(57)【要約】【課題】シリコン単結晶の酸素濃度の二極化を防止して、同じ品質のシリコン単結晶を製造することのできるシリコン単結晶の製造方法を提供すること。【解決手段】チャンバ内に不活性ガスを流し、かつ石英ルツボ内のシリコン融液に水平磁場を印加して、シリコン単結晶を引き上げるシリコン単結晶の製造方法は、熱遮蔽体の下端部および石英ルツボ内のシリコン融液の表面の間を流れる不活性ガスの流れに、引き上げ装置の結晶引き上げ軸および水平磁場の印加方向を含む平面に対して非面対称であり、かつ結晶引き上げ軸に対して非回転対称な流動分布を形成する工程Ｓ１と、形成された非面対称かつ非回転対称な流動分布を、石英ルツボ内のシリコン原料がすべて溶融するまで、無磁場で維持する工程Ｓ２と、シリコン原料がすべて溶融した後に、水平磁場を印加してシリコン単結晶の引き上げを開始する工程Ｓ３と、を実施する。【選択図】図４
2019151503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバと、前記チャンバ内に配置される石英ルツボと、前記石英ルツボの上部を覆う熱遮蔽体とを備えた引き上げ装置を用い、前記チャンバ内に不活性ガスを流し、かつ前記石英ルツボ内のシリコン融液に水平磁場を印加して、シリコン単結晶を引き上げるシリコン単結晶の製造方法であって、
前記熱遮蔽体の下端部および前記石英ルツボ内のシリコン融液の表面の間を流れる不活性ガスの流れに、前記引き上げ装置の結晶引き上げ軸および水平磁場の印加方向を含む平面に対して非面対称であり、かつ前記結晶引き上げ軸に対して非回転対称な流動分布を形成する工程と、
形成された非面対称かつ非回転対称な流動分布を、前記石英ルツボ内のシリコン原料がすべて溶融するまで、無磁場で維持する工程と、
前記シリコン原料がすべて溶融した後に、水平磁場を印加して前記シリコン単結晶の引き上げを開始する工程と、
を実施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、
前記シリコン単結晶の引き上げを開始する工程の後、前記シリコン単結晶の引き上げ終了まで、水平磁場の強度を一定値以下に下げないで前記シリコン単結晶の引き上げを行う工程、
を実施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１または請求項２に記載のシリコン単結晶の製造方法を実施するシリコン単結晶の引き上げ装置であって、
前記引き上げ装置を構成する熱遮蔽体が、前記結晶引き上げ軸および磁場印加方向を含む平面に対して、非面対称かつ結晶引き上げ軸に対して非回転対称構造であることを特徴とするシリコン単結晶の引き上げ装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のシリコン単結晶の製造方法を実施するシリコン単結晶の引き上げ装置であって、
前記引き上げ装置は、前記不活性ガスを排気する排気口を備え、
前記排気口の形状が、前記結晶引き上げ軸を中心として非対称構造とされていることを特徴とするシリコン単結晶の引き上げ装置。
【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およびシリコン単結晶の引き上げ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、チョクラルスキー法によるシリコン単結晶の引き上げにおいて、引き上げ時に水平磁場を印加するに際して、一部の磁場を遮蔽して、磁力線密度を不均一にしたり、石英ルツボの回転中心に対して、シリコン単結晶の結晶引き上げ軸をずらしてシリコン単結晶の引き上げを行う技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１９６６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、水平磁場を印加したチョクラルスキー法によるシリコン単結晶の引き上げにおいては、同一の引き上げ装置を用いて、同一の引き上げ条件でシリコン単結晶を引き上げても、引き上げられたシリコン単結晶の品質、特にシリコン単結晶中の酸素濃度が二極化することが知られるようになった。
