(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
種結晶をるつぼの融液に着液させ、引上げ指令に応じた引上げ速度で前記種結晶を引上げることにより、不純物が添加された単結晶半導体を製造する単結晶半導体の製造方法において、
結晶直径の目標値と結晶直径の現在値との偏差を演算するステップと、
前記結晶直径の偏差を零にするための引上げ指令値として、現在の引上げ速度に対する速度増減量を、引上げ速度の１０秒間の速度変動幅が０．０２５ｍｍ/min未満になる範囲に規制して演算するステップと、
現在の引上げ速度に対して演算された速度増減量だけ引上げ速度を増減する引上げ指令を出力して単結晶半導体を引上げるステップと
を含む単結晶半導体の製造方法。
【請求項２】
融液に１５００ガウス以上の強度の磁場を印加して単結晶半導体を引上げることを特徴とする請求項１記載の単結晶半導体の製造方法。
【請求項３】
単結晶半導体に添加される不純物は、ボロンBまたはガリウムＧａであり、不純物濃度は、８．０ｅ１７atoms/cc以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の単結晶半導体の製造方法。
【請求項４】
単結晶半導体に添加される不純物は、リンＰまたはアンチモンＳｂまたは砒素Ａsであり、不純物濃度は、５．０ｅ１７atoms/cc以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の単結晶半導体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＺ法（チョクラルスキー法）を用いて単結晶シリコンなどの単結晶半導体を製造する製造方法に関し、平坦度の高い半導体ウェーハを取得できるように単結晶半導体を製造する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方法の１つにＣＺ法がある。【０００３】
ＣＺ法で成長させて引き上げられた単結晶シリコン（インゴット）は、スライスされ、研磨され、エッチングされて、半導体デバイス製造用のシリコンウェーハとして提供される。【０００４】
すなわち、融液には、シリコンウェーハが所望の抵抗率を得るためにボロンＢ等の不純物が添加された上で、単結晶シリコンを融液から引上げ成長される。【０００５】
ここで、単結晶シリコンを引上げ成長させる過程で、不純物は、均一に取り込まれるわけではない。このため、引上げ成長させた単結晶シリコン（インゴット）から取得されたシリコンウェーハを、縦方向（ウェーハ面に対して垂直）に切ったとき、不純物の濃度ムラに応じた成長縞が観察され、ウェーハ面内では、リング状の不純物濃度ムラが観察される。【０００６】
一方、近年、半導体デバイスの種類によっては、シリコンウェーハの表面の平坦度に高いスペックのものが要求されている。【０００７】
本発明に関連する従来技術として、下記特許文献１がある。【０００８】
この特許文献１には、石英るつぼから融液を介して単結晶シリコンに取り込まれる酸素に着目し、シリコンウェーハの面内の現れる酸素濃度ムラを小さくさせる発明が記載されている。その手法は、ヒータのスリットのオーバーラップ長さｈと、ヒータの内径ｄとの比率ｈ/ｄを０．７０以下にすることによって、シリコンウェーハの面内の酸素濃度ムラを小さくさせるというものである。
【特許文献１】特開平１１−１１６３９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明者は、シリコンウェーハ面内の不純物の濃度ムラは、硬さのムラとなって現れ、これがウェーハの平坦度に影響を及ぼすという新たな知見を発見するに至った。特に不純物を高濃度に添加した場合には、硬さのムラが生じやすい。【００１０】
