ≦０．０７０  …  （５）
Ｈ：上面視における前記切欠部の最大幅（ｍｍ）
Ｌ：前記切欠部が無いと仮定した場合における前記熱遮蔽体の下端部の内周の長さ（ｍｍ）
【００１３】
Ｈ／Ｌが０．０５１未満の場合、切欠部の幅が狭すぎて、液面露出範囲を十分に確保できず、ドーパント添加融液の液面の高さ位置を確認することが困難になるおそれがある。
Ｈ／Ｌが０．０７０を超える場合、切欠部の幅が広すぎて、ドーパント添加融液液面におけるシリコン単結晶外周方向の温度分布が不安定になり、上述のようなリメルトに起因して、シリコン単結晶のトップ部に有転位化が発生するおそれがある。
本発明によれば、式（５）を満たすことでシリコン単結晶のトップ部の有転位化発生を抑制でき、式（４）を満たすことで液面の高さ位置を容易に確認しながらシリコン単結晶の品質を安定させることができる。
なお、Ｈは、切欠部が複数の場合には、各切欠部の最大幅の合計値である。
【００１４】
本発明のシリコン単結晶の製造方法において、１個の前記切欠部が設けられた前記熱遮蔽体を用いて前記シリコン単結晶を育成することが好ましい。
【００１５】
本発明によれば、切欠部を複数設ける場合と比べて、その最大幅を大きくすることができ、液面露出範囲を十分に確保できる。その結果、ドーパント添加融液の液面の高さ位置を容易に確認できる。
【００１６】
本発明の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の育成中に、前記切欠部を介して露出する前記ドーパント添加融液の液面を撮像し、この撮像結果に基づき前記ドーパント添加融液の液面の高さ位置を検出し、前記液面と前記熱遮蔽体下端との距離が所定値になるように前記坩堝を上昇させることが好ましい。
本発明の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の育成中に、前記切欠部を介して露出する前記ドーパント添加融液の液面にレーザ光を照射してその反射光を受光し、この受光結果に基づき前記ドーパント添加融液の液面の高さ位置を検出し、前記液面と前記熱遮蔽体下端との距離が所定値になるように前記坩堝を上昇させることが好ましい。
【００１７】
これらの発明によれば、撮像手段やレーザ光を用いて、ドーパント添加融液の液面の高さ位置を正確に検出でき、シリコン単結晶の品質をより安定させることができる。
【００１８】
本発明のシリコン単結晶の製造方法において、下方に向かうにしたがって縮径する円錐台筒状の筒部と、前記筒部の下端部からその中心に向かって突出する円環状の円環部とを備えた前記熱遮蔽体を用いて前記シリコン単結晶を育成することが好ましい。
本発明のシリコン単結晶の製造方法において、直胴部から直径が２００ｍｍのシリコンウェーハを取得でき、かつ、前記直胴部下端の抵抗率が０．５ｍΩ・ｃｍ以上０．７ｍΩ・ｃｍ以下の前記シリコン単結晶を育成することが好ましい。
本発明のシリコン単結晶の製造方法において、直胴部から直径が３００ｍｍのシリコンウェーハを取得でき、かつ、前記直胴部下端の抵抗率が０．７８ｍΩ・ｃｍ以上１．０ｍΩ・ｃｍ以下の前記シリコン単結晶を育成することが好ましい。
【００１９】
本発明の熱遮蔽体は、シリコン融液に赤リンが添加されたドーパント添加融液を収容する坩堝と、前記坩堝を昇降および回転させる坩堝駆動部と、種子結晶を前記ドーパント添加融液に接触させた後に引き上げることで、シリコン単結晶を育成する引き上げ部と、前記坩堝および前記熱遮蔽体を収容するチャンバとを備える単結晶引き上げ装置に設けられ、前記坩堝の上方において前記シリコン単結晶を囲む熱遮蔽体であって、下端部が円形の筒状に形成された筒部と、前記筒部の下端部からその中心に向かって突出する円環状の円環部とを備え、前記円環部は、その内縁から外縁側に凹む切欠部を備え、以下の式（６），（７）を満たすように構成されていることを特徴とする。
（Ｃ＋３０）×０．９２６≦Ｒ  …  （６）
Ｒ≦１．２７×Ｃ  …  （７）
Ｃ：前記シリコン単結晶の直胴部の半径（ｍｍ）
Ｒ：前記円環部の内径の半径（ｍｍ）
【００２０】
