JP2003505335A - 磁場を用いたシリコン結晶の製造方法 - Google Patents

磁場を用いたシリコン結晶の製造方法

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JP2003505335A
JP2003505335A JP2001513663A JP2001513663A JP2003505335A JP 2003505335 A JP2003505335 A JP 2003505335A JP 2001513663 A JP2001513663 A JP 2001513663A JP 2001513663 A JP2001513663 A JP 2001513663A JP 2003505335 A JP2003505335 A JP 2003505335A
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silicon
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quartz crucible
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マサヒコ ババ，
スコット， エム． カークランド，
リチャード， ダブリュー． ルドバーグ，
ススム ソノカワ，
ダレン， エム． タイ，
アキラ ウチカワ，
Original Assignee
エスイーエイチ・アメリカ，インコーポレイテッド
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    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/10—Crucibles or containers for supporting the melt

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Abstract

(57)【要約】 【構成】シリコン融液を含む石英ルツボに電場を印加する工程と、このシリコン融液からシリコン結晶を引き上げる工程と、を有するチョクラルスキー法によるシリコン結晶の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はチョクラルスキー法（ＣＺ法）を用いたシリコン結晶の製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】
チョクラルスキー法によって石英ルツボ内のシリコン融液からシリコン結晶が
引き上げられる際、このルツボの内表面は高温に維持されたシリコン融液にさら
される。その結果、このルツボ内表面の状態は変化し劣化する。特に、ガラス質
シリカ（vitreous silica)はベータ−クリストバライトの結晶形態(crystalline
form)に変化する。この相変化(phase change)はルツボ内表面上の多くの核生成
位置(nucleation sites)で生じる。この内層の溶出(dissolution)が起こるため
、ベータ−クリストバライト形成物(formations)のアンダーカッティングの可能
性がある。もしも、このアンダーカッティングが充分厳しければ、この形成物が
シリコン融液中に放出される可能性がある。もしも、このベータ−クリストバラ
イトがルツボ内表面から剥離し引き上げられているシリコン結晶の表面に付着す
ると、この結晶中に転位(dislocation)が生成される可能性がある。
【０００３】 特に、近年の半導体デバイスの高集積化および高精度化に対処するために必要
とされる８インチ以上の直径を持つシリコン結晶の製造においては、石英ルツボ
の内表面はより長い作業期間、より高温にさらされる。これは、ルツボの劣化を
大きくし、このために転位発生の問題が生じ易くなる。大口径の結晶を製造する
ためには、製造コストを最小にするために、より大きなルツボを用いなければな
らない。たとえば、８インチ以上の口径のシリコン結晶を製造するためには、約
４５７ｍｍ以上の大口径の石英ルツボを用いなければならない。そのような大口
径の石英ルツボ内で大量のシリコン原料を溶融し、得られるシリコン融液を維持
するためには、一般に加熱部材として用いられるグラファイトのヒータを高温に
加熱しなければならない。その結果、石英ルツボ自身が一様に高温に加熱される
。石英ルツボがより高温に加熱されればされるほど、高温のシリコン融液に接触