しかしながら、前記特許文献１に記載の技術では、このような課題が生じていることについて全く認識もされていないため、前記特許文献１に記載の技術によって二極化の課題を解決できない。
【０００５】
本発明の目的は、シリコン単結晶の酸素濃度の二極化を防止して、同じ品質のシリコン単結晶を製造することのできるシリコン単結晶の製造方法、およびシリコン単結晶の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、チャンバと、前記チャンバ内配置される石英ルツボと、前記石英ルツボの上部を覆う熱遮蔽体とを備えた引き上げ装置を用い、前記チャンバ内に不活性ガスを流し、かつ前記石英ルツボ内のシリコン融液に水平磁場を印加して、シリコン単結晶を引き上げるシリコン単結晶の製造方法であって、前記熱遮蔽体の下端部および前記石英ルツボ内のシリコン融液の表面の間を流れる不活性ガスの流れに、前記引き上げ装置の結晶引き上げ軸および水平磁場の印加方向を含む平面に対して非面対称であり、かつ前記結晶引き上げ軸に対して非回転対称な流動分布を形成する工程と、形成された非面対称かつ非回転対称な流動分布を、前記石英ルツボ内のシリコン原料がすべて溶融するまで、無磁場で維持する工程と、前記シリコン原料がすべて溶融した後に、水平磁場を印加して前記シリコン単結晶の引き上げを開始する工程と、を実施することを特徴とする。
【０００７】
熱遮蔽体の下端およびシリコン融液の表面の間の不活性ガスの流れに、非面対称かつ非回転対称の流動分布を形成することにより、シリコン融液内の対流を、水平磁場の方向を中心として右回りとするか、左回りとするかに制御できる。したがって、この状態を維持することにより、シリコン融液内の対流が左回りであるかまたは右回りであるかを判定できる。そして、この状態で水平磁場を印加することにより、シリコン融液の対流を固定して、シリコン単結晶の引き上げを行うことができる。したがって、引き上げられたシリコン単結晶の酸素濃度の二極化を生じさせることなく、安定した品質のシリコン単結晶の引き上げを行うことができる。
【０００８】
本発明では、前記シリコン単結晶の引き上げを開始する工程の後、前記シリコン単結晶の引き上げ終了まで、水平磁場の強度を一定値以下に下げないで前記シリコン単結晶の引き上げを行う工程、を実施するのが好ましい。
シリコン単結晶の引き上げ終了まで、水平磁場の強度を一定値以下に下げなければ、シリコン融液内部の対流を拘束した状態でシリコン単結晶の引き上げを行うことができる。したがって、シリコン融液内部の対流を一定の状態を維持したままで、シリコン単結晶の引き上げを行い、二極化が生じることのない安定した品質のシリコン単結晶を引き上げることができる。
【０００９】
本発明の引き上げ装置は、前述したシリコン単結晶の製造方法を実施するシリコン単結晶の引き上げ装置であって、前記引き上げ装置を構成する熱遮蔽体が、前記結晶引き上げ軸および磁場印加方向を含む面に対して、非面対称かつ結晶引き上げ軸に対して非回転対称構造であることを特徴とする。
結晶引き上げ軸および磁場印加方向を含む平面に対して、熱遮蔽板を非面対称かつ結晶引き上げ軸に対して非回転対称構造とすることにより、非面対称かつ結晶引き上げ軸に対して非回転対称となる部分と、それ以外の部分とにおける不活性ガスの流動分布を、非面対称かつ結晶引き上げ軸に対して非回転対称なものとすることができる。したがって、引き上げ装置の構造を変更するだけで本発明のシリコン単結晶の製造方法を実施することができる。
【００１０】
本発明では、前記引き上げ装置は、前記不活性ガスを排気する排気口を備え、前記排気口の形状が、前記結晶引き上げ軸を中心として非対称構造とされることが考えられる。
