JP2001002492A

JP2001002492A - 単結晶製造方法およびその装置

Info

Publication number: JP2001002492A
Application number: JP11170687A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Tamura; 政利田村; Tetsuo Akagi; 哲郎赤城; Kuraichi Shimomura; 庫一下村; Yoshinobu Hiraishi; 吉信平石
Original assignee: Komatsu Electronic Metals Co Ltd
Current assignee: Sumco Techxiv Corp
Priority date: 1999-06-17
Filing date: 1999-06-17
Publication date: 2001-01-09
Anticipated expiration: 2019-06-17
Also published as: JP4408148B2

Abstract

(57)【要約】【課題】坩堝の回転を停止させたり低回転状態とした
りしても単結晶の融液の対流を制御可能とし、品質の高
い単結晶を製造する。【解決手段】坩堝内の融液面から単結晶への輻射熱を
遮蔽する熱遮蔽体を、融液面の上側に単結晶の側周面を
囲む形態で設け、上方側から供給される不活性ガスを熱
遮蔽体の下面と融液表面との隙間を通して融液表面に沿
って流す。図１の（ａ）に示すように、坩堝２内の融液
１２に温度分布の偏りを持たせ、同図の（ｂ）、（ｃ）
に示すように、熱遮蔽体７の下面側には下面側から流出
される不活性ガスＦの流量が局部的に大きくなる開拡開
口部１３を単結晶中心軸回りの円周上の２の位置に設け
て融液１２の表面に沿って流れる不活性ガスＦの流量に
偏りを形成し、この不活性ガスＦの流量偏りと前記温度
分布の偏りとを組み合わせて、融液対流を制御し、単結
晶中に取り込まれる酸素濃度を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、チョコラルスキー
法（ＣＺ法）による単結晶（主としてシリコン単結晶）
の製造方法およびその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５にはチョコラルスキー法（ＣＺ法）
による単結晶製造装置の従来例が示されている。同図に
おいて、水冷等による冷却手段（図示せず）が講じられ
ているチャンバ１内には坩堝２が配置されている。坩堝
２は石英からなる内層容器２ａの外側を炭素製の外層容
器２ｂで覆った２重構造と成しており、坩堝２の横断面
形状（図のＸＹ平面により切断した断面形状）は一般に
真円形状を呈している。坩堝２の底部は坩堝２の上部が
わよりも縮径しており、坩堝２の底部は坩堝２の回転お
よび昇降を行う支持軸３に支持されている。

【０００３】坩堝２の周壁の外側には、少なくとも坩堝
２の側周がわを囲む形態で加熱手段としてのヒータ８が
配置され、さらにヒータ８の外側には保温材９が配され
ている。前記坩堝２の上方側には種結晶５を保持して該
種結晶５の昇降を行なう種結晶５の引上げ手段としての
引上軸４が設けられている。

【０００４】この種の装置を用いてシリコン単結晶を製
造する場合は、坩堝２内に多結晶（シリコン多結晶）の
原料と抵抗率を調整するドーパント材が入れられ、ヒー
タ８の加熱によって坩堝２を加熱し、坩堝２内の原材料
を溶融する。そして、引上軸４を駆動して種結晶５を坩
堝２の融液１２に漬け、坩堝２と種結晶５を反対方向に
回転しながら、種結晶５を引上げ移動することにより、
単結晶６が引き上げ育成される。なお、単結晶製造装置
には、前記のように種結晶５を坩堝２と反対方向に回転
して、坩堝２の融液から引き上げ育成される単結晶６を
引き上げ方向の中心軸回りに回転させる回転手段（図示
せず）と、坩堝２の回転手段（図示せず）とが設けられ
ている。

【０００５】また、ヒーター８の厚みと高さと坩堝２中
心からの距離はいずれも、少なくとも坩堝２の周方向で
均一になっており、また、坩堝２の厚みも均一になって
おり、したがって、ヒーター８から融液１２への伝熱は
坩堝２の周方向に偏りないようになっている。前記単結
晶６の育成作業中は、図示されていない不活性ガス供給
手段からチャンバ１内にアルゴン等の不活性ガスＦの導
入が行われ、融液１２から蒸発する一酸化珪素等のガス
を不活性ガスＦとともにチャンバ１のガス排出口から排
出している。

【０００６】ところで、製造効率を高めるためには単結
晶６の引上げ速度を高めることが必要であり、引上げ速
度を高めるためには単結晶の固液界面領域の軸方向（引
上げ方向）の温度勾配を大きくすればよいことが知られ
ている。しかし、単結晶６の育成時には融液１２の表面
から輻射熱が単結晶６に向けて放射し、この輻射熱によ
り単結晶６が加熱されると、前記温度勾配が小さくな
り、単結晶６の引上げ速度を高めることは困難となる。
この困難を解消するために、最近の装置には、引上げ育
成される単結晶６の側周面を囲む形態で筒状形態の熱遮
蔽体７が融液１２の上側に該融液１２の液面と間隔を介
して配置されている。通常、この熱遮蔽体７は、図５に
示すように、保持材１１に吊り保持されている。

【０００７】前記熱遮蔽体７を設けることによって、融
液１２から単結晶６に向かう輻射熱を遮蔽し、単結晶６
の固液結晶界面領域の結晶軸方向の温度勾配を大きくし
て単結晶６の引上げ速度をアップすることができる。な
お、前記不活性ガスＦが熱遮蔽体７の上部側から供給さ
れて単結晶６の側周面と熱遮蔽体７との間の隙間を通し
て下方側に流れ、熱遮蔽体７の下面と融液面との隙間を
通って融液１２の表面に沿って均一に流れるように構成
されている。不活性ガスＦは、融液表面に沿って流れた
後、坩堝２の外周側を通って排出される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
にして単結晶６を育成するときに、単結晶６中に予め定
められた酸素濃度だけ酸素を取り込むことが要求されて
いる。単結晶６中に取り込まれる酸素の濃度は、融液１
２の表面積（蒸発面積）および融液１２と坩堝２の内層
容器２ａを形成する石英との界面の面積（接触面積）お
よび対流に依存するものであり、融液対流に依存するた
め、従来の単結晶製造装置においては、坩堝２の回転数
や不活性ガスＦの流速を可変制御することにより、単結
晶６中に取り込まれる酸素濃度が予め定められた既定値
となるようにしていた。

【０００９】しかしながら、坩堝２は、その底部側が縮
径しており、結晶成長重量の増加に伴う融液量の減少に
伴って、酸素化合物が蒸発する融液上面の面積に対する
融液１２と坩堝２の接触面積の比が減少し、融液中の酸
素濃度が小さくなり、したがって結晶に取り込まれる酸
素濃度が低下する傾向にある。結晶の酸素濃度を結晶の
成長方向に均一にするには、坩堝２の回転数を大きくし
たり、不活性ガスＦの流速を大きくしたりしなければな
らないが、そのようにすると、融液１２の液面の揺らぎ
が大きくなり、この揺らぎに起因して、単結晶６の無転
位化率の低下や品質の面内ばらつきを生じるといった問
題があった。

