(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン融液(13)を貯留する石英るつぼ(14)を所定の回転速度で回転させ、前記シリコン融液(13)から引上げられるシリコン単結晶のインゴット(16)を所定の回転速度で回転させ、前記石英るつぼ(14)の外径より大きなコイル直径を有する第１及び第２コイル(11,12)を前記石英るつぼ(14)の回転軸をそれぞれコイル中心としかつ鉛直方向に所定の間隔をあけて配設し、前記第１及び第２コイル(11,12)に互いに逆向きの電流を流すことにより前記第１及び第２コイルの各コイル中心から前記第１及び第２コイル間の中立面(17a)を通るカスプ磁場(17)を発生させ、前記インゴット(16)内が格子間シリコン型点欠陥の凝集体及び空孔型点欠陥の凝集体の存在しないパーフェクト領域となる引上げ速度で前記インゴットを引上げるシリコン単結晶の引上げ方法において、
前記カスプ磁場(17)の中立面(17a)と前記シリコン融液(13)の表面との距離をＨとするとき、２８０ｍｍ≦Ｈ≦７００ｍｍを満たすように、前記中立面(17a)を前記シリコン融液(13)の表面の下方に制御するか、或いは１４０ｍｍ≦Ｈ≦６００ｍｍを満たすように、前記中立面(17a)を前記シリコン融液(13)の表面の上方に制御し、
前記インゴット(16)の直径が３００ｍｍでありかつ前記石英るつぼ(14)の内径が６５０ｍｍであるとき、前記カスプ磁場(17)の水平方向の強度を０．０２テスラに制御し、
前記石英るつぼ(14)を４ｒｐｍの回転速度で回転させかつ前記インゴット(16)を前記石英るつぼ(14)とは反対方向に１２〜８ｒｐｍの回転速度で回転させながら前記インゴット(16)を０．２〜０．５ｍｍ／分の引上げ速度で引上げる
ことを特徴とするシリコン単結晶の引上げ方法。
【請求項２】
シリコン融液(13)を貯留する石英るつぼ(14)を所定の回転速度で回転させ、前記シリコン融液(13)から引上げられるシリコン単結晶のインゴット(16)を所定の回転速度で回転させ、前記石英るつぼ(14)の外径より大きなコイル直径を有する第１及び第２コイル(11,12)を前記石英るつぼ(14)の回転軸をそれぞれコイル中心としかつ鉛直方向に所定の間隔をあけて配設し、前記第１及び第２コイル(11,12)に互いに逆向きの電流を流すことにより前記第１及び第２コイルの各コイル中心から前記第１及び第２コイル間の中立面(17a)を通るカスプ磁場(17)を発生させ、前記インゴット(16)内が格子間シリコン型点欠陥の凝集体及び空孔型点欠陥の凝集体の存在しないパーフェクト領域となる引上げ速度で前記インゴットを引上げるシリコン単結晶の引上げ方法において、
前記カスプ磁場(17)の中立面(17a)と前記シリコン融液(13)の表面との距離をＨとするとき、Ｈ＝５００ｍｍを満たすように、前記中立面(17a)を前記シリコン融液(13)の表面の下方に制御し、
前記インゴット(16)の直径が２００ｍｍでありかつ前記石英るつぼ(14)の内径が６００ｍｍであるとき、前記カスプ磁場(17)の水平方向の強度を０．０１８テスラに制御し、
前記石英るつぼ(14)を３〜３．５ｒｐｍの回転速度で回転させかつ前記インゴット(16)を前記石英るつぼ(14)とは反対方向に２０〜１６ｒｐｍの回転速度で回転させながら前記インゴット(16)を０．３〜０．７ｍｍ／分の引上げ速度で引上げる
