JP2000119095A - シリコン単結晶の製造方法およびその製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 横磁場を印加するＣＺ法において、単結晶の
成長軸方向の局所的な酸素濃度の均一性が高い単結晶棒
を高生産性、高歩留りで製造できるシリコン単結晶の製
造方法と製造装置を提供する。 【解決手段】 ルツボ軸を中心に左右に対向配置された
電磁石の磁場中心位置を下げることにより、ルツボ軸上
のルツボ内のシリコン融液表面の磁場強度を、ルツボ軸
上のルツボ底面の磁場強度の０．８〜０．９５倍に制御
する。さらに、電磁石のコイル面に開き角度をつけて横
磁場を印加し、ルツボ内のシリコン融液表面のルツボ内
壁における磁束ベクトルの傾きを１４〜２０度の範囲内
に制御することにより、融液の温度変動を減少させつ
つ、酸素濃度の均一性を向上させることができた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、横磁場を印加する
チョクラルスキー法（Horizontal Magnetic-field-appl
ied Czochralski Method、ＨＭＣＺ法）により、シリコ
ン単結晶棒を成長させるシリコン単結晶の製造方法とそ
の装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＨＭＣＺ法によるシリコン単結晶
の製造においては、単結晶シリコンを種結晶として用
い、これを横磁場を印加したシリコン融液に接触させた
後、回転させながらゆっくりと引上げることで単結晶棒
を成長させている。この際、シリコン融液に横磁場を印
加するとシリコン融液の対流が抑えられ、対流に伴う成
長界面の振動、温度変動が小さくなり、育成されたシリ
コン単結晶中の成長縞が著しく減少し、点欠陥等の結晶
内への欠陥導入が抑制されると共にルツボからのＳｉＯ
の溶解量が低下して低酸素濃度のシリコン単結晶が容易
に得られるという利点がある。

【０００３】そしてこのシリコン融液の対流抑制効果を
改善した例として、特開平８−３３３１９１号公報で
は、電磁石のコイルの横中心軸をシリコン融液深さの中
心またはこれよりも下を通るように制御することにより
融液に印加する磁場の強度分布の均一性が高まり、ルツ
ボ全体にわたって融液の対流抑制効果が向上するとして
いる。

【０００４】しかしながら、前記方法に従い、融液に印
加する磁場の強度分布の均一性を高めるように、電磁石
コイルの横中心軸のシリコン融液深さ位置を制御して引
上げた単結晶は、成長方向の局所的な酸素濃度の均一性
（以下、ミクロＯｉの均一性ということがある）が十分
なものではないという問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明はこの
ような従来の問題点に鑑みてなされたもので、横磁場を
印加するＣＺ法において、成長単結晶の成長方向の局所
的な酸素濃度の均一性が高いシリコン単結晶棒を高生産
性、高歩留りで育成できるシリコン単結晶の製造方法と
製造装置を提供することを主たる目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の請求項１に記載した発明は、横磁場を印加する
チョクラルスキー法により、単結晶棒を成長させるシリ
コン単結晶の製造方法において、ルツボ軸上のルツボ内
のシリコン融液表面の磁場強度を、ルツボ軸上のルツボ
底面の磁場強度の０．８〜０．９５倍に制御することを
特徴とするシリコン単結晶の製造方法である。

【０００７】このように、ルツボ軸上のルツボ内のシリ
コン融液表面の磁場強度を、ルツボ軸上のルツボ底面の
磁場強度の０．８〜０．９５倍に制御することによっ
て、融液に適当な攪拌効果が与えられ、単結晶成長方向
の局所的酸素濃度の均一性を向上させることができると
共に、融液内の対流を適度に制御して、結晶の育成にも
支障をきたすことも無い。

【０００８】そして、本発明の請求項２に記載した発明
は、横磁場を印加するチョクラルスキー法により、単結
晶棒を成長させるシリコン単結晶の製造方法において、
ルツボ軸を中心に左右に対向配置された電磁石のコイル
面に開き角度をつけて横磁場を印加することを特徴とす
るシリコン単結晶の製造方法である。