【００１０】また、単結晶６の横断面方向の抵抗率は単
結晶６の中心に向かうにつれて小さくなることが知られ
ており、また、種結晶５の回転数（すなわち単結晶６の
回転数）ＳＲと坩堝２の回転数ＣＲとの比（ＳＲ／Ｃ
Ｒ）の大きさを小さくすると、その抵抗率の最大値と最
小値との差が大きくなる。そこで、従来は、単結晶６の
横断面方向の抵抗率を均一にするために、ＳＲ／ＣＲの
大きさを例えば予め与えた基準値よりも大きくなるよう
に設定して単結晶６の製造を行なっており、したがっ
て、上記のように坩堝２の回転数ＣＲを大きくすると、
それに伴って単結晶６の回転数ＳＲも大きくする必要が
生じる。

【００１１】しかしながら、単結晶６の回転数ＳＲは初
めから大きく設定されているため、坩堝２の回転数ＣＲ
を大きくする割合に対応させて単結晶６の回転数ＳＲを
それ以上大きくすると、単結晶成長界面が不安定にな
り、有転位化しやすくなる。

【００１２】以上のように、従来は、坩堝２の回転等に
よって坩堝２内の融液１２の対流を制御していたことか
ら、単結晶６に取り込まれる酸素濃度や抵抗率等を均一
にした高品質の単結晶６を安定して製造することが困難
であった。

【００１３】本発明は、上記従来の課題を解決するため
になされたものであり、その目的は、坩堝の回転を停止
させたり低回転状態としたりしても単結晶の融液の対流
を制御できる単結晶製造方法およびその装置を提供する
ことにあり、それにより、例えば単結晶中に取り込まれ
る酸素濃度を既定値に均一にできるようにすることであ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は次のような構成をもって課題を解決するた
めの手段としている。すなわち、単結晶製造方法の第１
の発明は、坩堝内に原材料を入れ、前記坩堝を加熱して
坩堝内の原材料を溶融し、この原材料の融液に種結晶を
漬けて引き上げることにより単結晶を成長育成する単結
晶製造方法において、前記融液の上側に引き上げ育成さ
れる単結晶を引き上げ方向中心軸回りに回転させ、融液
面から単結晶への輻射熱を遮蔽する熱遮蔽体を前記単結
晶の側周面を囲む形態で融液面の上方側に間隔を介して
設け、上方側から供給される不活性ガスを前記単結晶の
側周面と熱遮蔽体との間の隙間を通して下方側に流し熱
遮蔽体の下面と融液面との隙間を通して融液表面に沿っ
て流れるようにし、前記熱遮蔽体の下面側には該下面側
から流出される不活性ガスの流量が局部的に大きくなる
流量増加部分を単結晶中心軸回りの円周上の１つの位置
または複数の位置に設けて融液表面に沿って流れる不活
性ガスの流量に偏りを形成し、この不活性ガスの流量の
偏りにより融液対流を制御する構成をもって課題を解決
する手段としている。

【００１５】また、単結晶製造方法の第２の発明は、坩
堝内に原材料を入れ、前記坩堝を加熱して坩堝内の原材
料を溶融し、この原材料の融液に種結晶を漬けて引き上
げることにより単結晶を成長育成する単結晶製造方法に
おいて、前記融液の上側に引き上げ育成される単結晶を
引き上げ方向中心軸回りに回転させ、少なくとも前記坩
堝の側周がわを囲む態様で該坩堝を加熱する加熱手段を
設けて該加熱手段から前記融液に加える伝熱に坩堝の周
方向の１ヶ所以上の位置で偏りを持たせ、この伝熱の偏
りにより融液対流を制御する構成をもって課題を解決す
る手段としている。

【００１６】さらに、単結晶製造方法の第３の発明は、
上記第２の発明の構成に加え、前記単結晶成長中の融液
の坩堝横断面方向の温度分布が坩堝横断面の直径を対称
軸としてほぼ線対称となるように加熱手段から前記融液
に加える伝熱の偏りを持たせる構成をもって課題を解決
する手段としている。

【００１７】さらに、単結晶製造方法の第４の発明は、
上記第３の発明の構成に加え、前記単結晶成長中の融液
の坩堝横断面方向の温度分布が１本の対称軸に対してほ
ぼ線対称となる１回対称性温度分布と前記温度分布が互
いに直交する２本の対称軸に対してほぼ線対称となる２
回対称性温度分布と前記温度分布が６０度の角度で交わ
る３本の対称軸に対してほぼ線対称となる３回対称性温
度分布のいずれか一つの温度分布となるように加熱手段
から前記融液に加える伝熱の偏りを持たせる構成をもっ
て課題を解決する手段としている。

【００１８】さらに、単結晶製造方法の第５の発明は、
坩堝内に原材料を入れ、前記坩堝を加熱して坩堝内の原
材料を溶融し、この原材料の融液に種結晶を漬けて引き
上げることにより単結晶を成長育成する単結晶製造方法
において、前記融液の上側に引き上げ育成される単結晶
を引き上げ方向中心軸回りに回転させ、融液面から単結
晶への輻射熱を遮蔽する熱遮蔽体を前記単結晶の側周面
を囲む形態で融液面の上方側に間隔を介して設け、上方
側から供給される不活性ガスを前記単結晶の側周面と熱
遮蔽体との間の隙間を通して下方側に流し熱遮蔽体の下
面と融液面との隙間を通して融液表面に沿って流れるよ
うにし、この融液表面に沿って流れる不活性ガスの流量
に上記第１の発明の不活性ガスの流量の偏りを形成し、
少なくとも前記坩堝の側周がわを囲む態様で該坩堝を加
熱する加熱手段を設けて該加熱手段から前記融液に加え
る伝熱に上記第２又は第３又は第４の発明の伝熱の偏り
を持たせ、この伝熱の偏りと前記不活性ガスの流量の偏
りとを組み合わせて融液対流を制御する構成をもって課
題を解決する手段としている。

【００１９】さらに、単結晶製造方法の第６の発明は、
上記第５の発明の構成に加え、前記不活性ガスの流量増
加部分の配設位置と坩堝横断面の中心とを結ぶ直線と、
温度分布制御用として適用される対称軸との角度を対称
軸間角度とし、不活性ガスの流量増加部分の配設位置数
と前記対称軸の本数と前記対称軸間角度を可変設定する
ことにより単結晶中に取り込まれる酸素濃度を予め定め
られた濃度にする構成をもって課題を解決する手段とし
ている。

【００２０】さらに、単結晶製造方法の第５の発明は、
上記第１乃至第６のいずれか一つの発明の構成に加え、
前記坩堝を回転させない構成をもって課題を解決する手
段としている。

