JP2008526666A - 成長するシリコン結晶のメルト−固体界面形状の可変磁界を用いる制御 - Google Patents

Abstract

チョクラルスキー法結晶成長装置内での結晶成長を制御するための方法及びシステムである。結晶成長装置内に磁界を適用して、メルトからインゴットが引き上げられるメルト−固体界面の形状を変化させ制御する。メルト−固体界面の形状は、インゴットの長さの関数として変化させた磁界に対応して、所望の形状とされる。

Description

この本発明の態様は、電子部品の製造に用いられる単結晶シリコンを製造する分野に関連する。特に、この本発明の態様は、可変磁界を適用することによって成長する結晶のメルト−固体界面形状を制御することに関連する。

単結晶シリコンは、半導体電子部品を製造する多くの方法における出発材料であって、一般にいわゆるチョクラルスキー（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ）法によって製造されている。このようにしては、ルツボの中に多結晶シリコン（ポリシリコン）を装入して溶融させ、その溶融シリコン（molten silicon）に種結晶を接触させて、ゆっくりと引き上げることによって単結晶を成長させている。ネック部の生成が完了した後、結晶の直径が所望の又は目標の直径に到達するまで、例えば引き上げ速度及び／又はメルト温度を低下させることにより、結晶の直径を拡大させる。その後、減少するシリコンメルトのレベルを補いながら、引き上げ速度及び／又はメルト温度を制御することによって、ほぼ一定の直径を有する結晶の円筒形状の本体部（main body）を成長させる。成長プロセスの終わり近くであって、ルツボの溶融シリコンが空になる前に、結晶直径を徐々に縮小させて、エンドコーン部を生成する。一般に、結晶の引き上げ速度を大きくし、及びルツボに供給する熱を増加することによって、エンドコーン部を生成する。直径が十分に小さくなると、結晶はシリコンメルトから分離される。

従来技術において知られているように、溶融シリコン（約１４２０℃である）は、メルトが入れられているシリカ（ＳｉＯ_２）ルツボの表面を溶かし（またはメルトさせ）得る。溶融したシリカの一部は成長する結晶中に取り込まれる一方で、溶融したシリカの一部はＳｉＯ（一酸化ケイ素）としてメルトの表面から蒸発する。溶融したシリカの残部はメルト中にとどまる。このようにして、シリコンメルトを含んでいるルツボは、常套のチョクラルスキー法技術によって成長させられたシリコン結晶中に見出される酸素のソースとしての機能を果たす。

シリコン結晶中の酸素は、好都合な作用も有し得るし、及び不都合な作用も有し得る。種々の電気デバイスを製造する間における種々の熱処理プロセスにおいて、結晶中の酸素は、結晶欠陥、例えば、析出物、転位ループおよびスタッキング欠陥などを引き起こしたり、または、デバイスに不利な性能特性をもたらし得る電気的に活性な欠陥（electrically active defects）を引き起こしたりする可能性がある。しかしながら、結晶中の酸素の固溶体（solid solution）はシリコンウエハの機械的な強度を向上させ、および、結晶欠陥は重金属の汚染物質をトラップすることによって対応製品の収率を向上させたりし得る。従って、シリコン結晶の酸素含量は、シリコンウエハのための究極的な用途に対応して慎重に制御されるべきである製品品質のための重要なファクターである。

従って、産業界において主流であるチョクラルスキー法条件下で成長させられた常套のシリコン結晶中における酸素濃度は、結晶の長手方向について変動する。例えば、酸素濃度は、結晶のタング端またはボトム部及び／又は中間部におけるよりも、シード端部において一般に高い。さらに、酸素濃度は、結晶の断面スライスの半径に沿って変動する。

この酸素制御の問題に対して、酸素濃度および半径方向の分布を制御して、ドーパントのストリエーション（striation）を取り除くなどのために、金属および半導体メルト内での対流流れを安定化させるために磁界を用いることが考慮されている。例えば、伝導性のメルト中での磁界によって形成されたローレンツ力は、自然な対流的流れおよび乱流を低下させるために用いることができる。導電性メルト内での対流的流れを安定化させるために３種の常套の磁界の構成、例えば軸方向、水平方向及びカスプ磁界（cusped magnetic field）の構成がある。

軸方向（または垂直方向）の磁界の構成は、結晶成長の向きに対して平行な磁界を生成する（例えば、図１を参照されたい）。図１において、横断面で示されているマグネットコイル２１は、ルツボ２３に対して磁場をもたらしている。図示しているように、ルツボ２３は、そこから結晶２７が成長するシリコンメルト２５を含んでいる。この構成は比較的簡単なセットアップと軸方向対称性の利点を有している。しかしながら、軸方向の磁界構成は、その軸方向の磁界成分が主であるため、半径方向についての均一性を損なうことになる。

水平方向（または横断方向）の磁界の構成は、２つの磁極２９が対向して配置されており、結晶成長の向きに対して垂直な磁界を生成する（例えば、図２を参照されたい）。水平方向の構成は、メルト表面における対流的流れを有効に減衰させるという利点を有している。しかしながら、軸方向および半径方向の両者について不均一であって、複雑で嵩張るセットアップであるため、大きい直径のチョクラルスキー法成長プロセスにおいて、水平方向の磁界の構成を適用することには困難を伴う。

カスプ磁界の構成は、軸方向および水平方向の磁界の構成における欠陥を克服するようにデザインされている（例えば、図３を参照されたい）。メルト界面の上方および下方に同軸状に配置されており、および対向するモードで操作される一対のコイル３１、３３（例えば、ヘルムホルツ・コイル）によって、メルト表面の近くにおいてほとんど半径方向成分である磁界成分と、メルト中心の近くにおいてほとんど軸方向成分である磁界成分とを有する磁界が生成されている。このようにして、カスプ磁界の構成は、メルトと結晶との間の界面において、回転対称を残すことを試みる。しかしながら、カスプ磁界の効果はメルトの中心部にて低減する。さらに、カスプ位置はメルト表面にとどまるため、メルトの深さ方向へ向かうに従って、メルト内の軸方向の均一性は徐々に減少し、そして、結晶の成長の終了時へ向かってメルト深さが減少するため、最終的に失われる。