育成中のシリコン単結晶の周囲には、当該シリコン単結晶の成長面近傍の表面張力によって、円環状のメニスカスが発生する。シリコン単結晶外周面からメニスカスの外縁までの距離（以下、「メニスカスの幅」と言う）は、ドーパント添加融液の物性により決まるため、シリコン単結晶のサイズによらずほぼ同じである。メニスカスの表面は曲面のため、この表面を撮像して液面の高さ位置を検出する場合、メニスカス表面に写った切欠部の形状が歪んでしまい、液面の高さ位置を正確に検出できないおそれがある。また、メニスカス表面にレーザ光を照射し、その反射光の受光結果に基づき液面の高さ位置を検出する場合、反射光の反射方向の予測が困難になり、受光部の適切な位置への設置が困難になるおそれがある。
しかし、メニスカスの形状は外縁に近づくほど平面に近くなり、メニスカス表面でも所定位置よりも外側であれば、切欠部の形状を適切に得ることができる上、反射方向の予測が容易になり、受光部の適切な位置への設置を容易に行うことができる。その所定位置がメニスカスの内縁からの距離が３０ｍｍの位置である。
以下、液面におけるメニスカスの内縁と当該内縁から３０ｍｍの位置との間の領域であって、液面の高さ位置の検出に影響を及ぼす領域を、検出影響領域と言う。さらに、液面における検出影響領域の外側の領域であって、液面の高さ位置の検出に影響を及ぼさない領域を、検出非影響領域と言う。式（６）の「３０」は、検出影響領域の幅を意味する。
また、式（６）の「０．９２６」は、式（２）に示すように、シリコン単結晶のトップ部における有転位化発生を抑制可能なＲ／Ａの最小値である。
本発明によれば、式（６）を満たすことで、上面視における切欠部の最深部の位置を検出影響領域の外側に位置させることができ、切欠部から検出非影響領域を露出させることができる。その結果、この露出した検出非影響領域を撮像したり、検出非影響領域にレーザ光を照射することで、ドーパント添加融液の液面の高さ位置を正確に検出できる。したがって、この検出結果に基づきシリコン単結晶を製造することで、シリコン単結晶の品質を安定させることができる。また、ドーパント添加融液液面におけるシリコン単結晶外周方向の温度分布を安定させることができ、シリコン単結晶のトップ部の有転位化発生を抑制できる。
式（７）を満たすことで、上記式（１）を満たす場合と同様に、シリコン単結晶のボトム部における有転位化発生を抑制できる。
【００２１】
本発明の熱遮蔽体において、前記切欠部は、以下の式（８）を満たすように設けられていることが好ましい。
Ｄ≦Ｒ×０．０８  …  （８）
Ｄ：前記円環部の上面視における前記切欠部の最大深さ（ｍｍ）
【００２２】
上面視における切欠部の最大深さは、式（２）で用いたＡ（本発明では、円環部の中心から切欠部における円環部の径方向最深部までの距離）から上記式（６）で用いたＲを減じて得られる値であり、切欠部における円環部の径方向最深部から、切欠部が無いと仮定した場合における円環部の内縁までの距離を表す。すなわち、「Ｄ＝Ａ−Ｒ」の関係を満たす。式（８）は、式（２）と、上記「Ｄ＝Ａ−Ｒ」とから求まる。
本発明によれば、式（８）を満たすことで、上述のようにシリコン単結晶のトップ部の有転位化発生を抑制できる。
【００２３】
本発明の熱遮蔽体において、前記切欠部は、以下の式（９），（１０）を満たすように設けられていることが好ましい。
０．０５１≦Ｈ／Ｌ  …  （９）
Ｈ／Ｌ≦０．０７０  …  （１０）
Ｈ：前記円環部の上面視における前記切欠部の最大幅（ｍｍ）
Ｌ：前記切欠部が無いと仮定した場合における前記円環部の内周の長さ（ｍｍ）
本発明の熱遮蔽体において、１個の前記切欠部が設けられていることが好ましい。
【００２４】
本発明の単結晶引き上げ装置は、シリコン融液に赤リンが添加されたドーパント添加融液を収容する坩堝と、前記坩堝を昇降および回転させる坩堝駆動部と、種子結晶を前記ドーパント添加融液に接触させた後に引き上げることで、シリコン単結晶を育成する引き上げ部と、前記坩堝の上方において前記シリコン単結晶を囲むように設けられた上述の熱遮蔽体と、前記坩堝および前記熱遮蔽体を収容するチャンバとを備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】リメルト成長領域の概略構成を示す図。
【図２】本発明の第１，第３実施形態に係る単結晶引き上げ装置の構成を示す模式図。
【図３】前記第１実施形態における熱遮蔽体の構成を示す模式図。
【図４】前記第１実施形態におけるシリコン単結晶の抵抗率分布の例を示すグラフ。
【図５】本発明の第２実施形態に係る単結晶引き上げ装置の構成を示す模式図。
