(57)【要約】【課題】半導体用のシリコン原料が不足する事態に対応できるシリコン単結晶の製造方法を提供する。【解決手段】シリコン単結晶４を引き上げた後、ルツボ１内に残存する融液３ａのシリコン凝固物３ｂを得る。このシリコン凝固物３ｂをシリコン原料８の一部に代えてルツボ１内に仕込み、これらを溶融させた融液３からシリコン単結晶４を引き上げる。シリコン凝固物３ｂの配合率は、シリコン凝固物３ｂを得るための単結晶育成における引き上げ終了時点での固化率に基づいて算出する。【選択図】図３
2009249253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を製造する方法であって、
シリコン単結晶を引き上げた後にルツボ内に残存する融液の凝固物とシリコン原料をルツボ内に仕込んで溶融し、この融液からシリコン単結晶を引き上げ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】
シリコン単結晶の引き上げ終了時の固化率に基づいて、前記凝固物の配合率を算出し、算出した配合率を上限として前記凝固物を仕込むことを特徴とする請求項１に記載のシリコン単結晶の製造方法。
【請求項３】
前記凝固物と前記シリコン原料を溶融させた融液からの前記シリコン単結晶の引き上げを複数回に亘り繰り返すことを特徴とする請求項１または２に記載のシリコン単結晶の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チョクラルスキー法（以下、「ＣＺ法」という）によりシリコン単結晶を製造する方法に関し、特に、単結晶引き上げ後にルツボ内に残存する融液の凝固物を用いるシリコン単結晶の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板の素材となるシリコン単結晶を製造するには種々の方法があるが、その中でもＣＺ法が広く採用されている。
【０００３】
図１は、ＣＺ法によるシリコン単結晶の引き上げを実施するのに適した単結晶引き上げ装置の要部構成を模式的に示す図である。単結晶引き上げ装置は、その外郭を図示しないチャンバで構成され、その中心部にルツボ１が配置されている。ルツボ１は二重構造になっており、有底円筒状をなす内側の石英ルツボ１ａと、外側の黒鉛ルツボ１ｂとから構成される。
【０００４】
ルツボ１は、回転および昇降が可能な支持軸６の上端部に固定されている。ルツボ１の外側には、ルツボ１を取り囲むように抵抗加熱式のヒータ２が配設されている。ルツボ１の上方には、支持軸６と同一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引き上げ軸５が配設されており、引き上げ軸５の下端には種結晶７が取り付けられている。
【０００５】
このような単結晶引き上げ装置を用いて半導体用のシリコン単結晶の引き上げを行う際には、その製造に慣用される多結晶のシリコン原料をルツボ１内に投入し、減圧下の不活性ガス雰囲気中でヒータ２による加熱により、そのシリコン原料をルツボ１内で溶融させる。その後、ルツボ１内に形成されたシリコン融液３の表面に、引き上げ軸５の下端に保持された種結晶７を浸漬し、ルツボ１および引き上げ軸５を回転させながら、引き上げ軸５を徐々に引き上げる。これにより、種結晶７の下方にシリコン単結晶４が育成される。
【０００６】
そして、引き上げられたシリコン単結晶４から切断処理によって発生する端材は、それ自体が高純度であることから、半導体用のシリコン原料として再利用されている（例えば、特許文献１参照）。その端材は、製品として取り扱われる直胴部の上下に形成されたショルダー部とテール部、並びに、直胴部に含まれる部分であるが、スリップ転位や酸化誘起積層欠陥（ＯＳＦ）などが著しい結晶欠陥部、および抵抗率や酸素濃度などが規格を満足しない規格外れ部が相当する。
【０００７】