【００２１】さらに、単結晶製造装置の第１の発明は、
単結晶製造の原材料を入れる坩堝と、この坩堝を加熱し
て坩堝内の原材料を溶融する加熱手段と、溶融された坩
堝内の融液に種結晶を漬けて種結晶を融液から相対的に
引き上げ移動する種結晶の引き上げ移動手段と、前記坩
堝の融液から引き上げ育成される単結晶を引き上げ方向
の中心軸回りに回転させる回転手段と、前記単結晶の側
周面を囲み融液面と間隔を介して融液面の上側に間隔を
介して配置されて融液面から単結晶への輻射熱を遮蔽す
る熱遮蔽体と、該熱遮蔽体の上部側から不活性ガスを供
給する不活性ガス供給手段とを備え、前記不活性ガス供
給手段から供給された不活性ガスが前記単結晶の側周面
と熱遮蔽体との間の隙間を通り熱遮蔽体の上方側から下
方側に流れた後に熱遮蔽体の下面と前記融液面との隙間
を通して融液表面に沿って流れる構成の単結晶製造装置
であって、前記熱遮蔽体の下面側には該下面側から流出
される不活性ガスの流量が局部的に大きくなる流量増加
部分が単結晶中心軸回りの円周上の１つの位置または複
数の位置に設けられている構成をもって課題を解決する
手段としている。

【００２２】さらに、単結晶製造装置の第２の発明は、
上記第１の発明の構成に加え、前記熱遮蔽体下部側の不
活性ガスの流路壁面に流路の開拡開口部を１ヶ所以上形
成し、該開拡開口部形成領域を不活性ガスの流量増加部
分とした構成をもって課題を解決する手段としている。

【００２３】さらに、単結晶製造装置の第３の発明は、
単結晶製造の原材料を入れる坩堝と、この坩堝を加熱し
て坩堝内の原材料を溶融する加熱手段と、溶融された坩
堝内の融液に種結晶を漬けて種結晶を融液から相対的に
引き上げ移動する種結晶の引き上げ移動手段と、前記坩
堝の融液から引き上げ育成される単結晶を引き上げ方向
の中心軸回りに回転させる回転手段とを備えた単結晶製
造装置であって、前記加熱手段から前記融液に加える伝
熱に偏りを持たせてこの伝熱の偏りにより融液対流を制
御する伝熱偏り形成部が設けられている構成をもって課
題を解決する手段としている。

【００２４】さらに、単結晶製造装置の第４の発明は、
上記第３の発明の構成に加え、前記伝熱偏り形成部は単
結晶成長中の融液の坩堝横断面方向の温度分布が坩堝横
断面の直径を対称軸としてほぼ線対称となるように加熱
手段から前記融液に加える伝熱の偏りを持たせる対称温
度分布形成部とした構成をもって課題を解決する手段と
している。

【００２５】さらに、単結晶製造装置の第５の発明は、
上記第３又は第４の発明の構成に加え、前記加熱手段の
厚みと高さと坩堝中心からの距離の少なくとも１つに坩
堝の周方向の偏りが形成されており、この偏りを有する
加熱手段が伝熱偏り形成部と成している構成をもって課
題を解決する手段としている。

【００２６】さらに、単結晶製造装置の第６の発明は、
上記第３又は第４又は第５の発明の構成に加え、前記坩
堝の周方向の厚みに偏りが形成されて該坩堝が伝熱偏り
形成部と成している構成をもって課題を解決する手段と
している。

【００２７】上記構成の本発明において、融液表面に沿
って流れる不活性ガスの流量の偏りと、加熱手段から融
液に加える伝熱の坩堝周方向の偏りとの一方又はその両
方を組み合わせることによって、融液対流が制御され
る。このように、本発明においては、坩堝の回転を低回
転状態としたり坩堝を停止させ状態としても融液対流を
制御できるので、この融液対流の制御によって、例えば
単結晶中に取り込まれる酸素濃度を既定値に均一にでき
るし、坩堝内の融液量が少なくなっても、融液の表面の
面積に対応させて、この面積が小さくなるにつれて単結
晶の回転数を大きくする必要もなく、単結晶の横断面方
向の抵抗率を均一化することが可能となるし、融液の揺
らぎに伴う無転位化率の低下や単結晶品質の面内ばらつ
きの発生も抑制可能となる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。なお、本実施形態例の説明におい
て、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重
複説明は省略する。まず、本発明に係る単結晶製造装置
の第１実施形態例について説明する。本第１実施形態例
の単結晶製造装置は、図５に示した従来の単結晶製造装
置と同様に、チャンバ１内に、坩堝２、支持軸３、引上
軸４、熱遮蔽体７、ヒーター８、保温材９、保持体１１
および不活性ガス供給手段、単結晶６の回転手段を設け
て構成されており、これらの構成要素の機能は従来例と
ほぼ同様であるので、その重複説明は省略する。

【００２９】本第１実施形態例の特徴的なことは、坩堝
２内の融液１２の坩堝横断面方向の温度分布が図１の
（ａ）に示す温度分布（Ｔが等温線を示している）とな
るように、ヒーター８から融液に加える伝熱に坩堝２の
周方向の２ヶ所の位置で偏りを持たせ、図１の（ｂ）、
（ｃ）に示すように、熱遮蔽体７の下面側に該下面側か
ら流出される不活性ガスＦの流量が局部的に大きくなる
流量増加部分としての開拡開口部１３を単結晶中心軸回
りの円周上の２つの等角間隔位置に設けて融液１２の表
面に沿って流れる不活性ガスＦの流量に偏りを形成し、
この不活性ガスＦの流量の偏りと前記伝熱の偏りとを組
み合わせることによって、坩堝２を回転させずに坩堝２
内の融液１２の対流を制御できる装置としたことであ
る。

【００３０】すなわち、従来の単結晶製造装置において
は、ヒーター８の厚みと高さと坩堝２中心からの距離お
よび坩堝２の厚みはいずれも、少なくとも坩堝２の周方
向で均一になっており、ヒーター８から融液１２への伝
熱は坩堝２の周方向に偏りがないように形成したが、本
実施形態例では、ヒーター８の厚みと高さと坩堝中心か
らの距離の少なくとも１つに坩堝の周方向の偏りを形成
し、この偏りを有するヒーター８を伝熱偏り形成部とし
ている。具体的には、例えば図３の（ｂ）、（ｂ）’に
示すように、ヒーター８の厚みを坩堝２の周方向の２ヶ
所において他の部分よりも薄く形成している。

【００３１】ヒーター８の厚みの薄い薄肉部分１４は、
坩堝横断面の直径を対称軸として線対称の位置に形成さ
れており、それにより、図１の（ａ）に示したように、
単結晶成長中の融液１２の坩堝横断面方向の温度分布
が、坩堝横断面の互いに直交する２本の直径（Ａ軸およ
びＡ’軸）を対称軸として、各対称軸に対してほぼ線対
称となる２回対称性温度分布となるように、ヒーター８
から融液１２に加える伝熱の偏りが形成されるようにな
っている。すなわち、本実施形態例では、前記伝熱偏り
形成部は、単結晶成長中の融液１２の坩堝横断面方向の
温度分布が坩堝横断面の直径を対称軸としてほぼ線対称
となるように、ヒーター８から融液１２に加える伝熱の
偏りを持たせる対称温度分布形成部と成している。

【００３２】なお、前記伝熱偏り部は、ヒーター８の厚
みと高さと坩堝中心からの距離の少なくとも１つに坩堝
２の周方向の偏りを形成することによって形成されるも
のであるが、この伝熱偏り部を、坩堝横断面の直径を対
称軸として線対称の位置に形成すると、図１の（ａ）に
示すような２回対称性温度分布が融液１２の坩堝横断面
方向に形成される。

