JP4706264B2

JP4706264B2 - Pulling method of silicon single crystal

Info

Publication number: JP4706264B2
Application number: JP2005012471A
Authority: JP
Inventors: 総一郎近藤
Original assignee: Sumco Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2005-01-20
Filing date: 2005-01-20
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2025-01-20
Also published as: JP2006199533A

Description

本発明は、チョクラルスキー法（以下、ＣＺ法という。）により、石英ルツボに貯留されたシリコン融液からシリコン単結晶を引上げる方法に関するものである。 The present invention relates to a method for pulling a silicon single crystal from a silicon melt stored in a quartz crucible by the Czochralski method (hereinafter referred to as CZ method).

シリコン単結晶を育成する方法の一つとしてＣＺ法が用いられている。このＣＺ法は、先ず、多結晶シリコン原料を石英ルツボ内でシリコンの融点以上に加熱融解してシリコン融液とする。次いでこの石英ルツボに貯えられたシリコン融液に種結晶を浸す。種結晶が浸されその一部を融解した後に引上げを開始する。引上げ中、最初にネックと呼ばれる細い結晶部がインゴットへの転位成長を除くために育成される。次いでインゴットはネックから成長しその結晶径が徐々に増大する。最初にコーン部、続いて肩部が形成された後、一定の直径を有する直胴部が形成される。上記ステップを経ることにより円柱状のシリコン単結晶が育成される。 The CZ method is used as one method for growing a silicon single crystal. In this CZ method, first, a polycrystalline silicon raw material is heated and melted in a quartz crucible above the melting point of silicon to obtain a silicon melt. Next, the seed crystal is immersed in the silicon melt stored in the quartz crucible. Pulling is started after the seed crystal is immersed and a part thereof is melted. During pulling, a thin crystal part called a neck is first grown to eliminate dislocation growth into the ingot. The ingot then grows from the neck and its crystal diameter gradually increases. After the cone portion and then the shoulder portion are formed first, a straight body portion having a constant diameter is formed. A cylindrical silicon single crystal is grown through the above steps.

ＣＺ法における結晶成長の間、石英ルツボの内壁部はシリコン融液に接し、そして次の式（１）に示す反応の結果、徐々に溶解する。
ＳｉＯ₂ ＋Ｓｉ → ２ＳｉＯ ………… （１）
シリコン融液に混入したＳｉＯの大半は、シリコン融液の自由表面からＳｉＯガスとして蒸発するが、一部がシリコン単結晶とシリコン融液の界面である固液界面からシリコン単結晶に取り込まれ不純物酸素の源となる。シリコン単結晶の引上げ初期段階では、シリコン融液と石英ルツボ内壁部が接触する面積が比較的広いため、シリコン融液に溶解する酸素濃度は非常に高い。しかし、結晶成長が進んで、シリコン単結晶が形成されるとシリコン融液の液面は下がり、シリコン融液と石英ルツボ内壁部の接触面積は引上げ初期段階と比べて小さくなる。融液とルツボの接触面積の減少は石英ルツボからシリコン融液に溶解する酸素量を減少させる。従って、十分に成長したシリコン単結晶は、その軸方向で不均一な酸素分布を示す。より詳しくは酸素濃度は、その測定が結晶のシード端部、結晶の中央部、又は結晶のテール端部でなされるかによって、変化する。 During crystal growth in the CZ method, the inner wall of the quartz crucible contacts the silicon melt and gradually dissolves as a result of the reaction shown in the following formula (1).
SiO ₂ + Si → 2SiO (1)
Most of the SiO mixed into the silicon melt evaporates as SiO gas from the free surface of the silicon melt, but a part of it is taken into the silicon single crystal from the solid-liquid interface that is the interface between the silicon single crystal and the silicon melt. It becomes a source of oxygen. At the initial stage of pulling the silicon single crystal, the area where the silicon melt and the inner wall of the quartz crucible are in contact with each other is relatively large, so that the concentration of oxygen dissolved in the silicon melt is very high. However, as the crystal growth progresses and a silicon single crystal is formed, the liquid level of the silicon melt decreases, and the contact area between the silicon melt and the inner wall of the quartz crucible becomes smaller than the initial stage of pulling. The reduction of the contact area between the melt and the crucible reduces the amount of oxygen dissolved from the quartz crucible into the silicon melt. Therefore, a sufficiently grown silicon single crystal shows a non-uniform oxygen distribution in its axial direction. More specifically, the oxygen concentration varies depending on whether the measurement is made at the seed end of the crystal, the center of the crystal, or the tail end of the crystal.

一方、シリコン融液に高濃度のＡｓ、ＰやＳｂ等の元素をドープして得られるＮ型シリコン単結晶は、パワーディスクリート市場（power discrete market）で用いられるエピタキシャルウェーハ（以下、エピウェーハという。）の出発原料として好都合であり、その生産量は増加傾向にある。良好なエピウェーハ基板に求められる本質的な２つの特性はそのバルクの抵抗率とその内部ゲッタリング能力である。ウェーハの内部ゲッタリング能力はこの結晶内部に増大した固有の酸素濃度に密接に関係している。Ｎ型シリコン単結晶のバルクの抵抗率とこうしたＮ型シリコン単結晶の酸素濃度との間には直接の相関関係があることが知られている。特定の結晶の抵抗率が低くなればなるほど、結晶構造に自然に取り入れられる酸素濃度は低くなる。この挙動の理由の一部は、ＡｓやＳｂのような元素が酸素化合物を形成しながら容易に融液表面から蒸発して融液中の酸素濃度を減少させることにある。例えば、融液中のＳｂは酸素と結合して酸素の溶解度を高め、一方で、Ｓｂ単体やＳｂ₂Ｏ等の形で蒸発する。その結果、Ｓｂが高濃度で含まれると、溶液中では酸素濃度が減少し、Ｓｂを高度にドープした結晶中に高度に酸素を取り込むことが難しくなる。このように、低抵抗率と高酸素濃度を同時に満たすＮ型シリコン単結晶を得ることが困難であった。 On the other hand, an N-type silicon single crystal obtained by doping a silicon melt with an element such as As, P, or Sb at a high concentration is an epitaxial wafer (hereinafter referred to as an epi wafer) used in the power discrete market. It is convenient as a starting material for the above, and its production amount tends to increase. Two essential properties required for a good epi-wafer substrate are its bulk resistivity and its internal gettering capability. The internal gettering capability of the wafer is closely related to the increased intrinsic oxygen concentration inside the crystal. It is known that there is a direct correlation between the bulk resistivity of an N-type silicon single crystal and the oxygen concentration of such an N-type silicon single crystal. The lower the resistivity of a particular crystal, the lower the oxygen concentration that is naturally incorporated into the crystal structure. Part of the reason for this behavior is that elements such as As and Sb easily evaporate from the surface of the melt while forming oxygen compounds to reduce the oxygen concentration in the melt. For example, Sb in the melt is combined with oxygen to increase the solubility of oxygen, while evaporating in the form of Sb alone or Sb ₂ O. As a result, when Sb is contained at a high concentration, the oxygen concentration in the solution decreases, and it becomes difficult to incorporate oxygen into the crystal highly doped with Sb. Thus, it has been difficult to obtain an N-type silicon single crystal that simultaneously satisfies a low resistivity and a high oxygen concentration.

