JP3683735B2 - Dislocation-free silicon single crystal manufacturing method and dislocation-free silicon single crystal ingot - Google Patents

Dislocation-free silicon single crystal manufacturing method and dislocation-free silicon single crystal ingot Download PDF

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【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チョクラルスキー法（以下、ＣＺ法と称する）による無転位シリコン単結晶の製造方法およびシリコン単結晶インゴットに関し、特に、無転位のままシリコン結晶を融液から切り離すシリコン単結晶の製造方法および、この製造方法により得られた無転位シリコン単結晶インゴットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＺ法により無転位シリコン単結晶を製造する場合には、多結晶シリコンを坩堝に入れて溶融し、融液にシード結晶を接触させた後、ネッキングを行い結晶内から転位を排除する。その後、結晶本体部を所定の直径に達するまで拡大させ、所定の長さの本体部を成長させる。そして本体部の成長が完了した後、結晶径を小さくしながらテール部を形成し、テール部先端の結晶径が約５ｍｍ未満になった時点で結晶を融液から切り離し、引き上げ装置からシリコン単結晶のインゴットとして取り出していた。
【０００３】
シリコン単結晶本体部を育成する際、石英坩堝中の酸素が融液へ溶解し、一部の酸素はシリコン単結晶に取り込まれる。結晶中に取り込まれた酸素は、結晶の機械的強度を高めたり、熱処理により析出して不純物のゲッタリングを行なうなどの効果がある。これらの酸素の取り込まれ方を結晶の面内で均一にするため、坩堝及び結晶を回転させながら、結晶を育成している。この時、結晶と坩堝は互いに違う向きに回転させる方法が一般的である。また、シリコン単結晶の育成中、単結晶引き上げ装置内にＳｉと酸素の反応物質としてＳｉＯ2等が生成するが、この生成物が融液表面に落下し育成中のシリコン単結晶の成長界面に付着するとその単結晶は有転位化してしまう。そのため反応生成物をシリコン単結晶に付着させず、また単結晶引き上げ装置内部に滞留させないように、アルゴンガスを上方から下方へ流している。また、シリコン単結晶の育成中、結晶径が一定になる様に坩堝の周囲に配置した加熱用ヒータのパワーを引き上げ状況に応じて調整している。
【０００４】
シリコン結晶内に存在する転位はデバイス特性の不良原因となるため、有転位化した本体部は製品とならない。従来方法では、結晶径が５ｍｍ以上の状態で結晶を融液から切り離すと結晶内に転位が発生してしまっていた。発生した転位は高速で本体部まで移動するため良品歩留の低下を引き起こす。そのため従来方法では結晶径が本体部の所定の長さから約５ｍｍ未満になるまでテール部を形成する必要があった。しかし、テール部は結晶径が小さいため、製品にならず、歩留まりの低下原因となる。さらに、テール部の育成過程では、結晶径が小さくなるように非定常条件で結晶を育成するため、予期せず結晶が融液から切り離れてしまうことなどがあり、この場合にはほぼ全ての結晶が有転位化してしまっていた。そのため、テールを育成している間は監視を十分に行う必要があり、作業負荷が大きかった。従って、無転位のままテール部を形成しない、あるいはテール部の形成を短縮するシリコン単結晶の製造方法が求められていた。
【０００５】
ＣＺ法で育成中の結晶径が５ｍｍ以上のシリコン単結晶を融液から切り離す試験は、切り離し後の結晶品質を調査することを目的として数多く行われてきた。例えば、Semiconductor Silicon 1986,(Electrochemical Soc., Pennington, 1986) p.76（以下、文献１と称する）や、Material Society Symposium Proceedings, vol.262, p3 （以下、文献２と称する）、第５７回応用物理学会学術公演会７ａＺＧ２（以下、文献３と称する）、同じく８ｐＺＧ１５（以下、文献４と称する）では、融液からシリコン単結晶を切り離す試験を行い、切り離された結晶の品質が報告されている。その中で、文献１、３、４では、無転位のまま融液から切り離された結晶径１００ｍｍ以上のＣＺ法によるシリコン単結晶が記載されている。
【０００６】
しかしながら、文献１〜４のいずれの文献においても、シリコン結晶を融液から切り離す前に結晶を融液につけ込む操作は行っていない。さらに文献２では切り離し時に有転位化した結晶が記載されており、従来の技術では無転位切り離しの成功率は高くないことを示している。
【０００７】
一方、特開平９−２０８３７６号公報（以下、文献５と称する）には、単結晶を融液から無転位状態で切り離す方法として、融液から切り離す際の切り離し速度が３００ｍｍ／分以上であり、かつ切り離し距離が２０ｍｍ以上である方法が記載されている。また、特開平９−２０８３７９号公報（以下、文献６と称する）には、単結晶を融液から無転位状態で切り離す方法として、切り離す前に結晶引き上げを停止し、その位置で保持したり、あるいは切り離す前に結晶の引き上げ速度を低下させた後に、結晶を融液から切り離す方法が記載されている。しかしながら、文献５、６では、シリコン単結晶を融液から切り離す前に結晶を融液につけ込む操作は行なっていない。
【０００８】
さらに、特開平９−１９４２９０号公報（以下、文献７と称する）には、テール部の形成時間短縮のために、テール部を単結晶の融点から８５０℃までを６０〜２５０℃／時間の速度で冷却する引き上げ方法が開示されている。しかし、このようにテール形成時もしくはその後の冷却温度を厳密に管理することは、結晶引き上げの最終段階において作業負荷が多くなり、特に温度管理に関しては、結晶引き上げ速度や坩堝の移動速度の制御と比較して難しく、量産技術として好ましいものではない。
【０００９】
従って、従来のシリコン結晶を融液から切り離す技術は、その無転位の信頼性の低さから製品製造のための量産技術として採用されることはなかった。
【００１０】
また、いずれの公知文献においても、テールなしシリコン単結晶を製造するために使用する原料のグレードについて言及していない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、チョクラルスキー法による無転位シリコン単結晶の製造方法において、テール部の形成を省略あるいは短縮することにより歩留まりを向上させ、同時に結晶製造工程の作業負荷を軽減することを目的とし、また、これにより得られた無転位シリコン単結晶インゴットを提供することを目的とする
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、下記する手段により達成される。
【００１３】
（１）チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を製造する方法において、育成中のシリコン単結晶を融液につけ込み、その後、当該シリコン単結晶を融液から切り離すことを特徴とする無転位シリコン単結晶の製造方法。
【００１４】
（２）前記シリコン単結晶を融液につけ込む際に、シリコン単結晶製造装置に対して前記シリコン単結晶を下降させる、あるいは融液面を上昇させる、あるいはその両方を同時に行うことを特徴とする無転位シリコン単結晶の製造方法。
【００１５】
（３）前記シリコン単結晶を融液につけ込む際に、前記シリコン単結晶と融液面が相対速度１０００ｍｍ／分以下の速度で近づくことを特徴とする無転位シリコン単結晶の製造方法。
【００１６】
（４）前記シリコン単結晶を融液につけ込む長さが１ｍｍ以上３０ｍｍ未満であることを特徴とする無転位シリコン単結晶の製造方法。
【００１７】
（５）前記シリコン単結晶を融液から切り離す際に、シリコン単結晶製造装置に対して前記シリコン単結晶を上昇させる、あるいは融液面を下降させる、あるいはその両方を同時に行うことを特徴とする無転位シリコン単結晶の製造方法。
【００１８】
（６）前記シリコン単結晶を融液につけ込み始めてから前記シリコン単結晶を融液から切り離すまでの時間が２０分以下であることを特徴とする無転位シリコン単結晶の製造方法。
【００１９】
（７）前記シリコン単結晶を融液から切り離す際に、前記シリコン単結晶と融液面が相対速度５ｍｍ／分以上３００ｍｍ／分未満で遠ざかることを特徴とする無転位シリコン単結晶の製造方法。
【００２０】
（８）前記シリコン単結晶を融液へのつけ込みが完了した後に、前記シリコン単結晶と融液面を相対速度０ｍｍ／分のまま所定時間保持することを特徴とする無転位シリコン単結晶の製造方法。
【００２１】
（９）前記シリコン単結晶と融液面の相対速度を０ｍｍ／分のまま保持する時間が１５分以下であることを特徴とする無転位シリコン単結晶の製造方法。
【００２２】
（１０）前記シリコン単結晶を融液につけ込む直前のシリコン単結晶の成長工程において、前記シリコン単結晶を融液面から相対速度０．５ｍｍ／分以下で遠ざけることを特徴とする無転位シリコン単結晶の製造方法。
【００２３】
（１１）前記シリコン単結晶を融液につけ込む際の前記シリコン単結晶の固液界面形状が下に凸であることを特徴とする無転位シリコン単結晶の製造方法。
【００２４】
（１２）前記無転位シリコン単結晶の製造方法において、原料となる多結晶シリコンとして、
構成元素が、主要元素であるシリコンと、それ以外の含有元素がリン、砒素、ボロン、アルミニウム、および炭素のみでリンと砒素の合計含有量０．２ｐｐｂａ以下、ボロンとアルミニウムの合計含有量０．１ｐｐｂａ以下、炭素の含有量０．２ｐｐｍａ以下であり、かつ、固体表面に付着している物質が鉄、ニッケル、クロム、銅、ナトリウム、および亜鉛のみで鉄の付着量５ｐｐｂｗ以下、ニッケルの付着量１ｐｐｂｗ以下、クロムの付着量１ｐｐｂｗ以下、銅の付着量０．５ｐｐｂｗ以下、ナトリウムの付着量２ｐｐｂｗ以下、亜鉛の付着量２ｐｐｂｗ以下である高純度多結晶シリコンを用いることを特徴とする無転位シリコン単結晶の製造方法。
【００２５】
（１３）前記無転位シリコン単結晶の製造方法において、シリコン単結晶を融液から切り離す直前の坩堝回転が３〜２０ｒｐｍの範囲に有ることを特徴とする無転位シリコン単結晶の製造方法。
【００２６】
（１４）前記無転位シリコン単結晶の製造方法において、坩堝を取り囲みつつ融液を加熱中のヒータの温度を更に１５℃〜５０℃昇温させた後にシリコン単結晶を融液につけ込むことを特徴とする無転位シリコン単結晶の製造方法。
【００２７】
（１５）前記無転位シリコン単結晶の製造方法において、シリコン単結晶を融液から切り離す直前の結晶と融液との境界における実ガス流速が１〜１５ｍ／秒の範囲にあることを特徴とする無転位シリコン単結晶の製造方法。
【００２８】
（１６）前記無転位シリコン単結晶の製造方法において、シリコン単結晶を融液から切り離す直前の結晶回転が０．１〜８ｒｐｍの範囲であることを特徴とする無転位シリコン単結晶の製造方法。
【００２９】
（１７）チョクラルスキー法で製造したシリコン単結晶インゴットであって、当該シリコン単結晶インゴットの反種結晶側の端部にテールがなく、かつ端部の外周に張り出し部があることを特徴とする無転位シリコン単結晶インゴット。
【００３０】
（１８）チョクラルスキー法で製造したシリコン単結晶インゴットであって、当該シリコン単結晶インゴットの反種結晶側の端部にテールの先端部がなく、かつ端部の外周に張り出し部があることを特徴とする無転位シリコン単結晶インゴット。
【００３１】
（１９）前記張り出し部の長さが、０．１ｍｍ以上、１５ｍｍ以下であることを特徴とする無転位シリコン単結晶インゴット。
【００３２】
【発明の実施の形態】
ＣＺ法でシリコン単結晶を育成する場合には、シリコン単結晶を上方に引き上げることによって結晶を成長させる。結晶と融液の界面には、表面張力によって融液の一部が融液表面よりも持ち上がった状態で結晶界面にぶらさがっている。表面張力は結晶界面の外周部にかかるため、その部分が界面にぶらさがった融液の重量を支えている。結晶を突然融液から切り離すと、ぶらさがっていた融液が融液表面に落下し、液滴の跳ね返りや液面の揺れが激しく生じる。
【００３３】
ＣＺ法で育成中のシリコン単結晶を従来の方法で融液から切り離すと、結晶内に転位が発生してしまう。これは前述した通りである。この転位が発生する原因は、結晶内に生じる応力、あるいは温度の急激な変化（熱応力）によるものと推定されている。
【００３４】
本発明者らは、結晶を融液から切り離す際に、結晶界面の外周部にかかっている表面張力を増加させずに、融液を結晶からできる限り滑らかに離すことによって、結晶径によらず、切り離しの際の転位の発生を抑制できることを見いだした。これは、結晶を融液から切り離す際の液滴の跳ね返りを少なくすることにより液滴の衝突による応力の発生を抑制できるだけでなく、結晶界面から融液が急激に離れることによる応力の発生と温度の急激な変化（熱応力の発生）を抑制することができるためである。
【００３５】
さらに、本発明者らは、結晶を融液につけ込んだ後、結晶を融液から切り離すことによって、融液を結晶からきわめて滑らかに離すことができ、転位の発生を抑制できることを見い出した。これは、つけ込みによる２つの効果によるものと考えられる。１つは結晶を融液につけ込むことにより結晶界面の外周部が溶解し、外周部が曲率を持つ極めて滑らかな形状になるためである。もう１つは、融液につけ込むことにより、表面張力が零になるためである。すなわち、この２つの効果によってつけ込み後の切り離しにおいて、融液は、表面張力が零の状態を始点として、曲率を持つ外周部と接触しながら、ほとんど抵抗を受けずに、滑るように切り離れていくため、有転位化の原因となっていた切り離しの際の表面張力の増加を抑制することができる。
【００３６】
この２つの効果は、つけ込みによって初めて得られたものであり、単に界面形状を下に凸にしただけでは得られない。また、つけ込まれた結晶は外周部から溶解するため、つけ込まれる前の結晶の界面がいかなる形状でも、つけ込みによって結晶界面の外周部が溶解して滑らかな形状になる。そのため、切り離し時に外周部に加わる表面張力は弱くなり、切り離しの際に表面張力の抵抗を受けることなく、結晶から滑らかに融液を離すことができる。このように、融液に一度つけ込み、その後切り離しを行なうことにより、切り離し前の引上速度、界面の形状、あるいは切り離し後の徐冷条件に依らず、高い確率で、無転位のまま結晶を融液から切り離すことができる。
【００３７】
結晶を融液につけ込む方法としては、シリコン単結晶製造装置に対して結晶を下降させる、あるいは融液面を上昇させる、あるいはその両方を同時に行う方法が有効である。融液へのつけ込みが速すぎると熱ショックにより転位が入ることがあるため、融液表面へのシリコン単結晶のつけ込み速度は１０００ｍｍ／分以下であることが望ましい。なお、つけ込み速度の下限は、結晶移動速度および坩堝移動速度の制御精度の関係から、０．００１ｍｍ／分程度である。ここで、シリコン単結晶の融液へのつけ込み速度は融液表面とシリコン単結晶の相対移動速度である。
【００３８】
また、シリコン単結晶を融液につけ込む際のつけ込み長さは、１ｍｍ以上３０ｍｍ未満が望ましい。これは、つけ込み長さが１ｍｍ未満の場合には、つけ込み後の界面外周部は滑らかな曲率をもつ形状とはならない場合があり、一方、つけ込み長さが３０ｍｍ以上の場合には急激な温度変化による熱応力により転位が発生する場合があるためである。
【００３９】
結晶を融液から切り離す方法としては、シリコン単結晶製造装置に対して結晶を上昇させる、あるいは融液面を下降させる、あるいはその両方を同時に行う方法が有効である。また、シリコン単結晶の融液へのつけ込み開始からシリコン単結晶の融液からの切り離しまでの時間が長すぎると、つけ込まれた結晶部の溶解がすすみすぎ、界面形状はつけ込み前と同じになってしまう場合があるため、つけ込み開始から、融液から切り離すまでの時間は２０分間以下であることが望ましい。また、融液から切り離す際の切り離し速度が５ｍｍ／分未満の場合には、結晶成長が生じてしまい、切り離しができない場合がある。また、切り離し速度が３００ｍｍ／分以上の場合には、急激な温度変化により熱応力が発生し有転位化する場合があるため、融液からのシリコン単結晶の切り離しには融液表面とシリコン単結晶の相対移動速度が５ｍｍ／分以上３００ｍｍ／分未満であることが望ましい。さらに、つけ込み完了後、シリコン単結晶と融液面との相対速度を０ｍｍ／分にしたまま保持することにより、つけ込まれた結晶は外周側から確実に溶解されていくため、その後の結晶の切り離しがより滑らかに行われる。なお、このように相対速度を０ｍｍ／分のまま保持する時間が長すぎると、つけ込まれた結晶部の溶解が進みすぎ、界面形状がつけ込み前と同じになる場合があるため、相対速度を０ｍｍ／分としたまま保持する時間は１５分以下が望ましい。
【００４０】
さらに本発明者らは、シリコン単結晶を融液につけ込む直前の、シリコン単結晶の成長速度（＝シリコン単結晶と融液面の相対速度）が０．５ｍｍ／分以下の場合には、シリコン単結晶の界面形状は上に凸とならないため、より滑らかに融液の切り離しができることを見い出した。ここで、つけ込む直前とは、つけ込み開始の前約５分以降を示している。また、シリコン単結晶を融液につけ込む際のシリコン単結晶の界面形状が下に凸であれば、より滑らかに融液の切り離しを行うことができるため望ましい。
【００４１】
また、本発明の方法でシリコン単結晶の本体部を育成中に、結晶を融液につけ込むと、凝固温度より低い結晶部が融液に急につけ込まれるため、つけ込まれた本体部分で結晶の成長が速くなり、結晶は径方向に広がる。その後、既に述べた条件で保持などを行い、融液からシリコン単結晶を切り離すと、反種結晶側の端部にテールがなく、かつ径方向に広がった張り出し部を有する無転位シリコン単結晶のインゴットを得ることができる。また、シリコン単結晶のテール部を育成中に、結晶を融液につけ込んだ場合でも、本体部と同様に結晶は径方向に広がり、反種結晶側の端部にテールの先端がなく、かつ径方向に広がった張り出し部を有する無転位シリコン単結晶のインゴットを得ることができる。このような条件範囲でつけ込みおよび切り離しを行った場合に、張り出し部の長さは、０．１ｍｍ以上、１５ｍｍ以下であった。
【００４２】
なお、直径が４インチ未満の結晶では、切り離しを行う前につけ込みさえ行えば、それ以外の条件に依らず無転位での切り離しの成功率が高いのに対し、直径４インチ以上の結晶の場合には、つけ込み時の速度、つけ込み長さ、つけ込み後の保持条件（保持時間、相対速度）、切り離しまでの条件（時間）、切り離し時の条件（速度、長さ）、つけ込み前の引き上げ速度などの条件を既に述べた適正な条件範囲とすることにより、さらに成功率が高くなることをも見出した。
【００４３】
一方、本発明者らは、結晶を融液につけ込む操作を行うことなく、切り離し速度を速くし、かつ切り離し距離を長くしただけでは、再現良く結晶を融液から無転位状態のまま切り離すことはできないことをも見い出した。さらに、結晶を融液につけ込む操作を行うことなく、結晶の界面形状を下に凸にしただけでは、無転位状態のまま再現良く結晶を融液から切り離すことはできないことをも見い出した。また、結晶を融液につけ込む操作を行なうことなく、結晶を融液から切り離した場合には、切り離し後の徐冷を制御しても、再現よく有転位化を抑制することはできないことをも見出した。即ち、結晶を融液につけ込むことによって結晶界面の外周部を曲率をもつ滑らかな形状にすることが、無転位状態まま再現良く結晶を融液から切り離すためには不可欠な条件である。
【００４４】
これまで述べたシリコン単結晶の融液からの切り離しは、シリコン単結晶製造工程における本体部形成過程、あるいはテール部形成過程のどちらにも適用することができる。また、無転位切り離し成功率が７０％以上の場合には、コスト的に製品製造工程に適用可能となる。本発明の方法での無転位切り離し成功率は、後述する実施例から明らかなように、７０％以上であり、製品製造工程に適用可能である。さらに、この方法は結晶径に依らず適用可能であり、特に、６インチ以上のシリコン結晶であれば８インチ、１２インチ、１６インチと大口径になるほど融液につけ込む際の結晶界面形状が平坦になるため、適用に問題はない。
【００４５】
本発明に用いられる無転位シリコン単結晶製造装置は、通常のＣＺ法による無転位シリコン単結晶製造に用いられるものであれば特に限定されるものではなく、例えば図１に示すような製造装置を用いることができる。
【００４６】
このＣＺ法シリコン単結晶製造装置は、シリコン溶融液Ｍを収容する石英坩堝６ａとこれを保護する黒鉛製坩堝６ｂとから構成された坩堝６と、育成された無転位シリコン単結晶インゴットＳを収容する結晶引上炉１である。
【００４７】
坩堝６の側面部は加熱ヒーター４と加熱ヒーター４からの熱が結晶引上炉１外部に逃げるのを防止するため断熱材３が取り囲むように設置されており、この坩堝６は図示されていない駆動装置と回転治具５によって接続され、この駆動装置によって所定の速度で回転されると共に、坩堝６内のシリコン融液の減少にともないシリコン融液液面が低下するのを補うために坩堝６を昇降させるようになっている。引上炉１内には、垂下された引き上げワイヤー７が設置され、このワイヤーの下端にはシード結晶８を保持するチャック９が設けられている。この引き上げワイヤー７の上端側は、ワイヤー巻き上げ機２に巻きとられて、無転位シリコン単結晶インゴットを引き上げるようになった引き上げ装置が設けられている。また、ワイヤー巻き上げ機２は、図示されていない駆動装置によって所定の速度で回転されることにより結晶に回転を与えている。
【００４８】
そして、引上炉１内には、引上炉１に設けられたガス導入口１０からＡｒガスが導入され、引上炉１内を流通してガス流出口１１から排出される。ここでガス流速は、シリコン単結晶の育成のために供給するアルゴンガスがシリコン融液Ｍ表面上を横切るときの実ガス流速を指す。このようにＡｒガスを流通させるのは、シリコンの溶融に伴って引上炉内１内に発生するＳｉＯをシリコン融液内に混入させないようにするためである。
【００４９】
さらに本発明の製造方法においては、シリコン単結晶製造に使用する原料の多結晶シリコンに高純度多結晶シリコンを使用することで、無転位切り離し成功率がさらに向上することを見出した。
【００５０】
ここで高純度多結晶シリコンとは、構成元素が主要元素シリコンとそれ以外の含有元素がリンと砒素とボロンとアルミニウムと炭素のみであり、リンと砒素の合計含有量０．２ｐｐｂａ以下、ボロンとアルミニウムの合計含有量０．１ｐｐｂａ以下、炭素含有量０．２ｐｐｍａ以下でそれ以外はすべてシリコンであるもの、そして固体表面に付着している物質が鉄、ニッケル、クロム、銅、ナトリウム、亜鉛のみで鉄の付着量５ｐｐｂｗ以下、ニッケルの付着量が１ｐｐｂｗ以下、クロム付着量１ｐｐｂｗ以下、銅付着量０．５ｐｐｂｗ以下、ナトリウム付着量２ｐｐｂｗ以下、亜鉛付着量が２ｐｐｂｗ以下のものを指す。このような高純度多結晶シリコンは、一般的に市販されているものを用いてもよい。
【００５１】
市販されている多結晶シリコンは、多結晶シリコンメーカで製品として販売されたものであり、高純度多結晶シリコンの他に、低グレードの多結晶シリコンもある。低グレード多結晶シリコンとは、構成元素に不純物含有量の多い場合の他にも、多結晶溶解後の石英坩堝との接触により石英異物が多くなる場合、あるいは多結晶溶解後の石英坩堝との接触により石英坩堝の表面から剥離したクリストバライト構造を有する異物が多くなる場合の多結晶シリコンを含む。シリコン融液と石英が長時間接触していると石英中の不純物あるいは融液中の不純物を核としてクリストバライト構造を有するＳｉＯ2が石英坩堝表面に成長し、成長が進むとやがて剥離してシリコン融液中を浮遊することになる。一般的に、石英坩堝は石英坩堝メーカで製品として販売されたものであり、構成元素や含有比率は石英坩堝メーカで自由に調整できる。
【００５２】
一方、本発明者らは不純物含有量の多い多結晶シリコンを用いたり、クリストバライトのような石英屑が融液に混在している場合に切り離し時に結晶が有転位化する原因の多くは、融液中の異物が切り離し界面に取り込まれ、そのまま凝固することにあることを見出した。従って、石英屑等の異物を結晶に寄り付かせる頻度をできる限り抑えることができれば無転位での切り離しの成功確率を向上させることができる。すなわち、本発明者らは、融液中の強制対流を制御して切り離し時の無転位成功率を向上させる方法、すなわち坩堝回転、あるいは結晶回転を変化させ、石英屑等の異物を固液界面から排除する方法を考案した。
【００５３】
坩堝回転が低い場合では、融液の対流は坩堝壁外側から結晶側へ向かう一つの大きな渦を形成するようになる。従って、融液中に石英屑等の異物があるとこの融液対流とともに異物が結晶へ付着する頻度が高まる。これに対して坩堝回転数を上げると、融液の対流は細かな渦を多数形成するようになり、またそれらは坩堝壁側に寄り始める。石英屑等の異物はこの対流どうしの渦の間に挟まれ、坩堝と共に回転するようになる。融液の強制対流を坩堝回転によって制御することで、石英屑等の異物を結晶から常に一定距離を維持している状態を得ることができ、異物の結晶への付着頻度を下げることができる。本発明者らは目的の強制対流が得られ、かつ異物が結晶へ付着する頻度を下げるためには、坩堝回転の範囲が３ｒｐｍから２０ｒｐｍにあることが望ましいことを見出した。上限の２０ｒｐｍは、高速で回転する坩堝の安全上の問題であり、安全が確保できれば２０ｒｐｍを超えても問題はない。
【００５４】
結晶回転を上げると結晶から坩堝壁への強制対流が発生し、融液表面の石英屑等の異物は坩堝壁外側へ向かう。従って石英屑等の異物が育成中の単結晶への寄り付く頻度を少なくすることができる。本発明者らは、結晶回転は０．１ｒｐｍ以上であるが望ましいことを見出した。なお、結晶回転が高回転になりすぎると単結晶成長界面下の境界層厚みが薄くなり、石英屑等の異物は逆に成長界面に付着し易くなる。結晶回転は８ｒｐｍ以下であることが望ましい。
【００５５】
さらに、自然対流を制御して切り離し時の無転位化率を向上させる方法、すなわち坩堝側面を加熱しているヒータの昇温条件を適正化して石英屑等の異物を排除する方法を考案した。融液温度が低いと表面張力が大きくなり異物付着頻度が高く、同時に晶癖線のファセット成長による過冷却が大きく異物付着頻度が高くなる。そのため、融液温度を上げることは異物付着を防止するために効果がある。また、融液温度を上げすぎると、つけ込まれた結晶部の溶解が速すぎ、界面形状がつけ込み前と同じになる場合がある。融液温度の上昇のために側面を加熱しているヒータを、結晶を融液につけ込む前に予め１５℃から５０℃昇温させることが望ましい。
【００５６】
また、融液表面に浮遊する石英屑等の異物を育成中のシリコン単結晶から遠ざけるためにガス輸送を利用し、炉内雰囲気として使用しているアルゴンガスのガス流速を制御する方法を考案した。坩堝上面から見て中心から坩堝壁に向かって放射状に均一に流れるガスをより増速させることで、坩堝壁から中心に向かう融液表面の流れの向きをガスの流れの向きに変更させることができる。従って、ガス流速を早くすることにより結晶近傍の石英屑等の異物を排除することができる。しかしながら、アルゴンガスがあまり速すぎると融液表面の揺れが激しくなり、有転位化の要因となるため、無転位化率を高く安定的に維持するためのガス流速条件にも上限値がある。本発明者らは、実ガス流速条件は１ｍ／ｓｅｃから１５ｍ／ｓｅｃの範囲にあることが望ましいことを見出した。
【００５７】
【実施例】
以下に本発明の実施例を挙げて説明するが、本発明がこれらの実施例の記載によって制限されるものではないことは言うまでもない。
【００５８】
なお、結晶内の転位有無の判定は、育成した結晶を鏡面研磨した後、Ｘ線トポグラフ写真を撮影する、あるいは選択エッチングによるエッチピット観察を行うことにより行った。
【００５９】
また、各実施例および各比較例において、結晶あるいは融液面の結晶製造装置に対する移動速度は、上方向を正（＋）とした。結晶と融液面の相対速度は絶対値で示し、結晶と融液が近付く方向の移動（つけ込み）を（縮小）と、また、結晶と融液が遠ざかる方向の移動（結晶成長、切り離し）を（拡大）と注釈した。
【００６０】
また、ここで、「つけ込み開始」とは、結晶と融液が相対的に近付く方向で移動を開始した時点を言い、「つけ込み完了」とは、つけ込み開始後、結晶と融液の相対的速度が０となる時点を言う。
【００６１】
さらに、「切り離し」とは、結晶と融液とが遠ざかる方向で移動する場合のうち、結晶成長できずに融液から結晶が離れる場合を指し、この切り離しの時には、結晶と坩堝（融液面）を所定の速度で移動させて遠ざけることにより数秒の間に切り離され、その間に結晶成長することはない。なお、ここで注意すべきことは、結晶成長が行われている際にも結晶と融液とが相対的に遠ざかる方向で移動しており、この結晶成長する場合と切り離しの場合とでは、結晶と融液との相対的な移動方向は同じであっても、上記の通りその現象は異なるものである。
【００６２】
本発明における無転位でのシリコン単結晶の切り離し過程を工程順に大別すると、融液温度調整工程、つけ込み工程、結晶溶解工程（保持工程）、切り離し工程、からなっている。融液温度調整工程では、結晶のつけ込み前に予めヒータを昇温させる。また、切り離し工程の前までに、坩堝回転、結晶回転、実ガス流速を所定の条件に合わせている。
【００６３】
なお、以下に述べる実施例１〜２３では、共通する条件としていずれも以下の条件で行なった。
・使用多結晶の重量比率
市販されている高純度多結晶シリコン：１００％
低グレード多結晶シリコン：０％
・石英坩堝グレード：低アルカリ
・切り離し時の残湯量：１５ｋｇ
・昇温幅：３５℃
・坩堝回転：１０ｒｐｍ
・結晶回転；１ｒｐｍ
・実ガス流速：６ｍ／ｓ
また、以下に述べる全ての実施例において切り離しを結晶本体部で行なった場合には、切り離しのための一連の操作により、切り離し界面に近い結晶本体部分がわずかに（数ｍｍ）太くなる。なおこのふとりは、後述する図２〜７に示した張り出し部ｈとは異なる。
【００６４】
実施例１
図１の装置を用いて、以下の条件で育成中のシリコン単結晶を融液から切り離した。
【００６５】
＜つけ込み前の結晶育成条件＞
・つけ込み前の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋１．２ｍｍ／分（上昇）
・つけ込み前の結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋０．２ｍｍ／分（上昇）
・つけ込み前の結晶と融液面の相対速度：１．０ｍｍ／分（拡大）
・つけ込み前の界面形状：上に凸
＜つけ込み時の条件＞
・つけ込み方法：結晶下降
・つけ込み時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：−１１００ｍ／分
・つけ込み時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：０．０ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶と融液面の相対速度：１１００ｍｍ／分（縮小）
・つけ込み長さ：０．８ｍｍ
＜つけ込み完了から切り離しまでの条件＞
・つけ込み完了から切り離しまでの時間：０分（融液中で結晶を停止（保持）しない）
＜切り離し条件＞
・つけ込み開始から切り離しまでの時間：０．５分