【図６】本発明の変形例に係る熱遮蔽体の構成を示す断面図。
【図７】（Ａ），（Ｂ）は本発明の他の変形例に係る熱遮蔽体の構成を示す断面図。
【図８】本発明のさらに他の変形例に係る熱遮蔽体の構成を示す断面図。
【図９】本発明のさらに他の変形例に係る熱遮蔽体の構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。
〔単結晶引き上げ装置の構成〕
図２に示すように、単結晶引き上げ装置１は、ＣＺ法（チョクラルスキー法）に用いられる装置であって、引き上げ装置本体２と、液面位置検出手段３と、制御部４とを備えている。
引き上げ装置本体２は、チャンバ２１と、坩堝２２と、坩堝駆動部２３と、加熱部２４と、断熱筒２５と、引き上げ部２６と、熱遮蔽体２７とを備えている。
【００２７】
チャンバ２１の上部には、Ａｒガスなどの不活性ガスをチャンバ２１内に導入するガス導入口２１１が設けられている。チャンバ２１の下部には、図示しない真空ポンプの駆動により、チャンバ２１内の気体を排出するガス排出口２１２が設けられている。
坩堝２２は、シリコンウェーハの原料である多結晶のシリコンを融解し、シリコン融液Ｍとするものである。
坩堝駆動部２３は、坩堝２２を所定の速度で昇降させるとともに、坩堝２２の下端に接続された支持軸２３１を中心にして所定の速度で回転させる。
加熱部２４は、坩堝２２の外側に配置されており、坩堝２２を加熱する。
断熱筒２５は、坩堝２２および加熱部２４の周囲を取り囲むように配置されている。
引き上げ部２６は、引き上げ駆動部２６１と、一端が引き上げ駆動部２６１に接続された引き上げケーブル２６２とを備えている。引き上げ駆動部２６１は、引き上げケーブル２６２を所定の速度で昇降および回転させる。引き上げケーブル２６２の他端には、種子結晶を保持するシードホルダ２６３、または、図示しないドーピング装置が取り付けられる。ドーピング装置は、ドーパントとしての赤リンを坩堝２２内のシリコン融液Ｍにドープさせてドーパント添加融液ＭＤを生成するためのものである。
【００２８】
熱遮蔽体２７は、下端部が円形の筒状に形成され、坩堝２２の上方においてシリコン単結晶ＳＭを囲むように設けられている。熱遮蔽体２７は、下方に向かうにしたがって縮径する円錐台筒状の筒部２７１と、筒部２７１の下端からその中心に向かって突出する円環板状の円環部２７２とを備えている。
円環部２７２の内縁における図２の紙面手前側（＋Ｙ方向側）に位置する部分には、図３に示すように、外縁側に凹む１個の切欠部２７３が設けられている。
【００２９】
このような熱遮蔽体２７は、以下の式（６），（７）を満たすように構成されていることが好ましい。
（Ｃ＋３０）×０．９２６≦Ｒ  …  （６）
Ｒ≦１．２７×Ｃ  …  （７）
Ｃ：シリコン単結晶ＳＭの直胴部ＳＭ３の半径（ｍｍ）
Ｒ：円環部２７２の内径の半径（ｍｍ）
【００３０】
なお、式（６）の「３０（ｍｍ）」は、検出影響領域ＭＤ２１の幅ＭＬを表す。検出影響領域ＭＤ２１は、メニスカスＭＤ２に含まれる上面視で円環状かつ縦断面視で曲面状の領域であり、液面位置検出手段３における液面の高さ位置の検出に影響を及ぼす。検出影響領域ＭＤ２１の外側の検出非影響領域ＭＤ２２は、縦断面視でほぼ平面状あるいは平面状の領域であり、液面の高さ位置の検出に影響を及ぼさない。
【００３１】
切欠部２７３は、以下の式（８），（９），（１０）を満たすように構成されていることが好ましい。
Ｄ≦Ｒ×０．０８  …  （８）
Ｄ：上面視における切欠部２７３の最大深さ（最深部２７４の深さ）（ｍｍ）
０．０５１≦Ｈ／Ｌ  …  （９）
Ｈ／Ｌ≦０．０７０  …  （１０）
Ｈ：上面視における切欠部２７３の最大幅（ｍｍ）
Ｌ：切欠部２７３が無いと仮定した場合における円環部２７２の内周の長さ（ｍｍ）
【００３２】
切欠部２７３は、式（８）に加えて、以下の式（１１）を満たすように構成されていることが好ましい。
Ｒ×０．０３≦Ｄ  …  （１１）
【００３３】
以上のように、切欠部２７３は、式（６）を満たす形状のため、上面視における切欠部２７３の最深部２７４の位置を、検出影響領域ＭＤ２１の外側に位置させることができる。切欠部２７３は、式（９）を満たすため十分な幅を有し、式（１１）を満たすため十分な深さを有する形状になる。その結果、上面視において切欠部２７３から検出非影響領域ＭＤ２２を十分に露出させることができる。