【００３３】そして、上記のようにして、ヒーター８か
ら融液１２に加える伝熱の偏りを図１の（ａ）に示すよ
うに形成すると、矢印ａ方向に大きな融液対流が生じ、
矢印ｂ方向には小さな融液対流が生じるように融液対流
を制御することができる。

【００３４】また、図１の（ｂ）、（ｃ）に示したよう
に、熱遮蔽体７の下面側の不活性ガスＦ流路壁面に流路
の開拡開口部１３を設けると、融液１２の表面に沿って
流れる不活性ガスＦの主な流れ（不活性ガスＦの流量が
大きい領域における不活性ガスＦの流れ）は、図１の
（ｄ）、（ｅ）に示すような流れとなり、この不活性ガ
スＦの流れに融液１２表面が引張られる状態となり、こ
の方向に融液１２の対流が生じるように融液対流を制御
することができる。

【００３５】そこで、本実施形態例の単結晶製造装置を
形成する際、上記伝熱の偏りと上記不活性ガスＦの流量
の偏りとを組み合わせるときに、開拡開口部１３の配設
位置と坩堝横断面の中心とを結ぶ直線（図１におけるＢ
軸）と、温度分布制御用として適用される対称軸（同図
におけるＡ軸）との角度を対称軸間角度θとし、図１の
（ｆ）に示すように、対称軸間角度θと単結晶６中に取
り込まれる酸素濃度との関係データを、例えばグラフデ
ータにより与え、この関係データに基づき、前記対称軸
間角度θを可変設定することにより単結晶６中に取り込
まれる酸素濃度を予め定められた濃度にするようにし
た。

【００３６】そして、本実施形態例の単結晶製造装置の
具体例として、前記Ａ軸とＢ軸との角度を互いに異なる
角度として具体例１〜３の単結晶製造装置を形成し、各
単結晶製造装置を用いてシリコン単結晶６を成長育成さ
せたときの単結晶６の特性と、単結晶製造に要したヒー
ター８のパワー（ヒータパワー）とが、従来の単結晶製
造装置を用いた場合（比較例）の特性と共に表１に示さ
れている。

【００３７】

【表１】

【００３８】この表から明らかなように、前記Ａ軸とＢ
軸との角度（対称軸間角度θ）を任意に設定することに
より、単結晶６中に取り込まれる酸素濃度を制御できる
ことが確認された。

【００３９】なお、具体例１のように、本実施形態例の
単結晶製造装置において、単結晶６中に取り込まれる酸
素濃度は、Ａ軸とＢ軸とが重なる場合（対称軸間角度θ
が０の場合）に最も大きくなる。このことは、Ａ軸とＢ
軸とが重なるように、熱遮蔽体７を坩堝２の上方側に設
けた場合には、図１の（ａ）に示したように、前記伝熱
の偏りによって矢印ａ方向に融液１２の対流が大きく生
じ、この流れが、同図の（ｄ）の不活性ガスＦの主な流
れ方向に引張られるような態様で、図２の（ａ）に示す
ように、融液１２の表面に矢印Ａ方向の強くて大きい対
流が生じるため、坩堝２の内層容器２ａを形成する石英
からの酸素溶出が大きくなり、単結晶６中に多くの酸素
が取り込まれて前記酸素濃度が大きくなると考えられ
る。

【００４０】なお、図２の（ｂ）には、前記Ａ軸とＢ軸
とが重なるように熱遮蔽体７を坩堝２の上方側に設けた
場合の、坩堝２の縦断面方向の融液１２の対流例が、矢
印Ａによって模式的に示されている。

【００４１】一方、具体例３のように、単結晶６中に取
り込まれる酸素濃度はＡ軸とＢ軸とが直交する場合に最
も小さくなる。このことは、Ａ軸とＢ軸とが直交する
（対称軸間角度θが９０°となる）ように、熱遮蔽体７
を坩堝２の上方側に設けた場合には、図１の（ａ）に示
したように、前記伝熱の偏りによって矢印ａ方向に融液
１２の対流が大きく生じるが、この対流と反する方向
に、同図の（ｅ）に示した不活性ガスＦの主な流れ方向
に融液１２の表面の対流が生じることによって、図２の
（ｃ）の矢印Ｂ方向に弱い対流が生じるため、融液１２
と坩堝２との摩擦力による坩堝２からの酸素の溶け出し
量は前記Ａ軸とＢ軸を重ねた場合ほど大きくならず、単
結晶６中に取り込まれる前記酸素濃度は、前記Ａ軸とＢ
軸とを重ねた場合よりも小さくなると考えられる。な
お、図２において、矢印Ｂは矢印Ａに示す対流よりも弱
い対流を示している。

【００４２】また、前記Ａ軸とＢ軸とを直交させた場
合、図２の（ｃ）の矢印Ａ方向に強い対流が生じるが、
その流れの量は、同図の（ａ）に示す流れよりも遥かに
小さいため、この流れがあっても、単結晶６中に取り込
まれる前記酸素濃度は、前記Ａ軸とＢ軸とを重ねた場合
よりも小さくなると考えられる。

【００４３】なお、図２の（ｄ）には、前記Ａ軸とＢ軸
とが直交するように熱遮蔽体７を坩堝２の上方側に設け
た場合の、坩堝２の縦断面方向の融液１２の対流例が、
矢印Ａ、Ｂによって模式的に示されている。

【００４４】そして、具体例２に示すように、対称軸間
角度が４５°の場合は、融液対流の強さや大きさが具体
例１と具体例３との中間となって、単結晶６中に取り込
まれる酸素濃度も具体例１と具体例３との中間の値とな
ると考えられる。

【００４５】また、本実施形態例によれば、表１に示し
た具体例１〜３から明らかなように、単結晶６の引上げ
軸に垂直な面内（横断面方向）の酸素ばらつきを示す面
内酸素分布（ばらつき）を比較例に比べて小さくできる
し、引き上げた結晶で有転位化した割合をｋとしたとき
に、（１−ｋ）×１００の式によって表わせる無転位化
率を比較例に比べて大きくすることができ、単結晶６の
品質を向上できる。すなわち、本実施形態例においては
坩堝２を回転させずに融液１２の対流を制御するため、
融液１２の液面の揺らぎを減少させることができるた
め、この揺らぎに伴う前記面内酸素分布の増大や無転位
化率の低下を抑制でき、面内酸素分布の低減化および無
転位化率の向上化を図ることができる。

【００４６】さらに、従来のように、坩堝回転で酸素濃
度を作り込もう（制御しよう）とすると、周方向の対流
によって径方向の対流が抑制されるために、融液面の中
心部と周辺部（坩堝２の内層容器２ａとの界面）とで温
度差が大きくなる。このため、融液面（融液１２と単結
晶６との界面）中心部の温度を融点（約１４３０℃）に
保つには、融液面周辺部を中心部より２０〜３０℃高く
保つことが必要となる。それに対し、本実施形態例のよ
うに、坩堝２を回転させずに融液１２の対流を制御する
と、周方向の対流が弱いために、径方向の対流が活発と
なる。このため、融液面中心部と周辺部とで温度差が小
さくなる。よって、融液面周辺部の温度をあまり上げな
くとも融液面（融液１２と単結晶６との界面）中心部の
温度を融点（約１４３０℃）に保つことができる。

