(57)【要約】      （修正有）【課題】ルツボの変形を発生させることなく融液中の気泡を低減し、ウェーハに生じるピンホール不良を抑制する。【解決手段】ルツボと側面ヒータ５を初期位置であるルツボ側面４ａが主に熱せられる位置に保持し、ルツボ内に素材３０を投入する。側面ヒータ５でルツボ側面４ａを熱すると素材３０が溶解し融液３１が生成される。融液３１の一部又は全てが溶解したらルツボを初期位置よりも上昇させるか又は側面ヒータ５を初期位置よりも下降させる。この際ルツボと側面ヒータ５の初期相対位置よりもルツボ側面４ａ下側湾曲部の被熱量が大きくなるように、ルツボ又は側面ヒータ５の位置を調整する。そしてルツボと側面ヒータ５の相対位置を保持しつつ側面ヒータ５でルツボ底部４ｂを熱するとルツボ底部４ｂの被熱量がルツボ側面４ａの被熱量よりも大きくなり、気泡が外部にとばされるような対流が融液３１内で強くなる。こうして融液３１から気泡が消滅する。【選択図】図３
2008019125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ルツボと当該ルツボの側面を囲繞するように設けられた側面ヒータとを備えた単結晶製造装置を用いて半導体ウェーハの素材を溶解させる半導体ウェーハ素材の溶解方法において、
前記側面ヒータで主にルツボ側面を熱し、前記ルツボ内の素材を溶解させ融液を生成するルツボ側面加熱工程と、
前記側面ヒータによるルツボ底部の被熱量が前記ルツボ側面加熱工程時よりも大きくなるように前記ルツボと前記側面ヒータの相対位置を調整する位置調整工程と、
前記位置調整後の前記ルツボと前記側面ヒータの相対位置を保持し、前記側面ヒータでルツボ底部を熱するルツボ底部加熱工程と、を含むこと
を特徴とする半導体ウェーハ素材の溶解方法。
【請求項２】
前記位置調整工程を、前記ルツボ側面加熱工程で全素材が溶解した後に行うこと
を特徴とする請求項１記載の半導体ウェーハ素材の溶解方法。
【請求項３】
前記位置調整工程を、前記ルツボ側面加熱工程で一部素材が溶解した後に行うこと
を特徴とする請求項１記載の半導体ウェーハ素材の溶解方法。
【請求項４】
ルツボと当該ルツボの側面を囲繞するように設けられた側面ヒータとを備えた単結晶製造装置を用いて半導体ウェーハの素材を溶解させる半導体ウェーハ素材の溶解方法において、
前記側面ヒータによるルツボ底部の被熱量がルツボ側面の被熱量よりも大きくなるように前記ルツボと前記側面ヒータの相対位置を調整する位置調整工程と、
前記位置調整後の前記ルツボと前記側面ヒータの相対位置を保持し、前記側面ヒータでルツボ底部を熱して素材を溶解させ融液を生成するルツボ底部加熱工程と、を含むこと
を特徴とする半導体ウェーハ素材の溶解方法。
【請求項５】
前記位置調整工程では、前記ルツボの昇降動作範囲のうち、前記側面ヒータの輻射熱が最も大きい部分にルツボ底部が保持されるようなルツボ位置又はその上方まで前記ルツボを上昇させること
を特徴とする請求項１又は４記載の半導体ウェーハ素材の溶解方法。
【請求項６】
前記位置調整工程では、前記側面ヒータの昇降動作範囲のうち、前記側面ヒータの輻射熱が最も大きい部分にルツボ底部が保持されるような側面ヒータ位置又はその下方まで前記側面ヒータを下降させること
を特徴とする請求項１又は４記載の半導体ウェーハ素材の溶解方法。
【請求項７】
前記ルツボ底部加熱工程における前記側面ヒータの輻射熱を、前記ルツボ側面加熱工程における前記側面ヒータの輻射熱よりも多くすること
を特徴とする請求項１記載の半導体ウェーハ素材の溶解方法。
【請求項８】
