JP6702169B2 - 熱遮蔽部材、単結晶引き上げ装置および単結晶シリコンインゴットの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱遮蔽部材、単結晶引き上げ装置および単結晶シリコンインゴットの製造方法に関する。

一般に、半導体デバイスの基板としては、チョクラルスキー（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ，ＣＺ）法により育成した単結晶シリコンインゴットに対してウェーハ加工処理を施して得られたシリコンウェーハが使用されている。

図１は、ＣＺ法により単結晶シリコンインゴットを育成する一般的な単結晶引き上げ装置の一例を示している。この図に示した単結晶引き上げ装置１００は、チャンバ５１内に、単結晶シリコンインゴットＩの原料物質を収容するためのるつぼ５２が設けられており、この図に示したるつぼ５２は、石英るつぼ５２ａと黒鉛るつぼ５２ｂとで構成されている。このるつぼ５２の下部には、るつぼ５２を円周方向に回転させるとともに、るつぼ５２を鉛直方向に昇降させるるつぼ回転昇降軸５３が取り付けられている。また、るつぼ５２の周囲には、ヒータ５４が配置されており、るつぼ５２内に収容された原料物質を加熱してシリコン融液Ｍにする。

チャンバ５１の上部には、単結晶シリコンインゴットＩを引き上げるための引き上げ軸５５が設けられており、この先端に固定された種結晶保持器５６に種結晶Ｓが保持されている。また、チャンバ５１の上部および下部には、ガス導入口５７およびガス排出口５８がそれぞれ設けられており、単結晶シリコンインゴットＩの育成中に、ガス導入口５７からチャンバ５１内に不活性ガスを供給し、インゴットＩの外周面に沿って通過させてガス排出口５８から排出するように構成されている。

さらに、チャンバ５１内には、育成中のインゴットＩの外周面を包囲する円筒形の熱遮蔽部材６０が設けられている。図２は、従来の熱遮蔽部材６０の構成の一例を示している。この図に示した熱遮蔽部材６０は、単結晶シリコンインゴットＩの外周面を包囲する円筒状の筒部６１と、筒部６１の下部にて筒内に膨出する膨出部６２とを備える（例えば、特許文献１参照）。ここで、筒部６１は内壁６１ａと外壁６１ｂとを有している。また、膨出部６２は上壁６２ａと底壁６２ｂと２つの縦壁６２ｃ、６２ｄとを有している。そして、これらの壁によって囲まれた空間に断熱材（蓄熱部材）Ｈが設けられている。

このような熱遮蔽部材６０は、ヒータ５４やシリコン融液Ｍ、るつぼ５２の側壁からの輻射熱を遮蔽して、引き上げる単結晶シリコンインゴットＩの冷却を促進する一方、ヒータ５４やシリコン融液Ｍにより加熱された膨出部６２の断熱材ＨによりインゴットＩの外周面を保温し、単結晶シリコンインゴットＩの中心部と外周部における結晶軸方向の温度勾配の差が大きくなるのを抑制する。

図３は、一般的な単結晶引き上げ装置の別の例を示している。図１に示した装置１００における熱遮蔽部材６０においては、膨出部は筒内に膨出するように構成されているが、この図に示した装置２００においては、熱遮蔽部材７０の膨出部は筒外に膨出するように構成されている（例えば、特許文献２参照）。

上記装置１００（２００）を用いて、単結晶シリコンインゴットＩの育成は以下のように行う。まず、チャンバ５１内を減圧下のＡｒガス等の不活性ガス雰囲気に維持した状態で、ヒータ５４によってるつぼ５２内に収容された多結晶シリコン等の原料物質を加熱して溶融し、シリコン融液Ｍとする。次いで、引き上げ軸５５を下降させて種結晶Ｓをシリコン融液Ｍに浸漬し、るつぼ５２および引き上げ軸５５を所定の方向に回転させながら、引き上げ軸５５を上方に引き上げる。こうして、種結晶Ｓの下方に単結晶シリコンインゴットＩを育成することができる。

上記装置１００（２００）を用いて育成された単結晶シリコンインゴットＩには、デバイス形成工程で問題となる様々の種類のＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥が形成される。このＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥のインゴットＩの径方向面内の分布は、２つの要因、すなわち、結晶の引き上げ速度Ｖおよび固液界面における温度勾配Ｇに依存することが知られている（例えば、非特許文献１参照）。

