JP2003055092A

JP2003055092A - シリコン単結晶の引上げ方法

Info

Publication number: JP2003055092A
Application number: JP2001246869A
Authority: JP
Inventors: Shinrin Fu; 森林符; Yoji Suzuki; 洋二鈴木; Kazuhiro Harada; 和浩原田
Original assignee: Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2001-08-16
Filing date: 2001-08-16
Publication date: 2003-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】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する。【解決手段】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る。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上コイル１１及び下コイル１２を配
設し、これらコイル１１、１２に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各コイル間の中立面１
７ａを通るカスプ磁場１７を発生させる。インゴット内
がパーフェクト領域となる引上げ速度でインゴットを引
上げ、融液とインゴットとの固液界面１９形状が上側に
凸となるように、各コイルに流す電流と、カスプ磁場の
中立面の位置と、カスプ磁場の強度と、るつぼの回転速
度と、インゴットの回転速度とを制御する。

Description

【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（Inters
titial-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 Dependentdielectric Breakdo
wn、ＴＤＤＢ）、酸化膜耐圧特性（Time Zero Dielectr
icBreakdown、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Ｌ
Ｄ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１
３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
それぞれ大きなコイル直径を有する上コイル１１及び下
コイル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、上
コイル１１及び下コイル１２に互いに逆向きの電流を流
すことにより上コイル及び下コイルの各コイル中心から
上コイル及び下コイル間の中立面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、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、上コイル
１１及び下コイル１２に流す電流と、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、上コイル１１及び下コイル１２に流
す電流と、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】ここで、上コイル１１に流す電流をＩ₁、
下コイル１２に流す電流をＩ₂としかつ電流Ｉ₁を１×１
０Ａ≦Ｉ₁≦１×１０¹⁰Ａの範囲に規定するとき、Ｉ₂＝
−（０〜１００）Ｉ₁又はＩ₂＝＋（０〜１００）Ｉ₁を
満たすように、上コイル１１及び下コイル１２に流す電
流をそれぞれ独立して制御することが好ましい。また、
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、０ｍｍ≦Ｈ≦１５００ｍｍ
を満たすように、中立面１７ａをシリコン融液１３の表
面の上方又は下方に制御することが好ましい。

【００１０】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、上コ
イル１１及び下コイル１２に流す電流を制御することが
できる。更に、石英るつぼ１４の回転速度をＲ₁としか
つシリコン単結晶のインゴット１６の回転速度をＲ₂と
するとき、Ｒ₁＝−（０〜３．０）Ｒ₂又はＲ₁＝＋（０
〜３．０）Ｒ₂を満たすように、石英るつぼ１４及びイ
ンゴット１６の回転速度をそれぞれ制御することが好ま
しい。

【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に上コイル１１及び下コイル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。上記上コ
イル１１及び下コイル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。また上コイル１１及び下コイル１２には互
いに逆向きの電流が流され、これにより上コイル及び下
コイルの各コイル中心から上コイル及び下コイル間の中
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、上コイル１１及び
下コイル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。図示しないが、上コイル及び下コイ
ルは互いの大きさが同一でも良いし、異なっていてもよ
い。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１
６を引上げると、インゴット内には、点欠陥（point de
fect）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 Defec
ts）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(0.1
5mol/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
［Ｐ_I］と領域［Ｐ_V］に分類される。［Ｐ_I］はＶ／Ｇ
比が上記(Ｖ／Ｇ)₁から臨界点までの領域であり、
［Ｐ_V］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、［Ｐ_I］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、［Ｐ_V］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、上コイル１１及び下コイル１２に流す電流と、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。