前記ルツボ底部加熱工程において、ルツボの上方に配置された部材とルツボ開口部及び前記ルツボに入れられた素材が干渉しないような位置まで前記ルツボを上昇させ続けること
を特徴とする請求項３又は４記載の半導体ウェーハ素材の溶解方法。
【請求項９】
前記ルツボは、ウェーハ素材が投入される第１のルツボと、この第１のルツボの一部を内設する第２のルツボと、から構成されており、
前記側面ヒータの上下方向の長さをＬ1とし、前記第２のルツボの上下方向の長さをＬ2とし、前記第１のルツボ内面の最下端と前記側面ヒータの下端との距離のうち上下方向成分の長さをｄとした場合に、
（１／２）Ｌ2≦Ｌ1≦２Ｌ2
となるようにし、且つ前記ルツボ底部加熱工程で前記第１のルツボを
（１／４）Ｌ1≦ｄ≦（３／４）Ｌ1
となるような位置で保持すること
を特徴とする請求項１又は４記載の半導体ウェーハ素材の溶解方法。
【請求項１０】
前記ルツボ底部加熱工程では、ルツボを０．５〜１５rpmで回転させること
を特徴とする請求項１又は４記載の半導体ウェーハ素材の溶解方法。
【請求項１１】
請求項１又は４記載の方法で生成した融液に種結晶を浸漬した後にこの種結晶を引き上げて結晶を育成する場合に、結晶を周速度０．１３６ｍ／ｓ以上で回転させつつ引き上げること
を特徴とする半導体ウェーハの結晶育成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単結晶製造装置のルツボ内に半導体ウェーハの素材を入れ、側面ヒータでルツボを熱することによって半導体ウェーハの素材を溶解させる半導体ウェーハ素材の溶解方法に関し、特に側面ヒータを用いてルツボ底部を熱して融液中の気泡を低減させるものである。
【背景技術】
【０００２】
単結晶製造装置による単結晶シリコンの製造においては、石英のルツボ内に素材である多結晶の塊が投入され、ルツボ側面を囲繞するように設けられた側面ヒータによってルツボ側面が加熱される。すると素材が溶解しシリコン融液が生成される。ルツボ上部に設けられた結晶引き上げ機構の先端にはシリコンの種結晶が設けられ、この種結晶がシリコン融液に浸漬された後に引き上げられる。種結晶の引き上げは種結晶自体を引き上げ軸回りに回転させつつ行われる。すると種結晶の結晶方位に従ってシリコンが析出する。こうして析出したシリコンによって単結晶シリコンのインゴットが形成される。
【０００３】
単結晶シリコンのインゴットからはウェーハが切り出されるが、切り出されたウェーハ内にはピンホール不良とよばれる泡状の不良が生じている場合がある。ピンホール不良は、融液中に存在する気泡が単結晶シリコンに取り込まれることで発生する欠陥であり、素材溶解の際にルツボ内壁の表層に存在する気泡や素材に付着するＳｉＯガスなどが発生原因であると考えられる。
【０００４】
なお下記特許文献１、２には、素材の溶解処理を低圧で行い、インゴットの引き上げ処理を高圧で行う、というような炉内圧力の制御によってピンホール不良を低減させる技術が記載されている。
【特許文献１】特開平０５−９０９７号公報
【特許文献２】特開２０００−１６９２８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし結晶品質は炉内圧力に依存する。高品質のインゴットを実現するためには、インゴット製造時に炉内圧力を高精度に制御する必要がある。上記特許文献１、２の技術は、ピンホール不良を抑制すべく炉内圧力を制御するものであり、結晶品質について考慮されていない。上記特許文献１、２の技術で、品質の向上とピンホール不良の抑制を両立させることは困難である。
【０００６】
