JPH09132496A

JPH09132496A - シリコン単結晶中の酸素濃度の調整方法及びその装置

Info

Publication number: JPH09132496A
Application number: JP28851995A
Authority: JP
Inventors: Tsunehisa Machida; 倫久町田
Original assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp; Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp; Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1995-11-07
Filing date: 1995-11-07
Publication date: 1997-05-20

Abstract

(57)【要約】【課題】チャンバ内の圧力を低くせずかつチャンバ内へ
の不活性ガスの流入量を増大させずに、シリコン単結晶
中の酸素濃度を低く均一にすることができる。【解決手段】石英るつぼ１３のシリコン融液１２から引
上げられるシリコン単結晶２７の外周面を整流筒３３が
包囲し、この整流筒を上下動させて整流筒下端及びシリ
コン融液表面の間隔を間隔調整手段３４が調整する。各
基端が整流筒の下端に揺動可能に取付けられかつシリコ
ン融液表面を覆う複数の整流板３７ａ，３７ｅの各先端
をシリコン単結晶の外周面に向って突設し、複数の整流
板のシリコン融液表面に対する角度を角度調整手段３９
が調整する。シリコン単結晶の引上げ長さを検出する長
さ検出手段の検出出力に基づいてコントローラが上記間
隔調整手段及び角度調整手段を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はシリコン単結晶引上
げ法により製造されるシリコン単結晶中の酸素濃度を調
整する方法及びその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の装置として、引上げ手段
によりチャンバ内の石英るつぼ内のシリコン融液から鉛
直上方にシリコン単結晶が引上げられ、この引上げられ
るシリコン単結晶の外周面を包囲する整流筒の下端がシ
リコン融液表面と間隔をあけて設けられ、この整流筒を
上下動させる間隔調整手段により整流筒の下端とシリコ
ン融液表面との間隔が調整され、更に引上げられるシリ
コン単結晶の長さを検出する長さ検出手段の検出出力に
基づいてコントローラが間隔調整手段を制御するように
構成されたＳｉ単結晶中の酸素濃度調整方法及びその装
置が開示されている（特開平３−１２２０８９）。

【０００３】この調整方法及びその装置では、整流筒内
周面とシリコン単結晶外周面との間を流下する不活性ガ
スの流量を変化させずに、整流筒下端とシリコン融液表
面との間を通る不活性ガスの流速を安定かつ滑らかに変
化させることにより、シリコン融液に溶け込んだ石英る
つぼの成分ＳｉＯ₂の中の酸素がシリコン融液表面から
ＳｉＯガス等となって蒸発する量を安定かつ滑らかに変
化させることができる。この結果、シリコン単結晶に取
り込まれる酸素量を調整することができるので、シリコ
ン単結晶中の酸素濃度を低く均一にすることができるよ
うになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のＳ
ｉ単結晶中の酸素濃度調整方法及びその装置では、シリ
コン融液表面に対向する整流筒下端の面積が小さいた
め、シリコン融液の表面を通過する不活性ガスの流速が
シリコン単結晶の外周面に近い部分と石英るつぼの内周
面に近い部分とでは異なり、ＳｉＯガス等の蒸発量をシ
リコン融液表面の各部位で均一に調整することが難しい
不具合があった。この結果、シリコン単結晶中の酸素濃
度が未だ均一にならない問題点があった。この点を解消
するために、チャンバ内の圧力を低くして不活性ガスの
チャンバ内への流入量を増大させる方法が考えられる
が、チャンバ内の圧力を低くすると、チャンバ内構造
物、例えば石英るつぼの外面を被覆する黒鉛サセプタ等
が劣化され易くなる問題点がある。本発明の目的は、チ
ャンバ内の圧力を低くせずかつチャンバ内への不活性ガ
スの流入量を増大させずに、シリコン単結晶中の酸素濃
度を低く均一にすることができるシリコン単結晶中の酸
素濃度の調整方法及びその装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
図１〜図３に示すように石英るつぼ１３に貯留されたシ
リコン融液１２から引上げられるシリコン単結晶２７の
外周面を包囲する整流筒３３の下端とシリコン融液１２
の表面との間隔をシリコン単結晶２７の引上げ長さに相
応して制御することにより整流筒３３に流下される不活
性ガス３８の上記間隔を通過する流速を制御するシリコ
ン単結晶中の酸素濃度の調整方法の改良である。その特
徴ある構成は、シリコン単結晶２７引上げ時におけるる
つぼ１３内のシリコン融液１２表面を覆う整流板３７ａ
〜３７ｈを整流筒３３の下端に揺動可能に配置し、引上
げ時のシリコン単結晶２７の外周面からシリコン融液１
２表面を経てるつぼ１３内壁面に沿って不活性ガス３８
が流れるガス流路を形成し、シリコン単結晶２７の引上
げ長さに相応して整流板３７ａ〜３７ｈのシリコン融液
１２表面に対する角度を調整することにより整流板３７
ａ〜３７ｈとシリコン融液１２表面との間を通過する不
活性ガス３８の流速が整流板３７ａ〜３７ｈの先端から
基端に至るまで実質的に等速となるように制御するとこ
ろにある。

