JP3482956B2

JP3482956B2 - 単結晶引き上げ装置

Info

Publication number: JP3482956B2
Application number: JP2000528737A
Authority: JP
Inventors: 学西元; 正彦奥井; 高行久保; 信吾木崎; 淳二堀井
Original assignee: 三菱住友シリコン株式会社
Priority date: 1998-01-22
Filing date: 1999-01-22
Publication date: 2004-01-06
Anticipated expiration: 2019-01-22
Also published as: JPH11209193A; US6338757B1; WO1999037833A1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は単結晶引き上げ装置に関し、より
詳細には、半導体材料として使用されるシリコン単結晶
を欠陥密度の少ない状態で引き上げるための単結晶引き
上げ装置に関する。

【０００２】

【背景技術】単結晶を成長させるには種々の方法がある
が、その一つにチョクラルスキー法（以下、ＣＺ法と記
す）と呼ばれる単結晶育成方法がある。図１は、ＣＺ法
に用いられる単結晶引き上げ装置を模式的に示した断面
図であり、図中１は坩堝を示している。

【０００３】この坩堝１は、有底円筒形状の石英製坩堝
１ａと、この石英製坩堝１ａの外側に嵌合された、同じ
く有底円筒形状の黒鉛製坩堝１ｂとから構成されてお
り、坩堝１は、図中の矢印方向に所定の速度で回転する
支持軸８に支持されている。この坩堝１の外側には、抵
抗加熱式のヒータ２、このヒータ２の外側には、保温筒
７が同心円状に配置されており、坩堝１内には、このヒ
ータ２により溶融させた結晶用原料の溶融液３が充填さ
れるようになっている。また、坩堝１の中心軸上には、
引き上げ棒あるいはワイヤー等からなる引き上げ軸４が
吊設されており、この引き上げ軸４の先に保持具４ａを
介して、種結晶５が取り付けられるようになっている。
また、これら部材は、圧力の制御が可能な水冷式のチャ
ンバ９内に納められている。

【０００４】上記した単結晶引き上げ装置を用いて単結
晶６を引き上げる方法について説明する。まず、チャン
バ９内を減圧し、次に不活性ガスを導入してチャンバ９
内を減圧の不活性ガス雰囲気とし、その後ヒータ２によ
り結晶用原料を溶融させ、しばらく放置して溶融液３中
のガスを十分に放出する。

【０００５】次に、支持軸８と同一軸心で逆方向に、所
定の速度で引き上げ軸４を回転させながら、保持具４ａ
に取り付けられた種結晶５を降下させて溶融液３に着液
させ、種結晶５を溶融液３に馴染ませた後、種結晶５の
下端に単結晶６を成長させていく。

【０００６】単結晶６の育成の際、まず単結晶６を無転
位化するためにシード絞り（６ａ）を行ない、その後、
ボディ部６ｃで必要な直径の単結晶６を得るためにショ
ルダー部６ｂを育成する。単結晶６が求める直径になっ
たところで肩変えを行ない、直径を一定にしてボディ部
６ｃを育成する。ボディ部６ｃを所定の長さまで育成す
ると、無転位の状態で単結晶６を溶融液３から切り離す
ためにティル絞りを行なう。その後、溶融液３から切り
離した単結晶６を、所定の条件で冷却する。このように
して得られた単結晶６から加工製造されたウエハは、種
々の半導体デバイスの基板材料として用いられる。

【０００７】上述した工程を経て引き上げられたシリコ
ン単結晶中には、赤外散乱体（ＣＯＰ、ＦＰＤ）や転位
クラスター等と呼称される欠陥が存在していることがあ
る。これら欠陥は、その後の熱処理により結晶内に新た
に形成されたものではなく、grown-in欠陥とも呼ばれ、
結晶引き上げ中に既に形成されているものである。

【０００８】図２は、単結晶育成時における引き上げ速
度と結晶欠陥の発生位置との一般的な関係を示した模式
図である。図２に示したように、熱処理誘起欠陥の一種
である酸化誘起積層欠陥（OSF ：Oxidation-induced St
acking Fault）のリング領域２２の内側には、結晶育成
後の評価で観察されるgrown-in欠陥のうちの赤外散乱体
２１が検出され、リング領域２２の外側にはgrown-in欠
陥のうちの転位クラスター２４と呼ばれる欠陥が検出さ
れ、リング領域（R-OSF ）２２に近接する外側には無欠
陥領域２３が存在する。また、リング領域（R-OSF ）２
２の発生領域は、単結晶育成中の引き上げ速度に依存し
ており、引き上げ速度を小さくしていくと、リング領域
（R-OSF ）２２が現れる領域が結晶の外側から内側へと
収縮していく。

【０００９】上述したOSF は、酸化熱処理時に生じる格
子間型の転位ループであり、デバイスの活性領域である
ウエハ表面に生成、成長した場合には、リーク電流の原
因となり、デバイス特性を劣化させる欠陥となる。この
ため従来では、単結晶の育成時にR-OSF の位置を結晶の
外周側に移動させるように制御することにより、OSF の
高密度領域を外周側に押し出していた。

【００１０】ところが、最近、デバイスの製造工程が低
温化してきたことや結晶が低酸素化してきたことで、OS
F によるデバイスへの悪影響が抑えられ、OSF はあまり
デバイス特性を劣化させる因子としては大きな問題とは
ならなくなってきている。これに対し、grown-in欠陥の
うちの赤外散乱体は初期の酸化膜耐圧特性を劣化させる
因子であり、また転位クラスターはデバイス特性を著し
く劣化させる因子であり、これらgrown-in欠陥の結晶内
における密度を低減させることが最近では重要課題とな
ってきている。

【００１１】そのため、デバイス特性を劣化させる欠陥
がほとんど検出されない領域、すなわちリング領域（R-
OSF ）２２に近接する内側や、近接する外側に存在する
無欠陥領域を利用することによって、高品質のデバイス
を得ようとしているが、前記無欠陥領域が非常に狭い領
域に限られているため、有効に利用することが難しいと
いった問題があった。そこで、これら問題に対処するた
めの提案がなされている。

【００１２】例えば、特開平８−３３０３１６号公報に
は、結晶育成条件の改良により転位クラスターが生成せ
ずに、リング領域（R-OSF ）２２の外側領域のみが全面
に拡がる結晶を育成することができることが開示されて
いる。しかしながら、これは非常に限られた結晶育成条
件、すなわち、ある温度勾配に対して非常に小さな範囲
で限られた引き上げ速度に制御することによって初めて
達成できる可能性があるもので、今後ますます結晶が大
口径化し、大量生産が要求されるシリコン単結晶の育成
に対しては条件的に極めて厳しいものがある。

【００１３】また、特開平７−２５７９９１号公報、及
びJournal of Crystal Growth , 151 (1995)p.273-277
には引き上げ軸方向に関する温度勾配を大きくし、な
おかつ高速度で単結晶を引き上げることによって、R-OS
F を結晶の内側に消滅させて、R-OSF の外側領域を生成
することができることが開示されている。しかしなが
ら、結晶面内でのgrown-in欠陥の低減化については何ら
考慮されておらず、R-OSF を内側に収縮させたとして
も、R-OSF の外側領域には従来同様に転位クラスターが
存在しており、この転位クラスターがデバイス特性を大
幅に劣化させてしまうため、高品質のウエハを提供する
ことができることにはならない。

【００１４】

【発明の開示】本発明は上記課題に鑑みなされたもので
あって、赤外散乱体や転位クラスター等と呼ばれるgrow
n-in欠陥の密度の低い単結晶を育成することのできる単
結晶引き上げ装置を提供することを目的としている。