すなわち、不純物が添加されると、結晶硬化効果が生じる。このためシリコンウェーハ面内では不純物濃度ムラは硬さのムラとして顕在化し、研磨工程で研磨すると、ウェーハ面内各部での硬さの違いによって微小な凹凸が生じる。同様に、エッチング工程でエッチングを行うと、濃度ムラにより微小な凹凸が生じる。このように形成された微小な凹凸は、平坦度を劣化させる原因となる。【００１１】
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであり、融液から単結晶半導体を引上げ成長させる過程で、単結晶半導体に不純物が、より均一に取り込まれるようにすることで、半導体ウェーハ面内での不純物濃度ムラを小さくさせ、もってウェーハの平坦度を向上させることを、解決課題とするものである。【００１２】
なお、上記特許文献１に記載された発明は、石英るつぼから融液を介して単結晶半導体に取り込まれる酸素を対象とし、ウェーハ面内酸素濃度ムラを小さくさせる発明であり、融液から単結晶半導体に取り込まれる不純物（ボロン等）を対象とし、ウェーハ面内での不純物濃度ムラを小さくさせる本発明とは、異なるものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
第１発明は、
種結晶をるつぼ内の融液に着液させ、前記種結晶を引き上げることにより、不純物が添加された単結晶半導体を製造する単結晶半導体の製造方法において、
単結晶半導体を引き上げる過程で、引上げ速度の変動を抑制することにより、単結晶半導体内の不純物の濃度ムラを小さくすること
を特徴とする。【００１４】
第２発明は、種結晶をるつぼ内の融液に着液させ、前記種結晶を引き上げることにより、不純物が添加された単結晶半導体を製造する単結晶半導体の製造方法において、
単結晶半導体を引き上げる過程で、引上げ速度の１０秒間の速度変動幅を０．０２５ｍｍ/ｍｉｎ未満に調整すること
を特徴とする。【００１５】
第３発明は、第１発明において、
単結晶半導体の直径が所望の直径となるように引上げ速度を調整する制御を行うに際して、融液に１５００ガウス以上の強度の磁場を印加すること
を特徴とする。【００１６】
第４発明は、第２発明において、
単結晶半導体の直径が所望の直径となるように引上げ速度を調整する制御を行うに際して、融液に１５００ガウス以上の強度の磁場を印加すること
を特徴とする。【００１７】
第５発明は、第１発明〜第４発明において、
単結晶半導体に添加される不純物は、ボロンＢまたはガリウムＧaであり、不純物濃度は、８．０ｅ１７atoms/cc以上であること
を特徴とする。【００１８】
第６発明は、第１発明〜第４発明において、
単結晶半導体に添加される不純物は、リンＰまたはアンチモンＳbまたは砒素Ａsであり、不純物濃度は、５．０ｅ１７atoms/cc以上であること
を特徴とする。【００１９】
本発明者は、ウェーハ面に対して垂直に切断したときの成長縞の間隔が不均一で、ウェーハ面内でリング状の不純物濃度ムラがあるのは、つぎの原因であると考えた。【００２０】
１）単結晶シリコン６の引上げ時に、融液５の対流に不均一な流れが形成され、融液５から単結晶シリコン６に取り込まれる不純物濃度が変化する。【００２１】
２）単結晶シリコン６が成長する間に単結晶シリコン６が回転することにより温度差が生じてリメルト（一旦固まった結晶が液状に戻る）が発生し、それによって融液５から単結晶シリコン６に取り込まれる不純物濃度が変化する。【００２２】
３）単結晶シリコン６と融液５との接合部である成長界面（固液界面）の勾配がきつく、このためウェーハ縦断面でみたとき多くの成長界面を横切った成長縞（不純物濃度のムラがある）が観察される。【００２３】
そこで、本発明者は、ウェーハ面に対して垂直に切断したときの成長縞の間隔を均一に（かつ成長縞を緻密かつ薄く）し、ウェーハ面内でのリング状の不純物濃度ムラを小さく（無くす）には、つぎの点が重要であると考えた。【００２４】
４）引き上げ速度の変動を抑制して、リメルトを回避する。【００２５】
そして、上記仮定のもとに実験を行ったところ、図３に示す結果が得られ、上記仮定が正しいことが証明された。【００２６】