【００４７】以上のことから、本実施形態例では、表１
に示したように、比較例に比べ、ヒーター８のパワーも
低減できる。そして、このようにヒーター８のパワーを
低減できることから、ヒーター８の寿命を長くでき、ま
た、ヒーター８のパワーが下がることにより、坩堝表面
の劣化が改善され、長時間引上げに対応できるようにな
った。

【００４８】さらに、前記のように、単結晶６の回転数
ＳＲと坩堝２の回転数ＣＲとの比（ＳＲ／ＣＲ）の大き
さを小さくすると、単結晶６の引上げ軸に垂直な面内の
抵抗率の最大値と最小値との差が大きくなることから、
従来のように坩堝２の回転によって融液対流を制御する
方式を用いた場合、前記ＳＲ／ＣＲを一定にするため
に、坩堝２の回転数ＣＲを大きくするときには、単結晶
６の回転数ＳＲも大きくする必要が生じた。

【００４９】したがって、坩堝２内の融液１２の量が少
なくなって融液１２の表面の面積が小さくなった場合、
単結晶６に取り込まれる酸素濃度を一定にしようとして
坩堝２の回転数ＣＲを大きくした場合、単結晶６の回転
数ＳＲも大きくする必要があったが、本実施形態例によ
れば、坩堝２を回転することなしに融液対流を制御する
ことができるため、融液１２の表面の面積が小さくなっ
ても、坩堝２の回転を行なうこともないし、単結晶６の
回転数を大きくする必要もない。したがって、本実施形
態例によれば、単結晶６の回転数を融液１２の表面の面
積に対応させて可変制御したりしなくても、単結晶６の
横断面方向の抵抗率を均一化することができる。

【００５０】次に、本発明に係る単結晶製造装置の第２
実施形態例について説明する。本第２実施形態例の単結
晶製造装置も、図５に示した従来の単結晶製造装置およ
び上記第１実施形態例の単結晶製造装置と同様に、チャ
ンバ１内に、坩堝２、支持軸３、引上軸４、熱遮蔽体
７、ヒーター８、保温材９、保持体１１および不活性ガ
ス供給手段、単結晶６の回転手段を設けて構成されてお
り、これらの構成要素の機能は従来例とほぼ同様である
ので、その重複説明は省略する。

【００５１】本第２実施形態例が上記第１実施形態例と
異なる特徴的なことは、坩堝２内の融液１２の坩堝横断
面方向の温度分布と融液１２の表面に沿って流れる不活
性ガスＦの流量の偏りの形態を、上記第１実施形態例に
おける融液１２の温度分布や不活性ガスＦの流量の偏り
と異なるものとしたことである。

【００５２】すなわち、本第２実施形態例においては、
坩堝２内の融液１２の坩堝横断面方向の温度分布が図４
の（ａ）に示す温度分布（Ｔが等温線を示している）と
なるように、ヒーター８から融液に加える伝熱に坩堝２
の周方向の１ヶ所の位置で偏りを持たせ、図１の（ｂ）
に示すように、熱遮蔽体７の下面側に該下面側から流出
される不活性ガスＦの流量が局部的に大きくなる開拡開
口部１３を単結晶中心軸回りの円周上の１つの位置に設
けて融液１２の表面に沿って流れる不活性ガスＦの流量
に偏りを形成し、この不活性ガスＦの流量の偏りと前記
伝熱の偏りとを組み合わせることによって、坩堝２を回
転させずに坩堝２内の融液１２の対流を制御できる装置
とした。

【００５３】本実施形態例では、ヒーター８の厚みと高
さと坩堝中心からの距離の少なくとも１つに坩堝の周方
向の偏りを形成し、この偏りを有するヒーター８を伝熱
偏り形成部としている。具体的には、例えば図３の
（ａ）、（ａ）’に示すように、坩堝２の厚みを周方向
の１ヶ所（薄肉部分１５）において他の部分よりも薄く
形成したり、同図の（ｃ）、（ｃ）’に示すように、ヒ
ーター８の高さを坩堝２の周方向の１ヶ所（８ａ）にお
いて他の部分よりも低く形成したり、同図の（ｄ）、
（ｄ）’に示すように、坩堝２の厚みを周方向の１ヶ所
（薄肉部分１５）において他の部分よりも薄く形成し、
かつ、ヒーター８の坩堝２中心からの距離を坩堝２の周
方向の１ヶ所（Ｄ）において他の部分よりも近く形成し
たりしている。

【００５４】なお、坩堝２の周方向の厚みを一定にし、
ヒーター８の坩堝２中心からの距離のみを坩堝２の周方
向の１ヶ所において他の部分よりも近く形成しても図４
の（ａ）に示すような温度分布を形成することができ
る。

【００５５】本第２実施形態例では、このような伝熱偏
り形成部により、図４の（ａ）に示したように、単結晶
成長中の融液１２の坩堝横断面方向の温度分布が、坩堝
横断面の１本の直径（Ａ軸）を対称軸として、この対称
軸に対してほぼ線対称となる１回対称性温度分布となる
ように、ヒーター８から融液１２に加える伝熱の偏りが
形成されるようになっている。

【００５６】上記のようにして、ヒーター８から融液１
２に加える伝熱の偏りを図４の（ａ）に示すように形成
すると、矢印ａ方向に大きな融液対流が生じ、矢印ｂ方
向には小さな融液対流が生じるように融液対流を制御す
ることができる。

【００５７】また、図４の（ｂ）に示したように、熱遮
蔽体７の下面側に開拡開口部１３を設けると、融液１２
の表面に沿って流れる不活性ガスＦの主な流れは、図４
の（ｃ）に示すような流れとなり、この不活性ガスＦの
流れに融液１２表面が引張られる状態となり、この方向
に融液１２の対流が生じるように融液対流を制御するこ
とができる。

【００５８】そこで、本第２実施形態例の単結晶製造装
置を形成する際、上記伝熱の偏りと上記不活性ガスＦの
流量の偏りとを組み合わせるときに、開拡開口部１３の
配設位置と坩堝横断面の中心とを結ぶ直線（図４におけ
るＢ軸）と、温度分布制御用として適用される対称軸
（同図におけるＡ軸）との角度を対称軸間角度θとし、
図４の（ｄ）に示すように、対称軸間角度θと単結晶６
中に取り込まれる酸素濃度との関係データを、例えばグ
ラフデータにより与え、この関係データに基づき、前記
対称軸間角度θを可変設定することにより単結晶６中に
取り込まれる酸素濃度を予め定められた濃度にするよう
にした。

【００５９】なお、本第２実施形態例において、対称軸
間角度θが０とは、Ａ軸とＢ軸とを互いの矢印方向が一
致する方向で重ねた状態を示しており、対称軸間角度θ
が１８０°とは、Ａ軸とＢ軸とを互いの矢印方向が反対
方向となるように重ねた状態を示している。