【００１５】本発明者らは、従来の条件で育成された単
結晶、あるいは単結晶ウエハ内でのR-OSF の発生位置
と、R-OSF の幅とに対する転位クラスターの発生状況を
調査した。ウエハ面内におけるR-OSF の発生位置を明確
にするため、結晶（ウエハ）の中心から外周までの距離
（すなわち、結晶半径）をＲとし、結晶における径方向
のR-OSF の発生位置をｒとする。例えば、結晶の中心に
R-OSF が発生する場合には、ｒ＝０となり、結晶の外周
に発生する場合には、ｒ＝Ｒとなる。但し、R-OSF の発
生位置は、その内径位置で示すこととする。

【００１６】図３は、従来の条件で育成された単結晶に
おけるR-OSF の幅と、その発生位置との関係に基づく転
位クラスターの発生状況を示したグラフである。ここで
のR-OSF の幅（％）は育成された結晶の半径に対する長
さの割合で示している。また図４には、R-OSF の発生位
置ｒが（２／３）Ｒであるときのウエハ面内における欠
陥分布を模式的に示している。

【００１７】図３に示した結果から、従来の育成条件で
はR-OSF の幅は、最大でも結晶半径の８％であり、R-OS
F の発生位置ｒが（２／３）Ｒ以下の場合には必ず転位
クラスターが生成していることが分かる。言い換えるな
らば、このR-OSF の幅が大きくなれば、（赤外散乱体の
発生領域を小さくできるように）R-OSF の発生位置ｒを
小さくしたとしても、例えばｒ≦（２／３）Ｒにしたと
しても、転位クラスターの生成しない結晶を育成できる
可能性があることが推察される。

【００１８】後述する「発明を実施するための最良の形
態」の項目で詳しく説明するが、図５は本発明の実施の
形態を実施することによって得られた直径が８インチの
結晶における、R-OSF の幅と、その発生位置との関係に
基づく転位クラスターの発生状況を示したグラフであ
る。これにより、上記推察が証明されている。

【００１９】図６は、従来条件により育成された結晶の
面内に取り込まれた空孔の濃度分布と生成されるR-OSF
の幅との関係を示した模式図である。図中の縦軸は空孔
濃度を示し、横軸は結晶面内の位置を示している。

【００２０】図６に示したように、従来の結晶面内にお
けるR-OSF ２２の幅は結晶半径の８％以下となってい
る。これは、R-OSF ２２の発生する領域が、ある限られ
た範囲の空孔濃度３１の部位と一致する領域のみであ
り、その空孔濃度３１と一致する範囲が結晶半径の８％
の範囲内になっていることを示唆している。また、図中
３２は無欠陥領域となる範囲の空孔濃度を示している。

【００２１】通常の引き上げられた結晶では面内におけ
る引き上げ軸方向に関する温度勾配が異なっており、図
７（ａ）に示したように外周部ほど早く低温化するた
め、外周部ほど温度勾配（Ｇ）が大きくなる。温度勾配
が大きくなると、結晶中に取り込まれた空孔が引き上げ
軸方向に関する固液界面側へ拡散して消滅する量が多く
なり、結晶中に保持される空孔の濃度が低くなる。ま
た、結晶外周部における空孔は結晶中心部における空孔
よりも結晶径方向外側への拡散量も大きくなるので、結
晶外周部における空孔濃度はさらに低下し易い。このよ
うに、結晶面内で取り込まれる空孔の濃度は均一にはな
らず、結晶の外周に近付くに従ってその濃度が低下す
る。

【００２２】すなわち、従来の育成条件では、結晶の面
内における空孔濃度が均一ではなく、結晶の外周に近付
くに従って空孔濃度が大きく低下しているので、R-OSF
が発生する空孔濃度と結晶面内における空孔濃度とが一
致する領域が結晶半径の８％の範囲内と狭くなってしま
い、結局、R-OSF の幅が従来では育成結晶の半径の８％
以下に抑えられていたのである。

【００２３】また、R-OSF の発生領域は、結晶引き上げ
速度や、結晶引き上げ時の最高温部（融点〜１２００
℃）の温度領域で決定され、引き上げ時の最高温部にお
ける熱履歴に影響されることが確認されている。

【００２４】上記した内容から、本発明者らは、結晶引
き上げの際に結晶の最高温部（融点〜１２００℃）の熱
履歴を制御し、そのときの結晶面内における外周部の温
度勾配を、その中心部の温度勾配に対して同等（図７
（ｂ）参照）、もしくはそれ以下（図７（ｃ）参照）と
し、R-OSF が生成する空孔の濃度範囲領域を拡大するこ
とによって、R-OSF ２２の幅を拡大することができるこ
とを見い出した（図８参照）。図７（ａ）〜（ｃ）は、
結晶面内の位置と温度分布との関係を示した模式図であ
る。また、図８は、R-OSF が生成する空孔の濃度範囲領
域が拡大した場合における、育成された結晶の面内に取
り込まれた空孔の濃度分布と生成するR-OSF の幅との関
係を示した模式図である。

【００２５】結晶の最高温部での結晶側面における主な
熱の流れは、ヒータからの入熱、及びチャンバへの放熱
である。従って、結晶外周部における温度勾配を小さく
するには、ヒータからの入熱を大きくするか、チャンバ
への放熱を小さくするか、あるいはこれらの両方を実施
することが必要である。本発明では、この熱の流れに関
し、主にチャンバへの放熱量を小さくすることによっ
て、温度勾配を調整している。

【００２６】すなわち、本発明に係る単結晶引き上げ装
置（１）は、溶融液が充填される坩堝、該坩堝の周囲に
位置するヒータ、及び引き上げられた単結晶を取り囲む
逆円錐台側面形状あるいは円筒形状の整流治具等を備
え、該整流治具の下端部が前記坩堝に充填される溶融液
面の直上近傍に位置する単結晶引き上げ装置において、
前記整流治具の下端部よりも上方に位置し、前記整流治
具の内周壁面もしくは外周壁面に当接して、あるいは離
隔してリング状の熱遮蔽板が配置され、該熱遮蔽板が配
置された位置よりも上側部分の前記整流治具に、断熱材
が内装されていることを特徴としている。

【００２７】上記単結晶引き上げ装置（１）によれば、
最高温部における単結晶外周部からのチャンバへの放熱
量を小さくすることができ、引上げられた単結晶外周部
における温度勾配を結晶中心部における温度勾配と同
等、もしくはそれ以下とすることができる。すなわち、
R-OSF が生成される空孔の濃度範囲領域を拡大して、R-
OSF の幅を拡大することができる。従って、R-OSF の発
生位置を収縮させ、かつR-OSF の幅を大きくすることに
よって、欠陥密度の低い単結晶を育成することができ
る。また、前記リング状の熱遮蔽板を前記整流治具上に
載置するだけで取り付けることも可能であり、前記熱遮
蔽板の配設が容易である。

【００２８】さらに、上記単結晶引き上げ装置（１）に
よれば、前記整流治具に断熱材を内装することにより、
引き上げ軸方向に関する温度勾配全体を大きくすること
ができる。すなわち、単結晶全体で引き上げ軸方向に関
する温度勾配が大きくなると、結晶に取り込まれた空孔
の固液界面側への拡散速度が大きくなり、通常の引き上
げ速度ではR-OSF が発生する空孔濃度と結晶面内におけ
る空孔濃度とが一致する領域を確保することが困難とな
るので、前記拡散速度を抑制するために、引き上げ速度
を速めることができる。従って、単結晶の生産効率の向
上を図ることができる。また、前記整流治具の下側に断
熱材を内装しないのは、ヒータからの入熱量を大きく維
持するためである。尚、前記整流治具の下側部分を石英
製にすることで、ヒータからの入熱量をより一層大きく
することができる。