しているルツボ内表面の劣化が生じる可能性が高くなる。
【０００４】 一般に、上記ルツボ内表面の劣化が種々の公知のＣＺプリング法(CZ pulling
methods)の多くに生じることは知られている。たとえば、同一のルツボから複数
のシリコン結晶を製造するために、このルツボ内にシリコン原料をリチャージす
るマルチプリング法(multi-pulling methods)において劣化が生じる。Semicondu
ctor Silicon Crystal Technology, Fumio Shimura, pp.178-179, 1989参照。ま
た、上記劣化は、ルツボ内にシリコン原料を連続的に供給しながらシリコン結晶
を製造する連続チョクラルスキー法(CCZ method)においても生じる。このような
方法においては、石英ルツボの操業時間が長くなり、その結果、この石英ルツボ
内表面が劣化しシリコン結晶内で転位を生じさせる。このため、たとえば、マル
チプリング法においてはシリコン結晶の製造を続けることができなくなり、また
、ＣＣＺ法においては、シリコン結晶の製造を途中で中止しなければならなくな
る。
【０００５】 Korosawa等による米国特許５，３５７，８９８号は、一つの電極を融液に接触
させ、この融液を介して前記電極と金属容器間に電流を流し、ほぼゼロに保つよ
うにこの電流を制御することによって結晶を製造する方法を開示している。この
開示されている方法の意図は、金属ルツボと融液間の電気化学的反応を最小にす
ることにある。この金属容器は主に白金または白金合金で作られている。
【０００６】 Shlichtaによる米国特許４，３３０，３５９号は、結晶成長の間の溶融シリコ
ンの純粋化のためのエレクトロ・マイグレーションプロセスについて開示してい
る。このシリコン融液に電流を与えるために直流（ＤＣ）電源が設けられている
。引き上げ中のシリコン結晶は負極を形成し、ルツボは正極として選択されるの
が好ましい。印加されるＤＣ電圧は、１００アンペアを超える電流でおよそ１〜
１０ボルトである。このような電圧と電流で、この結晶の抵抗加熱を起こすこと
を期待できる。この開示されている方法を、チョクラルスキー結晶成長に共通に
用いられている電気回路中の石英ルツボに適用することはできない。このルツボ
を通る回路の電気抵抗は、単に１〜１０ボルトの電位で１００アンペアを超える
電流レベルを許容し得ないであろう。本発明者の見積りによれば、１００アンペ
アを超える電流レベルを達成するには８０，０００ボルトを超える電圧が必要と
なる。
【０００７】 したがって、石英ルツボの内表面の劣化が起こる可能性を減少することができ
、またはルツボの劣化した内表面を修復することができ、これによって転位の発
生を減少させながら大口径のシリコン結晶を製造することができるシリコン結晶
の製造方法が望まれていた。さらに、マルチプリング法に関しては、単一の石英
ルツボからより多数のシリコン結晶を製造することができ、また、ＣＣＺ法に関
しては、単一の石英ルツボを用いてより長い時間操業することができ、これによ
ってより多くのおよび／またはより長い結晶を製造することができるシリコン結
晶の製造方法が望まれていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のKirosawa等による米国特許５，３５７，８９８号において採られている
アプローチとは対照的に、本発明は、電子化学反応を防止するために電流を止め
ることに依拠するのではなく、むしろ失透(devitrification)を改善するため電
流を用いる。
【０００９】 本発明の一つの目的は、石英ルツボの内表面の劣化を減少あるいは防止するこ
とができ、またはルツボの劣化した内表面を修復することができ、これによって
転位の発生を減少させながら大口径のシリコン結晶を製造することができる改善
されたシリコン結晶の製造方法を提供することにある。
【００１０】 本発明の他の目的は、マルチプリングＣＺ法によるような、単一の石英ルツボ
から多数のシリコン結晶を製造することができるシリコン結晶の製造方法を提供
することにある。
【００１１】 本発明のさらに他の目的は、ＣＣＺ法によるような、単一の石英ルツボを用い
てより長い時間操業することができ、これによってより長い結晶を製造すること
ができる方法を提供することにある。
【００１２】 本発明の発明者等は、シリコン融液で満たされた石英ルツボに電場を印加する
と、石英ルツボの内表面の劣化が起きそうもなく若しくは起きにくく、実施例に
おいては、ルツボの劣化した内表面を修復できることを見出した。