すなわち、第１発明によれば、単結晶半導体６を引き上げる過程で、引上げ速度の変動を抑制することにより、単結晶半導体６内の不純物の濃度ムラを小さくすることができた。【００２７】
第２発明によれば、単結晶半導体６を引き上げる過程で、引上げ速度の１０秒間の速度変動幅ΔＶを０．０２５ｍｍ/ｍｉｎ未満に調整することにより、単結晶半導体６内の不純物の濃度ムラを小さくすることができた（図３参照）。【００２８】
を特徴とする。【００２９】
更には、単結晶半導体６の直径が所望の直径となるように引上げ速度を調整する制御を行うに際して、融液５に１５００ガウス以上の強度の磁場を印加することが、引上げ速度の変動の抑制に有効である（第３発明、第４発明）。すなわち、磁場が１５００ガウス以上印加されることで、融液５の対流が抑制され、これにより融液５の温度変動、特に成長界面（固液界面）での温度変動が抑制され、制御時に引上げ速度の増減量が小さくなり、引上げ速度の変動を抑制することができた。【００３０】
本発明によれば、不純物濃度ムラが小さくなるため、半導体ウェーハ面内での硬さのムラは小さくなり、研磨あるいはエッチング加工を施した場合、濃度ムラによる微小な凹凸は発生しなくなり（少なくなり）、加工後の平坦度が従来よりも向上する。【００３１】
不純物濃度ムラが平坦度に影響を及ぼすのは、不純物が結晶硬化効果を得る程度の高濃度に添加されているからであると考えられる。【００３２】
このため、不純物がボロンＢ、ガリウムＧaの場合には、８．０ｅ１７atoms/cc以上の濃度を添加すると、本発明の効果が特に高められる（第５発明）。【００３３】
また、不純物がリンＰ、アンチモンＳb、砒素Ａsである場合には、５．０ｅ１７atoms/cc以上の濃度を添加すると、本発明の効果が特に高められる（第６発明）。【００３４】
しかし、本発明によれば、不純物濃度の大きさ如何によらずに、引上げ速度の変動を抑制することで、シリコンウェーハの不純物濃度ムラを小さくできるという効果が得られるため、第５発明、第６発明に示す高濃度に限定されることなく、実施することができる。【００３５】
また、本発明は、ガリウム砒素などのシリコン以外の単結晶半導体の引上げにも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は実施形態の単結晶引上げ装置を示す図である。
【図２】図２は実施形態の制御内容を示すフローチャートである。
【図３】図３は引上げ速度変動幅を変えて単結晶シリコンを引き上げて、シリコンウェーハの不純物濃度ムラを評価した実験結果を示した表である。
【図４】図４は、横軸を時間とし、縦軸を過去１０秒間の引上げ速度変動幅として、速度変動プロファイルを示したグラフであり、最高値が０．０３３ｍｍ/ｍｉｎとなっている速度変動プロファイルを示した図である。。
【図５】図５は、横軸を時間とし、縦軸を過去１０秒間の引上げ速度変動幅として、速度変動プロファイルを示したグラフであり、最高値が０．０１１ｍｍ/ｍｉｎとなっている速度変動プロファイルを示した図である。
【図６】図６（ａ）、（ｂ）は、引上げ速度変動幅が、０．０３３ｍｍ/ｍｉｎ、０．０１１ｍｍ/ｍｉｎそれぞれの場合について、ウェーハ縦断面の成長縞の写真を示した図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下図面を参照して実施形態の装置について説明する。【００３８】
図１は実施形態の構成を側面からみた図である。【００３９】
同図１に示すように、実施形態の単結晶引上げ装置１は、単結晶引上げ用容器としてのＣＺ炉（チャンバ）２を備えている。図１の単結晶引上げ装置１は、たとえば直径２００ｍｍ〜３００ｍｍの単結晶シリコンインゴット６を製造するに好適な装置である。【００４０】