ことを特徴とするシリコン単結晶の引上げ方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコン融液にカスプ（ＣＵＳＰ）磁場を印加しながら、シリコン単結晶のインゴットをシリコン融液から引上げる方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シリコン単結晶の製造方法として、シリコン単結晶のインゴットをチョクラルスキー法（以下、ＣＺ法という）により引上げる方法が知られている。このＣＺ法は、石英るつぼに貯留されたシリコン融液に種結晶を接触させ、石英るつぼ及び種結晶を回転させながら種結晶を引上げることにより、円柱状のシリコン単結晶のインゴットを製造する方法である。
【０００３】
一方、半導体集積回路を製造する工程において、歩留りを低下させる原因として酸化誘起積層欠陥（Oxidation Induced Stacking Fault、以下、ＯＳＦという。）の核となる酸素析出物の微小欠陥や、結晶に起因したパーティクル（Crystal Originated Particle、以下、ＣＯＰという。）や、或いは侵入型転位（Interstitial-type Large Dislocation、以下、ＬＤという。）の存在が挙げられている。ＯＳＦは、結晶成長時にその核となる微小欠陥が導入され、半導体デバイスを製造する際の熱酸化工程等で顕在化し、作製したデバイスのリーク電流の増加等の不良原因になる。またＣＯＰは、鏡面研磨後のシリコンウェーハをアンモニアと過酸化水素の混合液で洗浄したときにウェーハ表面に出現する結晶に起因したピットである。このウェーハをパーティクルカウンタで測定すると、このピットも本来のパーティクルとともに光散乱欠陥として検出される。
【０００４】
このＣＯＰは電気的特性、例えば酸化膜の経時絶縁破壊特性（Time Dependent dielectric Breakdown、ＴＤＤＢ）、酸化膜耐圧特性（Time Zero Dielectric Breakdown、ＴＺＤＢ）等を劣化させる原因となる。またＣＯＰがウェーハ表面に存在するとデバイスの配線工程において段差を生じ、断線の原因となり得る。そして素子分離部分においてもリーク等の原因となり、製品の歩留りを低くする。更にＬＤは、転位クラスタとも呼ばれたり、或いはこの欠陥を生じたシリコンウェーハをフッ酸を主成分とする選択エッチング液に浸漬するとピットを生じることから転位ピットとも呼ばれる。このＬＤも、電気的特性、例えばリーク特性、アイソレーション特性等を劣化させる原因となる。この結果、半導体集積回路を製造するために用いられるシリコンウェーハからＯＳＦ、ＣＯＰ及びＬＤを減少させることが必要となっている。
【０００５】
このＯＳＦ、ＣＯＰ及びＬＤを有しない無欠陥のシリコンウェーハを切出すためのシリコン単結晶インゴットの製造方法が特開平１１−１３９３号公報に開示されている。一般に、シリコン単結晶のインゴットを速い速度で引上げると、インゴット内部に空孔型点欠陥の凝集体が支配的に存在する領域［Ｖ］が形成され、インゴットを遅い速度で引上げると、インゴット内部に格子間シリコン型点欠陥の凝集体が支配的に存在する領域［Ｉ］が形成される。このため上記製造方法では、インゴットを最適な引上げ速度で引上げることにより、上記点欠陥の凝集体が存在しないパーフェクト領域［Ｐ］からなるシリコン単結晶を製造できるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の特開平１１−１３９３号公報に示されたシリコン単結晶インゴットの製造方法では、シリコン単結晶のインゴットとシリコン融液との固液界面近傍での鉛直方向の温度勾配が均一になるように制御する必要があり、この制御はシリコン融液の残量の変化や対流の変化による影響を受けるため、インゴットの直胴部全長にわたって、無欠陥のシリコン単結晶を製造することは困難であった。
