特開2022-102247シリコン単結晶製造装置の加熱部、シリコン融液の対流パターン制御方法、シリコン単結晶の製造方法、シリコンウェーハの製造方法、シリコン単結晶製造装置及びシリコン融液の対流パターン制御システム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022102247
(43)【公開日】2022-07-07
(54)【発明の名称】シリコン単結晶製造装置の加熱部、シリコン融液の対流パターン制御方法、シリコン単結晶の製造方法、シリコンウェーハの製造方法、シリコン単結晶製造装置及びシリコン融液の対流パターン制御システム
(51)【国際特許分類】
C30B 29/06 20060101AFI20220630BHJP
C30B 30/04 20060101ALI20220630BHJP
C30B 15/14 20060101ALI20220630BHJP
C30B 15/28 20060101ALI20220630BHJP
【ＦＩ】
C30B29/06 502E
C30B29/06 502G
C30B30/04
C30B15/14
C30B15/28
【審査請求】未請求
【請求項の数】17
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020216874
(22)【出願日】2020-12-25
(71)【出願人】
【識別番号】302006854
【氏名又は名称】株式会社ＳＵＭＣＯ
(74)【代理人】
【識別番号】110000637
【氏名又は名称】特許業務法人樹之下知的財産事務所
(72)【発明者】
【氏名】横山 竜介
(72)【発明者】
【氏名】杉村 渉
【テーマコード（参考）】
4G077
【Ｆターム（参考）】
4G077AA02
4G077BA04
4G077CF10
4G077EA01
4G077EG02
4G077EG18
4G077EH07
4G077EJ02
4G077HA12
4G077PE03
4G077PE12
4G077PF01
4G077PF42
4G077PF55
4G077RA03
(57)【要約】
【課題】簡便な手法でシリコン融液の対流パターンを制御できるシリコン単結晶製造装置の加熱部、このシリコン単結晶製造装置の加熱部を用いたシリコン融液の対流パターン制御方法等を提供する。
【解決手段】加熱部１は、石英ルツボ４Ｂ内のシリコン融液Ｍを加熱する。この加熱部１は、円筒状に一体成型されている発熱部１１と、発熱部１１に電力を供給する４個の電力供給部１２Ａ～１２Ｄとを有する。発熱部１１の中心軸線ＣＡを通り、発熱部１１に垂直であって、かつ、シリコン融液Ｍに印加される水平磁場の中心の磁力線と平行な仮想面ＶＳで加熱部１を２分割した場合、仮想面ＶＳの一方に位置する第１の加熱領域１Ａの発熱量と、仮想面ＶＳの他方に位置する第２の加熱領域１Ｂの発熱量とが異なる値に設定されている。
【選択図】図１
【解決手段】加熱部１は、石英ルツボ４Ｂ内のシリコン融液Ｍを加熱する。この加熱部１は、円筒状に一体成型されている発熱部１１と、発熱部１１に電力を供給する４個の電力供給部１２Ａ～１２Ｄとを有する。発熱部１１の中心軸線ＣＡを通り、発熱部１１に垂直であって、かつ、シリコン融液Ｍに印加される水平磁場の中心の磁力線と平行な仮想面ＶＳで加熱部１を２分割した場合、仮想面ＶＳの一方に位置する第１の加熱領域１Ａの発熱量と、仮想面ＶＳの他方に位置する第２の加熱領域１Ｂの発熱量とが異なる値に設定されている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
石英ルツボの外側に前記石英ルツボを囲むように配置され、前記石英ルツボ内のシリコン融液を加熱するシリコン単結晶製造装置の加熱部であって、
円筒状に一体成型されている発熱部と、前記発熱部に電力を供給する２ｎ（ｎは２以上の整数）個の電力供給部とを有し、