ＣＺ炉２内には、多結晶シリコンの原料を溶融して融液５として収容する石英るつぼ３が設けられている。なお、直径３００ｍｍの単結晶シリコンを引き上げるためには、３００ｋｇ程度の多結晶シリコンが石英るつぼ３内にチャージされる。石英るつぼ３は、その外側が黒鉛るつぼ１１によって覆われている。石英るつぼ３の外側にあって側方には、石英るつぼ３内の多結晶シリコン原料を加熱して溶融する、円筒形状のヒータ９が設けられている。ヒータ９の出力（パワー；ｋＷ）は制御され、融液５に対する加熱量が調整される。たとえば、融液５の温度が検出され、検出温度をフィードバック量とし融液５の温度が目標温度になるように、ヒータ９の出力が制御される。【００４１】
なお実施形態ではヒータ９によって融液５を外部より加熱しているが、加熱手段としてはヒータに限定されるものではなく、いかなる加熱手段を使用してもよい。たとえば電磁加熱による方法、レーザ照射による加熱を採用してもよい。【００４２】
ヒータ９とＣＺ炉２の内壁との間には、保温筒１３が設けられている。【００４３】
石英るつぼ３の上方には、引上げ機構４０が設けられている。引上げ機構４０は、引上げ軸４１と引上げ軸４１の先端のシードチャック４２を含む。シードチャック４２によって種結晶１４が把持される。ここで、引上げ軸４１は、ワイヤであり引上げ軸としてのワイヤ４１は、巻き取りドラム４３によって巻き取られる。巻き取りドラム４３は、モータ４４によって回転される。モータ４４には、同モータ４４にかかる負荷を検出することにより、引き上げられる単結晶シリコン６の重量（結晶重量）を検出するロードセル４５が付設されている。制御盤５０は、ロードセル４４の検出値をフィードバック量として取り込み、後述する図２で示す内容のフィードバック制御を実行し、モータ４４に対して駆動指令を出力する。【００４４】
なお図１では、引上げ軸４１をワイヤで構成しているが、シャフトで構成してもよい。【００４５】
石英るつぼ３内で多結晶シリコン（Ｓi）が加熱され溶融される。融液５の温度が安定化すると、引上げ機構４０が動作し融液５から単結晶シリコン６（単結晶シリコンインゴット）が引き上げられる。すなわち引上げ軸４１が降下され引上げ軸４１の先端のシードチャック４２に把持された種結晶１４が融液５に浸漬される。種結晶１４を融液５になじませた後引上げ軸４１が上昇する。シードチャック４２に把持された種結晶１４が上昇するに応じて単結晶シリコンが成長する。引上げの際、石英るつぼ３は回転軸１０によって回転速度ω1（例えば０．１〜０．２ｒｐｍ）で回転する。また引上げ機構４０の引上げ軸４１は回転軸１０と同方向に回転速度ω2で回転する。【００４６】
また回転軸１０は鉛直方向に駆動することができ、石英るつぼ３を上下動させ任意の位置に移動させることができる。【００４７】
ＣＺ炉２内と外気を遮断することで炉２内は真空（たとえば２０Torr程度）に維持される。すなわちＣＺ炉２には不活性ガスとしてのアルゴンガス７が供給され、ＣＺ炉２の排気口からポンプによって排気される。これにより炉２内は所定の圧力に減圧される。【００４８】
単結晶引上げのプロセス（１バッチ）の間で、ＣＺ炉２内には種々の蒸発物が発生する。そこでＣＺ炉２にアルゴンガス７を供給してＣＺ炉２外に蒸発物とともに排気してＣＺ炉２内から蒸発物を除去しクリーンにしている。アルゴンガス７の供給流量は１バッチ中の各工程ごとに設定する。【００４９】
単結晶シリコン６の引上げに伴い融液５が減少する。融液５の減少に伴い融液５と石英るつぼ３との接触面積が変化し石英るつぼ３からの酸素溶解量が変化する。この変化が、引き上げられる単結晶シリコン６中の酸素濃度分布に影響を与える。そこで、これを防止するために、融液５が減少した石英るつぼ３内に多結晶シリコン原料または単結晶シリコン原料を引上げ後あるいは引上げ中に追加供給してもよい。【００５０】
石英るつぼ３の上方にあって、単結晶シリコン６の周囲には、略逆円錐台形状の熱遮蔽板８（ガス整流筒、輻射シールド）が設けられている。熱遮蔽板８は、保温筒１３に支持されている。熱遮蔽板８は、ＣＺ炉２内に上方より供給されるキャリアガスとしてのアルゴンガス７を、融液表面５ａの中央に導き、さらに融液表面５ａを通過させて融液表面５ａの周縁部に導く。そして、アルゴンガス７は、融液５から蒸発したガスとともに、ＣＺ炉２の下部に設けた排気口から排出される。このため液面上のガス流速を安定化することができ、融液５から蒸発する酸素を安定な状態に保つことができる。【００５１】