・切り離し方法：結晶上昇
・切り離し時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋４．０ｍｍ／分
・切り離し時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：０．０ｍｍ／分
・切り離し時の結晶と融液面の相対速度：４ｍｍ／分（拡大）
＜切り離し後の冷却条件＞
・切り離し後の結晶の冷却速度：融点〜８５０℃を１２０℃／分
この条件で育成したシリコン結晶の伝導型、抵抗率、酸素濃度切り離し時の結晶部位、本体部長さ、結晶径、試験本数、およびその場合の無転位での切り離し成功率を表１に示す。
【００６６】
また、表において反種結晶側インゴット形状を合わせて示す。なお、ここで反種結晶側インゴット形状とは、図２〜７(いずれも断面図)に示すように、製造したインゴットＳ’の反種結晶側（引き上げ中における融液面側）の形状で、その形状が「下に凸」とは、図２または図５に示すように、反種結晶側先端Ｓｓの結晶中心部が周辺に比べて突き出ている形状を言い、「平坦」とは図３または図６に示すように、反種結晶側先端Ｓｓの結晶中心部が周辺に比べて平坦な形状を言い、「上に凸」とは図４または図７に示すように、反種結晶側先端Ｓｓの結晶中心部が周辺に比べて凹んでいる形状を言う。また、従来の形状を図8及び図９に示す。また、張り出し部ｈの長さとは、図２〜７に示されているｈ部分の長さである。以下各実施例および各比較例において同じである。
【００６７】
【表１】

Figure 0003683735
【００６８】
表１から分かるように、結晶を融液につけ込んだ後に結晶を融液から切り離した場合には、７０％以上の確率で融液からシリコン単結晶を無転位のまま切り離すことができることが分かる。
【００６９】
実施例２
図１の装置を用いて、以下の条件で育成中のシリコン単結晶を融液から切り離した。
【００７０】
＜つけ込み前の結晶育成条件＞
・つけ込み前の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋１．２ｍｍ／分（上昇）
・つけ込み前の結晶製造装置に対する融液面移動速度：０．０ｍｍ／分（上昇）
・つけ込み前の結晶と融液面の相対速度：１．２ｍｍ／分（拡大）
・つけ込み前の界面形状：上に凸
＜つけ込み時の条件＞
・つけ込み方法：結晶下降
・つけ込み時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：−１１００ｍ／分
・つけ込み時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：０．０ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶と融液面の相対速度：１１００ｍｍ／分（縮小）
・つけ込み長さ：０．８ｍｍ
＜つけ込み完了から切り離しまでの条件＞
・つけ込み完了から切り離しまでの時間：０分（融液中で結晶を停止（保持）しない）
＜切り離し条件＞
・つけ込み開始から切り離しまでの時間：０．５分
・切り離し方法：結晶上昇
・切り離し時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋４．０ｍｍ／分
・切り離し時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：０．０ｍｍ／分
・切り離し時の結晶と融液面の相対速度：４ｍｍ／分（拡大）
＜切り離し後の冷却条件＞
・切り離し後の結晶の冷却速度：融点〜８５０℃を１２０℃／分
この条件で育成したシリコン結晶の伝導型、抵抗率、酸素濃度切り離し時の結晶部位、本体部長さ、結晶径、試験本数、およびその場合の無転位での切り離し成功率を表２に示す。
【００７１】
【表２】
Figure 0003683735
【００７２】
表２から分かるように、結晶を融液につけ込んだ後に結晶を融液から切り離した場合には、７０％以上の確率で融液からシリコン単結晶を無転位のまま切り離すことができることが分かる。
【００７３】
実施例３
図１の装置を用いて、以下の条件で育成中のシリコン単結晶を融液から切り離した。
【００７４】
＜つけ込み前の結晶育成条件＞
・つけ込み前の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．８ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶製造装置に対する融液面移動速度：０．０ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶と融液面の相対速度：０．８ｍｍ／分（拡大）
・つけ込み前の界面形状：上に凸
＜つけ込み時の条件＞
・つけ込み方法：結晶下降
・つけ込み時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：−１２００ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：０．０ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶と融液面の相対速度：１２００ｍｍ／分（縮小）
・つけ込み長さ：３０ｍｍ
＜つけ込み完了から切り離しまでの条件＞
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋１．２ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋１．０ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶と融液面の相対速度：０．２ｍｍ／分（拡大）
・つけ込み完了から切り離しまでの時間：２５分
＜切り離し条件＞
・つけ込み開始から切り離しまでの時間：２５分
・切り離し方法：融液面下降
・切り離し時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：０．０ｍｍ／分
・切り離し時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：−５００ｍｍ／分
・切り離し時の結晶と融液面の相対速度：５００ｍｍ／分（拡大）
＜切り離し後の冷却条件＞
・切り離し後の結晶の冷却速度：融点〜８５０℃を２０℃／分
この条件で育成したシリコン結晶の伝導型、抵抗率、酸素濃度切り離し時の結晶部位、本体部長さ、結晶径、およびその場合の無転位での切り離し成功率を表３に示す。
【００７５】
【表３】
Figure 0003683735
【００７６】
表３から分かるように、結晶を融液につけ込んだ後に結晶を融液から切り離した場合には、７０％以上の確率で融液からシリコン単結晶を無転位のまま切り離すことができることが分かる。
【００７７】
実施例４
図１の装置を用いて、以下の条件で育成中のシリコン単結晶を融液から切り離した。
【００７８】
＜つけ込み前の結晶育成条件＞
・つけ込み前の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．８ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋０．２ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶と融液面の相対速度：０．６ｍｍ／分（拡大）
・つけ込み前の界面形状：上に凸
＜つけ込み時の条件＞
・つけ込み方法：融液面上昇
・つけ込み時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．８ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋２００ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶と融液面の相対速度：１９９．２ｍｍ／分（縮小）
・つけ込み長さ：３０ｍｍ
＜つけ込み完了から切り離しまでの条件＞
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．８ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋０．７ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶と融液面の相対速度：０．１ｍｍ／分（拡大）
・つけ込み完了から切り離しまでの時間：２５分
＜切り離し条件＞
・つけ込み開始から切り離しまでの時間：２５分
・切り離し方法：結晶上昇
・切り離し時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋４００ｍｍ／分
・切り離し時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：０．０ｍｍ／分
・切り離し時の結晶と融液面の相対速度：４００ｍｍ／分（拡大）
＜切り離し後の冷却条件＞
・切り離し後の結晶の冷却速度：融点〜８５０℃を２２℃／分
この条件で育成したシリコン結晶の伝導型、抵抗率、酸素濃度切り離し時の結晶部位、本体部長さ、結晶径、およびその場合の無転位での切り離し成功率を表４に示す。
【００７９】
【表４】
Figure 0003683735
【００８０】
表４から分かるように、シリコン単結晶を融液につけ込む際に、シリコン単結晶と融液面が相対速度１０００ｍｍ／分以下の速度で近づく場合には、８０％以上の確率で融液からシリコン単結晶を無転位のまま切り離すことができることが分かる。
【００８１】
実施例５
図１の装置を用いて、以下の条件で育成中のシリコン単結晶を融液から切り離した。
【００８２】
＜つけ込み前の結晶育成条件＞
・つけ込み前の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．８ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋０．２ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶と融液面の相対速度：０．６ｍｍ／分（拡大）
・つけ込み前の界面形状：上に凸
＜つけ込み時の条件＞
・つけ込み方法：結晶下降かつ融液面上昇
・つけ込み時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：−７００ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋４００ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶と融液面の相対速度：１１００ｍｍ／分（縮小）
・つけ込み長さ：１０ｍｍ
＜つけ込み完了から切り離しまでの条件＞
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．８ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋０．７ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶と融液面の相対速度：０．１ｍｍ／分（拡大）
・つけ込み完了から切り離しまでの時間：２２分
＜切り離し条件＞
・つけ込み開始から切り離しまでの時間：２２分
・切り離し方法：融液面下降
・切り離し時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：０．０ｍｍ／分
・切り離し時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：−３５０ｍｍ／分
・切り離し時の結晶と融液面の相対速度：３５０ｍｍ／分（拡大）
＜切り離し後の冷却条件＞
・切り離し後の結晶の冷却速度：融点〜８５０℃を１５℃／分
この条件で育成したシリコン結晶の伝導型、抵抗率、酸素濃度切り離し時の結晶部位、本体部長さ、結晶径、およびその場合の無転位での切り離し成功率を表５に示す。
【００８３】
【表５】
Figure 0003683735
【００８４】
表５から分かるように、シリコン単結晶を融液につけ込む際のつけ込む長さが１ｍｍ以上３０ｍｍ未満である場合には、８０％以上の確率で融液からシリコン単結晶を無転位のまま切り離すことができることが分かる。
【００８５】
実施例６
図１の装置を用いて、以下の条件で育成中のシリコン単結晶を融液から切り離した。
【００８６】
＜つけ込み前の結晶育成条件＞
・つけ込み前の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．８ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋０．２ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶と融液面の相対速度：０．６ｍｍ／分（拡大）
・つけ込み前の界面形状：上に凸
＜つけ込み時の条件＞
・つけ込み方法：結晶下降
・つけ込み時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：−１０５０ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：０．０ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶と融液面の相対速度：１０５０ｍｍ／分（縮小）
・つけ込み長さ：３３ｍｍ
＜つけ込み完了から切り離しまでの条件＞
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．８ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋０．７ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶と融液面の相対速度：０．１ｍｍ／分（拡大）
・つけ込み完了から切り離しまでの時間：１２分
＜切り離し条件＞
・つけ込み開始から切り離しまでの時間：１３分
・切り離し方法：結晶上昇
・切り離し時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋２００ｍｍ／分
・切り離し時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：−３５０ｍｍ／分
・切り離し時の結晶と融液面の相対速度：５５０ｍｍ／分（拡大）
＜切り離し後の冷却条件＞
・切り離し後の結晶の冷却速度：融点〜８５０℃を８℃／分
この条件で育成したシリコン結晶の伝導型、抵抗率、酸素濃度切り離し時の結晶部位、本体部長さ、結晶径、およびその場合の無転位での切り離し成功率を表６に示す。
【００８７】
【表６】
Figure 0003683735
【００８８】
表６から分かるように、シリコン単結晶を融液につけ込み始めてからシリコン単結晶を融液から切り離すまでの時間が２０分以下である場合には、８０％以上の確率で融液からシリコン単結晶を無転位のまま切り離すことができることが分かる。
【００８９】
実施例７
図１の装置を用いて、以下の条件で育成中のシリコン単結晶を融液から切り離した。
【００９０】
＜つけ込み前の結晶育成条件＞
・つけ込み前の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．８ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋０．２ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶と融液面の相対速度：０．６ｍｍ／分（拡大）
・つけ込み前の界面形状：上に凸
＜つけ込み時の条件＞
・つけ込み方法：結晶下降
・つけ込み時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：−２．０ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：０．０ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶と融液面の相対速度：２ｍｍ／分（縮小）
・つけ込み長さ：３２ｍｍ
＜つけ込み完了から切り離しまでの条件＞
・つけ込み完了から切り離しまでの時間：０分
＜切り離し条件＞
・つけ込み開始から切り離しまでの時間：１６分
・切り離し方法：結晶上昇かつ融液面下降
・切り離し時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋２００ｍｍ／分
・切り離し時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：−３５０ｍｍ／分
・切り離し時の結晶と融液面の相対速度：５５０ｍｍ／分（拡大）
＜切り離し後の冷却条件＞
・切り離し後の結晶の冷却速度：融点〜８５０℃を６℃／分
この条件で育成したシリコン結晶の伝導型、抵抗率、酸素濃度切り離し時の結晶部位、本体部長さ、結晶径、およびその場合の無転位での切り離し成功率を表７に示す。
【００９１】
【表７】
Figure 0003683735
【００９２】
表７から分かるように、シリコン単結晶を融液につけ込み始めてからシリコン単結晶を融液から切り離すまでの時間が２０分以下である場合には、８０％以上の確率で融液からシリコン単結晶を無転位のまま切り離すことができることが分かる。
【００９３】
実施例８
図１の装置を用いて、以下の条件で育成中のシリコン単結晶を融液から切り離した。
【００９４】
＜つけ込み前の結晶育成条件＞
・つけ込み前の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．８ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶製造装置に対する融液面移動速度：０．０ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶と融液面の相対速度：０．８ｍｍ／分（拡大）
・つけ込み前の界面形状：上に凸
＜つけ込み時の条件＞
・つけ込み方法：結晶下降
・つけ込み時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：−１２００ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：０．０ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶と融液面の相対速度：１２００ｍｍ／分（縮小）
・つけ込み長さ：３０ｍｍ
＜つけ込み完了から切り離しまでの条件＞
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．８ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶製造装置に対する融液面移動速度：０．０ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶と融液面の相対速度：０．８ｍｍ／分（拡大）
・つけ込み完了から切り離しまでの時間：２５分
＜切り離し条件＞
・つけ込み開始から切り離しまでの時間：２５分
・切り離し方法：融液面下降
・切り離し時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．８ｍｍ／分
・切り離し時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：−２００ｍｍ／分
・切り離し時の結晶と融液面の相対速度：２００．８ｍｍ／分（拡大）
＜切り離し後の冷却条件＞
・切り離し後の結晶の冷却速度：融点〜８５０℃を４０℃／分
この条件で育成したシリコン結晶の伝導型、抵抗率、酸素濃度切り離し時の結晶部位、本体部長さ、結晶径、およびその場合の無転位での切り離し成功率を表８に示す。
【００９５】
【表８】
Figure 0003683735
【００９６】
表８から分かるように、結晶を融液につけ込んだ後に結晶を融液から切り離した場合には、７０％以上の確率で融液からシリコン単結晶を無転位のまま切り離すことができることが分かる。
【００９７】
実施例９
図１の装置を用いて、以下の条件で育成中のシリコン単結晶を融液から切り離した。
【００９８】
＜つけ込み前の結晶育成条件＞
・つけ込み前の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．８ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶製造装置に対する融液面移動速度：０．０ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶と融液面の相対速度：０．８ｍｍ／分（拡大）
・つけ込み前の界面形状：上に凸
＜つけ込み時の条件＞
・つけ込み方法：融液面上昇
・つけ込み時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．８ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋２００ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶と融液面の相対速度：１９９．２ｍｍ／分（縮小）
・つけ込み長さ：３０ｍｍ
＜つけ込み完了から切り離しまでの条件＞
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．８ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶製造装置に対する融液面移動速度：０．０ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶と融液面の相対速度：０．８ｍｍ／分（拡大）
・つけ込み完了から切り離しまでの時間：２５分
＜切り離し条件＞
・つけ込み開始から切り離しまでの時間：２５分
・切り離し方法：結晶上昇
・切り離し時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋２５０ｍｍ／分
・切り離し時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：０．０ｍｍ／分
・切り離し時の結晶と融液面の相対速度：２５０ｍｍ／分（拡大）
＜切り離し後の冷却条件＞
・切り離し後の結晶の冷却速度：融点〜８５０℃を４４℃／分
この条件で育成したシリコン結晶の伝導型、抵抗率、酸素濃度切り離し時の結晶部位、本体部長さ、結晶径、およびその場合の無転位での切り離し成功率を表９に示す。
【００９９】
【表９】
Figure 0003683735
【０１００】
表９から分かるように、シリコン単結晶を融液につけ込む際に、シリコン単結晶と融液面が相対速度１０００ｍｍ／分以下の速度で近づく場合には、８０％以上の確率で融液からシリコン単結晶を無転位のまま切り離すことができることが分かる。
【０１０１】
実施例１０
図１の装置を用いて、以下の条件で育成中のシリコン単結晶を融液から切り離した。
【０１０２】
＜つけ込み前の結晶育成条件＞
・つけ込み前の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．６ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶製造装置に対する融液面移動速度：０．０ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶と融液面の相対速度：０．６ｍｍ／分（拡大）
・つけ込み前の界面形状：上に凸
＜つけ込み時の条件＞
・つけ込み方法：結晶下降かつ融液面上昇
・つけ込み時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：−７００ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋４００ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶と融液面の相対速度：１１００ｍｍ／分（縮小）
・つけ込み長さ：１０ｍｍ
＜つけ込み完了から切り離しまでの条件＞
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．６ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶製造装置に対する融液面移動速度：０．０ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶と融液面の相対速度：０．６ｍｍ／分（拡大）
・つけ込み完了から切り離しまでの時間：２２分
＜切り離し条件＞
・つけ込み開始から切り離しまでの時間：２２分
・切り離し方法：融液面下降
・切り離し時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．６ｍｍ／分
・切り離し時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：−２９０ｍｍ／分
・切り離し時の結晶と融液面の相対速度：２９０．６ｍｍ／分（拡大）
＜切り離し後の冷却条件＞
・切り離し後の結晶の冷却速度：融点〜８５０℃を３８℃／分
この条件で育成したシリコン結晶の伝導型、抵抗率、酸素濃度切り離し時の結晶部位、本体部長さ、結晶径、およびその場合の無転位での切り離し成功率を表１０に示す。
【０１０３】
【表１０】
Figure 0003683735
【０１０４】
表１０から分かるように、シリコン単結晶を融液につけ込む際のつけ込む長さが１ｍｍ以上３０ｍｍ未満である場合には、８０％以上の確率で融液からシリコン単結晶を無転位のまま切り離すことができることが分かる。
【０１０５】
実施例１１
図１の装置を用いて、以下の条件で育成中のシリコン単結晶を融液から切り離した。
【０１０６】
＜つけ込み前の結晶育成条件＞
・つけ込み前の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．８ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶製造装置に対する融液面移動速度：０．０ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶と融液面の相対速度：０．８ｍｍ／分（拡大）
・つけ込み前の界面形状：上に凸
＜つけ込み時の条件＞
・つけ込み方法：結晶下降
・つけ込み時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：−１０５０ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：０．０ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶と融液面の相対速度：１０５０ｍｍ／分（縮小）
・つけ込み長さ：３３ｍｍ
＜つけ込み完了から切り離しまでの条件＞
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．８ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶製造装置に対する融液面移動速度：０．０ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶と融液面の相対速度：０．８ｍｍ／分（拡大）
・つけ込み完了から切り離しまでの時間：１２分
＜切り離し条件＞
・つけ込み開始から切り離しまでの時間：１３分
・切り離し方法：結晶上昇
・切り離し時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋１００ｍｍ／分
・切り離し時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：−１５０ｍｍ／分
・切り離し時の結晶と融液面の相対速度：２５０ｍｍ／分（拡大）
＜切り離し後の冷却条件＞
・切り離し後の結晶の冷却速度：融点〜８５０℃を４８℃／分
この条件で育成したシリコン結晶の伝導型、抵抗率、酸素濃度切り離し時の結晶部位、本体部長さ、結晶径、およびその場合の無転位での切り離し成功率を表１１に示す。
【０１０７】
【表１１】
Figure 0003683735
【０１０８】
表１１から分かるように、シリコン単結晶を融液につけ込み始めてからシリコン単結晶を融液から切り離すまでの時間が２０分以下である場合には、８０％以上の確率で融液からシリコン単結晶を無転位のまま切り離すことができることが分かる。
【０１０９】
実施例１２
図１の装置を用いて、以下の条件で育成中のシリコン単結晶を融液から切り離した。
【０１１０】
＜つけ込み前の結晶育成条件＞
・つけ込み前の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．８ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶製造装置に対する融液面移動速度：０．０ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶と融液面の相対速度：０．８ｍｍ／分（拡大）
・つけ込み前の界面形状：上に凸
＜つけ込み時の条件＞
・つけ込み方法：結晶下降
・つけ込み時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：−２．０ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：０．０ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶と融液面の相対速度：２ｍｍ／分（縮小）
・つけ込み長さ：３２ｍｍ
＜つけ込み完了から切り離しまでの条件＞
・つけ込み完了から切り離しまでの時間：０分
＜切り離し条件＞
・つけ込み開始から切り離しまでの時間：１６分
・切り離し方法：結晶上昇かつ融液面下降
・切り離し時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋１５０ｍｍ／分
・切り離し時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：−１００ｍｍ／分
・切り離し時の結晶と融液面の相対速度：２５０ｍｍ／分（拡大）
＜切り離し後の冷却条件＞
・切り離し後の結晶の冷却速度：融点〜８５０℃を３６℃／分
この条件で育成したシリコン結晶の伝導型、抵抗率、酸素濃度切り離し時の結晶部位、本体部長さ、結晶径、およびその場合の無転位での切り離し成功率を表１２に示す。
【０１１１】
【表１２】
Figure 0003683735
【０１１２】
表１２から分かるように、シリコン単結晶を融液につけ込み始めてからシリコン単結晶を融液から切り離すまでの時間が２０分以下である場合には、８０％以上の確率で融液からシリコン単結晶を無転位のまま切り離すことができることが分かる。
【０１１３】
実施例１３
図１の装置を用いて、以下の条件で育成中のシリコン単結晶を融液から切り離した。
【０１１４】
＜つけ込み前の結晶育成条件＞