【０００６】この調整方法では、石英るつぼ１３に貯留
されるシリコン融液１２の量が多いとき、即ちシリコン
単結晶２７の引上げ長さが短いときには、シリコン融液
１２中の酸素濃度が高いので、整流筒３３下端とシリコ
ン融液１２表面との間隔を小さくしこの間を通過する不
活性ガス３８の流速を大きくするとともに、整流板３７
ａ〜３７ｈとシリコン融液１２表面との間の不活性ガス
３８の流速、即ち整流板３７ａ〜３７ｈの先端から基端
にかけての不活性ガス３８の流速を実質的に等速にす
る。シリコン単結晶２７の引上げ長さが次第に長くなる
と、シリコン融液１２中の酸素濃度が低いなるので、整
流筒３３下端とシリコン融液１２表面との間隔を次第に
大きくしこの間を通過する不活性ガス３８の流速を小さ
くするとともに、整流板３７ａ〜３７ｈとシリコン融液
１２表面との間の不活性ガス３８の流速、即ち整流板３
７ａ〜３７ｈの先端から基端にかけての不活性ガス３８
の流速を実質的に等速にする。

【０００７】請求項２に係る発明は、図１〜図３に示す
ようにチャンバ１１内に設けられシリコン融液１２が貯
留された石英るつぼ１３と、シリコン融液１２に種結晶
２８を浸してシリコン単結晶２７を引上げる引上げ手段
２６と、引上げられるシリコン単結晶２７の外周面を包
囲しかつ下端がシリコン融液１２表面と間隔をあけて設
けられた整流筒３３と、引上げられるシリコン単結晶２
７の外周面と整流筒３３の内周面との間を流下するよう
に不活性ガス３８を供給しかつ整流筒３３の下端とシリ
コン融液１２表面との間を通過した不活性ガス３８を石
英るつぼ１３外に排出するガス給排手段４１と、整流筒
３３を上下動させて整流筒３３の下端とシリコン融液１
２表面との間隔を調整する間隔調整手段３４と、引上げ
られるシリコン単結晶２７の引上げ長さを検出する長さ
検出手段と、長さ検出手段の検出出力に基づいてシリコ
ン単結晶２７の引上げ長さが長くなるに従って整流筒３
３の下端とシリコン融液１２表面との間隔が大きくなる
ように間隔調整手段３４を制御するコントローラとを備
えたシリコン単結晶中の酸素濃度の調整装置の改良であ
る。その特徴ある構成は、各基端が整流筒３３の下端に
揺動可能に取付けられ各先端が引上げられるシリコン単
結晶２７の外周面に向って突設されかつシリコン融液１
２表面を覆う複数の整流板３７ａ〜３７ｈと、複数の整
流板３７ａ〜３７ｈのシリコン融液１２表面に対する角
度を調整する角度調整手段３９とを備え、コントローラ
が間隔調整手段３４により調整された間隔に相応して複
数の整流板３７ａ〜３７ｈとシリコン融液１２表面との
間を通過する不活性ガス３８の流速が整流板３７ａ〜３
７ｈの先端から基端に至るまで実質的に等速となるよう
に角度調整手段３９を制御するように構成されたところ
にある。