また輻射シールドとしての熱遮蔽板８は、種結晶１４および種結晶１４により成長される単結晶シリコン６を、石英るつぼ３、融液５、ヒータ９などの高温部で発生する輻射熱から、断熱、遮蔽する。また熱遮蔽板８は、単結晶シリコンに、炉内で発生した不純物（たとえばシリコン酸化物）等が付着して、単結晶育成を阻害することを防止する。熱遮蔽板８の下端と融液表面５ａとの間隙のギャップＧの大きさは、回転軸１０を上昇下降させ、石英るつぼ３の上下方向位置を変化させることで調整することができる。また熱遮蔽板８を昇降装置により上下方向に移動させてギャップＧを調整してもよい。【００５２】
ＣＺ炉２の外側にあって周囲には、石英るつぼ３内の融液５に磁場（横磁場）を印加する磁石２０が設けられている。【００５３】
図２は、制御盤５０で行われるフィードバック制御の内容をフローチャートで示している。【００５４】
同図２に示すように、制御盤５０では、重量式直径制御方式による制御が行われる。【００５５】
すなわち、まず、ロードセル４５でモータ４４の現在の負荷、つまり現在の結晶重量が計測され、制御盤５０に取り込まれる（ステップ１０１）。【００５６】
つぎに、制御盤５０に取り込まれた現在の結晶重量（ロードセルの４５の検出値）が、現在の単結晶シリコンインゴット６の直径（結晶直径）に換算される（ステップ１０２）。【００５７】
制御盤５０では、単結晶シリコンインゴット６の直径の所望値（直胴部各部で一定値）が設定されており、この所望値と現在の結晶直径との偏差が演算される（ステップ１０３）。【００５８】
つぎに、演算された偏差を零にするための指令値、つまり現在の引上げ速度に対する引上げ速度増減量が演算されて、この演算された引上げ速度増減量に対応する電流値がモータ４４に対して出力される（ステップ１０４）。【００５９】
モータ４４は、加えられた電流に応じて駆動され、これにより引上げ軸４１の速度、つまり単結晶シリコン６の引上げ速度が増減される（ステップ１０５）。【００６０】
以上のような制御が行われ、単結晶シリコンインゴット６の結晶直径は、所望値に保持され、直胴部各部で一定となる。なお、実施例では、重量式直径制御方式による制御を行う場合について説明したが、光学式による方法、つまり引上げ中の単結晶シリコン６の直径を光学的に計測し、この計測したデータに基づき同様に直径が目標値になるように制御する方法により行ってもよい。【００６１】
本発明者は、ウェーハ面に対して垂直に切断したときの成長縞の間隔が不均一で、ウェーハ面内でのリング状の不純物濃度ムラがあるのは、つぎの原因であると考えた。【００６２】
１）単結晶シリコン６の引上げ時に、融液５の対流に不均一な流れが形成され、融液５から単結晶シリコン６に取り込まれる不純物濃度が変化する。【００６３】
２）単結晶シリコン６が成長する間に単結晶シリコン６が回転することにより温度差が生じてリメルト（一旦固まった結晶が液状に戻る）が発生し、それによって融液５から単結晶シリコン６に取り込まれる不純物濃度が変化する。【００６４】
３）単結晶シリコン６と融液５との接合部である成長界面（固液界面）の勾配がきつく、このためウェーハ縦断面でみたとき多くの成長界面を横切った成長縞（不純物濃度のムラがある）が観測される。【００６５】
そこで、本発明者は、ウェーハ面に対して垂直に切断したときの成長縞の間隔を均一に（かつ成長縞を緻密かつ薄く）し、ウェーハ面内でのリング状の不純物濃度ムラを小さく（無くす）には、つぎの点が重要であると考えた。【００６６】
４）引き上げ速度の変動を抑制して、リメルトを回避する。【００６７】
そして、上記仮定のもとに実験を行ったところ、図３に示す結果が得られ、上記仮定が正しいことが証明された。実験では、結晶直径（単結晶シリコンインゴット６の直胴部の直径）を３００ｍｍにして行った。また、不純物についてはボロンＢを用いて１ｅ１８atoms/ｃｃ〜１ｅ１９atoms/ｃｃの範囲の濃度が単結晶シリコン６に取り込まれるように調整した。【００６８】