・つけ込み前の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋１．０ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋０．２ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶と融液面の相対速度：０．８ｍｍ／分（拡大）
・つけ込み前の界面形状：上に凸
＜つけ込み時の条件＞
・つけ込み方法：結晶下降
・つけ込み時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：−１０５０ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：０．０ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶と融液面の相対速度：１０５０ｍｍ／分（縮小）
・つけ込み長さ：３３ｍｍ
＜つけ込み完了から切り離しまでの条件＞
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋１．０ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋０．９ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶と融液面の相対速度：０．１ｍｍ／分（拡大）
・つけ込み完了から切り離しまでの時間：２２分
＜切り離し条件＞
・つけ込み開始から切り離しまでの時間：２２分
・切り離し方法：結晶上昇かつ融液面下降
・切り離し時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋１．０ｍｍ／分
・切り離し時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：−２００ｍｍ／分
・切り離し時の結晶と融液面の相対速度：２０１ｍｍ／分（拡大）
＜切り離し後の冷却条件＞
・切り離し後の結晶の冷却速度：融点〜８５０℃を８℃／分
この条件で育成したシリコン結晶の伝導型、抵抗率、酸素濃度切り離し時の結晶部位、本体部長さ、結晶径、およびその場合の無転位での切り離し成功率を表１３に示す。
【０１１５】
【表１３】
Figure 0003683735
【０１１６】
表１３から分かるように、シリコン単結晶を融液から切り離す際に、シリコン単結晶と融液面が相対速度５ｍｍ／分以上３００ｍｍ／分未満で遠ざかる場合には、８０％以上の確率で融液からシリコン単結晶を無転位のまま切り離すことができることが分かる。
【０１１７】
実施例１４
図１の装置を用いて、以下の条件で育成中のシリコン単結晶を融液から切り離した。
【０１１８】
＜つけ込み前の結晶育成条件＞
・つけ込み前の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋１．０ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋０．２ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶と融液面の相対速度：０．８ｍｍ／分（拡大）
・つけ込み前の界面形状：上に凸
＜つけ込み時の条件＞
・つけ込み方法：融液面上昇
・つけ込み時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋１．０ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋１０４０ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶と融液面の相対速度：１０３９ｍｍ／分（縮小）
・つけ込み長さ：３３ｍｍ
＜つけ込み完了から切り離しまでの条件＞
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋１．０ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋１．０ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶と融液面の相対速度：０．０ｍｍ／分（成長停止）
・つけ込み完了から切り離しまでの時間：２２分
＜切り離し条件＞
・つけ込み開始から切り離しまでの時間：２２分
・切り離し方法：結晶上昇かつ融液面下降
・切り離し時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋１．０ｍｍ／分
・切り離し時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：−２００ｍｍ／分
・切り離し時の結晶と融液面の相対速度：２０１ｍｍ／分（拡大）
＜切り離し後の冷却条件＞
・切り離し後の結晶の冷却速度：融点〜８５０℃を１０℃／分
この条件で育成したシリコン結晶の伝導型、抵抗率、酸素濃度切り離し時の結晶部位、本体部長さ、結晶径、およびその場合の無転位での切り離し成功率を表１４に示す。
【０１１９】
【表１４】
Figure 0003683735
【０１２０】
表１４から分かるように、シリコン単結晶を融液につけ込みが完了した後に、シリコン単結晶と融液面を相対速度０ｍｍ／分のまま保持した場合には、８０％以上の確率で融液からシリコン単結晶を無転位のまま切り離すことができることが分かる。
【０１２１】
実施例１５
図１の装置を用いて、以下の条件で育成中のシリコン単結晶を融液から切り離した。
【０１２２】
＜つけ込み前の結晶育成条件＞
・つけ込み前の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋１．０ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋０．２ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶と融液面の相対速度：０．８ｍｍ／分（拡大）
・つけ込み前の界面形状：上に凸
＜つけ込み時の条件＞
・つけ込み方法：融液上昇
・つけ込み時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋１．０ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋１０４０ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶と融液面の相対速度：１０３９ｍｍ／分（縮小）
・つけ込み長さ：３３ｍｍ
＜つけ込み完了から切り離しまでの条件＞
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋１．０ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋１．０ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶と融液面の相対速度：０．０ｍｍ／分（成長停止）
・つけ込み完了から切り離しまでの時間：１０分
＜切り離し条件＞
・つけ込み開始から切り離しまでの時間：１０分
・切り離し方法：結晶上昇かつ融液面下降
・切り離し時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋１．０ｍｍ／分
・切り離し時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：−２００ｍｍ／分
・切り離し時の結晶と融液面の相対速度：２０１ｍｍ／分（拡大）
＜切り離し後の冷却条件＞
・切り離し後の結晶の冷却速度：融点〜８５０℃を１９℃／分
この条件で育成したシリコン結晶の伝導型、抵抗率、酸素濃度切り離し時の結晶部位、本体部長さ、結晶径、およびその場合の無転位での切り離し成功率を表１５に示す。
【０１２３】
【表１５】
Figure 0003683735
【０１２４】
表１５から分かるように、シリコン単結晶の融液へのつけ込みが完了した後に、シリコン単結晶と融液面を相対速度０ｍｍ／分のまま１０分以下保持した場合には、８５％以上の確率で融液からシリコン単結晶を無転位のまま切り離すことができることが分かる。
【０１２５】
実施例１６
図１の装置を用いて、以下の条件で育成中のシリコン単結晶を融液から切り離した。
【０１２６】
＜つけ込み前の結晶育成条件＞
・つけ込み前の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．５ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋０．１ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶と融液面の相対速度：０．４ｍｍ／分（拡大）
・つけ込み前の界面形状：平坦
＜つけ込み時の条件＞
・つけ込み方法：融液上昇
・つけ込み時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋１．０ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋１０４０ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶と融液面の相対速度：１０３９ｍｍ／分（縮小）
・つけ込み長さ：３３ｍｍ
＜つけ込み完了から切り離しまでの条件＞
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．５ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋０．４ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶と融液面の相対速度：０．１ｍｍ／分（拡大）
・つけ込み完了から切り離しまでの時間：２２分
＜切り離し条件＞
・つけ込み開始から切り離しまでの時間：２２分
・切り離し方法：結晶上昇かつ融液面下降
・切り離し時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．５ｍｍ／分
・切り離し時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：−２００ｍｍ／分
・切り離し時の結晶と融液面の相対速度：２００．５ｍｍ／分（拡大）
＜切り離し後の冷却条件＞
・切り離し後の結晶の冷却速度：融点〜８５０℃を１４℃／分
この条件で育成したシリコン結晶の伝導型、抵抗率、酸素濃度切り離し時の結晶部位、本体部長さ、結晶径、およびその場合の無転位での切り離し成功率を表１６に示す。
【０１２７】
【表１６】
Figure 0003683735
【０１２８】
表１６から分かるように、シリコン単結晶を融液につけ込む直前のシリコン単結晶の成長工程において、シリコン単結晶を融液面から相対速度０．５ｍｍ／分以下で遠ざける場合には８０％以上の確率で融液からシリコン単結晶を無転位のまま切り離すことができることが分かる。
【０１２９】
実施例１７
図１の装置を用いて、以下の条件で育成中のシリコン単結晶を融液から切り離した。
【０１３０】
＜つけ込み前の結晶育成条件＞
・つけ込み前の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．３ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋０．１ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶と融液面の相対速度：０．２ｍｍ／分（拡大）
・つけ込み前の界面形状：下に凸
＜つけ込み時の条件＞
・つけ込み方法：融液上昇
・つけ込み時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋１．０ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋１０４０ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶と融液面の相対速度：１０３９ｍｍ／分（縮小）
・つけ込み長さ：３３ｍｍ
＜つけ込み完了から切り離しまでの条件＞
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．５ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋０．４ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶と融液面の相対速度：０．１ｍｍ／分（拡大）
・つけ込み完了から切り離しまでの時間：２２分
＜切り離し条件＞
・つけ込み開始から切り離しまでの時間：２２分
・切り離し方法：結晶上昇かつ融液面下降
・切り離し時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．５ｍｍ／分
・切り離し時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：−２００ｍｍ／分
・切り離し時の結晶と融液面の相対速度：２００．５ｍｍ／分（拡大）
＜切り離し後の冷却条件＞
・切り離し後の結晶の冷却速度：融点〜８５０℃を８℃／分
この条件で育成したシリコン結晶の伝導型、抵抗率、酸素濃度切り離し時の結晶部位、本体部長さ、結晶径、およびその場合の無転位での切り離し成功率を表１７に示す。
【０１３１】
【表１７】
Figure 0003683735
【０１３２】
表１７から分かるように、シリコン単結晶を融液につけ込む際のシリコン単結晶の固液界面形状が下に凸である場合には、８５％以上の確率で融液からシリコン単結晶を無転位のまま切り離すことができることが分かる。
【０１３３】
実施例１８
図１の装置を用いて、以下の条件で育成中のシリコン単結晶を融液から切り離した。
【０１３４】
＜つけ込み前の結晶育成条件＞
・つけ込み前の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．８ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋０．６ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶と融液面の相対速度：０．２ｍｍ／分（拡大）
・つけ込み前の界面形状：下に凸
＜つけ込み時の条件＞
・つけ込み方法：融液面上昇
・つけ込み時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．８ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋２００ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶と融液面の相対速度：１９９．２ｍｍ／分（縮小）
・つけ込み長さ：７ｍｍ
＜つけ込み完了から切り離しまでの条件＞
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．８ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋０．８ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶と融液面の相対速度：０．０ｍｍ／分（成長停止）
・つけ込み完了から切り離しまでの時間：５分
＜切り離し条件＞
・つけ込み開始から切り離しまでの時間：５分
・切り離し方法：結晶上昇かつ融液面下降
・切り離し時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．８ｍｍ／分
・切り離し時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：−２００ｍｍ／分
・切り離し時の結晶と融液面の相対速度：２００．８ｍｍ／分（拡大）
＜切り離し後の冷却条件＞
・切り離し後の結晶の冷却速度：融点〜８５０℃を５℃／分
この条件で育成したシリコン結晶の伝導型、抵抗率、酸素濃度切り離し時の結晶部位、本体部長さ、結晶径、およびその場合の無転位での切り離し成功率を表１８に示す。
【０１３５】
【表１８】
Figure 0003683735
【０１３６】
表１８から分かるように、シリコン単結晶を融液につけ込む際にシリコン単結晶と融液面が相対速度１０００ｍｍ／分以下の速度で近づき、かつ、シリコン単結晶を融液につけ込む際のつけ込み長さが３ｍｍ以上３０ｍｍ未満であり、かつ、シリコン単結晶を融液につけ込み始めてからシリコン単結晶を融液から切り離す際にシリコン単結晶と融液面が相対速度５ｍｍ／分以上３００ｍｍ／分未満で遠ざかり、かつ、シリコン単結晶の融液へのつけ込みが完了した後にシリコン単結晶と融液面を相対速度０ｍｍ／分のまま１０分以下保持し、かつ、シリコン単結晶を融液につけ込む直前のシリコン単結晶の成長工程においてシリコン単結晶を融液面から相対速度０．５ｍｍ／分以下で遠ざけ、かつ、シリコン単結晶を融液につけ込む際のシリコン単結晶の固液界面形状が下に凸である場合には、９５％以上の確率で融液からシリコン単結晶を無転位のまま切り離すことができることが分かる。
【０１３７】
実施例１９
図１の装置を用いて、以下の条件で育成中のシリコン単結晶を融液から切り離した。
【０１３８】
＜つけ込み前の結晶育成条件＞
・つけ込み前の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋１．０ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶製造装置に対する融液面移動速度：０．０ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶と融液面の相対速度：１．０ｍｍ／分（拡大）
・つけ込み前の界面形状：上に凸
＜つけ込み時の条件＞
・つけ込み方法：融液面上昇
・つけ込み時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋１．０ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋１０４０ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶と融液面の相対速度：１０３９ｍｍ／分（縮小）
・つけ込み長さ：３３ｍｍ
＜つけ込み完了から切り離しまでの条件＞
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋１．０ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋１．２ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶と融液面の相対速度：０．２ｍｍ／分（縮小）
・つけ込み完了から切り離しまでの時間：２２分
＜切り離し条件＞
・つけ込み開始から切り離しまでの時間：２２分
・切り離し方法：結晶上昇かつ融液面下降
・切り離し時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋１．０ｍｍ／分
・切り離し時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：−２００ｍｍ／分
・切り離し時の結晶と融液面の相対速度：２０１ｍｍ／分（拡大）
＜切り離し後の冷却条件＞
・切り離し後の結晶の冷却速度：融点〜８５０℃を３８℃／分
この条件で育成したシリコン結晶の伝導型、抵抗率、酸素濃度切り離し時の結晶部位、本体部長さ、結晶径、およびその場合の無転位での切り離し成功率を表１９に示す。
【０１３９】
【表１９】
Figure 0003683735
【０１４０】
表１９から分かるように、シリコン単結晶を融液から切り離す際に、シリコン単結晶と融液面が相対速度５ｍｍ／分以上３００ｍｍ／分未満で遠ざける場合は、８０％以上の確率で融液からシリコン単結晶を無転位のまま切り離すことができることが分かる。
【０１４１】
実施例２０
図１の装置を用いて、以下の条件で育成中のシリコン単結晶を融液から切り離した。
【０１４２】
＜つけ込み前の結晶育成条件＞
・つけ込み前の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋１．０ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶製造装置に対する融液面移動速度：０．０ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶と融液面の相対速度：１．０ｍｍ／分（拡大）
・つけ込み前の界面形状：上に凸
＜つけ込み時の条件＞
・つけ込み方法：融液上昇
・つけ込み時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋１．０ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋１０４０ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶と融液面の相対速度：１０３９ｍｍ／分（縮小）
・つけ込み長さ：３３ｍｍ
＜つけ込み完了から切り離しまでの条件＞
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋１．０ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋１．３ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶と融液面の相対速度：０．３ｍｍ／分（縮小）
・つけ込み完了から切り離しまでの時間：１０分
＜切り離し条件＞
・つけ込み開始から切り離しまでの時間：１０分
・切り離し方法：結晶上昇かつ融液面下降
・切り離し時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋１．０ｍｍ／分
・切り離し時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：−２００ｍｍ／分
・切り離し時の結晶と融液面の相対速度：２０１ｍｍ／分（拡大）
＜切り離し後の冷却条件＞
・切り離し後の結晶の冷却速度：融点〜８５０℃を３９℃／分
この条件で育成したシリコン結晶の伝導型、抵抗率、酸素濃度切り離し時の結晶部位、本体部長さ、結晶径、およびその場合の無転位での切り離し成功率を表２０に示す。
【０１４３】
【表２０】
Figure 0003683735
【０１４４】
表２０から分かるように、シリコン単結晶の融液から切り離す際に、シリコン単結晶と融液面が相対速度５ｍｍ／分以上３００ｍｍ／分未満で遠ざける場合は、８０％以上の確率で融液からシリコン単結晶を無転位のまま切り離すことができることが分かる。
【０１４５】
実施例２１
図１の装置を用いて、以下の条件で育成中のシリコン単結晶を融液から切り離した。
【０１４６】
＜つけ込み前の結晶育成条件＞
・つけ込み前の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．５ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶製造装置に対する融液面移動速度：０．０ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶と融液面の相対速度：０．５ｍｍ／分（拡大）
・つけ込み前の界面形状：平坦
＜つけ込み時の条件＞
・つけ込み方法：融液上昇
・つけ込み時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．５ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋１０４０ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶と融液面の相対速度：１０３９．５ｍｍ／分（縮小）
・つけ込み長さ：３３ｍｍ
＜つけ込み完了から切り離しまでの条件＞
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．５ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋０．８ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶と融液面の相対速度：０．３ｍｍ／分（縮小）
・つけ込み完了から切り離しまでの時間：２２分
＜切り離し条件＞
・つけ込み開始から切り離しまでの時間：２２分
・切り離し方法：結晶上昇かつ融液面下降
・切り離し時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．５ｍｍ／分
・切り離し時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：−２００ｍｍ／分
・切り離し時の結晶と融液面の相対速度：２００．５ｍｍ／分（拡大）
＜切り離し後の冷却条件＞
・切り離し後の結晶の冷却速度：融点〜８５０℃を４５℃／分
この条件で育成したシリコン結晶の伝導型、抵抗率、酸素濃度切り離し時の結晶部位、本体部長さ、結晶径、およびその場合の無転位での切り離し成功率を表２１に示す。
【０１４７】
【表２１】
Figure 0003683735
【０１４８】
表２１から分かるように、シリコン単結晶を融液につけ込む直前のシリコン単結晶の成長工程において、シリコン単結晶を融液面から相対速度０．５ｍｍ／分以下で遠ざける場合には８０％以上の確率で融液からシリコン単結晶を無転位のまま切り離すことができることが分かる。
【０１４９】
実施例２２
図１の装置を用いて、以下の条件で育成中のシリコン単結晶を融液から切り離した。
【０１５０】
＜つけ込み前の結晶育成条件＞
・つけ込み前の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．３ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶製造装置に対する融液面移動速度：０．０ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶と融液面の相対速度：０．３ｍｍ／分（拡大）
・つけ込み前の界面形状：下に凸
＜つけ込み時の条件＞
・つけ込み方法：融液上昇
・つけ込み時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．３ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋１０４０ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶と融液面の相対速度：１０３９．７ｍｍ／分（縮小）
・つけ込み長さ：３３ｍｍ
＜つけ込み完了から切り離しまでの条件＞
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．３ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋０．５ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶と融液面の相対速度：０．２ｍｍ／分（縮小）
・つけ込み完了から切り離しまでの時間：２２分
＜切り離し条件＞
・つけ込み開始から切り離しまでの時間：２２分
・切り離し方法：結晶上昇かつ融液面下降
・切り離し時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．３ｍｍ／分
・切り離し時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：−２００ｍｍ／分
・切り離し時の結晶と融液面の相対速度：２００．３ｍｍ／分（拡大）
＜切り離し後の冷却条件＞
・切り離し後の結晶の冷却速度：融点〜８５０℃を３６℃／分
この条件で育成したシリコン結晶の伝導型、抵抗率、酸素濃度切り離し時の結晶部位、本体部長さ、結晶径、およびその場合の無転位での切り離し成功率を表２２に示す。
【０１５１】
【表２２】
Figure 0003683735
【０１５２】
表２２から分かるように、シリコン単結晶を融液につけ込む際のシリコン単結晶の固液界面形状が下に凸である場合には、８５％以上の確率で融液からシリコン単結晶を無転位のまま切り離すことができることが分かる。
【０１５３】
実施例２３
図１の装置を用いて、以下の条件で育成中のシリコン単結晶を融液から切り離した。
【０１５４】
＜つけ込み前の結晶育成条件＞
・つけ込み前の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．２ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶製造装置に対する融液面移動速度：０．０ｍｍ／分
・つけ込み前の結晶と融液面の相対速度：０．２ｍｍ／分（拡大）
・つけ込み前の界面形状：下に凸
＜つけ込み時の条件＞
・つけ込み方法：融液面上昇
・つけ込み時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．２ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋２００ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶と融液面の相対速度：１９９．８ｍｍ／分（縮小）
・つけ込み長さ：７ｍｍ
＜つけ込み完了から切り離しまでの条件＞
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．２ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋０．４ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶と融液面の相対速度：０．２ｍｍ／分（縮小）
・つけ込み完了から切り離しまでの時間：５分
＜切り離し条件＞
・つけ込み開始から切り離しまでの時間：５分
・切り離し方法：結晶上昇かつ融液面下降
・切り離し時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．２ｍｍ／分
・切り離し時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：−２００ｍｍ／分
・切り離し時の結晶と融液面の相対速度：２００．２ｍｍ／分（拡大）
＜切り離し後の冷却条件＞
・切り離し後の結晶の冷却速度：融点〜８５０℃を４０℃／分
この条件で育成したシリコン結晶の伝導型、抵抗率、酸素濃度切り離し時の結晶部位、本体部長さ、結晶径、およびその場合の無転位での切り離し成功率を表２３に示す。
【０１５５】
【表２３】
Figure 0003683735
【０１５６】
表２３から分かるように、シリコン単結晶を融液につけ込む際にシリコン単結晶と融液面が相対速度１０００ｍｍ／分以下の速度で近づき、かつ、シリコン単結晶を融液につけ込む際のつけ込み長さが３ｍｍ以上３０ｍｍ未満であり、かつ、シリコン単結晶を融液につけ込み始めてからシリコン単結晶を融液から切り離す際にシリコン単結晶と融液面が相対速度５ｍｍ／分以上３００ｍｍ／分未満で遠ざかり、かつ、シリコン単結晶を融液につけ込む直前のシリコン単結晶の成長工程においてシリコン単結晶を融液面から相対速度０．５ｍｍ／分以下で遠ざけ、かつ、シリコン単結晶を融液につけ込む際のシリコン単結晶の固液界面形状が下に凸である場合には、９０％以上の確率で融液からシリコン単結晶を無転位のまま切り離すことができることが分かる。