本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、融液中の気泡を低減し、ウェーハに生じるピンホール不良を抑制することを解決課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１発明は、
ルツボと当該ルツボの側面を囲繞するように設けられた側面ヒータとを備えた単結晶製造装置を用いて半導体ウェーハの素材を溶解させる半導体ウェーハ素材の溶解方法において、
前記側面ヒータで主にルツボ側面を熱し、前記ルツボ内の素材を溶解させ融液を生成するルツボ側面加熱工程と、
前記側面ヒータによるルツボ底部の被熱量が前記ルツボ側面加熱工程時よりも大きくなるように前記ルツボと前記側面ヒータの相対位置を調整する位置調整工程と、
前記位置調整後の前記ルツボと前記側面ヒータの相対位置を保持し、前記側面ヒータでルツボ底部を熱するルツボ底部加熱工程と、を含むこと
を特徴とする。
【０００８】
第２発明は、第１発明において、
前記位置調整工程を、前記ルツボ側面加熱工程で全素材が溶解した後に行うこと
を特徴とする。
【０００９】
第３発明は、第１発明において、
前記位置調整工程を、前記ルツボ側面加熱工程で一部素材が溶解した後に行うこと
を特徴とする。
【００１０】
第１〜第３発明は、ルツボとそのルツボの側面を囲繞するように設けられた側面ヒータとを用いて半導体ウェーハの素材を溶解させる半導体ウェーハ素材の溶解方法に関する。本発明はルツボ底部を熱することによって融液下部の温度が上昇し、融液上部と下部の温度差が大きくなるため、気泡が外部にとばされる自然対流が融液内で強くなる、という知見に基づいてなされたものである。なお実際の装置では黒鉛ルツボの内部に石英ルツボが設けられるているが、ここでは石英ルツボと黒鉛ルツボをまとめてルツボということとする。なおルツボ底部とは、ルツボ側面の下部からルツボの最下端にかけて湾曲した底面全体のことをいう。
【００１１】
ルツボと側面ヒータを初期位置に保持し、ルツボ内に素材を投入する。この初期位置とは側面ヒータでルツボ側面が主に熱せられる位置である。側面ヒータでルツボ側面を熱すると素材が溶解し融液が生成される。融液の一部又は全てが溶解したらルツボを初期位置よりも上昇させるか又は側面ヒータを初期位置よりも下降させる。この際ルツボと側面ヒータの初期相対位置よりもルツボ底部の被熱量が大きくなるように、ルツボ又は側面ヒータの位置を調整する。そしてルツボと側面ヒータの相対位置を保持しつつ側面ヒータでルツボ底部を熱するとルツボ底部の被熱量がルツボ側面の被熱量よりも大きくなり、気泡が外部にとばされるような対流が融液内で強くなる。こうして融液から気泡が消滅する。
【００１２】
第４発明は、
ルツボと当該ルツボの側面を囲繞するように設けられた側面ヒータとを備えた単結晶製造装置を用いて半導体ウェーハの素材を溶解させる半導体ウェーハ素材の溶解方法において、
前記側面ヒータによるルツボ底部の被熱量がルツボ側面の被熱量よりも大きくなるように前記ルツボと前記側面ヒータの相対位置を調整する位置調整工程と、
前記位置調整後の前記ルツボと前記側面ヒータの相対位置を保持し、前記側面ヒータでルツボ底部を熱して素材を溶解させ融液を生成するルツボ底部加熱工程と、を含むこと
を特徴とする。
【００１３】
第４発明は、第１〜第３発明と同様に、ルツボとそのルツボの側面を囲繞するように設けられた側面ヒータとを用いて半導体ウェーハの素材を溶解させる半導体ウェーハ素材の溶解方法に関する。本発明はルツボ底部を熱することによって気泡が外部にとばされるような対流が融液内で強くなる、という知見に基づいてなされたものである。