【００１３】 上記現象の詳細なメカニズムは明らかではないが、本発明者は次のように理論
付けている。 シリコン融液で満たされた石英ルツボに電場を印加すると、石英ルツボの内側
の層はほぼベータ−クリストバライト面となり、均一に失透する。この均一な失
透は局所的な小さなベータ−クリストバライト生成の発生を減少させる。このベ
ータ−クリストバライトはアモルファス石英よりも溶解に対しより抵抗力がある
ため、ルツボ表面はアンダーカッティングに対し、および小さな結晶片の放出に
対しより抵抗力がある。結晶片が存在しなければ、転位のない結晶を製造できる
可能性が大きくなる。また、ルツボはすぐには劣化せず、したがって、実効バッ
チタイム(effective batch time)を伸ばすことができる。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明によるシリコン結晶の製造方法は、 ａ）シリコン融液を含む石英ルツボに電場を印加する工程と、 ｂ）このシリコン融液からシリコン結晶を引き上げる工程と、 を有する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明によれば、公知の結晶成長方法を超えたスループットと効率という利点
を持つ改良された結晶成長方法が提供される。これらの利点は、石英ルツボに電
場を印加し、これによって石英ルツボの劣化を遅らせまたは逆に改善さえするこ
とによって得られる。本発明の実施の形態において、この電場は、石英ルツボを
新しいルツボに取り換える前の同一の石英ルツボから、より多くのシリコン結晶
、またはより長いおよび／またはより大きなシリコン結晶の成長を可能とする。
【００１６】 本発明は、実施の形態において、この開示された方法を実行するための装置に
も向けられている。これらの実施の形態において、この装置は一般的にどのよう
な公知の結晶成長装置に対応し、さらに、シリコン融液を含む石英ルツボに電場
を印加するための電源を備える。
【００１７】 本発明によれば、電場を与えるため、結晶成長（または結晶引き上げ）装置に
電源が内蔵されている。本発明において、可変のまたはコンスタントな電源のい
ずれかを使用することができる。しかしながら、この実施態様においては、供給
される電力の電流および／または電圧の調整を可能とするために、可変電源が好
ましい。このような調整は、必要に応じ、ある結晶と次の結晶の間、あるいは単
結晶の成長の間をも含むこのプロセスのどんな段階でも行なうことができる。
【００１８】 電源は、限定はされないが、約１〜約１００ボルト、好ましくは３〜２４ボル
ト、さらに好ましくは８〜１２ボルトの電場を生じるような電源を含む。本発明
の実施態様において、電源電圧は、一般に低電流、たとえば、約０．１〜約３０
０ミリアンペア、好ましくは約１〜約２００ミリアンペアでのものである。もち
ろん当業者にとって明らかであるように、電源の電流および電圧は、結晶成長装
置に所望の電場を与えるよう、互いに逆比例するように（オームの法則Ｖ＝Ｉ・
Ｒに従って）変えることができる。さらに、本発明の目的が達成される限り、上
記範囲外の電圧および電流を用いることもできる。
【００１９】 電流は直流（ＤＣ）あるいは交流（ＡＣ）のいずれでもよい。本発明の好まし
い実施態様においては、１２ボルトＤＣの電場が約２〜１５ミリアンペアの電流
で印加される。
【００２０】 本発明において、電源として、石英ルツボを横切るように所望の電場を与える
ことができる適切な電源あるいは回路を用いることができる。したがって、たと
えばこの電源は、限定されるものではないが、電池、電源、ＡＣ／ＤＣもしくは
ＤＣ／ＡＣコンバータ、および帯電コンデンサ(charged capacitor)等を含む。
【００２１】 本発明の実施態様において、電源（または電場発生器）は、単一の電源でもよ
いし、石英ルツボを横切るように所望の電場を印加することとなるような複数の
電源の組み合わせでもよい。したがって、たとえば、図１の実施態様では電池等
の単一電源を示しているが、本発明の範囲から離れない限り種々の等価回路を用
いることができる。図１の電源は、単一電源としてその概略が図４ａに示されて
いる。
【００２２】 実施態様において、図１と図４ａに示されている単一電源は、たとえば、共通
のアースを持つ２つの電源を含むシステムに容易に置き換えることができる。こ
のような実施態様の概略が図４ｂに示されている。当業者であれば、この開示に
基づいて多くの他の変形例を容易に得ることができるであろう。