なお、式（７），（１１）のＲの定義を「熱遮蔽体２７の下端部における内径の半径」と読み替えることができ、式（９），（１０）のＬの定義を「切欠部２７３が無いと仮定した場合における熱遮蔽体２７の下端部の内周の長さ」と読み替えることができる。
【００３４】
液面位置検出手段３は、ドーパント添加融液ＭＤの液面ＭＤ１の高さ位置を検出する。液面位置検出手段３は、撮像部３１と、位置算出部３２とを備えている。
撮像部３１は、例えばＣＣＤカメラであり、切欠部２７３を介して露出するドーパント添加融液ＭＤの液面ＭＤ１を撮像する。
位置算出部３２は、撮像部３１の撮像結果に基づいて、液面ＭＤ１の高さ位置を算出する。
【００３５】
制御部４は、メモリ４１に記憶された情報や作業者の設定入力、液面位置検出手段３における液面ＭＤ１の高さ位置の検出結果などに基づいて、チャンバ２１内のガス流量や炉内圧、加熱部２４による坩堝２２の加熱温度、坩堝２２やシリコン単結晶ＳＭの回転数などを制御して、シリコン単結晶ＳＭを製造する。
【００３６】
〔シリコン単結晶の製造方法〕
次に、シリコン単結晶ＳＭの製造方法について説明する。
なお、本実施形態では、直胴部ＳＭ３から直径が２００ｍｍのシリコンウェーハを取得可能なシリコン単結晶ＳＭを製造する場合を例示するが、３００ｍｍ、４５０ｍｍなど、他の直径のシリコンウェーハを取得可能なシリコン単結晶ＳＭを製造してもよい。
直胴部ＳＭ３の直径は、シリコンウェーハの直径が２００ｍｍの場合、２０１ｍｍ以上２３０ｍｍ以下、シリコンウェーハの直径が３００ｍｍの場合、３０１ｍｍ以上３４０ｍｍ以下、シリコンウェーハの直径が４５０ｍｍの場合、４５１ｍｍ以上５１０ｍｍ以下にすることが好ましい。
直径が２００ｍｍのシリコンウェーハ用（２００ｍｍウェーハ用）の場合、直胴部ＳＭ３の下端（固化率１００％の位置）における抵抗率は、０．５ｍΩ・ｃｍ以上０．７ｍΩ・ｃｍ以下であることが好ましく、例えば、図４の例１や例２に示すような抵抗率分布となることが好ましい。
直径が３００ｍｍのシリコンウェーハ用（３００ｍｍウェーハ用）の場合、直胴部ＳＭ３の下端における抵抗率は、０．７８ｍΩ・ｃｍ以上１．０ｍΩ・ｃｍ以下であることが好ましく、例えば、図４の例３や例４に示すような抵抗率分布となることが好ましい。
【００３７】
まず、単結晶引き上げ装置１の制御部４は、シリコン単結晶ＳＭに要求される品質、例えば抵抗率、酸素濃度を満足するための引き上げ条件である不活性ガスの流量、チャンバ２１内部の圧力、坩堝２２やシリコン単結晶ＳＭの回転数、加熱部２４の加熱条件などを設定する。なお、この設定条件は、作業者が入力したものであってもよいし、作業者が入力した目標の酸素濃度などに基づき制御部４が演算して求めたものであってもよい。
【００３８】
次に、制御部４は、加熱部２４を制御して坩堝２２を加熱することで、当該坩堝２２内のポリシリコン素材（シリコン原料）およびドーパントとしての赤リンを融解させ、ドーパント添加融液ＭＤを生成する。その後、制御部４は、ガス導入口２１１からチャンバ２１内に不活性ガスを所定の流量で導入するとともに、チャンバ２１内の圧力を減圧して、チャンバ２１内を減圧下の不活性雰囲気に維持する。
その後、制御部４は、種子結晶をドーパント添加融液ＭＤに浸漬して、坩堝２２および引き上げケーブル２６２を所定の方向に回転させながら引き上げケーブル２６２を引き上げることで、ネック部ＳＭ１、肩部ＳＭ２、直胴部ＳＭ３および図示しないテール部を有するシリコン単結晶ＳＭを育成する。
【００３９】
このシリコン単結晶ＳＭの育成中、単結晶引き上げ装置１は、液面ＭＤ１と円環部２７２の下面との距離Ｋが所定値になるように坩堝２２を上昇させる。以下、距離Ｋが所定値になるように坩堝２２の上昇を制御する処理をギャップ制御と言う。このギャップ制御において、品質が安定したシリコン単結晶を得られるように、距離Ｋは、シリコン単結晶ＳＭの固化率に応じて変化させることが好ましい。
まず、液面位置検出手段３は、撮像部３１で切欠部２７３を介して露出するドーパント添加融液ＭＤの液面ＭＤ１を撮像する。このとき、上面視において切欠部２７３から検出非影響領域ＭＤ２２が十分に露出しているため、撮像部３１は、この検出非影響領域ＭＤ２２に写った歪みがない切欠部２７３の鏡像を容易に撮像することができる。位置算出部３２は、撮像部３１で撮像された切欠部２７３の鏡像の位置に基づいて、液面ＭＤ１の高さ位置を算出する。