前記発熱部の中心軸線を通り、前記発熱部に垂直であって、かつ、前記シリコン融液に印加される水平磁場の中心の磁力線と平行な仮想面で前記加熱部を２分割した場合、前記仮想面の一方に位置する第１の加熱領域の発熱量と、前記仮想面の他方に位置する第２の加熱領域の発熱量とが異なる値に設定されている
シリコン単結晶製造装置の加熱部。
円筒状に一体成型されている発熱部と、前記発熱部に電力を供給する２ｎ（ｎは２以上の整数）個の電力供給部とを有し、
前記発熱部の中心軸線を通り、前記発熱部に垂直であって、かつ、前記シリコン融液に印加される水平磁場の中心の磁力線と平行な仮想面で前記加熱部を２分割した場合、前記仮想面の一方に位置する第１の加熱領域の発熱量と、前記仮想面の他方に位置する第２の加熱領域の発熱量とが異なる値に設定されている
シリコン単結晶製造装置の加熱部。
【請求項2】
請求項１に記載のシリコン単結晶製造装置の加熱部において、
前記第１の加熱領域に設けられた前記発熱部及び全ての前記電力供給部の抵抗値を合計した第１の抵抗値と、前記第２の加熱領域に設けられた前記発熱部及び全ての前記電力供給部の抵抗値を合計した第２の抵抗値とを異なる値に設定することにより、前記第１の加熱領域の発熱量と、前記第２の加熱領域の発熱量とが異なる値に設定されている
シリコン単結晶製造装置の加熱部。
前記第１の加熱領域に設けられた前記発熱部及び全ての前記電力供給部の抵抗値を合計した第１の抵抗値と、前記第２の加熱領域に設けられた前記発熱部及び全ての前記電力供給部の抵抗値を合計した第２の抵抗値とを異なる値に設定することにより、前記第１の加熱領域の発熱量と、前記第２の加熱領域の発熱量とが異なる値に設定されている
シリコン単結晶製造装置の加熱部。
【請求項3】
請求項２に記載のシリコン単結晶製造装置の加熱部において、
前記各電力供給部は、前記発熱部と接続される端子と、一端が前記端子と接続され、他端が電源に接続される電極とを有し、
前記各端子と前記各電極との間には、板状の電気抵抗調整部材が介挿され、
前記第１の加熱領域において介挿される前記電気抵抗調整部材の合計枚数と、前記第２の加熱領域において介挿される前記電気抵抗調整部材の合計枚数とを異ならせることにより、前記第１の抵抗値と前記第２の抵抗値とが異なる値に設定されている
シリコン単結晶製造装置の加熱部。
前記各電力供給部は、前記発熱部と接続される端子と、一端が前記端子と接続され、他端が電源に接続される電極とを有し、
前記各端子と前記各電極との間には、板状の電気抵抗調整部材が介挿され、
前記第１の加熱領域において介挿される前記電気抵抗調整部材の合計枚数と、前記第２の加熱領域において介挿される前記電気抵抗調整部材の合計枚数とを異ならせることにより、前記第１の抵抗値と前記第２の抵抗値とが異なる値に設定されている
シリコン単結晶製造装置の加熱部。
【請求項4】
請求項２又は請求項３に記載のシリコン単結晶製造装置の加熱部において、
前記各電力供給部は、前記発熱部と接続される端子と、一端が前記端子と接続され、他端が電源に接続される電極と、前記端子と前記電極を締結する締結手段とを有し、
前記第１の加熱領域において加えられる前記締結手段の締結力と、前記第２の加熱領域において加えられる前記締結手段の締結力とを異ならせることにより、前記第１の抵抗値と前記第２の抵抗値とが異なる値に設定されている
シリコン単結晶製造装置の加熱部。
前記各電力供給部は、前記発熱部と接続される端子と、一端が前記端子と接続され、他端が電源に接続される電極と、前記端子と前記電極を締結する締結手段とを有し、
前記第１の加熱領域において加えられる前記締結手段の締結力と、前記第２の加熱領域において加えられる前記締結手段の締結力とを異ならせることにより、前記第１の抵抗値と前記第２の抵抗値とが異なる値に設定されている
シリコン単結晶製造装置の加熱部。
【請求項5】