【０００９】このように電磁石のコイル面に開き角度を
つけて横磁場を印加すると、融液表面での磁束ベクトル
の傾きを小さくすることができ、融液に作用する磁束の
垂直成分を抑制するので、磁場中心位置を下げた際に発
生し易い、成長単結晶の直径の変動が大きくなり、結晶
成長速度が変動して単結晶成長の制御に支障を来した
り、また、転位が発生して多結晶成長になってしまう等
の操業性の悪化を防止することができる。従って、単結
晶の生産性と歩留りの向上を図ることが出来ると共に、
融液に攪拌効果が起こり、単結晶成長方向の局所的酸素
濃度の均一性を向上させることができる。

【００１０】この場合、請求項３に記載したように、前
記電磁石コイル面の開き角度を、０〜３０度の範囲内に
制御することが望ましい。開き角度をこの範囲内に制御
すると、前記操業性の悪化防止に有効であり、単結晶成
長方向の局所的酸素濃度の均一性を向上させることがで
きるからである。

【００１１】さらに、本発明の請求項４に記載した発明
は、横磁場を印加するチョクラルスキー法により、単結
晶棒を成長させるシリコン単結晶の製造方法において、
ルツボ内のシリコン融液表面のルツボ内壁における磁束
ベクトルの傾きを１４〜２０度の範囲内に制御すること
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に
記載した単結晶の製造方法である。

【００１２】このような範囲内に、ルツボ内壁における
磁束ベクトルの傾きを制御することにより、融液に作用
する磁束の垂直成分が小さくなり、磁場中心位置を下げ
た際に発生し易い成長単結晶の直径の変動、結晶成長速
度の変動、あるいは転位が発生して多結晶成長になって
しまう等の操業性の悪化を確実に防止することができ
る。従って、単結晶の生産性と歩留りの一層の向上を図
ることが出来ると共に、融液に攪拌効果が起こり、単結
晶成長方向の局所的酸素濃度の均一性を向上させること
ができる。

【００１３】そして、請求項５に記載したように、請求
項１ないし請求項４に記載した製造方法において、左右
の電磁石コイルの間隔Ｂとルツボ内径Ａとの比、Ａ／Ｂ
を０．３〜０．６の範囲内とすることが望ましい。この
ような比率の範囲内に電磁石コイルを配備すると、ルツ
ボ内壁での磁束ベクトルの傾きが１４〜２０度の範囲内
となり、本発明の効果が有効に発揮される。

【００１４】また、請求項６に記載したように、請求項
１ないし請求項５に記載した製造方法において、前記電
磁石コイルの直径Ｒと引上げ開始時のルツボ内融液深さ
Ｄとの比、Ｄ／Ｒが０．５以下であることが望ましい。
このような比率の範囲内に装置を設定すると、ルツボ表
面での磁場強度がルツボ底面の０．８倍以上となり、本
発明の効果が有効に発揮される。

【００１５】さらに本発明の請求項７に記載した発明
は、横磁場を印加するチョクラルスキー法により、単結
晶棒を成長させるシリコン単結晶の製造装置において、
ルツボ軸を中心に左右に対向配置された電磁石のコイル
面をそれぞれ垂直方向に傾斜可能としたあおり機構を設
けたことを特徴とするシリコン単結晶の製造装置であ
る。

【００１６】このようなあおり機構により左右の電磁石
のコイル面に傾斜をつけて、シリコン融液に横磁場を印
加すれば、ルツボ内の融液表面のルツボ内壁における磁
束ベクトルの傾きや融液の攪拌効果を制御することが可
能となり、単結晶成長に伴う操業の不安定性の改善や単
結晶品質の改善に有効に作用するものである。

【００１７】この場合、請求項８に記載したように、前
記傾斜可能とした角度を微調整可能とした単結晶の製造
装置である。このように、傾斜角度を微調整できるよう
にすれば、ベクトルの傾きも微妙に調整できるので、き
め細かな制御ができ、一層単結晶の品質向上を図ること
ができる。