【０１５７】
比較例１
図１の装置を用いて、以下の条件で育成中のシリコン単結晶を融液から切り離した。
【０１５８】
＜切り離し前の結晶育成条件＞
・切り離し前の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．３ｍｍ／分
・切り離し前の結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋０．１ｍｍ／分
・切り離し前の結晶と融液面の相対速度：０．２ｍｍ／分（縮小）
・切り離し前の界面形状：下に凸
＜つけ込み操作の有無＞
・つけ込み操作なし
＜切り離し条件＞
・切り離し方法：結晶上昇
・切り離し時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋４００ｍｍ／分
・切り離し時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：０．０ｍｍ／分
・切り離し時の結晶と融液面の相対速度：４００ｍｍ／分（拡大）
・切り離し長さ：５０ｍｍ
＜切り離し後の冷却条件＞
・切り離し後の結晶の冷却速度：融点〜８５０℃を９℃／分
この条件で育成したシリコン結晶の伝導型、抵抗率、酸素濃度切り離し時の結晶部位、本体部長さ、結晶径、試験本数、およびその場合の無転位での切り離し成功率を表２４に示す。
【０１５９】
【表２４】
Figure 0003683735
【０１６０】
表２４から分かるように、結晶を融液につけ込む操作を行わない場合には、融液からの切り離し速度が３００ｍｍ／分以上であり、かつ切り離し距離が２０ｍｍ以上であっても、融液からシリコン単結晶を無転位のまま切り離す成功率が７０％以下であることが分かる。また、結晶を融液につけ込む操作を行わない場合には、切り離す前の結晶の引き上げ速度を低下させた後に結晶を融液から切り離した場合であっても、融液からシリコン単結晶を無転位のまま切り離す成功率が７０％以下であることが分かる。
【０１６１】
比較例２
図１の装置を用いて、以下の条件で育成中のシリコン単結晶を融液から切り離した。
【０１６２】
＜切り離し前の結晶育成条件＞
・切り離し前の結晶製造装置に対する結晶移動速度：０．０ｍｍ／分
・切り離し前の結晶製造装置に対する融液面移動速度：０．０ｍｍ／分
・切り離し前の結晶と融液面の相対速度：０．０ｍｍ／分（引き上げ停止）
・引き上げ停止時間：５分・切り離し前の界面形状：下に凸 ＜つけ込み操作の有無＞・つけ込み操作なし ＜切り離し条件＞・切り離し方法：結晶上昇・切り離し時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋４００ｍｍ／分・切り離し時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：０．０ｍｍ／分・切り離し時の結晶と融液面の相対速度：４００ｍｍ／分（拡大）・切り離し長さ：５０ｍｍ ＜切り離し後の冷却条件＞・切り離し後の結晶の冷却速度：融点〜８５０℃を７℃／分 この条件で育成したシリコン結晶の伝導型、抵抗率、酸素濃度切り離し時の結晶部位、本体部長さ、結晶径、試験本数、およびその場合の無転位での切り離し成功率を表２５に示す。
【０１６３】
【表２５】
Figure 0003683735
【０１６４】
表２５から分かるように、結晶を融液につけ込む操作を行わない場合には、融液からの切り離し速度が３００ｍｍ／分以上であり、かつ切り離し距離が２０ｍｍ以上であっても、融液からシリコン単結晶を無転位のまま切り離す成功率が７０％以下であることが分かる。また、結晶を融液につけ込む操作を行わない場合には、切り離す前に結晶の引き上げを停止し、その位置で保持した場合であっても、融液からシリコン単結晶を無転位のまま切り離す成功率が７０％以下であることが分かる。
【０１６５】
比較例３
図１の装置を用いて、以下の条件で育成中のシリコン単結晶を融液から切り離した。
【０１６６】
＜切り離し前の結晶育成条件＞
・切り離し前の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．２ｍｍ／分
・切り離し前の結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋０．０２ｍｍ／分
・切り離し前の結晶と融液面の相対速度：０．１８ｍｍ／分（拡大）
・切り離し前の界面形状：下に凸
＜つけ込み操作の有無＞
・つけ込み操作なし
＜切り離し条件＞
・切り離し方法：結晶上昇
・切り離し時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋２００ｍｍ／分
・切り離し時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：０．０ｍｍ／分
・切り離し時の結晶と融液面の相対速度：２００ｍｍ／分（拡大）
・切り離し長さ：２０ｍｍ
＜切り離し後の冷却条件＞
・切り離し後の結晶の冷却速度：１．５℃／分
この条件で育成したシリコン結晶の伝導型、抵抗率、酸素濃度切り離し時の結晶部位、本体部長さ、結晶径、試験本数、およびその場合の無転位での切り離し成功率を表２６に示す。
【０１６７】
【表２６】
Figure 0003683735
【０１６８】
表２６から分かるように、結晶を融液につけ込む操作を行わない場合には、切り離し後の結晶の冷却速度が６０〜２５０℃／時の範囲内であっても、融液からシリコン単結晶を無転位のまま切り離す成功率が７０％以下であることが分かる。
【０１６９】
比較例４
図１の装置を用いて、以下の条件で育成中のシリコン単結晶を融液から切り離した。
【０１７０】
＜切り離し前の結晶育成条件＞
・切り離し前の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．３ｍｍ／分
・切り離し前の結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋０．０２ｍｍ／分
・切り離し前の結晶と融液面の相対速度：０．２８ｍｍ／分（拡大）
・切り離し前の界面形状：下に凸
＜つけ込み操作の有無＞
・つけ込み操作なし
＜切り離し条件＞
・切り離し方法：結晶上昇
・切り離し時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋１８０ｍｍ／分
・切り離し時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：０．０ｍｍ／分
・切り離し時の結晶と融液面の相対速度：１８０ｍｍ／分（拡大）
・切り離し長さ：２５ｍｍ
＜切り離し後の冷却条件＞
・切り離し後の結晶の冷却速度：４℃／分
この条件で育成したシリコン結晶の伝導型、抵抗率、酸素濃度切り離し時の結晶部位、本体部長さ、結晶径、試験本数、およびその場合の無転位での切り離し成功率を表２７に示す。
【０１７１】
【表２７】
Figure 0003683735
【０１７２】
表２７から分かるように、結晶を融液につけ込む操作を行わない場合には、切り離し後の結晶の冷却速度が６０〜２５０℃／時の範囲内であっても、融液からシリコン単結晶を無転位のまま切り離す成功率が７０％以下であることが分かる。
【０１７３】
以下、さらに、シリコン単結晶本体部形成完了後の切り離し無転位結晶の製造方法を適用した実施例について説明する。
【０１７４】
以下に述べる実施例２４〜３０では、共通する条件としていずれも以下の条件で行なった。
【０１７５】
＜つけ込み前の結晶育成条件＞
・つけ込み前の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．６ｍｍ／分（上昇）
・つけ込み前の結晶製造装置に対する融液面移動速度：０．０ｍｍ／分（上昇）
・つけ込み前の結晶と融液面の相対速度：０．６ｍｍ／分（拡大）
・つけ込み前の界面形状：上に凸
＜つけ込み時の条件＞
・つけ込み方法：坩堝上昇
・つけ込み時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．６ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：＋２００ｍｍ／分
・つけ込み時の結晶と融液面の相対速度：１９９．４ｍｍ／分（縮小）
・つけ込み長さ：１０ｍｍ
＜つけ込み完了から切り離しまでの条件＞
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．６ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶製造装置に対する融液面移動速度：０．０ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの結晶と融液面の相対速度：０．６ｍｍ／分
・つけ込み完了から切り離しまでの時間：５分
＜切り離し条件＞
・つけ込み開始から切り離しまでの時間：５分
・切り離し方法：坩堝下降
・切り離し時の結晶製造装置に対する結晶移動速度：＋０．６ｍｍ／分
・切り離し時の結晶製造装置に対する融液面移動速度：−２００ｍｍ／分
・切り離し時の結晶と融液面の相対速度：２００．６ｍｍ／分（拡大）
＜切り離し後の冷却条件＞
以下の２水準の冷却速度で行なった。
・切り離し後の結晶からの冷却速度１：融点〜８５０度を８℃／分
・切り離し後の結晶からの冷却速度２：融点〜８５０度を４０℃／分
実施例２４
本実施例固有の条件として、以下の条件で行った。
【０１７６】
＜つけ込み前から切り離しまでの結晶製造中の引き上げ条件＞
・結晶径：８インチ
・使用多結晶の重量比率
市販されている高純度多結晶シリコン：１００％
低グレード多結晶シリコン：０％
・石英坩堝グレード：低アルカリ
・切り離し時の残湯量：３０ｋｇ
・昇温幅：１４℃
・坩堝回転：１ｒｐｍ
・結晶回転：１ｒｐｍ
・実ガス流速：０．７ｍ／ｓｅｃ
＜引き上げ結果＞
・伝導型：ｐ型
・抵抗率（Ω・ｃｍ）：１１
・酸素濃度＊：（×１０17ｃｍ-3）：８．２
＊日本電子工学振興協会による酸素濃度換算係数を用いて算出
・切り離し時の結晶部位：本体部
・本体部長さ（ｍｍ）：１１００・無転位成功率：９３％（冷却速度１，２の場合とも同じ）・反種結晶側インゴット形状：図４に示すように、上に凸・張り出し部ｈの長さ：３ｍｍ この引き上げ結果から、育成中のシリコン単結晶を融液につけ込み、その後、当該シリコン単結晶を融液から切り離す無転位シリコン単結晶の製造方法において、原料として市販されている多結晶シリコンの中でも高純度多結晶シリコンのみ用いることで、無転位切り離し成功率が向上することが分かる。
【０１７７】
実施例２５
本実施例固有の条件として、以下の条件で行なった。
【０１７８】
＜つけ込み前から切り離しまでの結晶製造中の引き上げ条件＞
・結晶径：８インチ
・使用多結晶の重量比率
市販されている高純度多結晶シリコン：７０％
低グレード多結晶シリコン：３０％
・石英坩堝グレード：低アルカリ
・切り離し時の残湯量：１１ｋｇ
・昇温幅：１４℃
・坩堝回転：１０ｒｐｍ
・結晶回転：１ｒｐｍ
・実ガス流速：０．７ｍ／ｓｅｃ
＜引き上げ結果＞
・伝導型：ｎ型
・抵抗率（Ω・ｃｍ）：１５
・酸素濃度＊：（×１０17ｃｍ-3）：９．０
＊日本電子工学振興協会による酸素濃度換算係数を用いて算出
・切り離し時の結晶部位：本体部
・本体部長さ（ｍｍ）：９５０・無転位成功率：９３％（冷却速度１，２の場合とも同じ）・反種結晶側形状：図４に示すように、上に凸・張り出し部ｈの長さ：３ｍｍ この引き上げ結果から、育成中のシリコン単結晶を融液につけ込み、その後、当該シリコン単結晶を融液から切り離す無転位シリコン単結晶の製造方法において、原料となる多結晶シリコンに低グレードの多結晶シリコンを含む場合でも坩堝回転を上げることで無転位切り離し成功率が向上することが分かる。
【０１７９】
実施例２６
本実施例固有の条件として、以下の条件で行なった。
【０１８０】
＜つけ込み前から切り離しまでの結晶製造中の引き上げ条件＞
・結晶径：８インチ
・使用多結晶の重量比率
市販されている高純度多結晶シリコン：５０％
低グレード多結晶シリコン：５０％
・石英坩堝グレード：低アルカリ
・切り離し時の残湯量：８ｋｇ
・昇温幅：１４℃
・坩堝回転：１ｒｐｍ
・結晶回転：８ｒｐｍ
・実ガス流速：０．７ｍ／ｓｅｃ
＜引き上げ結果＞
・伝導型：ｐ型
・抵抗率（Ω・ｃｍ）：８．５
・酸素濃度＊：（×１０17ｃｍ-3）：９．２
＊日本電子工学振興協会による酸素濃度換算係数を用いて算出
・切り離し時の結晶部位：本体部
・本体部長さ（ｍｍ）：１２００
・無転位成功率：８３％（冷却速度１，２の場合とも同じ）・反種結晶側形状：図４に示すように、上に凸・張り出し部ｈの長さ：３ｍｍ
この引き上げ結果から、育成中のシリコン単結晶を融液につけ込み、その後、当該シリコン単結晶を融液から切り離す無転位シリコン単結晶の製造方法において、原料となる多結晶シリコンに低グレードの多結晶シリコンを含む場合でも結晶回転を上げることで無転位切り離し成功率が向上することが分かる。
【０１８１】
実施例２７ 本実施例固有の条件として、以下の条件で行なった。インゴット＜つけ込み前から切り離しまでの結晶製造中の引き上げ条件＞
・結晶径：８インチ
・使用多結晶の重量比率
市販されている高純度多結晶シリコン：７０％
低グレード多結晶シリコン：３０％
・石英坩堝グレード：低アルカリ
・切り離し時の残湯量：１１ｋｇ
・昇温幅：４５℃
・坩堝回転：１ｒｐｍ
・結晶回転：１ｒｐｍ
・実ガス流速：０．７ｍ／ｓｅｃ
＜引き上げ結果＞
・伝導型：ｐ型
・抵抗率（Ω・ｃｍ）：９
・酸素濃度＊：（×１０17ｃｍ-3）：７．２
＊日本電子工学振興協会による酸素濃度換算係数を用いて算出
・切り離し時の結晶部位：本体部
・本体部長さ（ｍｍ）：８００
・無転位成功率：８７％（冷却速度１，２の場合とも同じ）・反種結晶側インゴット形状：図４に示すように、上に凸・張り出し部ｈの長さ：３ｍｍ この引き上げ結果から、育成中のシリコン単結晶を融液につけ込み、その後、当該シリコン単結晶を融液から切り離す無転位シリコン単結晶の製造方法において、昇温幅を上げることで無転位切り離し成功率がより向上することが分かる。
【０１８２】
実施例２８
本実施例固有の条件として、以下の条件で行なった。
【０１８３】
＜つけ込み前から切り離しまでの結晶製造中の引き上げ条件＞
・結晶径：１２インチ
・使用多結晶の重量比率
市販されている高純度多結晶シリコン：６０％
低グレード多結晶シリコン：４０％
・石英坩堝グレード：低アルカリ
・切り離し時の残湯量：２０ｋｇ
・昇温幅：１４℃
・坩堝回転：１ｒｐｍ
・結晶回転：０ｒｐｍ
・実ガス流速：１２ｍ／ｓｅｃ
＜引き上げ結果＞
・伝導型：ｐ型
・抵抗率（Ω・ｃｍ）：１０
・酸素濃度＊：（×１０17ｃｍ-3）：８．０
＊日本電子工学振興協会による酸素濃度換算係数を用いて算出
・切り離し時の結晶部位：テール部
・本体部長さ（ｍｍ）：９００
・無転位成功率：８４％（冷却速度１，２の場合とも同じ）・反種結晶側インゴット形状：図７に示すように、上に凸・張り出し部ｈの長さ：４ｍｍ この引き上げ結果から、育成中のシリコン単結晶を融液につけ込み、その後、当該シリコン単結晶を融液から切り離す無転位シリコン単結晶の製造方法において、原料となる多結晶シリコンに低グレードの多結晶シリコンを含む場合でも流速を上げることで無転位切り離し成功率が向上することが分かる。
【０１８４】
実施例２９
本実施例固有の条件として、以下の条件で行なった。 ＜つけ込み前から切り離しまでの結晶製造中の引き上げ条件＞
・結晶径：８インチ
・使用多結晶の重量比率
市販されている高純度多結晶シリコン：０％
低グレード多結晶シリコン：１００％
・石英坩堝グレード：低アルカリ
・切り離し時の残湯量：１３ｋｇ
・昇温幅：４５℃
・坩堝回転：１０ｒｐｍ
・結晶回転：１ｒｐｍ
・実ガス流速：６ｍ／ｓｅｃ
＜引き上げ結果＞
・伝導型：ｐ型
・抵抗率（Ω・ｃｍ）：１０
・酸素濃度＊：（×１０17ｃｍ-3）：８．１
＊日本電子工学振興協会による酸素濃度換算係数を用いて算出
・切り離し時の結晶部位：本体部
・本体部長さ（ｍｍ）：１０００・無転位成功率：９５％（冷却速度１，２の場合とも同じ）
・反種結晶側インゴット形状：図４に示すように、上に凸
・張り出し部ｈの長さ：３ｍｍ
この引き上げ結果から、育成中のシリコン単結晶を融液につけ込み、その後、当該シリコン単結晶を融液から切り離す無転位シリコン単結晶の製造方法において、原料となる多結晶シリコンとして、特に低グレード多結晶シリコンが多い場合でも、結晶回転、坩堝回転、昇温、ガス流速の複数条件を上げることで無転位切り離し成功率が向上することが分かる。
【０１８５】
実施例３０
本実施例固有の条件として、以下の条件で行なった。 ＜つけ込み前から切り離しまでの結晶製造中の引き上げ条件＞
・結晶径：８インチ
・使用多結晶の重量比率
市販されている高純度多結晶シリコン：０％
低グレード多結晶シリコン：１００％
・石英坩堝グレード：低アルカリ
・切り離し時の残湯量：１０ｋｇ
・昇温幅：１４℃
・坩堝回転：１ｒｐｍ
・結晶回転：０ｒｐｍ
・実ガス流速：０．７ｍ／ｓｅｃ
＜引き上げ結果＞
・伝導型：ｐ型
・抵抗率（Ω・ｃｍ）：１５
・酸素濃度＊：（×１０17ｃｍ-3）：７．５
＊日本電子工学振興協会による酸素濃度換算係数を用いて算出
・切り離し時の結晶部位：本体部
・本体部長さ（ｍｍ）：１２００・無転位成功率：７１％（冷却速度１，２の場合とも同じ）
・反種結晶側インゴット形状：図４に示すように、上に凸
・張り出し部の長さ：３ｍｍ
この引き上げ結果から、育成中のシリコン単結晶を融液につけ込み、その後、当該シリコン単結晶を融液から切り離す、無転位シリコン単結晶の製造方法においては、原料となる多結晶シリコンに低グレードの多結晶シリコンを含み、坩堝回転、結晶回転、昇温、ガス流速の条件が適正範囲にない場合でも、無転位切り離し成功率が７０％以上あり、該条件が適正範囲内にある実施例２５〜２９に比べれば成功率が低いが、結晶のつけ込み操作自体を行わない前述の比較例1〜４と比較すると、格段に良いことが分る。
【０１８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の無転位シリコン単結晶の製造方法は、育成中のシリコン単結晶を一旦融液中につけ込み、その後融液から切り離すことによって、無転位のまま融液から切り離すことができるため、ＣＺ法によるシリコン単結晶の製造工程において、テール部の形成を省略あるいは短縮することにより歩留まりを向上させ、同時に結晶製造工程の作業負荷を軽減することができる。特に本発明の方法によれば、テール部の形成を省略あるいは短縮することにより歩留まりを向上させ、同時に結晶製造工程の作業負荷を軽減することができると共に、さらに製造されたシリコン単結晶の無転位成功率が７０％以上であるため、量産化工程に適した方法である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 各実施例および各比較例で用いたＣＺ法無転位シリコン単結晶製造装置の模式図である。
【図２】 インゴットの反種結晶側の形状を示す断面図で、切り離しを本体部で行ったときに、端部が下に凸となったものを示す図面である。
【図３】 インゴットの反種結晶側の形状を示す断面図で、切り離しを本体部で行ったときに、端部が平坦になったものを示す図面である。
【図４】 インゴットの反種結晶側の形状を示す断面図で、切り離しを本体部で行ったときに、端部が上に凸となったものを示す図面である。
【図５】 インゴットの反種結晶側の形状を示す断面図で、切り離しをテール形成途中で行ったときに、端部が下に凸となったものを示す図面である。
【図６】 インゴットの反種結晶側の形状を示す断面図で、切り離しをテール形成途中で行ったときに、端部が平坦になったものを示す図面である。
【図７】 インゴットの反種結晶側の形状を示す断面図で、切り離しをテール形成途中で行ったときに、端部が上に凸となったものを示す図面である。
【図８】 従来の方法により本体部において切り離しを行ったインゴットの反種結晶側の形状を示す断面図である。
【図９】 従来の方法によりテールを形成したインゴットの反種結晶側の形状を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・ＣＺ無転位シリコン単結晶引き上げ炉
２・・・ワイヤ巻き上げ機
３・・・断熱材
４・・・加熱ヒーター
５・・・回転治具
６・・・坩堝
６ａ・・・石英坩堝
６ｂ・・・黒鉛坩堝
７・・・ワイヤ
８・・・シード結晶
９・・・チャック
１０・・・ガス導入口
１１・・・ガス排出口[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a dislocation-free silicon single crystal by the Czochralski method (hereinafter referred to as CZ method) and a silicon single crystal ingot, and in particular, to produce a silicon single crystal in which the silicon crystal is separated from a melt without dislocation. The present invention relates to a method and a dislocation-free silicon single crystal ingot obtained by this production method.
[0002]
[Prior art]
When a dislocation-free silicon single crystal is produced by the CZ method, polycrystalline silicon is put in a crucible and melted, and a seed crystal is brought into contact with the melt, followed by necking to eliminate dislocations from the crystal. Thereafter, the crystal main body is expanded until a predetermined diameter is reached, and a main body having a predetermined length is grown. After the growth of the main body is completed, the tail is formed while reducing the crystal diameter. When the crystal diameter at the tip of the tail is less than about 5 mm, the crystal is separated from the melt, and the silicon single crystal is pulled from the pulling device. Was taken out as an ingot.
[0003]
When the silicon single crystal main body is grown, oxygen in the quartz crucible is dissolved in the melt, and part of oxygen is taken into the silicon single crystal. Oxygen incorporated into the crystal has an effect of increasing the mechanical strength of the crystal or performing precipitation of impurities by precipitation by heat treatment. The crystal is grown while rotating the crucible and the crystal in order to make the way of taking in these oxygens uniform in the plane of the crystal. At this time, the crystal and the crucible are generally rotated in different directions. Also, during the growth of the silicon single crystal, SiO as a reactive substance of Si and oxygen is placed in the single crystal pulling apparatus. 2 However, when this product falls on the surface of the melt and adheres to the growth interface of the growing silicon single crystal, the single crystal is dislocated. Therefore, argon gas is flowed from the upper side to the lower side so that the reaction product does not adhere to the silicon single crystal and does not stay inside the single crystal pulling apparatus. Further, during the growth of the silicon single crystal, the power of the heater for heating arranged around the crucible is adjusted according to the pulling condition so that the crystal diameter becomes constant.
[0004]
Since dislocations existing in the silicon crystal cause a defect in device characteristics, the dislocated main body does not become a product. In the conventional method, when the crystal is separated from the melt in a state where the crystal diameter is 5 mm or more, dislocation occurs in the crystal. The generated dislocations move to the main body at high speed, which causes a decrease in good product yield. Therefore, in the conventional method, it is necessary to form the tail portion until the crystal diameter is less than about 5 mm from the predetermined length of the main body portion. However, since the tail portion has a small crystal diameter, it does not become a product and causes a decrease in yield. Furthermore, in the tail growth process, the crystal is grown under unsteady conditions so that the crystal diameter is small, and thus the crystal may be unexpectedly separated from the melt. The crystals were dislocated. For this reason, it was necessary to perform sufficient monitoring while raising the tail, and the workload was heavy. Accordingly, there has been a demand for a method for producing a silicon single crystal that does not form a tail portion without dislocation or shortens the formation of the tail portion.
[0005]
A number of tests for cutting a silicon single crystal having a crystal diameter of 5 mm or more grown by the CZ method from the melt have been conducted for the purpose of investigating the crystal quality after the cutting. For example, Semiconductor Silicon 1986, (Electrochemical Soc., Pennington, 1986) p.76 (hereinafter referred to as Reference 1), Material Society Symposium Proceedings, vol.262, p3 (hereinafter referred to as Reference 2), 57th In the Japan Society of Applied Physics academic performance 7aZG2 (hereinafter referred to as Reference 3) and 8pZG15 (hereinafter referred to as Reference 4), a test for separating a silicon single crystal from a melt was conducted, and the quality of the separated crystal was reported. Yes. Among them, Documents 1, 3, and 4 describe silicon single crystals by the CZ method having a crystal diameter of 100 mm or more that are separated from the melt without dislocation.