排気口の形状を、結晶引き上げ軸を中心として非対称構造とすることにより、熱遮蔽体の下端およびシリコン融液の表面の間の不活性ガスの流れの流動分布を、非面対称かつ非回転対称なものとすることができる。したがって、これによっても簡素な構造で本発明のシリコン単結晶の製造方法を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に至る背景を説明するための模式図。
【図２】本発明の第１の実施の形態のシリコン単結晶の引き上げ装置の模式断面図。
【図３】前記実施の形態の引き上げ装置の模式平面図。
【図４】本発明のシリコン単結晶の製造方法を示すフローチャート。
【図５】本発明の第２の実施の形態のシリコン単結晶の引き上げ装置の熱遮蔽体の構造を示す模式平面図。
【図６】本発明の第３の実施の形態のシリコン単結晶の引き上げ装置の模式断面図。
【図７】本発明の第４の実施の形態のシリコン単結晶の引き上げ装置の模式断面図。
【図８】本発明の実験例における切欠形成位置を示す模式平面図。
【図９】本発明の実験例における排気口位置を示す模式平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［１］本発明に至る背景
本発明者らは、同一の引き上げ装置を用い、同一の引き上げ条件で引き上げを行っても、引き上げられたシリコン単結晶の酸素濃度が高い場合と、酸素濃度が低い場合があることを知っていた。従来、これを解消するために、引き上げ条件等を重点的に調査してきたが、確固たる解決方法が見つからなかった。
【００１３】
その後、調査を進めていくうちに、本発明者らは、図１に示すように、石英ルツボ３Ａ中に固体のポリシリコン原料を投入して、溶解した後、水平磁場を印加してシリコン単結晶１０を引き上げる工程において、水平磁場の磁力線を軸として石英ルツボ３Ａの底部からシリコン融液の表面に向かって回転する対流があることを知見した。その対流の回転方向は、左回りが優勢となる場合と、左回りが優勢となる場合の２つの対流パターンであった。
【００１４】
このような現象の発生は、発明者らは、以下のメカニズムによるものであると推測した。
まず、図１（Ａ）に示すように、水平磁場を印加せず、石英ルツボ３Ａを回転させない状態では、石英ルツボ３Ａの外周近傍でシリコン融液９が加熱されるため、シリコン融液９の底部から表面に向かう上昇方向の対流が生じている。上昇したシリコン融液９は、シリコン融液９の表面で冷却され、石英ルツボ３Ａの中心で石英ルツボ３Ａの底部に戻り、下降方向の対流が生じる。
【００１５】
外周部分で上昇し、中央部分で下降する対流が生じた状態では、図１（Ａ）熱対流による不安定性により下降流の位置は無秩序に移動し、中心からずれる。
図１（Ａ）の状態で水平磁場を印加すると、石英ルツボ３Ａの上方から見たときの下降流の回転が徐々に拘束され、図１（Ｂ）に示すように、水平磁場の中心の磁力線の位置から離れた位置に拘束される。
【００１６】
この状態を継続して水平磁場の強度を大きくすると、図１（Ｃ）に示すように、下降流の右側と左側における上昇方向の対流の大きさが変化し、図１（Ｃ）であれば、下降流の左側の上昇方向の対流が優勢になる。
最後に、図１（Ｄ）に示すように、下降流の右側の上昇方向の対流が消え去り、左側が上昇方向の対流、右側が下降方向の対流となり、右回りの対流となる。
一方、図１（Ａ）の最初の下降流の位置を石英ルツボ３Ａの回転方向に１８０度位相をずらせば、下降流は、図１（Ｃ）とは位相が１８０度ずれた左側の位置で拘束され、左回りの対流となる。
【００１７】
石英ルツボから溶出した酸素は、融液対流によって成長中の固液界面に運搬され、結晶に取り込まれる。ここで引き上げ装置内の熱環境が完全に軸対称であり、かつプロセス条件が同一であれば、右渦左渦に関係なく、結晶に取り込まれる酸素量は等しくなる。