【００２３】 さらに、実施態様において、シリコン融液を横切って異なる電場(potential d
ifferent across the silicon melt)を与えるという目標を達成するために、電
源として、電池あるいは電源を異なる要素で完全に置き換えることもできる。た
とえば、回路が電流に対し高い抵抗を用いるような実施態様の場合においては、
電場を印加するために電源を用いる必要はない。このような実施態様においては
、むしろ電源として単に帯電コンデンサを設ければ充分である。コンデンサによ
って与えられる電圧は電流が流れると減少するが、回路の高い抵抗によって、最
小の電流フローを持つ石英ルツボを横切る電場はほぼ一定となる。このような実
施態様の概略が図４ｃに示されている。当業者であれば、多くの他の変形例を容
易に得ることができるであろう。
【００２４】 電源の負および正端子は、この装置に電場が印加されるように、それぞれ結晶
成長装置に置かれている。好ましくは、これらの端子は、所望の電場が石英ルツ
ボを横切って装置に印加されるように置かれる。
【００２５】 特に、本発明の実施態様において、負および正端子の一方は、電場が種結晶を
通ってシリコン融液に印加されるように置かれている。このように、この端子は
、電源が結晶引き上げ機構に効果的に接続するように、たとえば結晶引き上げ軸
もしくは種結晶保持装置に、またはこの種結晶と電気的に接触する他の部品のど
んなものにでも取り付けることができる。負および正端子の他方は、電場が石英
ルツボを通ってシリコン融液に印加されるように置かれる。このように、この端
子は、電源がルツボおよび／または支持機構のルツボホールディングに効果的に
接続するように、たとえば石英ルツボに直接取り付けることができ、グラファイ
トもしくは他のサセプタ、または石英ルツボを保持もしくは支持する他のどんな
装置にも取り付けることができ、または、石英ルツボに電気的に接触する他の部
品のどんなものにでも取り付けることができる。その代わりに、この電源端子は
、必ずしもそれが種結晶ホルダまたは石英ルツボのいずれかに電気的に接触する
ことなしに、電場がシリコン融液を横切って印加されるように、結晶引き上げ装
置内に取り付けることもできる。所望の電場を与えるためにこの装置内に電気的
コンタクトを取り付ける種々の代案は、当業者であれば、この開示に基づいて容
易に得ることができるであろう。
【００２６】 好ましい実施態様においては、電源の負端子は結晶成長装置の引き上げ部材に
取り付けられ、電源の正端子は結晶成長装置のサセプタに取り付けられる。しか
しながら、逆の配置（すなわち、正端子は引き上げ部材に、負端子はサセプタに
取り付けられること）でもよい。交流電源を用いる場合には、正および負の端子
は定期的に交替する。
【００２７】 本発明の実施態様において、電場が石英ルツボを横切るコンスタントなポテン
シャルとして印加されることが好ましい。しかしながら、当業者にとっては容易
に分かるように、本発明の目的は、電場を種々の多くの波形として印加すること
によっても達成される。たとえば、図５ａ〜図５ｅに示されているように、コン
スタントな電場は周期的なパルス波形によって容易に置き換えられる。この場合
、たとえば、電場はオンとオフに、またはローポテンシャルからハイポテンシャ
ルに、周期的にスイッチングされる。他の変形例も予期することができ本発明の
範囲内に入る。
【００２８】 電場はこの方法におけるどの工程の間でも印加することができる。この実施態
様において、この電場は、シリコン結晶をシリコン融液から引き上げる前、引き
上げ中、または引き上げた後に印加することができる。しかしながら、本発明の
実施態様では、品質の劣化を最小とするために、電場を、少なくとも結晶引き上
げプロセスの大半で（すなわち半分を超えて）、より好ましくは、全結晶引き上
げプロセス中、ずっと印加することが好ましい。
【００２９】 本発明の一実施態様が添付図面に基づいて詳細に説明されるであろう。 図１に示されているように、グラファイト・サセプタ９によって支持された石
英ルツボ６は、引き上げ室（金属チャンバ）２のほぼ中央に配置されている。こ
のグラファイト・サセプタ９は、熱絶縁シリンダによって取り囲まれたグラファ
イト・ヒータ１３に囲まれている。サセプタ９の底部は、回転可能で鉛直方向に
移動可能な支持軸１１によってその中心が支持されている。引き上げ室２の天井
中央部には開口部１２が設けられ、ここにサブチャンバ１が接続される。回転可
能で鉛直方向に移動可能な、軸、ワイヤ等の引き上げ部材３が下方に伸びるよう
にサブチャンバ１内を通る。引き上げ室２の外側には、グラファイト・サセプタ