この点を解消するために、図９に示すように、グラファイトサセプタ１により支持されて設けられた石英ルツボ３の内部に石英リング４を挿入し、ヒータ７により加熱されたシリコン融液６をそのルツボ３に貯留し、そのシリコン融液６からシリコン単結晶２を引上げることが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。これは、石英リング４をシリコン融液６に浸漬させることにより、シリコン単結晶２の成長が進んでシリコン融液６の液面が下がった場合においても、その石英リング４からシリコン融液６中に酸素を溶解させ、軸方向で均一な酸素分布を有するシリコン単結晶２を得ることができるものとしている。
米国特許第４，５４５，８４９号明細書 In order to eliminate this point, as shown in FIG. 9, a quartz ring 4 is inserted into a quartz crucible 3 supported by a graphite susceptor 1, and a silicon melt 6 heated by a heater 7 is added to the quartz crucible 3. It has been proposed to store in the crucible 3 and pull up the silicon single crystal 2 from the silicon melt 6 (see, for example, Patent Document 1). This is because the quartz ring 4 is immersed in the silicon melt 6, and even when the growth of the silicon single crystal 2 progresses and the liquid level of the silicon melt 6 is lowered, the quartz ring 4 enters the silicon melt 6. It is assumed that oxygen can be dissolved in the silicon single crystal 2 having a uniform oxygen distribution in the axial direction.
U.S. Pat. No. 4,545,849

しかし、石英リング４をシリコン融液６に浸漬させると、その石英リング４はルツボ３の内底部に設置されシリコン融液６中にルツボ３の内底面から突出するような形となる。そして、この石英リング４からシリコン融液６中に融解する酸素の量はその温度に比例するけれども、ルツボ３の上昇に伴いヒータ７による加熱量が変化し、結晶成長が進むと石英リングからシリコン融液に溶解する酸素の量も減少し、引上げられたシリコン単結晶における酸素濃度を期待したほど上昇させることができないという未だ解決すべき課題が残存していた。
本発明の目的は、シリコン単結晶引上げ中のシリコン融液中に酸素を十分に融解させて酸素濃度の高いシリコン単結晶を得ることのできるシリコン単結晶の引上げ方法を提供することにある。 However, when the quartz ring 4 is immersed in the silicon melt 6, the quartz ring 4 is installed at the inner bottom portion of the crucible 3, and the quartz ring 4 projects into the silicon melt 6 from the inner bottom surface of the crucible 3. Although the amount of oxygen melted from the quartz ring 4 into the silicon melt 6 is proportional to the temperature, the amount of heating by the heater 7 changes as the crucible 3 rises, and the crystal growth proceeds from the quartz ring to the silicon. The amount of oxygen dissolved in the melt also decreased, and there still remained a problem to be solved that the oxygen concentration in the pulled silicon single crystal could not be increased as expected.
An object of the present invention is to provide a silicon single crystal pulling method capable of obtaining a silicon single crystal having a high oxygen concentration by sufficiently melting oxygen in a silicon melt being pulled.

請求項１に係る発明は、図１に示すように、回転する石英ルツボ１３に貯留されたシリコン融液１２からシリコン単結晶２４を引上げるシリコン単結晶の引上げ方法の改良である。
その特徴ある構成は、合成石英からなる複数の石英リング３１，３２を石英ルツボ１３の内底部に各リング中心が石英ルツボ１３の回転中心Ａになるように配置した後、その石英ルツボ１３にシリコン融液１２を貯留させてシリコン単結晶２４を引上げることを特徴とする。
この請求項１に記載されたシリコン単結晶の引上げ方法では、複数の石英リング３１，３２の間に澱むシリコン融液１２は特に加熱されて多くの酸素が溶け出すため、その酸素濃度は飽和状態となる。一方、図３に示すように、ルツボ１３に貯留されたシリコン融液１２にはテイラープラウドマン（Taylor-Proudman）循環流Ｐが発生し、複数の石英リング３１，３２の間に澱むシリコン融液１２はこの循環流Ｐにより上昇してシリコン単結晶２４に取り込まれる。即ち、シリコン単結晶２４の直胴部を形成する時に、酸素濃度の比較的高いシリコン融液１２が複数の石英リング３１，３２の間から循環流Ｐにより上昇してその単結晶２４に取り込まれ、引上げられるシリコン単結晶２４の酸素濃度を上昇させることができる。 The invention according to claim 1 is an improvement of the pulling method of the silicon single crystal that pulls the silicon single crystal 24 from the silicon melt 12 stored in the rotating quartz crucible 13 as shown in FIG.
The characteristic structure is that a plurality of quartz rings 31 and 32 made of synthetic quartz are arranged on the inner bottom portion of the quartz crucible 13 so that the center of each ring is the rotation center A of the quartz crucible 13, and then the silicon is put on the quartz crucible 13. The melt 12 is stored and the silicon single crystal 24 is pulled up.
In the pulling method of the silicon single crystal described in claim 1, since the silicon melt 12 stagnated between the plurality of quartz rings 31 and 32 is particularly heated and a large amount of oxygen is dissolved, the oxygen concentration is saturated. It becomes. On the other hand, as shown in FIG. 3, a Taylor-Proudman circulation flow P is generated in the silicon melt 12 stored in the crucible 13, and the silicon melt stagnated between the plurality of quartz rings 31 and 32. 12 rises by this circulating flow P and is taken into the silicon single crystal 24. That is, when the straight body portion of the silicon single crystal 24 is formed, the silicon melt 12 having a relatively high oxygen concentration rises from between the plurality of quartz rings 31 and 32 by the circulating flow P and is taken into the single crystal 24. The oxygen concentration of the pulled silicon single crystal 24 can be increased.

また、合成石英の軟化温度は低いため、複数の石英リング３１，３２，３３，３４，３５をそれぞれ合成石英とする請求項４に記載されたシリコン単結晶の引上げ方法では、天然石英からなる石英リングを用いた場合に比較して、比較的多くの酸素をより一層シリコン融液１２中に溶解させることができる。このため、酸素濃度の比較的高いシリコン融液１２を取り込ませて引上げられるシリコン単結晶２４の酸素濃度を有効に上昇させることができる。Further, since the softening temperature of synthetic quartz is low, the plurality of quartz rings 31, 32, 33, 34, and 35 are each made of synthetic quartz. In the method for pulling a silicon single crystal according to claim 4, quartz made of natural quartz is used. Compared to the case where a ring is used, a relatively large amount of oxygen can be further dissolved in the silicon melt 12. For this reason, it is possible to effectively increase the oxygen concentration of the silicon single crystal 24 pulled by taking in the silicon melt 12 having a relatively high oxygen concentration.