本発明の目的は、比較的少ない電力及び比較的狭い空間で、無欠陥であって、しかも酸素濃度が制御されたシリコン単結晶のインゴットを比較的容易に製造できる、シリコン単結晶の引上げ方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、図１に示すように、シリコン融液１３を貯留する石英るつぼ１４を所定の回転速度で回転させ、シリコン融液１３から引上げられるシリコン単結晶のインゴット１６を所定の回転速度で回転させ、石英るつぼ１４の外径より大きなコイル直径を有する第１及び第２コイル１１，１２を石英るつぼ１４の回転軸をそれぞれコイル中心としかつ鉛直方向に所定の間隔をあけて配設し、第１及び第２コイルに互いに逆向きの電流を流すことにより第１及び第２コイルの各コイル中心から第１及び第２コイル間の中立面１７ａを通るカスプ磁場１７を発生させ、インゴット１６内が格子間シリコン型点欠陥の凝集体及び空孔型点欠陥の凝集体の存在しないパーフェクト領域となる引上げ速度でインゴット１６を引上げるシリコン単結晶の引上げ方法の改良である。
その特徴ある構成は、カスプ磁場１７の中立面１７ａとシリコン融液１３の表面との距離をＨとするとき、２８０ｍｍ≦Ｈ≦７００ｍｍを満たすように、中立面１７ａをシリコン融液１３の表面の下方に制御するか、或いは１４０ｍｍ≦Ｈ≦６００ｍｍを満たすように、中立面１７ａをシリコン融液１３の表面の上方に制御し、インゴット１６の直径が３００ｍｍでありかつ石英るつぼ１４の内径が６５０ｍｍであるとき、カスプ磁場１７の水平方向の強度を０．０２テスラに制御し、石英るつぼ１４を４ｒｐｍの回転速度で回転させかつインゴット１６を石英るつぼ１４とは反対方向に１２〜８ｒｐｍの回転速度で回転させながらインゴット１６を０．２〜０．５ｍｍ／分の引上げ速度で引上げるところにある。
【０００８】
この請求項１に記載されたシリコン単結晶の引上げ方法では、カスプ磁場１７の中立面の位置と、カスプ磁場の強度と、石英るつぼ１４の回転速度と、インゴット１６の回転速度とを制御しながら、インゴットを引上げると、シリコン融液１３に所定の対流２１〜２３が発生し、これらの対流２１〜２３により固液界面１９形状が上側に凸となる。この結果、固液界面の中心がシリコン融液１３表面の延長面上より上方に位置するため、固液界面１９の中心における鉛直方向の温度勾配が大きくなり、固液界面の中心における鉛直方向の温度勾配と、固液界面の周縁における鉛直方向の温度勾配との差が小さくなる。従って、略全長にわたって無欠陥で高品質のシリコン単結晶のインゴット１６を比較的容易に製造できる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、図１に示すように、シリコン融液１３を貯留する石英るつぼ１４を所定の回転速度で回転させ、シリコン融液１３から引上げられるシリコン単結晶のインゴット１６を所定の回転速度で回転させ、石英るつぼ１４の外径より大きなコイル直径を有する第１及び第２コイル１１，１２を石英るつぼ１４の回転軸をそれぞれコイル中心としかつ鉛直方向に所定の間隔をあけて配設し、第１及び第２コイルに互いに逆向きの電流を流すことにより第１及び第２コイルの各コイル中心から第１及び第２コイル間の中立面１７ａを通るカスプ磁場１７を発生させ、インゴット１６内が格子間シリコン型点欠陥の凝集体及び空孔型点欠陥の凝集体の存在しないパーフェクト領域となる引上げ速度でインゴット１６を引上げるシリコン単結晶の引上げ方法の改良である。