９を通って石英ルツボ６に、および引き上げ部材３を通って種結晶４に電場を印
加する電源８が配置されている。
【００３０】 ＣＣＺ法によりシリコン結晶が製造されるとき、多結晶シリコンが原料として
供給されながら結晶が引き上げられる。したがって、この実施態様において、結
晶引き上げ装置は、石英ルツボ６内の原料が消費し尽くされたときにルツボに追
加のシリコン原料を供給するための手段（図示せず）をさらに備えている。一般
的に、このような供給手段としては、供給パイプまたはＣＣＺ法で典型的に用い
られる他の構造を含む。
【００３１】 ＣＺ法は一般に次のように行なわれる。 １）石英ルツボ６内に原料の多結晶シリコンを充填し、その後、これをグラフ
ァイト・ヒータ１３によって加熱し、シリコン融液７とする。 ２）次に、種結晶を保持する引き上げ部材３を下降させ、種結晶４をシリコン
融液７中に浸漬する。 ３）ついで、支持軸１１を回転させながら、引き上げ部材３を回転し上昇させ
、これによって結晶５を成長させシリコン結晶を得る。
【００３２】 この技術分野一般に知られているように、ＣＣＺ法において、シリコン結晶の
形状に抽出するためのシリコン融液を補充するために、このプロセスは間欠的に
または好ましくは連続的に、ルツボに追加のシリコン原料を加える工程を含んで
いる。
【００３３】 本発明によるシリコン結晶の製造方法は、 ａ）シリコン融液を含む石英ルツボに電場を印加する工程と、 ｂ）シリコン結晶を得るために、このシリコン融液からシリコン結晶を引き上
げる工程とを有する。
【００３４】 上記のように、ルツボの劣化を減少するために、電場を、少なくとも結晶引き
上げプロセスの大半で、より好ましくは、全シリコン結晶引き上げプロセス中、
ずっと印加するのがよい。このように、シリコン結晶はルツボ内のシリコン融液
から引き上げられるから、このＣＣＺ法が用いられる実施態様においては、電場
は結晶引き上げの始めから維持されることが好ましく、また、補充原料を間欠的
あるいは連続的に追加している間も電場を維持することができる。同一のルツボ
から複数の単結晶を引き上げるのにＣＺ法が用いられる実施態様においては、電
場は、一連の複数の結晶引き上げ操作と操作の間の時間、残してもよいし、また
、その間切ってもよい。
【００３５】 もちろん、当業者にとって明らかであるように、本発明は上記の特別な方法に
限定されない。特に、上記方法は種々の公知のあるいは後に開発されたＣＺ結晶
引き上げ法のどのようなものにも用いることができる。本発明は、ルツボの劣化
を減少するために、本発明の電場特性が石英ルツボを横切って印加される限り、
マルチ・プリングＣＺ法およびＣＣＺ法を含む、このようなどんなプロセスにも
容易に適用することができる。
【００３６】 本発明は、上記に一般的に記載したように、現在この技術分野で用いられてい
る結晶引き上げ方法および装置を超える重要な効果を奏する。特に、石英ルツボ
の劣化を遅くし、防止し、あるいは逆に改善しさえすることによって、スループ
ットを向上し全体のコストを低減することができる。すなわち、石英ルツボは劣
化せず、あるいは劣化が遅くなるため、同一のルツボを、より多くの結晶を引き
上げるために（マルチプリングＣＺ法におけるように）用いることができ、また
は、より大きな結晶を引き上げるために（ＣＣＺ法におけるように）用いること
ができる。ルツボをしばしば取り換える必要がないため、結果として生じるプロ
セス休止時間を回避することができ、したがって、このような利益はスループッ
トを向上することになる。この利益は、石英ルツボの使用および廃棄の減少によ
りコスト削減が達成されるという経済効果をも生み出すものである。
【００３７】 以下の実施例は本発明の実施態様を例示するものであり、本発明を限定するも
のではない。また、本発明が多くの異なる材料を用い異なる操作パラメータの下
で実施することができ、また、本発明が上記開示に従いおよびここで指摘された
ような種々の異なる用途に用いることができることは明らかである。
【００３８】
【実施例】実施例１ 電源を、引き上げ部材と、原料として多結晶シリコンを含む石英ルツボを保持
するグラファイト・サセプタとに取り付ける。シリコン結晶は、この原料から成
長し、その後、再溶融し、そして再度成長する。
【００３９】 結晶成長プロセスは、電源の電圧および／または種類もしくは極性を変えて数
回繰り返される。それぞれの結晶成長操作の後、ルツボの劣化が視覚的に測定さ
れる。特に、ルツボの初期融液表面(initial melt surface)からルツボ底部まで