【００１８】この場合、請求項９に記載したように、前
記あおり機構が、左右のコイル面がルツボ軸を対称軸と
してＶ字型の開き角度を形成可能とした機構であること
が望ましい。このようにＶ字型の開き角度とすれば、シ
リコン融液に横磁場を印加すれば、ルツボ内の融液表面
のルツボ内壁における磁束ベクトルの傾きが小さくな
り、磁束の垂直成分が低くなるので、磁場中心位置を下
げた際に発生し易い成長単結晶の直径の変動、結晶成長
速度の変動、あるいは転位が発生して多結晶成長になっ
てしまう等の操業性の悪化を防止することができる装置
となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。本
発明者らは、横磁場を印加するＣＺ法によるシリコン単
結晶の成長に際し、従来のＨＭＣＺ法で引上げた場合に
単結晶成長軸方向の局所的酸素濃度の均一性が十分でな
い場合があり、その原因を調査、究明した所、融液表面
に印加される磁場強度が深く関係していることを見出
し、詳細に条件を詰めて本発明を完成させた。

【００２０】先ず、従来法の水平磁場強度を調査した。
図３は、従来のＨＭＣＺ法による水平磁場の等強度線分
布図であって、図２の装置の一部縦断面図で示したもの
である。図３に示したように、電磁石コイル９、１０の
横磁場中心軸Ｃｃをルツボ５内のシリコン融液２の深さ
（図２のＤ）の中心Ｃｍに位置した場合には、ルツボ回
転軸６と電磁石コイルの横中心軸Ｃｃとの交差する点
（以下、磁場中心ということがある）を中心点として、
上下、左右にそれぞれ対称な磁場がシリコン融液２に印
加され、融液表面３とルツボ底面で磁場強度は同程度と
なっている。そしてこの状態で引上げられた単結晶の成
長方向の局所的酸素濃度の均一性は十分満足すべきもの
ではなかった。ちなみに、図４において、磁場中心位置
が０．５（引上げ開始時の融液深さの中心）の時、局所
的酸素濃度の変動（標準偏差値）は０．５１ｐｐｍａ
（黒丸プロット、ＡＳＴＭ’７９値）である。

【００２１】ここで、単結晶成長方向の局所的酸素濃度
の均一性は、酸素濃度を単結晶の中心において、結晶軸
方向に２５０μｍ間隔で２００点（５ｃｍ長）測定し、
２００個のデータから移動平均（３点）を引いた値の偏
差値で表している。

【００２２】そこで、単結晶成長方向の局所的酸素濃度
の均一性が良く無い理由は、融液表面に印加される磁場
強度が強過ぎて、必要以上に融液の対流が抑制されてい
るためではないかと考えた。すなわち、単結晶に取り込
まれる酸素濃度を均一にするためには、融液にある程度
の攪拌効果を与える必要があるのではないかということ
である。

【００２３】このような見地から、磁場中心位置をシリ
コン融液の深さの中心からルツボの底に移動させて単結
晶の引上げを試みた。その結果、図４（黒丸プロット）
に示すように、磁場中心位置を下げるに従って単結晶成
長方向の局所的酸素濃度の均一性が改善されていること
が判る。ここで、磁場中心位置とは、単結晶引上げ開始
時の図２におけるＣ／Ｄ（ルツボ回転軸６上のルツボ５
内のシリコン融液２の深さをＤ、横磁場中心位置を融液
表面３からの深さＣで表した時の比）の値である。

【００２４】図６は、磁場中心位置を変化させた場合
の、融液表面とルツボ底面の磁場強度の比率（黒丸プロ
ット）を示している。磁場中心位置が下がるにつれて磁
場強度比が低下していることが判る。一方、局所的酸素
濃度の均一性を表す酸素濃度の変動偏差値の上限が約
０．４３ｐｐｍａ（図４の磁場中心位置：Ｃ／Ｄ＝０．
６７）であることが判っているので、図４（黒丸プロッ
ト）と図６（黒丸プロット）から、融液表面磁場強度の
ルツボ底面磁場強度に対する比率を０．８〜０．９５倍
に制御すれば、単結晶成長方向の局所的酸素濃度の均一
性の高い単結晶棒を製造することができる。

【００２５】しかしながら、磁場中心位置を下げて行く
と、特にルツボの底（Ｃ／Ｄ＝１）の場合には、単結晶
成長時に成長単結晶の直径の変動が大きくなり、それに
伴い単結晶成長速度が変動して結晶成長の制御に支障を
来したり、また転位が発生して多結晶成長になってしま
う等の問題が生じた。