従って、これら従来の磁界の構成による問題点に対処するため、結晶成長プロセスの向上した制御が必要とされている。

（本発明の概要）
本発明は、従来技術における１又はそれ以上の問題点を克服し、可変磁界を適用することによって、メルトと結晶との間の界面形状の制御を提供する。１つの態様例において、結晶は、連続的に変更させることができる磁界強度および構成を有する非対称的磁界によって、そこから結晶が成長するシリコンメルト中におけるフロー（または流量）を制御する。従って、本発明は、結晶−メルト界面形状、界面における軸方向の温度勾配、および界面におけるおよび界面近くにおける結晶中の軸方向温度勾配の半径方向についての変動を操作することができ、それによって所望の界面形状および値を達成することができる。本発明の１つの要旨では、可変的な非対称的磁界によって、結晶−メルト界面形状を制御することに関する従来のいずれの磁界構成よりも、より大きな自由度および能力を達成することができる。さらに、本発明の１つの態様例では、結晶の長さを基準として、結晶−メルト界面の上方または下方に磁界のカスプ位置を移動させることによって、所望するメルトフロー制御および均一性を保持することができる。本発明の可変的な非対称性磁界は、ハードウェアのセットアップおよび物理的位置を変更することなく、従来技術における磁界構成の問題点を防止しながら、従来技術における磁界構成の利点を組み合わせることができる。

本発明の要旨を実施するための１つの方法は、結晶成長装置内において、結晶の成長を制御する。この方法は、チョクラルスキー法のプロセスに従って、そこから単結晶インゴットが成長する半導体メルトへカスプ磁界を適用することを含んでなる。この方法は、メルトからインゴットを引き上げる際に、磁界に変動を加えて、メルトとインゴットとの間のメルト−固体界面に対する磁界のカスプ位置を制御して、メルト−固体界面の所望する形状を形成することをも含んでなる。メルト−固体界面の所望する形状は、インゴットの長さの関数である。

もう１つの態様例において、結晶成長装置内で結晶の成長を制御するためのシステムは、チョクラルスキー法のプロセスに従ってそこから単結晶インゴットが成長する半導体メルトを含むルツボの近くに配置される第１および第２のコイルを有している。コイルは、メルトにカスプ磁界を適用する。このシステムは、コイルに通電するために、可変式電源（variable power）を有している。インゴットがメルトから引き上げられる間に、コントロール装置が出力を変動させる。可変式電源はコントロール装置に応答して、磁界を変化させて、メルトとインゴットとの間のメルト−固体界面に対する磁界のカスプ位置の制御を行う。これによって、メルト−固体界面の所望する形状を形成する。メルト−固体界面の所望する形状は、インゴットの長さの関数である。

更にもう１つの態様は、チョクラルスキー法のプロセスによって単結晶半導体インゴットを製造する方法に関する。この方法は、半導体メルトから引き上げられた種結晶上に単結晶インゴットを成長させることを含む。インゴットを成長させ、および磁界を変化させる間に、インゴットの長さの関数として、非対称的磁界をメルトに適用して、インゴットがメルトから引き上げられる間に、メルト−固体界面の形状を制御することをも含んでなる。

本発明の要旨を実施するもう１つの方法は、単結晶インゴットの結晶成長に特徴的な酸素の制御を行う。インゴットは、チョクラルスキー法のプロセスに従って、結晶成長装置の中で成長させられる。結晶成長装置は、インゴットがそこから成長する半導体メルトを含む、加熱されたルツボを有している。インゴットは、メルトから引き上げられた種結晶上で成長する。この方法は、カスプ磁界をメルトに適用することを含んでいる。この方法は、インゴットをメルトから引き上げる際に磁界を変化させて、メルトとインゴットとの間のメルト−固体界面に対して磁界のカスプ位置を制御して、メルト−固体界面の所望する形状を形成することを含んでなる。メルト−固体界面の所望する形状は、インゴット中において所望する酸素特性を形成する。

別法として、本発明の態様は、その他の種々の方法及び装置を含むことができる。
その他の特徴の一部は以下側の説明から理解できるであろうし、また他の一部は以下側の説明によって指摘する。
図面全体について、対応する参照符号は対応する部材を示している。

（本発明の詳細な説明）
ここで図４を参照すると、本発明の１つの要旨態様を実施するための、チョクラルスキー法結晶成長装置が模式図に示されている。全体として、結晶成長装置は、ルツボ１０３を封入する真空チャンバー１０１を有している。抵抗ヒーター１０５などの加熱手段がルツボ１０３を包囲している。加熱および結晶引き上げの間に、例えば、図中、矢印によって示しているように右回りに、ルツボ駆動装置（例えばモーター）１０７は、ルツボ１０３を回転させる。成長プロセスの間に所望されるように、ルツボ駆動装置１０７はルツボ１０３を上昇させること及び／又は降下させることができる。ルツボ１０３中には、メルトレベル１１１を有するシリコンメルト１０９が入れられている。操作中において、引上げシャフトまたはケーブル１１７に取り付けられた種結晶１１５によって開始されて、装置はメルト１０９から単結晶１１３を引上げる。従来技術において知られているように、ケーブル１１７または引上げシャフトの一端は、プーリー（図示せず）によってドラム（図示せず）に接続されており、他端側は、種結晶１１５および該種結晶１１５から成長した結晶１３を保持するチャック（図示せず）に接続されている。

ルツボ１０３と単結晶１１３とは、共通の対称軸１１９を有している。メルト１０９が消費されるにつれて、そのレベル１１１を所望する高さに維持するために、ルツボ駆動装置１０７は軸１１９に沿ってルツボ１０３を上昇させることができる。結晶駆動装置１２１も同様に、ルツボ駆動装置１０７がルツボ１０３を回転させる向きと反対の向きに（例えば、カウンター回転で）、引上げシャフトまたはケーブル１１７を回転させる。同方向回転（ｉｓｏ−ｒｏｔａｔｉｏｎ）を用いる態様例では、結晶駆動装置１２１は、ルツボ駆動装置１０７がルツボ１０３を回転させるのと同じ向きに（例えば右回りで）、引上げシャフトまたはケーブル１１７を回転させることができる。さらに、成長プロセスの間に所望されるように、結晶駆動装置１２１は、メルトレベル１１１に対して、結晶１１３を上昇させたり降下させたりする。