【００１４】
まずルツボ内に素材を投入する。つぎにルツボ底部の被熱量がルツボ側面の被熱量よりも大きくなる位置までルツボを上昇させるか又は側面ヒータを初期位置よりも下降させる。そしてルツボと側面ヒータの相対位置を保持しつつ側面ヒータでルツボ底部を熱すると素材が溶解し融液が生成され、さらにルツボ底部の被熱量がルツボ側面の被熱量よりも大きくなり、気泡が外部にとばされるような対流が融液内で強くなる。こうして融液から気泡が消滅する。
【００１５】
第５発明は、第１又は第４発明において、
前記位置調整工程では、前記ルツボの昇降動作範囲のうち、前記側面ヒータの輻射熱が最も大きい部分にルツボ底部が保持されるようなルツボ位置又はその上方まで前記ルツボを上昇させること
を特徴とする。
【００１６】
第６発明は、第１又は第４発明において、
前記位置調整工程では、前記側面ヒータの昇降動作範囲のうち、前記側面ヒータの輻射熱が最も大きい部分にルツボ底部が保持されるような側面ヒータ位置又はその下方まで前記側面ヒータを下降させること
を特徴とする。
【００１７】
第５、第６発明は、ルツボと側面ヒータの相対位置を調整する具体的な方法に関する。ルツボを上昇させる場合のルツボの上昇位置は、側面ヒータの輻射熱が最も大きくなる部分にルツボ底部が保持されるような位置か、又はその位置よりも上方とする。側面ヒータを下降させる場合の側面ヒータの下降位置は、側面ヒータの輻射熱が最も大きくなる部分にルツボ底部が保持されるような位置か、又はその位置よりも下方とする。
【００１８】
第７発明は、第１発明において、
前記ルツボ底部加熱工程における前記側面ヒータの輻射熱を、前記ルツボ側面加熱工程における前記側面ヒータの輻射熱よりも多くすること
を特徴とする。
【００１９】
第７発明は、側面ヒータの輻射熱を調整するものである。ルツボを上昇させた後は側面ヒータによって主にルツボ底部が熱せられる。このような状態で側面ヒータの電力を上昇させ輻射熱を多くすると、ルツボ内に素材が残存する場合は素材の溶解速度が速くなる。一方、このような状態であるとルツボ開口部はルツボ底部と比較して熱せられない。つまり側面ヒータの電力を上昇させても、ルツボ開口部は変形が生じる程の熱量を受けることがない。
【００２０】
第８発明は、第３又は第４発明において、
前記ルツボ底部加熱工程において、ルツボの上方に配置された部材とルツボ開口部及び前記ルツボに入れられた素材が干渉しないような位置まで前記ルツボを上昇させ続けること
を特徴とする。
【００２１】
第８発明は、ルツボを可能な限り上昇させるものである。側面ヒータでルツボ底部を主に熱するためには、側面ヒータの熱輻射領域であって且つ可能な限り上方にルツボを保持することが望ましい。しかしルツボの上方には、例えば熱遮蔽板のような上方部材が設けられている場合がある。したがってこの上方部材とルツボが干渉しない位置までルツボを上昇させることが望ましい。
【００２２】
また多くの素材をルツボ内に入れると素材がルツボ開口部よりも上部に迫り出す場合がある。このようにルツボ開口部よりも上方に迫り出す部分をブリッジという。このブリッジと上方部材とが干渉しない位置までルツボを上昇させる。ブリッジの位置は素材の溶解と共に低下するので、ブリッジの位置の低下に応じてルツボを上昇させる。
【００２３】
第９発明は、第１又は第４発明において、
前記ルツボは、ウェーハ素材が投入される第１のルツボと、この第１のルツボの一部を内設する第２のルツボと、から構成されており、