距離を測るために定規が用いられる。（これは図２に示されている。）
【００４０】 その結果のデータが図３のグラフに示されている。図３において、測定値は、
ラフ表面％については縦軸に、初期融液表面からの距離（ｍｍ）については横軸
にグラフ化されている。
【００４１】 この試験によれば、最低の劣化は（ラフ表面＝８％）、１２ＶのＤＣ電源を用
い、引き上げ部材を負極端子に、グラファイト・サセプタを正極端子に取り付け
た場合であることが見出される。 当業者であれば明らかなように、本発明の目的から離れない限り、多くの変形
、代案および修正を上記実施態様に行なうことができる。また、本発明は、上記
の例示としての特別な実施態様に限定されることはない。当業者であれば、個々
に適用するために特別の結果を達成するため、上述の本発明の種々の特徴が必要
に応じ選択され修正され得ることは理解されるであろう。このように、前述の実
施態様は本発明を示しているが限定することを意図するものではない。本発明の
精神および範囲から逸脱しなければ、種々の変形が可能であることは明らかであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＣＺ法によるシリコン結晶を製造する方法において使用可
能な装置の一例を示す縦断面図である。
【図２】初期融液レベルから測定されたルツボのデグラデーション量を示す
ルツボの断面図である。
【図３】電圧、電流の種類（交流または直流）、およびルツボのデグラデー
ション上の正および負の端子の位置を変えた場合の効果（初期融液面からの距離
に対するラフな面の％の関係として表現されている）を示すグラフである。
【図４】図４ａ〜図４ｃは本発明の実施態様による典型的な電源例を示す略
図である。
【図５】図５ａ〜図５ｅは本発明の実施態様による典型的なＡＣおよびＤＣ
電圧カーブ例を示す波形図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年６月２１日（２００１．６．２１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】 Shlichtaによる米国特許４，３３０，３５９号は、結晶成長の間の溶融シリコ
ンの純粋化のためのエレクトロ・マイグレーションプロセスについて開示してい
る。このシリコン融液に電流を与えるために直流（ＤＣ）電源が設けられている
。引き上げ中のシリコン結晶は負極を形成し、ルツボは正極として選択されるの
が好ましい。印加されるＤＣ電圧は、１００アンペアを超える電流でおよそ１〜
１０ボルトである。このような電圧と電流で、この結晶の抵抗加熱を起こすこと
を期待できる。この開示されている方法を、チョクラルスキー結晶成長に共通に
用いられている電気回路中の石英ルツボに適用することはできない。このルツボ
を通る回路の電気抵抗は、単に１〜１０ボルトの電位で１００アンペアを超える
電流レベルを許容し得ないであろう。本発明者の見積りによれば、１００アンペ
アを超える電流レベルを達成するには８０，０００ボルトを超える電圧が必要と
なる。 ＷＯ８６／０２９１９は、ガラス質シリカ容器内において高温で作られる改良
品質のガラス質シリカ製品および／または改良品質の製品について記載している
。この製品は、ガラス質シリカ体または容器の境界面を横切るように極性電位(p
olarizing potential)を印加し、その境界面の一方から不純物イオンを移動させ
ることによって得られる。 ＪＰ６２−２７５０８７は、ルツボからの融液の漏出を直ちに検出する手段を
開示している。漏出は、ルツボホルダ(crucible hokder)と種結晶ハンガとの間
に一定電圧を印加し、その電圧または抵抗の変化を測定することによって検出さ
れる。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年９月７日（２００１．９．７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】 この試験によれば、劣化が最低（ラフ表面＝８％）となるのは、１２ＶのＤＣ
電源を用い、引き上げ部材を負極端子に、グラファイト・サセプタを正極端子に