【０００８】この調整装置では、石英るつぼ１３に貯留
されるシリコン融液１２の量が多いとき、即ちシリコン
単結晶２７の引上げ長さが短いときには、シリコン融液
１２中の酸素濃度が高いので、コントローラは間隔調整
手段３４を制御して整流筒３３下端とシリコン融液１２
表面との間隔を小さくしこの間を通過する不活性ガス３
８の流速を大きくするとともに、角度調整手段３９を制
御して整流板３７ａ〜３７ｈとシリコン融液１２表面と
の間の不活性ガス３８の流速、即ち整流板３７ａ〜３７
ｈの先端から基端にかけての不活性ガス３８の流速を実
質的に等速にする。シリコン単結晶２７の引上げ長さが
次第に長くなると、シリコン融液１２中の酸素濃度が低
いなるので、コントローラは間隔調整手段３４を制御し
て整流筒３３下端とシリコン融液１２表面との間隔を次
第に大きくしこの間を通過する不活性ガス３８の流速を
小さくするとともに、角度調整手段３９を制御して整流
板３７ａ〜３７ｈとシリコン融液１２表面との間の不活
性ガス３８の流速、即ち整流板３７ａ〜３７ｈの先端か
ら基端にかけての不活性ガス３８の流速を実質的に等速
にする。

【０００９】請求項３に係る発明は、請求項２に係る発
明であって、整流板３７ａ〜３７ｈがシリコン単結晶２
７の引上げ時に露出するシリコン融液１２表面の７０〜
８５％に相当する面積を覆う広さを有するシリコン単結
晶中の酸素濃度の調整装置である。ここで、上記露出す
るシリコン融液１２表面の面積に対するこの表面を覆う
整流板３７ａ〜３７ｈの面積の割合を７０〜８５％とし
たのは、７０％未満にするとシリコン融液表面からのＳ
ｉＯガス等の蒸発が不均一になる不具合があり、８５％
を越えるとＳｉＯガス等の蒸発が抑制されるようになっ
てシリコン単結晶中の酸素濃度が上昇するという不具合
があるからである。請求項４に係る発明は、請求項２又
は３に係る発明であって、整流板３７ａ〜３７ｈがモリ
ブデン、タングステン、ニオブ又はタンタルにより形成
されたシリコン単結晶中の酸素濃度の調整装置である。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面に
基づいて詳しく説明する。図１〜図３に示すように、単
結晶引上げ装置１０のチャンバ１１内には、シリコン融
液１２を貯留する石英るつぼ１３が設けられ、この石英
るつぼ１３の外面は黒鉛サセプタ１４により被覆され
る。石英るつぼ１３の下面は上記黒鉛サセプタ１４を介
して支軸１６の上端に固定され、この支軸１６の下部は
るつぼ駆動手段１７に接続される（図１）。るつぼ駆動
手段１７は図示しないが石英るつぼ１３を回転させる第
１回転用モータと、石英るつぼ１３を昇降させる昇降用
モータとを有し、これらのモータにより石英るつぼ１３
が所定の方向に回転し得るとともに、上下方向に移動可
能となっている。石英るつぼ１３の外方にはこの石英る
つぼ１３から所定の間隔をあけてヒータ１８が設けら
れ、このヒータ１８とチャンバ１１との間には保温筒１
９が設けられる。ヒータ１８により石英るつぼ１３に投
入された高純度のシリコン多結晶が溶融してシリコン融
液１２になる。

【００１１】またチャンバ１１の上端には円筒状のケー
シング２４が接続される。このケーシング２４には引上
げ手段２６が設けられる。引上げ手段２６はケーシング
２４の上端部に水平状態で旋回可能に設けられた引上げ
ヘッド（図示せず）と、このヘッドを回転させる第２回
転用モータ（図示せず）と、ヘッドから石英るつぼ１３
の回転中心に向って垂下された第１ワイヤケーブル２１
と、上記ヘッド内に設けられ第１ワイヤケーブル２１を
巻取り又は繰出す引上げ用モータ（図示せず）とを有す
る。第１ワイヤケーブル２１の下端にはシリコン融液１
２に浸してシリコン単結晶２７を引上げるための種結晶
２８が取付けられる。