前記側面ヒータの上下方向の長さをＬ1とし、前記第２のルツボの上下方向の長さをＬ2とし、前記第１のルツボ内面の最下端と前記側面ヒータの下端との距離のうち上下方向成分の長さをｄとした場合に、
（１／２）Ｌ2≦Ｌ1≦２Ｌ2
となるようにし、且つ前記ルツボ底部加熱工程で前記第１のルツボを
（１／４）Ｌ1≦ｄ≦（３／４）Ｌ1
となるような位置で保持すること
を特徴とする。
【００２４】
第１０発明は、第１又は第４発明において、
前記ルツボ底部加熱工程では、ルツボを０．５〜１５rpmで回転させること
を特徴とする。
【００２５】
第９、第１０発明は、第１発明又は第４発明を効率的に行う具体的な実施態様である。
【００２６】
第１１発明は、
第１発明又は第４発明で生成した融液に種結晶を浸漬した後にこの種結晶を引き上げて結晶を育成する場合に、結晶を周速度０．１３６ｍ／ｓ以上で回転させつつ引き上げること
を特徴とする。
【００２７】
第１１発明は、第１発明又は第４発明で生成された融液を用いて単結晶を引き上げる際に、単結晶を１３rpm以上で回転させつつ引き上げることにより、融液内に残留する気泡が結晶に取り込まれることを防止するものである。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、ルツボ底部の被熱量をルツボ側面の被熱量よりも大きくすることができる。するとルツボ内の融液には気泡が外部にとばされるような対流が強くなる。こうして融液中の気泡が低減されるため、この融液から生成される単結晶シリコンは気泡を殆ど含まない。このような単結晶シリコンからウェーハを切り出せば、ピンホール不良が低減されたウェーハを生成することができる。
【００２９】
なお第１、第４発明において、ルツボを上昇させた状態で側面ヒータの輻射熱を大きくしてもルツボ底部が熱せられるのみであり、ルツボ開口部は過度に熱せられない。したがってルツボ開口部の変形は生じない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。  
図１は単結晶製造装置の構成を簡素化して示す断面図である。  
単結晶製造装置１は、昇降機構２に接続される黒鉛ルツボ３と、黒鉛ルツボ３に側面の一部及び底面に内設される石英ルツボ４と、黒鉛ルツボ３及び石英ルツボ４の側面を囲繞するように設けられる側面ヒータ５と、側面ヒータ５と炉体６内壁との間に設けられる断熱材７と、石英ルツボ４の上方に設けられる熱遮蔽板８と、熱遮蔽板８の上方に設けられる引き上げ機構９と、で構成される。なお熱遮蔽板８が設けられない場合もある。なお単結晶製造装置１の各部の動作は図示しないコントローラによって制御される。
【００３１】
昇降機構２の動作に応じて黒鉛ルツボ３と石英ルツボ４は共に単結晶の引き上げ方向に上昇動作しまたその反対方向に下降動作する。また昇降機構２の動作に応じて黒鉛ルツボ３と石英ルツボ４は共に昇降方向の軸を中心に回転動作する。なお本実施形態ではルツボ（黒鉛ルツボ３と石英ルツボ４）と側面ヒータ５の相対位置を調整するためにルツボを昇降動作させているが、側面ヒータ５を単結晶の引き上げ方向に上昇動作させまたその反対方向に下降動作させてもよい。
【００３２】
本明細書では、石英ルツボ４の昇降動作範囲のうち石英ルツボ４が受ける側面ヒータ５による被熱量が最も大きくなる位置を“熱中心”とよぶことにする。石英ルツボ底部４ｂがこの熱中心よりも下方に位置する場合は側面ヒータ５によって主に石英ルツボ側面４ａが加熱され、石英ルツボ底部４ｂがこの熱中心よりも上方に位置する場合は側面ヒータ５によって主に石英ルツボ底部４ｂが加熱される。なおルツボ底部４ｂとは、ルツボ側面の下部からルツボの最下端にかけて湾曲した底面全体のことをいう。