チョクラルスキー法単結晶成長プロセスに従って、ルツボ１０３の中に所定量の多結晶シリコンまたはポリシリコンが装入される。ヒーター電源供給１２３が抵抗ヒーター１０５にエネルギーを供給する（または、通電する）。真空チャンバー１０１の内側壁には絶縁材１２５のライニングが設けられている。真空ポンプ１３１によって真空チャンバー１０１から気体を排出しながら、ガス供給（例えば、ボンベ）１２７は、ガス流量コントロール装置１２９を経由して、アルゴンガスを真空チャンバー１０１に供給する。タンク１３５から冷却水が供給されるチャンバー冷却ジャケット１３３が、真空チャンバーを包囲している。冷却水は、その後、冷却水リターンマニホールド１３７へ排出される。典型的には、光電管１３９（またはパイロメーター（pyrometer)）などの温度センサーはメルト１０９の温度をその表面で測定し、直径トランスデューサー１４１は単結晶１１３の直径を測定する。コントロール装置１４３などのプロセッサは光電管１３９および直径トランスデューサー１４１によって生成された信号を処理する。コントロール装置１４３は、プログラムされたデジタルまたはアナログ計算機であってよく、ルツボ駆動装置１０７および単結晶駆動装置１２１、ヒーター電源供給１２３、ポンプ１３１、ならびにアルゴン流量コントロール装置１２９を制御する。

図４に示すように、上側の磁石、例えばソレノイドコイル１４５と、下側の磁石、例えばソレノイドコイル１４７とはそれぞれ、メルトレベル１１１の上方および下方に配置することができる。図示している態様例において、コイル１４５、１４７は、断面によって示しているが、真空チャンバー１０１を包囲しており、対称軸１１９と実質的に同軸を有している。上側コイル１４５および下側コイル１４７は独立した電力供給、即ち、上側のコイル電源１４９と下側のコイル電源１５１を有しており、それぞれがコントロール装置１４３に接続されおよびコントロール装置１４３によって制御される。

本発明の態様例では、２つのソレノイドコイル１４５およびソレノイドコイル１４７に逆向きの電流が流れされて、磁界が形成される。タンク１５３から上側コイル１４５および下側コイル１４７に冷却水が供給され、その後、冷却水リターンマニホールド１３７を経由して、ドレーンされる。図示している態様例では、鉄製のシールド１５５がコイル１４５を包囲して、漂遊磁界（stray magnetic field）を減少させて、形成する磁界の強度を向上させている。

本発明の態様例は、デバイス製造に用いるのに好適なシリコン結晶インゴットを製造することに関連する。有利な態様では、本発明を用いて、その実質的な部分または全体が凝集真性点欠陥（agglomerated intrinsic point defects）を実質的に有さないシリコン結晶１１３を製造することができる。すなわち、本発明の態様例によって製造された結晶１１３の実質的な部分または全体は、約１×１０^４欠陥／ｃｍ^３未満、好ましくは約５×１０^３欠陥／ｃｍ^３未満、特に約１×１０^３欠陥／ｃｍ^３未満の密度の欠陥を有することができ、または場合によっては、検出し得る凝集真性点欠陥が存在しないこともあり得る。その他の態様例では、本発明を用いると、直径が約６０ｎｍよりも大きい結晶１１３であって、検出し得る凝集真性点欠陥を実質的に有さない結晶を製造することもできる。

本発明の要旨は、結晶成長の間に、メルト固体またはメルト−結晶の界面の形状を制御することによって、凝集真性点欠陥の生成を制限および／または抑制することである。図５は、メルト表面１６１を含めて、典型的なメルト−結晶界面を示している。メルト１０９とシリコン結晶１１３との間のこの界面の形状は、結晶１１３に対して凸面形状（convex）または凹面形状（concave）であってよい。メルト−固体界面形状は、結晶１１３に対して凸面形状および凹面形状の両者を有する形状（例えば、「ガル・ウイング（gull-wing)」形状）であってもよい。以下に説明するように、メルト−固体界面形状は、結晶の成長の間に、欠陥を制御するための重要なパラメータである。

１つの態様例において、本発明はメルト対流を用いて、メルト−固体界面形状に影響を及ぼす。対流は、液体自身の移動による液体の中の熱伝達プロセスを意味する。全体として、自然な対流と強制的な対流の２つの型の対流がある。例えば、メルト１０９の移動が、濃度勾配を生じさせるヒーター１０５の存在による場合には、自然対流が生じる。メルト１０９の移動が、ルツボ１０３における磁界などの外部の作用による場合には、強制対流が生じる。従って、磁界強度を制御することによって、所望するメルト−固体界面形状を形成することができる。

例えば、磁界は、シリコンメルト１０９などの電気的伝導性を有する流体のフローパターンの形状に影響を得るため、本発明の態様例では、磁石（例えばコイル１４５、１４７の形態の磁石）を用いてメルト対流に影響を与え、メルト１０９の温度分布を変化させ、それによってメルト−固体界面形状に影響を与えている。以下に説明するように、本発明の態様例では、その磁界の強度及び構成を連続的に変化させることができる、軸方向の非対称的磁界によって、シリコンメルト１０９のフローを更に制御する。従って、メルト−固体界面形状、界面の軸方向の温度勾配、および界面におけるまたは界面近くにおける結晶１１３の中の軸方向の温度勾配の半径方向についての変化を操作することによって、所望する界面形状および値を形成することができる。図６Ａ、図７Ａ、および図８を参照すると、以下に詳細に説明するように、本発明の態様例では、結晶成長装置の中において可変磁界を提供して、所望するメルト−固体界面形状を形成し、それによって所望する結晶特性を生じさせる。

従来技術において当業者に知られているように、メルトから成長したシリコン結晶は、過剰な結晶格子空孔（crystal lattice vacancies）（「Ｖ」）またはシリコン自己格子間原子（self-interstitials）（「Ｉ」）を有し得る。本発明の態様例によれば、凝固フロントにおける点欠陥の初期分布と、メルト−固体界面からの種々の程度の点欠陥の拡散パス（diffusion path）とを制御するために、結晶成長の間のメルト−固体界面形状の操作を用いることができる。優性な点欠陥の型は、一般に固化（solidification）の近くで決定される。従って、優勢な点欠陥濃度が臨界過飽和（critical super-saturation）のレベルに達する場合、および点欠陥のモビリティ（mobility）が十分に高い場合には、反応または凝集イベント（agglomeration event）が生じ得る。シリコン中の凝集真性点欠陥は、複雑で高度に集積された回路の製造において材料の歩留まりポテンシャル（または歩留まりの可能性（yield potential))に影響を与え得る。本発明の態様例では、メルト−固体界面形状を制御することによって、凝集反応を減少させまたは防止して、凝集真性点欠陥を実質的に有さないシリコンを製造することができる。