一方、シリコン単結晶を引き上げた後に石英ルツボの底に残存するシリコン融液（以下、「残存融液」ともいう）は、廃棄されるか、または、凝固物（以下、「シリコン凝固物」ともいう）にして太陽電池用のシリコン原料に転用されている。この転用に際しては、太陽電池にとって有害な不純物である付着石英片をシリコン凝固物から取り除く必要があり、これを実現するために、例えば、特許文献２には、石英が付着したシリコン凝固物を、回転式粉砕機を用いて所定の条件で粉砕した後、石英の多い粒度の小さい部分を篩い分けや比重分離により除去する石英除去方法が提案されている。
【０００８】
太陽電池用のシリコン原料としては、シリコン凝固物の他に、不純物濃度が高く半導体用のシリコン原料として要求される純度を満たさないものも使用される。これは、太陽電池用のシリコン単結晶の品質規格が半導体用のシリコン単結晶のそれに比べて大幅に緩く、シリコン原料中の不純物濃度が多少高くても支障がないことによるものである。
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−１１２６６９号公報
【特許文献２】特開２００２−３７６１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、半導体用のシリコン単結晶の製造に用いられる多結晶のシリコン原料は、近年、急激に需要が増大している太陽電池用のシリコン原料との取り合いなどから、市場において慢性的に不足気味の状況にある。このため、半導体用のシリコン原料が不足するおそれがあり、この事態に対し、上記したシリコン単結晶の端材の再利用だけでは十分対応できない。
【００１１】
このような状況下において、廃棄されたり、太陽電池用のシリコン原料に転用されていた上記のシリコン凝固物を、半導体用のシリコン原料として再利用することができれば、半導体用のシリコン原料が不足する事態への対応を図れる。しかし、シリコン凝固物を、太陽電池用のシリコン原料として用いる場合と同様に、無造作に、半導体用のシリコン原料として用いると、以下に示す問題が起こる。シリコン単結晶において、金属などの不純物濃度が極端に上昇するだけなく、カーボン濃度やライフタイム値が上昇し、品質規格を満たさない部位が発生する。さらに、不純物濃度の著しく高いシリコン単結晶が後工程に流れると、特にウェーハ加工工程などにおいてはその工程を含むライン全体が汚染され、ウェーハラインや工場全体に汚染が拡大するおそれがある。
【００１２】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、半導体用のシリコン原料が不足する事態に対応できるシリコン単結晶の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者は、上記目的を達成するために、シリコン単結晶の育成状況を詳細に検討し、シリコン単結晶を引き上げた後にルツボ内に残存する結晶化されなかった残存融液に基づくシリコン凝固物に着目した。
【００１４】
すなわち、ＣＺ法によるシリコン単結晶の育成時、引き上げ前のシリコン融液中に含まれる不純物は、固相のシリコン単結晶と液相のシリコン融液とに振り分けられるが、不純物元素の偏析という現象に起因して、シリコン単結晶中の不純物濃度がシリコン融液中の不純物濃度よりもはるかに低くなる。
【００１５】
これは、固相であるシリコン単結晶における不純物の溶解度が、液相であるシリコン融液における不純物の溶解度よりも低いことによる。その比である「固相中の溶解度／液相中の溶解度」は、偏析係数と称され、不純物濃度が小さいときは一定となり、不純物元素ごとに固有のものである。
【００１６】
例えば、不純物として、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）およびカーボン（Ｃｓ）を例に取ると、それぞれの偏析係数は、銅が４×１０-4、アルミニウムが２×１０-3、およびカーボンが７×１０-2である。銅は、引き上げ装置の一部に使用されている元素であり、アルミニウムは、石英ルツボに不純物として含まれている元素である。また、カーボンは、石英ルツボを保持する黒鉛ルツボや、ルツボの周囲に配設されたヒータ等といった引き上げ装置内のホットゾーンの部品として使用されている。これらの元素はいずれも不純物としてシリコン単結晶中に混入し易く、その中でも引き上げ装置内の多くの部品に使用されているカーボンは、特に混入し易い。