【００３３】
ここで熱中心に関して具体例を上げて説明する。図２に示すように、側面ヒータ５の上下方向の長さを“Ｌ1”とし、黒鉛ルツボ３の上下方向の長さを“Ｌ2”とし、石英ルツボ４の内面最下端部４ｄと側面ヒータ５の下端５ａの距離のうち上下方向成分の長さを“ｄ”とする。本実施形態の単結晶製造装置１では、
（１／２）Ｌ2≦Ｌ1≦２Ｌ2
となるように側面ヒータ５と黒鉛ルツボ３が設計されている。側面ヒータ５の輻射熱は、下端５ａから（１／４）Ｌ1以上且つ（３／４）Ｌ1以下の領域で大きい。この領域が熱中心である。このように熱中心はある程度の幅を有する。石英ルツボ側面４ａよりも石英ルツボ底部４ｂを加熱するためには、少なくとも石英ルツボ底部４ｂが熱中心の下端より上方に位置する必要がある。本実施形態の単結晶製造装置１においては、
（１／４）Ｌ1≦ｄ≦（３／４）Ｌ1
となるような条件で石英ルツボ底部４ｂを加熱することが最も効率的である。以下に示す各実施例では、このような条件が満たされる位置で石英ルツボ４が保持され、石英ルツボ底部４ｂが加熱されものとする。
【００３４】
次に単結晶製造装置１を用いて素材を溶解させる手順に関して各実施例で説明する。
【実施例１】
【００３５】
シリコン素材３０の塊を石英ルツボ４の内部に投入した後、昇降機構２を動作させて黒鉛ルツボ３及び石英ルツボ４を初期位置に配置する。この際、図３（ａ）で示すように、石英ルツボ底部４ｂが熱中心よりも下方に位置するように黒鉛ルツボ３及び石英ルツボ４を配置する。以下では「黒鉛ルツボ３及び石英ルツボ４」を「石英ルツボ４等」という。この位置で石英ルツボ４等を保持しつつ側面ヒータ５を作動させ、黒鉛ルツボ３を介して石英ルツボ側面４ａを熱する。すると石英ルツボ４内の素材３０が溶解し融液３１が生成される。この融液３１にはピンホール不良の原因となる気泡が含まれる。
【００３６】
石英ルツボ４内の素材３０が全て溶解した後、昇降機構２を動作させて石英ルツボ４等を上昇させる。この際、図３（ｂ）で示すように、石英ルツボ底部４ｂが熱中心又は熱中心よりも上方に位置するように石英ルツボ４等を配置する。この位置で石英ルツボ４等を保持しつつ側面ヒータ５を作動させ、石英ルツボ底部４ｂを熱する。側面ヒータ５による石英ルツボ底部４ｂの加熱時間は６０ｍｉｎ以上とし、上限は石英ルツボ４が変化又は変形しない範囲とする。石英ルツボ底部４ｂの加熱の際には、昇降機構２を動作させて石英ルツボ４等を回転させるとより効果的である。ルツボの回転数は０．５〜１５rpmであることが好ましい。
【００３７】
本実施例によれば、素材溶解後に、ルツボ底部の被熱量をルツボ側面の被熱量よりも大きくすることができる。すると図４で示すように、ルツボ内の融液には、気泡が外部にとばされるような対流が強くなる。このように側面ヒータの輻射熱を上昇させることなくルツボ内の対流を強くすることができ、融液中の気泡を低減できる。この融液から生成される単結晶シリコンは気泡を殆ど含まない。この単結晶シリコンからウェーハを切り出せば、ピンホール不良が低減されたウェーハを生成することができる。
【００３８】
またルツボを上昇させた状態で側面ヒータの輻射熱を大きくしてもルツボ底部が熱せられるのみであり、ルツボ開口部は過度に熱せられない。したがってルツボ開口部の変形は生じない。
【実施例２】
【００３９】
実施例２が実施例１と異なるのは石英ルツボ４等を上昇させるタイミングである。  