図４は、固液界面における温度勾配Ｇに対する引き上げ速度Ｖの比Ｖ／Ｇと単結晶シリコンインゴットＩを構成する結晶領域との関係を示す図である。この図に示すように、単結晶シリコンインゴットは、Ｖ／Ｇの値が大きい場合には、空孔が形成されて結晶に起因したパーティクル（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ，ＣＯＰ）が検出される結晶領域であるＣＯＰ発生領域７１に支配される。

Ｖ／Ｇの値を小さくすると、特定の酸化熱処理を施すと、酸化誘起積層欠陥（ＯＳＦ：Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｓｔａｃｋｉｎｇ Ｆａｕｌｔ）と呼ばれるリング状に分布するＯＳＦ潜在核領域７２が形成され、このＯＳＦ領域７２にはＣＯＰは検出されない。

さらにＶ／Ｇの値を小さくすると、酸素析出物が存在しＣＯＰが検出されない結晶領域である酸素析出促進領域（以下、「Ｐｖ領域」ともいう）７３が、次いで酸素の析出が起きにくくＣＯＰが検出されない結晶領域である酸素析出抑制領域（以下、「Ｐｉ領域」ともいう）７４が形成され、転位クラスターが検出される結晶領域である転位クラスター領域７５が形成される。

Ｖ／Ｇに応じてこのような欠陥分布を示す単結晶シリコンインゴットＩから採取されるシリコンウェーハにおいて、ＣＯＰ発生領域７１および転位クラスター領域７５以外の結晶領域は、一般的には欠陥のない無欠陥領域と見なされる結晶領域であり、一般に、これらの結晶領域から採取されるシリコンウェーハは、無欠陥のシリコンウェーハとされる。

特開２００４−１０７１３２号公報 特開２００４−２０６４号公報

"The Mechanism of Swirl Defects Formation in Silicon", Journal of Crystal Growth, Vol. 59, 1982, pp.625-643

近年、半導体デバイスの微細化および高集積化が益々進行し、シリコンウェーハに転位クラスターやＣＯＰ（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）といった結晶欠陥が含まれない、いわゆる無欠陥のシリコンウェーハであることが要求されている。

例えば図１に示した装置１００を用いて、無欠陥の結晶領域を有する単結晶シリコンインゴットＩを育成するためには、ヒータ５４やシリコン融液Ｍからの輻射熱をインゴットＩの外周面により多く当てるために、熱遮蔽部材６０の下端とシリコン融液Ｍの表面との間の距離を、無欠陥ではない結晶領域を含むインゴットＩを育成する場合に比べて大きくする必要がある。

しかしながら、上述のように熱遮蔽部材６０を構成した装置を用いることにより、無欠陥の結晶領域を含む単結晶シリコンインゴットＩを育成することができるものの、インゴットＩの育成時に結晶の水平断面形状の真円度が低下する“変形”が生じることが問題となっていた。結晶の変形が生じると、ウェーハとした場合にウェーハ外周部の品質が劣化する、あるいは部分的に所望の直径を満たさないウェーハになるという不具合が生じる場合がある。こうした不具合は、図３に示した装置２００の場合についても同様である。

そこで、本発明の目的は、結晶の変形を抑制しつつ無欠陥の単結晶シリコンインゴットを引き上げることを可能にする熱遮蔽部材、単結晶引き上げ装置および単結晶シリコンインゴットの製造方法を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決する熱遮蔽部材について鋭意検討した。その結果、膨出部を構成する２つの縦壁のうち、インゴットＩに隣接する側の縦壁について、その下端の厚みを上端の厚みよりも大きくすることが極めて有効であることを見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明の要旨構成は以下の通りである。
（１）石英るつぼの周囲に配置されたヒータにより加熱されて前記石英るつぼに貯留されたシリコン融液から単結晶シリコンインゴットを引き上げる単結晶引き上げ装置に設けられる熱遮蔽部材であって、該熱遮蔽部材は、前記単結晶シリコンインゴットの外周面を包囲する円筒状の筒部と、前記筒部の下部にて筒内または筒外に膨出する膨出部とを備える、熱遮蔽部材において、
前記膨出部は、上壁と底壁と２つの縦壁とを有し、それら壁によって囲まれた空間に断熱材を有し、
前記２つの縦壁のうちの前記単結晶シリコンインゴットに隣接する側の縦壁は、その下端の厚みが上端の厚みよりも大きいことを特徴とする熱遮蔽部材。