取り付けた場合であることが見出される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ， ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，Ｋ Ｇ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ， ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，Ｓ Ｅ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 カークランド， スコット， エム． アメリカ合衆国， オレゴン州 97219， ポートランド， 10614 エスダブリュ ー 64ス ドライブ (72)発明者 ルドバーグ， リチャード， ダブリュ ー． アメリカ合衆国， ワシントン州 98682， ヴァンクーヴァー， 18509 エヌイー ガーデン ドライブ (72)発明者 ソノカワ， ススム 日本国， フクシマ 961−8061， ニシ シラカワ−グン， ニシゴー−ムラ， オ ダクラ ハラナカ， 89−２ ナンバー 202 (72)発明者 タイ， ダレン， エム． アメリカ合衆国， ワシントン州 98686， ヴァンクーヴァー， 13612 エヌイー 27ス アヴェニュー (72)発明者 ウチカワ， アキラ アメリカ合衆国， ワシントン州 98684， ヴァンクーヴァー， 11301 エヌイー ７ス ストリート ナンバーピー−６ Ｆターム(参考） 4G077 AA02 BA04 CF10 EG01 EG02 EG12 EJ02 PA16 PD01

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ａ）シリコン融液を含む石英ルツボに電場を印加する工程と、 ｂ）このシリコン融液からシリコン結晶を引き上げる工程と、 を有するチョクラルスキー法によるシリコン結晶の製造方法。
  2. 【請求項２】前記電場は約１〜約１００ボルトである請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】前記電場は約３〜約２４ボルトである請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】前記電場は直流形式である請求項１記載の方法。
  5. 【請求項５】前記電場は交流形式である請求項１記載の方法。
  6. 【請求項６】前記電場は１２ボルトの直流である請求項１記載の方法。
  7. 【請求項７】前記電場は、約０．１〜約３００ミリアンペアの電流により生
    成される請求項１記載の方法。
  8. 【請求項８】前記電場は、約１〜約２００ミリアンペアの電流により生成さ
    れる請求項１記載の方法。
  9. 【請求項９】前記電場は、前記ルツボ外部もしくは前記ルツボ用のホルダに
    正端子を取り付けることにより印加される請求項１記載の方法。
  10. 【請求項１０】前記チョクラルスキー法はマルチプリング法である請求項１
    記載の方法。
  11. 【請求項１１】前記チョクラルスキー法は連続プリング法である請求項１記
    載の方法。
  12. 【請求項１２】前記チョクラルスキー法はシングルプリング法である請求項
    １記載の方法。
  13. 【請求項１３】前記電場は前記引き上げ工程の始めから終わりまで印加され
    る請求項１記載の方法。
  14. 【請求項１４】ａ）シリコン融液を含む石英ルツボに電場を印加する手段と
    、 ｂ）前記シリコン融液からシリコン結晶を引き上げる手段と、 を有するチョクラルスキー法によるシリコン結晶の製造装置。
  15. 【請求項１５】電場発生装置と石英ルツボとを備え、前記電場発生装置は前
    記石英ルツボを横切るように電場を発生する結晶成長装置。
  16. 【請求項１６】前記電場発生装置は前記電場を発生するよう機能的に前記石
    英ルツボに接続されている請求項１５記載の装置。
  17. 【請求項１７】前記電場発生装置は、電池、電源、ＡＣ／ＤＣコンバータ、
    ＤＣ／ＡＣコンバータ、およびコンデンサからなる群から選択される請求項１５
    記載の装置。
  18. 【請求項１８】前記電場発生装置の正端子は機能的に前記石英ルツボの外側
    に接続されている請求項１７記載の装置。
  19. 【請求項１９】前記装置はさらに前記石英ルツボのためのサポートを備え、
    前記電場発生装置は機能的に前記サポートに接続されている請求項１５記載の装
    置。
  20. 【請求項２０】前記電場は約１〜約１００ボルトであり、約０．１〜約３０
    ０ミリアンペアの電流により生成される請求項１５記載の装置。
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