【００１７】
図２は、シリコン単結晶の育成における固化率と単結晶中の不純物濃度の関係を示す図である。同図に示す関係は、不純物を銅、アルミニウム、カーボンとし、固化率ｇのときのシリコン単結晶（固相）中の不純物濃度〔Ｃ〕Sを与える公知の下記（１）式に従って示している。図２中、縦軸はシリコン単結晶中の不純物濃度を示し、横軸は固化率を示す。「固化率」とは、シリコン単結晶を引き上げる前のルツボ内のシリコン融液量に対するシリコン単結晶の質量比での比率である。
〔Ｃ〕S＝ｋ0〔Ｃ〕0（１−ｇ）k0-1  ・・・（１）
【００１８】
上記（１）式から固化率の変化に対応したシリコン単結晶中の不純物濃度が得られる。同式において、ｋ0は、各不純物の偏析係数であり、〔Ｃ〕0は、固化が始まる前のシリコン融液（液相）中の不純物の初期濃度である。図２では、不純物である銅、アルミニウムおよびカーボンの初期濃度〔Ｃ〕0をいずれも１×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ3としたときの状態を示している。
【００１９】
図２から明らかなように、固相であるシリコン単結晶中における各不純物の濃度は、シリコン融液中の各不純物の初期濃度（１×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ3）に比べて著しく低い。また、銅、アルミニウムおよびカーボンのいずれについても、不純物濃度は、シリコン単結晶のトップ側（固化率が０に近い側）では低く、固化率の上昇に伴って徐々に高くなり、ボトム側（固化率が１．０に近い側）では急激に高くなっている。
【００２０】
このような不純物元素の偏析により、シリコン単結晶を引き上げた後にあっては、その引き上げ終了時点での固化率ｇに基づき、前記（１）式からシリコン単結晶中の不純物濃度〔Ｃ〕Sを算出することができる。さらに、このシリコン単結晶中の不純物濃度〔Ｃ〕Sから公知の下記（２）式に従って、そのときのルツボ内の残存融液中の不純物濃度〔Ｃ〕Lを算出することができる。
〔Ｃ〕L＝〔Ｃ〕S／ｋ0＝〔Ｃ〕0（１−ｇ）k0-1  ・・・（２）
【００２１】
ルツボ内の残存融液は、その後に凝固してシリコン凝固物となる。このシリコン凝固物中の不純物濃度は、残存融液中の不純物濃度〔Ｃ〕Lと一致し、結局、上記（２）式からシリコン単結晶の引き上げ終了時点での固化率ｇに基づいて算出することができる。したがって、上記（２）式から明らかなように、シリコン凝固物中の不純物濃度は、単結晶引き上げ終了時点での固化率が大きいほど高くなり、そのときの固化率から算出することができる。
【００２２】
そして、シリコン凝固物中の不純物の濃度が明らかであるため、シリコン凝固物をシリコン原料の一部として用いてシリコン単結晶を育成するにあたり、適正な不純物濃度のシリコン融液となるようなシリコン凝固物の配合率を設定することができる。
【００２３】
本発明は、このような技術思想に基づくものであり、ＣＺ法によりシリコン単結晶を製造する方法であって、シリコン単結晶を引き上げた後にルツボ内に残存する融液の凝固物とシリコン原料をルツボ内に仕込んで溶融し、この融液からシリコン単結晶を引き上げることを特徴とするものである。
【００２４】
ここで、シリコン単結晶の引き上げ終了時の固化率に基づいて、前記凝固物の配合率を算出し、算出した配合率を上限として前記凝固物を仕込むことが好ましい。また、前記凝固物と前記シリコン原料を溶融させた融液からの前記シリコン単結晶の引き上げを複数回に亘り繰り返すことができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のシリコン単結晶の製造方法によれば、ＣＺ法によるシリコン単結晶の引き上げ後にルツボ内に残存する融液の凝固物をシリコン原料の一部として再利用するため、シリコン原料の使用量を低減することができ、その結果、半導体用のシリコン原料が不足する事態に対応することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に、本発明の半導体用のシリコン単結晶の製造方法について、その一実施形態を詳述する。本実施形態でのシリコン単結晶の製造方法は、シリコン単結晶を引き上げた後にルツボ内に残存する融液の凝固物とシリコン原料とを所定の配合率でルツボ内に仕込んで溶融し、この融液からシリコン単結晶を引き上げることを特徴としている。