【００２９】また、本発明に係る単結晶引き上げ装置
（２）は、上記単結晶引き上げ装置（１）において、前
記溶融液面から前記熱遮蔽板の下面までの距離が３０ｍ
ｍ〜２００ｍｍの範囲内で設定されていることを特徴と
している。

【００３０】上記単結晶引き上げ装置（２）によれば、
溶融液の表面近傍に位置する引き上げられた単結晶の側
面から上方への放射熱の発散の抑制、溶融液の表面及び
坩堝上部から上方への放射熱の発散の抑制を前記熱遮蔽
板により、効果的に行うことができる。

【００３１】また、本発明に係る単結晶引き上げ装置
（３）は、上記単結晶引き上げ装置（１）又は（２）に
おいて、前記整流治具の上方に引上げられた単結晶を囲
繞する冷却筒が配設されていることを特徴としている。

【００３２】上記単結晶引き上げ装置（３）によれば、
前記冷却筒を所定位置に配設することによって、単結晶
の引き上げ軸方向に関する温度勾配全体をより大きくす
ることができる。すなわち、単結晶に関して全体で温度
勾配が大きくなると、結晶に取り込まれた空孔の固液界
面側へ拡散する速度が大きくなり、R-OSF が発生する空
孔濃度と結晶面内における空孔濃度とが一致する領域を
確保して、前記拡散速度を抑えるために、引き上げ速度
をより速くすることができる。従って、単結晶の生産効
率のより一層の向上を図ることができる。

【００３３】また、本発明に係る単結晶引き上げ装置
（４）は、上記単結晶引き上げ装置（１）〜（３）のい
ずれかにおいて、前記整流治具の内周面側に前記熱遮蔽
板がある場合は、該熱遮蔽板の内径が引上げる単結晶の
外径よりも大きく設定されていることを特徴としてい
る。上記単結晶引き上げ装置（４）によれば、前記熱遮
蔽板を前記単結晶の邪魔となることなく、望ましい位置
に配置することができる。

【００３４】また、本発明に係る単結晶引き上げ装置
（５）は、上記単結晶引き上げ装置（１）〜（３）のい
ずれかにおいて、前記整流治具の外周面側に前記熱遮蔽
板がある場合は、該熱遮蔽板の外径が溶融液が充填され
る坩堝の内径よりも小さく設定されていることを特徴と
している。上記単結晶引き上げ装置（５）によれば、前
記熱遮蔽板を前記坩堝の邪魔となることなく、望ましい
位置に配置することができる。

【００３５】また、本発明に係る単結晶引き上げ装置
（６）は、上記単結晶引き上げ装置（１）〜（５）のい
ずれかにおいて、前記整流治具の下部が下方へいくに従
って外側へ広がった形状になっており、その屈曲点が前
記熱遮蔽板との当接位置よりも下側に位置していること
を特徴としている。

【００３６】上記単結晶引き上げ装置（６）によれば、
前記整流治具の下部内側が、炉内の中でもかなりの高温
部である溶融液表面から効率良く熱せられるので、前記
整流治具の下部内側に対向する単結晶外周面への入熱量
を増加させることができる。その結果、より一層確実
に、単結晶の外周部における温度勾配を単結晶の中心部
における温度勾配と同等、もしくはそれ以下とすること
ができる。

【００３７】また、本発明に係る単結晶引き上げ装置
（７）は、上記単結晶引き上げ装置（６）において、前
記冷却筒の本体部の下端部が前記熱遮蔽装置のリング状
の本体部、又は前記熱遮蔽板の直上近傍に位置させ得る
ようになっていることを特徴としている。

【００３８】上記単結晶引き上げ装置（７）によれば、
前記冷却筒の本体部の下端部を前記熱遮蔽装置のリング
状の本体部、又は前記熱遮蔽板の直上近傍に位置させる
ことにより、単結晶の引き上げ軸方向に関する温度勾配
を全体的により一層大きくし、より一層引き上げ速度を
速くすることができる。

【００３９】また、本発明に係る単結晶引き上げ装置
（８）は、上記単結晶引き上げ装置（１）〜（７）のい
ずれかにおいて、前記熱遮蔽装置のリング状の本体部、
又は前記熱遮蔽板と前記溶融液面との距離が、引き上げ
る単結晶の直径に０．２〜１．５を乗じた値の範囲内で
あることを特徴としている。

【００４０】上記単結晶引き上げ装置（８）によれば、
結晶温度が１０００〜１３００℃となる位置に前記熱遮
蔽装置のリング状の本体部、又は前記熱遮蔽板を配設す
ることができるので、単結晶における最高温部での温度
勾配の制御をより容易に行なうことができる。

【００４１】また、本発明に係る単結晶引き上げ装置
（９）は、上記単結晶引き上げ装置（１）〜（８）のい
ずれかにおいて、前記熱遮蔽装置のリング状の本体部、
又は前記熱遮蔽板のリング幅が、１０ｍｍ以上であるこ
とを特徴としている。

【００４２】前記熱遮蔽装置のリング状の本体部、又は
前記熱遮蔽板のリング幅が１０ｍｍ未満であると、熱遮
蔽力が弱いため、熱遮蔽効果があまり期待できないが、
上記単結晶引き上げ装置（９）によれば、熱遮蔽効果を
十分確保することができる。

【００４３】また、本発明に係る単結晶引き上げ装置
（１０）は、上記単結晶引き上げ装置（１）〜（９）の
いずれかにおいて、前記熱遮蔽装置のリング状の本体
部、又は前記熱遮蔽板の厚みが、２〜１５０ｍｍの範囲
内であることを特徴としている。

【００４４】上記単結晶引き上げ装置（１０）によれ
ば、前記厚みを２ｍｍ以上とすることによって、前記熱
遮蔽装置のリング状の本体部、又は前記熱遮蔽板の強度
を確保することができる。また、前記厚みが１５０ｍｍ
を超えたとしても、その熱遮蔽効果はあまり変わらない
ので、１５０ｍｍ以下とすることによりコストアップを
抑えることができる。

【００４５】

【発明を実施するための最良の形態】以下、本発明に係
る単結晶引き上げ装置の実施の形態を図面に基づいて説
明する。

【００４６】図９は、参考例（１）に係る単結晶引き上
げ装置を模式的に示した断面図である。ここでは、図１
に示した従来の単結晶引き上げ装置と同様の構成につい
ては、その説明を省略する。

【００４７】図中１０は、熱遮蔽装置を示している。熱
遮蔽装置１０の本体部１０ａはリング形状を有してお
り、本体部１０ａは溶融液３の表面近傍に位置する引き
上げられた単結晶６の側面から上方（チャンバ９）への
放射熱の発散を抑制すると共に、溶融液３の表面及び坩
堝１上部から上方（チャンバ９）への放射熱の発散を抑
制する機能を有している。

【００４８】本体部１０ａのリング幅ｗは１０ｍｍ以上
とし、その厚みｔは２ｍｍ〜１５０ｍｍの範囲が好まし
い。また、本体部１０ａと溶融液面３ａとの距離ｈは、
放射熱の発散の抑制効果の観点から、３０ｍｍ〜２００
ｍｍの範囲内が好ましい。また、本体部１０ａが溶融液
３の表面に十分近付くことができるように、図中の距離
Ｒ_ａはボディ部６ｃの半径Ｒ_１以上とし、距離Ｒ_ｂは石
英製坩堝１ａの半径Ｒ_２未満としておくことが望まし
い。