制御部４は、位置算出部３２での算出結果に基づいて、ギャップ制御を行う。
【００４０】
［第１実施形態の作用効果］
上記実施形態では、式（７）を満たす熱遮蔽体２７を用いているため、シリコン単結晶ＳＭと円環部２７２との間からのドーパント添加融液ＭＤの放熱を抑制でき、シリコン単結晶ＳＭのボトム部における引き上げ方向の温度勾配を大きくすることができる。したがって、組成的過冷却現象によるボトム部における有転位化の発生を抑制できる。
【００４１】
熱遮蔽体２７に切欠部２７３を設けているため、上面視における液面ＭＤ１の位置確認のための液面露出範囲を十分に確保することができる。したがって、シリコン単結晶ＳＭの育成中に、ギャップ制御を行うことで、シリコン単結晶ＳＭのバッチ間での熱履歴や不純物濃度を一定にすることができ、シリコン単結晶ＳＭの品質を安定させることができる。
【００４２】
切欠部２７３が式（８），（１０）を満たす形状のため、式（８）を満たさずに切欠部２７３が深すぎる場合や、式（１０）を満たさずに切欠部２７３の幅が広すぎる場合と比べて、液面ＭＤ１におけるシリコン単結晶ＳＭ外周方向の温度分布を安定させることができる。したがって、リメルトに起因するシリコン単結晶ＳＭのトップ部における有転位化の発生を抑制できる。
特に、切欠部２７３を１個だけ設けているため、その最大幅を大きくすることができ、液面露出範囲を十分に確保できる。その結果、液面ＭＤ１の高さ位置を容易に確認できる。
【００４３】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について図５を参照して説明する。
第１実施形態の単結晶引き上げ装置１と第２実施形態の単結晶引き上げ装置１Ａとの相違点は、液面ＭＤ１の高さ位置検出に撮像を用いる液面位置検出手段３の代わりに、レーザ光を用いる液面位置検出手段３Ａを適用した点である。
液面位置検出手段３Ａは、発光部３１Ａと、受光部３２Ａと、位置算出部３３Ａとを備えている。
【００４４】
単結晶引き上げ装置１Ａにおけるシリコン単結晶ＳＭの育成中、液面位置検出手段３Ａは、発光部３１Ａで切欠部２７３を介して露出するドーパント添加融液ＭＤの液面ＭＤ１にレーザ光ＮＬを照射する。受光部３２Ａは、液面ＭＤ１からの反射光ＮＲを受光する。このとき、上面視において切欠部２７３から検出非影響領域ＭＤ２２が十分に露出しているため、レーザ光ＮＬが検出非影響領域ＭＤ２２に入射され、反射光ＮＲの反射角は、レーザ光ＮＬの入射角とほぼ同じになる。このため、反射光ＮＲの反射方向の予測が容易になり、受光部３２Ａの適切な位置への設置が容易になる。
位置算出部３３Ａは、受光部３２Ａにおける反射光ＮＲの受光位置に基づいて、液面ＭＤ１の高さ位置を算出する。
そして、制御部４は、位置算出部３３Ａでの算出結果に基づいて、ギャップ制御を行う。
【００４５】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について図２，５を参照して説明する。
第１実施形態の単結晶引き上げ装置１と第３実施形態の単結晶引き上げ装置１Ｂとの相違点は、円環部２７２に切欠部２７３が設けられた熱遮蔽体２７の代わりに、円環部２７２Ｂに切欠部が設けられていない熱遮蔽体２７Ｂを適用した点である。
このような構成では、単結晶引き上げ装置１Ｂにおけるシリコン単結晶ＳＭの育成中、液面位置検出手段３は、シリコン単結晶ＳＭと円環部２７２Ｂ内縁との間から露出する液面ＭＤ１を撮像部３１で撮像し、位置算出部３２で液面ＭＤ１の高さ位置を算出する。そして、制御部４は、位置算出部３２での算出結果に基づいて、ギャップ制御を行う。
【００４６】
以上の熱遮蔽体２７Ｂは、上記式（７）に加えて以下の式（１２）を満たすように構成されていることが好ましい。
１．１７×Ｃ≦Ｒ  …  （１２）
【００４７】
式（１２）を満たすことで、円環部２７２Ｂがシリコン単結晶ＳＭに接触することを抑制できる。
また、熱遮蔽体２７Ｂが式（７）を満たすため、シリコン単結晶ＳＭと円環部２７２Ｂとの間からのドーパント添加融液ＭＤの放熱を抑制できる。したがって、シリコン単結晶ＳＭのボトム部における引き上げ方向の温度勾配を大きくすることができ、組成的過冷却現象によるボトム部における有転位化の発生を抑制できる。