【００２７】
簡単な例でいえば、ＣＺ法によるシリコン単結晶の引き上げを２回行うこととし、１回目の引き上げの際は、半導体用のシリコン単結晶の製造に慣用される多結晶のシリコン原料を用いて単結晶の引き上げを行い、これにより残存融液の凝固物を得た後、２回目の引き上げの際は、その凝固物をシリコン原料の一部に用いて単結晶の引き上げを行う。
【００２８】
図３は、本発明の一実施形態であるシリコン単結晶の製造方法における工程を模式的に示す図である。同図（ａ）に示すように、ルツボ１内に、半導体用のシリコン単結晶の製造に慣用される多結晶のシリコン原料８を所定量投入し、ヒータにより加熱する。これにより、同図（ｂ）に示すように、シリコン原料８を溶融させたシリコン融液３が得られる。
【００２９】
続いて、同図（ｃ）に示すように、ルツボ１内のシリコン融液３の表面に種結晶７を浸漬し、通常の製造条件に従って上方に引き上げる。これにより、同図（ｄ）に示すように、種結晶７の下方にシリコン単結晶４が育成される。シリコン単結晶４を引き上げた後のルツボ１内には、残存融液（シリコン融液）３ａが残存している。この残存融液３ａは、凝固してシリコン凝固物３ｂになる（同図（ｅ）参照）。
【００３０】
次いで、同図（ｅ）に示すように、ルツボ１内のシリコン凝固物３ｂを取り出す。このとき、シリコン凝固物３ｂには、ルツボ１（石英ルツボ）から剥離した石英片が多く付着しており、シリコン凝固物３ｂを再利用するにあたり、石英片を除去する必要がある。そのために、シリコン凝固物３ｂを洗浄する。この洗浄には、例えば、石英片が付着したシリコン凝固物３ｂをフッ酸に浸漬して石英片を溶解し、さらにフッ硝酸でエッチングを施して表面に付着している汚染物を取り除き、最後に純水洗浄を行う方法が好適である。これにより、シリコン凝固物３ｂから石英片が完全に除去される。
【００３１】
さらに、シリコン凝固物３ｂを再利用するにあたり、溶融し易い塊状に破砕することができる。こうして、半導体用のシリコン原料８の一部を代替するシリコン凝固物３ｂが得られる。
【００３２】
次に、同図（ｆ）に示すように、ルツボ１内に、不純物の極めて少ない高純度のシリコン原料８と、シリコン凝固物３ｂを所定の配合率で仕込み、ヒータにより加熱する。これにより、同図（ｇ）に示すように、シリコン原料８とシリコン凝固物３ｂとを溶融させたシリコン融液３が得られる。
【００３３】
続いて、同図（ｈ）に示すように、前記同図（ｃ）に示す工程と同様の製造条件に従って、ルツボ１内のシリコン融液３に種結晶７を浸漬し上方に引き上げる。これにより、同図（ｉ）に示すように、前記の同図（ｄ）に示す工程と同様、種結晶７の下方にシリコン単結晶４が育成される。
【００３４】
そして、同図（ｉ）に示す工程でも、ルツボ１内には、残存融液３ａが残存しているため、この残存融液３ａのシリコン凝固物３ｂを、前記の同図（ｅ）に示す工程を経て洗浄、場合によっては破砕し、さらに前記の同図（ｆ）〜（ｉ）に示す工程を経ることにより、シリコン単結晶４を育成することができる。すなわち、前記の同図（ｅ）〜（ｉ）に示す工程は複数回に亘り繰り返すことができる。
【００３５】
このようなシリコン単結晶の製造方法によれば、シリコン単結晶を引き上げた後のルツボ内に残存する融液の凝固物をシリコン原料の一部として再利用するため、半導体用のシリコン原料の使用量を低減することができる。その結果、半導体用のシリコン原料が不足する事態に対応することが可能になる。
【００３６】