図３は、引上げ速度の１０秒間の引上げ速度変動幅ΔＶを、０．０１１ｍｍ/ｍｉｎから０．０３３ｍｍ/ｍｉｎの範囲で種々変えたときの不純物濃度ムラ（ストリエーション）の有り、無しの評価を示している。単結晶シリコンインゴット６をスライスして得られたシリコンウェーハについて、たとえばＸ線トポグラフ法による計測によって、ウェーハ面内での不純物濃度ムラ（ウェーハ縦断面での成長縞）を評価した。たとえば図３において、引上げ速度変動幅ΔＶが０．０２０ｍｍ/ｍｉｎのときのシリコンインゴット部位から切り出されたシリコンウェーハについては、「不純物濃度ムラは無し」と評価されたが、引上げ速度変動幅ΔＶが０．０２５ｍｍ/ｍｉｎのときのシリコンインゴット部位から切り出されたシリコンウェーハについては、「不純物濃度ムラ有り」と評価された。【００６９】
また、１本の単結晶シリコンインゴット６を成長させる過程で、引上げ速度変動幅ΔＶを各部位で変えて行った実験結果を図４、図５に示す。【００７０】
図４、図５は、横軸を時間（ｓｅｃ）とし、縦軸を、過去１０秒間の速度変動幅ΔＶ（ｍｍ/ｍｉｎ）として、速度変動プロファイルを示している。【００７１】
図４は、引上げ速度変動幅ΔＶの最高値が０．０３３ｍｍ/ｍｉｎとなるように、引上げ速度を変動させたときの速度変動プロファイルを示している。【００７２】
図５は、引上げ速度変動幅ΔＶの最高値が０．０１１ｍｍ/ｍｉｎとなるように、引上げ速度を変動させたときの速度変動プロファイルを示している。【００７３】
図６（ａ）は、図４の実験結果の結果得られた単結晶シリコンインゴット６の各部のうち、引上げ速度変動幅ΔＶが０．０３３ｍｍ/ｍｉｎのときのシリコンインゴット部位から切り出されたシリコンウェーハについて、その縦断面における成長縞をＸ線トポグラフ法で計測した結果を示す。【００７４】
図６（ａ）からわかるように、引上げ速度変動幅ΔＶが０．０３３ｍｍ/ｍｉｎのときのシリコンウェーハについては、そのウェーハ縦断面での成長縞の間隔は、不均一であり、かつ成長縞が濃く、「不純物濃度ムラ有り」という評価となる。【００７５】
図６（ｂ）からわかるように、引上げ速度変動幅ΔＶが０．０１１ｍｍ/ｍｉｎのときのシリコンウェーハについては、そのウェーハ縦断面での成長縞の間隔は、等間隔（均一）であり、かつ成長縞は緻密で薄く、「不純物濃度ムラ無し」という評価となる。【００７６】
以上のように、単結晶シリコン６を引き上げる過程で、引き上げ速度の変動を抑制することで、シリコンウェーハの不純物濃度ムラを小さくすることができた。【００７７】
そして、特に、図３に示すように、引き上げ速度の１０秒間の速度変動幅ΔＶを０．０２５ｍｍ．/ｍｉｎ未満に調整すれば、シリコンウェーハの不純物濃度ムラを無くすことができた（図３参照）。たとえば、図６（ｂ）のように観察されたシリコンウェーハの表面（速度変動幅ΔＶが０．０１１ｍｍ/ｍｉｎで、０．０２５ｍｍ/ｍｉｎ未満）を、研磨工程、あるいはエッチング工程で加工を施し、平坦度を計測したところ、極めて高い平坦度が得られ、このシリコンウェーハを用いて半導体デバイスを作成したところ、極めて歩留まりの高い製品が得られた。【００７８】
上述した実施形態では、不純物としてボロンＢを添加する場合について説明した。しかし、ボロンＢ以外の不純物として、ガリウムＧa、リンＰ、アンチモンＳb、砒素Ａsを添加する場合でも、ボロンＢを添加する場合と同等の効果が得られる。【００７９】
本発明者は、融液５に印加される磁場が、引上げ速度変動に及ぼす影響についても検討した。【００８０】
すなわち、図２に示すように、単結晶シリコン６の直径が所望の直径となるように引上げ速度を調整する制御を行うに際して、融液５に１５００ガウス以上の強度の磁場を印加することが、引上げ速度の変動の更なる抑制に有効であるという結論を得た。【００８１】