【００４９】上記参考例（１）に係る単結晶引き上げ装
置によれば、単結晶６の最高温部におけるチャンバ９へ
の放熱量を小さくすることによって、単結晶６の外周部
における温度勾配を単結晶６の中心部における温度勾配
と同等、もしくはそれ以下とすることができる。すなわ
ち、R-OSF が生成される空孔の濃度範囲領域を拡大し
て、R-OSF の幅を拡大することができる。従って、R-OS
F の発生位置を収縮させ、かつR-OSF の幅を大きくする
ことによって、欠陥密度の低い単結晶６を育成すること
ができる。

【００５０】図１０は、本発明の実施の形態（１）に係
る単結晶引き上げ装置を模式的に示した断面図である。
ここでは、図１に示した従来の単結晶引き上げ装置と同
様の構成については、その説明を省略する。

【００５１】図中１１は、整流治具を示している。整流
治具１１の本体部１１ａは逆円錐台側面形状を有すると
共に、引き上げられた単結晶６を取り囲むように位置
し、坩堝１内の溶融液面３ａの直上近傍にその下端部が
位置するように配設されている。通常、整流治具１１の
下端部と溶融液面３ａとの距離は、１５〜３０ｍｍ程度
に設定しておくことが好ましい。また、整流治具１１の
内側にはリング状の熱遮蔽板１２が（例えば、はめ込み
式で）当接して配置され、熱遮蔽板１２は溶融液３の表
面近傍に位置する引き上げられた単結晶６の側面から上
方（チャンバ９）への放射熱の発散を抑制すると共に、
溶融液３の表面及び坩堝１上部から上方（チャンバ９）
への放射熱の発散を抑制している。また、図１０（ｂ）
に示したように、熱遮蔽板１２及び熱遮蔽板１２が当接
する位置よりも上側の整流治具１１には断熱材が内装さ
れている。なお、熱遮蔽板１２には、カメラの視野を確
保するために、リング形状の一部に切欠き部が設けられ
ることもある。

【００５２】熱遮蔽板１２のリング幅ｗは熱遮蔽効果の
観点から１０ｍｍ以上とし、その厚みｔは熱遮蔽効果及
び強度の観点から２ｍｍ〜１５０ｍｍの範囲が好まし
い。また、熱遮蔽板１２と溶融液面３ａとの距離ｈは、
熱遮蔽効果の観点から３０ｍｍ〜２００ｍｍの範囲内が
好ましい。また、図中の距離Ｒ_ａはボディ部６ｃの半径
Ｒ_１より大きく、距離Ｒ_ｂは石英製坩堝１ａの半径Ｒ_２
未満が好ましい。

【００５３】上記実施の形態（１）に係る単結晶引き上
げ装置によれば、単結晶６の最高温部におけるチャンバ
９への放熱量を小さくすることによって、単結晶６の外
周部における温度勾配を単結晶６の中心部における温度
勾配と同等、もしくはそれ以下とすることができる。す
なわち、R-OSF が生成する空孔の濃度範囲領域を拡大し
て、R-OSF の幅を拡大することができる。従って、R-OS
F の発生位置を収縮させ、かつR-OSF の幅を大きくする
ことによって、欠陥密度の低い単結晶６を育成すること
ができる。また、リング状の熱遮蔽板１２を整流治具１
１に載置するだけで熱遮蔽板１２を整流治具１１に取り
付けることも可能であり、熱遮蔽板１２の配設が容易で
ある。

【００５４】また、整流治具１１に断熱材を内装するこ
とにより、単結晶６における引き上げ軸方向の温度勾配
全体を大きくすることができる。すなわち、単結晶６の
引き上げ軸方向に関する温度勾配が全体的に大きくなる
と、単結晶６に取り込まれた空孔の固液界面側への拡散
速度が大きくなり、通常の引き上げ速度ではR-OSF が発
生する空孔濃度と単結晶６面内における空孔濃度とが一
致する領域を確保することが困難となるので、前記拡散
速度を抑制するために、引き上げ速度を速くすることが
できる。従って、単結晶６の生産効率の向上を図ること
ができる。また、整流治具１１の下部に断熱材を内装し
ないのは、ヒータ２から単結晶６への入熱量を大きく維
持するためである。

【００５５】図１１は、実施の形態（２）に係る単結晶
引き上げ装置を模式的に示した断面図である。ここで
は、図１０に示した単結晶引き上げ装置と同様の構成に
ついては、その説明を省略する。

【００５６】実施の形態（２）に係る単結晶引き上げ装
置では、図１０に示した実施の形態（１）に係る単結晶
引き上げ装置と相違し、熱遮蔽板１２が整流治具１１の
外側に配置されており、熱遮蔽板１２は整流治具１１に
一体的に形成されていてもよく、別体として整流治具１
１の外側に配置されていてもよい。その他の構成は図１
０に示した実施の形態（１）に係る単結晶引き上げ装置
と同様に構成されている。実施の形態（２）に係る単結
晶引き上げ装置においても、実施の形態（１）に係る単
結晶引き上げ装置と同様の効果を得ることができる。

【００５７】図１２は、実施の形態（３）に係る単結晶
引き上げ装置を模式的に示した断面図である。ここで
は、図１０に示した単結晶引き上げ装置と同様の構成に
ついては、その説明を省略する。

【００５８】実施の形態（３）に係る単結晶引き上げ装
置では、整流治具１１の本大部１１ａの下部１１ｂが下
方へいくに従って外側へ広がった形状になっており、本
体部１１ａは全体としては下方へいくに従って内側へ狭
くなった形状をしているところ、本体部１１ａは屈曲点
１１ｃを有することとなり、この屈曲点１１ｃは熱遮蔽
板１２の当接位置よりも下側に位置している。整流治具
１１の下端と屈曲点１１ｃとの距離ｈ_ｃは１０ｍｍ以上
あることが好ましく、角度θは１５度以上９０度未満が
好ましい。

【００５９】上記実施の形態（３）に係る単結晶引き上
げ装置によれば、実施の形態（１）に係る単結晶引き上
げ装置と同様の効果を発揮させることができ、さらに整
流治具１１の下部１１ｂ内側が、炉内の中でもかなりの
高温部である溶融液面３ａから効率良く熱せられるの
で、整流治具１１の下部１１ｂ内側に対向する単結晶６
外周面への入熱量を増大させることができる。その結
果、より一層確実に、単結晶６の外周部における温度勾
配を単結晶６の中心部における温度勾配と同等、もしく
はそれ以下とすることができる。

【００６０】図１３は、実施の形態（４）に係る単結晶
引き上げ装置を模式的に示した断面図である。ここで
は、図１２に示した単結晶引き上げ装置と同様の構成に
ついては、その説明を省略する。

【００６１】実施の形態（４）に係る単結晶引き上げ装
置では、図１２に示した実施の形態（３）に係る単結晶
引き上げ装置と相違し、熱遮蔽板１２が整流治具１１の
外側に配置されており、熱遮蔽板１２は整流治具１１に
一体的に形成されていてもよく、別体として整流治具１
１の外側に配置されていてもよい。その他の構成は図１
２に示した実施の形態（３）に係る単結晶引き上げ装置
と同様に構成されている。実施の形態（４）に係る単結
晶引き上げ装置においても、実施の形態（３）に係る単
結晶引き上げ装置と同様の効果を得ることができる。

【００６２】図１４は、実施の形態（５）に係る単結晶
引き上げ装置を模式的に示した断面図である。ここで
は、図１０に示した単結晶引き上げ装置と同様の構成に
ついては、その説明を省略する。図中１３は、ドローチ
ューブと呼ばれる水冷式の冷却筒の本体部を示してい
る。冷却筒本体部１３は引き上げられた単結晶６の周囲
にあって、熱遮蔽板１２の上方に位置するように配設さ
れている。