【００１２】ケーシング２４の下部内周面には筒保持具
２９が挿着され、この筒保持具２９の内周面には整流筒
３３が鉛直方向に摺動可能に挿入される。整流筒３３は
引上げられるシリコン単結晶２７の外周面を所定の間隔
をあけて包囲し、かつ下端が石英るつぼ１３に貯留され
たシリコン融液１２表面と所定の間隔をあけて設けられ
る。この整流筒３３は間隔調整手段３４により上下動可
能に構成される。間隔調整手段３４は筒保持具２９の上
端より上方のケーシング２４の外周面に回転可能に取付
けられた第１ドラム３１と、第１ドラム３１に巻回され
定滑車３４ａを介して配索されかつ下端が整流筒３３の
上端に取付けられた第２ワイヤケーブル２２と、第１ド
ラム３１を駆動する第２回転用モータ（図示せず）とを
有する。この回転モータを正転又は逆転することにより
整流筒３３を上下動させて整流筒３３の下端とシリコン
融液１２表面との間隔を調整するようになっている。

【００１３】整流筒３３の下端にはこの下端を外方に折
曲げることによりフランジ３３ａ（図２）が形成され、
このフランジ３３ａには比較的容易に撓むワイヤピン３
６（図２）を介して８枚の整流板３７ａ〜３７ｈ（図
３）の基端が揺動可能に取付けられる。これらの整流板
３７ａ〜３７ｈの各先端は引上げ中のシリコン単結晶２
７の外周面に向って突設され、これらの整流板３７ａ〜
３７ｈによりシリコン融液１２表面が覆われる（図１〜
図３）。図３に詳しく示すように、各整流板３７ａ〜３
７ｈはその側縁が隣接する整流板３７ａ〜３７ｈの側縁
に重合するように配設される。８枚の整流板３７ａ〜３
７ｈのうちの１枚の整流板３７ａの両側縁はこの整流板
３７ａの両隣の整流板３７ｂ，３７ｈの側縁の下側に位
置し、上記整流板３７ａのシリコン単結晶２７を中心と
して反対側に位置する整流板３７ｅの両側縁はこの両隣
の整流板３７ｄ，３７ｆの側縁の上側に位置し、他の整
流板３７ｂ〜３７ｄ，３７ｆ〜３７ｈは整流板３７ａに
近い側縁が隣の整流板３７ａ〜３７ｃ，３７ｇ，３７ｈ
の側縁の上側に位置しかつ整流板３７ｅに近い側縁が隣
の整流板３７ｃ〜３７ｇの側縁の下側に位置するように
各整流板３７ａ〜３７ｈは配設される。両側縁が両隣の
整流板３７ｂ，３７ｈの側縁の下側に位置する整流板３
７ａをその基端を中心に上下に揺動させると、他の整流
板３７ｂ〜３７ｈも上下に揺動するように構成される。
また整流板３７ａ〜３７ｈがシリコン単結晶２７の引上
げ時に露出するシリコン融液１２表面の７０〜８５％に
相当する面積を覆う広さを有することが好ましく、整流
板３７ａ〜３７ｈがモリブデン、タングステン、ニオブ
又はタンタルにより形成されることが好ましい。なお整
流板の枚数は２〜７枚又は９枚以上でもよい。