その特徴ある構成は、カスプ磁場１７の中立面１７ａとシリコン融液１３の表面との距離をＨとするとき、Ｈ＝５００ｍｍを満たすように、中立面１７ａをシリコン融液１３の表面の下方に制御し、インゴット１６の直径が２００ｍｍでありかつ石英るつぼ１４の内径が６００ｍｍであるとき、カスプ磁場１７の水平方向の強度を０．０１８テスラに制御し、石英るつぼ１４を３〜３．５ｒｐｍの回転速度で回転させかつインゴット１６を石英るつぼ１４とは反対方向に２０〜１６ｒｐｍの回転速度で回転させながらインゴット１６を０．３〜０．７ｍｍ／分の引上げ速度で引上げるところにある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、本発明のシリコン単結晶の引上げ方法は、シリコン融液１３を貯留する石英るつぼ１４を所定の回転速度Ｒ1で回転させ、シリコン融液１３から引上げられるシリコン単結晶のインゴット１６を所定の回転速度Ｒ2で回転させ、かつシリコン融液１３に第１及び第２コイル１１，１２を用いてカスプ磁場１７を印加しながら、上記シリコン融液１３から上記インゴット１６を引上げる方法である。上記第１及び第２コイル１１，１２は、石英るつぼ１４の外径より大きなコイル直径を有し、石英るつぼの回転軸をそれぞれコイル中心としかつ鉛直方向に所定の間隔をあけて配設される。また第１及び第２コイル１１，１２には互いに逆向きの電流が流され、これにより第１及び第２コイルの各コイル中心から第１及び第２コイル間の中立面１７ａを通るカスプ磁場１７が発生するようになっている。なお、上記中立面１７ａは、第１及び第２コイル１１，１２間における、鉛直方向の磁場強度がゼロとなる水平面である。また、図１の符号１８は石英るつぼ１４の外周面を包囲するヒータである。
【００１２】
一方、上記インゴット１６は、このインゴット内が格子間シリコン型点欠陥の凝集体及び空孔型点欠陥の凝集体の存在しないパーフェクト領域となる引上げ速度で引上げられる。即ち、インゴットは、ＣＺ法によりホットゾーン炉内のシリコン融液１３からボロンコフ（Voronkov）の理論に基づいた所定の引上げ速度プロファイルで引上げられる。
【００１３】
一般的に、ＣＺ法によりホットゾーン炉内のシリコン融液１３からシリコン単結晶のインゴット１６を引上げると、インゴット内には、点欠陥（point defect）と点欠陥の凝集体（agglomerates：三次元欠陥）が発生する。点欠陥は空孔型点欠陥と格子間シリコン型点欠陥という二つの一般的な形態がある。空孔型点欠陥は一つのシリコン原子がシリコン結晶格子で正常的な位置の一つから離脱したものである。このような空孔が空孔型点欠陥になる。一方、原子がシリコン結晶の格子点以外の位置（インタースチシャルサイト）で発見されるとこれが格子間シリコン点欠陥になる。
【００１４】
点欠陥は一般的にシリコン融液１３とインゴット１６の間の接触面、即ち固液界面１９で形成される。しかし、インゴット１６を継続的に引上げることによって固液界面１９であった部分は引上げとともに冷却し始める。冷却の間、空孔型点欠陥又は格子間シリコン型点欠陥は拡散により互いに合併して、空孔型点欠陥の凝集体（vacancy agglomerates）又は格子間シリコン型点欠陥の凝集体（interstitial agglomerates）が形成される。言い換えれば、凝集体は点欠陥の合併に起因して発生する三次元構造となる。
【００１５】
空孔型点欠陥の凝集体は、前述したＣＯＰの他に、ＬＳＴＤ（Laser Scattering Tomograph Defects）又はＦＰＤ（Flow Pattern Defects）と呼ばれる欠陥を含み、格子間シリコン型点欠陥の凝集体は前述したＬＤと呼ばれる欠陥を含む。ＦＰＤとは、インゴットをスライスして作製されたシリコンウェーハを３０分間セコエッチング（Secco etching、ＨＦ：Ｋ2Ｃｒ2Ｏ7(0.15mol/l)＝２：１の混合液によるエッチング）したときに現れる特異なフローパターンを呈する痕跡の源であり、ＬＳＴＤとは、シリコン単結晶内に赤外線を照射したときにシリコンとは異なる屈折率を有し散乱光を発生する源である。
【００１６】