【００２６】そこで、これらの変動要因が融液温度にあ
ると考え、単結晶引上げ前の状態でルツボ中心の融液の
温度変動を測定したところ、図５の結果（黒丸プロッ
ト）を得た。図中温度変動は、偏差値で表している。図
から磁場中心位置を融液深さの中心（Ｃ／Ｄ＝０．５）
からルツボの底（Ｃ／Ｄ＝１）に下げるにつれて融液温
度変動が増大していることが判る。そしてその結果とし
て、単結晶成長方向のミクロＯｉの均一性が改善されて
いる（図４の黒丸プロット）。温度変動は、融液表面の
ルツボ中心において、１秒につき１回の測定を３００回
（５分間）求め、その偏差値で表している。

【００２７】次いで、融液温度変動の要因の一つと考え
られる磁場中心位置を変化させた場合の、融液を通過す
る磁束ベクトルの状態を計算から求めて解析した。図９
は、ルツボ周辺の磁束ベクトル図であり、（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれＣ／Ｄ値（磁場中
心位置）が０．５（融液深さの中心）、０．６７、０．
７５、１．０（ルツボの底）の場合を表している。

【００２８】また、図７は、磁場中心位置を変化させた
場合の、図９で摸式的に表したルツボ内壁の融液表面の
磁束ベクトルの傾き角度（黒丸プロット）を表してい
る。磁場中心位置が下がるにつれて融液表面と磁束ベク
トルとの角度が急激に増加していることが判る。

【００２９】以上のように磁場中心位置を下げて行く
と、融液表面での磁束ベクトルの傾きが増大している
（図７黒丸プロット）。そして、磁場中心位置を下げた
際に操業性が悪化するのは、融液に作用する垂直成分の
磁束が大き過ぎるためであると推考した。

【００３０】そこで、本発明では、電磁石９、１０のコ
イル面に開き角度αを付けることにより、融液表面での
磁束ベクトルの傾きを制御することを試みた。ここで、
開き角度αとは、図１に示したように、左右に対向配置
した電磁石９、１０のコイル面同士のなす角度で、ルツ
ボ５の上側で開いている。なお、この開き角度の範囲
は、融液の上下方向の磁場強度分布（絶対値）を変化さ
せずに磁束ベクトルの傾きを制御できることを前提にし
て、０〜３０度とした。

【００３１】図１０の（ａ）、（ｂ）は、開き角度α＝
２０度で、磁場中心位置（Ｃ／Ｄ）がそれぞれ０．７
５、１．０の場合であり、図９の開き角度α＝０度で、
磁場中心位置（Ｃ／Ｄ）がそれぞれ（ｃ）０．７５、
（ｄ）１．０の場合に比べ、融液に作用する垂直成分の
磁束が小さくなっていることが判る。

【００３２】すなわち、図６（黒角プロット）および図
７（黒角プロット）に示されるように、コイル面に開き
角度（α＝２０度）を付けることにより、融液表面とル
ツボ底面の磁場強度の比率を大幅に変化させることなく
（図６黒角プロット）、磁束ベクトルの傾きを減少させ
ることが出来る（図７黒角プロット）。そして、その結
果、融液に作用する垂直成分の磁束を小さくすることが
できるので、図５（黒角プロット）のように融液の温度
変動が著しく小さくなった。

【００３３】そして、この方法により製造された単結晶
は、従来の電磁石コイルを垂直平行に設置して製造した
単結晶と同程度の局所的酸素濃度の均一性を持ち（図４
の黒角プロット）、操業性も安定して良好であった。従
って、磁束ベクトルの傾きを１４〜２０度の範囲内に制
御すれば、磁場中心位置Ｃ／Ｄは０．６７〜１．０とす
ることができ、操業性を悪化させることもなく、目標と
する局所的酸素濃度の均一性を得ることができる。

【００３４】以上、説明したように、本発明の横磁場を
印加するＣＺ法により、単結晶棒を成長させるシリコン
単結晶の製造方法における特徴は、（１）横磁場を印加
するチョクラルスキー法により、単結晶棒を成長させる
シリコン単結晶の製造方法において、ルツボ軸上のルツ
ボ内のシリコン融液表面の磁場強度を、ルツボ軸上のル
ツボ底面の磁場強度の０．８〜０．９５倍に制御するこ
とを特徴とするシリコン単結晶の製造方法にある。