【００１４】上記整流板３７ａ〜３７ｈのシリコン融液
１２表面に対する角度は、整流板３７ａ〜３７ｈの先端
から基端に至るまでの不活性ガス３８の流速を実質的に
等速にするために角度調整手段３９により調整される
（図１〜図３）。ここで整流板３７ａ〜３７ｈの先端か
ら基端に至るまでの不活性ガス３８の流速を実質的に等
速にするためには、整流板３７ａ〜３７ｂの先端及び基
端における不活性ガス３８の流路断面積をそれぞれＳ₁
及びＳ₂としたとき、Ｓ₁＝Ｓ₂とする必要がある。図２
に示すように、シリコン単結晶２７の中心線から整流板
３７ａ〜３７ｈの先端及び基端までの距離をそれぞれｒ
₁及びｒ₂とし、シリコン融液１２表面と整流板３７ａ〜
３７ｈの先端及び基端との間隔をそれぞれｇ₁及びｇ₂と
し、更に整流板３７ａ〜３７ｈの先端及び基端における
不活性ガス３８の流路断面積をＳ₁及びＳ₂とすると、Ｓ₁＝２πｒ₁×ｇ₁ …… Ｓ₂＝２πｒ₂×ｇ₂ …… である。ここでＳ₁＝Ｓ₂とすると、式及びよりｇ₁＝（ｒ₂／ｒ₁）×ｇ₂ …… という関係を成り立つ。式よりｇ₂を大きくするとｇ₁
はｇ₂に比例して大きくなり、また比例定数（ｒ₂／
ｒ₁）が１より大きいため、整流板３７ａ〜３７ｈは基
端から先端に向って上向きになる。よって整流筒３３下
端とシリコン融液１２表面との間隔が小さいときには整
流板３７ａ〜３７ｈのシリコン融液１２表面に対する角
度は小さく、上記間隔が大きくなるに従って上記角度は
次第に大きくなるように角度調整手段３９により調整さ
れる。この角度調整手段３９は筒保持具２９の上端より
上方のケーシング２４の外周面に回転可能に取付けられ
た第２ドラム３２と（図１）、第２ドラム３２に巻回さ
れ定滑車３９ａ，３９ｂを介して配索されかつ下端が８
枚の整流板３７ａ〜３７ｈのうちの１つの整流板３７ａ
の先端に取付けられた第３ワイヤケーブル２３と（図１
及び図３）、第２ドラム３２を駆動する第３回転用モー
タ（図示せず）とを有する。なお、第３ワイヤケーブル
の下端を各整流板に取付けても、或いは１枚置き又は複
数枚置きに取り付けてもよい。

【００１５】また第１ドラム３１より上方のケーシング
２４の外周面にはガス給排手段４１の供給パイプ４１ａ
が接続され、チャンバ１１の下面には排出パイプ４１ｂ
が接続される（図１）。図１の実線矢印で示すように供
給パイプ４１ａからはケーシング２４内にアルゴンガス
や窒素ガス等の不活性ガス３８が供給可能に構成され、
この不活性ガス３８は整流筒３３内、シリコン融液１２
表面及び石英るつぼ１３外周面を通って排出パイプ４１
ｂから排出可能に構成される。供給パイプ４１ａ及び排
出パイプ４１ｂには不活性ガス３８の流量をそれぞれ調
整する流量調整弁４１ｃ，４１ｄが設けられる。

【００１６】引上げ用モータの出力軸（図示せず）には
第１ロータリエンコーダ（図示せず）が、第２回転用モ
ータには第２ロータリエンコーダ（図示せず）が、第３
回転用モータには第３ロータリエンコーダ（図示せず）
がそれぞれ接続される。またるつぼ駆動手段１７には石
英るつぼ１３内のシリコン融液１２の重量を検出する重
量センサ（図示せず）と、支軸１６の昇降位置を検出す
るリニヤエンコーダ（図示せず）とが設けられる。第１
〜第３ロータリエンコーダ、重量センサ及びリニヤエン
コーダの各検出出力はコントローラ（図示せず）の制御
入力に接続され、コントローラの制御出力は引上げ手段
２６の引上げ用モータ、間隔調整手段３４の第２回転モ
ータ、角度調整手段３９の第３回転用モータ、るつぼ駆
動手段１７の昇降用モータにそれぞれ接続される。

【００１７】またコントローラにはメモリ（図示せず）
が設けられ、このメモリには第１ロータリエンコーダの
検出出力に対する第１ワイヤケーブル２１の巻取り長
さ、即ちシリコン単結晶２７の引上げ長さがマップとし
て記憶され、重量センサの検出出力に対する石英るつぼ
１３内のシリコン融液１２の液面レベルがマップとして
記憶される。コントローラは重量センサの検出出力に基
づいて石英るつぼ１３内のシリコン融液１２の液面が常
に一定のレベルに保つように、るつぼ駆動手段１７の昇
降用モータを制御する。