（２）前記単結晶シリコンインゴットに隣接する側の縦壁と前記底壁とが一体に形成されている、前記（１）に記載の熱遮蔽部材。

（３）前記単結晶シリコンインゴットに隣接する側の縦壁が炭素材料を有する、前記（１）または（２）に記載の熱遮蔽部材。

（４）前記単結晶シリコンインゴットに隣接する側の縦壁は、その上端から下端に向かって単調に増加する、前記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の熱遮蔽部材。

（５）前記単結晶シリコンインゴットに隣接する側の縦壁について、その上端と下端とを通過する平面と前記単結晶シリコンインゴットに隣接する側の縦壁の外面との間の角度が３０°以上５０°以下である、前記（４）に記載の熱遮蔽部材。

（６）前記（１）〜（５）のいずれかに記載の熱遮蔽部材を備える単結晶引き上げ装置。

（７）前記（６）に記載の単結晶引き上げ装置を用いて製造することを特徴とする単結晶シリコンの製造方法。

本発明によれば、結晶の変形を抑制しつつ無欠陥の単結晶シリコンインゴットを得ることができる。

一般的な単結晶引き上げ装置の一例を示す図である。 熱遮蔽部材の一例を示す図である。 一般的な単結晶引き上げ装置の別の例を示す図である。 固液界面における温度勾配に対する引き上げ速度の比と単結晶シリコンインゴットを構成する結晶領域との関係を示す図である。 本発明による熱遮蔽部材の一例を示す図である。 本発明による熱遮蔽部材における縦壁の定義を説明する図である。 本発明による熱遮蔽部材における縦壁の定義を説明する図である。 縦壁と底壁とが一体に形成された熱遮蔽部材を示す図である。

（熱遮蔽部材）
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。本発明による熱遮蔽部材は、石英るつぼの周囲に配置されたヒータにより加熱されて上記石英るつぼに貯留されたシリコン融液から単結晶シリコンインゴットを引き上げる単結晶引き上げ装置に設けられる熱遮蔽部材であり、該熱遮蔽部材は、単結晶シリコンインゴットの外周面を包囲する円筒状の筒部と、筒部の下部にて筒内または筒外に膨出する膨出部とを備える。ここで、膨出部は、上壁と底壁と２つの縦壁とを有し、それらの壁によって囲まれた空間に断熱材を有し、２つの縦壁のうちの単結晶シリコンインゴットに隣接する側の縦壁は、その下端の厚みが上端の厚みよりも大きいことを特徴とする。

上述のように、図１に示した装置１００または図３に示した装置２００を用いて無欠陥の結晶領域を有する単結晶シリコンインゴットＩを育成する場合、無欠陥ではないものを引き上げる場合に比べて、熱遮蔽部材６０（７０）の下端とシリコン融液Ｍとの間の距離（ギャップ）を大きくする必要がある。しかし、そのように構成された熱遮蔽部材６０（７０）を備える装置を用いると、無欠陥の結晶領域を有するインゴットＩが得られるものの、結晶の水平断面形状の真円度が低下する“変形”が生じやすくなる。

本発明者らは、上記結晶の変形が生じる原因について詳細に調査した。その結果、シリコン融液Ｍと熱遮蔽部材６０（７０）の下端とシリコン融液Ｍとの間の大きなギャップにより、シリコン融液Ｍの表面が冷却されて、シリコン融液Ｍの表面近傍部分の径方向温度勾配が小さくなったことによるものであることが判明した。

すなわち、シリコン融液Ｍの表面近傍部分の径方向温度勾配が小さくなると、結晶方位による固化速度の違いが顕著になり、結晶外周部に様々な結晶方位を有する単結晶は、それに対応して様々な固化速度を有することとなるため、結晶の水平断面形状の真円度が低下する“変形”が生じる。

こうした結晶の変形を引き起こすシリコン融液表面の冷却を抑制するためには、熱遮蔽部材６０（７０）の下端とシリコン融液Ｍとの間のギャップを小さくすることが有効である。しかし、上記ギャップを小さくすると、無欠陥の結晶が得られる条件を満たさなくなってしまう。