【００６３】上記実施の形態（５）に係る単結晶引き上
げ装置によれば、実施の形態（１）に係る単結晶引き上
げ装置と同様の効果を発揮させることができ、さらに冷
却筒本体部１３を所定位置に配設することによって、単
結晶６の引き上げ軸方向に関する温度勾配を全体的によ
り大きくすることができる。すなわち、単結晶６に関し
て全体的に温度勾配が大きくなると、単結晶６に取り込
まれた空孔の固液界面側へ拡散する速度が大きくなり、
R-OSF が発生する空孔濃度と単結晶６における空孔濃度
とが一致する領域を確保して、前記拡散速度を抑えるた
めに、引き上げ速度をより速くすることができる。従っ
て、単結晶６の生産効率のより一層の向上を図ることが
できる。

【００６４】また、冷却筒本体部１３の下端部を熱遮蔽
板１２の直上近傍に位置させることによって、単結晶６
の引き上げ軸方向に関する温度勾配を全体的により一層
大きくし、一層引き上げ速度を速くすることができる。
また、ここでは冷却筒本体部１３を図１０に示した単結
晶引き上げ装置に配設した場合だけについて説明した
が、図１２に示した単結晶引き上げ装置にも冷却筒本体
部１３を配設可能であることは言うまでもない。

【００６５】図１５は、実施の形態（６）に係る単結晶
引き上げ装置を模式的に示した断面図である。ここで
は、図１４に示した単結晶引き上げ装置と同様の構成に
ついては、その説明を省略する。

【００６６】実施の形態（６）に係る単結晶引き上げ装
置では、図４に示した実施の形態（５）に係る単結晶引
き上げ装置と相違し、熱遮蔽板１２が整流治具１１の外
側に配置されており、熱遮蔽板１２は整流治具１１に一
体的に形成されていてもよく、別体として整流治具１１
の外側に配置されていてもよい。その他の構成は図１４
に示した実施の形態（５）に係る単結晶引き上げ装置と
同様に構成されている。実施の形態（６）に係る単結晶
引き上げ装置においても、実施の形態（５）に係る単結
晶引き上げ装置と同様の効果を得ることができる。

【００６７】

【実施例及び比較例】以下、実施例に係る単結晶引き上
げ装置について説明する。（参考例１）図９に示した装置を用い、坩堝１内に結晶用原料として
シリコン多結晶６０ｋｇを充填し、その中に結晶中の電
気抵抗率が１０Ωｃｍ程度になるようにｐ型ドーパント
となるボロンを添加する。そしてチャンバ９を約１３０
０ＰａのＡｒ雰囲気にした後、ヒータ２のパワーを調整
してすべての結晶用原料を溶融させた。

【００６８】次に、ヒータ２のパワーを調整しながら、
ヒータ２の位置を調整し、その後、種結晶５の下端部を
溶融液３に浸漬し、坩堝１、及び引き上げ軸４を回転さ
せつつ直径が６インチの単結晶６を引き上げた。その
際、ボディ部６ｃの長さが１００ｍｍに達したところか
ら、単結晶６の引き上げ速度を徐々に下げていった。

【００６９】なお、ここでは、熱遮蔽装置１０の本体部
１０ａのリング幅ｗを７０ｍｍ（内、断熱材Ｄの幅を６
０ｍｍ）とし、その厚みｔを２０ｍｍ（内、断熱材Ｄの
厚みを１０ｍｍ）とした。また、本体部１０ａと溶融液
面３ａとの距離ｈを１２０ｍｍに設定した。

【００７０】図１６は、参考例１によって得られた単結
晶を縦割りにして、Ｃｕを塗布し、次に９００℃で熱処
理し、各grown-in欠陥領域を顕在化した後に、Ｘ線トポ
グラフ写真で撮影した結果を示した模式図である。図中
４１、４３は、それぞれFPD が生成する領域と、FPD が
生成しない領域とを示している。

【００７１】R-OSF ４２の幅が約３０ｍｍ（単結晶６の
半径の約４０％）となり、従来の単結晶におけるR-OSF
の幅（最高８％）と比較して大きく拡大していることが
判明した。また、大きいところではR-OSF ４２の幅が片
側で最大４０ｍｍまで拡大し、両側で８０ｍｍに達して
いた。すなわち、６インチ単結晶の半径の半分以上がR-
OSF ４２領域となっていた。また、R-OSF ４２の発生位
置が単結晶６の内側に入っていったとしても、R-OSF ４
２の幅が大きいため、R-OSF ４２の外側に転位クラスタ
ーは生成されておらず（図中４４）、R-OSF ４２が単結
晶６の内側で消滅したときにも転位クラスターは生成さ
れなかった。また、領域４５、４６はそれぞれgrown-in
欠陥が低密度の領域と、grown-in欠陥が検出されなかっ
た領域とを示している。

【００７２】図１７は、参考例１によって得られたAs g
rown状態の結晶におけるR-OSF ４２の面内位置とFPD 欠
陥の分布密度との関係を示したグラフである。但し、R-
OSF ４２の面内位置の観察は、Secco エッチング処理の
後に行った。また、R-OSF ４２の幅は３０ｍｍで結晶半
径の３９％程度とした。図１７から明らかなように、面
内でのR-OSF ４２の位置ｒが（２／３）Ｒの場合には、
FPD 欠陥は結晶の中心部で観察されたが、ｒ＝（１／
３）Ｒの場合には、FPD 欠陥は観察されなかった。従っ
て、育成条件を調整し、R-OSF の幅、及びR-OSF の発生
位置を制御することによって、結晶面内で赤外散乱体
（FPD ）や転位クラスターのgrown-in欠陥が観察されな
い結晶を育成できることが判明した。

【００７３】また図１８は、参考例１によって得られた
単結晶から作製された単結晶ウエハの初期酸化膜耐圧特
性（TZDB）を調査した結果を示したグラフであり、R-OS
F の発生位置に対する平均良品率を示している。但し、
ここでは酸化膜厚を２５ｎｍとし、電界８ＭＶ／ｃｍを
印加した場合の平均良品率を求めた。図１８から分かる
ように、R-OSF の発生位置ｒが（１／３）Ｒで面内のFP
D 密度が非常に小さくなっている（図１７参照）ときの
TZDBの良品率は９５％以上であった。

【００７４】（参考例２）坩堝１内に結晶用原料として充填したシリコン多結晶の
量（１２０ｋｇ）以外の条件は、実施例１の場合と同様
にして、直径が８インチの単結晶６を引き上げた。単結
晶６の引き上げ速度も同様に徐々に下げていった。

【００７５】図１９は、参考例２によって得られた単結
晶を縦割りにして、Ｃｕを塗布し、次に９００℃で熱処
理をし、各grown-in欠陥領域を顕在化した後に、Ｘ線ト
ポグラフ写真で撮影した結果を示した模式図である。

【００７６】R-OSF ４２の幅が約４０ｍｍ（単結晶６の
半径の約４０％）となり、従来の単結晶におけるR-OSF
の幅（最高８％）と比較して大きく拡大していることが
判明した。また、大きいところではR-OSF ４２の幅が片
側で最大４０ｍｍまで拡大し、両側では８０ｍｍに達し
ていた。また、R-OSF ４２の発生位置が単結晶６の内側
に入っていったとしても、R-OSF ４２の幅が大きいた
め、R-OSF ４２の外側に転位クラスターは生成されてお
らず（図中４４）、R-OSF ４２が単結晶６の内側で消滅
したときにも転位クラスターは生成しなかった。また、
grown-in欠陥が生成されなくなったのは、引き上げ速度
ｆ_ｐが０．６５ｍｍ／分以下になったときであった。