請求項２から請求項４のいずれか一項に記載のシリコン単結晶製造装置の加熱部において、
前記各電力供給部は、前記発熱部と接続される端子を有し、
前記発熱部と前記各端子とは接着層を介して接合され、
前記第１の加熱領域に設けられた前記電力供給部において用いられる前記接着層の材質又は厚みと、前記第２の加熱領域に設けられた前記電力供給部において用いられる前記接着層の材質又は厚みとを異なせることにより、前記第１の抵抗値と前記第２の抵抗値とが異なる値に設定されている
シリコン単結晶製造装置の加熱部。
前記各電力供給部は、前記発熱部と接続される端子を有し、
前記発熱部と前記各端子とは接着層を介して接合され、
前記第１の加熱領域に設けられた前記電力供給部において用いられる前記接着層の材質又は厚みと、前記第２の加熱領域に設けられた前記電力供給部において用いられる前記接着層の材質又は厚みとを異なせることにより、前記第１の抵抗値と前記第２の抵抗値とが異なる値に設定されている
シリコン単結晶製造装置の加熱部。
【請求項6】
請求項２から請求項４のいずれか一項に記載のシリコン単結晶製造装置の加熱部において、
前記各電力供給部は、前記発熱部と接続される端子を有し、
前記端子が前記発熱部と一体成型されている
シリコン単結晶製造装置の加熱部。
前記各電力供給部は、前記発熱部と接続される端子を有し、
前記端子が前記発熱部と一体成型されている
シリコン単結晶製造装置の加熱部。
【請求項7】
請求項３から請求項６のいずれか一項に記載のシリコン単結晶製造装置の加熱部において、
前記端子又は前記電極に抵抗値を調整する抵抗値調整部が設けられている
シリコン単結晶製造装置の加熱部。
前記端子又は前記電極に抵抗値を調整する抵抗値調整部が設けられている
シリコン単結晶製造装置の加熱部。
【請求項8】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のシリコン単結晶製造装置の加熱部において、
前記発熱部は、上端から下方向へ伸びる上スリット及び下端から上方向へ伸びる下スリットが円周方向に複数設けられ、
前記第１の加熱領域に設けられる前記上スリット及び前記下スリットの長さ及び総数のいずれか一方又は両方と、前記第２の加熱領域に設けられる前記上スリット及び前記下スリットの長さ及び総数のいずれか一方又は両方とを異ならせることにより、前記第１の抵抗値と前記第２の抵抗値とが異なる値に設定されている
シリコン単結晶製造装置の加熱部。
前記発熱部は、上端から下方向へ伸びる上スリット及び下端から上方向へ伸びる下スリットが円周方向に複数設けられ、
前記第１の加熱領域に設けられる前記上スリット及び前記下スリットの長さ及び総数のいずれか一方又は両方と、前記第２の加熱領域に設けられる前記上スリット及び前記下スリットの長さ及び総数のいずれか一方又は両方とを異ならせることにより、前記第１の抵抗値と前記第２の抵抗値とが異なる値に設定されている
シリコン単結晶製造装置の加熱部。
【請求項9】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のシリコン単結晶製造装置の加熱部において、
前記発熱部は、上端から下方向へ伸びる上スリット及び下端から上方向へ伸びる下スリットが円周方向に複数設けられ、
前記第１の加熱領域に設けられる前記上スリットと前記下スリットとの間隔と、前記第２の加熱領域に設けられる前記上スリットと前記下スリットとの間隔とを異ならせることにより、前記第１の抵抗値と前記第２の抵抗値とが異なる値に設定されている
シリコン単結晶製造装置の加熱部。
前記発熱部は、上端から下方向へ伸びる上スリット及び下端から上方向へ伸びる下スリットが円周方向に複数設けられ、
前記第１の加熱領域に設けられる前記上スリットと前記下スリットとの間隔と、前記第２の加熱領域に設けられる前記上スリットと前記下スリットとの間隔とを異ならせることにより、前記第１の抵抗値と前記第２の抵抗値とが異なる値に設定されている