ここで、品質上で問題のないシリコン単結晶を得るためには、ルツボ内に仕込むシリコン凝固物とシリコン原料の配合率を如何にするかが重要である。シリコン凝固物は、これを得るためのシリコン単結晶の育成でシリコン単結晶中に取り込まれなかった不純物を含有しているため、シリコン単結晶の育成の際、シリコン凝固物を多く仕込み過ぎると、育成した単結晶中の不純物の濃度が規格を外れる場合があるからである。
【００３７】
このため、本実施形態では、固化率を重点管理し、以下の手法に従ってルツボ内に仕込むシリコン凝固物とシリコン原料の配合率を設定する。先ず、シリコン単結晶の引き上げ終了時の固化率ｇから、前記（２）式に基づき、残存融液すなわちシリコン凝固物中の不純物の濃度〔Ｃ〕Lを算出する。
【００３８】
さらに、このシリコン凝固物をシリコン原料の一部に用いて溶融させたときのシリコン融液中の不純物濃度が、単結晶育成の際に採用する初期シリコン融液中の不純物の初期濃度〔Ｃ〕0に合致するように、シリコン凝固物中の不純物の濃度〔Ｃ〕Lから、ルツボ内に仕込むシリコン凝固物の配合率を算出する。そして、シリコン原料とともに、その算出した配合率を上限としてシリコン凝固物をルツボ内に仕込み、これらを溶融させたシリコン融液から単結晶の引き上げを行う。これにより、規格を満足する不純物濃度のシリコン単結晶を育成することができる。
【００３９】
例えば、前記図１を参照し、不純物の中でも偏析係数が最も大きいカーボンについて考察する。単結晶を引き上げる前の初期シリコン融液中のカーボンの初期濃度〔Ｃ〕0を１×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ3とし、このシリコン融液からシリコン単結晶を引き上げて固化率ｇが０．９の時点で引き上げを終了した場合、シリコン単結晶中のカーボンの濃度〔Ｃ〕Sは、前記（１）式に基づき５．９６×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ3となり、残存融液すなわちシリコン凝固物中のカーボンの濃度〔Ｃ〕Lは、前記（２）式に基づき８．５１×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ3となる。
【００４０】
このシリコン凝固物をシリコン原料の一部に用いて、初期シリコン融液中のカーボンの初期濃度〔Ｃ〕0が１×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ3となるシリコン凝固物の配合率は、１×１０15／８．５１×１０15＝０．１１８（１１．８％）となる。したがって、シリコン原料とともにルツボ内に仕込むシリコン凝固物を１１．８％以下とすれば、これらを溶融して得られる初期シリコン融液中のカーボンの初期濃度〔Ｃ〕0を１×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下に保証できる。その結果、このシリコン融液から引き上げたシリコン単結晶は、品質上で問題のないものとなる。
【００４１】
図４は、シリコン凝固物中の不純物濃度とシリコン凝固物の配合率との関係の一例を示す図である。同図に示す関係は、不純物を銅、アルミニウム、カーボンとし、初期シリコン融液中の不純物の初期濃度が１×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ3となるのに要するシリコン凝固物の配合率を示している。同図に示すように、シリコン凝固物中の不純物濃度とシリコン凝固物の配合率との関係は、いずれの不純物元素に関しても概ね同じになる。同図から、シリコン凝固物中の不純物濃度が明らかであれば、そのシリコン凝固物の配合率を設定することができる。
【００４２】
ただし、シリコン凝固物を得るための単結晶の育成において、初期シリコン融液中の各不純物の初期濃度が一律であるとした場合、理論上、シリコン凝固物中の各不純物の濃度は、偏析係数の小さい元素から順に、すなわち銅、アルミニウム、カーボンの順に、微小ではあるが低くなる。したがって、偏析係数の最も小さい不純物元素、すなわち銅の濃度を管理してシリコン凝固物の配合率を設定すれば、そのシリコン凝固物をシリコン原料の一部に用いたシリコン融液は、他の不純物元素、すなわちアルミニウム、カーボンについても十分に濃度が抑えられる。