【００４８】
［変形例］
なお、本発明は上記実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の改良ならびに設計の変更などが可能であり、その他、本発明の実施の際の具体的な手順、及び構造などは本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などとしてもよい。
【００４９】
例えば、単結晶引き上げ装置１や単結晶引き上げ装置１Ａにおいて、熱遮蔽体２７の代わりに図７（Ａ），（Ｂ）に示す熱遮蔽体２７Ｃ，２７Ｄを適用してもよい。
熱遮蔽体２７Ｃの円環部２７２Ｃには、切欠部２７３Ｃと切欠部２７５Ｃとが設けられている。切欠部２７３Ｃと切欠部２７５Ｃとは、液面ＭＤ１におけるシリコン単結晶ＳＭ外周方向の温度分布を安定させるために、シリコン単結晶ＳＭの中心を挟んで対称の位置に設けられていることが好ましい。
熱遮蔽体２７Ｄの円環部２７２Ｄには、切欠部２７３Ｄと切欠部２７５Ｄとが設けられている。
熱遮蔽体２７Ｃ，２７Ｄは、式（６），（７）を満たすことが好ましい。
切欠部２７３Ｃ，２７５Ｃ，２７３Ｄ，２７５Ｄは、式（８），（９），（１０），（１１）を満たすことが好ましい。式（９），（１０）については、切欠部２７３Ｃ，２７３Ｄの最大幅Ｈ１、切欠部２７５Ｃ，２７５Ｄの最大幅Ｈ２のそれぞれが当該式（９），（１０）を満たしていてもよいし、最大幅Ｈ１と最大幅Ｈ２との合計幅Ｈが、当該式（９），（１０）を満たしていてもよい。なお、式（８），（１１）におけるＤは、切欠部２７３Ｃ，２７５Ｃ，２７３Ｄ，２７５Ｄの最深部２７４Ｃ，２７６Ｃ，２７４Ｄ，２７６Ｄの深さである。
【００５０】
また、単結晶引き上げ装置１や単結晶引き上げ装置１Ａにおいて、熱遮蔽体２７の代わりに図８，９に示す下端部が円形の筒状に形成された熱遮蔽体２７Ｅ，２７Ｆを適用してもよい。
図８に示すように、熱遮蔽体２７Ｅは、下方に向かうにしたがって縮径する円錐台筒状の筒部２７１Ｅのみから構成されている。熱遮蔽体２７Ｅにおける筒部２７１Ｅの外周方向の一部には、上方に延びる切欠部２７３Ｅが設けられている。なお、二点鎖線で示すように、筒部２７１Ｅの下端から外側に鍔状に突出する外側突出部２７７Ｅを設けてもよい。
熱遮蔽体２７Ｅは、以下の式（１）、上記式（６）を満たすことが好ましい。切欠部２７３Ｅは、以下の式（４），（５）、上記式（８），（１１）を満たすことが好ましい。なお、式（８），（１１）におけるＤは、上面視での切欠部２７３Ｅの最深部２７４Ｅの深さである。
Ｒ≦１．２７×Ｃ  …  （１）
Ｃ：シリコン単結晶ＳＭの直胴部ＳＭ３の半径（ｍｍ）
Ｒ：熱遮蔽体２７Ｅの下端部における内径の半径（ｍｍ）
０．０５１≦Ｈ／Ｌ  …  （４）
Ｈ／Ｌ≦０．０７０  …  （５）
Ｈ：上面視における切欠部２７３Ｅの最大幅（ｍｍ）
Ｌ：切欠部２７３Ｅが無いと仮定した場合における熱遮蔽体２７Ｅの下端部の内周の長さ（ｍｍ）
【００５１】
図９に示すように、熱遮蔽体２７Ｆは、下方に向かうにしたがって縮径する円錐台筒状の筒部２７１Ｆのみから構成され、切欠部を備えていない。
熱遮蔽体２７Ｆは、上記式（１）に加えて、上記式（１２）を満たすことが好ましい。
【００５２】
図６に示す熱遮蔽体２７Ｂを図５に示す単結晶引き上げ装置１Ａに適用してもよい。
熱遮蔽体の円環部に設ける切欠部の個数は、３個以上であってもよいし、形状は半円状など上記形状以外の形状でもよい。
ギャップ制御において、目視により液面ＭＤ１の高さ位置を認識してもよいし、液面ＭＤ１の高さ位置を検出せずに過去の製造実績に基づき坩堝２２を上昇させてもよい。
筒部２７１，２７１Ｅ，２７１Ｆは、下方に向かうにしたがって増径する円錐台筒状、上下方向のいずれの位置でも直径が同じ円筒状、円錐台筒状と円筒状とを組み合わせた形状、縮径する円錐台筒状と増径する円錐台筒状とを組み合わせた形状など、下端部が円形の筒状であればいずれの形状であってもよい。
【実施例】
【００５３】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。
【００５４】
［実験１：熱遮蔽体の円環部の内径半径とシリコン単結晶ボトム部における有転位化との関係］
〔シリコン単結晶の製造方法〕