また、インゴットＩを引き上げる際の結晶の回転速度やるつぼの回転速度、磁場強度等のプロセスパラメータを調整することによっても、結晶の変形を抑制することは可能である。しかしながら、プロセスパラメータの変更は、酸素濃度等の結晶品質の変更に繋がるため難しい。

そこで、本発明者らは、プロセスパラメータを変更することなく、変形が抑制された無欠陥の結晶を得るために、熱遮蔽部材の構成に着目した。従来の装置１００（２００）における熱遮蔽部材６０（７０）において、断熱材Ｈが配置された空間を区画する壁は、断熱材Ｈを構成する炭素繊維等の材料がシリコン融液Ｍ中に落下するのを防止するための単なるカバー部材にすぎず、壁の厚みはほぼ同じにされている。

上述のように、無欠陥の結晶領域を含むインゴットＩを引き上げる際に、熱遮蔽部材６０（７０）の下端とシリコン融液Ｍとの間のギャップを大きくする理由は、シリコン融液Ｍの輻射熱をインゴットＩの外周面に照射させて、インゴットＩの径方向の温度勾配分布を無欠陥の結晶が得られる条件を満たすようにするためである。しかし、上記ギャップが大きいと、シリコン融液Ｍの表面が冷却されてしまうのである。

そこで、本発明者らは、熱遮蔽部材の下端とシリコン融液Ｍとの間のギャップを狭めつつ、シリコン融液Ｍの輻射熱を単結晶シリコンインゴットＩの外周面に良好に照射させる手段について鋭意検討した。その結果、膨出部を構成する２つの縦壁のうち、インゴットＩに隣接する縦壁の厚みを大きくすることに想到した。これにより、るつぼ５２のより径方向外側のシリコン融液Ｍからの輻射熱をインゴットＩに導いて、より多くの輻射熱を単結晶シリコンインゴットＩの外周部に照射させることができる。

しかしながら、単結晶シリコンインゴットＩの育成時に装置全体が冷却されているため、縦壁３ｃ（３ｄ）の厚みを大きくすると、装置上部の水冷部の影響により、縦壁３ｃ（３ｄ）の上部に対向するインゴットＩの部分について外表面の冷却が促進されてしまい、インゴットＩの温度勾配分布に悪影響を与えることが判明した。

そこで、本発明者らは、こうした温度勾配分布に悪影響を与えることなく、シリコン融液Ｍの輻射熱を単結晶シリコンインゴットＩの外周面に良好に照射させる手段について鋭意検討した結果、膨出部を構成する２つの縦壁のうち、インゴットに隣接する側の縦壁の下端の厚みを上端の厚みよりも大きくすることに想到したのである。

図５は、本発明による熱遮蔽部材の一例を示している。この図に示した熱遮蔽部材１は、単結晶シリコンインゴットＩの外周面を包囲する円筒状の筒部２と、筒部２の下部にて筒内に膨出する膨出部３とを備える。ここで、筒部２は、内壁２ａと外壁２ｂとを有し、これらの間には、断熱材Ｈが設けられている。また、膨出部３は、上壁３ａと底壁３ｂと２つの縦壁３ｃ、３ｄとを有しており、それらの壁で囲まれた空間に断熱材Ｈが設けられている。なお、上記熱遮蔽部材１は、縦壁３ｃがインゴットＩに隣接するように構成されている。

図５に例示した熱遮蔽部材１においては、縦壁３ｃの厚みが上端Ｕから下端Ｌに向けて単調に増加するように構成されている。これにより、シリコン融液Ｍからの輻射熱を受けた底壁３ｂの熱を縦壁３ｃにより多く伝導する結果、縦壁３ｃの温度が高温化し、縦壁３ｃの内面から多くの輻射熱を単結晶シリコンインゴットＩの外周部に照射させることができる。その結果、熱遮蔽部材１の下端とシリコン融液Ｍの表面との間のギャップを、従来の熱遮蔽部材６０を用いた場合に比べて狭めることができ、シリコン融液Ｍの表面の冷却を抑制して、結晶の変形を抑制することができる。