ボロンコフの理論は、欠陥の数が少ない高純度インゴット１６を成長させるために、インゴットの引上げ速度をＶ（ｍｍ／分）、インゴットとシリコン融液１３の界面近傍のインゴット中の温度勾配をＧ（℃／ｍｍ）とするときに、Ｖ／Ｇ（ｍｍ2／分・℃）を制御することである。この理論では、図２に示すように、Ｖ／Ｇを横軸にとり、空孔型点欠陥濃度と格子間シリコン型点欠陥濃度を同一の縦軸にとって、Ｖ／Ｇと点欠陥濃度との関係を図式的に表現し、空孔領域と格子間シリコン領域の境界がＶ／Ｇによって決定されることを説明している。より詳しくは、Ｖ／Ｇ比が臨界点以上では空孔型点欠陥濃度が優勢なインゴットが形成される反面、Ｖ／Ｇ比が臨界点以下では格子間シリコン型点欠陥濃度が優勢なインゴットが形成される。図２において、［Ｉ］は格子間シリコン型点欠陥が支配的であって、格子間シリコン型点欠陥の凝集体が存在する領域（(Ｖ／Ｇ)1以下）を示し、［Ｖ］はインゴット内での空孔型点欠陥が支配的であって、空孔型点欠陥の凝集体が存在する領域（(Ｖ／Ｇ)2以上）を示し、［Ｐ］は空孔型点欠陥の凝集体及び格子間シリコン型点欠陥の凝集体が存在しないパーフェクト領域（(Ｖ／Ｇ)1〜(Ｖ／Ｇ)2）を示す。領域［Ｐ］に隣接する領域［Ｖ］にはＯＳＦ核を形成する領域［ＯＳＦ］（(Ｖ／Ｇ)2〜(Ｖ／Ｇ)3）が存在する。
【００１７】
このパーフェクト領域［Ｐ］は更に領域［ＰI］と領域［ＰV］に分類される。［ＰI］はＶ／Ｇ比が上記(Ｖ／Ｇ)1から臨界点までの領域であり、［ＰV］はＶ／Ｇ比が臨界点から上記(Ｖ／Ｇ)2までの領域である。即ち、［ＰI］は領域［Ｉ］に隣接し、かつ侵入型転位を形成し得る最低の格子間シリコン型点欠陥濃度未満の格子間シリコン型点欠陥濃度を有する領域であり、［ＰV］は領域［Ｖ］に隣接し、かつＯＳＦを形成し得る最低の空孔型点欠陥濃度未満の空孔型点欠陥濃度を有する領域である。なお、上記ＯＳＦは、結晶成長時にその核となる微小欠陥が導入され、半導体デバイスを製造する際の熱酸化工程等で顕在化し、作製したデバイスのリーク電流の増加等の不良原因になる。
【００１８】
図１に戻って、シリコン融液１３とインゴット１６との固液界面１９形状が上側に凸となるように、カスプ磁場１７の中立面１７ａの位置と、カスプ磁場１７の強度と、石英るつぼ１４の回転速度と、インゴット１６の回転速度とを制御する。具体的には、カスプ磁場１７の中立面１７ａとシリコン融液１３の表面との距離をＨとするとき、２８０ｍｍ≦Ｈ≦７００ｍｍを満たすように、上記中立面１７ａをシリコン融液１３の表面の下方に制御するか、或いは１４０ｍｍ≦Ｈ≦６００ｍｍを満たすように、上記中立面１７ａをシリコン融液１３の表面の上方に制御する。
【００１９】
また石英るつぼ１４の直径が大きくなるに従ってカスプ磁場１７の強度が強くなるように、第１及び第２コイル１１，１２に流す電流を制御する。このように第１及び第２コイルの電流を制御するのは、固液界面１９が上側に凸となるようにシリコン融液１３に対流を発生させるローレンツ力を、石英るつぼ１４の直径が大きくなるに従って大きくする必要があるためである。例えば、直径が２００ｍｍのインゴット１６を引上げるために、内径が６００ｍｍの石英るつぼ１４を用いた場合には、カスプ磁場１７の強度を０．０１８テスラに制御し、直径が３００ｍｍのインゴット１６を引上げるために、内径が６５０ｍｍの石英るつぼ１４を用いた場合には、カスプ磁場１７の強度を０．０２テスラに制御する。
【００２１】
上述のように、カスプ磁場１７の中立面１７ａの位置と、カスプ磁場１７の強度と、石英るつぼ１４の回転速度と、インゴット１６の回転速度とを制御しながら、シリコン単結晶のインゴット１６を引上げると、石英るつぼ１４の底部中央から固液界面１９の中央に向って上昇した後に、固液界面の外周縁近傍から石英るつぼ１４の底部中央に流下する第１対流２１が発生し、石英るつぼ１４の底部外周縁から周縁に沿って上昇した後に、上記第１対流２１に沿って流下する第２対流２２が発生し、更に第１対流２１の外方かつ第２対流２２の上方であってシリコン融液１３の表面近傍を循環する第３対流２３が発生する。上記第１対流２１は固液界面１９を押上げるので、固液界面形状は上側に凸となる。