｛実験例１｝
熱遮蔽体として、図６に示すように円環部に切欠部が設けられておらず、かつ、以下の表１に示すように円環部の内径の半径（内径半径）Ｒが１４０ｍｍのものを準備した。この実験例１の熱遮蔽体を図２に示すような単結晶引き上げ装置にセットし、２００ｍｍウェーハ用（実際の直胴部の半径Ｃが１０２．５ｍｍ）、かつ、図４の例１または例２に示すように、直胴部の下端における狙いの抵抗率が０．５ｍΩ・ｃｍ以上０．７ｍΩ・ｃｍ以下のシリコン単結晶を製造した。なお、ドーパントを赤リンにした。
【００５５】
｛実験例２〜９｝
実験例２〜５については、内径半径Ｒが表１に示すような値の熱遮蔽体を用いたこと以外は、実験例１と同様の条件でシリコン単結晶を製造した。
実験例６〜９については、内径半径Ｒが表１に示すような熱遮蔽体を用いたことと、３００ｍｍウェーハ用（実際の直胴部の半径Ｃが１５３．５ｍｍ）にしたことと、図４の例３または例４に示すように、直胴部の下端における狙いの抵抗率を０．７８ｍΩ・ｃｍ以上１．０ｍΩ・ｃｍ以下にしたこと以外は、実験例１と同様の条件でシリコン単結晶を製造した。
【００５６】
【表１】
2018104206.tif 000003
【００５７】
〔考察〕
実験例１〜９における円環部内径割合（Ｒ／Ｃ）、シリコン単結晶の製造本数（トライ数）、ボトム部に有転位化が発生していないシリコン単結晶の本数（合格数）、ボトム部の無転位化率（合格数／トライ数）を表１に示す。
表１に示すように、実験例３〜５、実験例７〜９において、ボトム部の無転位化率が６６％を超えた。このときの円環部内径半径（Ｒ／Ｃ）は、１．２７以下であった。
このように、シリコン単結晶外縁から円環部内縁までの距離をある程度短くすることで、これらの間からのドーパント添加融液の放熱が抑制され、その結果、ボトム部における引き上げ方向の温度勾配が大きくなり、組成的過冷却現象による有転位化の発生が抑制されたと考えられる。
以上のことから、Ｒ／Ｃが１．２７以下となるように、つまり式（７）を満たすように熱遮蔽体を構成することで、ボトム部における有転位化の発生を抑制できることが確認できた。
【００５８】
［実験２：熱遮蔽体の切欠部形状とシリコン単結晶トップ部における有転位化との関係］
〔シリコン単結晶の製造方法〕
｛実験例１０｝
熱遮蔽体として、図３に示すように円環部に１個の切欠部が設けられ、かつ、円環部の内径半径Ｒ、上面視における切欠部の最大幅Ｈ、円環部の中心から切欠部の最深部までの距離Ａが以下の表２に示すような値のものを準備した。この実験例１０の熱遮蔽体を図２に示すような単結晶引き上げ装置にセットし、２００ｍｍウェーハ用、かつ、図４の例１または例２に示すように、直胴部の下端における狙いの抵抗率が０．７ｍΩ・ｃｍ以下のシリコン単結晶を製造した。
【００５９】
｛実験例１１〜１３｝
内径半径Ｒ、最大幅Ｈ、距離Ａが表２に示すような熱遮蔽体を用いたこと以外は、実験例１０と同様の条件でシリコン単結晶を製造した。
【００６０】
【表２】
2018104206.tif 000004
【００６１】
〔考察〕
実験例１０〜１３における円環部内径割合（Ｒ／Ｃ）、切欠部が無いと仮定した場合における円環部内周の長さＬ（Ｌ＝２πＲ）、切欠部幅割合（Ｈ／Ｌ）、切欠部深さ割合（Ｒ／Ａ）、切欠部の最大深さＤ（＝Ａ−Ｒ）、トライ数、合格数、直胴部におけるトップ部の無転位化率（合格数／トライ数）、ギャップ制御の安定性を表２に示す。
表２に示すように、実験例１１〜１３において、トップ部の無転位化率が８０％を超え、かつ、ギャップ制御を安定して行えた。一方で、実験例１０では、トップ部の無転位化率が２０％と低くなり、かつ、ギャップ制御を安定して行えなかった。
実験例１１〜１３の切欠部幅割合（Ｈ／Ｌ）は、０．０６５以上０．０７０以下であり、切欠部深さ割合（Ｒ／Ａ）は、０．９２６以上０．９６９以下であった。
なお、ギャップ制御を安定して行えたとは、液面ＭＤ１と円環部２７２の下面との距離Ｋを設定値±２ｍｍの範囲で制御できたということである。
【００６２】
Ｈ／Ｌが０．０７０を超える場合、つまり切欠部の幅が広すぎる場合、トップ部の無転位化率が低くなるのは、ドーパント添加融液液面におけるシリコン単結晶外周方向の温度分布が不安定になり、その結果、シリコン単結晶の肩部にリメルトに起因するリメルト成長領域が形成され、トップ部に有転位化が発生したためと考えられる。