なお、本明細書において、熱遮蔽部材１における膨出部３の縦壁３ｃは、図６に示すように、熱遮蔽部材１の外形を構成する壁において、上壁３ａの内面３ａ_ｉを含む平面、および底壁３ｂの内面３ｂ_ｉを含む平面との間に区画された部分を指す。そして、縦壁３ｃの上端Ｕ_１および下端Ｌ_１は、縦壁３ｃの内面におけるものであり、上端Ｕ_１の厚みＴ_ｕおよび下端Ｌ_１の厚みＴ_ｌは、縦壁３ｃの外面３ｃ_ｏに垂直な方向に対するものである。

また、図３に示した装置２００における熱遮蔽部材７０のように、膨出部が筒外に膨出するように構成されている場合には、インゴットＩ側の縦壁３ｄは、図７に示すように、筒部の内壁のうち、筒部の外壁と膨出部の上壁３ａとの境界を通る水平面Ｐと、底壁３ｂの内面３ｂ_ｉを含む平面との間に区画された部分を指す。そして、縦壁３ｄの上端Ｕ_２および下端Ｌ_２は、縦壁３ｄの内面におけるものであり、上端Ｕ_２の厚みＴ_ｕおよび下端Ｌ_２の厚みＴ_ｌは、縦壁３ｄの外面３ｄ_ｏに垂直な方向に対するものである。

なお、上壁３ａおよび底壁３ｂが複数の部材で構成されている場合には、上記縦壁３ｃまたは３ｄに関する定義は、縦壁３ｃまたは３ｄに接する部材に基づくものとする。

熱遮蔽部材１の外形を構成する壁は、全てを一体で形成することは難しいため、複数の壁部材を組み合わせて壁全体を構成するのが一般的である。その際、壁全体を分割する位置は限定されず、例えば図５に示したように３つの部材に分割することができるが、シリコン融液Ｍから底壁３ｂに入射した輻射熱を、よりスムーズに縦壁３ｃに伝えるために、図８に示すように、インゴットＩに隣接する側の縦壁３ｃと底壁３ｂとが一体に形成されていることが好ましい。

また、上記インゴットＩ側の縦壁の上端の厚みは２ｍｍ以上とすることが好ましい。これにより、カバー部材としての十分な強度を確保することができる。また、インゴットＩ側の縦壁の下端の厚みの上限は、熱遮蔽部材内において、下端の厚みが上端の厚みよりも大きく構成されていれば特に限定されず、縦壁の下端は、底壁３ｂの内面３ｂ _ｉ に沿って、インゴットＩ側に隣接しない側の縦壁の内面までの範囲の任意の位置に位置させることができる。

熱遮蔽部材１の外形を構成する壁のうち、下端の厚みが上端の厚みよりも大きい縦壁３ｃまたは３ｄは、シリコン融液Ｍからの輻射熱を単結晶シリコンインゴットＩの外周面に良好に伝達するために、熱伝導率が高い材料で構成することが好ましい。より好ましくは、インゴットＩに隣接する側の縦壁３ｃおよび底壁３ｂは熱伝導率が高い材料で構成することが好ましい。

上記熱伝導率が高い材料としては、グラファイト等の炭素材料やモリブデン（Ｍｏ）等の金属を挙げることができる。これらの中でも、汚染が少ないことから、上記炭素材料で壁を構成することが好ましい。

また、縦壁３ｃ（３ｄ）の厚みが上端Ｕ_１（Ｕ_２）から下端Ｌに向かって直線的に増加するように構成されている場合、縦壁３ｃの上端Ｕ_１（Ｕ_２）と下端Ｌ_１（Ｌ_２）とを通過する平面（すなわち、内面）と縦壁３ｃ（３ｄ）の外面３ｃ_ｏ（３ｄ_ｏ）との間の角度が３０°以上５０°以下であることが好ましい。これにより、シリコン融液Ｍからの輻射熱を単結晶シリコンインゴットＩの外周面に効率的に伝達して、熱遮蔽部材１の下端とシリコン融液Ｍの表面との間のギャップをより狭くすることができる。