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、複数の石英リングが同一の円形断面を有する２環の石英リング３１，３２であって、その円形断面の直径をｄ、引上げられるシリコン単結晶２４の直径をＤとするとき、内側の石英リング３１の外径ＭがＤ以下（Ｄ−ｄ）以上であり、外側の石英リング３２の内径ＮがＤ以上（Ｄ＋ｄ）以下であることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明であって、図５に示すように、複数の石英リングが同一の円形断面を有する３環の石英リング３３，３４，３５であって、その円形断面の直径をｄ、引上げられるシリコン単結晶２４の直径をＤとするとき、中間の石英リング３３の外径ＬがＤ以下（Ｄ−ｄ）以上であり、内側の石英リング３４の外径Ｍが（Ｄ−３ｄ）以下（Ｄ−５ｄ）以上であり、外側の石英リング３５の内径ＮがＤ以上（Ｄ＋ｄ）以下であることを特徴とする。
この請求項２又は請求項３に記載されたシリコン単結晶の引上げ方法では、複数の石英リング３１，３２，３３，３４，３５の大きさをこのように定めることにより、複数の石英リング３１，３２，３３，３４，３５の間に澱む酸素濃度の比較的高いシリコン融液１２が循環流Ｐにより上昇したときに循環流Ｐがシリコン単結晶２４により確実に取り込まれ、引上げられるシリコン単結晶２４の酸素濃度をより確実に上昇させることができる。 The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein a plurality of quartz rings are two-ring quartz rings 31, 32 having the same circular cross section, and the diameter of the circular cross section is raised by d. when the diameter of the silicon single crystal 24 which is a D, the outer diameter M of the inner quartz ring 31 is not less D less (D-d) above, the inner diameter N of the outer quartz ring 32 or D (D + d) below It is characterized by being.
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1, wherein, as shown in FIG. 5, the plurality of quartz rings are three-ring quartz rings 33, 34, and 35 having the same circular cross section, when the diameter of the circular cross section d, the diameter of the silicon pulled single crystal 24 is D, and the outer diameter L of the middle quartz ring 33 is less D (D-d) or more, out of the inner quartz ring 34 The diameter M is (D-3d) or less (D-5d) or more, and the inner diameter N of the outer quartz ring 35 is D or more (D + d) or less .
In the pulling method of the silicon single crystal according to claim 2 or claim 3, by determining the size of the plurality of quartz rings 31, 32, 33, 34, 35 in this way, the plurality of quartz rings 31, When the silicon melt 12 having a relatively high oxygen concentration stagnated between 32, 33, 34, and 35 is raised by the circulating flow P, the circulating single-crystal 24 is surely taken up and pulled up by the single-crystal silicon 24. The oxygen concentration of can be increased more reliably .

請求項４に係る発明は、請求項１ないし３いずれか１項に係る発明であって、複数の石英リング３１，３２，３３，３４，３５の表面がそれぞれ多孔質に形成されたことを特徴とする。
この請求項４に記載されたシリコン単結晶の引上げ方法では、複数の石英リング３１，３２，３３，３４，３５の表面積を拡大させることができ、これにより比較的多くの酸素をシリコン融液１２中により確実に溶解させることができ、これによりシリコン単結晶２４の酸素濃度を有効に上昇させることができる。 The invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3 , wherein the surfaces of the plurality of quartz rings 31, 32, 33, 34, and 35 are each formed to be porous. And
In the silicon single crystal pulling method according to the fourth aspect , the surface areas of the plurality of quartz rings 31, 32, 33, 34, and 35 can be expanded, and thereby a relatively large amount of oxygen can be removed from the silicon melt 12. It can be dissolved more reliably in the inside, whereby the oxygen concentration of the silicon single crystal 24 can be effectively increased.

請求項５に係る発明は、請求項１ないし４いずれか１項に係る発明であって、図６に示すように、複数の石英リング３１，３２，３３，３４，３５のいずれか又は全てが周方向に複数に分割されたことを特徴とする。
この請求項５に記載されたシリコン単結晶の引上げ方法では、石英リング３１，３２，３３，３４，３５を分割することによりその表面積を拡大させることができ、これにより比較的多くの酸素をシリコン融液１２中により確実に溶解させてシリコン単結晶２４の酸素濃度を有効に上昇させることができる。 The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4, wherein any or all of the plurality of quartz rings 31, 32, 33, 34, 35 are provided as shown in FIG. It is characterized by being divided into a plurality in the circumferential direction.
In the method of pulling up a silicon single crystal according to claim 5 , the surface area of the quartz rings 31, 32, 33, 34, and 35 can be increased by dividing the quartz rings 31, 32, 33, 34, and 35. The oxygen concentration of the silicon single crystal 24 can be effectively increased by more reliably dissolving in the melt 12.

請求項６に係る発明は、請求項４又は５に係る発明であって、複数の石英リング３１，３２，３３，３４，３５の表面積が５００〜８４５ｃｍ²であるであることを特徴とする。
この請求項６に記載されたシリコン単結晶の引上げ方法では、石英リング３１，３２，３３，３４，３５の表面積を５００〜８４５ｃｍ²とすることにより比較的多くの酸素をシリコン融液１２中により確実に溶解させてシリコン単結晶２４の酸素濃度を有効に上昇させることができる。 The invention according to claim 6 is the invention according to claim 4 or 5 , wherein the surface area of the plurality of quartz rings 31, 32, 33, 34, 35 is 500 to 845 cm ^2. .
In this silicon single crystal pulling method described in claim 6 , a relatively large amount of oxygen is contained in the silicon melt 12 by setting the surface area of the quartz rings 31, 32, 33, 34, and 35 to 500 to 845 cm ^2. Thus, the oxygen concentration of the silicon single crystal 24 can be effectively increased by being dissolved reliably.

本発明のシリコン単結晶の引上げ方法では、石英ルツボの内底部に複数の石英リングを同心円状に配置したので、複数の石英リングの間に澱むシリコン融液は特に加熱されて多くの酸素が溶け出してその酸素濃度は飽和状態となり、酸素濃度が飽和状態のシリコン融液はテイラープラウドマン循環流により上昇してシリコン単結晶に取り込まれる。従って、シリコン単結晶の直胴部を形成する時に、酸素濃度の比較的高いシリコン融液をその複数の石英リングの間から単結晶に取り込ませて酸素濃度を向上させることができる。そして複数の石英リングがそれぞれ合成石英であれば、比較的多くの酸素をシリコン融液中に溶解させることができ、複数の石英リングの表面をそれぞれ多孔質に形成すれば、複数の石英リングの表面積を拡大させて比較的多くの酸素をシリコン融液中により確実に溶解させることができる。更に、複数の石英リングのいずれか又は全てを周方向に複数に分割してその表面積を拡大させることもできる。そして、複数の石英リングの表面積が５００〜８４５ｃｍ²であれば、比較的多くの酸素をシリコン融液中により確実に溶解させてシリコン単結晶の酸素濃度を有効に上昇させることができる。 In the silicon single crystal pulling method of the present invention, a plurality of quartz rings are arranged concentrically on the inner bottom of the quartz crucible, so that the silicon melt stagnated between the plurality of quartz rings is particularly heated to dissolve a large amount of oxygen. The oxygen concentration is saturated and the silicon melt having the saturated oxygen concentration is raised by the Taylor Proudman circulation flow and taken into the silicon single crystal. Therefore, when forming the straight body portion of the silicon single crystal, a silicon melt having a relatively high oxygen concentration can be taken into the single crystal from between the plurality of quartz rings to improve the oxygen concentration. If each of the plurality of quartz rings is a synthetic quartz, a relatively large amount of oxygen can be dissolved in the silicon melt, and if the surfaces of the plurality of quartz rings are each made porous, By increasing the surface area, a relatively large amount of oxygen can be dissolved more reliably in the silicon melt. Furthermore, any or all of the plurality of quartz rings can be divided into a plurality in the circumferential direction to increase the surface area. If the surface area of the plurality of quartz rings is 500 to 845 cm ² , a relatively large amount of oxygen can be dissolved more reliably in the silicon melt to effectively increase the oxygen concentration of the silicon single crystal.