シリコン単結晶製造装置の加熱部。
【請求項10】
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のシリコン単結晶製造装置の加熱部において、
前記発熱部の厚みは円周方向で均一である
シリコン単結晶製造装置の加熱部。
前記発熱部の厚みは円周方向で均一である
シリコン単結晶製造装置の加熱部。
【請求項11】
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のシリコン単結晶製造装置の加熱部において、
前記石英ルツボを挟んで対向し、前記仮想面と直交する位置に前記電力供給部が配置されている
シリコン単結晶製造装置の加熱部。
前記石英ルツボを挟んで対向し、前記仮想面と直交する位置に前記電力供給部が配置されている
シリコン単結晶製造装置の加熱部。
【請求項12】
シリコン単結晶の製造に用いるシリコン融液の対流パターン制御方法であって、
無磁場状態において、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のシリコン単結晶製造装置の加熱部を用いて石英ルツボ内のシリコン融液を加熱するシリコン融液加熱工程と、
前記石英ルツボ内の回転している前記シリコン融液に対して水平磁場を印加する水平磁場印加工程とを備え、
前記水平磁場印加工程は、０．２テスラ以上の前記水平磁場を印加することで、前記シリコン融液内の前記水平磁場の印加方向に直交する平面における対流の方向を一方向に固定する
シリコン融液の対流パターン制御方法。
無磁場状態において、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のシリコン単結晶製造装置の加熱部を用いて石英ルツボ内のシリコン融液を加熱するシリコン融液加熱工程と、
前記石英ルツボ内の回転している前記シリコン融液に対して水平磁場を印加する水平磁場印加工程とを備え、
前記水平磁場印加工程は、０．２テスラ以上の前記水平磁場を印加することで、前記シリコン融液内の前記水平磁場の印加方向に直交する平面における対流の方向を一方向に固定する
シリコン融液の対流パターン制御方法。
【請求項13】
シリコン単結晶の製造に用いるシリコン融液の対流パターン制御方法であって、
目的とする対流パターンを設定する対流パターン設定工程と、
設定された前記対流パターンに基づいて、請求項７に記載のシリコン単結晶製造装置の加熱部の前記第１の加熱領域で必要な発熱量及び前記第２の加熱領域で必要な発熱量を計算する発熱量計算工程と、
前記第１の加熱領域の抵抗値及び前記第２の加熱領域の抵抗値を測定する抵抗値測定工程と、
前記発熱量計算工程の計算結果及び前記抵抗値測定工程の測定結果に基づいて、前記各端子に必要な抵抗値を計算する抵抗値計算工程と、
前記抵抗値計算工程の計算結果に基づいて、前記各端子の抵抗値を調整する抵抗値調整工程と、
無磁場状態において、前記シリコン単結晶製造装置の加熱部を用いて石英ルツボ内のシリコン融液を加熱するシリコン融液加熱工程と、
前記石英ルツボ内の回転している前記シリコン融液に対して水平磁場を印加する水平磁場印加工程とを備え、
前記水平磁場印加工程は、０．２テスラ以上の前記水平磁場を印加することで、前記シリコン融液内の前記水平磁場の印加方向に直交する平面における対流の方向を一方向に固定する
シリコン融液の対流パターン制御方法。
目的とする対流パターンを設定する対流パターン設定工程と、
設定された前記対流パターンに基づいて、請求項７に記載のシリコン単結晶製造装置の加熱部の前記第１の加熱領域で必要な発熱量及び前記第２の加熱領域で必要な発熱量を計算する発熱量計算工程と、
前記第１の加熱領域の抵抗値及び前記第２の加熱領域の抵抗値を測定する抵抗値測定工程と、