結晶の引上げ速度ｖの軸方向温度勾配Ｇに対する割合によって、成長する結晶内に生じ得る真性点欠陥の型が示される。例えば、引上げ速度が高い場合には、結晶格子空孔が全体として優勢な点欠陥である。代わりに、引上げ速度が低い場合には、シリコン自己格子間原子が全体として優勢な点欠陥である。従って、動的成長プロセス（すなわち、ｖ／Ｇが、結晶の半径および／または軸方向長さの関数として、変化し得る場合の成長プロセス）の間に、成長するシリコン結晶の中における点欠陥は、空孔優勢型からシリコン自己格子間原子型へ変化し得るし、またはその逆もあり得る。さらに、そのような変化には、識別可能な格子空孔／シリコン自己格子間原子（Ｖ／Ｉ）遷移（vacancies/self-interstitials (V/I) transition）を伴う。凝集格子空孔欠陥と凝集自己格子間原子欠陥との間には、欠陥を有さない領域が存在し得る。特に、Ｖ／Ｉ遷移は、この欠陥を有さない領域に生じる。すなわち、この欠陥を有さない領域は、過剰な格子空孔の優勢な領域から、過剰な格子間原子の優勢な領域への遷移領域に対応する。欠陥を有さない領域は、格子空孔の優勢な領域の材料であってもよいし、および／または格子間原子の優勢な領域の材料であってもよい。欠陥を有さない領域は、いずれかの欠陥を形成するような過剰な点欠陥を含んでおらず、一般にＶ／Ｉ遷移を含んでいる。

識別されたＶ／Ｉ遷移が本明細書に記載するような特定の形状を有する場合には、この遷移について、結晶１１３は凝集欠陥を実質的に有さない。例えば、動的な成長シミュレーションにおいて、引上げ軸１１９に対して垂直な実質的にフラットなＶ／Ｉ遷移は、凝集欠陥を実質的に有さない結晶１１３の部分に対応する。従って、メルト−固体界面形状を制御することによって、実質的に欠陥を有さないシリコン単結晶の向上を生じさせる。特に、軸方向長さの関数としてのターゲットメルト−固体界面形状に対応させてメルト−固体界面形状を制御することによって、本発明の態様例では、結晶１１３中において実質的に凝集欠陥を有さない領域を生じさせることができる。

ターゲット界面形状は、結晶１１３の軸方向長さに沿った位置および結晶ホットゾーン構成について特有である。従って、ターゲット界面形状は、結晶１１３の長手方向に沿った種々の位置で特定のホットゾーンについて決定される。そのような欠陥が生成する割合を制限するか、またはそのような欠陥が生成した後にその欠陥の一部を消滅させることを試みることよりも、凝集反応を抑制するかまたは制御することによって、望ましくない量または寸法の凝集真性点欠陥を実質的に有さないシリコン基材が得られる。凝集反応を抑制するかまたは制御することによって、エピタキシャルプロセスが伴う高コストを有するのではなく、１つのウエハあたりに得られる集積回路の数に関してエピ状の歩留まりポテンシャル（epi-like yield potential）を有する単結晶シリコンウエハをもたらすことができる。

メルト−固体界面形状に影響を与えることによって、本発明の態様例によってメルト１０９に付与される磁界は、比較的大きな直径の単結晶インゴットについて、軸方向および半径方向における酸素濃度を、特に比較的低い酸素濃度にて、調整することができる。図示するように、電流は上側コイル１４５および下側コイル１４７を通って流され（図中、「・」は、電流が紙面から手前側に流れることを示しており、「×」は、電流が紙面の向う側に流れることを示している。）、それによってルツボ１０３およびシリコンメルト１０９に磁界を生じさせている。磁界は、ルツボ１０３の側壁部および底部を垂直方向に横切る水平成分および垂直成分を有する。さらに、磁界は、シリコンメルト表面１６１を垂直に横切る垂直成分を有することができる。溶融したシリコン表面１６１を垂直に横切る平均的磁界成分は、メルト１０９に接触するルツボ１０３の底部および側壁部を垂直に横切る平均的磁界成分に対して、小さいこともあり得る。すなわち、メルト表面１６１を垂直に横切る平均的磁界成分は、メルト１０９の溶融したシリコンに接触するルツボ１０３の底部および側壁部を垂直に横切る平均的磁界成分の約１０分の１を越えないこともあり得る。さらに、メルト表面１６１を垂直に横切る平均的磁界成分は、０（零）であるか（若しくは、そのような磁界成分は無いか）、またはそれに近いものであってもよい。すなわち、シリコンメルトレベル１１１に、またはその近くに、磁界のない平面（the magnetic field null plane）（または、無磁界平面）が存在する。２つのコイル１４５、１４７における相対的な電流、ターンの数（巻数）および垂直方向の位置によって、メルトレベル１１１の面にまたはその近くに無磁界を位置させることができる。

本発明の態様例では、カスプ磁界の構成（図３を参照のこと）と同じハードウェアセットアップを有利に使用する非対称的可変磁界の構成（図６Ａおよび図７Ａを参照のこと）を提供する。１つの態様例によれば、コントロール装置１４３は、上側コイルおよび下側コイルの電源装置１４９および１５１を制御することによって、上側コイル１４５および下側コイル１４７によって生成する軸対象な磁界強度がカスプ位置を（例えばメルト−固体界面における）メルトレベル１１１の上方へまたは下方へ移動させるように、上側コイル１４５および下側コイル１４７の出力分布を調節することができる。コントロール装置１４３は、さらに上側コイルおよび下側コイルの電源装置１４９および１５１を制御することによって、軸方向に優勢な非対称的磁界の構成、水平方向に優勢な非対称的フィールド磁界の構成、または対称的磁界の構成（例えばカスプ磁界の構成）がいずれの結晶長ででも達成することができるように、メルト固体に種々の非対称的磁界の構成を付与することができる。従って、本発明の態様例では、所望するメルトフロー制御およびメルトフロー均一性を提供することと同時に、従来の３つの型の磁界構成が伴う問題点を防止しながら、それら３つの型の磁界構成からの利点を組み合わせた、向上した効率、融通性および可能性を提供する。