【００１９】具体的には、上コイル１１に流す電流をＩ
₁、下コイル１２に流す電流をＩ₂としかつ電流Ｉ₁を１
×１０Ａ≦Ｉ₁≦１×１０¹⁰Ａの範囲に規定するとき、
Ｉ₂＝−（０〜１００）Ｉ₁又はＩ₂＝＋（０〜１００）
Ｉ₁を満たすように、上コイル１１及び下コイル１２に
流す電流をそれぞれ独立して制御する。上コイル１１及
び下コイル１２に流す電流をそれぞれ独立して制御する
と、各種磁力線分布を組合せて出力することができる。
即ち、電流Ｉ₁が電流Ｉ₂より大きい場合、図１に示すよ
うに、上コイル１１側の磁力線が強く、下コイル１２側
の磁力線が弱くなるため、カスプ磁場１７の中立面１７
ａは上コイル１１と下コイル１２の間隔Ｔの中間位置１
５より下に位置する。また、電流Ｉ₁が電流Ｉ₂より小さ
い場合、図３に示すように、上コイル１１側の磁力線が
弱く、下コイル１２側の磁力線が強くなるため、カスプ
磁場１７の中立面１７ａは上コイル１１と下コイル１２
の間隔Ｔの中間位置１５より上に位置する。更に電流Ｉ
₁と電流Ｉ₂が同じ大きさの電流を流す場合、図４に示す
ように、上コイル１１側の磁力線と下コイル１２側の磁
力線とが同等の強さとなるため、カスプ磁場１７の中立
面１７ａは上コイル１１と下コイル１２の間隔Ｔの中間
位置１５と同じ高さ位置となる。このように、電流Ｉ₁
及び電流Ｉ₂を独立して制御することにより、上コイル
１１及び下コイル１２を移動することなくカスプ磁場１
７の中立面１７ａを制御することができる。

【００２０】ここで電流Ｉ₁を１×１０Ａ≦Ｉ₁≦１×１
０¹⁰Ａに限定したのは、Ｉ₁が下限値未満では、磁場強
度が弱すぎて固液界面１９が上側に凸となるようにシリ
コン融液１３を制御できず、Ｉ₁が上限値を越えると強
い磁場強度となるが、得られる効果は変わらないため、
経済的ではない。更に、磁場強度が強くなりすぎて、シ
リコン融液１３を制御できない不具合もある。またＩ₂
＝−（０〜１００）Ｉ₁又はＩ₂＝＋（０〜１００）Ｉ₁
に限定したのは、これらの範囲を外れる数値を設定する
と、インゴット１６下方のシリコン融液１３に発生する
対流が下向きになって、固液界面１９が下側に凸となる
不具合があるからである。好ましくはＩ₂＝−（０．１
〜１０．０）Ｉ₁又はＩ₂＝＋（０．１〜１０．０）Ｉ₁
である。

【００２１】またカスプ磁場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、０ｍｍ≦
Ｈ≦１５００ｍｍ、好ましくは１００ｍｍ≦Ｈ≦７００
ｍｍを満たすように、上記中立面１７ａをシリコン融液
１３の表面の上方又は下方に制御する。ここで０ｍｍ≦
Ｈ≦１５００ｍｍに限定したのは、Ｈが１５００ｍｍを
越えると、磁場強度が弱すぎて固液界面１９が上側に凸
となるようにシリコン融液１３を制御できないからであ
る。

【００２２】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、上コイ
ル１１及び下コイル１２に流す電流を制御する。このよ
うに上コイル及び下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５５０〜６５０ｍｍの石英るつぼ１
４を用いた場合には、カスプ磁場１７の強度を５０〜５
００ガウスの範囲内の一定値に制御し、直径が３００ｍ
ｍのインゴット１６を引上げるために、内径が６５０〜
８００ｍｍ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１００〜２０００ガウスの範囲内の一
定値に制御する。