【００４３】
ところで、実際には、シリコン凝固物を得るための単結晶の育成において、初期シリコン融液中の各不純物の初期濃度は一律ではなく、カーボンの濃度が他の不純物元素の濃度よりも高い状態になる。カーボンは、引き上げ装置内の多くの部品に使用されており、シリコン融液に混入し易いからである。このため、実際の運用では、カーボンの濃度を管理してシリコン凝固物の配合率を設定することが好ましい。
【００４４】
図５は、シリコン凝固物が得られた単結晶引き上げ終了時点での固化率とシリコン凝固物の配合率との関係の一例を示す図である。同図に示す関係は、不純物を銅、アルミニウム、カーボンとし、初期シリコン融液中の不純物の初期濃度が１×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ3となるのに要する実運用上のシリコン凝固物の配合率を示している。不純物元素の偏析により、単結晶の引き上げ終了時点での固化率が大きくなるほど、シリコン凝固物中の不純物の濃度が高くなり、実際には、固化率が０．９の時点で、カーボン、アルミニウム、銅の濃度は、それぞれ、１×１０16、１×１０13、１×１０11ａｔｏｍｓ／ｃｍ3程度のレベルとなる。すなわち、固化率が同じシリコン凝固物であっても、不純物のうちのカーボンの濃度は最も高くなる。
【００４５】
このため、図５に示すように、単結晶の引き上げ終了時点での固化率が大きくなるほど、シリコン凝固物の配合率を減少させて設定する必要があるが、特に、不純物元素の中でもカーボンに着目してシリコン凝固物の配合率を設定することが好ましい。カーボン以外の不純物元素に着目してシリコン凝固物の配合率を設定すると、そのシリコン凝固物をシリコン原料の一部に用いたシリコン融液は、カーボンの濃度が過剰になるからである。
【００４６】
いずれにしても、単結晶の引き上げ終了時点での固化率から、適正なシリコン凝固物の配合率を設定でき、このシリコン凝固物をシリコン原料の一部として用いたシリコン融液から品質上で問題のないシリコン単結晶を育成することができる。
【実施例】
【００４７】
本発明のシリコン単結晶の製造方法による効果を確認するため、以下の試験を行った。本実施例の試験では、内径２２インチのルツボを使用し、先ず、これに多結晶のシリコン原料を総重量で１４０ｋｇ仕込み、加熱溶融して得られたシリコン融液からシリコン単結晶の引き上げを行った。これを３バッチ行い、それぞれにおいて、ルツボ内の残存融液に基づくシリコン凝固物を作製した。このとき、バッチごとに単結晶引き上げ終了時点での固化率からシリコン凝固物中の不純物濃度を算出し、さらに、これらの不純物濃度を加重平均し、この加重平均値から３バッチ分のシリコン凝固物の配合率の上限値を算出した。この３バッチ分のシリコン凝固物の配合率の上限値は、３５％であった。
【００４８】
次に、ルツボ内に、多結晶のシリコン原料とともに、上記３バッチ分のシリコン凝固物を２８％の配合率で仕込み、加熱溶融後、このシリコン融液から引き上げを行って、直径２００ｍｍのシリコン単結晶を育成した。その際、装置内の温度分布や引き上げ速度を調整し、赤外線散乱体欠陥（ＣＯＰ：Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ）や転位クラスターなどのｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥が存在しない無欠陥結晶領域が形成される育成条件で引き上げを行った。
【００４９】
得られたシリコン単結晶からサンプルウェーハを採取して品質評価を実施した。具体的には、サンプルウェーハの酸素濃度、比抵抗、ＯＳＦ密度、ＬＰＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｐｏｉｎｔ  Ｄｅｆｅｃｔ）密度、およびＢＭＤ（Ｂｕｌｋ  Ｍｉｃｒｏ  Ｄｅｆｅｃｔ：析出欠陥）密度を評価した。なお、比較のため、慣用される多結晶のシリコン原料を全量用いた場合（通常原料）についても同様の評価を行った。