ところが実際には、炉構造物の形が非軸対称であることや、たとえ設計上は軸対称であっても、各部材の設置位置ずれなどに起因した熱環境の不均一性から、右渦と左渦とで運搬される酸素フラックス量が異なる。
【００１８】
その結果、右渦、左渦で酸素濃度が異なるシリコン単結晶が育成される。同一の引き上げ装置で同じプロセス条件で育成したにも関わらず、対流モードの差異により酸素濃度が異なる結晶が育成されるため、酸素制御性に悪影響を及ぼし、結晶の歩留まりを大きく低下させる。
したがって、結晶育成前に２つある対流モードのうちのどちらか狙いの対流モードにし、その状態を保持しながら結晶育成を行えば良い。
【００１９】
引き上げ中の対流モードの挙動を放射温度計にて確認した結果、対流モードは磁場印加時に決定され、一度決定された対流モードは磁場を切らない限り他方に遷移することはなく、シリコン単結晶のテール部の最終まで継続することが明らかになった。したがって、磁場印加時に何らかの方法で対流モードを選択できれば、その後の引き上げ中のモードは全て固定され、結晶品質もそのモードに応じたものとなる。
以上の知見を踏まえ、本発明者らは、引き上げ装置に意図的に非対称構造を形成しておき、非対称構造によって生じるシリコン融液表面の不活性ガスの流れの分布（流動分布）に偏りを持たせることにより、シリコン単結晶中の酸素濃度が一定となるように、制御することとした。
【００２０】
［２］第１の実施の形態
図２および図３には、本発明の第１の実施の形態に係るシリコン単結晶１０の製造方法を適用できるシリコン単結晶の引き上げ装置１の構造の一例を表す模式図が示されている。引き上げ装置１は、チョクラルスキー法によりシリコン単結晶１０を引き上げる装置であり、外郭を構成するチャンバ２と、チャンバ２の中心部に配置されるルツボ３とを備える。
ルツボ３は、内側の石英ルツボ３Ａと、外側の黒鉛ルツボ３Ｂとから構成される二重構造であり、回転および昇降が可能な支持軸４の上端部に固定されている。
【００２１】
ルツボ３の外側には、ルツボ３を囲む抵抗加熱式のヒーター５が設けられ、その外側には、チャンバ２の内面に沿って断熱材６が設けられている。
ルツボ３の上方には、支持軸４と同軸上で逆方向または同一方向に所定の速度で回転するワイヤなどの結晶引き上げ軸７が設けられている。この結晶引き上げ軸７の下端には種結晶８が取り付けられている。
【００２２】
熱遮蔽体１２は、育成中のシリコン単結晶１０に対して、ルツボ３内のシリコン融液９やヒーター５やルツボ３の側壁からの高温の輻射熱を遮断するとともに、結晶成長界面である固液界面の近傍に対しては、外部への熱の拡散を抑制し、単結晶中心部および単結晶外周部の引き上げ軸方向の温度勾配を制御する役割を担う。
また、熱遮蔽体１２は、シリコン融液９からの蒸発物を炉上方から導入した不活性ガスにより、炉外に排気する整流筒としての機能もある。
【００２３】
チャンバ２の上部には、アルゴンガス（以下、Ａｒガスともいう）などの不活性ガスをチャンバ２内に導入するガス導入口１３が設けられている。チャンバ２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２内の気体を吸引して排出する排気口１４が設けられている。
ガス導入口１３からチャンバ２内に導入された不活性ガスは、育成中のシリコン単結晶１０と熱遮蔽体１２との間を下降し、熱遮蔽体１２の下端とシリコン融液９の液面との隙間を経た後、熱遮蔽体１２の外側、さらにルツボ３の外側に向けて流れ、その後にルツボ３の外側を下降し、排気口１４から排出される。
【００２４】
引き上げ装置１には、水平磁場が印加される。水平磁場の磁力線は、図２において、紙面直交方向に流れる。熱遮蔽体１２には、図３に示すように、結晶引き上げ軸７および水平磁場の印加方向を含む面Ｓに対して非面対称となり、かつ結晶引き上げ軸７に対して非回転対称構造となる切欠部１２１が形成されている。つまり、熱遮蔽体１２に切欠部１２１を形成することにより、熱遮蔽体１２の下端部および石英ルツボ３Ａ内のシリコン融液９の表面の間を流れる不活性ガスの流れに、非面対称、かつ結晶引き上げ軸７に対して、非回転対称な流動分布を形成することができる。