カスプ位置を上下方向に移動させたり、軸方向または水平方向の磁界の優勢な程度（または大きさ）を変化させたりするため、コントロール装置１４３によって上側コイルおよび下側コイルの電力装置を調節して、上側コイル１４５および下側コイル１４７における電力の分布を変化させる。本発明の態様例では、（例えば、両者とも同じ割合（％）の最大電力入力で）同じ電力分布を用いる場合に、カスプ位置がメルト表面１１１（例えばメルト−固体界面）にとどまるように、上側コイル１４５および下側コイル１４７は形成されている。最大電力入力を用いることによって、単独のコイル（例えば、上側コイル１４５または下側コイル１４７）に、コイルの寸法に応じて、数百から数千ガウスの磁界を生じることが可能になる。全体として入力された最大出力を使うことは、１つのコイル（例えば上側のコイル１４５または下側のコイル１４７）がコイルのサイズにおける数百ガウスから２、３千ガウスの依存の磁界を生じることを可能にする。

本発明の態様例では、コントロール装置１４３は、（例えば、上側コイルおよび下側コイル電源装置１４９および１５１によって）上側コイル１４５および下側コイル１４７への電力分布の差を調節することによって、カスプ位置をメルトレベル１１１の上方または下方へ変動できる距離にて変動させるように構成される。コントロール装置１４３は、時間または結晶長さの関数として、メルトレベル１１１上方または下方の変動できる距離を調節することによって、変動し得るカスプ位置を晶の成長の種々の段階でまたは成長に従って変動させる。

結晶の引上げプロセスにおいて、コイル１４５，１４７に電流を流れさせて、ルツボ１０３およびシリコンメルト１０９に、所定の強度を有する磁界が付与される。その所定の強度は、結晶１１３の直径、ルツボ１０３の直径、ポリシリコンチャージの量および所望する酸素含量によって変動する。本発明には、一般に、例えば数千ガウス未満、例えば約４００〜２０００ガウスの所定の最大強度を有する磁界が関連する。結晶１１３の長さが増大する（すなわち、溶融したチャージ（装入物）の固化する部分の割合が増大する）場合には、コントロール装置１４３は、ルツボ１０３に対してコイルを動かすことによって、または磁気シールドを動かしたり、削減したりすることによって、（例えば、上側コイルおよび下側コイル電源装置１４９および１５１を制御することにより）コイルを通る電流の程度を低下させて、磁界の強度を低下させる。

コントロール装置１４３が磁界の強度を低下させると、ルツボ１０３の底部および側壁部を垂直に横切る磁界成分は減少する。しかしながら、磁界のない平面がシリコンメルト表面１６１においてまたはその近くに残るので、シリコンメルト表面１６１を垂直に横切る平均的磁界成分と、ルツボ１０３の底部および側壁部を垂直に横切る平均的磁界成分との割合は、メルト１０９の溶融したシリコンとは対照的に、変化しないこともあり得る。

単結晶呼び直径（nominal diameter）、結晶長さ、ルツボ直径、挿入物寸法および磁界特性などのパラメータに応じて、コントロール装置１４３は上側コイルおよび下側コイル電源装置１４９および１５１を制御して、メルト１０９に付与される磁界の強度を増大させたり、または減少させたりする。例えば、コントロール装置１４３が上側コイルおよび下側コイル電源装置１４９および１５１を制御することによって、結晶１１３の長さが増大し、および溶融した装入物の固化した部分の割合が増大するにつれて、磁界強度をその初期のレベルよりも、ある程度小さくなるように調節することができる。溶融した装入物の所定の割合が固化した後で、コントロール装置１４３は磁界を完全に消すこともできる。１つの態様例では、溶融した装入物の約５０％から８０％が固化した後に、コントロール装置１４３は磁界を消すことができる。その後、コントロール装置１４３は、単結晶の回転速度に対してルツボの回転速度を増大させることによって、酸素含量をさらに調整することができる。

本発明の１つの態様例では、磁界強度を所望するように制御することによって、高さ変動比（ＨＤＲ（height deviation ratio)）の所定の範囲または割合（％）の中で、メルト−固体界面形状を維持することが望ましい。ＨＤＲは、以下の方程式から求められる：
ＨＤＲ＝［Ｈｃ−Ｈｅ］／半径×１００
［式中、Ｈｃはメルトレベル１１１からの結晶中心の高さであり、Ｈｅがメルトレベル１１１から結晶縁部の高さである。］
例えば、本発明の１つの態様例では、結晶中心と結晶縁部との間のＨＤＲが、プラスマイナス１１％、９％、７％または５％の範囲にあるように、２００ミリメートル（ｍｍ）結晶についてメルト−固体界面を制御した。２００ｍｍ以外の直径を有する結晶については、最大ＨＤＲは、結晶半径によって約−０．０６のスロープ（傾斜）で徐々に減少させることができる。

本発明の態様例では、比較的低い酸素濃度（例えば、百万分率単位の原子（ＰＰＭＡ）未満の酸素）を有する単結晶における酸素濃度を制御することができる。これらの単結晶インゴットは、軸方向について５％〜１０％未満であって、半径方向について５％未満の酸素勾配を有することができる。

具体的な例として、２００ｍｍのシリコンウエハ製造工程の能力を向上させるために、本発明の態様例を用いることができる。この製造プロセスは、全体として以下の方法によって行われる。第一に、結晶を、（ｖ／Ｇ）ｓの臨界値である（ｖ／Ｇ）ｃに近いが、その臨界値よりもわずかに低い値（ｖ／Ｇ）ｓにて成長させることによって、結晶はわずかにシリコン自己格子間原子リッチになっている。その後、結晶の温度を自己格子間原子欠陥の核生成温度である９００℃以上に維持して、格子空孔および格子間原子の拡散を促進し、それによって格子空孔と格子間原子との消滅（annihilation）を促進する。結晶の成長の後、結晶を上側のチャンバーの中に移動させることによって急冷（クエンチ）し、欠陥核生成および成長を抑制する。一般に、より高い引上げ速度にて、従ってより高いスループットにて、良好なシリコン品質を達成することができるように、メルト−固体界面においてより高い軸方向温度勾配を有することが望ましい。しかしながら、ホットゾーンの制限のために、より高い軸方向温度勾配は、メルト−固体界面にてまたはその近くにおける結晶中の軸方向温度勾配のより高い半径方向の変動（higher radial variation）を伴うこともあり得る。従って、軸方向温度勾配のより高い変動は、結晶中における（ｖ／Ｇ）ｓ均一性を減少させ得る。場合によって、軸方向温度勾配を増大させる労力をはらうことによって、変動を増大させ、従ってＶおよびＩ欠陥（空孔（Ｖacancy）欠陥および格子間原子（interstitial）欠陥）の共存を生じさせることがあり得る。