[0006]
However, in any of the documents 1 to 4, the operation of putting the crystal into the melt before separating the silicon crystal from the melt is not performed. Further, Reference 2 describes a crystal having dislocations at the time of separation, which indicates that the success rate of dislocation-free separation is not high in the conventional technique.
[0007]
On the other hand, in Japanese Patent Laid-Open No. 9-208376 (hereinafter referred to as Document 5), as a method of separating a single crystal from a melt in a dislocation-free state, the separation speed when separating from the melt is 300 mm / min or more, And the method whose separation distance is 20 mm or more is described. In addition, in JP-A-9-208379 (hereinafter referred to as Document 6), as a method of separating a single crystal from a melt in a dislocation-free state, the crystal pulling is stopped before being separated, and held at that position, Alternatively, a method is described in which the crystal is separated from the melt after the pulling rate of the crystal is reduced before the separation. However, in References 5 and 6, the operation of putting the crystal into the melt before separating the silicon single crystal from the melt is not performed.
[0008]
Further, Japanese Patent Laid-Open No. 9-194290 (hereinafter referred to as Document 7) discloses that the tail portion is formed at a rate of 60 to 250 ° C./hour from the melting point of the single crystal to 850 ° C. in order to shorten the formation time of the tail portion. Discloses a pulling method for cooling. However, strictly controlling the cooling temperature at the time of tail formation or thereafter increases the work load at the final stage of crystal pulling, and particularly with regard to temperature management, control of crystal pulling speed and crucible moving speed It is difficult to compare and is not preferable as a mass production technique.
[0009]
Therefore, the conventional technique for separating the silicon crystal from the melt has not been adopted as a mass production technique for product manufacture because of its low dislocation-reliability.
[0010]
In addition, none of the known documents mentions the grade of the raw material used for producing the tailless silicon single crystal.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention aims to improve the yield by omitting or shortening the formation of the tail portion in the method for producing a dislocation-free silicon single crystal by the Czochralski method, and at the same time reduce the work load of the crystal production process, Another object of the present invention is to provide a dislocation-free silicon single crystal ingot obtained thereby.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The object of the present invention is achieved by the following means.
[0013]
(1) In a method for producing a silicon single crystal by the Czochralski method, a silicon single crystal being grown is immersed in the melt, and then the silicon single crystal is separated from the melt. Manufacturing method.
[0014]
(2) When putting the silicon single crystal into the melt, the silicon single crystal is lowered with respect to the silicon single crystal manufacturing apparatus, the melt surface is raised, or both are performed simultaneously. A method for producing a dislocation-free silicon single crystal.
[0015]
(3) A method for producing a dislocation-free silicon single crystal, wherein the silicon single crystal and the melt surface approach at a relative speed of 1000 mm / min or less when the silicon single crystal is put into the melt.
[0016]
(4) A method for producing a dislocation-free silicon single crystal, wherein the length of the silicon single crystal applied to the melt is 1 mm or more and less than 30 mm.
[0017]
(5) When the silicon single crystal is separated from the melt, the silicon single crystal is raised with respect to the silicon single crystal manufacturing apparatus, the melt surface is lowered, or both are performed simultaneously. A method for producing a dislocation-free silicon single crystal.
[0018]
(6) A method for producing a dislocation-free silicon single crystal, wherein the time from the start of putting the silicon single crystal into the melt until the silicon single crystal is separated from the melt is 20 minutes or less.
[0019]
(7) A method for producing a dislocation-free silicon single crystal, wherein when the silicon single crystal is separated from the melt, the silicon single crystal and the melt surface are moved away at a relative speed of 5 mm / min or more and less than 300 mm / min.
[0020]
(8) After disposing the silicon single crystal into the melt, the silicon single crystal and the melt surface are held for a predetermined time at a relative speed of 0 mm / min. Production method.
[0021]
(9) The method for producing a dislocation-free silicon single crystal, wherein the time for maintaining the relative velocity between the silicon single crystal and the melt surface at 0 mm / min is 15 minutes or less.
[0022]
(10) In the growth step of the silicon single crystal immediately before the silicon single crystal is put into the melt, the silicon single crystal is moved away from the melt surface at a relative speed of 0.5 mm / min or less. Crystal production method.
[0023]
(11) A method for producing a dislocation-free silicon single crystal, wherein a solid-liquid interface shape of the silicon single crystal when the silicon single crystal is immersed in a melt is convex downward.
[0024]
(12) In the method for producing a dislocation-free silicon single crystal, as polycrystalline silicon as a raw material,
Constituent elements are silicon which is a main element, and other contained elements are phosphorus, arsenic, boron, aluminum and carbon alone, and the total content of phosphorus and arsenic is 0.2 ppba or less, and the total content of boron and aluminum is 0. 1ppba or less, carbon content 0.2ppma or less, and the substance adhering to the solid surface is only iron, nickel, chromium, copper, sodium, and zinc, and the iron adhesion amount is 5ppbw or less, the nickel adhesion amount Dislocation-free silicon single layer characterized by using high-purity polycrystalline silicon having 1 ppbw or less, chromium deposition amount of 1 ppbw or less, copper deposition amount of 0.5 ppbw or less, sodium deposition amount of 2 ppbw or less, and zinc deposition amount of 2 ppbw or less. Crystal production method.
[0025]
(13) The method for producing a dislocation-free silicon single crystal, wherein the crucible rotation immediately before the silicon single crystal is separated from the melt is in the range of 3 to 20 rpm.
[0026]
(14) In the method for producing a dislocation-free silicon single crystal, the temperature of the heater while heating the melt is further raised by 15 ° C. to 50 ° C. while surrounding the crucible, and then the silicon single crystal is put into the melt. A method for producing a dislocation-free silicon single crystal.
[0027]
(15) In the method for producing a dislocation-free silicon single crystal, the actual gas flow velocity at the boundary between the crystal and the melt immediately before the silicon single crystal is separated from the melt is in the range of 1 to 15 m / sec. A method for producing a dislocation-free silicon single crystal.
[0028]
(16) The method for producing a dislocation-free silicon single crystal, wherein the crystal rotation immediately before the silicon single crystal is separated from the melt is in the range of 0.1 to 8 rpm.
[0029]
(17) A silicon single crystal ingot manufactured by the Czochralski method, characterized in that there is no tail at the end of the silicon single crystal ingot on the side opposite to the seed crystal and there is an overhang at the outer periphery of the end. Dislocation-free silicon single crystal ingot.
[0030]
(18) A silicon single crystal ingot manufactured by the Czochralski method, having no tail tip at the end of the silicon single crystal ingot on the side opposite to the seed crystal, and having an overhang at the outer periphery of the end Dislocation-free silicon single crystal ingot characterized by
[0031]
(19) A dislocation-free silicon single crystal ingot having a length of the overhang portion of 0.1 mm or more and 15 mm or less.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
When a silicon single crystal is grown by the CZ method, the crystal is grown by pulling the silicon single crystal upward. At the interface between the crystal and the melt, a part of the melt is lifted from the melt surface by the surface tension, and is hung from the crystal interface. Since the surface tension is applied to the outer peripheral portion of the crystal interface, the portion supports the weight of the melt hanging on the interface. When the crystal is suddenly separated from the melt, the suspended melt falls on the surface of the melt, causing dripping of the droplets and shaking of the liquid surface.
[0033]
When a silicon single crystal being grown by the CZ method is separated from the melt by a conventional method, dislocation occurs in the crystal. This is as described above. The cause of this dislocation is presumed to be due to stress generated in the crystal or a rapid change in temperature (thermal stress).
[0034]
When separating the crystal from the melt, the inventors do not depend on the crystal diameter by separating the melt from the crystal as smoothly as possible without increasing the surface tension applied to the outer periphery of the crystal interface. It was found that the occurrence of dislocations during separation can be suppressed. This not only suppresses the occurrence of stress due to droplet collision by reducing the rebound of the droplet when the crystal is separated from the melt, but also generates stress and temperature due to abrupt separation of the melt from the crystal interface. This is because an abrupt change (generation of thermal stress) can be suppressed.
[0035]
Furthermore, the present inventors have found that the melt can be separated from the crystal very smoothly by introducing the crystal into the melt and then separated from the melt, thereby suppressing the occurrence of dislocations. This is considered to be due to two effects of the application. One reason is that by putting the crystal into the melt, the outer peripheral portion of the crystal interface is dissolved, and the outer peripheral portion has a very smooth shape with a curvature. The other is that the surface tension becomes zero when immersed in the melt. In other words, in the separation after the attachment due to these two effects, the melt is separated so as to slide with almost no resistance while contacting the outer peripheral portion having the curvature starting from the state where the surface tension is zero. Therefore, it is possible to suppress an increase in surface tension at the time of separation, which has caused dislocation.
[0036]
These two effects are obtained for the first time by fitting, and cannot be obtained simply by making the interface shape convex downward. In addition, since the attached crystal is dissolved from the outer peripheral portion, the outer peripheral portion of the crystal interface is melted to form a smooth shape regardless of the shape of the crystal interface before being applied. Therefore, the surface tension applied to the outer peripheral portion at the time of separation becomes weak, and the melt can be smoothly separated from the crystal without receiving resistance of surface tension at the time of separation. In this way, once immersed in the melt, and then separated, the crystal remains dislocation-free with a high probability regardless of the pulling speed before separation, the shape of the interface, or the slow cooling conditions after separation. Can be separated from the melt.
[0037]
As a method for putting the crystal into the melt, it is effective to lower the crystal with respect to the silicon single crystal manufacturing apparatus, raise the melt surface, or both at the same time. If the melt is too fast, dislocation may occur due to heat shock. Therefore, it is desirable that the silicon single crystal is introduced into the melt surface at a rate of 1000 mm / min or less. Note that the lower limit of the attachment speed is about 0.001 mm / min from the relationship of the control accuracy of the crystal movement speed and the crucible movement speed. Here, the speed at which the silicon single crystal is introduced into the melt is the relative movement speed between the melt surface and the silicon single crystal.
[0038]
Further, it is desirable that the length of the silicon single crystal applied to the melt is 1 mm or more and less than 30 mm. This is because when the applied length is less than 1 mm, the outer peripheral portion of the interface after applying may not have a shape having a smooth curvature, whereas when the applied length is 30 mm or more, it is abrupt. This is because dislocations may occur due to thermal stress due to various temperature changes.
[0039]
As a method for separating the crystal from the melt, it is effective to raise the crystal with respect to the silicon single crystal manufacturing apparatus, or to lower the melt surface, or both at the same time. In addition, if the time from the beginning of the introduction of the silicon single crystal into the melt until the separation of the silicon single crystal from the melt is too long, the incorporated crystal part is dissolved too much and the interface shape is the same as before the application. Therefore, it is desirable that the time from the start of application to the separation from the melt is 20 minutes or less. Moreover, when the separation speed at the time of separation from the melt is less than 5 mm / min, crystal growth may occur and separation may not be possible. In addition, when the separation speed is 300 mm / min or more, thermal stress may be generated due to a rapid temperature change and dislocation may occur. Therefore, for separation of the silicon single crystal from the melt, the melt surface and the silicon single body may be separated. It is desirable that the relative movement speed of the crystal is 5 mm / min or more and less than 300 mm / min. Furthermore, after completion of the application, by holding the relative velocity between the silicon single crystal and the melt surface at 0 mm / min, the applied crystal is surely dissolved from the outer peripheral side. Separation is performed more smoothly. In addition, when the time for maintaining the relative speed at 0 mm / min is too long in this way, dissolution of the attached crystal part proceeds too much, and the interface shape may be the same as before application. The holding time with 0 mm / min is desirably 15 minutes or less.
[0040]
Furthermore, the present inventors have found that when the growth rate of the silicon single crystal (= relative speed between the silicon single crystal and the melt surface) immediately before the silicon single crystal is put into the melt is 0.5 mm / min or less, the silicon It was found that the interface shape of the single crystal does not become convex upward, so that the melt can be separated more smoothly. Here, “immediately before applying” indicates approximately 5 minutes after starting applying. Further, it is desirable that the interface shape of the silicon single crystal when the silicon single crystal is put into the melt is convex downward, because the melt can be separated more smoothly.
[0041]
In addition, if the crystal is immersed in the melt while growing the main body of the silicon single crystal by the method of the present invention, the crystal part having a temperature lower than the solidification temperature is suddenly applied to the melt. The growth becomes faster and the crystal spreads in the radial direction. After that, holding is performed under the conditions described above, and when the silicon single crystal is separated from the melt, the dislocation-free silicon single crystal having no tail at the end on the side of the anti-seed crystal and having a bulging portion extending in the radial direction is obtained. You can get an ingot. In addition, even when the crystal is immersed in the melt while growing the tail portion of the silicon single crystal, the crystal spreads in the radial direction like the main body portion, and there is no tip of the tail at the end on the anti-seed crystal side. It is possible to obtain an ingot of dislocation-free silicon single crystal having a projecting portion extending in the radial direction. When the attachment and detachment were performed in such a condition range, the length of the overhanging portion was 0.1 mm or more and 15 mm or less.
[0042]
In the case of a crystal with a diameter of less than 4 inches, the success rate of separation without dislocation is high regardless of other conditions if it is applied before separation. Includes the speed at the time of attachment, the attachment length, the holding conditions after attachment (holding time, relative speed), the conditions until separation (time), the conditions at separation (speed, length), and before attachment. It has also been found that the success rate can be further increased by setting the conditions such as the pulling speed of the steel within the appropriate range of conditions already described.
[0043]
On the other hand, the present inventors do not perform the operation of putting the crystal into the melt, but only by increasing the separation speed and lengthening the separation distance, the crystal can be separated from the melt in a dislocation-free state with good reproducibility. I found something I couldn't do. Furthermore, it has been found that the crystal cannot be separated from the melt in a reproducible state without dislocation only by making the crystal interface shape convex downward without performing the operation of putting the crystal into the melt. In addition, when the crystal is separated from the melt without performing the operation of immersing the crystal in the melt, it may not be possible to suppress dislocations with good reproducibility even if the slow cooling after the separation is controlled. I found it. That is, it is an indispensable condition for separating the crystal from the melt in a reproducible state without dislocation, by making the outer periphery of the crystal interface into a smooth shape having a curvature by applying the crystal to the melt.
[0044]
The separation of the silicon single crystal from the melt described so far can be applied to either the main body forming process or the tail forming process in the silicon single crystal manufacturing process. Further, when the dislocation-free separation success rate is 70% or more, it can be applied to the product manufacturing process in terms of cost. The success rate of dislocation-free separation in the method of the present invention is 70% or more, as will be apparent from Examples described later, and can be applied to a product manufacturing process. Furthermore, this method can be applied regardless of the crystal diameter. In particular, in the case of a silicon crystal of 6 inches or more, the crystal interface shape at the time of dipping into the melt becomes flatter as the diameter becomes larger, such as 8 inches, 12 inches, and 16 inches. Therefore, there is no problem in application.
[0045]
The dislocation-free silicon single crystal production apparatus used in the present invention is not particularly limited as long as it can be used for production of dislocation-free silicon single crystals by a normal CZ method. For example, a production apparatus as shown in FIG. Can be used.
[0046]
This CZ method silicon single crystal production apparatus contains a crucible 6 composed of a quartz crucible 6a containing a silicon melt M and a graphite crucible 6b protecting the same, and a grown dislocation-free silicon single crystal ingot S. This is a crystal pulling furnace 1.
[0047]
The side surface of the crucible 6 is installed so as to surround the heat insulating material 3 in order to prevent the heat from the heater 4 and the heat from the heater 4 from escaping to the outside of the crystal pulling furnace 1, and this crucible 6 is not shown. The crucible 6 is connected to the driving device by the rotating jig 5 and rotated at a predetermined speed by the driving device, and the crucible 6 is compensated for the decrease in the silicon melt liquid level as the silicon melt in the crucible 6 decreases. Is designed to move up and down. A suspended pulling wire 7 is installed in the pulling furnace 1, and a chuck 9 for holding a seed crystal 8 is provided at the lower end of the wire. The upper end side of the pulling wire 7 is wound around a wire winding machine 2 and provided with a pulling device that pulls up the dislocation-free silicon single crystal ingot. The wire winding machine 2 rotates the crystal by being rotated at a predetermined speed by a driving device (not shown).
[0048]
Then, Ar gas is introduced into the pulling furnace 1 from a gas inlet 10 provided in the pulling furnace 1, flows through the pulling furnace 1, and is discharged from the gas outlet 11. Here, the gas flow rate refers to the actual gas flow rate when the argon gas supplied for growing the silicon single crystal crosses the surface of the silicon melt M. The reason why the Ar gas is circulated in this way is to prevent SiO generated in the pulling furnace 1 from melting into the silicon melt from being mixed into the silicon melt.
[0049]
Furthermore, in the production method of the present invention, it has been found that the success rate of dislocation-free separation is further improved by using high-purity polycrystalline silicon as the raw material polycrystalline silicon used for producing a silicon single crystal.
[0050]
Here, high-purity polycrystalline silicon is composed of silicon, the main element, and only other elements including phosphorus, arsenic, boron, aluminum, and carbon. The total content of phosphorus and arsenic is 0.2 ppba or less. The total content of aluminum is less than 0.1 ppba, the carbon content is less than 0.2 ppma, and everything else is silicon, and the substance attached to the solid surface is only iron, nickel, chromium, copper, sodium, zinc This refers to an iron adhesion amount of 5 ppbw or less, a nickel adhesion amount of 1 ppbw or less, a chromium adhesion amount of 1 ppbw or less, a copper adhesion amount of 0.5 ppbw or less, a sodium adhesion amount of 2 ppbw or less, and a zinc adhesion amount of 2 ppbw or less. Such high-purity polycrystalline silicon may be commercially available.
[0051]
The commercially available polycrystalline silicon is sold as a product by a polycrystalline silicon manufacturer. In addition to high-purity polycrystalline silicon, there is low-grade polycrystalline silicon. Low-grade polycrystalline silicon is not only when the impurity content of the constituent elements is high, but also when foreign matter increases due to contact with the quartz crucible after melting the polycrystal, or with the quartz crucible after melting the polycrystal. It contains polycrystalline silicon when there are many foreign substances having a cristobalite structure peeled off from the surface of the quartz crucible by contact. When silicon melt and quartz are in contact for a long time, SiO having cristobalite structure with impurities in quartz or impurities in melt as nuclei 2 Grows on the surface of the quartz crucible, and as the growth progresses, it peels off and floats in the silicon melt. In general, a quartz crucible is sold as a product by a quartz crucible manufacturer, and constituent elements and content ratios can be freely adjusted by the quartz crucible manufacturer.
[0052]
On the other hand, when the present inventors use polycrystalline silicon having a high impurity content, or when quartz debris such as cristobalite is mixed in the melt, many of the causes of crystal dislocation at the time of separation are It was found that the foreign matter inside was separated and taken into the interface and solidified as it was. Therefore, the success probability of separation without dislocation can be improved if the frequency with which foreign matters such as quartz dust are brought close to the crystal can be suppressed as much as possible. That is, the present inventors control the forced convection in the melt to improve the dislocation-free success rate at the time of detachment, that is, change the crucible rotation or crystal rotation to remove foreign matters such as quartz scraps at the solid-liquid interface. I devised a way to eliminate it.
[0053]
When the crucible rotation is low, the convection of the melt forms one large vortex from the outside of the crucible wall toward the crystal side. Accordingly, if there is foreign matter such as quartz scraps in the melt, the frequency of the foreign matter adhering to the crystal increases with the melt convection. On the other hand, when the number of revolutions of the crucible is increased, the convection of the melt forms many fine vortices, and they start to move toward the crucible wall. Foreign matter such as quartz dust is sandwiched between the vortices of the convection and rotates together with the crucible. By controlling the forced convection of the melt by crucible rotation, it is possible to obtain a state in which foreign matters such as quartz scraps are always maintained at a constant distance from the crystal, and the frequency of attachment of foreign matter to the crystal can be reduced. The present inventors have found that it is desirable that the range of crucible rotation be 3 rpm to 20 rpm in order to obtain the desired forced convection and reduce the frequency of foreign matter adhering to the crystal. The upper limit of 20 rpm is a safety problem of a crucible rotating at a high speed, and if safety can be secured, there is no problem even if it exceeds 20 rpm.
[0054]
When the crystal rotation is increased, forced convection from the crystal to the crucible wall occurs, and foreign matters such as quartz debris on the surface of the melt move toward the outside of the crucible wall. Accordingly, it is possible to reduce the frequency with which foreign matters such as quartz scrap come close to the growing single crystal. The inventors have found that the crystal rotation is preferably 0.1 rpm or more. Note that if the crystal rotation becomes too high, the thickness of the boundary layer under the single crystal growth interface becomes thin, and foreign matters such as quartz debris tend to adhere to the growth interface. The crystal rotation is desirably 8 rpm or less.
[0055]
Furthermore, a method for controlling the natural convection to improve the dislocation-free rate at the time of separation, that is, a method for optimizing the temperature rising condition of the heater that heats the side of the crucible to eliminate foreign matters such as quartz scraps has been devised. When the melt temperature is low, the surface tension increases and the foreign matter adhesion frequency increases, and at the same time, the supercooling due to facet growth of the crystal habit line increases and the foreign matter adhesion frequency increases. Therefore, raising the melt temperature is effective for preventing foreign matter adhesion. Moreover, if the melt temperature is raised too much, the attached crystal part dissolves too quickly, and the interface shape may be the same as before the application. It is desirable that the heater that heats the side surface to raise the melt temperature is raised in advance from 15 ° C. to 50 ° C. before the crystal is put into the melt.
[0056]
In addition, we devised a method to control the gas flow rate of the argon gas used as the furnace atmosphere by using gas transport to keep foreign matter such as quartz dust floating on the melt surface away from the growing silicon single crystal. . It is possible to change the flow direction of the melt surface from the crucible wall toward the center to the gas flow direction by further accelerating the gas that flows radially from the center toward the crucible wall as viewed from the top of the crucible. it can. Therefore, by increasing the gas flow rate, foreign matters such as quartz chips near the crystal can be eliminated. However, if the argon gas is too fast, the melt surface will vibrate and cause dislocations, so there is an upper limit for the gas flow rate conditions for maintaining a high dislocation-free rate and stability. The present inventors have found that the actual gas flow rate condition is desirably in the range of 1 m / sec to 15 m / sec.
[0057]
【Example】
Examples of the present invention will be described below, but it goes without saying that the present invention is not limited by the description of these examples.
[0058]
The determination of the presence or absence of dislocations in the crystal was performed by mirror polishing the grown crystal and then taking an X-ray topographic photograph or performing etch pit observation by selective etching.
[0059]
In each example and each comparative example, the upward direction of the moving speed of the crystal or melt surface relative to the crystal manufacturing apparatus was positive (+). The relative velocity between the crystal and the melt surface is expressed as an absolute value, and the movement (attachment) in the direction in which the crystal and the melt approach each other is (reduction), and the movement in the direction in which the crystal and the melt move away (crystal growth, separation). Was annotated as (enlarged).
[0060]
In addition, here, “beginning” refers to the time when the movement starts in a direction in which the crystal and the melt are relatively close to each other. The time when the relative speed becomes zero.
[0061]
Further, the term “separation” refers to the case where the crystal and the melt move away from each other, and the crystal is separated from the melt without being able to grow the crystal. ) Is moved at a predetermined speed and moved away, it is separated in a few seconds, and no crystal grows during that time. It should be noted that the crystal and the melt move in a direction relatively away from each other even during crystal growth, and the crystal growth and separation are different. Even if the relative movement directions of the liquid and the melt are the same, the phenomenon is different as described above.
[0062]
The process of separating the silicon single crystal without dislocation in the present invention is roughly divided into the melt temperature adjusting process, the attaching process, the crystal dissolving process (holding process), and the separating process. In the melt temperature adjustment step, the temperature of the heater is raised in advance before the crystals are applied. Further, before the separation step, the crucible rotation, the crystal rotation, and the actual gas flow rate are adjusted to predetermined conditions.
[0063]
In Examples 1 to 23 to be described below, the common conditions were all as follows.
・ Weight ratio of used polycrystal
Commercially available high purity polycrystalline silicon: 100%
Low grade polycrystalline silicon: 0%
・ Quartz crucible grade: Low alkali
・ Remaining hot water volume at the time of separation: 15kg
・ Temperature rise: 35 ° C
・ Crucible rotation: 10 rpm
・ Crystal rotation: 1rpm
・ Real gas flow velocity: 6m / s
In all the embodiments described below, when the separation is performed at the crystal body, the crystal body near the separation interface becomes slightly thick (several mm) by a series of operations for separation. This lifting is different from a protruding portion h shown in FIGS.