次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図４に示すように、シリコン単結晶引上げ装置１０のチャンバ１１内には、シリコン融液１２を貯える石英ルツボ１３が設けられ、この石英ルツボ１３はグラファイトサセプタ１４により外周面及び外底面を包囲されて支持される。サセプタ１４は支軸１６の上端に固定され、この支軸１６の下部はルツボ駆動手段１７に接続される。ルツボ駆動手段１７は図示しないが石英ルツボ１３を回転させる第１回転用モータと、石英ルツボ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ルツボ１３が所定の方向に回転し、かつ上下方向に移動できるようになっている。サセプタ１４の外周面はヒータ１８により包囲され、このヒータ１８は保温筒１９により包囲される。ヒータ１８は石英ルツボ１３に充填された高純度の多結晶シリコン原料を加熱融解してシリコン融液１２にする。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 4, a quartz crucible 13 for storing a silicon melt 12 is provided in the chamber 11 of the silicon single crystal pulling apparatus 10, and this quartz crucible 13 is surrounded by a graphite susceptor 14 on the outer peripheral surface and the outer bottom surface. Supported. The susceptor 14 is fixed to the upper end of the support shaft 16, and the lower portion of the support shaft 16 is connected to the crucible driving means 17. Although not shown, the crucible driving means 17 has a first rotation motor that rotates the quartz crucible 13 and a lifting motor that raises and lowers the quartz crucible 13, and the quartz crucible 13 is rotated in a predetermined direction by these motors. And it can move up and down. The outer peripheral surface of the susceptor 14 is surrounded by a heater 18, and the heater 18 is surrounded by a heat insulating cylinder 19. The heater 18 heats and melts the high-purity polycrystalline silicon raw material filled in the quartz crucible 13 to form the silicon melt 12.

またチャンバ１１の上端の円筒状のケーシング２１には引上げ手段２２が設けられる。引上げ手段２２はケーシング２１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、ヘッドから石英ルツボ１３の回転中心に向って垂下されたワイヤケーブル２３と、上記ヘッド内に設けられワイヤケーブル２３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。ワイヤケーブル２３の下端には種結晶２６が取付けられる。シリコン単結晶２４の外周面と保温筒１９の内周面との間にはシリコン単結晶２４を包囲する円筒状の熱遮蔽部材２７が設けられる。この熱遮蔽部材２７はコーン部２７ａとフランジ部２７ｂからなり、このフランジ部２７ｂを保温筒１９に取付けることにより熱遮蔽部材２７が固定される。 A pulling means 22 is provided in a cylindrical casing 21 at the upper end of the chamber 11. The pulling means 22 is a pulling head (not shown) provided at the upper end of the casing 21 so as to be turnable in a horizontal state, a second rotating motor (not shown) for rotating the head, and the quartz crucible 13 from the head. And a pulling motor (not shown) that is provided in the head and winds or feeds the wire cable 23. A seed crystal 26 is attached to the lower end of the wire cable 23. A cylindrical heat shield member 27 surrounding the silicon single crystal 24 is provided between the outer peripheral surface of the silicon single crystal 24 and the inner peripheral surface of the heat retaining cylinder 19. The heat shielding member 27 includes a cone portion 27a and a flange portion 27b, and the heat shielding member 27 is fixed by attaching the flange portion 27b to the heat retaining cylinder 19.

図１に示すように、ルツボ１３の内底部には、石英ルツボ１３の回転中心Ａを中心とする複数の石英リング３１，３２が同心円状に配置される。この実施の形態における石英リング３１，３２は同一の円形断面を有する２環の石英リングであって、それぞれ合成石英からなる。そして、その円形断面の直径をｄとし、引上げられるシリコン単結晶２４の直径をＤとするとき、内側の石英リング３１の外径ＧがＤ以下（Ｄ−ｄ）以上であり、外側の石英リング３２の内径ＮがＤ以上（Ｄ＋ｄ）以下であるように構成される。
複数の石英リングの表面はそれぞれ多孔質に形成される。石英リングの表面を多孔質にするためには、例えば熱して軟化した状態の石英リングを複数の凹凸状の鋳型にはめ込んで冷やして固める等の手段によりその表面を多孔質にすることが可能である。そして、複数の石英リングの表面積が５００〜８４５ｃｍ²であるように構成される。この表面積が５００ｃｍ²未満では、石英リング３１，３２の表面を多孔質にした効果が乏しく、期待する高酸素効果が得られない。 As shown in FIG. 1, a plurality of quartz rings 31 and 32 centering on the rotation center A of the quartz crucible 13 are concentrically arranged on the inner bottom of the crucible 13. The quartz rings 31 and 32 in this embodiment are bicyclic quartz rings having the same circular cross section, and each is made of synthetic quartz. Then, the diameter of the circular cross-section and d, when the diameter of the silicon pulled single crystal 24 and D, and the outer diameter G of the inner quartz ring 31 D or less (D-d) above, the outer quartz ring An inner diameter N of 32 is configured to be not less than D and not more than (D + d).
The surfaces of the plurality of quartz rings are each formed to be porous. In order to make the surface of the quartz ring porous, it is possible to make the surface porous by means of, for example, inserting a quartz ring in a softened state by heating it into a plurality of concavo-convex molds and cooling and hardening. is there. Then, configured as the surface area of a plurality of quartz rings is 500 to 845 cm ^2. If the surface area is less than 500 cm ² , the effect of making the surfaces of the quartz rings 31 and 32 porous is poor and the expected high oxygen effect cannot be obtained.

次に本発明のシリコン単結晶の引上げ方法について説明する。
先ず、ルツボ１３の内底部に、その石英ルツボ１３の回転中心を中心とする複数の石英リング３１，３２、この実施の形態では２環の石英リング３１，３２を同心円状に配置する。その後高純度の多結晶シリコン原料を石英ルツボ１３に充填し、ヒータ１８でシリコンの融点以上に加熱融解してシリコン融液１２にする。次いで石英ルツボ１３に貯えられたシリコン融液１２に種結晶２６を浸し、種結晶２６そのものを融解した後にルツボ駆動手段１７によりそのルツボ１３を回転させ、その状態でワイヤケーブル２３を回転させながら引上げることにより円柱状のシリコン単結晶２４を育成する。このとき石英ルツボ１３はワイヤケーブル２３の回転と逆の回転をさせる。 Next, the silicon single crystal pulling method of the present invention will be described.
First, a plurality of quartz rings 31 and 32 centering on the rotation center of the quartz crucible 13, in this embodiment, two quartz rings 31 and 32 are arranged concentrically on the inner bottom of the crucible 13. Thereafter, a high-purity polycrystalline silicon raw material is filled in the quartz crucible 13, and is heated and melted to a temperature equal to or higher than the melting point of silicon by the heater 18 to obtain a silicon melt 12. Next, the seed crystal 26 is immersed in the silicon melt 12 stored in the quartz crucible 13, and after melting the seed crystal 26 itself, the crucible driving means 17 rotates the crucible 13, and the wire cable 23 is rotated while being pulled. The cylindrical silicon single crystal 24 is grown by raising. At this time, the quartz crucible 13 rotates in the direction opposite to the rotation of the wire cable 23.