【００３５】さらに（２）横磁場を印加するチョクラル
スキー法により、単結晶棒を成長させるシリコン単結晶
の製造方法において、ルツボ軸を中心に左右に対向配置
された電磁石のコイル面に開き角度をつけて横磁場を印
加することを特徴とするシリコン単結晶の製造方法にあ
る。また、（３）横磁場を印加するチョクラルスキー法
により、単結晶棒を成長させるシリコン単結晶の製造方
法において、ルツボ内のシリコン融液表面のルツボ内壁
における磁束ベクトルの傾きを１４〜２０度の範囲内に
制御することを特徴とするシリコン単結晶の製造方法に
ある。

【００３６】以上三種類の横磁場の印加方法によるシリ
コン単結晶の製造方法によれば、それぞれ単独で行って
も、適宜組合せて行ってもよく、従来のＨＭＣＺ法より
も局所的酸素濃度の均一性により優れ、磁場中心位置を
下げた際に発生し易い成長単結晶の直径の変動、結晶成
長速度の変動、あるいは転位が発生して多結晶成長にな
ってしまう等の操業性の悪化を防止できるので、生産性
と歩留りの向上を図ることが出来る。

【００３７】次に、本発明で使用する横磁場を印加する
ＣＺ法による単結晶引上げ装置の構成例を図１により説
明する。図１に示すように、この単結晶引上げ装置は、
チャンバー１３と、チャンバー１３中に設けられたルツ
ボ５と、ルツボ５の周囲に配置された加熱ヒータ７と、
ルツボ５を回転させるルツボ回転軸６及びその回転機構
（図示せず）と、シリコンの種結晶（図３参照）を保持
する種保持具（図３参照）と、種保持具を引上げるワイ
ヤー（図３参照）と、ワイヤーを回転又は巻き取る巻取
機構（図示せず）を備えて構成されている。ルツボ５
は、その内側のシリコン融液（湯）２を収容する側には
石英ルツボが設けられ、その外側には黒鉛ルツボが設け
られている。また、加熱ヒータ７の外側周囲には断熱材
８が配置されている。そして、チャンバー１３の水平方
向の外側に、横磁場用電磁石９、１０をルツボ回転軸６
に対して左右対称に設置している。本発明ではこの電磁
石９、１０を、例えばルツボ５の上側に開いて、開き角
度αを設定可能なあおり機構（図８参照）を装備して横
磁場を印加するＣＺ法の装置として単結晶の安定成長を
はかっている。

【００３８】図８に示したあおり機構の構成例を説明す
る。各電磁石９、１０は、引上げ機本体のフレームに設
置されたコイル移動機構３０、３１（昇降機構付属、図
示せず）にコイル傾斜軸３２、３３を回転軸として固定
される。そして、傾斜可能なようにコイル移動機構３
０、３１に、スクリュージャッキ回転軸３６、３７を介
して固定されたスクリュージャッキ３４、３５の送りネ
ジ４０、４１の軸端３８、３９で支持される。この状態
でスクリュージャッキ３４、３５の送りネジ４０、４１
を回転させることにより、コイル傾斜軸３２、３３を中
心に回転し、電磁石９、１０の傾斜角度が制御可能とな
る。

【００３９】ここで使用されるスクリュージャッキ３
４、３５には、セルフロック機構を備えることが好まし
く、駆動機構（図示せず）により左右のスクリュージャ
ッキの送りネジ４０、４１が連動して回転することが好
ましい。また、磁場印加の際には、解体作業時に取り外
しが可能な補強ビーム（図示せず）により左右の電磁石
９、１０を連結しておくことが望ましい。

【００４０】次に、上記の横磁場を印加するＣＺ法の単
結晶引上げ装置による単結晶育成方法について説明す
る。まず、所定の開き角度αに電磁石９、１０をあおり
機構を使用して設定し、コイル移動機構３０、３１の昇
降機構（図示せず）により、磁場中心位置を所定の位置
に設定する。次に、ルツボ５内でシリコンの高純度多結
晶原料を融点（約１４２０°Ｃ）以上に加熱して融解す
る。そして、横磁場を印加し、ワイヤー（図３参照）を
巻き出すことにより融液２の表面略中心部に種結晶（図
３参照）の先端を接触又は浸漬させる。その後、ルツボ
回転軸６を適宜の方向に回転させるとともに、ワイヤー
を回転させながら巻き取り種結晶を引上げることによ
り、シリコン単結晶（図３参照）の育成が開始される。
以後、引上げ速度と温度を適切に調節することにより略
円柱形状の単結晶棒を得ることができる。