【００２３】更に石英るつぼ１４の回転速度をＲ₁とし
かつインゴット１６の回転速度をＲ₂とするとき、Ｒ₁＝
−（０〜３．０）Ｒ₂又はＲ₁＝＋（０〜３．０）Ｒ₂、
好ましくはＲ₁＝−（０．０１〜０．８）Ｒ₂又はＲ₁＝
＋（０．１〜１．５）Ｒ₂を満たすように、石英るつぼ
１４及びインゴット１６の回転速度をそれぞれ制御す
る。ここでＲ₁又はＲ₂がプラスのときは、回転方向が上
方から見て反時計回りを示し、Ｒ₁又はＲ₂がマイナスの
ときは、回転方向が上方から見て時計回りを示す。また
Ｒ₁＝−（０〜３．０）Ｒ₂又はＲ₁＝＋（０〜３．０）
Ｒ₂に限定したのは、これらの範囲を外れる数値を設定
すると、インゴット１６下方のシリコン融液１３に発生
する対流が下向きになって、固液界面１９が下側に凸と
なる不具合があるからである。なお、インゴット１６の
回転速度Ｒ₂は±（１〜８０）ｒｐｍの範囲にあること
が好ましい。

【００２４】上述のように、上コイル１１及び下コイル
１２に流す電流と、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。

【００２５】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、上コイル１１及び下コイル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。

【００２６】

【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、上コイル及び下コイルに流す電流と、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、上コイル及び下
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。

【００２７】更に、結晶引上げ中に磁場移動せず、上コ
イル及び下コイルの電流をそれぞれ独立して制御するこ
とにより、カスプ磁場の中立面を移動することができ
る。従って、磁場本体の移動により発生する機械振動を
抑制し、引上げ中の結晶の有転位化を避けることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の上コイルに下コイルに流す
電流より大きな電流を流しながら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】本発明の別の実施形態の上コイルに下コイルに
流す電流より小さな電流を流しながらシリコン単結晶の
インゴットを引上げている状態を示す断面構成図。

【図４】本発明の更に別の実施形態の上コイルと下コイ
ルに同等の電流を流しながら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。

【符号の説明】

１１上コイル１２下コイル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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者原田和浩東京都千代田区大手町１丁目５番１号三菱マテリアルシリコン株式会社内Ｆターム(参考） 4G077 AA02 BA04 CF10 EH08 EH09 EJ02 HA12 PF55

Claims

【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(1
3)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
よりそれぞれ大きなコイル直径を有する上コイル(11)及
び下コイル(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、前記上コイル(11)及び下コイル(12)に互いに逆向
きの電流を流すことにより前記上コイル及び下コイルの
各コイル中心から前記上コイル及び下コイル間の中立面
(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、前記シリコン融液(13)と前記インゴット(16)との固液界
面(19)形状が上側に凸となるように、前記上コイル(11)
及び下コイル(12)に流す電流と、カスプ磁場(17)の中立
面(17a)の位置と、前記カスプ磁場(17)の強度と、前記
石英るつぼ(14)の回転速度と、前記インゴット(16)の回
転速度とを制御す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】上コイル(11)に流す電流をＩ₁、下コイ
ル(12)に流す電流をＩ₂としかつ電流Ｉ₁を１×１０Ａ≦
Ｉ₁≦１×１０¹⁰Ａの範囲に規定するとき、Ｉ₂＝−（０
〜１００）Ｉ₁又はＩ₂＝＋（０〜１００）Ｉ₁を満たす
ように、前記上コイル(11)及び下コイル(12)に流す電流
をそれぞれ独立して制御する請求項１記載のシリコン単
結晶の引上げ方法。
【請求項３】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、０ｍｍ≦Ｈ
≦１５００ｍｍを満たすように、前記中立面(17a)を前
記シリコン融液(13)の表面の上方又は下方に制御する請
求項１記載のシリコン単結晶の引上げ方法。
【請求項４】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、上コイル
(11)及び下コイル(12)に流す電流を制御する請求項１な
いし３いずれか記載のシリコン単結晶の引上げ方法。
【請求項５】石英るつぼ(14)の回転速度をＲ₁としか
つシリコン単結晶のインゴット(16)の回転速度をＲ₂と
するとき、Ｒ₁＝−（０〜３．０）Ｒ₂又はＲ₁＝＋（０
〜３．０）Ｒ₂を満たすように、前記石英るつぼ(14)及
び前記インゴット(16)の回転速度をそれぞれ制御する請
求項１ないし４いずれか記載のシリコン単結晶の引上げ
方法。