融液１２が形成されるとき及び単結晶２４の直胴部が形成されるときに行うヒータ１８による加熱は、先ず石英ルツボ１３の温度がその加熱により上昇しその後シリコン融液１２に伝達される。このときの温度分布状態を図２に示す。図２から明らかなように、石英ルツボ１３がヒータ１８により先ず加熱されることから、その加熱された石英ルツボ１３の内底部に配置された２環の石英リング３１，３２もシリコン融液１２に先行して加熱され、２環の石英リング３１，３２の間に澱むシリコン融液１２は特に加熱されて多くの酸素が溶け出すため、その酸素濃度は飽和状態となる。 When the melt 12 is formed and when the straight body portion of the single crystal 24 is formed, the heating by the heater 18 first increases the temperature of the quartz crucible 13 by the heating, and then is transmitted to the silicon melt 12. . The temperature distribution state at this time is shown in FIG. As apparent from FIG. 2, since the quartz crucible 13 is first heated by the heater 18, the two quartz rings 31 and 32 disposed on the inner bottom portion of the heated quartz crucible 13 are also formed in the silicon melt 12. Since the silicon melt 12 heated in advance and stagnated between the two quartz rings 31 and 32 is particularly heated and a lot of oxygen is dissolved, the oxygen concentration becomes saturated.

一方、シリコン融液１２に浸した種結晶２６を回転させながら引上げることによりシリコン単結晶２４を育成すると、図３に示すように、ルツボ１３に貯留されたシリコン融液１２にはシリコン単結晶２４とルツボ１３が回転することから生じるテイラープラウドマン循環流Ｐ（以下、「循環流Ｐ」という。）が発生する。この循環流Ｐはシリコン単結晶２４の直径に相当するルツボ底部から上昇してルツボ１３の中央底部に向かって下降する対流である。一方、この循環流Ｐの外側におけるルツボ１３の周囲では、その内周部分から上昇しシリコン単結晶２４の径に相当する部分から下降する対流Ｇも生じる。従って、２環の石英リング３１，３２の間に澱み酸素濃度が飽和状態にあるシリコン融液１２は循環流Ｐより上昇してシリコン単結晶２４に取り込まれることになる。 On the other hand, when the silicon single crystal 24 is grown by pulling the seed crystal 26 soaked in the silicon melt 12 while rotating, the silicon single crystal 12 stored in the crucible 13 has a silicon single crystal as shown in FIG. The Taylor Proudman circulation flow P (hereinafter referred to as “circulation flow P”) generated by rotation of the crucible 24 and the crucible 13 is generated. This circulating flow P is a convection that rises from the bottom of the crucible corresponding to the diameter of the silicon single crystal 24 and descends toward the center bottom of the crucible 13. On the other hand, around the crucible 13 outside the circulating flow P, a convection G that rises from the inner circumferential portion and descends from a portion corresponding to the diameter of the silicon single crystal 24 also occurs. Accordingly, the silicon melt 12 in which the starch oxygen concentration is saturated between the two quartz rings 31 and 32 rises from the circulating flow P and is taken into the silicon single crystal 24.

ここで、この実施の形態では、内側の石英リング３１の外径ＧがＤ以下（Ｄ−ｄ）以上であり、外側の石英リング３２の内径ＮがＤ以上（Ｄ＋ｄ）以下であるように構成し、複数の石英リング３１，３２の表面をそれぞれ多孔質に形成してその表面積を５００〜８４５ｃｍ²になるように構成したので、比較的多くの酸素をシリコン融液１２中に溶解させることができ、酸素濃度の比較的高いシリコン融液１２を循環流Ｐにより上昇させてシリコン単結晶２４に取り込ませることができる。即ち、シリコン単結晶２４の直胴部を形成する時に、酸素濃度の比較的高いシリコン融液１２が２環の石英リング３１，３２の間から循環流Ｐにより上昇してその単結晶２４に取り込まれ、酸素濃度の低下を抑制する効果が得られる。このようにルツボ１３の内定部に複数の石英リングを同心円状に配置して形成したシリコン単結晶２４は、従来の方法の課題であったシード端部、直胴部及びテール端部それぞれの位置によって含まれる酸素濃度を十分に上昇させることができる。よって、ＡｓやＳｂでドープされたシリコン融液１２の酸素濃度の低下も抑制することができる。 Here, in this embodiment, is in the outer diameter G of the inner quartz ring 31 is less D (D-d) above, configured such that the inner diameter N of the outer quartz ring 32 or D (D + d) below In addition, since the surfaces of the plurality of quartz rings 31 and 32 are each formed to be porous and have a surface area of 500 to 845 cm ² , a relatively large amount of oxygen is dissolved in the silicon melt 12. The silicon melt 12 having a relatively high oxygen concentration can be raised by the circulating flow P and taken into the silicon single crystal 24. That is, when the straight body portion of the silicon single crystal 24 is formed, the silicon melt 12 having a relatively high oxygen concentration rises from between the two quartz rings 31 and 32 by the circulating flow P and is taken into the single crystal 24. Thus, the effect of suppressing the decrease in oxygen concentration is obtained. As described above, the silicon single crystal 24 formed by concentrically arranging a plurality of quartz rings on the inner fixed portion of the crucible 13 has the positions of the seed end portion, the straight barrel portion, and the tail end portion, which are problems of the conventional method. Can sufficiently increase the oxygen concentration contained therein. Therefore, a decrease in oxygen concentration of the silicon melt 12 doped with As or Sb can also be suppressed.