シリコン素材３０の塊を石英ルツボ４の内部に投入した後、昇降機構２を動作させて石英ルツボ４等を初期位置に配置する。この際、図３（ａ）で示すように、石英ルツボ底部４ｂが熱中心よりも下方に位置するように石英ルツボ４等を配置する。この位置で石英ルツボ４等を保持しつつ側面ヒータ５を作動させ、石英ルツボ側面４ａを熱する。すると石英ルツボ４内の素材３０が溶解し融液３１が生成される。この融液３１にはピンホール不良の原因となる気泡が含まれる。
【００４０】
石英ルツボ４内の素材３０が一部溶解した後、昇降機構２を動作させて石英ルツボ４等を上昇させる。実施例２では全ての素材３０が溶解しない状態で石英ルツボ４等を上昇させるため、次のような事柄を考慮する必要がある。
【００４１】
多くの素材３０を石英ルツボ４内に投入すると、図５（ａ）で示すように、素材３０が石英ルツボ開口部４ｃよりも高く積まれる場合がある。このように石英ルツボ開口部４ｃよりも上方に突出した部分をブリッジ３０ａという。素材３０の溶解初期においてはブリッジ３０ａが残存する場合があり、このような状態で石英ルツボ４等を上昇させると石英ルツボ４の上方に位置する熱遮蔽板８とブリッジ３０ａとが干渉する。このような事態を防止するために、まずは石英ルツボ４等をブリッジ３０ａと熱遮蔽板８とが干渉しない位置まで上昇させる。ブリッジ３０ａの位置は素材３０の溶解と共に低下するので、ブリッジ３０ａの位置に応じて石英ルツボ４等を徐々に上昇させる。
【００４２】
そして図５（ｂ）で示すように、ブリッジ３０ａが石英ルツボ開口部４ｃと同じ高さになったならば、ブリッジ３０ａに制限されることなく石英ルツボ４等を上昇させる。この際、図３（ｂ）で示すように、石英ルツボ底部４ｂが熱中心又は熱中心よりも上方に位置するように石英ルツボ４等を配置する。この位置で石英ルツボ４等を保持しつつ側面ヒータ５で、石英ルツボ底部４ｂを熱する。側面ヒータ５による石英ルツボ底部４ｂの加熱時間は６０ｍｉｎ以上とする。石英ルツボ底部４ｂの加熱の際には、昇降機構２を動作させて石英ルツボ４等を回転させるとより効果的である。ルツボの回転数は０．５〜１５rpmであることが好ましい。
【００４３】
なお、ブリッジが存在しない場合は、素材が一部溶解した時点で、図３（ａ）で示す初期位置から図３（ｂ）で示す位置まで石英ルツボ４を上昇させてもよい。
【００４４】
本実施例によれば、素材溶解後に、ルツボ底部の被熱量をルツボ側面の被熱量よりも大きくすることができる。するとルツボ内の融液では、気泡が外部にとばされるような対流が強くなる。このように側面ヒータの輻射熱を上昇させることなくルツボ内に対流を発生させることができ、融液中の気泡を低減できる。この融液から生成される単結晶シリコンは気泡を殆ど含まない。この単結晶シリコンからウェーハを切り出せば、ピンホール不良が低減されたウェーハを生成することができる。
【００４５】
またルツボを上昇させた状態で側面ヒータの輻射熱を大きくしてもルツボ底部が熱せられるのみであり、ルツボ開口部は過度に熱せられない。したがってルツボ開口部の変形は生じない。
【００４６】
また本実施例によれば、素材を溶解させつつ融液中の対流を強くして気泡を外部にとばすので、実施例１と比較して素材溶解から気泡消滅までの処理時間を短縮できる。
【実施例３】
【００４７】
本実施例では、石英ルツボ４の初期位置を可能な限り上方に設定し、素材溶解前に石英ルツボ４等を上昇させる。  
シリコン素材３０の塊を石英ルツボ４の内部に投入した後、昇降機構２を動作させて石英ルツボ４等を初期位置に配置する。この際、石英ルツボ底部４ｂが熱中心よりも上方に位置するように石英ルツボ４等を配置する。この位置で石英ルツボ４等を保持しつつ側面ヒータ５を作動させ、石英ルツボ底部４ｂを熱する。すると石英ルツボ４内の素材３０が溶解し融液３１が生成される。