【００２２】
この結果、固液界面１９の中心がシリコン融液１３表面の延長面上より上方に位置するため、固液界面１９の中心における鉛直方向の温度勾配が大きくなり、固液界面の中心における鉛直方向の温度勾配と、固液界面の周縁における鉛直方向の温度勾配との差が小さくなる。従って、略全長にわたって無欠陥で高品質のシリコン単結晶のインゴット１６を比較的容易に製造できる。またカスプ磁場１７の強度は極めて低いので、少ない消費電力でインゴット１６を引上げることができるとともに、第１及び第２コイル１１，１２を小型化できるので、比較的狭い空間でインゴット１６を引上げることができる。なお、第２対流２２は、場合によっては存在しないこともあり、第３対流２３は、シリコン融液１３から引上げられたインゴット１６内の酸素濃度に対して影響する可能性がある。
【００２３】
【実施例】
次に本発明の実施例を詳しく説明する。
＜実施例１＞
図１に示すように、シリコン単結晶のインゴット１６を引上げるときのシリコン融液１３に発生する対流２１〜２３を、カスプ磁場１７の中立面１７ａの位置を変えて数値解析により求めた後に、固液界面１９の周縁及び中心における鉛直方向の温度勾配の差の変化（図３）と、固液界面の周縁に対する中心の鉛直方向への距離（図４）とを算出した。このときの具体的な条件は次の通りである。石英るつぼ１４の内径は６５０ｍｍであり、石英るつぼの外周面をヒータ１８により包囲した。またコイル直径が１４５０ｍｍの第１及び第２コイル１１，１２を、石英るつぼ１４の回転軸をコイル中心としかつ鉛直方向に４００ｍｍあけて配設した。これらのコイル１１，１２の互いに逆向きの電流を流すことにより、各コイル中心から第１及び第２コイルの中立面を通るカスプ磁場１７を発生させた。このとき中立面１７ａと石英るつぼ１４の内周面の延長面との交線上におけるカスプ磁場１７の水平方向の強度が０．０２テスラとなるように各コイルに流す電流を制御した。この状態で石英るつぼ１４を＋４ｒｐｍの回転速度で回転させ、かつインゴット１６を−１２〜−８ｒｐｍの回転速度で回転させながら、直径３００ｍｍのインゴットを０．２〜０．５ｍｍ／分の引上げ速度で上記シリコン融液１３から引上げた。
【００２４】
その結果、図３から明らかなように、カスプ磁場の中立面がシリコン融液表面から下方に２８０〜７００ｍｍの範囲と、シリコン融液表面から上方に１４０〜６００ｍｍの範囲で、固液界面の周縁と中心で鉛直方向の温度勾配の差が殆ど無くなった。また図４から明らかなように、カスプ磁場の中立面がシリコン融液表面から下方に２８０〜７００ｍｍの範囲と、シリコン融液表面から上方に１４０〜６００ｍｍの範囲で、固液界面形状が上側に凸となった。この結果、カスプ磁場の中立面の位置が固液界面形状に大きな影響を与えることが判った。
【００２５】
＜実施例２＞
図１に示すように、シリコン単結晶のインゴット１６を引上げるときのシリコン融液１３に発生する対流２１〜２３を、石英るつぼ１４の回転速度を変えて数値解析により求めた後に、固液界面１９の周縁及び中心における鉛直方向の温度勾配の差の変化（図５）と、固液界面の周縁に対する中心の鉛直方向への距離（図６）とを算出した。このときの具体的な条件は次の通りである。石英るつぼ１４の内径は６００ｍｍであり、石英るつぼの外周面をヒータ１８により包囲した。またコイル直径が１４５０ｍｍの第１及び第２コイル１１，１２を、石英るつぼ１４の回転軸をコイル中心としかつ鉛直方向に４００ｍｍあけて配設した。