また、切欠部の最大幅Ｈは、ギャップ制御を行うに際し液面露出範囲を十分に確保するためには、４０ｍｍ以上あることが好ましい。このことから、Ｈ／Ｌが０．０５１（＝４０／７８５）以上となるように熱遮蔽体を構成することが好ましい。
以上のことから、式（９），（１０）を満たすように熱遮蔽体を構成することで、トップ部における有転位化の発生を抑制できるとともに、適切なギャップ制御により品質が安定したシリコン単結晶を得られることができることが確認できた。
【００６３】
Ｒ／Ａが０．９２６未満の場合、つまり切欠部が深すぎる場合、トップ部の無転位化率が低くなるのは、切欠部の幅が広すぎる場合と同様に、ドーパント添加融液液面におけるシリコン単結晶外周方向の温度分布が不安定になったためと考えられる。
また、Ｒ／Ａが０．９６９を超える場合、つまり切欠部が浅すぎる場合、ギャップ制御を行うに際し液面露出範囲を十分に確保できないおそれがある。
以上のことから、以下の式（２），（３）を満たすように熱遮蔽体を構成することで、トップ部における有転位化の発生を抑制できるとともに、適切なギャップ制御により品質が安定したシリコン単結晶を得られることができることが確認できた。
０．９２６≦Ｒ／Ａ  …  （２）
Ｒ／Ａ≦０．９６９  …  （３）
【００６４】
ここで、シリコン単結晶の周囲には必然的にメニスカスが発生するため、より安定したギャップ制御を行いシリコン単結晶の品質を高めるためには、メニスカスの検出非影響領域を切欠部から露出させることが好ましい。そのためには、切欠部の最深部の位置を検出影響領域の外側に位置させる必要がある。
上述のように検出影響領域の幅は３０ｍｍであり、式（２）からＲ／Ａ（切欠部深さ割合）の最小値が０．９２６と決まっていることから、式（２）の「Ａ」に「Ｃ（シリコン単結晶の半径）＋３０（検出影響領域の幅）」を代入して変形することで、式（６）を得ることができる。
【００６５】
式（６）に実験例１０〜１３のＣの値を代入すると、「１２２．７≦Ｒ」という式が得られる。この式の充足性を確認すると、実験例１１〜１３は充足するが、実験例１０は充足しない。この結果は、表２におけるギャップ制御の安定性の評価結果と一致する。
したがって、式（６）を満たすように熱遮蔽体を構成することで、ギャップ制御の安定性を図ることができ、その結果、より品質が安定したシリコン単結晶を得られることができることが確認できた。
【００６６】
また、上述したメニスカスを考慮に入れた切欠部の深さについて検討すると、切欠部の最大深さＤは「Ａ−Ｒ」で表される。式（２）からＲ／Ａの最小値が０．９２６と決まっていることから、式（２）に「Ａ−Ｒ」を代入して変形することで、式（８）を得ることができる。
式（８）に実験例１０〜１３のＲの値を代入して、その充足性を確認すると、実験例１１〜１３は充足するが、実験例１０は充足しない。この結果は、表２におけるギャップ制御の安定性の評価結果と一致する。
したがって、好ましくは、式（６）に加えて、式（８）を満たすように熱遮蔽体を構成することで、ギャップ制御の安定性を図ることができ、より品質が安定したシリコン単結晶を得られることができることが確認できた。
【符号の説明】
【００６７】
１，１Ａ，１Ｂ…単結晶引き上げ装置、２１…チャンバ、２２…坩堝、２３…坩堝駆動部、２６…引き上げ部、２７，２７Ｂ，２７Ｃ，２７Ｄ，２７Ｅ，２７Ｆ…熱遮蔽体、２７１…筒部、２７２，２７２Ｂ，２７２Ｃ，２７２Ｄ…円環部、２７３，２７３Ｃ，２７３Ｄ，２７３Ｅ，２７３Ｆ，２７５Ｃ，２７５Ｄ…切欠部、ＭＤ…ドーパント添加融液、ＳＭ…シリコン単結晶、ＳＭ３…直胴部。
【図１】
2018104206.tif 000005
【図２】
2018104206.tif 000006
【図３】
2018104206.tif 000007
【図４】
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【図５】
2018104206.tif 000009
【図６】
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【図７】
2018104206.tif 000011
【図８】
2018104206.tif 000012
【図９】
2018104206.tif 000013