また、図２に示すように、チャンバ２の上部の切欠部１２１の直上には、放射温度計１５が配置され、図３に示すように、切欠部１２１の近傍となる測定点Ｐにおけるシリコン融液９の表面温度を非接触で測定することができるようになっている。
【００２５】
ガス導入口１３から供給されるＡｒガスは、シリコン融液９の表面に供給され、液面に沿って石英ルツボ３Ａの外側に向かって流れる。この際、切欠部１２１の部分を流れるＡｒガスの流速は、切欠部１２１によって隙間が大きくなっている分、多量のＡｒガスの流れが生じ、他の部分よりも流量が大きくなる。一方、切欠部が形成されていない部分のＡｒガスの流量は、隙間が小さい状態で維持される分、小さくなる。
【００２６】
このような引き上げ装置１を用いてシリコン単結晶１０を製造する場合のシリコン単結晶の製造方法について、図４に示すフローチャートに基づいて説明する。
まず、無磁場の状態でシリコン単結晶１０の対流を発生させ、石英ルツボ３Ａを回転させることにより、上下方向の対流を結晶引き上げ軸７回りに回転させる（工程Ｓ１：図１（Ａ）の状態）。
この状態をすべてのシリコン原料が溶融するまで維持する（工程Ｓ２）。
【００２７】
すべてのシリコン原料が溶融したら、水平磁場を印加して、対流の動きを拘束し、図２に示すように、シリコン融液９内の左回りの対流を切欠部１２１の形成位置に合わせ、シリコン単結晶１０の引き上げを開始する（工程Ｓ３：図１（Ｄ）の状態）。
シリコン単結晶１０の育成中は、水平磁場の強度をそのまま、少なくとも０．２Ｔ以上を維持し、シリコン単結晶１０の直胴部の引き上げを継続する（工程Ｓ４）。
シリコン単結晶１０の引き上げがテール部まで達したら、水平磁場の印加を停止して、引き上げを終了する（工程Ｓ５）。
【００２８】
このような本実施の形態によれば、以下の効果がある。
熱遮蔽体１２の下端およびシリコン融液９の表面の間のＡｒガスの流れに、結晶引き上げ軸７および水平磁場の印加方向を含む平面を中心として非面対称、かつ結晶引き上げ軸７を中心として非回転対称の流動分布を形成することにより、シリコン融液９内の対流を、水平磁場の方向を中心として右回りとするか、左回りとするかに制御できる。したがって、この状態を維持することにより、シリコン融液９内の対流が左回りであるかまたは右回りであるかを判定できる。そして、この状態で水平磁場を印加することにより、シリコン融液の対流を固定して、シリコン単結晶の引き上げを行うことができる。したがって、引き上げられたシリコン単結晶の酸素濃度の二極化を生じさせることなく、シリコン単結晶の引き上げを行うことができる。
【００２９】
シリコン単結晶１０の引き上げ終了まで、水平磁場の強度を一定値以下に下げなければ、シリコン融液１０内部の対流を拘束した状態でシリコン単結晶１０の引き上げを行うことができる。したがって、シリコン融液内部の対流を一定の状態を維持したままで、シリコン単結晶の引き上げを行い、二極化が生じることのないシリコン単結晶を引き上げることができる。
熱遮蔽体１２を、結晶引き上げ軸７および磁場印加方向を含む面に対して非面対称、かつ結晶軸７に対して非回転対称構造とすることにより、非面対称となる部分と、それ以外の部分とにおけるＡｒガスの流動分布を、非面対称かつ結晶引き上げ軸７に対して非回転対称なものとすることができる。したがって、引き上げ装置１の構造を変更するだけで、本発明のシリコン単結晶の製造方法を実施することができる。
【００３０】
なお、本発明はこれに限らず、たとえば、シリコン融液９の表面と熱遮蔽体の下端の距離を一部変更することにより、Ａｒガスの流動分布を、結晶引き上げ軸７および水平磁場の印加方向を含む面に非面対称とし、かつ結晶引き上げ軸７を中心として非回転対称としてもよい。