[0064]
Example 1
Using the apparatus of FIG. 1, the silicon single crystal being grown was separated from the melt under the following conditions.
[0065]
<Crystal growth conditions before incorporation>
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing equipment before application: +1.2 mm / min (increase)
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus before application: +0.2 mm / min (increase)
・ Relative speed of crystal before melt and melt surface: 1.0mm / min (enlarge)
-Interface shape before fitting: Convex upward
<Conditions for installation>
・ Applying method: Crystal descent
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing apparatus at the time of attaching: −1100 m / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of application: 0.0 mm / min
・ Relative speed between crystal and melt surface during application: 1100 mm / min (reduction)
・ Putting length: 0.8mm
<Conditions from completion of application to separation>
・ Time from completion of application to separation: 0 minute (does not stop (hold) crystals in melt)
<Separation conditions>
・ Time from the start of application to separation: 0.5 minutes
・ Separation method: Crystal rise
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing equipment at the time of separation: +4.0 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of separation: 0.0 mm / min
-Relative speed of crystal and melt surface at separation: 4 mm / min (enlarge)
<Cooling conditions after separation>
・ Cooling rate of crystal after separation: Melting point to 850 ° C. at 120 ° C./min
Table 1 shows the conductivity type, resistivity, crystal part at the time of oxygen concentration separation, body part length, crystal diameter, number of tests, and dissociation success rate without dislocation in that case.
[0066]
Further, the anti-seed crystal side ingot shape is also shown in the table. Here, the anti-seed crystal side ingot shape is the shape on the anti-seed crystal side (the melt surface side during pulling) of the manufactured ingot S ′ as shown in FIGS. As shown in FIG. 2 or FIG. 5, the shape “convex downward” refers to a shape in which the crystal center portion of the anti-seed crystal side tip Ss protrudes compared to the periphery, and “flat” refers to FIG. As shown in FIG. 3 or FIG. 6, the crystal center portion of the anti-seed crystal side tip Ss has a flat shape compared to the periphery, and “convex upward” means that the anti-seed crystal This refers to a shape in which the crystal center portion of the side tip Ss is recessed compared to the periphery. The conventional shape is shown in FIGS. Further, the length of the overhanging portion h is the length of the h portion shown in FIGS. The same applies to the following examples and comparative examples.
[0067]
[Table 1]
Figure 0003683735
[0068]
As can be seen from Table 1, when the crystal is separated from the melt after the crystal is put into the melt, it can be understood that the silicon single crystal can be separated from the melt without dislocation with a probability of 70% or more.
[0069]
Example 2
Using the apparatus of FIG. 1, the silicon single crystal being grown was separated from the melt under the following conditions.
[0070]
<Crystal growth conditions before incorporation>
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing equipment before application: +1.2 mm / min (increase)
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing device before application: 0.0 mm / min (increase)
・ Relative speed between crystal and melt surface before application: 1.2 mm / min (enlarge)
-Interface shape before fitting: Convex upward
<Conditions for installation>
・ Applying method: Crystal descent
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing apparatus at the time of attaching: −1100 m / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of application: 0.0 mm / min
・ Relative speed between crystal and melt surface during application: 1100 mm / min (reduction)
・ Putting length: 0.8mm
<Conditions from completion of application to separation>
・ Time from completion of application to separation: 0 minute (does not stop (hold) crystals in melt)
<Separation conditions>
・ Time from the start of application to separation: 0.5 minutes
・ Separation method: Crystal rise
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing equipment at the time of separation: +4.0 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of separation: 0.0 mm / min
-Relative speed of crystal and melt surface at separation: 4 mm / min (enlarge)
<Cooling conditions after separation>
・ Cooling rate of crystal after separation: Melting point to 850 ° C. at 120 ° C./min
Table 2 shows the conductivity type, resistivity, crystal part at the time of oxygen concentration separation, body part length, crystal diameter, number of tests, and dissociation success rate without dislocation in that case.
[0071]
[Table 2]
Figure 0003683735
[0072]
As can be seen from Table 2, when the crystal is separated from the melt after the crystal is put into the melt, it can be understood that the silicon single crystal can be separated from the melt with no dislocation with a probability of 70% or more.
[0073]
Example 3
Using the apparatus of FIG. 1, the silicon single crystal being grown was separated from the melt under the following conditions.
[0074]
<Crystal growth conditions before incorporation>
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing apparatus before attaching: +0.8 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus before application: 0.0 mm / min
・ Relative speed between crystal and melt surface before application: 0.8mm / min (enlarge)
-Interface shape before fitting: Convex upward
<Conditions for installation>
・ Applying method: Crystal descent
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing apparatus at the time of attachment: -1200 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of application: 0.0 mm / min
・ Relative speed of crystal and melt surface at the time of dipping: 1200 mm / min (reduction)
・ Putting length: 30mm
<Conditions from completion of application to separation>
・ Crystal movement speed for crystal manufacturing equipment from completion of application to separation: +1.2 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus from completion of application to separation: +1.0 mm / min
・ Relative speed of crystal and melt surface from completion of application to separation: 0.2 mm / min (enlarge)
・ Time from completion of attachment to separation: 25 minutes
<Separation conditions>
・ Time from the start of application to separation: 25 minutes
・ Separation method: Melting surface descent
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing equipment at the time of separation: 0.0 mm / min
・ Melting surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of separation: −500 mm / min
-Relative speed of crystal and melt surface at separation: 500 mm / min (enlarge)
<Cooling conditions after separation>
・ Cooling rate of crystal after separation: Melting point to 850 ° C. at 20 ° C./min
Table 3 shows the conductivity type, resistivity, crystal part at the time of oxygen concentration separation, body part length, crystal diameter, and dissociation success rate without dislocation in that case.
[0075]
[Table 3]
Figure 0003683735
[0076]
As can be seen from Table 3, when the crystal is separated from the melt after the crystal is put into the melt, the silicon single crystal can be separated from the melt with no dislocation with a probability of 70% or more.
[0077]
Example 4
Using the apparatus of FIG. 1, the silicon single crystal being grown was separated from the melt under the following conditions.
[0078]
<Crystal growth conditions before incorporation>
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing apparatus before attaching: +0.8 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus before application: +0.2 mm / min
・ Relative speed of crystal before melt and melt surface: 0.6mm / min (enlarge)
-Interface shape before fitting: Convex upward
<Conditions for installation>
・ Applying method: Melt surface rise
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing equipment at the time of application: +0.8 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of application: +200 mm / min
・ Relative speed of crystal and melt surface at the time of application: 199.2 mm / min (reduction)
・ Putting length: 30mm
<Conditions from completion of application to separation>
・ Crystal movement speed for crystal manufacturing equipment from completion of application to separation: +0.8 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus from completion of application to separation: +0.7 mm / min
・ Relative speed between crystal and melt surface from completion of application to separation: 0.1 mm / min (enlarge)
・ Time from completion of attachment to separation: 25 minutes
<Separation conditions>
・ Time from the start of application to separation: 25 minutes
・ Separation method: Crystal rise
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing equipment at the time of separation: +400 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of separation: 0.0 mm / min
・ Relative speed of crystal and melt surface at separation: 400mm / min (enlarge)
<Cooling conditions after separation>
・ Crystal cooling rate after separation: melting point to 850 ° C. at 22 ° C./min
Table 4 shows the conductivity type, resistivity, crystal part at the time of oxygen concentration separation, the length of the main body, the crystal diameter, and the dissociation success rate without dislocation in that case.
[0079]
[Table 4]
Figure 0003683735
[0080]
As can be seen from Table 4, when the silicon single crystal and the melt surface approach each other at a relative speed of 1000 mm / min or less when the silicon single crystal is put into the melt, the silicon from the melt has a probability of 80% or more. It can be seen that the single crystal can be separated without dislocation.
[0081]
Example 5
Using the apparatus of FIG. 1, the silicon single crystal being grown was separated from the melt under the following conditions.
[0082]
<Crystal growth conditions before incorporation>
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing apparatus before attaching: +0.8 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus before application: +0.2 mm / min
・ Relative speed of crystal before melt and melt surface: 0.6mm / min (enlarge)
-Interface shape before fitting: Convex upward
<Conditions for installation>
・ Applying method: Crystal descent and melt surface rise
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing apparatus at the time of fitting: −700 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of application: +400 mm / min
・ Relative speed between crystal and melt surface during application: 1100 mm / min (reduction)
・ Putting length: 10mm
<Conditions from completion of application to separation>
・ Crystal movement speed for crystal manufacturing equipment from completion of application to separation: +0.8 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus from completion of application to separation: +0.7 mm / min
・ Relative speed between crystal and melt surface from completion of application to separation: 0.1 mm / min (enlarge)
・ Time from completion of application to separation: 22 minutes
<Separation conditions>
・ Time from the start of application to separation: 22 minutes
・ Separation method: Melting surface descent
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing equipment at the time of separation: 0.0 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of separation: -350 mm / min
・ Relative speed of crystal and melt surface at separation: 350 mm / min (enlarge)
<Cooling conditions after separation>
・ Cooling rate of crystal after separation: Melting point to 850 ° C. at 15 ° C./min
Table 5 shows the conductivity type, resistivity, crystal part at the time of oxygen concentration separation, body part length, crystal diameter, and dissociation success rate without dislocation in that case.
[0083]
[Table 5]
Figure 0003683735
[0084]
As can be seen from Table 5, when the length of the silicon single crystal to be applied to the melt is 1 mm or more and less than 30 mm, the silicon single crystal is separated from the melt with no dislocation with a probability of 80% or more. You can see that
[0085]
Example 6
Using the apparatus of FIG. 1, the silicon single crystal being grown was separated from the melt under the following conditions.
[0086]
<Crystal growth conditions before incorporation>
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing apparatus before attaching: +0.8 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus before application: +0.2 mm / min
・ Relative speed of crystal before melt and melt surface: 0.6mm / min (enlarge)
-Interface shape before fitting: Convex upward
<Conditions for installation>
・ Applying method: Crystal descent
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing apparatus at the time of attaching: −1050 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of application: 0.0 mm / min
-Relative speed between crystal and melt surface during application: 1050 mm / min (reduction)
・ Putting length: 33mm
<Conditions from completion of application to separation>
・ Crystal movement speed for crystal manufacturing equipment from completion of application to separation: +0.8 mm / min
・ Melting surface moving speed for crystal manufacturing equipment from completion of application to separation: +0.7 mm / min
・ Relative speed between crystal and melt surface from completion of application to separation: 0.1 mm / min (enlarge)
・ Time from completion of attachment to separation: 12 minutes
<Separation conditions>
・ Time from the start of application to separation: 13 minutes
・ Separation method: Crystal rise
・ Crystal movement speed with respect to crystal production equipment at the time of separation: +200 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of separation: -350 mm / min
-Relative speed of crystal and melt surface at separation: 550mm / min (enlarge)
<Cooling conditions after separation>
・ Cooling rate of crystal after separation: Melting point to 850 ° C. at 8 ° C./min
Table 6 shows the conductivity type, resistivity, crystal part at the time of oxygen concentration separation, body part length, crystal diameter, and dissociation success rate without dislocation in that case.
[0087]
[Table 6]
Figure 0003683735
[0088]
As can be seen from Table 6, when the time from the start of putting the silicon single crystal into the melt to the time when the silicon single crystal is separated from the melt is 20 minutes or less, the silicon single crystal from the melt has a probability of 80% or more. It can be seen that can be separated without dislocation.
[0089]
Example 7
Using the apparatus of FIG. 1, the silicon single crystal being grown was separated from the melt under the following conditions.
[0090]
<Crystal growth conditions before incorporation>
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing apparatus before attaching: +0.8 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus before application: +0.2 mm / min
・ Relative speed of crystal before melt and melt surface: 0.6mm / min (enlarge)
-Interface shape before fitting: Convex upward
<Conditions for installation>
・ Applying method: Crystal descent
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing apparatus at the time of application: −2.0 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of application: 0.0 mm / min
・ Relative speed of crystal and melt surface during application: 2 mm / min (reduction)
・ Putting length: 32mm
<Conditions from completion of application to separation>
・ Time from completion of application to separation: 0 minutes
<Separation conditions>
・ Time from the start of application to separation: 16 minutes
・ Separation method: Crystal rise and melt surface fall
・ Crystal movement speed with respect to crystal production equipment at the time of separation: +200 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of separation: -350 mm / min
-Relative speed between crystal and melt surface at separation: 550 mm / min (enlarge)
<Cooling conditions after separation>
・ Cooling rate of crystal after separation: Melting point to 850 ° C. at 6 ° C./min
Table 7 shows the conductivity type, resistivity, crystal part at the time of oxygen concentration separation, main body length, crystal diameter, and the success rate of separation without dislocation in that case.
[0091]
[Table 7]
Figure 0003683735
[0092]
As can be seen from Table 7, when the time from when the silicon single crystal starts to be put into the melt until the silicon single crystal is separated from the melt is 20 minutes or less, the silicon single crystal from the melt has a probability of 80% or more. It can be seen that can be separated without dislocation.
[0093]
Example 8
Using the apparatus of FIG. 1, the silicon single crystal being grown was separated from the melt under the following conditions.
[0094]
<Crystal growth conditions before incorporation>
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing apparatus before attaching: +0.8 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus before application: 0.0 mm / min
・ Relative speed between crystal and melt surface before application: 0.8mm / min (enlarge)
-Interface shape before fitting: Convex upward
<Conditions for installation>
・ Applying method: Crystal descent
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing apparatus at the time of attachment: -1200 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of application: 0.0 mm / min
・ Relative speed of crystal and melt surface at the time of dipping: 1200 mm / min (reduction)
・ Putting length: 30mm
<Conditions from completion of application to separation>
・ Crystal movement speed for crystal manufacturing equipment from completion of application to separation: +0.8 mm / min
・ Melting surface moving speed for crystal manufacturing equipment from completion of application to separation: 0.0 mm / min
・ Relative speed between crystal and melt surface from completion of application to separation: 0.8 mm / min (enlarge)
・ Time from completion of attachment to separation: 25 minutes
<Separation conditions>
・ Time from the start of application to separation: 25 minutes
・ Separation method: Melting surface descent
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing equipment at the time of separation: +0.8 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of separation: -200 mm / min
-Relative speed of crystal and melt surface at the time of separation: 200.8 mm / min (enlarge)
<Cooling conditions after separation>
・ Cooling rate of crystal after separation: melting point to 850 ° C. at 40 ° C./min
Table 8 shows the conductivity type, resistivity, crystal part at the time of oxygen concentration separation, body part length, crystal diameter, and dissociation success rate without dislocation in that case.
[0095]
[Table 8]
Figure 0003683735
[0096]
As can be seen from Table 8, when the crystal is separated from the melt after the crystal is put into the melt, the silicon single crystal can be separated from the melt with no dislocation with a probability of 70% or more.
[0097]
Example 9
Using the apparatus of FIG. 1, the silicon single crystal being grown was separated from the melt under the following conditions.
[0098]
<Crystal growth conditions before incorporation>
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing apparatus before attaching: +0.8 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus before application: 0.0 mm / min
・ Relative speed between crystal and melt surface before application: 0.8mm / min (enlarge)
-Interface shape before fitting: Convex upward
<Conditions for installation>
・ Applying method: Melt surface rise
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing equipment at the time of application: +0.8 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of application: +200 mm / min
・ Relative speed of crystal and melt surface at the time of application: 199.2 mm / min (reduction)
・ Putting length: 30mm
<Conditions from completion of application to separation>
・ Crystal movement speed for crystal manufacturing equipment from completion of application to separation: +0.8 mm / min
・ Melting surface moving speed for crystal manufacturing equipment from completion of application to separation: 0.0 mm / min
・ Relative speed between crystal and melt surface from completion of application to separation: 0.8 mm / min (enlarge)
・ Time from completion of attachment to separation: 25 minutes
<Separation conditions>
・ Time from the start of application to separation: 25 minutes
・ Separation method: Crystal rise
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing equipment at the time of separation: +250 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of separation: 0.0 mm / min
-Relative speed of crystal and melt surface at separation: 250 mm / min (enlarge)
<Cooling conditions after separation>
-Cooling rate of crystal after separation: Melting point-850 ° C to 44 ° C / min
Table 9 shows the conductivity type, resistivity, crystal part at the time of oxygen concentration separation, main body length, crystal diameter, and dissociation success rate without dislocation in that case.
[0099]
[Table 9]
Figure 0003683735
[0100]
As can be seen from Table 9, when the silicon single crystal and the melt surface approach each other at a relative speed of 1000 mm / min or less when the silicon single crystal is put into the melt, there is a probability of 80% or more. It can be seen that the single crystal can be separated without dislocation.
[0101]
Example 10
Using the apparatus of FIG. 1, the silicon single crystal being grown was separated from the melt under the following conditions.
[0102]
<Crystal growth conditions before incorporation>
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing equipment before application: +0.6 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus before application: 0.0 mm / min
・ Relative speed of crystal before melt and melt surface: 0.6mm / min (enlarge)
-Interface shape before fitting: Convex upward
<Conditions for installation>
・ Applying method: Crystal descent and melt surface rise
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing apparatus at the time of fitting: −700 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of application: +400 mm / min
・ Relative speed between crystal and melt surface during application: 1100 mm / min (reduction)
・ Putting length: 10mm
<Conditions from completion of application to separation>
・ Crystal movement speed for crystal manufacturing equipment from completion of application to separation: +0.6 mm / min
・ Melting surface moving speed for crystal manufacturing equipment from completion of application to separation: 0.0 mm / min
-Relative speed of crystal and melt surface from completion of application to separation: 0.6 mm / min (enlarge)
・ Time from completion of application to separation: 22 minutes
<Separation conditions>
・ Time from the start of application to separation: 22 minutes
・ Separation method: Melting surface descent
・ Crystal movement speed with respect to crystal production equipment at the time of separation: +0.6 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of separation: -290 mm / min
-Relative speed of crystal and melt surface at the time of separation: 290.6 mm / min (enlarge)
<Cooling conditions after separation>
・ Crystal cooling rate after separation: 38 ° C./min from melting point to 850 ° C.
Table 10 shows the conductivity type, resistivity, crystal part at the time of disconnecting the oxygen concentration, the length of the main body, the crystal diameter, and the disconnection success rate without dislocation in that case.
[0103]
[Table 10]
Figure 0003683735
[0104]
As can be seen from Table 10, when the length of the silicon single crystal applied to the melt is 1 mm or more and less than 30 mm, the silicon single crystal is separated from the melt with no dislocation with a probability of 80% or more. You can see that
[0105]
Example 11
Using the apparatus of FIG. 1, the silicon single crystal being grown was separated from the melt under the following conditions.
[0106]
<Crystal growth conditions before incorporation>
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing apparatus before attaching: +0.8 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus before application: 0.0 mm / min
・ Relative speed between crystal and melt surface before application: 0.8mm / min (enlarge)
-Interface shape before fitting: Convex upward
<Conditions for installation>
・ Applying method: Crystal descent
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing apparatus at the time of attaching: −1050 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of application: 0.0 mm / min
-Relative speed between crystal and melt surface during application: 1050 mm / min (reduction)
・ Putting length: 33mm
<Conditions from completion of application to separation>
・ Crystal movement speed for crystal manufacturing equipment from completion of application to separation: +0.8 mm / min
・ Melting surface moving speed for crystal manufacturing equipment from completion of application to separation: 0.0 mm / min
・ Relative speed between crystal and melt surface from completion of application to separation: 0.8 mm / min (enlarge)
・ Time from completion of attachment to separation: 12 minutes
<Separation conditions>
・ Time from the start of application to separation: 13 minutes
・ Separation method: Crystal rise
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing equipment at the time of separation: +100 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of separation: -150 mm / min
-Relative speed of crystal and melt surface at separation: 250 mm / min (enlarge)
<Cooling conditions after separation>
・ Cooling rate of crystal after separation: 48 ° C./min from melting point to 850 ° C.
Table 11 shows the conductivity type, resistivity, crystal part at the time of oxygen concentration separation, main body length, crystal diameter, and dissociation success rate without dislocation in that case.
[0107]
[Table 11]
Figure 0003683735
[0108]
As can be seen from Table 11, when the time from the start of putting the silicon single crystal into the melt to the separation of the silicon single crystal from the melt is 20 minutes or less, the silicon single crystal from the melt has a probability of 80% or more. It can be seen that can be separated without dislocation.
[0109]
Example 12
Using the apparatus of FIG. 1, the silicon single crystal being grown was separated from the melt under the following conditions.
[0110]
<Crystal growth conditions before incorporation>
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing apparatus before attaching: +0.8 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus before application: 0.0 mm / min
・ Relative speed between crystal and melt surface before application: 0.8mm / min (enlarge)
-Interface shape before fitting: Convex upward
<Conditions for installation>
・ Applying method: Crystal descent
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing apparatus at the time of application: −2.0 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of application: 0.0 mm / min
・ Relative speed of crystal and melt surface during application: 2 mm / min (reduction)
・ Putting length: 32mm
<Conditions from completion of application to separation>
・ Time from completion of application to separation: 0 minutes
<Separation conditions>
・ Time from the start of application to separation: 16 minutes
・ Separation method: Crystal rise and melt surface fall
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing equipment at the time of separation: +150 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of separation: -100 mm / min
-Relative speed of crystal and melt surface at separation: 250 mm / min (enlarge)
<Cooling conditions after separation>
・ Crystal cooling rate after separation: 36 ° C./min from melting point to 850 ° C.
Table 12 shows the conductivity type, resistivity, crystal part at the time of oxygen concentration separation, main body length, crystal diameter, and dissociation success rate without dislocation in that case.
[0111]
[Table 12]
Figure 0003683735
[0112]
As can be seen from Table 12, when the time from the start of putting the silicon single crystal into the melt until the time when the silicon single crystal is separated from the melt is 20 minutes or less, the silicon single crystal from the melt has a probability of 80% or more. It can be seen that can be separated without dislocation.
[0113]
Example 13
Using the apparatus of FIG. 1, the silicon single crystal being grown was separated from the melt under the following conditions.
[0114]
<Crystal growth conditions before incorporation>
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing apparatus before attaching: +1.0 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus before application: +0.2 mm / min
・ Relative speed between crystal and melt surface before application: 0.8mm / min (enlarge)
-Interface shape before fitting: Convex upward
<Conditions for installation>
・ Applying method: Crystal descent
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing apparatus at the time of attaching: −1050 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of application: 0.0 mm / min
-Relative speed between crystal and melt surface during application: 1050 mm / min (reduction)
・ Putting length: 33mm
<Conditions from completion of application to separation>
・ Crystal movement speed for crystal production equipment from completion of application to separation: +1.0 mm / min
・ Melting surface moving speed for crystal manufacturing equipment from completion of application to separation: +0.9 mm / min
・ Relative speed between crystal and melt surface from completion of application to separation: 0.1 mm / min (enlarge)
・ Time from completion of application to separation: 22 minutes
<Separation conditions>
・ Time from the start of application to separation: 22 minutes
・ Separation method: Crystal rise and melt surface fall
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing equipment at the time of separation: +1.0 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of separation: -200 mm / min
-Relative speed of crystal and melt surface at separation: 201 mm / min (enlarge)
<Cooling conditions after separation>
・ Cooling rate of crystal after separation: Melting point to 850 ° C. at 8 ° C./min
Table 13 shows the conductivity type, resistivity, crystal part at the time of oxygen concentration separation, body part length, crystal diameter, and dissociation success rate without dislocation in that case.
[0115]
[Table 13]
Figure 0003683735
[0116]
As can be seen from Table 13, when the silicon single crystal is separated from the melt, when the silicon single crystal and the melt surface move away at a relative speed of 5 mm / min or more and less than 300 mm / min, the melt has a probability of 80% or more. It can be seen that the silicon single crystal can be separated without dislocation.
[0117]
Example 14
Using the apparatus of FIG. 1, the silicon single crystal being grown was separated from the melt under the following conditions.