【００５０】
品質評価は、以下の方法によって行った。
酸素濃度：ＡＳＴＭ  Ｆ１２１−１９７９に規定される赤外吸収法に準拠し、フーリエ変換型赤外分光光度計（ＦＴＩＲ：Ｆｏｕｅｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ  Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）を用いて測定した。
【００５１】
比抵抗：シリコンウェーハに対してドナーキラー熱処理（６５０℃×３０分）を施した後、比抵抗測定器（四深針接触方式）により測定した。
【００５２】
ＯＳＦ密度：シリコンウェーハを湿潤酸素（Ｗｅｔ−Ｏ2）雰囲気中で１１４０℃×２時間の熱処理を行った後、ウェーハ表面をエッチングしてウェーハ表面のＯＳＦ密度を光学顕微鏡で測定した。
【００５３】
ＬＰＤ密度：ウェーハ表面を、光散乱式パーティクルカウンタ（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製ＳＰ１）を用いて、ウェーハ表面に存在する２００μｍサイズ以上のＬＰＤ、および３００μｍサイズ以上のＬＰＤの個数をカウントした。
【００５４】
ＢＭＤ密度：シリコンウェーハに対して７８０℃×３時間、更に１０００℃×１６時間の熱処理を行った後、ウェーハを劈開して、その断面を２μｍエッチングするライトエッチングを行った後、その断面におけるＢＭＤの個数を光学顕微鏡でカウントした。
【００５５】
下記の表１に評価結果を示す。
【００５６】
【表１】
2009249253.tif 000003
【００５７】
表１の結果から、得られたシリコン単結晶から採取したサンプルウェーハの品質は、シリコン原料の一部に残存融液に基づくシリコン凝固物を使用しても、通常原料を使用した場合と差がなかった。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明のシリコン単結晶の製造方法によれば、シリコン単結晶の引き上げ後にルツボ内に残存する融液の凝固物をシリコン原料の一部として再利用するため、シリコン原料の使用量を低減することができ、その結果、半導体用のシリコン原料が不足する事態に対応することが可能になる。よって、本発明は、ＣＺ法によるシリコン単結晶の製造に極めて有用な技術である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】ＣＺ法によるシリコン単結晶の引き上げを実施するのに適した単結晶引き上げ装置の要部構成を模式的に示す図である。
【図２】シリコン単結晶の育成における固化率と単結晶中の不純物濃度の関係を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態であるシリコン単結晶の製造方法における工程を模式的に示す図である。
【図４】シリコン凝固物中の不純物濃度とシリコン凝固物の配合率との関係の一例を示す図である。
【図５】シリコン凝固物が得られた単結晶引き上げ終了時点での固化率とシリコン凝固物の配合率との関係の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１    ルツボ
１ａ    石英ルツボ
１ｂ    黒鉛ルツボ
２    ヒータ
３    原料融液
３ａ    残存融液
３ｂ    凝固物
４    窒素ドープシリコン単結晶
５    引き上げ軸
６    支持軸
７    種結晶
８    シリコン原料
９    高純度の窒素ドーパント用原料
１０    破砕物
【図１】
2009249253.tif 000004
【図２】
2009249253.tif 000005
【図３】
2009249253.tif 000006
【図４】
2009249253.tif 000007
【図５】
2009249253.tif 000008