これにより、シリコン融液９の表面と熱遮蔽体の下端の距離が大きくなる部分では、Ａｒガスの流量が大きくなり、小さくなる部分では、Ａｒガスの流量が小さくなるので、前述した第１の実施の形態と同様の作用および効果を奏することができる。
【００３１】
［３］第２の実施の形態
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一の部分については、同一符号を付して説明を省略する。
前述の第１の実施形態では、熱遮蔽体１２に切欠部１２１を形成することにより、結晶引き上げ軸７および水平磁場の印加方向を含む面Ｓに対して、熱遮蔽体１２を非面対称、かつ結晶引き上げ軸７を中心として非回転対称の構造としていた。
【００３２】
これに対して、本実施の形態における非面対称構造は、図５に示すように、熱遮蔽体１６のシリコン単結晶を引き通す孔１６１が、偏芯した楕円状に形成されている点が相違する。孔１６１は、第１の実施の形態と同様に、水平磁場の印加方向と、結晶引き上げ軸７を含む面に対して、左側の領域の面積が大きくなっていて、かつ結晶引き上げ軸７に対して非回転対称な形状を有している。
このような本実施の形態によっても、前述した第１の実施の形態と同様の作用および効果を奏することができる。
【００３３】
［４］第３の実施の形態
前述した第１の実施の形態では、水平磁場の印加方向と結晶引き上げ軸を含む面に対して、熱遮蔽体１２を非面対称としていた。
これに対して、第３の実施の形態では、図６に示すように、引き上げ装置１Ａのチャンバ２の下部に、結晶引き上げ軸７および水平磁場の印加方向を含む面に対して、対称に２つの排気口１７Ａ、１７Ｂが設けられているが、排気口１７Ａの排気面積よりも、排気口１７Ｂの排気面積の方が大きくなっている点が相違する。
【００３４】
これにより、排気口１７Ｂからの排気量を大きくすることができるため、Ａｒガスの流動分布が、結晶引き上げ軸７および水平磁場の印加方向を含む面に対して、非面対称となり、かつ結晶引き上げ軸７を中心として非回転対称となる。したがって、前述した第１の実施の形態と同一の作用および効果を享受できる。
【００３５】
［５］第４の実施の形態
前述した第３の実施の形態では、引き上げ装置１Ａのチャンバ２の下部に２箇所の排気口１７Ａが設けられていた。
これに対して、第４の実施の形態では、図７に示すように、引き上げ装置１Ｂのチャンバ２の下部の片側１箇所に排気口１８が設けられている点が相違する。
【００３６】
片側の排気口１８からのみの排気とすることにより、排気口１８が設けられた側のＡｒガスの排気量が大きくなり、その反対側のＡｒガスの排気量が少なくなる。
このような本実施の形態によっても、Ａｒガスの流動分布が、結晶引き上げ軸７および水平磁場の印加方向を含む面に対して非面対称となり、かつ結晶引き上げ軸７を中心として非回転対称となる。したがって、前述した第１の実施の形態と同様の作用および効果を享受できる。
【実施例】
【００３７】
次に、本発明の実施例について説明する。なお、本発明は、実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
３２インチの石英ルツボ３Ａに、シリコン原料４００ｋｇを充填させ、全融させた。その後、シリコン融液９の表面と熱遮蔽体１２の下端との間の距離が３０ｍｍになるように石英ルツボ保持台を鉛直方向上下に移動させ、ルツボ回転を停止し、アルゴンの流量を１５０Ｌ／ｍｉｎに設定した。その状態で１時間保持した後に磁場を印加させ、水平磁場の印加後の対流モードが右渦であるか、左渦であるかを確認した。
【００３８】