なお、上述した実施の形態では、複数の石英リングが２環の石英リング３１，３２からなる場合を説明したが、複数の石英リングは３環であっても４環であっても５環であっても良い。図５に複数の石英リングが３環である場合を例示する。この複数の石英リングは同一の円形断面を有する３環の石英リング３３，３４，３５であって、その円形断面の直径をｄ、引上げられるシリコン単結晶２４の直径をＤとするとき、中間の石英リング３３の外径ＬはＤ以下（Ｄ−ｄ）以上であり、内側の石英リング３４の外径Ｍは（Ｄ−３ｄ）以下（Ｄ−５ｄ）以上であり、外側の石英リング３５の内径ＮはＤ以上（Ｄ＋ｄ）以下である。このように３環の石英リング３３，３４，３５をルツボ１３の内底部に設置しても、シリコン単結晶２４の直胴部を形成する時に、複数の石英リング３３，３４，３５の間に澱む酸素濃度の比較的高いシリコン融液１２を循環流Ｐにより上昇させてシリコン単結晶２４に取り込ませることができ、引上げられるシリコン単結晶２４の酸素濃度をより確実に上昇させることができる。 In the above-described embodiment, the case where the plurality of quartz rings are composed of two quartz rings 31 and 32 has been described. However, the plurality of quartz rings may be three rings, four rings, or five rings. There may be. FIG. 5 illustrates a case where a plurality of quartz rings are three rings. The plurality of quartz rings are three-ring quartz rings 33, 34, and 35 having the same circular cross section, where the diameter of the circular cross section is d and the diameter of the silicon single crystal 24 to be pulled is D. outer diameter L of the quartz ring 33 is a D or less (D-d) above, the outer diameter M of the inner quartz ring 34 is in (D-3d) below (D-5d) or more, the outer quartz ring 35 the inner diameter N is less than D (D + d). Even when the three quartz rings 33, 34, and 35 are installed on the inner bottom portion of the crucible 13 as described above, when the straight body portion of the silicon single crystal 24 is formed, the quartz rings 33, 34, and 35 are interposed between the quartz rings 33, 34, and 35. The melted silicon melt 12 having a relatively high oxygen concentration can be raised by the circulating flow P and taken into the silicon single crystal 24, and the oxygen concentration of the pulled silicon single crystal 24 can be more reliably increased.

また、図６に示すように、複数の石英リング３１，３２は、そののいずれか又は全てが周方向に複数に分割されたものであっても良い。この図６には、２環の石英リング３１，３２の全てが周方向に４つに分割された場合を示すけれども、分割の個数は３つでも５つでも６つであっても良い。このように石英リング３１，３２を複数に分割することによりその表面積を拡大させることができ、これにより比較的多くの酸素をシリコン融液１２中により確実に溶解させてシリコン単結晶２４の酸素濃度を更に上昇させることができる。 Further, as shown in FIG. 6, any or all of the plurality of quartz rings 31 and 32 may be divided into a plurality in the circumferential direction. Although FIG. 6 shows a case where all of the two quartz rings 31 and 32 are divided into four in the circumferential direction, the number of divisions may be three, five, or six. Thus, by dividing the quartz rings 31 and 32 into a plurality of parts, the surface area can be expanded, and thereby, a relatively large amount of oxygen can be more reliably dissolved in the silicon melt 12, so that the oxygen concentration of the silicon single crystal 24 is increased. Can be further increased.

次に本発明の実施例を説明する。 Next, examples of the present invention will be described.

＜実施例１＞
図１に示すように、先ずルツボ１３の内底部に２環の石英リング３１，３２を同心円状に配置した。このルツボ１３の内径は４４ｃｍであって、石英リング３１，３２はそれぞれ合成石英からなるものを用いた。そして、２環の石英リング３１，３２はそれぞれ同一の円形断面を有し、その円形断面の直径ｄは２０ｍｍのものを使用した。そして、内側の石英リング３１の外径Ｍは１５ｃｍであり、外側の石英リング３２の内径Ｎは１７ｃｍのものを使用した。そして、これら２環の石英リング３１，３２の表面積は６３１ｃｍ²である。

その後多結晶シリコン原料を５０ｋｇ石英ルツボ１３に充填し、ヒータ１８でシリコンの融点以上に加熱融解してシリコン融液１２にした。次いで石英ルツボ１３に貯えられたシリコン融液１２に種結晶２６を浸し、種結晶２６そのものを融解した後にルツボ駆動手段１７によりそのルツボ１３を回転させ、その状態でワイヤケーブル２３を回転させながら引上げることにより断面の直径が１５ｃｍの円柱状のシリコン単結晶２４を育成した。この引上げられたシリコン単結晶２４を実施例１とした。 <Example 1>
As shown in FIG. 1, first, two quartz rings 31 and 32 were concentrically arranged on the inner bottom of the crucible 13. The inner diameter of the crucible 13 was 44 cm, and the quartz rings 31 and 32 were made of synthetic quartz. The two quartz rings 31 and 32 each have the same circular cross section, and the diameter d of the circular cross section is 20 mm. The inner quartz ring 31 has an outer diameter M of 15 cm, and the outer quartz ring 32 has an inner diameter N of 17 cm. The surface area of these two quartz rings 31 and 32 is 631 cm ² .

Thereafter, a polycrystalline silicon raw material was filled in a 50 kg quartz crucible 13 and heated to melt at a temperature equal to or higher than the melting point of silicon with a heater 18 to obtain a silicon melt 12. Next, the seed crystal 26 is immersed in the silicon melt 12 stored in the quartz crucible 13, and after melting the seed crystal 26 itself, the crucible driving means 17 rotates the crucible 13, and the wire cable 23 is rotated while being pulled. By raising, a cylindrical silicon single crystal 24 having a cross-sectional diameter of 15 cm was grown. This pulled silicon single crystal 24 was taken as Example 1.

＜実施例２＞
図５に示すように、ルツボ１３の内底部に３環の石英リング３３，３４，３５を同心円状に配置した。３環の石英リング３３，３４，３５はそれぞれ合成石英からなり、３環の石英リング３３，３４，３５はそれぞれ同一の円形断面を有し、その円形断面の直径ｄは２０ｍｍのものを使用した。そして、内側の石英リング３４の外径は９ｃｍであり、中間の石英リング３３の外径は１５ｃｍであり、外側の石英リング３５の内径は１７ｃｍのものを使用した。そして、これら３環の石英リング３３，３４，３５の表面積は７６９ｃｍ²である。この３環の石英リング３３，３４，３５を同心円状に配置したことを除いて実施例１と同一の条件及び手順で断面の直径が１５ｃｍの円柱状のシリコン単結晶２４を引上げた。この引上げられたシリコン単結晶２４を実施例２とした。 <Example 2>
As shown in FIG. 5, three quartz rings 33, 34, and 35 are arranged concentrically on the inner bottom of the crucible 13. The three-ring quartz rings 33, 34, and 35 are each made of synthetic quartz, and the three-ring quartz rings 33, 34, and 35 have the same circular cross section, and the diameter d of the circular cross section is 20 mm. . The inner quartz ring 34 has an outer diameter of 9 cm, the intermediate quartz ring 33 has an outer diameter of 15 cm, and the outer quartz ring 35 has an inner diameter of 17 cm. The surface area of these three quartz rings 33, 34, and 35 is 769 cm ² . A cylindrical silicon single crystal 24 having a cross-sectional diameter of 15 cm was pulled up under the same conditions and procedures as in Example 1 except that the three quartz rings 33, 34, and 35 were arranged concentrically. This pulled silicon single crystal 24 was taken as Example 2.