【００１８】このように構成されたシリコン単結晶中の
酸素濃度の調整装置の動作を説明する。石英るつぼ１３
に貯留されるシリコン融液１２の量が多いとき、即ちシ
リコン単結晶２７の引上げ長さが短いときには、このシ
リコン融液１２と石英るつぼ１３との接触面積が大き
く、石英るつぼ１３の成分であるＳｉＯ₂がシリコン融
液１２に溶け込む量が多いので、シリコン融液１２中の
酸素濃度は高い。このときコントローラは間隔調整手段
３４を制御して整流筒３３下端とシリコン融液１２表面
との間隔を小さくし、この間を通過する不活性ガス３８
の流速を大きくすることにより、シリコン融液１２表面
からのＳｉＯガス等の蒸発量を増大させる。同時にコン
トローラは角度調整手段３９を制御して整流板３７ａ〜
３７ｈのシリコン融液１２表面に対する角度をθ₁（図
２）と小さくする。この結果、整流板３７ａ〜３７ｈと
シリコン融液１２との間の不活性ガス３８の流速が大き
くなり、かつ整流板３７ａ〜３７ｈの先端から基端にか
けての不活性ガス３８の流速が実質的に等速になるた
め、シリコン融液１２中の酸素がシリコン融液１２表面
からＳｉＯガス等となって大量にかつシリコン融液１２
表面から略均一に蒸発する。従って、引上げられるシリ
コン単結晶２７の酸素量を低く均一にできる。

【００１９】シリコン単結晶２７の引上げ長さが次第に
長くなると、石英るつぼ１３に貯留されるシリコン融液
１２の量が減少し、このシリコン融液１２と石英るつぼ
１３との接触面積が小さくなり、石英るつぼ１３の成分
であるＳｉＯ₂がシリコン融液１２に溶け込む量が少な
くなるので、シリコン融液１２中の酸素濃度が次第に低
くなる。このときコントローラは間隔調整手段３４を制
御して整流筒３３下端とシリコン融液１２表面との間隔
を次第に大きくし、この間を通過する不活性ガスの流速
を小さくすることにより、シリコン融液１２表面からの
ＳｉＯガス等の蒸発量を減少させる。同時にコントロー
ラは角度調整手段３９を制御して整流板３７ａ〜３７ｈ
のシリコン融液１２表面に対する角度をθ₂と大きく
し、整流板３７ａ〜３７ｈの先端から基端に至るまでの
不活性ガス３８の流速を実質的に等速にする。この結
果、シリコン融液１２表面からのＳｉＯガス等の蒸発量
が減少するとともに、このＳｉＯガス等はシリコン融液
１２表面全体から略均一に蒸発するので、引上げ初期の
シリコン単結晶２７に含まれる酸素量と略同一になる。

【００２０】

【実施例】次に本発明の実施例を図面に基づいて詳しく
説明する。＜実施例＞図１〜図３に示す単結晶引上げ装置１０を用
いてシリコン単結晶２７を製造した。石英るつぼ１３の
内径及び深さはそれぞれ５３５ｍｍ及び４３０ｍｍであ
り、整流筒３３の内径は４７５ｍｍであり、整流板３７
ａ〜３７ｈがシリコン単結晶２７の引上げ時に露出する
シリコン融液１２表面の７０％に相当する面積を覆う広
さを有した。また整流板３７ａ〜３７ｈはモリブデンに
より形成した。整流板３７ａ〜３７ｈの枚数は８枚であ
り、これらの整流板３７ａ〜３７ｈを整流筒３３下端に
それぞれ取付けてリング状とし、かつこれらの整流板３
７ａ〜３７ｈをシリコン融液１２表面と平行にしたとき
の、リング状にした整流板３７ａ〜３７ｈの外径は４９
５ｍｍであった。更に各整流板３７ａ〜３７ｈの長さ、
即ち整流板３７ａ〜３７ｈの基端から先端までの距離は
１１０ｍｍであった。＜比較例＞図示しないが実施例の単結晶引上げ装置の整
流板を取り除いたものを比較例とした。