本発明の態様例を用いて、この問題を解決することができる。例えば、コントロール装置１４３から、下側コイル１４７よりも上側コイル１４５の方により高い電力分布を供給することによって、図６Ａに示すように、非対称的磁界によってカスプ位置をレベル１１１の下方へ移動させて、メルト表面１６１において水平方向に優勢な非対称的磁界を生成させることができる。このフィールド条件によって、メルト−固体界面においてまたはその近くにおいて、結晶１１３の中に、軸方向温度勾配の半径方向変動がよりフラットであって、より高い軸方向温度勾配を有するメルト−固体界面であって、凹面形状の程度がより小さく、ガル・ウイング形状の程度がより大きいメルト−固体界面を生じさせることができる。図６Ｂは、水平方向に優勢な非対称的磁界における出力分配の典型例を示すグラフである。特に、図６Ｂは、結晶長さの変化の関数として、上側コイル１４５および下側コイル１４７の両者の電力供給の割合（％）を説明している。図６Ｃは、標準的なカスプ磁界によって形成されたメルト−固体界面形状と、水平方向に優勢な非対称的磁界によって形成されたメルト−固体界面形状との差を示す典型的なグラフを示している。図から理解できるように、水平方向に優勢な非対称的磁界によって形成されたメルト−固体界面形状は、所望の向きに向かうように調製されている。

より安定なメルトフローを達成するために、いくつかの成長段階、例えばエンドコーン成長へのネッキング、クラウン（crown）およびレイトボディ（late-body）において、コントロール装置１４３は、上側コイル１４５よりも下側コイル１４７の方により高い出力分配を適用することができる。それによって、図７Ａに示すように、軸方向に優勢な非対称的磁界をメルト表面１６１に生じさせることができ、従って、非対称的磁界によってメルトレベル１１１の上方にカスプ位置を移動させることができる。このフィールド条件によって、結晶１１３の中に、凸面形状の程度がより大きいメルト−固体界面、およびより低い酸素濃度を生じさせることができる。図７Ｂは、軸方向に優勢な非対称的磁界における出力分配を説明する典型的なグラフを示している。特に、図７Ｂは、結晶長さの変化の関数として、上側コイル１４５および下側コイル１４７の両者の電力供給の割合（％）を説明している。図７Ｃは、標準的なカスプ磁界によって形成されたメルト−固体界面形状と、軸方向に優勢な非対称的磁界によって形成されたメルト−固体界面形状との差を示す典型的なグラフを示している。図から理解できるように、軸方向に優勢な非対称的磁界によって形成されたメルト−固体界面形状は、所望の向きに向かうように調製されている。図７Ｄは、結晶長さの変化の関数として、標準的なカスプ磁界によって形成された酸素濃度（Ｏｉ）と、軸方向に優勢な磁界によって形成された酸素濃度（Ｏｉ）との差を示す典型的なグラフを示している。図７Ｅは、結晶長さの変化の関数として、標準的なカスプ磁界によって形成された酸素濃度（Ｏｉ）と、水平方向に優勢な磁界によって形成された酸素濃度（Ｏｉ）との差を示す典型的なグラフを示している。

標準的なカスプ磁界（例えば、対称的磁界）が望ましい結晶長さの成長段階において、コントロール装置１４３は、図８に示すように、上側コイル１４５と下側コイル１４７との間に実質的に均一な出力分配を適用して、メルトレベル１１１の近くにカスプ位置を移動させることによって、対称的設定を構成することができる。図９は、カスプ位置がメルトレベル１１１の上方または下方にある（すなわち、非対称的磁界である）場合について、およびカスプ位置がメルトレベル１１１の近くにある（すなわち、対称的磁界である）場合について、結晶長さの変化の関数として、酸素の半径方向勾配（ＯＲＧｓ（oxygen radial gradients))の変化を例示的に示すグラフである。

上述したように、種々の結晶長さにて可変的な非対称磁界を適用することによって、種々の所望する界面形状を生じさせることができる。従って、所望する結晶円筒部長さにて、所望する半径方向および軸方向の温度勾配、ならびに比ｖ／Ｇ_ｓを達成することができる。図６Ａ、６Ｂおよび６Ｃは、メルト表面１６１においてて、水平方向に優勢な非対称的磁界によって、凹面形状の程度がより小さく、ガル・ウイング形状の程度がより大きいメルト−固体界面を生じさせることができることを示している。図１０Ａは、４８０ｍｍの結晶長さにて、標準的な界面と、ガル・ウイング形状の程度がより大きいメルト−固体界面との間でメルト−固体界面の比較を説明する典型的なグラフを示している。図１０Ｂは、標準的界面の界面勾配と、ガル・ウイング形状の程度がより大きいメルト−固体界面との間の差を説明する典型的なグラフを示している。特に、図１０Ｂは、界面の軸からの距離の変化の関数として、標準的界面とガル・ウイング形状の程度がより大きいメルト−固体界面との、軸方向の温度勾配における変化を示している。図１０Ｃは、標準的界面の界面の比ｖ／Ｇ_ｓと、ガル・ウイング形状の程度がより大きいメルト−固体界面の比ｖ／Ｇ_ｓとの間における差を説明する典型的なグラフを示している。特に、図１０Ｃは、界面の軸からの距離の変化の関数として、標準的界面のメルト−固体界面と、ガル・ウイング形状の程度がより大きいメルト−固体界面とにおける比ｖ／Ｇ_ｓの変化を示している。

図１１を参照すると、チョクラルスキー法のプロセスに従って単結晶インゴットを成長させるための結晶成長装置と組み合わせて用いられる、本発明の１つの態様によるフローを説明する典型的なフローシートを示している。結晶成長装置は、そこからインゴットが引き上げられる半導体メルトを含んでいる高温のルツボを有している。インゴットは、メルトから引き上げられた種結晶上で成長する。メルト−結晶界面の形状は、インゴットの長さの関数として形成される。工程１００２において、インゴットを引き上げる際に、メルトとインゴットとの間のメルト−固体界面の付近にて、外部の磁界が付与される。例えば、外部の磁界は、メルト−固体界面の上方に配置された第１の磁石（例えば第１のソレノイド）と、メルト−固体界面の下方に配置された第２の磁石（例えば第２のソレノイド）とによって付与することができる。