なお、図５に例示した熱遮蔽部材１においては、縦壁３ｃの厚みは、上端Ｕから下端Ｌに向けて直線的に増加しているが、本発明は、縦壁３ｃ（３ｄ）が、その下端Ｌ_１（Ｌ_２）での厚みが上端Ｕ_１（Ｕ_２）での厚みよりも大きければよく、縦壁３ｃ（３ｄ）の上端Ｕ_１（Ｕ_２）と下端Ｌ_１（Ｌ_２）との間の厚みプロファイルは限定されず、縦壁３ｃ（３ｄ）の厚みは、上端Ｕ_１（Ｕ_２）から下端Ｌ_１（Ｌ_２）に向けて直線的に増加している必要はない。

（単結晶引き上げ装置）
本発明による単結晶引き上げ装置は、上述した本発明による熱遮蔽部材を備えることを特徴としている。よって、熱遮蔽部材以外の構成については限定されず、所望の単結晶シリコンインゴットを育成できるように適切に構成することができる。

例えば、図１に示した単結晶引き上げ装置１００において、熱遮蔽部材６０に代えて、図５および図８に例示した本発明による熱遮蔽部材を適用することにより、本発明による単結晶引き上げ装置とすることができる。そして、本発明による単結晶引き上げ装置を用いることにより、結晶の変形を抑制しつつ無欠陥の単結晶シリコンインゴットを育成することができる。

（単結晶シリコンの製造方法）
また、本発明による単結晶シリコンの製造方法は、上述した本発明による単結晶引き上げ装置を用いてシリコン結晶を製造することを特徴としている。よって、上述した本発明による単結晶引き上げ装置を用いること以外については限定されず、所望の単結晶シリコンインゴットを育成できるように適切に構成することができる。

例えば、図１に示した単結晶引き上げ装置１００において、熱遮蔽部材６０に代えて、図５および図８に例示した本発明による熱遮蔽部材１を適用した装置を用いて、以下のように単結晶シリコンインゴットを製造することができる。まず、チャンバ５１内を減圧下のＡｒガス等の不活性ガス雰囲気に維持した状態で、ヒータ５４によってるつぼ５２内に収容された多結晶シリコン等の原料物質を加熱して溶融し、シリコン融液Ｍとする。次いで、引き上げ軸５５を下降させて種結晶Ｓをシリコン融液Ｍに浸漬し、るつぼ５２および引き上げ軸５５を所定の方向に回転させながら、引き上げ軸５５を上方に引き上げる。こうして、結晶の変形を抑制しつつ、無欠陥の単結晶シリコンインゴットＩを育成することができる。

＜単結晶シリコンインゴットの育成＞
（発明例）
本発明による単結晶シリコンの製造方法により、単結晶シリコンの製造を行った。具体的には、単結晶引き上げ装置として、図１に示した単結晶引き上げ装置１００において、熱遮蔽部材６０に代えて、図８に示した熱遮蔽部材１を適用した装置を用いた。この熱遮蔽部材１は、表面にＳｉＣコートを施したグラファイト材を用い、縦壁３ｃでの内径は直径４００ｍｍ、上壁３ａの厚みを６ｍｍ、底壁３ｂの厚みを８ｍｍとし、縦壁３ｃの内面傾斜角度は外面に対して４５°とした。また、熱遮蔽部材１の下端とシリコン融液Ｍとの間のギャップは７３ｍｍとした。

（比較例）
図１に示した単結晶引き上げ装置１００を用いて単結晶シリコンを製造した。ここで、熱遮蔽部材６０における縦壁６２ｃの厚みは、全ての部分で６ｍｍとし、上壁６２ａは６ｍｍ、底壁６２ｂは８ｍｍとした。また、熱遮蔽部材６０は、その下端とシリコン融液Ｍとの間のギャップが８０ｍｍとなるように配置した。この熱遮蔽部材６０の配置は、無欠陥の単結晶シリコンを製造する条件を満たしている。その他の条件は、発明例と全て同じである。

＜結晶変形の評価＞
発明例および比較例のいずれにおいても、無欠陥の単結晶シリコンインゴットを育成することができた。しかし、発明例においては、変形の小さい結晶を製造することができたのに対して、比較例においては、変形の小さい結晶を製造することができなかった。具体的には、発明例および比較例により得られた単結晶シリコンインゴットの変形の度合いを示す指標である変形率を用いて変形について評価を行った（例えば、特開平０９−８７０８３号公報参照）。変形率は、単結晶シリコンインゴットの直径について、（（最大直径−最小直径）／最小直径）×１００（％）で定義される値であり、発明例については、０．８〜１．２％と小さく、品質基準を満たしているのに対して、比較例については、１．３〜２．１％であり、品質基準を満たしていなかった。