【００２１】＜比較試験と評価＞実施例と比較例のケー
シング及びチャンバ内をガス給排手段によりアルゴンガ
ス雰囲気に置換し、アルゴンガスの圧力及び流量を１５
Ｔｏｒｒ及び４０リットル／分にそれぞれ設定し、更に
石英るつぼに重量及び体積は約９０ｋｇ及び約３５，２
９４ｃｍ³のシリコン融液をそれぞれ貯留した状態で、
シリコン単結晶を引上げた。引上げられたシリコン単結
晶の直径及び引上げ長さ（直胴部分）はそれぞれ約２１
０ｍｍ及び約６５０ｍｍであった。実施例のシリコン単
結晶の引上げ長さに対する整流板の基端及び先端とシリ
コン融液表面とのそれぞれの間隔の変化と、比較例のシ
リコン単結晶の引上げ長さに対する整流筒下端とシリコ
ン融液表面との間隔の変化とを図４にそれぞれ示す。ま
た実施例の単結晶引上げ装置により得られたシリコン単
結晶をシリコン単結晶（直胴部分）の上端から長さ方向
に１００ｍｍごとに酸素濃度を測定し、比較例の単結晶
引上げ装置により得られたシリコン単結晶をシリコン単
結晶（直胴部分）の上端から長さ方向に１５０ｍｍごと
に酸素濃度を測定し、これらの測定結果を図５に示す。
図５から明らかなように、比較例ではシリコン単結晶
（直胴部分）の上端からの距離が大きくなるに従って酸
素濃度は次第に低くなったのに対して、実施例ではシリ
コン単結晶（直胴部分）の上端からの距離が大きくなっ
ても酸素濃度は殆ど変化しなかった。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、整
流筒の下端とシリコン融液の表面との間隔をシリコン単
結晶の引上げ長さに相応して制御し、石英るつぼ内のシ
リコン融液表面を覆う整流板を整流筒の下端に揺動可能
に配置し、シリコン単結晶の外周面からシリコン融液表
面を経てるつぼ内壁面に沿って不活性ガスが流れるガス
流路を形成し、更にシリコン単結晶の引上げ長さに相応
して整流板のシリコン融液表面に対する角度を制御した
ので、シリコン単結晶の引上げ長さが長くなるに従って
整流筒下端とシリコン融液表面との間隔を大きくなるよ
うに調整し、同時に整流板とシリコン融液との間の流路
断面積を整流板の先端から基端に至るまで略同一になる
ように調整できる。この結果、シリコン融液表面を通過
する不活性ガスの流速が上記間隔が大きくなるに従って
小さくなり、かつその流速が整流板の先端から基端に至
るまで実質的に等速となるので、シリコン単結晶に含ま
れる酸素量は低くかつその全長にわたって略均一にする
ことができる。

【００２３】また各基端が整流筒の下端に揺動可能に取
付けられかつシリコン融液表面を覆う複数の整流板の各
先端をシリコン単結晶の外周面に向って突設し、これら
の整流板のシリコン融液表面に対する角度を角度調整手
段が調整し、コントローラが間隔調整手段により調整さ
れた間隔に相応して複数の整流板とシリコン融液表面と
の間を通過する不活性ガスの流速が整流板の先端から基
端に至るまで実質的に等速となるように角度調整手段を
制御するように構成すれば、間隔調整手段にてシリコン
単結晶の引上げ長さが長くなるに従って整流筒下端とシ
リコン融液表面との間隔が大きくなるように調整され、
同時に角度調整手段にて整流板とシリコン融液との間の
流路断面積が整流板の先端から基端に至るまで略同一に
なるように調整される。この結果、上記と同様の効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明一実施形態のシリコン単結晶中の酸素濃
度の調整装置を示す構成図。