工程１００４において、インゴットをメルトから引き上げる際に、外部の磁界を選択的に制御して、メルト−固体界面の形状の制御を行う。例えば、水平方向に優勢な非対称的磁界構成、軸方向に優勢な非対称的磁界構成、または対称的磁界構成は、メルト−固体界面の付近に適用することができる。水平方向に優勢な非対称的磁界構成を適用する場合、本発明の態様例によれば、よりフラットで凹面形状の程度がより大きいインゴットに対して凹面形状の程度がより小さく、ガル・ウイング形状の程度がより大きい界面、メルト−固体界面においてより高い軸方向温度、ならびにメルト−固体界面においてまたはその近くにおいてインゴットの中に軸方向温度勾配のより高い半径方向の変動が達成される。軸方向に優勢な非対称的磁界構成を適用する場合、本発明の態様例によれば、インゴットに対してより程度の大きい凸面形状、実質的に安定なメルトフロー、およびインゴット内におけるより程度の低い酸素濃度が達成される。

選択的に外部の磁界を調節するために、第１の磁石と第２の磁石との出力分配を、第１の磁石および第２の磁石にて生成される磁界強度によって、カスプ位置を、（例えば、インゴットの長さおよび／またはインゴットの成長段階の関数としての変化させ得る距離で）メルト−固体界面の上方または下方へ移動させるように調節する。従って、第２の磁石よりも第１の磁石の方により高い出力分配を適用して、メルト−固体界面の下方へカスプ位置を移動させ、水平方向に優勢な非対称的磁界構成を達成することができる。同様に、第１の磁石よりも第２の磁石の方により高い出力分配を適用して、メルト−固体界面の上方へカスプ位置を移動させ、軸方向に優勢な非対称的磁界構成を達成することもできる。更に、第１の磁石と第２の磁石との間に実質的に均等な出力分配を適用して、カスプ位置をメルト−固体界面の近くへ移動させて、対称的な磁界構成を達成することもできる。

外部の磁界を選択的に調節するために、インゴットをメルトから引き上げる際に、および、インゴットの長さおよび／またはインゴットの成長段階（例えばエンドコーン成長へのネッキング、クラウンおよびレイトボディの間）に応じて、外部の磁界の構成および／または外部の磁界強度を変動させることができる。更に、外部の磁界を調節することによって、インゴットの所望の長さの部分において、メルト−固体界面の所望の形状（例えば、インゴットに対して凸面形状の界面形状、インゴットに対して凹面形状の界面形状、またはガル・ウイング形状の界面形状）を達成することができる。

本明細書において記載しおよび説明した方法の実施または動作の順序は、特に言及しない限り、あまり重要ではない。即ち、方法の要素は、特に言及しない限り、種々のいずれかの順序で実施することができ、方法は、本明細書に記載した要素以外の要素をも含むことができると、発明者は考えている。

本発明の要素又はその態様を導入する場合、「ａ」（１つの）、「ａｎ」（１つの）、「ｔｈｅ」（その）、及び「ｓａｉｄ」（前記の）という冠詞等は、１つ又はそれ以上の要素があることを意図するものである。「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」（有してなる）、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」（含む）及び「ｈａｖｉｎｇ」（有する）という用語は、包含する関係であることを意図するものであって、記載した事項以外の追加的な要素が存在してもよいことを意味する。

図１は、従来技術の結晶成長装置に対する軸方向磁界を示す模式図である。 図２は、従来技術の結晶成長装置に対する水平方向磁界を示す模式図である。 図３は、従来技術の結晶成長装置に対するカスプ磁界（cusped magnetic field）を示す模式図である。 図４は、結晶成長装置およびその結晶成長装置を制御するための本発明の態様例による装置を示す。 図５Ａは、インゴットに対して全体として凸面形状を有する典型的なメルト−固体界面を示す模式図である。 図５Ｂは、インゴットに対して全体として凹面形状を有する典型的なメルト−固体界面を示す模式図である。 図５Ｃは、全体としてガル・ウイング形状を有する典型的なメルト−固体界面を示す模式図である。 図６Ａは、本発明の１つの態様による水平方向に優勢な非対称的磁界を示す模式図である。 図６Ｂは、本発明の１つの態様による水平方向に優勢な非対称的磁界における出力分布（power distribution）を示す典型的なグラフである。 図６Ｃは、常套のカスプ磁界によって形成されたメルト−固体界面形状と対比した、本発明の１つの態様による水平方向に優勢な非対称的磁界によって形成されたメルト−固体界面の形状を模式的に示すグラフである。 図７Ａは、本発明の１つの態様による軸方向に優勢な非対称的磁界を示す模式図である。 図７Ｂは、本発明の１つの態様による軸方向に優勢な非対称的磁界における出力分布を示す典型的なグラフである。 図７Ｃは、常套のカスプ磁界によって形成されたメルト−固体界面形状と対比した、本発明の１つの態様による軸方向に優勢な非対称的磁界によって形成されたメルト−固体界面の形状を模式的に示すグラフである。 図７Ｄは、結晶長さの関数として、常套のカスプ磁界によって形成された酸素濃度と対比した、本発明の１つの態様による軸方向に優勢な磁界によって形成された酸素濃度を模式的に示すグラフである。 図７Ｅは、結晶長さの関数として、常套のカスプ磁界によって形成された酸素濃度と対比した、本発明の１つの態様による水平方向に優勢な磁界によって形成された酸素濃度を模式的に示すグラフである。 図８は、本発明の１つの態様による対称的磁界を示す模式図である。 図９は、本発明の１つの態様によって、カスプ位置がメルト表面の近くにある場合、及びカスプ位置がメルト表面の上方または下方にある場合に、結晶長さの変化の関数として、酸素の半径方向勾配（oxygen radial gradient）の変化を示す模式図である。 図１０Ａは、本発明の１つの態様によるルツボ回転モジュレーションと、標準的シリコン成長プロセスとを対比したメルト−固体界面を示す模式的グラフである。 図１０Ｂは、常套のシリコン成長プロセスの界面勾配と対比した、本発明の１つの態様によるルツボ回転モジュレーションの界面勾配とを示す模式的グラフである。 図１０Ｃは、常套のシリコン成長プロセスの界面ｖ／Ｇｓと対比した、本発明の１つの態様によるルツボ回転モジュレーションの界面ｖ／Ｇｓとを示す模式的グラフである。 図１１は、チョクラルスキー法による単結晶インゴットを成長させる結晶成長装置と組み合わせて用いる、本発明の１つの態様によるプロセスの流れを示す模式的フロー図である。