【００７７】図２０は、参考例２によって得られたAs g
rown状態の結晶におけるR-OSF の面内位置とFPD 欠陥の
分布密度との関係を示したグラフである。図２０から分
かるように、面内でのR-OSF の位置ｒが（２／５）Ｒの
場合には、FPD 欠陥は結晶の中心部で観察されたが、ｒ
＝（１／３）Ｒの場合には、FPD 欠陥は観察されなかっ
た。

【００７８】また図２１は、参考例２によって得られた
単結晶から作製された単結晶ウエハのTZDBを調査した結
果を示したグラフであり、R-OSF の発生位置ｒに対する
平均良品率を示している。図２１から明らかなように、
R-OSF の発生位置ｒが（１／３）Ｒで面内のFPD 密度が
非常に小さくなっているときのTZDBの良品率は９５％以
上であった。

【００７９】（参考例３）参考例１の場合と同様にして、直径が６インチの単結晶
６を引き上げた。但し、ここでは、R-OSF の発生位置ｒ
が（１／３）Ｒとなるように引き上げ速度を制御し、ボ
ディ部６ｃを１０００ｍｍまで育成し、R-OSF や各欠陥
領域の様子を調べた。

【００８０】図２２は、参考例３によって得られたAs g
rown状態のウエハにＣｕを塗布し、次に９００℃で熱処
理し、各欠陥領域を顕在化した後にＸ線トポグラフ写真
で撮影した結果を示した模式図である。従来の結晶（図
４参照）と比較して、R-OSF ５１の幅や無欠陥領域５２
が大きく拡大していることが分かる。またR-OSF ５１が
収縮しても、R-OSF ５１の外側領域に転位クラスターは
生成しなかった。

【００８１】図２３は、参考例３によって得られたAs g
rown状態の結晶におけるR-OSF の面内位置とFPD 欠陥の
分布密度との関係を示したグラフである。但し、R-OSF
の面内位置の観察は、Secco エッチング処理の後に行っ
た。図２３から明らかなように、FPD 欠陥は観察されな
かった。従って、育成条件を調整し、R-OSF の幅、及び
R-OSF の発生位置を制御することによって、結晶面内で
赤外散乱体（FPD ）や転位クラスターのgrown-in欠陥の
密度が極めて小さい結晶を育成することができることが
分かる。

【００８２】また図２４は、参考例３によって得られた
単結晶から作製された単結晶ウエハのTZDBを調査した結
果を示したグラフである。但し、ここでは酸化膜厚を２
５ｎｍとし、電界８ＭＶ／ｃｍを印加した場合の平均良
品率を求めた。また、比較例１として、図１に示した従
来の単結晶引き上げ装置を用い、直径が６インチで、R-
OSF の発生位置ｒが（１／３）Ｒである単結晶を育成
し、その単結晶から作製されたウエハの平均良品率も併
せて図示した。図２４から明らかなように、比較例１で
は６０％程度であったTZDBの良品率が、参考例３では９
５％以上になっていた。

【００８３】（参考例４）参考例２の場合と同様にして、直径が８インチの単結晶
６を引き上げた。但し、ここでは、R-OSF の発生位置ｒ
が（１／３）Ｒとなるように引き上げ速度を制御し、ボ
ディ部６ｃを１０００ｍｍまで育成し、R-OSF や各欠陥
領域の様子を調べた。

【００８４】図２５は、参考例４によって得られたAs g
rown状態のウエハにＣｕを塗布し、次に９００℃で熱処
理し、各欠陥領域を顕在化した後にＸ線トポグラフ写真
で撮影した結果を示した模式図である。従来の結晶（図
４参照）と比較して、R-OSF ５１の幅や無欠陥領域５２
が大きく拡大していることが分かる。またR-OSF ５１が
収縮しても、R-OSF ５１の外側領域に転位クラスターは
生成しなかった。

【００８５】図２６は、参考例４によって得られたAs g
rown状態の結晶におけるR-OSF の面内位置とFPD 欠陥の
分布密度との関係を示したグラフである。図２６から明
らかなように、FPD 欠陥は観察されなかった。従って、
育成条件を調整し、R-OSF の幅、及びR-OSF の発生位置
を制御することによって、結晶面内で赤外散乱体（FPD
）や転位クラスターのgrown-in欠陥の密度が極めて小
さい結晶を育成することができることが分かる。

【００８６】また図２７は、参考例４によって得られた
単結晶から作製された単結晶ウエハのTZDBを調査した結
果を示したグラフである。但し、ここでは酸化膜厚を２
５ｎｍとし、電界８ＭＶ／ｃｍを印加した場合の平均良
品率を求めた。また、比較例２として、図１に示した従
来の単結晶引き上げ装置を用い、直径が８インチであ
り、R-OSF の発生位置ｒが（１／３）Ｒである単結晶を
育成し、その単結晶から作製されたウエハの平均良品率
も併せて図示した。図２７から明らかなように、比較例
２では６０％程度であったTZDBの良品率が、参考例４で
は９５％以上になっていた。

【００８７】（実施例１）図１２に示した単結晶引き上げ装置を用いて、直径が８
インチの単結晶６を引き上げた。その際、単結晶６の引
き上げ速度も徐々に下げていった。なお、その他の条件
については、参考例２の場合と同様にして実施した。整
流治具１１の下端と屈曲点１１ｃとの距離ｈ_ｃを７０ｍ
ｍとし、角度θを４５度に設定した。

【００８８】図２８は、実施例１によって得られた単結
晶を縦割りにして、Ｃｕを塗布し、次に９００℃で熱処
理をし、各grown-in欠陥領域を顕在化した後に、Ｘ線ト
ポグラフ写真で撮影した結果を示した模式図である。参
考例２から得られた結晶（図１９参照）と比較して、R-
OSF ４２の領域が緩やかな下に凸の形状を示すようにな
り、grown-in欠陥の低密度領域４５や、grown-in欠陥の
生成されない領域４６が結晶面内に広がっていることが
判明した。従って、適正な引き上げ速度で結晶を育成す
ることによって、更なるgrown-in欠陥領域の低密度化
や、grown-in欠陥が生成しない領域の増大を図ることが
できることが明らかとなった。

【００８９】（実施例２）図１４に示した単結晶引き上げ装置を用いて、直径が８
インチの単結晶６を引き上げた。その際、単結晶６の引
き上げ速度も徐々に下げていった。なお、その他の条件
については、参考例２の場合と同様に設定して実施し
た。

【００９０】ドローチューブと呼ばれる冷却筒本体部１
３は、内径を３００ｍｍ、全長を１２００ｍｍとし、冷
却筒本体部１３の下端部が溶融液面３ａから４００ｍｍ
となるように配設した。

【００９１】図２９は、実施例２によって得られた単結
晶を縦割りにして、Ｃｕを塗布し、次に９００℃で熱処
理をし、各grown-in欠陥領域を顕在化した後に、Ｘ線ト
ポグラフ写真で撮影した結果を示した模式図である。gr
own-in欠陥が生成しなくなったのは、引き上げ速度ｆ_ｐ
が０．９ｍｍ／分以下になったときであり、参考例２か
ら得られた結晶（図１９参照）と比較して、R-OSF ４２
の発生する引き上げ速度が全体的に高くなり、grown-in
欠陥の低密度領域４５や、grown-in欠陥の生成されない
領域４６が高速度での引き上げ側にシフトしていた。

【００９２】（実施例３）図１１に示した装置を用い、坩堝１内に結晶用原料とし
てシリコン多結晶１２０ｋｇを充填し、その中に結晶中
の電気抵抗率が１０Ωｃｍ程度になるようにｐ型ドーパ
ントとなるボロンを添加した。そしてチャンバ９を約１
３００ＰａのＡｒ雰囲気にした後、ヒータ２のパワーを
調整してすべての結晶用原料を溶融させた。