[0118]
<Crystal growth conditions before incorporation>
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing apparatus before attaching: +1.0 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus before application: +0.2 mm / min
・ Relative speed between crystal and melt surface before application: 0.8mm / min (enlarge)
-Interface shape before fitting: Convex upward
<Conditions for installation>
・ Applying method: Melt surface rise
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing equipment at the time of application: +1.0 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of fitting: +1040 mm / min
・ Relative speed between crystal and melt surface during application: 1039 mm / min (reduction)
・ Putting length: 33mm
<Conditions from completion of application to separation>
・ Crystal movement speed for crystal production equipment from completion of application to separation: +1.0 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus from completion of application to separation: +1.0 mm / min
-Relative speed of crystal and melt surface from completion of application to separation: 0.0 mm / min (growth stop)
・ Time from completion of application to separation: 22 minutes
<Separation conditions>
・ Time from the start of application to separation: 22 minutes
・ Separation method: Crystal rise and melt surface fall
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing equipment at the time of separation: +1.0 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of separation: -200 mm / min
-Relative speed of crystal and melt surface at separation: 201 mm / min (enlarge)
<Cooling conditions after separation>
・ Cooling rate of crystal after separation: melting point to 850 ° C. at 10 ° C./min
Table 14 shows the conductivity type, resistivity, crystal part at the time of oxygen concentration separation, main body length, crystal diameter, and dissociation success rate without dislocation in that case.
[0119]
[Table 14]
Figure 0003683735
[0120]
As can be seen from Table 14, when the silicon single crystal and the melt surface are held at a relative speed of 0 mm / min after the silicon single crystal has been put into the melt, the melt has a probability of 80% or more. It can be seen that the silicon single crystal can be separated without dislocation.
[0121]
Example 15
Using the apparatus of FIG. 1, the silicon single crystal being grown was separated from the melt under the following conditions.
[0122]
<Crystal growth conditions before incorporation>
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing apparatus before attaching: +1.0 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus before application: +0.2 mm / min
・ Relative speed between crystal and melt surface before application: 0.8mm / min (enlarge)
-Interface shape before fitting: Convex upward
<Conditions for installation>
・ Applying method: Melt rise
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing equipment at the time of application: +1.0 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of fitting: +1040 mm / min
・ Relative speed between crystal and melt surface during application: 1039 mm / min (reduction)
・ Putting length: 33mm
<Conditions from completion of application to separation>
・ Crystal movement speed for crystal manufacturing equipment from completion of application to separation: +1.0 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus from completion of application to separation: +1.0 mm / min
-Relative speed of crystal and melt surface from completion of application to separation: 0.0 mm / min (growth stop)
・ Time from completion of application to separation: 10 minutes
<Separation conditions>
・ Time from the start of application to separation: 10 minutes
・ Separation method: Crystal rise and melt surface fall
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing equipment at the time of separation: +1.0 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of separation: -200 mm / min
-Relative speed of crystal and melt surface at separation: 201 mm / min (enlarge)
<Cooling conditions after separation>
・ Crystal cooling rate after separation: 19 ° C./min from melting point to 850 ° C.
Table 15 shows the conductivity type, resistivity, crystal part at the time of oxygen concentration separation, body part length, crystal diameter, and dissociation success rate without dislocation in that case.
[0123]
[Table 15]
Figure 0003683735
[0124]
As can be seen from Table 15, when the silicon single crystal and the melt surface are held at a relative speed of 0 mm / min for 10 minutes or less after the introduction of the silicon single crystal into the melt is completed, it is 85% or more. It can be seen that the silicon single crystal can be separated from the melt without dislocation with probability.
[0125]
Example 16
Using the apparatus of FIG. 1, the silicon single crystal being grown was separated from the melt under the following conditions.
[0126]
<Crystal growth conditions before incorporation>
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing apparatus before application: +0.5 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus before application: +0.1 mm / min
-Relative speed between crystal and melt surface before application: 0.4 mm / min (enlarge)
・ Interface shape before fitting: Flat
<Conditions for installation>
・ Applying method: Melt rise
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing equipment at the time of application: +1.0 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of fitting: +1040 mm / min
・ Relative speed between crystal and melt surface during application: 1039 mm / min (reduction)
・ Putting length: 33mm
<Conditions from completion of application to separation>
・ Crystal movement speed for crystal manufacturing equipment from completion of application to separation: +0.5 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus from completion of application to separation: +0.4 mm / min
・ Relative speed between crystal and melt surface from completion of application to separation: 0.1 mm / min (enlarge)
・ Time from completion of application to separation: 22 minutes
<Separation conditions>
・ Time from the start of application to separation: 22 minutes
・ Separation method: Crystal rise and melt surface fall
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing equipment at the time of separation: +0.5 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of separation: -200 mm / min
-Relative speed of crystal and melt surface at the time of separation: 200.5 mm / min (enlarge)
<Cooling conditions after separation>
・ Cooling rate of crystal after separation: Melting point to 850 ° C. at 14 ° C./min
Table 16 shows the conductivity type, resistivity, crystal part at the time of oxygen concentration separation, main body length, crystal diameter, and dissociation success rate without dislocation in that case.
[0127]
[Table 16]
Figure 0003683735
[0128]
As can be seen from Table 16, when the silicon single crystal is moved away from the melt surface at a relative speed of 0.5 mm / min or less in the growth process of the silicon single crystal immediately before the silicon single crystal is put into the melt, it is 80% or more. It can be seen that the silicon single crystal can be separated from the melt without dislocation with probability.
[0129]
Example 17
Using the apparatus of FIG. 1, the silicon single crystal being grown was separated from the melt under the following conditions.
[0130]
<Crystal growth conditions before incorporation>
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing apparatus before attaching: +0.3 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus before application: +0.1 mm / min
・ Relative speed between crystal and melt surface before application: 0.2 mm / min (enlarge)
-Interface shape before fitting: convex downward
<Conditions for installation>
・ Applying method: Melt rise
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing equipment at the time of application: +1.0 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of fitting: +1040 mm / min
・ Relative speed between crystal and melt surface during application: 1039 mm / min (reduction)
・ Putting length: 33mm
<Conditions from completion of application to separation>
・ Crystal movement speed for crystal manufacturing equipment from completion of application to separation: +0.5 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus from completion of application to separation: +0.4 mm / min
・ Relative speed between crystal and melt surface from completion of application to separation: 0.1 mm / min (enlarge)
・ Time from completion of application to separation: 22 minutes
<Separation conditions>
・ Time from the start of application to separation: 22 minutes
・ Separation method: Crystal rise and melt surface fall
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing equipment at the time of separation: +0.5 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of separation: -200 mm / min
-Relative speed of crystal and melt surface at the time of separation: 200.5 mm / min (enlarge)
<Cooling conditions after separation>
・ Cooling rate of crystal after separation: Melting point to 850 ° C. at 8 ° C./min
Table 17 shows the conductivity type, resistivity, crystal part at the time of oxygen concentration separation, main body length, crystal diameter, and dissociation success rate without dislocation in that case.
[0131]
[Table 17]
Figure 0003683735
[0132]
As can be seen from Table 17, when the shape of the solid-liquid interface of the silicon single crystal when the silicon single crystal is put into the melt is convex downward, the silicon single crystal is dislocation-free from the melt with a probability of 85% or more. It can be seen that it can be separated.
[0133]
Example 18
Using the apparatus of FIG. 1, the silicon single crystal being grown was separated from the melt under the following conditions.
[0134]
<Crystal growth conditions before incorporation>
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing apparatus before attaching: +0.8 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus before application: +0.6 mm / min
・ Relative speed between crystal and melt surface before application: 0.2 mm / min (enlarge)
-Interface shape before fitting: convex downward
<Conditions for installation>
・ Applying method: Melt surface rise
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing equipment at the time of application: +0.8 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of application: +200 mm / min
・ Relative speed of crystal and melt surface at the time of application: 199.2 mm / min (reduction)
・ Putting length: 7mm
<Conditions from completion of application to separation>
・ Crystal movement speed for crystal manufacturing equipment from completion of application to separation: +0.8 mm / min
・ Melting surface moving speed for crystal manufacturing equipment from completion of application to separation: +0.8 mm / min
-Relative speed of crystal and melt surface from completion of application to separation: 0.0 mm / min (growth stop)
・ Time from completion of attachment to separation: 5 minutes
<Separation conditions>
・ Time from the start of application to separation: 5 minutes
・ Separation method: Crystal rise and melt surface fall
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing equipment at the time of separation: +0.8 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of separation: -200 mm / min
-Relative speed of crystal and melt surface at the time of separation: 200.8 mm / min (enlarge)
<Cooling conditions after separation>
・ Crystal cooling rate after separation: Melting point to 850 ° C. at 5 ° C./min
Table 18 shows the conductivity type, resistivity, crystal part at the time of oxygen concentration separation, body part length, crystal diameter, and the success rate of separation without dislocation in that case.
[0135]
[Table 18]
Figure 0003683735
[0136]
As can be seen from Table 18, when the silicon single crystal is put into the melt, the silicon single crystal approaches the melt surface at a relative speed of 1000 mm / min or less, and the silicon single crystal is put into the melt. When the length of the silicon single crystal is 3 mm or more and less than 30 mm and the silicon single crystal is separated from the melt after the silicon single crystal has been put into the melt, the relative speed of the silicon single crystal and the melt surface is 5 mm / min or more and less than 300 mm / min. And the silicon single crystal and the melt surface are held at a relative speed of 0 mm / min for 10 minutes or less after the silicon single crystal is completely put into the melt, and the silicon single crystal is put into the melt. In the previous silicon single crystal growth process, the silicon single crystal is moved away from the melt surface at a relative speed of 0.5 mm / min or less, and the silicon single crystal is inserted into the melt. When the solid-liquid interface shape of emission single crystal is convex down, it can be seen that can be separated remains the silicon single crystal dislocation-free from the melt at a probability of 95% or more.
[0137]
Example 19
Using the apparatus of FIG. 1, the silicon single crystal being grown was separated from the melt under the following conditions.
[0138]
<Crystal growth conditions before incorporation>
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing apparatus before attaching: +1.0 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus before application: 0.0 mm / min
・ Relative speed of crystal before melt and melt surface: 1.0mm / min (enlarge)
-Interface shape before fitting: Convex upward
<Conditions for installation>
・ Applying method: Melt surface rise
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing equipment at the time of application: +1.0 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of fitting: +1040 mm / min
・ Relative speed between crystal and melt surface during application: 1039 mm / min (reduction)
・ Putting length: 33mm
<Conditions from completion of application to separation>
・ Crystal movement speed for crystal manufacturing equipment from completion of application to separation: +1.0 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus from completion of application to separation: +1.2 mm / min
・ Relative speed between crystal and melt surface from completion of application to separation: 0.2 mm / min (reduction)
・ Time from completion of application to separation: 22 minutes
<Separation conditions>
・ Time from the start of application to separation: 22 minutes
・ Separation method: Crystal rise and melt surface fall
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing equipment at the time of separation: +1.0 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of separation: -200 mm / min
-Relative speed of crystal and melt surface at separation: 201 mm / min (enlarge)
<Cooling conditions after separation>
・ Crystal cooling rate after separation: 38 ° C./min from melting point to 850 ° C.
Table 19 shows the conductivity type, resistivity, crystal part at the time of oxygen concentration separation, body part length, crystal diameter, and dissociation success rate without dislocation in that case.
[0139]
[Table 19]
Figure 0003683735
[0140]
As can be seen from Table 19, when the silicon single crystal is separated from the melt, when the silicon single crystal and the melt surface are moved away at a relative speed of 5 mm / min or more and less than 300 mm / min, the probability of 80% or more is reached from the melt. It can be seen that the silicon single crystal can be separated without dislocation.
[0141]
Example 20
Using the apparatus of FIG. 1, the silicon single crystal being grown was separated from the melt under the following conditions.
[0142]
<Crystal growth conditions before incorporation>
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing apparatus before attaching: +1.0 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus before application: 0.0 mm / min
・ Relative speed of crystal before melt and melt surface: 1.0mm / min (enlarge)
-Interface shape before fitting: Convex upward
<Conditions for installation>
・ Applying method: Melt rise
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing equipment at the time of application: +1.0 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of fitting: +1040 mm / min
・ Relative speed between crystal and melt surface during application: 1039 mm / min (reduction)
・ Putting length: 33mm
<Conditions from completion of application to separation>
・ Crystal movement speed for crystal manufacturing equipment from completion of application to separation: +1.0 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus from completion of application to separation: +1.3 mm / min
・ Relative speed between crystal and melt surface from completion of application to separation: 0.3 mm / min (reduction)
・ Time from completion of application to separation: 10 minutes
<Separation conditions>
・ Time from the start of application to separation: 10 minutes
・ Separation method: Crystal rise and melt surface fall
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing equipment at the time of separation: +1.0 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of separation: -200 mm / min
-Relative speed of crystal and melt surface at separation: 201 mm / min (enlarge)
<Cooling conditions after separation>
・ Cooling rate of crystal after separation: 39 ° C./min from melting point to 850 ° C.
Table 20 shows the conductivity type, resistivity, crystal part at the time of oxygen concentration separation, main body length, crystal diameter, and dissociation success rate without dislocation in that case.
[0143]
[Table 20]
Figure 0003683735
[0144]
As can be seen from Table 20, when the silicon single crystal and the melt surface are separated from the melt at a relative speed of 5 mm / min or more and less than 300 mm / min when separated from the melt of the silicon single crystal, there is a probability of 80% or more from the melt. It can be seen that the silicon single crystal can be separated without dislocation.
[0145]
Example 21
Using the apparatus of FIG. 1, the silicon single crystal being grown was separated from the melt under the following conditions.
[0146]
<Crystal growth conditions before incorporation>
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing apparatus before application: +0.5 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus before application: 0.0 mm / min
・ Relative speed between crystal and melt surface before applying: 0.5 mm / min (enlarge)
・ Interface shape before fitting: Flat
<Conditions for installation>
・ Applying method: Melt rise
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing equipment at the time of application: +0.5 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of fitting: +1040 mm / min
-Relative speed between crystal and melt surface during application: 1039.5 mm / min (reduction)
・ Putting length: 33mm
<Conditions from completion of application to separation>
・ Crystal movement speed for crystal manufacturing equipment from completion of application to separation: +0.5 mm / min
・ Melting surface moving speed for crystal manufacturing equipment from completion of application to separation: +0.8 mm / min
・ Relative speed between crystal and melt surface from completion of application to separation: 0.3 mm / min (reduction)
・ Time from completion of application to separation: 22 minutes
<Separation conditions>
・ Time from the start of application to separation: 22 minutes
・ Separation method: Crystal rise and melt surface fall
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing equipment at the time of separation: +0.5 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of separation: -200 mm / min
-Relative speed of crystal and melt surface at the time of separation: 200.5 mm / min (enlarge)
<Cooling conditions after separation>
・ Cooling rate of crystal after separation: melting point to 850 ° C. at 45 ° C./min
Table 21 shows the conductivity type, resistivity, crystal part at the time of oxygen concentration separation, main body length, crystal diameter, and dissociation success rate without dislocation in that case.
[0147]
[Table 21]
Figure 0003683735
[0148]
As can be seen from Table 21, when the silicon single crystal is moved away from the melt surface at a relative speed of 0.5 mm / min or less in the growth process of the silicon single crystal immediately before the silicon single crystal is put into the melt, it is 80% or more. It can be seen that the silicon single crystal can be separated from the melt without dislocation with probability.
[0149]
Example 22
Using the apparatus of FIG. 1, the silicon single crystal being grown was separated from the melt under the following conditions.
[0150]
<Crystal growth conditions before incorporation>
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing apparatus before attaching: +0.3 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus before application: 0.0 mm / min
・ Relative speed between crystal and melt surface before applying: 0.3 mm / min (enlarge)
-Interface shape before fitting: convex downward
<Conditions for installation>
・ Applying method: Melt rise
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing equipment at the time of application: +0.3 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of fitting: +1040 mm / min
・ Relative speed between crystal and melt surface at the time of application: 1039.7 mm / min (reduction)
・ Putting length: 33mm
<Conditions from completion of application to separation>
・ Crystal movement speed for crystal manufacturing equipment from completion of application to separation: +0.3 mm / min
・ Melting surface moving speed for crystal manufacturing equipment from completion of application to separation: +0.5 mm / min
・ Relative speed between crystal and melt surface from completion of application to separation: 0.2 mm / min (reduction)
・ Time from completion of application to separation: 22 minutes
<Separation conditions>
・ Time from the start of application to separation: 22 minutes
・ Separation method: Crystal rise and melt surface fall
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing equipment at the time of separation: +0.3 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of separation: -200 mm / min
-Relative speed of crystal and melt surface at the time of separation: 200.3 mm / min (enlarge)
<Cooling conditions after separation>
・ Crystal cooling rate after separation: 36 ° C./min from melting point to 850 ° C.
Table 22 shows the conductivity type, resistivity, crystal part at the time of oxygen concentration separation, body part length, crystal diameter, and dissociation success rate without dislocation in that case.
[0151]
[Table 22]
Figure 0003683735
[0152]
As can be seen from Table 22, when the solid-liquid interface shape of the silicon single crystal when the silicon single crystal is put into the melt is convex downward, the silicon single crystal is not dislocated from the melt with a probability of 85% or more. It can be seen that it can be separated.
[0153]
Example 23
Using the apparatus of FIG. 1, the silicon single crystal being grown was separated from the melt under the following conditions.
[0154]
<Crystal growth conditions before incorporation>
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing apparatus before attaching: +0.2 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus before application: 0.0 mm / min
・ Relative speed between crystal and melt surface before application: 0.2 mm / min (enlarge)
-Interface shape before fitting: convex downward
<Conditions for installation>
・ Applying method: Melt surface rise
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing equipment at the time of application: +0.2 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of application: +200 mm / min
・ Relative speed of crystal and melt surface at the time of applying: 199.8 mm / min (reduction)
・ Putting length: 7mm
<Conditions from completion of application to separation>
・ Crystal movement speed for crystal manufacturing equipment from completion of application to separation: +0.2 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus from completion of application to separation: +0.4 mm / min
・ Relative speed between crystal and melt surface from completion of application to separation: 0.2 mm / min (reduction)
・ Time from completion of attachment to separation: 5 minutes
<Separation conditions>
・ Time from the start of application to separation: 5 minutes
・ Separation method: Crystal rise and melt surface fall
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing equipment at the time of separation: +0.2 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of separation: -200 mm / min
-Relative speed of crystal and melt surface at the time of separation: 200.2 mm / min (enlarge)
<Cooling conditions after separation>
・ Cooling rate of crystal after separation: melting point to 850 ° C. at 40 ° C./min
Table 23 shows the conductivity type, resistivity, crystal part at the time of oxygen concentration separation, main body length, crystal diameter, and dissociation success rate without dislocation in that case.
[0155]
[Table 23]
Figure 0003683735
[0156]
As can be seen from Table 23, when the silicon single crystal is put into the melt, the silicon single crystal approaches the melt surface at a relative speed of 1000 mm / min or less, and the silicon single crystal is put into the melt. When the length of the silicon single crystal is 3 mm or more and less than 30 mm and the silicon single crystal is separated from the melt after the silicon single crystal starts to be put into the melt, the relative speed of the silicon single crystal and the melt surface is 5 mm / min or more and less than 300 mm / min. The silicon single crystal is moved away from the melt surface at a relative speed of 0.5 mm / min or less in the growth process of the silicon single crystal immediately before the silicon single crystal is put into the melt, and the silicon single crystal is melted into the melt. When the solid-liquid interface shape of the silicon single crystal at the time of application is convex downward, the silicon single crystal can be separated from the melt without dislocation with a probability of 90% or more. It rukoto be seen.
[0157]
Comparative Example 1
Using the apparatus of FIG. 1, the silicon single crystal being grown was separated from the melt under the following conditions.
[0158]
<Crystal growth conditions before separation>
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing apparatus before separation: +0.3 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus before separation: +0.1 mm / min
・ Relative speed between crystal and melt surface before separation: 0.2 mm / min (reduction)
・ Interface shape before separation: convex downward
<Presence / absence of attachment operation>
・ No fitting operation
<Separation conditions>
・ Separation method: Crystal rise
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing equipment at the time of separation: +400 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of separation: 0.0 mm / min
・ Relative speed of crystal and melt surface at separation: 400mm / min (enlarge)
・ Separation length: 50mm
<Cooling conditions after separation>
・ Cooling rate of crystal after separation: Melting point to 850 ° C. at 9 ° C./min
Table 24 shows the conductivity type, resistivity, crystal part at the time of oxygen concentration separation, body part length, crystal diameter, number of tests, and dissociation success rate without dislocation in that case.
[0159]
[Table 24]
Figure 0003683735
[0160]
As can be seen from Table 24, in the case where the operation of putting the crystal into the melt is not performed, even if the separation speed from the melt is 300 mm / min or more and the separation distance is 20 mm or more, the silicon from the melt is used. It can be seen that the success rate of separating the single crystal without dislocation is 70% or less. In addition, when the operation of immersing the crystal in the melt is not performed, the silicon single crystal is not dislocated from the melt even if the crystal is separated from the melt after reducing the pulling speed of the crystal before separation. It can be seen that the success rate is 70% or less.
[0161]
Comparative Example 2
Using the apparatus of FIG. 1, the silicon single crystal being grown was separated from the melt under the following conditions.
[0162]
<Crystal growth conditions before separation>
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing equipment before separation: 0.0 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus before separation: 0.0 mm / min
-Relative speed between crystal and melt surface before separation: 0.0 mm / min (stopping pulling up)
・ Pulling stop time: 5 minutes ・ Interface shape before detachment: convex downward <With / without embedment operation> ・ Without embedment operation <Disconnect condition> ・ Disconnect method: Crystal movement speed with respect to the crystal manufacturing equipment during crystal ascent and disconnection : +400 mm / min. Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of separation: 0.0 mm / min. Relative speed of crystal and melt surface at the time of separation: 400 mm / min (enlarged). Detaching length: 50 mm <separation Subsequent cooling conditions> -Crystal cooling rate after separation: 7 ° C./min from melting point to 850 ° C. Conductivity type, resistivity, crystal part at the time of disconnecting oxygen concentration, length of main body, crystal Table 25 shows the diameter, the number of test pieces, and the separation success rate without dislocation in that case.
[0163]
[Table 25]
Figure 0003683735
[0164]
As can be seen from Table 25, when the operation of putting the crystal into the melt is not performed, even if the separation speed from the melt is 300 mm / min or more and the separation distance is 20 mm or more, silicon is used from the melt. It can be seen that the success rate of separating the single crystal without dislocation is 70% or less. In addition, when the operation of putting the crystal into the melt is not performed, the silicon single crystal is successfully separated from the melt without dislocation even when the pulling of the crystal is stopped before the separation and is held at that position. It can be seen that the rate is 70% or less.
[0165]
Comparative Example 3
Using the apparatus of FIG. 1, the silicon single crystal being grown was separated from the melt under the following conditions.
[0166]
<Crystal growth conditions before separation>
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing apparatus before separation: +0.2 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus before separation: +0.02 mm / min
・ Relative velocity between crystal and melt surface before separation: 0.18 mm / min (enlarge)
・ Interface shape before separation: convex downward
<Presence / absence of attachment operation>
・ No fitting operation
<Separation conditions>
・ Separation method: Crystal rise
・ Crystal movement speed with respect to crystal production equipment at the time of separation: +200 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of separation: 0.0 mm / min
・ Relative speed of crystal and melt surface at separation: 200mm / min (enlarge)
・ Separation length: 20mm
<Cooling conditions after separation>
-Cooling rate of crystal after separation: 1.5 ° C / min
Table 26 shows the conductivity type, resistivity, crystal part at the time of disconnecting the oxygen concentration, length of the main body part, crystal diameter, number of tests, and dissociation success rate without dislocation in that case.
[0167]
[Table 26]
Figure 0003683735
[0168]
As can be seen from Table 26, when the operation of putting the crystal into the melt is not performed, the silicon single crystal is removed from the melt even if the cooling rate of the crystal after separation is within the range of 60 to 250 ° C./hour. It can be seen that the success rate of separation without dislocation is 70% or less.
[0169]
Comparative Example 4
Using the apparatus of FIG. 1, the silicon single crystal being grown was separated from the melt under the following conditions.