【００６０】本第２実施形態例も上記第１実施形態例と
ほぼ同様の効果を奏することができる。なお、本実施形
態例の単結晶製造装置の具体例として、前記Ａ軸とＢ軸
との角度を互いに異なる角度として具体例４〜６の単結
晶製造装置を形成し、各単結晶製造装置を用いてシリコ
ン単結晶６を成長育成させたときの単結晶６の特性と、
単結晶製造に要したヒーター８のパワー（ヒータパワ
ー）とが、前記比較例の特性と共に表２に示されてい
る。

【００６１】

【表２】

【００６２】この表から明らかなように、前記Ａ軸とＢ
軸との角度（対称軸間角度θ）を任意に設定することに
より、単結晶６中に取り込まれる酸素濃度を制御できる
ことが確認された。

【００６３】なお、具体例４のように、本第２実施形態
例の単結晶製造装置において、単結晶６中に取り込まれ
る酸素濃度は、対称軸間角度θが０となるようにＡ軸と
Ｂ軸とを重ねた場合に最も大きくなる。このことは、対
称軸間角度が０となるようにＡ軸とＢ軸とを重ねて、熱
遮蔽体７を坩堝２の上方側に設けた場合には、図４の
（ａ）に示したように、前記伝熱の偏りによって矢印ａ
方向に融液１２の対流が大きく生じ、この流れが、同図
の（ｃ）の不活性ガスＦの主な流れ方向に引張られるよ
うな態様で、融液１２の表面に矢印Ａ方向の強くて大き
い対流が生じるため、坩堝２の内層容器２ａを形成する
石英からの酸素溶出が大きくなり、単結晶６中に多くの
酸素が取り込まれて前記酸素濃度が大きくなると考えら
れる。

【００６４】一方、具体例６のように、単結晶６中に取
り込まれる酸素濃度は、対称軸間角度が１８０°となる
ようにＡ軸とＢ軸とを重ねた場合に最も小さくなる。こ
のように、熱遮蔽体７を坩堝２の上方側に設けた場合に
は、図４の（ａ）に示したように、前記伝熱の偏りによ
って矢印ａ方向に融液１２の対流が大きく生じるが、こ
の対流と反する方向に、同図の（ｃ）に示した不活性ガ
スＦの主な流れ方向に融液１２の表面の対流が生じるこ
とによって、融液対流が小さくなり、融液１２の表面と
酸素との接触面積は前記Ａ軸とＢ軸を対称軸間角度が０
となるように重ねた場合ほど大きくならず、単結晶６中
に取り込まれる前記酸素濃度は、前記Ａ軸とＢ軸とを対
称軸間角度が０となるように重ねた場合よりも小さくな
ると考えられる。

【００６５】そして、具体例５のように、対称軸間角度
が９０°の場合は、融液対流の強さや大きさが具体例４
と具体例６との中間となって、単結晶６中に取り込まれ
る酸素濃度も具体例４と具体例６との中間の値となると
考えられる。

【００６６】また、本第２実施形態例においても、表２
に示した具体例４〜６から明らかなように、上記具体例
１〜３と同様に、単結晶６の面内（横断面上）の酸素ば
らつきを示す面内酸素分布を比較例に比べて小さくで
き、無転位化率を比較例に比べて大きくすることがで
き、単結晶６の品質を向上できることが確認できた。さ
らに、具体例４〜６のいずれにおいても、比較例に比
べ、ヒーター８のパワーも低減できることが確認され、
本第２実施形態例も上記第１実施形態例とほぼ同様の効
果を奏することが確認された。

【００６７】なお、本発明は上記実施形態例に限定され
ることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば上
記第２実施形態例では、単結晶成長中の融液１２の坩堝
横断面方向の温度分布が１本の対称軸に対してほぼ線対
称となる１回対称性温度分布となるようにし、第１実施
形態例では、前記温度分布が互いに直交する２本の対称
軸に対してほぼ線対称となる２回対称性温度分布となる
ようにしたが、前記温度分布が３本以上の対称軸に対し
てほぼ線対称となるような温度分布としてもよい。

【００６８】ただし、温度分布制御用として適用される
対称軸の本数が無限大に近づくと、温度分布の偏り、す
なわち、ヒーター８から融液１２への伝熱の坩堝２周方
向の偏りが殆どなくなり、この伝熱の偏りによる融液対
流制御が困難となるため、伝熱の偏りの制御は、上記各
実施形態例のように、１回対称性温度分布または２回対
称性温度分布となるように制御するか、あるいは６０度
の角度で交わる３本の対称軸に対してほぼ線対称となる
３回対称性温度分布となるように制御することが望まし
い。

【００６９】また、ヒーター８から融液１２への伝熱の
偏りの制御は、必ずしも坩堝横断面の直径を対処として
ほぼ線対称となるように制御するとは限らず、坩堝２の
周方向の１ヶ所以上の位置で前記伝熱の偏りを持たせれ
ばよい。ただし、伝熱の偏りをランダムに制御する場合
に比べ、坩堝横断面の直径を対称軸としてほぼ線対称と
なるように制御すると、融液対流の形態を把握しやすく
なり、単結晶６中に取り込まれる酸素濃度を予め定めら
れた濃度にしやすくなるので、坩堝横断面の直径を対処
としてほぼ線対称となるように、前記伝熱の偏りを制御
することが好ましい。

【００７０】さらに、上記各実施形態例では、伝熱偏り
部は、ヒーター８の厚みと高さと坩堝中心からの距離の
少なくとも１つに坩堝２の周方向の偏りを形成すること
により形成したが、上記伝熱の偏り部は、ヒーター８の
坩堝周方向の材質を部分的に異なる材質の物にすること
によっても形成することができる。すなわち、ヒーター
８の材質を異なるものとすると、ヒーター８からの放熱
等に偏りが形成され、それにより、ヒーター８から融液
１２への伝熱の偏りが形成される。

【００７１】さらに、上記第２実施形態例では、不活性
ガスＦの流量が局部的に大きくなる開拡開口部１３を単
結晶中心軸回りの円周上の１つの位置に設け、上記第１
実施形態例では開拡開口部１３を単結晶中心軸回りの円
周上の２つの位置に設けたが、開拡開口部１３を３つ以
上の位置に設けて融液表面に沿って流れる不活性ガスの
流量に偏りを形成し、この不活性ガスＦの流量の偏りに
より融液対流を制御してもよい。なお、開拡開口部１３
の配設位置を単結晶中心軸回りの円周上の等角間隔位置
に設けると、不活性ガスＦの流量の偏りにより形成され
る融液対流形態を把握しやすくできる。

【００７２】さらに、上記各実施形態例では、いずれも
ヒーター８から融液１２への伝熱の偏りと不活性ガスＦ
の流量の偏りとを組み合わせて融液対流制御を行なうよ
うにしたが、前記伝熱の偏りと不活性ガスＦの流量の偏
りのいずれか一方のみにより融液対流制御を行なうよう
にしてもよい。ただし、これらの両方を組み合わせる
と、融液対流パタンのバリエーションを多くすることが
でき、上記各実施形態例のように単結晶６中に取り込ま
れる酸素濃度を予め定められた濃度にすることも容易に
できるため、前記伝熱の偏りと不活性ガスＦの流量の偏
りの両方を組み合わせて融液対流を制御することが望ま
しい。