【００４８】
本実施例によれば、素材溶解の初期段階からルツボ底部の被熱量をルツボ側面の被熱量よりも大きくすることができる。するとルツボ内の融液では、気泡が外部にとばされるような対流が強くなる。このように側面ヒータの輻射熱を上昇させることなくルツボ内の対流を強くすることができ、融液中の気泡を低減できる。この融液から生成される単結晶シリコンは気泡を殆ど含まない。この単結晶シリコンからウェーハを切り出せば、ピンホール不良が低減されたウェーハを生成することができる。
【００４９】
またルツボを上昇させた状態で側面ヒータの輻射熱を大きくしてもルツボ底部が熱せられるのみであり、ルツボ開口部は過度に熱せられない。したがってルツボ開口部の変形は生じない。
【００５０】
また本実施例によれば、素材を溶解させつつ融液中の対流を強くして気泡を外部にとばすので、実施例１と比較して素材溶解から気泡消滅までの処理時間を短縮できる。
【実施例４】
【００５１】
上記実施例１〜３は融液生成時の制御に関するが、本実施例は融液生成後の単結晶の引き上げ時の制御に関する。  
上記実施例１〜３によって生成された融液に種結晶を浸漬させた後にこの種結晶を引き上げて単結晶を育成させる。本実施例では、引き上げ機構９は種結晶を上方に引き上げると共に引き上げ軸を中心にして回転させる。その回転数は周速度０．１３６ｍ／ｓ以上で、上限は実質結晶が引き上げ可能な上限速度として０．２１ｍ／ｓである。すると融液から気泡が排出される効果所謂吐き出し効果が高まり、形成される単結晶シリコンは気泡がさらに低減される。
【００５２】
本発明者が行った実験によれば、従来技術で０．３％あったピンホール不良の発生率が本発明では０．１％に低減したという結果が得られている。
【００５３】
なお各実施例には様々な態様が考えられる。  
例えば、実施例１〜３では石英ルツボ４等を上昇させているが、側面ヒータ５を下降させてもよい。石英ルツボ４等の上昇と側面ヒータ５の下降とでは同等の効果が得られる。
【００５４】
また実施例１、２ではルツボ上昇後に側面ヒータ５の輻射熱を上昇させてもよい。また実施例３では従来よりも側面ヒータ５の輻射熱を上昇させてもよい。輻射熱を大きくすると素材溶解及び気泡消滅までの時間を更に短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１は単結晶製造装置の構成を簡素化して示す断面図である。
【図２】図２は単結晶製造装置における寸法の定義を示す図である。
【図３】図３（ａ）はルツボ側面が加熱される状態を示す図であり、図３（ｂ）はルツボ底部が加熱される状態を示す図である。
【図４】図４はルツボ内の対流を示す図である。
【図５】図５（ａ）はルツボに素材を投入した状態を示す図であり、図５（ｂ）は素材が溶解した状態を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１      単結晶製造装置
２      昇降機構
３      黒鉛ルツボ
４      石英ルツボ
４ａ  ルツボ側面
４ｂ  ルツボ底部
４ｃ  ルツボ開口部
５      側面ヒータ
【図１】
2008019125.tif 000003
【図２】
2008019125.tif 000004
【図３】
2008019125.tif 000005
【図４】
2008019125.tif 000006
【図５】
2008019125.tif 000007