【００９３】次に、ヒータ２のパワーを調整しながら、
ヒータ２の位置を調整し、その後、種結晶５の下端部を
溶融液３に浸漬し、坩堝１、及び引き上げ軸４を回転さ
せつつ直径が８インチの単結晶６を引き上げた。その
際、ボディ部６ｃの長さが１００ｍｍに達したところか
ら、単結晶６の引き上げ速度を徐々に下げていった。

【００９４】なお、ここでは、熱遮蔽板１２のリング幅
ｗを９０ｍｍ（内、断熱材Ｄの幅を８０ｍｍ）とし、そ
の厚みｔを２０ｍｍ（内、断熱材Ｄの厚みを１０ｍｍ）
とした。また、熱遮蔽板１２の下面と溶融液面３ａとの
距離ｈを１５０ｍｍに設定した。

【００９５】図３０は、実施例３によって得られた単結
晶を縦割りにして、Ｃｕを塗布し、次に９００℃で熱処
理し、各grown-in欠陥領域を顕在化した後に、Ｘ線トポ
グラフ写真で撮影した結果を示した模式図である。図中
４１、４３は、それぞれFPD が生成する領域と、FPD が
生成しない領域とを示している。

【００９６】R-OSF ４２の幅が約４０ｍｍ（単結晶６の
半径の約４０％）となり、従来の単結晶におけるR-OSF
の幅（最高８％）と比較して大きく拡大していることが
判明した。すなわち、８インチ単結晶の半径の約４０％
以上がR-OSF ４２領域となっていた。また、R-OSF ４２
の発生位置が単結晶６の内側に入っていったとしても、
R-OSF ４２の幅が大きいため、R-OSF ４２の外側に転位
クラスターは生成しておらず（図中４４）、R-OSF ４２
が単結晶６の内側で消滅したときにも転位クラスターは
生成されなかった。また、領域４５、４６はそれぞれgr
own-in欠陥が低密度の領域と、grown-in欠陥が検出され
なかった領域とを示している。

【００９７】図３１は、実施例３によって得られたAs g
rown状態の結晶におけるR-OSF ４２の面内位置とFPD 欠
陥の分布密度との関係を示したグラフである。但し、R-
OSF ４２の面内位置の観察は、Secco エッチング処理の
後に行った。また、R-OSF ４２の幅は４０ｍｍで結晶半
径の３９％程度とした。図３１から明らかなように、面
内でのR-OSF ４２の位置ｒが（２／５）Ｒの場合には、
FPD 欠陥は結晶の中心部で観察されるが、ｒ＝（１／
３）Ｒの場合には、FPD 欠陥は観察されなかった。従っ
て、育成条件を調整し、R-OSF の幅、及びR-OSF の発生
位置を制御することによって、結晶面内で赤外散乱体
（FPD ）や転位クラスターのgrown-in欠陥が観察されな
い結晶を育成できることが分かった。

【００９８】また図３２は、実施例３によって得られた
単結晶から作製された単結晶ウエハの初期酸化膜耐圧特
性（TZDB）を調査した結果を示したグラフであり、R-OS
F の発生位置に対する平均良品率を示している。但し、
ここでは酸化膜厚を２５ｎｍとし、電界８ＭＶ／ｃｍを
印加した場合の平均良品率を求めた。図３２から分かる
ように、R-OSF の発生位置ｒが（１／３）Ｒで面内のFP
D 密度が非常に小さくなっているときのTZDBの良品率は
９５％以上であった。

【００９９】（実施例４）整流治具１１における断熱材を無しとした場合の効果を
確認するために、図１１に示した装置における、熱遮蔽
板が配置された位置よりも下側部分の整流治具１１に断
熱材が内装されていない装置を用い、その他の条件は実
施例３の場合と同様に実験を行った。

【０１００】その結果、実施例１の場合と同様の効果を
得ることができ、参考例２から得られた結晶（図１９参
照）と比較して、R-OSF ４２の領域が緩やかな下に凸の
形状を示すようになり、grown-in欠陥の低密度領域４５
や、grown-in欠陥の生成されない領域４６が結晶面内に
広がっていることが判明した。従って、適正な引き上げ
速度で結晶を育成することによって、更なるgrown-in欠
陥領域の低密度化や、grown-in欠陥が生成しない領域の
増大を図ることができることが明らかとなった。

【０１０１】（実施例５）図１５に示した単結晶引き上げ装置を用いて、直径が８
インチの単結晶６を引き上げた。その際、単結晶６の引
き上げ速度も徐々に下げていった。なお、その他の条件
については、実施例３の場合と同様に設定して実施し
た。

【０１０２】ドローチューブと呼ばれる冷却筒本体部１
３は、内径を３００ｍｍ、全長を１２００ｍｍとし、冷
却筒本体部１３の下端部が溶融液面３ａから４００ｍｍ
となるように配設した。

【０１０３】図３３は、実施例５によって得られた単結
晶を縦割りにして、Ｃｕを塗布し、次に９００℃で熱処
理をし、各grown-in欠陥領域を顕在化した後に、Ｘ線ト
ポグラフ写真で撮影した結果を示した模式図である。gr
own-in欠陥が生成されなくなったのは、引き上げ速度ｆ
_ｐが０．８５ｍｍ／分以下となったときであり、実施例
３から得られた結晶（０．６８ｍｍ／ｍｉｎ）と比較し
て、より高速度での引き上げ側にシフトしていた。

【０１０４】図３４は、実施例５によって得られたAs g
rown状態の結晶におけるR-OSF ４２の面内位置とFPD 欠
陥の分布密度との関係を示したグラフである。但し、R-
OSF ４２の面内位置の観察は、Secco エッチング処理の
後に行った。また、R-OSF ４２の幅は４０ｍｍで結晶半
径の３９％程度とした。図３４から明らかなように、面
内でのR-OSF ４２の位置ｒが、ｒ＝（１／３）Ｒの場合
には、FPD 欠陥は観察されなかった。従って、育成条件
を調整し、R-OSF の幅、及びR-OSF の発生位置を制御す
ることによって、結晶面内で赤外散乱体（FPD ）や転位
クラスターのgrown-in欠陥が観察されない結晶を育成で
きることが判明した。

【０１０５】また図３５は、実施例５によって得られた
単結晶から作製された単結晶ウエハのTZDBを調査した結
果を示したグラフであり、R-OSF の発生位置ｒに対する
平均良品率を示している。図３５から明らかなように、
R-OSF の発生位置ｒが（１／３）Ｒで面内のFPD 密度が
非常に小さくなっているときのTZDBの良品率は９５％以
上であった。

【０１０６】図３６は、実施例５によって得られた単結
晶（R-OSF ４２の位置ｒが、ｒ＝（１／３）Ｒ）から作
製された単結晶ウエハのTZDBを調査した結果を示したグ
ラフである。但し、ここでは酸化膜厚を２５ｎｍとし、
電界８ＭＶ／ｃｍを印加した場合の平均良品率を求め
た。また、比較例２として、図１に示した従来の単結晶
引き上げ装置を用い、直径が８インチであり、R-OSF の
発生位置ｒが（１／３）Ｒである単結晶を育成し、その
単結晶から作製されたウエハの平均良品率も併せて図示
した。図３６から明らかなように、比較例２では６０％
程度であったTZDBの良品率が、実施例５では９５％以上
になっていた。

【０１０７】（実施例６）図１３に示した単結晶引き上げ装置を用いて、直径が８
インチの単結晶６を引き上げた。その際、単結晶６の引
き上げ速度も徐々に下げていった。なお、その他の条件
については、実施例３の場合と同様にして実施した。整
流治具１１の下端と屈曲点１１ｃとの距離ｈ_ｃを７０ｍ
ｍとし、角度θを４５度に設定した。