これらのコイル１１，１２の互いに逆向きの電流を流すことにより、各コイル中心から第１及び第２コイルの中立面を通るカスプ磁場１７を発生させた。このとき上記中立面の位置はシリコン融液１３表面から下方に５００ｍｍとし、中立面１７ａと石英るつぼ１４の内周面の延長面との交線上におけるカスプ磁場１７の水平方向の強度が０．０１８テスラとなるように各コイルに流す電流を制御した。この状態で直径２００ｍｍのインゴット１６を０．３〜０．７ｍｍ／分の引上げ速度で上記シリコン融液１３から引上げた。なお、インゴット１６の回転速度Ｒ2を−２０〜−１６ｒｐｍに設定し、石英るつぼ１４の回転速度Ｒ1を−１〜＋７ｒｐｍの範囲内の１３種類の速度に変えて上記対流などをそれぞれ算出した。
【００２６】
その結果、図５から明らかなように、石英るつぼの回転速度が３〜３．５ｒｐｍの範囲で、固液界面の周縁と中心で鉛直方向の温度勾配の差が最も小さくなった。また図６からも明らかなように、石英るつぼの回転速度が３〜３．５ｒｐｍの範囲で、固液界面形状が上側に最も突出する凸形状となった。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、シリコン融液とインゴットとの固液界面形状が上側に凸となるように、カスプ磁場の中立面の位置と、カスプ磁場の強度と、石英るつぼの回転速度と、インゴットの回転速度とを制御し、シリコン単結晶のインゴット内がパーフェクト領域となるような引上げ速度でインゴットを引上げるので、シリコン融液に所定の対流が発生し、これらの対流により固液界面形状が上側に凸となる。この結果、固液界面の中心がシリコン融液表面の延長面上より上方に位置するという理由から、固液界面の中心における鉛直方向の温度勾配が大きくなるので、この温度勾配と、固液界面の周縁における鉛直方向の温度勾配との差が小さくなる。従って、略全長にわたって無欠陥で高品質のシリコン単結晶のインゴットを比較的容易に製造できる。またカスプ磁場の強度は極めて低いので、少ない消費電力でインゴットを引上げることができるとともに、第１及び第２コイルを小型化できるので、比較的狭い空間でインゴットを引上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施形態のシリコン単結晶のインゴットを引上げている状態を示す断面構成図。
【図２】ボロンコフの理論を基づいた、Ｖ／Ｇ比が臨界点以上では空孔型点欠陥濃度が優勢なインゴットが形成され、Ｖ／Ｇ比が臨界点以下では格子間シリコン型点欠陥濃度が優勢なインゴットが形成されることを示す図。
【図３】カスプ磁場の中立面とシリコン融液の表面との距離を変化させたときの、固液界面の周縁及び中心における鉛直方向の温度勾配の差の変化を示す図。
【図４】カスプ磁場の中立面とシリコン融液の表面との距離を変化させたときの、固液界面の周縁に対する中心の鉛直方向への距離の変化を示す図。
【図５】石英るつぼの回転速度を変化させたときの、固液界面の周縁及び中心における鉛直方向の温度勾配の差の変化を示す図。
【図６】石英るつぼの回転速度を変化させたときの、固液界面の周縁及び中心における鉛直方向の温度勾配の差の変化を示す図。
【符号の説明】
１１  第１コイル
１２  第２コイル
１３  シリコン融液
１４  石英るつぼ
１６  シリコン単結晶のインゴット
１７  カスプ磁場
１７ａ  カスプ磁場の中立面
１９  固液界面
【図１】
0004102966.tif 000002
【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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