＜比較例１＞
図９に示すように、ルツボ３の内底部に単一の石英リング４を配置した。単一の石英リング４は合成石英からなり、その石英リング４の円形断面の直径ｄは２０ｍｍのものを使用した。そして、その石英リング４の外径Ｍは２１ｃｍであり、この石英リング４の表面積は３７４ｃｍ²である。この単一の石英リング４をルツボ３の内底部の中央に配置したことを除いて実施例１と同一の条件及び手順で断面の直径が１５ｃｍの円柱状のシリコン単結晶２を引上げた。この引上げられたシリコン単結晶２を比較例１とした。
＜比較例２＞
図示しないが、ルツボの内底部に石英リングを配置することなく多結晶シリコン原料を５０ｋｇ石英ルツボに充填し、ヒータでシリコンの融点以上に加熱融解してシリコン融液にした。その後実施例１と同一の条件及び手順で断面の直径が１５ｃｍの円柱状のシリコン単結晶を引上げた。この引上げられたシリコン単結晶を比較例２とした。 <Comparative Example 1>
As shown in FIG. 9, a single quartz ring 4 was disposed on the inner bottom of the crucible 3. The single quartz ring 4 is made of synthetic quartz, and a quartz ring 4 having a circular cross-sectional diameter d of 20 mm is used. The outer diameter M of the quartz ring 4 is 21 cm, and the surface area of the quartz ring 4 is 374 cm ² . A cylindrical silicon single crystal 2 having a cross-sectional diameter of 15 cm was pulled up under the same conditions and procedure as in Example 1 except that this single quartz ring 4 was arranged at the center of the inner bottom of the crucible 3. This pulled silicon single crystal 2 was designated as Comparative Example 1.
<Comparative Example 2>
Although not shown in the figure, a polycrystalline silicon raw material was filled in a 50 kg quartz crucible without placing a quartz ring at the inner bottom of the crucible, and was heated and melted above the melting point of silicon with a heater to obtain a silicon melt. Thereafter, a cylindrical silicon single crystal having a cross-sectional diameter of 15 cm was pulled under the same conditions and procedures as in Example 1. This pulled silicon single crystal was designated as Comparative Example 2.

＜比較試験１及び評価＞
実施例１及び２並びに比較例１及び２におけるシリコン単結晶のシード端部、結晶の中央部、又は結晶のテール端部における酸素濃度をフィーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴＩＲ）によりそれぞれ測定した。この結果を図７に示す。この図７から明らかなように、２環及び３環の石英リングを石英ルツボの内底部に配置した実施例１及び２は、単一の石英リングを石英ルツボの内底部に配置した比較例１及び石英リングを配置しない比較例２に比較してその酸素濃度が高いことが判る。これは複数の石英リングを石英ルツボの内底部に配置したことに起因するものと考えられ、本願発明によればシリコン単結晶棒の酸素濃度を向上させ得ることが判る。
なお、図７の内容からすると、石英リングの数に酸素濃度が比例しているため、石英リングの表面積の相違による酸素濃度の関係を調査するための実施例を以下のように行った。 <Comparative test 1 and evaluation>
In Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, the oxygen concentration at the seed end of the silicon single crystal, at the center of the crystal, or at the tail end of the crystal was measured by a Fourier transform infrared spectrophotometer (FTIR). The result is shown in FIG. As is apparent from FIG. 7, Examples 1 and 2 in which the two-ring and three-ring quartz rings are arranged on the inner bottom portion of the quartz crucible are comparative examples 1 in which a single quartz ring is arranged on the inner bottom portion of the quartz crucible. It can also be seen that the oxygen concentration is higher than in Comparative Example 2 in which no quartz ring is arranged. This is considered to be caused by arranging a plurality of quartz rings on the inner bottom of the quartz crucible, and it can be seen that according to the present invention, the oxygen concentration of the silicon single crystal rod can be improved.
From the contents of FIG. 7, since the oxygen concentration is proportional to the number of quartz rings, an example for investigating the relationship of oxygen concentration due to the difference in the surface area of the quartz rings was performed as follows.

＜参考例１＞
図１に示すように、ルツボ１３の内底部に２環の石英リング３１，３２を実施例１と同様に配置した。この２環の石英リング３１，３２はそれぞれ天然石英からなることを除いて実施例１と同形同大のものを使用し、これら２環の石英リング３１，３２の表面積は６３１ｃｍ²であった。その後実施例１と同一の条件及び手順で多結晶シリコン原料を５０ｋｇ石英ルツボ１３に充填し、ヒータ１８でシリコンの融点以上に加熱融解してシリコン融液１２にした。その後実施例１と同一の条件及び手順で断面の直径が１５ｃｍの円柱状のシリコン単結晶２４を引上げた。この引上げられたシリコン単結晶２４を参考例１とした。 < Reference Example 1 >
As shown in FIG. 1, two quartz rings 31 and 32 are arranged in the inner bottom portion of the crucible 13 in the same manner as in the first embodiment. The two-ring quartz rings 31 and 32 are the same shape and size as in Example 1 except that they are made of natural quartz. The surface area of these two-ring quartz rings 31 and 32 was 631 cm ² . . Thereafter, a polycrystalline silicon raw material was filled in a 50 kg quartz crucible 13 under the same conditions and procedures as in Example 1, and heated to melt above the melting point of silicon with a heater 18 to obtain a silicon melt 12. Thereafter, a cylindrical silicon single crystal 24 having a cross-sectional diameter of 15 cm was pulled up under the same conditions and procedures as in Example 1. This pulled silicon single crystal 24 was used as Reference Example 1 .

＜実施例３＞
ルツボ１３の内底部に２環の石英リング３１，３２を実施例１と同様に配置した。この２環の石英リング３１，３２はそれぞれ合成石英からなり、その表面を多孔質に形成した。石英リング３１，３２の表面を多孔質にするために、熱して軟化した状態の石英リングを複数の凹凸状の鋳型にはめ込んで冷やして固める手段を用いた。この２環の石英リング３１，３２はこれらのことを除いて実施例１と同形同大のものを使用し、これら２環の石英リング３１，３２の表面積は８２０ｃｍ²であった。その後実施例１と同一の条件及び手順で多結晶シリコン原料を５０ｋｇ石英ルツボ１３に充填し、ヒータ１８でシリコンの融点以上に加熱融解してシリコン融液１２にした。その後実施例１と同一の条件及び手順で断面の直径が１５ｃｍの円柱状のシリコン単結晶２４を引上げた。この引上げられたシリコン単結晶２４を実施例３とした。 <Example 3 >
Two quartz rings 31 and 32 were arranged in the inner bottom of the crucible 13 in the same manner as in Example 1. Each of the two quartz rings 31 and 32 is made of synthetic quartz and has a porous surface. In order to make the surfaces of the quartz rings 31 and 32 porous, means was used in which a quartz ring in a heated and softened state was fitted into a plurality of concave and convex molds and cooled to be solidified. Except for these, the two-ring quartz rings 31 and 32 were the same as those in Example 1, and the surface area of these two-ring quartz rings 31 and 32 was 820 cm ² . Thereafter, a polycrystalline silicon raw material was filled in a 50 kg quartz crucible 13 under the same conditions and procedures as in Example 1, and heated to melt above the melting point of silicon with a heater 18 to obtain a silicon melt 12. Thereafter, a cylindrical silicon single crystal 24 having a cross-sectional diameter of 15 cm was pulled up under the same conditions and procedures as in Example 1. This pulled silicon single crystal 24 was taken as Example 3 .