【００７３】さらに、上記各実施形態例では、坩堝２を
回転させずに融液１２の対流を制御したが、坩堝２は回
転させてもよい。ただし、上記各実施形態例のように、
ヒーター８から融液１２への伝熱の偏りや不活性ガスＦ
の流量の偏りによって融液対流の制御を行なうようにす
ると、坩堝２を回転させる場合でも、その回転数を小さ
くすることができる。そのため、融液１２の量が少なく
なったときに単結晶６の回転数に坩堝２の回転数を対応
させることができないといったことは回避でき、また、
坩堝２の回転による融液１２の液面の揺らぎも少なくす
ることができ、融液１２の液面の揺らぎによる単結晶６
の無転位化率の低下や単結晶品質の面内ばらつきの発生
を抑制することができる。

【００７４】

【発明の効果】本発明の単結晶製造方法および単結晶製
造装置によれば、融液表面に沿って流れる不活性ガスの
流量の偏りと、加熱手段から融液に加える伝熱の坩堝周
方向の偏りとの一方又はその両方を組み合わせることに
よって、融液対流を制御することができる。そのため、
坩堝の回転を低回転状態としたり坩堝を停止させた状態
としたりしても融液対流を制御できるので、例えば単結
晶中に取り込まれる酸素濃度を既定値に均一に制御しや
すくできる。また、坩堝の回転に伴う融液面の揺らぎに
よって生じる、単結晶中の引上げ軸に直交する面内酸素
分布ばらつき増加や無転位化率の低下などの品質低下を
抑制できるし、単結晶を加熱する加熱手段のパワーも小
さくすることができ、坩堝等の寿命を長くできるので製
造コストの低減を図れる。

【００７５】また、単結晶成長中の融液の坩堝横断面方
向の温度分布が坩堝横断面の直径を対称軸としてほぼ線
対称となるように加熱手段から前記融液に加える伝熱の
偏りを持たせる構成のものにあっては、伝熱の偏りによ
って制御される融液対流の形態を把握しやすくでき、特
に、前記温度分布が１本の対称軸に対してほぼ線対称と
なる１回対称性温度分布と前記温度分布が互いに直交す
る２本の対称軸に対してほぼ線対称となる２回対称性温
度分布と前記温度分布が６０度の角度で交わる３本の対
称軸に対してほぼ線対称となる３回対称性温度分布のい
ずれか一つの温度分布となるように加熱手段から前記融
液に加える伝熱の偏りを持たせる構成のものにあって
は、伝熱の偏りによって制御される融液対流の形態を把
握しやすくできる。

【００７６】そのため、このように、坩堝内の融液の温
度分布に対称性を持たせる構成の発明においては、融液
対流制御によって、単結晶中に取り込まれる酸素濃度の
制御なども行ないやすくすることができる。

【００７７】また、融液表面に沿って流れる不活性ガス
の流量の偏りと、加熱手段から融液に加える伝熱の坩堝
周方向の偏りの両方を組み合わせることによって、融液
対流を制御する構成のものにあっては、融液対流パタン
のバリエーションを多くすることができ、上記不活性ガ
スＦの流量の偏りと前記伝熱の坩堝周方向の偏りの一方
のみにより対流制御を行なうよりも、単結晶中に取り込
まれる酸素濃度の制御などを容易にできる。

【００７８】さらに、不活性ガスの流量増加部分の配設
位置と坩堝横断面の中心とを結ぶ直線と温度分布制御用
として適用される対称軸との角度を対称軸間角度とし、
不活性ガスの流量増加部分の配設位置数と前記対称軸の
本数と前記対称軸間角度を可変設定することにより単結
晶中に取り込まれる酸素濃度を予め定められた濃度にす
る構成のものにあっては、単結晶中に取り込まれる酸素
濃度を、確実に予め定められた濃度にすることができ
る。

【００７９】さらに、坩堝を回転させない構成のものに
あっては、坩堝の回転機構を省略することもでき、そう
すれば装置の簡略化を図ることができるし、坩堝の回転
に伴う融液面の揺らぎによって生じる、単結晶中に取り
込まれる酸素分布ばらつきや無転位化率の低下などの品
質低下をより一層確実に抑制できるし、単結晶を加熱す
る加熱手段のパワーも小さくすることができる。

【００８０】さらに、本発明の単結晶製造装置におい
て、加熱手段の厚みと高さと坩堝中心からの距離の少な
くとも１つに坩堝の周方向の偏りを形成して、前記伝熱
の坩堝周方向の偏りを持たせる伝熱偏り形成部とした
り、坩堝の周方向の厚みに偏りを形成して伝熱偏り形成
部とした構成のものにあっては、上記のようにして容易
に伝熱偏り形成部を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る単結晶製造装置の第１実施形態例
を用いて単結晶を製造するときの融液の坩堝横断面方向
の温度分布を模式的に示す説明図（ａ）と、この単結晶
製造装置に適用される熱遮蔽体の斜視図（ｂ）、（ｃ）
と、これらの熱遮蔽体を適用したときに融液表面に沿っ
て流れる不活性ガスの流れの一部を模式的に示す説明図
（ｄ）、（ｅ）と、対称軸間角度と単結晶中の酸素濃度
との関係データ（ｆ）である。

【図２】上記第１実施形態例の具体例における融液対流
を模式的に示す説明図である。

【図３】本発明に係る単結晶製造装置における伝熱偏り
形成部の例を示す説明図である。

【図４】本発明に係る単結晶製造装置の第２実施形態例
を用いて単結晶を製造するときの融液の坩堝横断面方向
の温度分布を模式的に示す説明図（ａ）と、この単結晶
製造装置に適用される熱遮蔽体の斜視図（ｂ）と、この
熱遮蔽体を適用したときに融液表面に沿って流れる不活
性ガスの流れの一部を模式的に示す説明図（ｄ）と、対
称軸間角度と単結晶中の酸素濃度との関係データ（ｄ）
である。

【図５】従来の単結晶製造装置の一例を模式的に示す要
部説明図である。

【符号の説明】

１チャンバ２坩堝５種結晶６単結晶７熱遮蔽体８ヒーター１２融液１３開拡開口部１４，１５薄肉部分Ｆ不活性ガス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者下村庫一長崎県大村市雄ヶ原町1324番地２コマツ電子金属株式会社長崎工場内 (72)発明者平石吉信長崎県大村市雄ヶ原町1324番地２コマツ電子金属株式会社長崎工場内Ｆターム(参考） 4G077 AA02 BA04 CF10 EG18 EG24 EH06 PE12 PE16 PF42