【０１０８】図３７は、実施例６によって得られた単結
晶を縦割りにして、Ｃｕを塗布し、次に９００℃で熱処
理をし、そして各grown-in欠陥領域を顕在化した後に、
Ｘ線トポグラフ写真で撮影した結果を示した模式図であ
る。実施例５から得られた結晶（図３３参照）と比較し
て、R-OSF ４２の領域が緩やかな下に凸の形状を示すよ
うになり、grown-in欠陥の低密度領域４５や、grown-in
欠陥の生成されない領域４６が結晶面内に広がっている
ことが判明した。従って、適正な引き上げ速度で結晶を
育成することによって、更なるgrown-in欠陥領域の低密
度化や、grown-in欠陥の生成されない領域の増大を図る
ことができることが明らかとなった。

【０１０９】以上、直径が６インチの結晶と、８インチ
の結晶についてのみ、ここでは説明したが、本発明は原
理的にはより径の大きい結晶（例えば、直径１２インチ
以上）についても有効である。また、結晶内部における
温度勾配の改善によるウエハの高品質化を図るものであ
るので、融液流動状態に影響を与える磁場印加引上げ
（ＭＣＺ）法を適用する場合についても、本発明を同様
に実施することができる。

【０１１０】

【産業上の利用可能性】

半導体材料として使用されるシリコン単結晶を欠陥密度
の少ない状態で引き上げるための単結晶引き上げ装置に
利用することができる。［図面の簡単な説明］

【図１】従来におけるＣＺ法に用いられる単結晶引き上
げ装置を模式的に示した断面図である。

【図２】単結晶育成時における引き上げ速度と結晶欠陥
の発生位置との一般的な関係を示した模式図である。

【図３】従来の条件で育成された単結晶におけるR-OSF
の幅と、その発生位置との関係に基づく転位クラスター
の発生状況を示したグラフである。

【図４】R-OSF の発生位置ｒが（２／３）Ｒであるとき
のウエハ面内の欠陥分布を示した模式図である。

【図５】R-OSF の幅と、その発生位置との関係に基づく
転位クラスターの発生状況を示したグラフである。

【図６】従来条件により育成された結晶の面内に取り込
まれた空孔の濃度分布と生成されるR-OSF の幅との関係
を示した模式図である。

【図７】（ａ）〜（ｃ）は、結晶面内の位置と温度分布
との関係を示した模式図である。

【図８】R-OSF が生成する空孔の濃度範囲領域が拡大し
た場合における、育成された結晶の面内に取り込まれた
空孔の濃度分布と生成するR-OSF の幅との関係を示した
模式図である。

【図９】（ａ）（ｂ）は、参考例（１）に係る単結晶引
き上げ装置を模式的に示した断面図である。

【図１０】（ａ）（ｂ）は、本発明の実施の形態（１）
に係る単結晶引き上げ装置を模式的に示した断面図であ
る。

【図１１】実施の形態（２）に係る単結晶引き上げ装置
を模式的に示した断面図である。

【図１２】実施の形態（３）に係る単結晶引き上げ装置
を模式的に示した断面図である。

【図１３】実施の形態（４）に係る単結晶引き上げ装置
を模式的に示した断面図である。

【図１４】実施の形態（５）に係る単結晶引き上げ装置
を模式的に示した断面図である。

【図１５】実施の形態（６）に係る単結晶引き上げ装置
を模式的に示した断面図である。

【図１６】参考例１によって得られた単結晶のgrown-in
欠陥の発生領域を示した模式図である。

【図１７】参考例１によって得られたAs grown状態の結
晶におけるR-OSF の面内位置とFPD 欠陥の分布密度との
関係を示したグラフである。

【図１８】参考例１によって得られた単結晶から作製さ
れた単結晶ウエハのTZDBを調査した結果を示したグラフ
である。

【図１９】参考例２によって得られた単結晶のgrown-in
欠陥の発生領域を示した模式図である。

【図２０】参考例２によって得られたAs grown状態の結
晶におけるR-OSF の面内位置とFPD 欠陥の分布密度との
関係を示したグラフである。

【図２１】参考例２によって得られた単結晶から作製さ
れた単結晶ウエハのTZDBを調査した結果を示したグラフ
である。

【図２２】参考例３によって得られた単結晶のgrown-in
欠陥の発生領域を示した模式図である。

【図２３】参考例３によって得られたAs grown状態の結
晶におけるR-OSF の面内位置とFPD 欠陥の分布密度との
関係を示したグラフである。

【図２４】参考例３によって得られた単結晶から作製さ
れた単結晶ウエハのTZDBを調査した結果を示したグラフ
である。

【図２５】参考例４によって得られた単結晶のgrown-in
欠陥の発生領域を示した模式図である。

【図２６】参考例４によって得られたAs grown状態の結
晶におけるR-OSF の面内位置とFPD 欠陥の分布密度との
関係を示したグラフである。

【図２７】参考例４によって得られた単結晶から作製さ
れた単結晶ウエハのTZDBを調査した結果を示したグラフ
である。

【図２８】実施例１によって得られた単結晶のgrown-in
欠陥の発生領域を示した模式図である。

【図２９】実施例２によって得られた単結晶のgrown-in
欠陥の発生領域を示した模式図である。

【図３０】実施例３によって得られた単結晶のgrown-in
欠陥の発生領域を示した模式図である。

【図３１】実施例３によって得られたAs grown状態の結
晶におけるR-OSF の面内位置とFPD 欠陥の分布密度との
関係を示したグラフである。

【図３２】実施例３によって得られた単結晶から作製さ
れた単結晶ウエハのTZDBを調査した結果を示したグラフ
である。

【図３３】実施例５によって得られた単結晶のgrown-in
欠陥の発生領域を示した模式図である。

【図３４】実施例５によって得られたAs grown状態の結
晶におけるR-OSF の面内位置とFPD 欠陥の分布密度との
関係を示したグラフである。

【図３５】実施例５によって得られた単結晶から作製さ
れた単結晶ウエハのTZDBを調査した結果を示したグラフ
である。

【図３６】実施例５によって得られた単結晶から作製さ
れた単結晶ウエハのTZDBを調査した結果を示したグラフ
である。

【図３７】実施例６によって得られた単結晶のgrown-in
欠陥の発生領域を示した模式図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平６−279169（ＪＰ，Ａ) 特開平９−309789（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−65086（ＪＰ，Ａ) 特開平８−104591（ＪＰ，Ａ) 特開平７−69779（ＪＰ，Ａ) 特開平５−105578（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−170300（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C30B 15/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融液が充填される坩堝、該坩堝の周囲
に位置するヒータ、及び引き上げられた単結晶を取り囲
む逆円錐台側面形状あるいは円筒形状の整流治具等を備
え、該整流治具の下端部が前記坩堝に充填される溶融液
面の直上近傍に位置する単結晶引き上げ装置において、前記整流治具の下端部よりも上方に位置し、前記整流治
具の内周壁面もしくは外周壁面に当接して、あるいは離
隔してリング状の熱遮蔽板が配置され、該熱遮蔽板が配
置された位置よりも上側部分の前記整流治具に、断熱材
が内装されていることを特徴とする単結晶引き上げ装
置。
【請求項２】前記溶融液面から前記熱遮蔽板の下面ま
での距離が３０ｍｍ〜２００ｍｍの範囲内で設定されて
いることを特徴とする請求の範囲第１項記載の単結晶引
き上げ装置。
【請求項３】前記整流治具の上方に引上げられた単結
晶を囲繞する冷却筒が配設されていることを特徴とする
請求の範囲第１項又は第２項記載の単結晶引き上げ装
置。