＜実施例４＞
図６に示すように、ルツボ１３の内底部に２環の石英リング３１，３２を４分割させた状態で実施例１と同様に配置した。この２環の石英リング３１，３２はそれぞれ合成石英からなり、その表面を実施例３と同一の手順で多孔質に形成した。この２環の石英リング３１，３２をそれぞれ４分割し、この４分割にしたことを除いて２環の石英リング３１，３２は実施例３と同形同大のものを使用した。これら２環の石英リング３１，３２の表面積は分割面も含まれることから８４５ｃｍ²であった。その後実施例１と同一の条件及び手順で多結晶シリコン原料を５０ｋｇ石英ルツボ１３に充填し、ヒータ１８でシリコンの融点以上に加熱融解してシリコン融液１２にした。その後実施例１と同一の条件及び手順で断面の直径が１５ｃｍの円柱状のシリコン単結晶２４を引上げた。この引上げられたシリコン単結晶２４を実施例４とした。 <Example 4 >
As shown in FIG. 6, the two quartz rings 31 and 32 were divided into four parts at the inner bottom of the crucible 13 and arranged in the same manner as in Example 1. Each of the two quartz rings 31 and 32 is made of synthetic quartz, and the surface thereof is made porous by the same procedure as in Example 3 . The two ring quartz rings 31 and 32 were divided into four parts, and the two ring quartz rings 31 and 32 having the same shape and the same size as in Example 3 were used except that the four ring rings were divided into four parts. The surface area of these two quartz rings 31 and 32 was 845 cm ² because the split surface was included. Thereafter, a polycrystalline silicon raw material was filled in a 50 kg quartz crucible 13 under the same conditions and procedures as in Example 1, and heated to melt above the melting point of silicon with a heater 18 to obtain a silicon melt 12. Thereafter, a cylindrical silicon single crystal 24 having a cross-sectional diameter of 15 cm was pulled up under the same conditions and procedures as in Example 1. This pulled silicon single crystal 24 was taken as Example 4 .

＜比較試験２及び評価＞
実施例１、実施例３，４及び参考例１におけるシリコン単結晶２４の直胴部の中央部分における酸素濃度をフィーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴＩＲ）によりそれぞれ測定した。そして、参考例１におけるシリコン単結晶における酸素濃度を１．０とした場合における実施例１、実施例３及び実施例４における酸素濃度を図８に示す。この図８から明らかなように、天然石英からなる石英リングより合成石英からなる石英リングを用いた方が酸素濃度が高く、同じ合成石英からなる石英リングでは、表面を多孔質にした方が酸素濃度が高く、それらを分割すると更に酸素濃度が高くなることが判る。従って、本願発明によれば石英リングの材質又はその表面積を調整することによりシリコン単結晶棒の酸素濃度を調整し得ることが判る。 <Comparative test 2 and evaluation>
The oxygen concentration in the central part of the straight body part of the silicon single crystal 24 in Example 1 , Example 3, 4 and Reference Example 1 was measured by a Flier transform infrared spectrophotometer (FTIR). And the oxygen concentration in Example 1, Example 3, and Example 4 when the oxygen concentration in the silicon single crystal in Reference Example 1 is 1.0 is shown in FIG. As is apparent from FIG. 8, the oxygen concentration is higher in the quartz ring made of synthetic quartz than in the quartz ring made of natural quartz, and in the quartz ring made of the same synthetic quartz, the oxygen surface is made more porous. It can be seen that the concentration is high and the oxygen concentration becomes higher when they are divided. Therefore, it can be seen that according to the present invention, the oxygen concentration of the silicon single crystal rod can be adjusted by adjusting the material of the quartz ring or its surface area.

本発明実施形態の石英ルツボの断面図である。It is sectional drawing of the quartz crucible of this invention embodiment. その石英ルツボがヒータにより加熱された場合の温度分布を示す断面図である。It is sectional drawing which shows temperature distribution when the quartz crucible is heated with the heater. その石英ルツボに貯留されたシリコン融液の対流を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the convection of the silicon melt stored in the quartz crucible. その石英ルツボを有する引上げ装置の構成図である。It is a block diagram of the pulling apparatus which has the quartz crucible. その石英ルツボの内底部に３環の石英リングを配置した状態を示す図１に対応する断面図である。It is sectional drawing corresponding to FIG. 1 which shows the state which has arrange | positioned the three quartz rings in the inner bottom part of the quartz crucible. その石英ルツボの内底部に２環の石英リングが４分割された状態で配置された状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state arrange | positioned in the state into which the two quartz rings were divided into 4 in the inner bottom part of the quartz crucible. その石英リングの数と酸素濃度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the number of the quartz rings, and oxygen concentration. その石英リングの状態と酸素濃度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the state of the quartz ring, and oxygen concentration. 従来の石英リングを有する引上げ装置の構成図である。It is a block diagram of the pulling apparatus which has the conventional quartz ring.

１３石英ルツボ
１２シリコン融液
２４シリコン単結晶
３１，３２，３３，３４，３５石英リング
Ａ石英ルツボの回転中心
ｄ石英リングの円形断面の直径
Ｄシリコン単結晶の直径
Ｍ内側の石英リングの外径
Ｎ外側の石英リングの内径
Ｌ中間の石英リングの外径 13 quartz crucible 12 silicon melt 24 silicon single crystal 31, 32, 33, 34, 35 quartz ring A quartz crucible center of rotation d diameter of circular cross section of quartz ring D diameter of silicon single crystal M outer diameter of quartz ring inside N Outer diameter of quartz ring L Outer diameter of middle quartz ring

Claims

In pulling method quartz Ruth volume stored in the silicon melt or we silicon Tan'yui crystal pulling Ru silicon single crystal to be rotated,
After each ring centered on the inner bottom of a plurality of quartz-ring made of synthetic quartz said quartz Ruth ball is arranged to run in rotation in mind the quartz Ruth ball, and the silicon melt is stored in the quartz Ruth Bo pulling method for a silicon single crystal, characterized in that pulling the silicon Tan'yui crystal.

A plurality of quartz rings a bicyclic quartz-rings having the same circular cross-section, when the diameter of the circular cross section d, the diameter of the silicon Tan'yui pulled crystal is D, the outer of the inner quartz-ring diameter or less D is a (D-d) or more, or more inner diameter of the outer quartz-ring is D (D + d) pulling process of the silicon single crystal in which claim 1 below.

A plurality of quartz rings a tricyclic quartz-rings having the same circular cross-section, when the diameter of the circular cross section d, the diameter of the silicon Tan'yui crystal is pulled is D, the outer intermediate quartz-ring diameter or less (D-d) above D, and the outer diameter of the inner quartz-ring is (D-3d) below (D-5d) above, the inner diameter of the outer quartz-ring or more D (D + d ) or less is claim 1 pulling method of a silicon single crystal according.

Pulling method of a silicon single crystal according to item 1 3 either to the claims 1 formed in each porous surfaces of the quartz-ring.

Pulling method of a silicon single crystal according to to any or all of the plurality of quartz-ring is no claim 1 divided into a plurality in the circumferential direction 4 any one.

Pulling method of a silicon single crystal according to claim 4 or 5, wherein the surface area of a plurality of quartz-ring is 500 to 845 cm ^2.