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】坩堝内に原材料を入れ、前記坩堝を加熱
して坩堝内の原材料を溶融し、この原材料の融液に種結
晶を漬けて引き上げることにより単結晶を成長育成する
単結晶製造方法において、前記融液の上側に引き上げ育
成される単結晶を引き上げ方向中心軸回りに回転させ、
融液面から単結晶への輻射熱を遮蔽する熱遮蔽体を前記
単結晶の側周面を囲む形態で融液面の上方側に間隔を介
して設け、上方側から供給される不活性ガスを前記単結
晶の側周面と熱遮蔽体との間の隙間を通して下方側に流
し熱遮蔽体の下面と融液面との隙間を通して融液表面に
沿って流れるようにし、前記熱遮蔽体の下面側には該下
面側から流出される不活性ガスの流量が局部的に大きく
なる流量増加部分を単結晶中心軸回りの円周上の１つの
位置または複数の位置に設けて融液表面に沿って流れる
不活性ガスの流量に偏りを形成し、この不活性ガスの流
量の偏りにより融液対流を制御することを特徴とする単
結晶製造方法。
【請求項２】坩堝内に原材料を入れ、前記坩堝を加熱
して坩堝内の原材料を溶融し、この原材料の融液に種結
晶を漬けて引き上げることにより単結晶を成長育成する
単結晶製造方法において、前記融液の上側に引き上げ育
成される単結晶を引き上げ方向中心軸回りに回転させ、
少なくとも前記坩堝の側周がわを囲む態様で該坩堝を加
熱する加熱手段を設けて該加熱手段から前記融液に加え
る伝熱に坩堝の周方向の１ヶ所以上の位置で偏りを持た
せ、この伝熱の偏りにより融液対流を制御することを特
徴とする単結晶製造方法。
【請求項３】単結晶成長中の融液の坩堝横断面方向の
温度分布が坩堝横断面の直径を対称軸としてほぼ線対称
となるように加熱手段から前記融液に加える伝熱の偏り
を持たせることを特徴とする請求項２記載の単結晶製造
方法。
【請求項４】単結晶成長中の融液の坩堝横断面方向の
温度分布が１本の対称軸に対してほぼ線対称となる１回
対称性温度分布と前記温度分布が互いに直交する２本の
対称軸に対してほぼ線対称となる２回対称性温度分布と
前記温度分布が６０度の角度で交わる３本の対称軸に対
してほぼ線対称となる３回対称性温度分布のいずれか一
つの温度分布となるように加熱手段から前記融液に加え
る伝熱の偏りを持たせることを特徴とする請求項３記載
の単結晶製造方法。
【請求項５】坩堝内に原材料を入れ、前記坩堝を加熱
して坩堝内の原材料を溶融し、この原材料の融液に種結
晶を漬けて引き上げることにより単結晶を成長育成する
単結晶製造方法において、前記融液の上側に引き上げ育
成される単結晶を引き上げ方向中心軸回りに回転させ、
融液面から単結晶への輻射熱を遮蔽する熱遮蔽体を前記
単結晶の側周面を囲む形態で融液面の上方側に間隔を介
して設け、上方側から供給される不活性ガスを前記単結
晶の側周面と熱遮蔽体との間の隙間を通して下方側に流
し熱遮蔽体の下面と融液面との隙間を通して融液表面に
沿って流れるようにし、この融液表面に沿って流れる不
活性ガスの流量に請求項１記載の不活性ガスの流量の偏
りを形成し、少なくとも前記坩堝の側周がわを囲む態様
で該坩堝を加熱する加熱手段を設けて該加熱手段から前
記融液に加える伝熱に請求項２又は請求項３又は請求項
４記載の伝熱の偏りを持たせ、この伝熱の偏りと前記不
活性ガスの流量の偏りとを組み合わせて融液対流を制御
することを特徴とする単結晶製造方法。
【請求項６】不活性ガスの流量増加部分の配設位置と
坩堝横断面の中心とを結ぶ直線と、温度分布制御用とし
て適用される対称軸との角度を対称軸間角度とし、不活
性ガスの流量増加部分の配設位置数と前記対称軸の本数
と前記対称軸間角度を可変設定することにより単結晶中
に取り込まれる酸素濃度を予め定められた濃度にするこ
とを特徴とする請求項５記載の単結晶製造方法。
【請求項７】坩堝を回転させないことを特徴とする請
求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載の単結晶製造
方法。
【請求項８】単結晶製造の原材料を入れる坩堝と、こ
の坩堝を加熱して坩堝内の原材料を溶融する加熱手段
と、溶融された坩堝内の融液に種結晶を漬けて種結晶を
融液から相対的に引き上げ移動する種結晶の引き上げ移
動手段と、前記坩堝の融液から引き上げ育成される単結
晶を引き上げ方向の中心軸回りに回転させる回転手段
と、前記単結晶の側周面を囲み融液面と間隔を介して融
液面の上側に間隔を介して配置されて融液面から単結晶
への輻射熱を遮蔽する熱遮蔽体と、該熱遮蔽体の上部側
から不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段とを備
え、前記不活性ガス供給手段から供給された不活性ガス
が前記単結晶の側周面と熱遮蔽体との間の隙間を通り熱
遮蔽体の上方側から下方側に流れた後に熱遮蔽体の下面
と前記融液面との隙間を通して融液表面に沿って流れる
構成の単結晶製造装置であって、前記熱遮蔽体の下面側
には該下面側から流出される不活性ガスの流量が局部的
に大きくなる流量増加部分が単結晶中心軸回りの円周上
の１つの位置または複数の位置に設けられていることを
特徴とする単結晶製造装置。
【請求項９】熱遮蔽体下部側の不活性ガスの流路壁面
に流路の開拡開口部を１ヶ所以上形成し、該開拡開口部
形成領域を不活性ガスの流量増加部分としたことを特徴
とする請求項８記載の単結晶製造装置。
【請求項１０】単結晶製造の原材料を入れる坩堝と、
この坩堝を加熱して坩堝内の原材料を溶融する加熱手段
と、溶融された坩堝内の融液に種結晶を漬けて種結晶を
融液から相対的に引き上げ移動する種結晶の引き上げ移
動手段と、前記坩堝の融液から引き上げ育成される単結
晶を引き上げ方向の中心軸回りに回転させる回転手段と
を備えた単結晶製造装置であって、前記加熱手段から前
記融液に加える伝熱に偏りを持たせてこの伝熱の偏りに
より融液対流を制御する伝熱偏り形成部が設けられてい
ることを特徴とする単結晶製造装置。
【請求項１１】伝熱偏り形成部は単結晶成長中の融液
の坩堝横断面方向の温度分布が坩堝横断面の直径を対称
軸としてほぼ線対称となるように加熱手段から前記融液
に加える伝熱の偏りを持たせる対称温度分布形成部とし
たことを特徴とする請求項１２記載の単結晶製造方法。
【請求項１２】加熱手段の厚みと高さと坩堝中心から
の距離の少なくとも１つに坩堝の周方向の偏りが形成さ
れており、この偏りを有する加熱手段が伝熱偏り形成部
と成していることを特徴とする請求項１０又は請求項１
１記載の単結晶製造装置。
【請求項１３】坩堝の周方向の厚みに偏りが形成され
て該坩堝が伝熱偏り形成部と成していることを特徴とす
る請求項１０又は請求項１１又は請求項１２記載の単結
晶製造装置。