【００４１】以上のように、上記で説明した製造方法と
装置によって製造されたシリコン単結晶において、本発
明の横磁場を印加するＣＺ法の適切な条件下に成長させ
れば、ルツボ内の融液表面のルツボ内壁における磁束ベ
クトルの傾きが小さくなり、磁束の垂直成分が低くなる
ので、磁場中心位置を下げた際に発生し易い成長単結晶
の直径の変動、結晶成長速度の変動、あるいは転位が発
生して多結晶成長になってしまう等の操業性の悪化を防
止することができるので、生産性と歩留りの向上を図る
ことが出来ると共に、融液に攪拌効果が起こり、単結晶
成長方向の局所的酸素濃度の均一性を向上させることが
できる。

【００４２】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同
一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いか
なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

【００４３】例えば、上記実施形態においては、本発明
の装置につき、半導体シリコンを製造する装置の場合を
例に挙げて説明したが、本発明はこれらに限定されず、
他の半導体材料、例えば、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、Ｉ
ｎＰ等の化合物半導体単結晶や磁性材料、あるいは酸化
物単結晶の製造用としても、本発明の装置は同様に適用
することができる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の横磁場を
印加するＣＺ法によってシリコン単結晶棒を引上げれ
ば、ルツボ内の融液表面のルツボ内壁における磁束ベク
トルの傾きが小さくなり、磁束の垂直成分が低くなるの
で、磁場中心位置を下げた際に発生し易い成長単結晶の
直径の変動、結晶成長速度の変動、あるいは転位が発生
して多結晶成長になってしまう等の操業性の悪化を防止
することができると共に、融液に攪拌効果が起こり、単
結晶成長方向の局所的酸素濃度の均一性を向上させるこ
とができ、生産性、歩留りならびに品質を著しく改善す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の単結晶製造装置の要部構造を示す概略
縦断面図である。

【図２】従来の水平磁場印加装置を装備した単結晶製造
装置の要部構造を示す概略縦断面図である。

【図３】従来の水平磁場の等強度線分布図であって、図
２の装置の一部縦断面図で示したものである。

【図４】磁場中心位置を融液深さの中心からルツボの底
まで移動させた時、電磁石コイルの開き角度を付けない
場合と、開き角度を付けた場合について、単結晶成長方
向の局所的酸素濃度の均一性を示した図面である。

【図５】磁場中心位置を融液深さの中心からルツボの底
まで移動させた時、電磁石コイルの開き角度を付けない
場合と、開き角度を付けた場合について、ルツボ中心の
融液表面の温度変化を示した図面である。

【図６】磁場中心位置を融液深さの中心からルツボの底
まで移動させた時の、融液表面とルツボ底面の磁場強度
の比率を示し、電磁石コイルの開き角度を付けない場合
と、開き角度を付けて測定した結果を示した図面であ
る。

【図７】磁場中心位置を融液深さの中心からルツボの底
まで移動させた時の、ルツボ内壁における融液表面と磁
束ベクトルとの角度を示し、電磁石コイルの開き角度を
付けない場合と、開き角度を付けて測定した結果を示し
た図面である。

【図８】本発明における電磁石のあおり機構の一例を示
す説明図である。

【図９】電磁石コイルの開き角度を付けない場合に、磁
場中心位置を融液深さの中心からルツボの底まで移動さ
せた時の、ルツボ内壁における融液表面と磁束ベクトル
との角度を示した説明図である。 （ａ）磁場中心位置（Ｃ／Ｄ）が引上げ開始時の融液深
さの中心（Ｃ／Ｄ＝０．５）にある場合、 （ｂ）Ｃ／Ｄ＝０．６７、 （ｃ）Ｃ／Ｄ＝０．７５、 （ｄ）Ｃ／Ｄ＝１．０；ルツボの底にある場合。