まず、１５００ガウス以上の強度としたのは、仮に磁場強度が１０００から１５００（Gauss）では、融液５で温度変動が激しくなる不安定な部位が出現し、結晶の直径変動が生じるという不具合が生じるおそれがあり、また仮に１０００（Gauss）以下では、対流抑制効果が小さいため、結晶直径の制御性が劣るからである。そして、磁場が１５００ガウス以上印加されることで、融液５の対流が抑制され、これにより融液５の温度変動、特に成長界面（固液界面）での温度変動が抑制され、図２に示す制御時に引上げ速度の増減量が小さくなり、引上げ速度の変動を抑制することができた。【００８２】
たとえば石英るつぼ３に３００ｋｇの多結晶シリコンをチャージして直径３００ｍｍの単結晶シリコン６を引き上げる場合には、１５００（Gauss）以上の磁場を融液５に印加することが、引上げ速度の変動を抑制する上で有効であった。  また、石英るつぼ３に１３０ｋｇの多結晶シリコンをチャージして直径２００ｍｍの単結晶シリコン６を引き上げる場合には、２０００（Gauss）以上の磁場を融液５に印加することが、引上げ速度の変動を抑制する上で有効であった。【００８３】
また図２に示す制御を行うに際して、ＰＩＤ制御、ＰＩ制御等を行う場合には、比例定数、微分定数、積分定数を調整して、融液５の温度変動に対する応答性を弱くして、引上げ速度変動を抑制することもできる。【００８４】
以上のように、本実施例によれば、単結晶シリコン６を引き上げる過程で、引上げ速度の変動を抑制して、シリコンウェーハの不純物濃度ムラを小さくしたので、シリコンウェーハ面内での硬さのムラは小さくなり、研磨あるいはエッチング加工を施した場合、濃度ムラによる微小な凹凸は発生しなくなり（少なくなり）、加工後の平坦度が従来よりも向上する。【００８５】
つぎに、単結晶シリコン６に添加される不純物濃度の大きさについて、検討する。【００８６】
不純物濃度ムラが平坦度に影響を及ぼすのは、不純物が結晶硬化効果を得る程度の高濃度に添加されているからであると考えられる。【００８７】
このため、不純物がボロンＢ、ガリウムＧaの場合には、８．０ｅ１７atoms/cc以上の高濃度を添加すると、本発明の効果が特に高められる。【００８８】
また、不純物がリンＰ、アンチモンＳb、砒素Ａsである場合には、５．０ｅ１７atoms/cc以上の高濃度を添加すると、本発明の効果が特に高められる。【００８９】
しかし、本発明によれば、不純物濃度の大きさによらずに、引上げ速度の変動を抑制することで、シリコンウェーハの不純物濃度ムラを小さくできるという効果が得られるため、上述した高濃度に限定されることなく、実施することができる。【００９０】
なお、本実施形態では、横磁場を融液５に印加する場合を想定して説明したが、カスプ磁場を融液５に印加するように構成してもよい。【００９１】
また、本実施形態で、単結晶シリコン６を引き上げるに際して、ネッキング処理を行ってもよく、ネッキング処理を行わなくてもよい。特に、種結晶１４側に、融液５に添加する不純物濃度と同等の濃度で不純物を添加するのであれば、ネッキング処理を行わなくても本発明を適用することができる。【００９２】
また、本実施形態では、石英るつぼ３の側方にシングルヒータ９を設けた単結晶引上げ１で単結晶シリコン６を引き上げる場合について説明したが、もちろんマルチヒータ、つまり石英るつぼ３の側方の上下方向に沿って複数のサイドヒータを設けた構成あるいは石英るつぼ３の側方にサイドヒータを、そして石英るつぼ３の底部にボトムヒータをそれぞれ設けた構成の単結晶引上げ装置で単結晶シリコンを引き上げる場合にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明は、ガリウム砒素などのシリコン以外の単結晶半導体の引上げにも適用することが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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