試験は熱遮蔽体１２の形状と、設置位置を変えた複数の条件でそれぞれ１０回ずつ試行した。条件Ａは軸対称形状の熱遮蔽体である。条件Ｂは、条件Ａの熱遮蔽体１２に切欠形状を加え、図８に示すように切欠部１２１の位置が、水平磁場の印加方向と同じ向きになるように設置した。条件Ｃ、条件Ｄは、条件Ｂの熱遮蔽体を、切欠位置が水平磁場の印加方向を向いたときにそれぞれ左側９０度、右側９０度になるように設置した。条件Ｅ、条件Ｆは、図８に示すように水平磁場の印加方向を向いたときに、それぞれ左側４５度、左側１３５度になるように設置した。表１に条件Ａから条件Ｆにおける左渦、模擬渦の発生率を示す。
【００３９】
【表１】
2019151503.tif 000003
【００４０】
条件Ａ、および条件Ｂでは左渦と右渦が半々の確率で発生しており、どちらの対流モードが発生するかは実質ランダムである。つまり、従来条件の条件Ａ、および面対称形状の条件Ｂでは対流モードを制御できていない。
これに対し、条件Ｃでは１００％で左渦モードであり、さらに条件Ｄでは１００％で右渦モードである。条件Ｅおよび条件Ｆでは９０％と高い確率で左渦となっている。つまり、熱遮蔽体１２に切欠部１２１のような非面対称かつ非回転対称形状を与えることで、左渦モードと右渦モードを自在に選択できることが確認された。また、狙いの対流モードとなる確率は、非面対称性が高いほど高くなることが確認された。
【００４１】
［実施例２］
次に、実施例１の条件Ａで用いた熱遮蔽体１２を備えた炉にて、実施例１と同じ方法にて、炉体側壁に複数存在する排気口１４の形状、位置、個数を変えて試験を行った。本試験を実施した炉体には、図９に示す炉体壁の４箇所に円筒状の［排気口１］から［排気口４］が取り付けられている。表２に示すように、それぞれの排気口１４の内径を変化させた。なお表中のゼロは排気口１４を取り除いたことを意味する。
【００４２】
【表２】
2019151503.tif 000004
【００４３】
条件Ａは４箇所とも直径２０ｍｍであり、実施例１の条件Ａと同一である。条件Ｇ、Ｈ、条件Ｉ、条件Ｊは、それぞれ［排気口１］、［排気口２］、［排気口３］、［排気口４］のみを直径１０ｍｍとし、排気量を小さくした。条件Ｋ、条件Ｌは、それぞれ［排気口１］、［排気口３］のみを残し、それ以外の３つの排気口１４を取り除いた。表３にそれぞれの条件における左渦、右渦の発生率を示す。
【００４４】
【表３】
2019151503.tif 000005
【００４５】
条件Ａ、条件Ｈ、条件Ｊでは左渦と右渦が半々の確率で発生しており、どちらの対流モードが発生するかは実質ランダムである。つまり、従来条件の条件Ａ、および面対称形状の条件Ｈ、条件Ｊでは対流モードを制御できていない。
これに対して条件Ｇはわずかではあるが左渦の発生率が高く、条件Ｉでは右渦の発生率が高い。さらに、条件Ｋでは１００％で右渦であり、条件Ｌでは１００％で左渦である。つまり、排気構造を非軸対称にし、熱遮蔽体とシリコン融液間を流れるアルゴンの流速を非軸対称にすることでも、左渦モードと右渦モードを自在に選択できることが確認された。
【符号の説明】
【００４６】
１…引き上げ装置、１Ａ…引き上げ装置、１Ｂ…引き上げ装置、２…チャンバ、３…ルツボ、３Ａ…石英ルツボ、３Ｂ…黒鉛ルツボ、４…支持軸、５…ヒーター、６…断熱材、７…結晶引き上げ軸、８…種結晶、９…シリコン融液、１０…シリコン単結晶、１２…熱遮蔽体、１３…ガス導入口、１４…排気口、１５…放射温度計、１６…熱遮蔽体、１７Ａ…排気口、１７Ｂ…排気口、１８…排気口、１２１…切欠部、１６１…孔、Ｐ…測定点、Ｓ…結晶引き上げ軸および水平磁場の印加方向を含む面、Ｓ１…工程、Ｓ２…工程、Ｓ３…工程、Ｓ４…工程、Ｓ５…工程。
【図１】
2019151503.tif 000006
【図２】
2019151503.tif 000007
【図３】
2019151503.tif 000008
【図４】
2019151503.tif 000009
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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