【図２】図１のＡ部拡大図。

【図３】複数の整流板の斜視図。

【図４】比較例及び実施例のシリコン単結晶の引上げ長
さに対する整流筒下端又は整流板とシリコン融液表面と
の間隔の変化を示す図。

【図５】比較例及び実施例のシリコン単結晶の上端から
の距離に対するこのシリコン単結晶中の酸素濃度の変化
を示す図。

【符号の説明】

１１チャンバ１２シリコン融液１３石英るつぼ２６引上げ手段２７シリコン単結晶２８種結晶３３整流筒３４間隔調整手段３７ａ〜３７ｈ整流板３８不活性ガス３９角度調整手段４１ガス給排手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】石英るつぼ(13)に貯留されたシリコン融
液(12)から引上げられるシリコン単結晶(27)の外周面を
包囲する整流筒(33)の下端と前記シリコン融液(12)の表
面との間隔を前記シリコン単結晶(27)の引上げ長さに相
応して制御することにより前記整流筒(33)に流下される
不活性ガス(38)の前記間隔を通過する流速を制御するシ
リコン単結晶中の酸素濃度の調整方法において、前記シリコン単結晶(27)引上げ時における前記るつぼ(1
3)内のシリコン融液(12)表面を覆う整流板(37a〜37h)を
前記整流筒(33)の下端に揺動可能に配置し、引上げ時のシリコン単結晶(27)の外周面から前記シリコ
ン融液(12)表面を経て前記るつぼ(13)内壁面に沿って前
記不活性ガス(38)が流れるガス流路を形成し、前記シリコン単結晶(27)の引上げ長さに相応して前記整
流板(37a〜37h)の前記シリコン融液(12)表面に対する角
度を調整することにより前記整流板(37a〜37h)と前記シ
リコン融液(12)表面との間を通過する前記不活性ガス(3
8)の流速が前記整流板(37a〜37h)の先端から基端に至る
まで実質的に等速となるように制御することを特徴とす
るシリコン単結晶中の酸素濃度の調整方法。
【請求項２】チャンバ(11)内に設けられシリコン融液
(12)が貯留された石英るつぼ(13)と、前記シリコン融液
(12)に種結晶(28)を浸してシリコン単結晶(27)を引上げ
る引上げ手段(26)と、前記引上げられるシリコン単結晶
(27)の外周面を包囲しかつ下端が前記シリコン融液(12)
表面と間隔をあけて設けられた整流筒(33)と、前記引上
げられるシリコン単結晶(27)の外周面と前記整流筒(33)
の内周面との間を流下するように不活性ガス(38)を供給
しかつ前記整流筒(33)の下端と前記シリコン融液(12)表
面との間を通過した前記不活性ガス(38)を前記石英るつ
ぼ(13)外に排出するガス給排手段(41)と、前記整流筒(3
3)を上下動させて前記整流筒(33)の下端と前記シリコン
融液(12)表面との間隔を調整する間隔調整手段(34)と、
前記引上げられるシリコン単結晶(27)の引上げ長さを検
出する長さ検出手段と、前記長さ検出手段の検出出力に
基づいて前記シリコン単結晶(27)の引上げ長さが長くな
るに従って前記整流筒(33)の下端と前記シリコン融液(1
2)表面との間隔が大きくなるように前記間隔調整手段(3
4)を制御するコントローラとを備えたシリコン単結晶中
の酸素濃度の調整装置において、各基端が前記整流筒(33)の下端に揺動可能に取付けられ
各先端が前記引上げられるシリコン単結晶(27)の外周面
に向って突設されかつ前記シリコン融液(12)表面を覆う
複数の整流板(37a〜37h)と、前記複数の整流板(37a〜37h)の前記シリコン融液(12)表
面に対する角度を調整する角度調整手段(39)とを備え、前記コントローラが前記間隔調整手段(34)により調整さ
れた間隔に相応して前記複数の整流板(37a〜37h)と前記
シリコン融液(12)表面との間を通過する前記不活性ガス
(38)の流速が前記整流板(37a〜37h)の先端から基端に至
るまで実質的に等速となるように前記角度調整手段(39)
を制御するように構成されたことを特徴とするシリコン
単結晶中の酸素濃度の調整装置。
【請求項３】整流板(37a〜37h)がシリコン単結晶(27)
の引上げ時に露出するシリコン融液(12)表面の７０〜８
５％に相当する面積を覆う広さを有する請求項２記載の
シリコン単結晶中の酸素濃度の調整装置。
【請求項４】整流板(37a〜37h)がモリブデン、タング
ステン、ニオブ又はタンタルである請求項２又は３記載
のシリコン単結晶中の酸素濃度の調整装置。