[0170]
<Crystal growth conditions before separation>
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing apparatus before separation: +0.3 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus before separation: +0.02 mm / min
-Relative speed between crystal and melt surface before separation: 0.28 mm / min (enlarge)
・ Interface shape before separation: convex downward
<Presence / absence of attachment operation>
・ No fitting operation
<Separation conditions>
・ Separation method: Crystal rise
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing equipment at the time of separation: +180 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of separation: 0.0 mm / min
・ Relative speed of crystal and melt surface at the time of separation: 180 mm / min (enlarge)
・ Separation length: 25mm
<Cooling conditions after separation>
・ Crystal cooling rate after separation: 4 ℃ / min
Table 27 shows the conductivity type, resistivity, crystal part at the time of disconnecting the oxygen concentration, main body length, crystal diameter, number of tests, and dissociation success rate without dislocation in that case.
[0171]
[Table 27]
Figure 0003683735
[0172]
As can be seen from Table 27, when the operation of putting the crystal into the melt is not performed, the silicon single crystal is removed from the melt even if the cooling rate of the crystal after separation is within the range of 60 to 250 ° C./hour. It can be seen that the success rate of separation without dislocation is 70% or less.
[0173]
Hereinafter, examples in which a method for producing a dislocation-free dislocation crystal after completion of the formation of the silicon single crystal main body is applied will be described.
[0174]
In Examples 24 to 30 described below, the conditions were the same as the common conditions.
[0175]
<Crystal growth conditions before incorporation>
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing equipment before application: +0.6 mm / min (increase)
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing device before application: 0.0 mm / min (increase)
・ Relative speed of crystal before melt and melt surface: 0.6mm / min (enlarge)
-Interface shape before fitting: Convex upward
<Conditions for installation>
・ Putting method: crucible rise
・ Crystal movement speed with respect to crystal manufacturing equipment at the time of application: +0.6 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of application: +200 mm / min
・ Relative speed of crystal and melt surface at the time of application: 199.4 mm / min (reduction)
・ Putting length: 10mm
<Conditions from completion of application to separation>
・ Crystal movement speed for crystal manufacturing equipment from completion of application to separation: +0.6 mm / min
・ Melting surface moving speed for crystal manufacturing equipment from completion of application to separation: 0.0 mm / min
・ Relative speed between crystal and melt surface from completion of application to separation: 0.6 mm / min
・ Time from completion of attachment to separation: 5 minutes
<Separation conditions>
・ Time from the start of application to separation: 5 minutes
・ Separation method: crucible lowering
・ Crystal movement speed with respect to crystal production equipment at the time of separation: +0.6 mm / min
-Melt surface moving speed with respect to the crystal manufacturing apparatus at the time of separation: -200 mm / min
-Relative speed of crystal and melt surface at the time of separation: 200.6 mm / min (enlarge)
<Cooling conditions after separation>
The following two cooling rates were used.
・ Cooling rate from crystal after separation 1: melting point to 850 ° C./8° C./min
・ Cooling rate 2 from crystal after separation: melting point to 850 ° C./40° C./min
Example 24
As conditions specific to this example, the following conditions were used.
[0176]
<Pulling conditions during crystal production from before insertion to separation>
・ Crystal diameter: 8 inches
・ Weight ratio of used polycrystal
Commercially available high purity polycrystalline silicon: 100%
Low grade polycrystalline silicon: 0%
・ Quartz crucible grade: Low alkali
・ Remaining hot water volume at the time of separation: 30kg
・ Temperature rise: 14 ° C
・ Crucible rotation: 1 rpm
・ Crystal rotation: 1 rpm
・ Real gas flow rate: 0.7m / sec
<Pull-up result>
・ Conduction type: p-type
・ Resistivity (Ω · cm): 11
・ Oxygen concentration *: (× 10 17 cm -3 ): 8.2
* Calculated using the oxygen concentration conversion factor by Japan Electronics Engineering Promotion Association
・ Crystal part at the time of separation: Main part
• Length of main body (mm): 1100 • Dislocation-free success rate: 93% (same for cooling rates 1 and 2) • Anti-seed crystal side ingot shape: as shown in FIG. Length: 3 mm From this pulling result, the silicon single crystal being grown is immersed in the melt, and then the silicon single crystal is separated from the melt. It can be seen that the dislocation-free separation success rate is improved by using only high-purity polycrystalline silicon among crystalline silicon.
[0177]
Example 25
As conditions specific to this example, the following conditions were used.
[0178]
<Pulling conditions during crystal production from before insertion to separation>
・ Crystal diameter: 8 inches
・ Weight ratio of used polycrystal
High purity polycrystalline silicon on the market: 70%
Low grade polycrystalline silicon: 30%
・ Quartz crucible grade: Low alkali
・ Remaining hot water volume at the time of separation: 11kg
・ Temperature rise: 14 ° C
・ Crucible rotation: 10 rpm
・ Crystal rotation: 1 rpm
・ Real gas flow rate: 0.7m / sec
<Pull-up result>
・ Conduction type: n-type
・ Resistivity (Ω · cm): 15
・ Oxygen concentration *: (× 10 17 cm -3 ): 9.0
* Calculated using the oxygen concentration conversion factor by Japan Electronics Engineering Promotion Association
・ Crystal part at the time of separation: Main part
• Length of main body (mm): 950 • Success rate of dislocation-free: 93% (same for cooling rates 1 and 2) • Anti-seed crystal side shape: as shown in FIG. Length: 3 mm From this pulling result, in the manufacturing method of dislocation-free silicon single crystal in which the growing silicon single crystal is immersed in the melt, and then the silicon single crystal is separated from the melt, it is low in polycrystalline silicon as a raw material. It can be seen that the success rate of dislocation-free separation is improved by increasing the rotation of the crucible even when the grade of polycrystalline silicon is included.
[0179]
Example 26
As conditions specific to this example, the following conditions were used.
[0180]
<Pulling conditions during crystal production from before insertion to separation>
・ Crystal diameter: 8 inches
・ Weight ratio of used polycrystal
Commercially available high purity polycrystalline silicon: 50%
Low grade polycrystalline silicon: 50%
・ Quartz crucible grade: Low alkali
・ Remaining hot water volume at the time of separation: 8kg
・ Temperature rise: 14 ° C
・ Crucible rotation: 1 rpm
-Crystal rotation: 8 rpm
・ Real gas flow rate: 0.7m / sec
<Pull-up result>
・ Conduction type: p-type
・ Resistivity (Ω · cm): 8.5
・ Oxygen concentration *: (× 10 17 cm -3 ): 9.2
* Calculated using the oxygen concentration conversion factor by Japan Electronics Engineering Promotion Association
・ Crystal part at the time of separation: Main part
・ Body length (mm): 1200
・ Dislocation-free success rate: 83% (same for cooling rates 1 and 2) ・ Non-seed crystal side shape: convex as shown in FIG.
From this pulling result, in the method for producing dislocation-free silicon single crystal, in which the growing silicon single crystal is immersed in the melt, and then the silicon single crystal is separated from the melt, the polycrystalline silicon used as a raw material is low grade polycrystalline. It can be seen that the dislocation-free separation success rate is improved by increasing the crystal rotation even when silicon is included.
[0181]
Example 27 It carried out on condition of the following as conditions peculiar to a present Example. Ingot <Pulling conditions during crystal production from before insertion to separation>
・ Crystal diameter: 8 inches
・ Weight ratio of used polycrystal
High purity polycrystalline silicon on the market: 70%
Low grade polycrystalline silicon: 30%
・ Quartz crucible grade: Low alkali
・ Remaining hot water volume at the time of separation: 11kg
・ Temperature rise: 45 ° C
・ Crucible rotation: 1 rpm
・ Crystal rotation: 1 rpm
・ Real gas flow rate: 0.7m / sec
<Pull-up result>
・ Conduction type: p-type
・ Resistivity (Ω · cm): 9
・ Oxygen concentration *: (× 10 17 cm -3 ): 7.2
* Calculated using the oxygen concentration conversion factor by Japan Electronics Engineering Promotion Association
・ Crystal part at the time of separation: Main part
・ Body length (mm): 800
・ Dislocation-free success rate: 87% (same for cooling rates 1 and 2) ・ Anti-seed crystal side ingot shape: as shown in FIG. In the manufacturing method of dislocation-free silicon single crystal, in which the growing silicon single crystal is immersed in the melt and then the silicon single crystal is separated from the melt, the success rate of dislocation-free separation is further improved by increasing the temperature rise width. I understand that.
[0182]
Example 28
As conditions specific to this example, the following conditions were used.
[0183]
<Pulling conditions during crystal production from before insertion to separation>
・ Crystal diameter: 12 inches
・ Weight ratio of used polycrystal
Commercially available high purity polycrystalline silicon: 60%
Low grade polycrystalline silicon: 40%
・ Quartz crucible grade: Low alkali
・ Remaining hot water volume at disconnection: 20kg
・ Temperature rise: 14 ° C
・ Crucible rotation: 1 rpm
・ Crystal rotation: 0 rpm
・ Real gas flow velocity: 12m / sec
<Pull-up result>
・ Conduction type: p-type
・ Resistivity (Ω · cm): 10
・ Oxygen concentration *: (× 10 17 cm -3 ): 8.0
* Calculated using the oxygen concentration conversion factor by Japan Electronics Engineering Promotion Association
・ Crystal part at the time of separation: Tail
・ Body length (mm): 900
・ Dislocation-free success rate: 84% (same for cooling rates 1 and 2) ・ Anti-seed crystal side ingot shape: as shown in FIG. 7, convex upward, length of overhanging portion h: 4 mm From this lifting result In the manufacturing method of dislocation-free silicon single crystal in which the growing silicon single crystal is immersed in the melt, and then the silicon single crystal is separated from the melt, the raw material polycrystalline silicon contains low grade polycrystalline silicon However, it can be seen that increasing the flow rate improves the success rate of dislocation-free separation.
[0184]
Example 29
As conditions specific to this example, the following conditions were used. <Pulling conditions during crystal production from before insertion to separation>
・ Crystal diameter: 8 inches
・ Weight ratio of used polycrystal
High purity polycrystalline silicon on the market: 0%
Low grade polycrystalline silicon: 100%
・ Quartz crucible grade: Low alkali
・ Remaining hot water volume at the time of separation: 13kg
・ Temperature rise: 45 ° C
・ Crucible rotation: 10 rpm
・ Crystal rotation: 1 rpm
・ Real gas flow velocity: 6m / sec
<Pull-up result>
・ Conduction type: p-type
・ Resistivity (Ω · cm): 10
・ Oxygen concentration *: (× 10 17 cm -3 ): 8.1
* Calculated using the oxygen concentration conversion factor by Japan Electronics Engineering Promotion Association
・ Crystal part at the time of separation: Main part
・ Body length (mm): 1000 ・ No dislocation success rate: 95% (same for cooling rates 1 and 2)
Anti-seed crystal side ingot shape: convex upward as shown in FIG.
・ Length of overhang h: 3 mm
From this pulling result, in the method for producing dislocation-free silicon single crystal in which the growing silicon single crystal is immersed in the melt, and then the silicon single crystal is separated from the melt, the polycrystalline silicon used as a raw material is particularly low-grade polycrystal. It can be seen that even when there is a large amount of crystalline silicon, the success rate of dislocation-free separation improves by increasing multiple conditions of crystal rotation, crucible rotation, temperature rise, and gas flow rate.
[0185]
Example 30
As conditions specific to this example, the following conditions were used. <Pulling conditions during crystal production from before insertion to separation>
・ Crystal diameter: 8 inches
・ Weight ratio of used polycrystal
High purity polycrystalline silicon on the market: 0%
Low grade polycrystalline silicon: 100%
・ Quartz crucible grade: Low alkali
・ Remaining hot water volume at the time of separation: 10kg
・ Temperature rise: 14 ° C
・ Crucible rotation: 1 rpm
・ Crystal rotation: 0 rpm
・ Real gas flow rate: 0.7m / sec
<Pull-up result>
・ Conduction type: p-type
・ Resistivity (Ω · cm): 15
・ Oxygen concentration *: (× 10 17 cm -3 ): 7.5
* Calculated using the oxygen concentration conversion factor by Japan Electronics Engineering Promotion Association
・ Crystal part at the time of separation: Main part
・ Body length (mm): 1200 ・ Dislocation-free success rate: 71% (same for cooling rates 1 and 2)
Anti-seed crystal side ingot shape: convex upward as shown in FIG.
-Overhang length: 3mm
From this pulling result, in the method for producing a dislocation-free silicon single crystal, the growing silicon single crystal is immersed in the melt, and then the silicon single crystal is separated from the melt. Even when the crucible rotation, crystal rotation, temperature increase, and gas flow rate conditions are not in the proper range, including polycrystalline silicon, the success rate of dislocation-free separation is 70% or more, and the conditions are in the proper range. Although the success rate is low compared to 29, it can be seen that the success rate is markedly better compared to Comparative Examples 1 to 4 described above in which the operation of attaching the crystal itself is not performed.
[0186]
【The invention's effect】
As described above, the method for producing a dislocation-free silicon single crystal according to the present invention is to separate the growing silicon single crystal from the melt without any dislocations by once putting it into the melt and then separating it from the melt. Therefore, in the manufacturing process of the silicon single crystal by the CZ method, the yield can be improved by omitting or shortening the formation of the tail portion, and at the same time, the work load of the crystal manufacturing process can be reduced. In particular, according to the method of the present invention, the yield can be improved by omitting or shortening the formation of the tail portion, and at the same time, the work load of the crystal manufacturing process can be reduced, and further the dislocation-free of the manufactured silicon single crystal Since the success rate is 70% or more, this method is suitable for mass production processes.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a CZ method dislocation-free silicon single crystal production apparatus used in each example and each comparative example.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the shape of an ingot on the side of the anti-seed crystal, and shows a shape in which an end portion is convex downward when cutting is performed on a main body portion.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the shape of the ingot on the side of the anti-seed crystal, and is a drawing showing the end of the ingot being flattened when the main body is cut away.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the shape of the ingot on the side of the anti-seed crystal, and shows a shape in which an end portion is convex upward when the main body portion is cut off.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the shape of the ingot on the side of the anti-seed crystal, and shows a shape in which the end is convex downward when cutting is performed in the middle of tail formation.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the shape of the ingot on the side of the anti-seed crystal, and is a drawing showing a flat end when cutting is performed in the middle of tail formation.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the shape of the ingot on the side of the anti-seed crystal, and shows a shape in which the end is convex upward when cutting is performed in the middle of the tail formation.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the shape on the side of the anti-seed crystal of an ingot that has been separated from the main body by a conventional method.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the shape of the anti-seed crystal side of an ingot having a tail formed by a conventional method.
[Explanation of symbols]
1 ... CZ-free dislocation silicon single crystal pulling furnace
2 ... Wire hoisting machine
3 ... Insulation
4 ... Heating heater
5 ... Rotating jig
6 ... Crucible
6a Quartz crucible
6b Graphite crucible
7 ... Wire
8 ... Seed crystal
9 ... Chuck
10 ... Gas inlet
11 ... Gas outlet

Claims (19)

チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を製造する方法において、育成中のシリコン単結晶を融液につけ込み、その後、当該シリコン単結晶を融液から切り離すことを特徴とする無転位シリコン単結晶の製造方法。In a method for producing a silicon single crystal by the Czochralski method, a method for producing a dislocation-free silicon single crystal, wherein the growing silicon single crystal is immersed in a melt, and then the silicon single crystal is separated from the melt. . 前記シリコン単結晶を融液につけ込む際に、シリコン単結晶製造装置に対して前記シリコン単結晶を下降させる、あるいは融液面を上昇させる、あるいはその両方を同時に行うことを特徴とする請求項１記載の無転位シリコン単結晶の製造方法。2. The silicon single crystal is lowered into the silicon single crystal manufacturing apparatus and / or the melt surface is raised at the same time when the silicon single crystal is put into the melt. The manufacturing method of dislocation-free silicon single crystal as described. 前記シリコン単結晶を融液につけ込む際に、前記シリコン単結晶と融液面が相対速度１０００ｍｍ／分以下の速度で近づくことを特徴とする請求項１記載の無転位シリコン単結晶の製造方法。2. The method for producing a dislocation-free silicon single crystal according to claim 1, wherein when the silicon single crystal is put into the melt, the silicon single crystal and the melt surface approach at a relative speed of 1000 mm / min or less. 前記シリコン単結晶を融液につけ込む長さが１ｍｍ以上３０ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１記載の無転位シリコン単結晶の製造方法。2. The method for producing a dislocation-free silicon single crystal according to claim 1, wherein a length of the silicon single crystal applied to the melt is 1 mm or more and less than 30 mm. 前記シリコン単結晶を融液から切り離す際に、シリコン単結晶製造装置に対して前記シリコン単結晶を上昇させる、あるいは融液面を下降させる、あるいはその両方を同時に行うことを特徴とする請求項１記載の無転位シリコン単結晶の製造方法。2. When the silicon single crystal is separated from the melt, the silicon single crystal is raised with respect to the silicon single crystal manufacturing apparatus, the melt surface is lowered, or both are simultaneously performed. The manufacturing method of dislocation-free silicon single crystal as described. 前記シリコン単結晶を融液につけ込み始めてから前記シリコン単結晶を融液から切り離すまでの時間が２０分以下であることを特徴とする請求項１記載の無転位シリコン単結晶の製造方法。2. The method for producing a dislocation-free silicon single crystal according to claim 1, wherein the time from when the silicon single crystal starts to be put into the melt until the silicon single crystal is separated from the melt is 20 minutes or less. 前記シリコン単結晶を融液から切り離す際に、前記シリコン単結晶と融液面が相対速度５ｍｍ／分以上３００ｍｍ／分未満で遠ざかることを特徴とする請求項１記載の無転位シリコン単結晶の製造方法。2. The production of dislocation-free silicon single crystal according to claim 1, wherein, when the silicon single crystal is separated from the melt, the silicon single crystal and the melt surface are moved away at a relative speed of 5 mm / min or more and less than 300 mm / min. Method. 前記シリコン単結晶を融液へのつけ込みが完了した後に、前記シリコン単結晶と融液面を相対速度０ｍｍ／分のまま所定時間保持することを特徴とする請求項１記載の無転位シリコン単結晶の製造方法。2. The dislocation-free silicon single crystal according to claim 1, wherein after the silicon single crystal is completely put into the melt, the silicon single crystal and the melt surface are held for a predetermined time with a relative speed of 0 mm / min. Crystal production method. 前記シリコン単結晶と融液面の相対速度を０ｍｍ／分のまま保持する時間が１５分以下であることを特徴とする請求項８記載の無転位シリコン単結晶の製造方法。9. The method for producing a dislocation-free silicon single crystal according to claim 8, wherein the time during which the relative velocity between the silicon single crystal and the melt surface is kept at 0 mm / min is 15 minutes or less. 前記シリコン単結晶を融液につけ込む直前のシリコン単結晶の成長工程において、前記シリコン単結晶を融液面から相対速度０．５ｍｍ／分以下で遠ざけることを特徴とする請求項１記載の無転位シリコン単結晶の製造方法。2. The dislocation-free dislocation according to claim 1, wherein the silicon single crystal is moved away from the melt surface at a relative speed of 0.5 mm / min or less in the growth step of the silicon single crystal immediately before the silicon single crystal is put into the melt. A method for producing a silicon single crystal. 前記シリコン単結晶を融液につけ込む際の前記シリコン単結晶の固液界面形状が下に凸であることを特徴とする請求項１記載の無転位シリコン単結晶の製造方法。The method for producing a dislocation-free silicon single crystal according to claim 1, wherein a shape of the solid-liquid interface of the silicon single crystal when the silicon single crystal is immersed in the melt is convex downward. 前記無転位シリコン単結晶の製造方法において、原料となる多結晶シリコンとして、
構成元素が、主要元素であるシリコンと、それ以外の含有元素がリン、砒素、ボロン、アルミニウム、および炭素のみでリンと砒素の合計含有量０．２ｐｐｂａ以下、ボロンとアルミニウムの合計含有量０．１ｐｐｂａ以下、炭素の含有量０．２ｐｐｍａ以下であり、かつ、固体表面に付着している物質が鉄、ニッケル、クロム、銅、ナトリウム、および亜鉛のみで鉄の付着量５ｐｐｂｗ以下、ニッケルの付着量１ｐｐｂｗ以下、クロムの付着量１ｐｐｂｗ以下、銅の付着量０．５ｐｐｂｗ以下、ナトリウムの付着量２ｐｐｂｗ以下、亜鉛の付着量２ｐｐｂｗ以下である高純度多結晶シリコンを用いることを特徴とする請求項１記載の無転位シリコン単結晶の製造方法。In the manufacturing method of the dislocation-free silicon single crystal, as polycrystalline silicon as a raw material,
The constituent element is silicon, which is the main element, and the other elements are phosphorus, arsenic, boron, aluminum, and carbon alone, and the total content of phosphorus and arsenic is 0.2 ppba or less, and the total content of boron and aluminum is 0. 1ppba or less, carbon content 0.2ppma or less, and the substance adhering to the solid surface is only iron, nickel, chromium, copper, sodium, and zinc, and the iron adhesion amount is 5ppbw or less, the nickel adhesion amount 2. High-purity polycrystalline silicon having 1 ppbw or less, chromium deposition amount of 1 ppbw or less, copper deposition amount of 0.5 ppbw or less, sodium deposition amount of 2 ppbw or less, and zinc deposition amount of 2 ppbw or less is used. Of producing dislocation-free silicon single crystals. 前記無転位シリコン単結晶の製造方法において、シリコン単結晶を融液から切り離す直前の坩堝回転が３〜２０ｒｐｍの範囲に有ることを特徴とする請求項１記載の無転位シリコン単結晶の製造方法。2. The method for producing a dislocation-free silicon single crystal according to claim 1, wherein the crucible rotation immediately before the silicon single crystal is separated from the melt is in the range of 3 to 20 rpm. 前記無転位シリコン単結晶の製造方法において、坩堝を取り囲みつつ融液を加熱中のヒータの温度を更に１５℃〜５０℃昇温させた後にシリコン単結晶を融液につけ込むことを特徴とする請求項１記載の無転位シリコン単結晶の製造方法。In the method for producing a dislocation-free silicon single crystal, the temperature of a heater for heating the melt is further increased by 15 ° C to 50 ° C while surrounding the crucible, and then the silicon single crystal is put into the melt. Item 2. A method for producing a dislocation-free silicon single crystal according to Item 1. 前記無転位シリコン単結晶の製造方法において、シリコン単結晶を融液から切り離す直前の結晶と融液との境界における実ガス流速が１〜１５ｍ／秒の範囲にあることを特徴とする請求項１記載の無転位シリコン単結晶の製造方法。2. The method for producing a dislocation-free silicon single crystal, wherein the actual gas flow velocity at the boundary between the crystal and the melt immediately before the silicon single crystal is separated from the melt is in the range of 1 to 15 m / sec. The manufacturing method of dislocation-free silicon single crystal as described. 前記無転位シリコン単結晶の製造方法において、シリコン単結晶を融液から切り離す直前の結晶回転が０．１〜８ｒｐｍの範囲であることを特徴とする請求項１記載の無転位シリコン単結晶の製造方法。2. The method for producing a dislocation-free silicon single crystal according to claim 1, wherein the crystal rotation immediately before separating the silicon single crystal from the melt is in the range of 0.1 to 8 rpm. Method. チョクラルスキー法で製造したシリコン単結晶インゴットであって、当該シリコン単結晶インゴットの反種結晶側の端部にテールがなく、かつ端部の外周に張り出し部があることを特徴とする無転位シリコン単結晶インゴット。A silicon single crystal ingot manufactured by the Czochralski method, characterized in that there is no tail at the end of the silicon single crystal ingot on the side of the opposite seed crystal, and there is an overhang on the outer periphery of the end Silicon single crystal ingot. チョクラルスキー法で製造したシリコン単結晶インゴットであって、当該シリコン単結晶インゴットの反種結晶側の端部にテールの先端部がなく、かつ端部の外周に張り出し部があることを特徴とする無転位シリコン単結晶インゴット。A silicon single crystal ingot manufactured by the Czochralski method, characterized in that there is no tip of the tail at the end of the silicon single crystal ingot on the side opposite to the seed crystal and there is an overhang on the outer periphery of the end. Dislocation-free silicon single crystal ingot. 前記張り出し部の長さが、０．１ｍｍ以上、１５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１７または請求項１８に記載の無転位シリコン単結晶インゴット。19. The dislocation-free silicon single crystal ingot according to claim 17, wherein a length of the projecting portion is 0.1 mm or more and 15 mm or less.
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