上記変形の小さい結晶を製造できる本発明の上記効果は、縦壁３ｃの内面傾斜角度が外面３ｃ_ｏに対して３０°および５０°の場合についても同様に得られることが分かった。

本発明によれば、結晶の変形を抑制しつつ無欠陥の単結晶シリコンインゴットを引き上げることができるため、半導体産業において有用である。

１，６０，７０ 熱遮蔽部材
２，６１ 筒部
２ａ，６１ａ 内壁
２ｂ，６１ｂ 外壁
３，６２ 膨出部
３ａ，６２ａ 上壁
３ｂ，６２ｂ 底壁
３ｃ，３ｄ，６２ｃ，６２ｄ 縦壁
５１ チャンバ
５２ るつぼ
５２ａ 石英るつぼ
５２ｂ 黒鉛るつぼ
５３ るつぼ回転昇降軸
５４ ヒータ
５５ 引き上げ軸
５６ 種結晶保持器
５７ ガス導入口
５８ ガス排出口
７１ ＣＯＰ発生領域
７２ ＯＳＦ潜在核領域
７３ 酸素析出促進領域（Ｐｖ領域）
７４ 酸素析出抑制領域（Ｐｉ領域）
７５ 転位クラスター領域
１００，２００ 単結晶引き上げ装置
Ｈ 断熱材
Ｉ 単結晶シリコンインゴット
Ｍ シリコン融液
Ｓ 種結晶

Claims (8)

1. 石英るつぼの周囲に配置されたヒータにより加熱されて前記石英るつぼに貯留されたシリコン融液から単結晶シリコンインゴットを引き上げる単結晶引き上げ装置に設けられる熱遮蔽部材であって、該熱遮蔽部材は、前記単結晶シリコンインゴットの外周面を包囲する円筒状の筒部と、前記筒部の下部にて筒内に膨出する膨出部とを備える、熱遮蔽部材において、
   前記膨出部は、上壁と底壁と２つの縦壁とを有し、それら壁によって囲まれた空間に断熱材を有し、
   前記２つの縦壁のうちの前記単結晶シリコンインゴットに隣接する側の縦壁は、前記上壁の内面を含む平面と前記底壁の内面を含む平面との間において、その下端の厚みが上端の厚みよりも大きいことを特徴とする熱遮蔽部材。
2. 石英るつぼの周囲に配置されたヒータにより加熱されて前記石英るつぼに貯留されたシリコン融液から単結晶シリコンインゴットを引き上げる単結晶引き上げ装置に設けられる熱遮蔽部材であって、該熱遮蔽部材は、前記単結晶シリコンインゴットの外周面を包囲する円筒状の筒部と、前記筒部の下部にて筒外に膨出する膨出部とを備える、熱遮蔽部材において、
   前記膨出部は、上壁と底壁と２つの縦壁とを有し、それら壁によって囲まれた空間に断熱材を有し、
   前記２つの縦壁のうちの前記単結晶シリコンインゴットに隣接する側の縦壁は、前記筒部の外壁と前記膨出部の上壁との境界を通る水平面と前記底壁の内面を含む平面との間において、その下端の厚みが上端の厚みよりも大きいことを特徴とする熱遮蔽部材。
3. 前記単結晶シリコンインゴットに隣接する側の縦壁と前記底壁とが一体に形成されている、請求項１または２に記載の熱遮蔽部材。
4. 前記単結晶シリコンインゴットに隣接する側の縦壁が炭素材料を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱遮蔽部材。
5. 前記単結晶シリコンインゴットに隣接する側の縦壁は、その厚みが上端から下端に向かって単調に増加する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱遮蔽部材。
6. 前記単結晶シリコンインゴットに隣接する側の縦壁について、その上端と下端とを通過する平面と前記単結晶シリコンインゴットに隣接する側の縦壁の外面との間の角度が３０°以上５０°以下である、請求項５に記載の熱遮蔽部材。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の熱遮蔽部材を備える単結晶引き上げ装置。
8. 請求項７に記載の単結晶引き上げ装置を用いて製造することを特徴とする単結晶シリコンインゴットの製造方法。

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