Claims (15)

1. 結晶製造装置において結晶成長を制御するためのシステムに関して、該結晶製造装置は、チョクラルスキー法のプロセスに従って単結晶インゴットが成長する半導体メルトを含む加熱されたルツボを有しており、該インゴットは前記半導体メルトから引き上げられる種結晶上で成長するシステムであって、
   前記メルトに対してカスプ磁界を適用するために、ルツボの近くに配置される第１のコイルおよび第２のコイル；
   前記コイルに通電するための可変式電源；
   前記インゴットがメルトから引き上げられる間に、出力を変化させるためのコントロール装置であって、前記可変式電源がコントローラ装置に対応して磁界を変化させて、メルト−固体界面の所望する形状を形成するために、インゴットとメルトとの間のメルト−固体界面に対する磁界のカスプ位置を制御するコントロール装置
   を有してなり、メルト−固体界面の所望する形状はインゴットの長さの関数であることを特徴とするシステム。
2. 可変式電源がコントロール装置に応答して、メルト−固体界面に対する磁界構成の型を、以下の１又はそれ以上の型の磁界構成：水平方向に優勢な非対称的磁界構成；軸方向に優勢な非対称的磁界構成；および実質的に対称的な磁界構成に対応させて、磁界を変化させることを特徴とする請求項１のシステム。
3. 水平方向に優勢な非対称的磁界によって、インゴットに対してよりフラットで凹面のガル・ウイング形状を有するメルト−固体界面形状；メルト−固体界面における増大した軸方向温度勾配；および、メルト−固体界面の近くにおけるインゴット内の軸方向温度勾配の低下した半径方向変動の１又はそれ以上を形成するシステムであって、軸方向に優勢な非対称的磁界によって、インゴットに対してより程度の大きい凸面形状；実質的に安定なメルトフロー；およびインゴット内におけるより低レベルの酸素濃度の１又はそれ以上を達成する請求項２に記載のシステム。
4. 第１のコイルがメルト−固体界面よりも高い位置に配され、第２のコイルがメルト−固体界面よりも低い位置に配されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
5. 可変式電源が、コントロール装置に対応して、第２のコイルよりも第１のコイルにおける出力分配を増大させて、メルト−固体界面の下方へカスプ位置を移動させ、水平方向に優勢な非対称的磁界構成を達成することを特徴とする請求項４に記載のシステム。
6. 可変式電源が、コントロール装置に対応して、第１のコイルよりも第２のコイルにおける出力分配を増大させて、メルト−固体界面の上方へカスプ位置を移動させ、軸方向に優勢な非対称的磁界構成を達成することを特徴とする請求項４に記載のシステム。
7. 可変式電源が、コントロール装置に対応して、実質的に均一な出力分配に従って第１のコイルおよび第２のコイルに通電し、メルト−固体界面の近くへカスプ位置を移動させて、実質的に対照的な磁界構成を達成することを特徴とする請求項４に記載のシステム。
8. コントロール装置が出力分配を変化させて、インゴットの長さおよびインゴットの成長段階の１又はそれ以上の関数として、第１のコイルおよび第２のコイルの出力分配を選択的に制御して、磁界強度を変化させることによって、メルト−固体界面の上方または下方の所望する位置にカスプ位置を移動させること、ならびに、前記成長段階は、エンドコーン成長へのネッキング、クラウンおよびレイトボディの１又はそれ以上が含まれることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
9. コントロール装置が、酸素濃度の所望のレベルに対応して出力を変化させ、磁界を選択的に調節して、メルト−固体界面の形状を制御し、インゴット内に所望するレベルの酸素濃度を形成することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
10. コントロール装置が、酸素濃度勾配の所望のレベルに対応して出力を変化させ、磁界を選択的に調節して、メルト−固体界面の形状を制御し、インゴット内に所望するレベルの酸素の半径方向勾配を形成することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
11. チョクラルスキー法のプロセスによって単結晶半導体インゴットを製造する方法であって、
    半導体メルトから引き上げる種結晶上で単結晶インゴットを成長させること；
    インゴットを成長させる間に、メルトに対して非対称的磁界を適用すること；
    インゴットをメルトから引き上げる際に、磁界を変化させて、メルト−固体界面形状を制御し、前記メルト−固体界面形状はインゴットの長さの関数であることを特徴とする方法。
12. 非対称的磁界を適用することは、メルト−固体界面に対して、水平方向に優勢な非対称的磁界を適用して、インゴットに対して凹面形状の程度がより小さく、ガル・ウイング形状の程度がより大きいメルト−固体界面形状；メルト−固体界面において増大した軸方向温度勾配；メルト−固体界面の近くにおいて、インゴット内の軸方向温度勾配の低下した半径方向変動；およびインゴットにおける酸素濃度の向上したレベルの１又はそれ以上を形成すること、または、メルト−固体界面に対して、軸方向に優勢な非対称的磁界を適用して、インゴットに対して凸面形状の程度がより大きいメルト−固体界面形状；実質的に安定なメルトフロー；およびインゴットにおける酸素濃度の低下したレベルの１又はそれ以上を形成することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 非対称的磁界を適用することは、メルト−固体界面よりも高い位置に配置した第１の磁石に通電し、メルト−固体界面よりも低い位置に配置した第２の磁石に、異なる出力レベルで通電することを含んでなることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
14. 磁界を変化させることは、選択的に磁界を調節して、メルト−固体界面形状を制御し、インゴットにおいて所望のレベルの酸素濃度を形成すること；および選択的に磁界を調節して、メルト−固体界面形状を制御し、インゴットにおいて所望のレベルの酸素の半径方向勾配を形成することの１又はそれ以上を含むことを含んでなることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
15. 単結晶インゴットの結晶成長に特徴的な酸素を制御する方法に関して、インゴットはチョクラルスキー法のプロセスに従って結晶成長装置の中で成長させられ、結晶成長装置はインゴットがそこから成長する半導体メルトを含む加熱されたルツボを有しており、インゴットはメルトから引き上げられる種結晶上で成長する方法であって、
    カスプ磁界をメルトに適用すること；ならびに、インゴットをメルトから引き上げる際に、磁界を変化させて、メルトとインゴットとの間のメルト−固体界面に対する磁界のカスプ位置を制御し、メルト−固体界面の所望する形状を形成すること；およびメルト−固体界面の所望する形状はインゴット中において所望する酸素特性を形成することを含んでなることを特徴とする方法。

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