【図１０】電磁石コイルの開き角度を付けた場合に、磁
場中心位置を融液深さの中心からルツボの底まで移動さ
せた時の、ルツボ内壁における融液表面と磁束ベクトル
との角度を示した説明図である。 （ａ）磁場中心位置（Ｃ／Ｄ）が引上げ開始時の融液深
さの中心（Ｃ／Ｄ＝０．７５）にある場合、 （ｂ）Ｃ／Ｄ＝１．０；ルツボの底にある場合。

【符号の説明】

１…シリコン単結晶、２…シリコン融液、３…融液表
面、４…種結晶、５…ルツボ、６…ルツボ回転軸、７…
加熱ヒータ、８…断熱材、９、１０…電磁石、１１…ワ
イヤー、１２…種保持具、１３…チャンバー、３０、３
１…コイル移動機構、３２、３３…コイル傾斜軸、３
４、３５…スクリュージャッキ、３６、３７…スクリュ
ージャッキ回転軸、３８、３９…送りネジの軸端、４
０、４１…スクリュージャッキの送りネジ。Ａ…ルツボ
内径、Ｂ…コイル間距離、Ｃ…横磁場中心位置の融液表
面からの深さ、Ｃｃ…コイル中心軸、Ｃｍ…融液の深さ
の中心、Ｄ…融液の深さ、Ｒ…コイル径、α…コイルの
開き角度。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水石 孝司 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越半 導体株式会社磯部工場内 (72)発明者 石塚 徹 福島県西白河郡西郷村大字小田倉字大平 150番地 信越半導体株式会社白河工場内 Ｆターム(参考） 4G077 AA02 BA04 CF00 EB06 EJ02 PA16 PF42 RA03

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 横磁場を印加するチョクラルスキー法に
   より、単結晶棒を成長させるシリコン単結晶の製造方法
   において、ルツボ軸上のルツボ内のシリコン融液表面の
   磁場強度を、ルツボ軸上のルツボ底面の磁場強度の０．
   ８〜０．９５倍に制御することを特徴とするシリコン単
   結晶の製造方法。
2. 【請求項２】 横磁場を印加するチョクラルスキー法に
   より、単結晶棒を成長させるシリコン単結晶の製造方法
   において、ルツボ軸を中心に左右に対向配置された電磁
   石のコイル面に開き角度をつけて横磁場を印加すること
   を特徴とするシリコン単結晶の製造方法。
3. 【請求項３】 前記電磁石コイル面の開き角度を、０〜
   ３０度の範囲内に制御することを特徴とする請求項２に
   記載したシリコン単結晶の製造方法。
4. 【請求項４】 横磁場を印加するチョクラルスキー法に
   より、単結晶棒を成長させるシリコン単結晶の製造方法
   において、ルツボ内のシリコン融液表面のルツボ内壁に
   おける磁束ベクトルの傾きを１４〜２０度の範囲内に制
   御することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいず
   れか１項に記載したシリコン単結晶の製造方法。
5. 【請求項５】 前記左右の電磁石コイルの間隔Ｂとルツ
   ボ内径Ａとの比、Ａ／Ｂを０．３〜０．６の範囲内とす
   ることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか
   １項に記載したシリコン単結晶の製造方法。
6. 【請求項６】 前記電磁石コイルの直径Ｒと引上げ開始
   時のルツボ内融液深さＤとの比、Ｄ／Ｒが０．５以下で
   あることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれ
   か１項に記載したシリコン単結晶の製造方法。
7. 【請求項７】 横磁場を印加するチョクラルスキー法に
   より、単結晶棒を成長させる単結晶の製造装置におい
   て、ルツボ軸を中心に左右に対向配置された電磁石のコ
   イル面をそれぞれ垂直方向に傾斜可能としたあおり機構
   を設けたことを特徴とする単結晶の製造装置。
8. 【請求項８】 前記傾斜可能とした角度を微調整可能と
   したことを特徴とする請求項７に記載した単結晶の製造
   装置。
9. 【請求項９】 前記あおり機構が、左右のコイル面がル
   ツボ軸を対称軸としてＶ字型の開き角度を形成可能とし
   た機構であることを特徴とする請求項７または請求項８
   に記載した単結晶の製造装置。