前記発熱量計算工程の計算結果及び前記抵抗値測定工程の測定結果に基づいて、前記各端子に必要な抵抗値を計算する抵抗値計算工程と、
前記抵抗値計算工程の計算結果に基づいて、前記各端子の抵抗値を調整する抵抗値調整工程と、
無磁場状態において、前記シリコン単結晶製造装置の加熱部を用いて石英ルツボ内のシリコン融液を加熱するシリコン融液加熱工程と、
前記石英ルツボ内の回転している前記シリコン融液に対して水平磁場を印加する水平磁場印加工程とを備え、
前記水平磁場印加工程は、０．２テスラ以上の前記水平磁場を印加することで、前記シリコン融液内の前記水平磁場の印加方向に直交する平面における対流の方向を一方向に固定する
シリコン融液の対流パターン制御方法。
【請求項14】
請求項１２又は請求項１３に記載のシリコン融液の対流パターン制御方法を用いてシリコン単結晶を引き上げるシリコン単結晶の製造方法。
【請求項15】
請求項１４に記載のシリコン単結晶の製造方法を用いて引上げられたシリコン単結晶からシリコンウェーハを切り出してシリコンウェーハを製造するシリコンウェーハの製造方法。
【請求項16】
石英ルツボと、
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のシリコン単結晶製造装置の加熱部と、
前記石英ルツボを挟んで配置され、前記シリコン融液に対して０．２テスラ以上の水平磁場を印加する磁場印加部と、
を備えるシリコン単結晶製造装置。
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のシリコン単結晶製造装置の加熱部と、
前記石英ルツボを挟んで配置され、前記シリコン融液に対して０．２テスラ以上の水平磁場を印加する磁場印加部と、
を備えるシリコン単結晶製造装置。
【請求項17】
請求項７に記載のシリコン単結晶製造装置の加熱部により加熱されたシリコン融液の対流パターンを制御するシリコン融液の対流パターン制御システムであって、
前記シリコン融液の目的とする対流パターンを設定する対流パターン設定部と、
設定された前記対流パターンに基づいて、前記第１の加熱領域で必要な発熱量及び前記第２の加熱領域で必要な発熱量を計算する発熱量計算部と、
前記第１の加熱領域の抵抗値及び前記第２の加熱領域の抵抗値を測定する抵抗値測定部と、
前記発熱量計算部の計算結果及び前記抵抗値測定部の測定結果に基づいて、前記各端子に必要な抵抗値を計算する抵抗値計算部と、
前記抵抗値計算部の計算結果に基づいて、前記各端子の抵抗値を調整する抵抗値調整部と、
を備えるシリコン融液の対流パターン制御システム。
前記シリコン融液の目的とする対流パターンを設定する対流パターン設定部と、
設定された前記対流パターンに基づいて、前記第１の加熱領域で必要な発熱量及び前記第２の加熱領域で必要な発熱量を計算する発熱量計算部と、
前記第１の加熱領域の抵抗値及び前記第２の加熱領域の抵抗値を測定する抵抗値測定部と、
前記発熱量計算部の計算結果及び前記抵抗値測定部の測定結果に基づいて、前記各端子に必要な抵抗値を計算する抵抗値計算部と、
前記抵抗値計算部の計算結果に基づいて、前記各端子の抵抗値を調整する抵抗値調整部と、
を備えるシリコン融液の対流パターン制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ルツボ内のシリコン融液を加熱するシリコン単結晶製造装置の加熱部、この加熱部により加熱されたシリコン融液の対流パターンを制御するシリコン融液の対流パターン制御方法、シリコン単結晶の製造方法、シリコンウェーハの製造方法、シリコン単結晶製造装置及びシリコン融液の対流パターン制御システムに関する。
【背景技術】
【0002】
シリコン単結晶の製造には、チョクラルスキー法（Czochralski method、以下「ＣＺ法」と略す。）と呼ばれる製造方法が用いられる。このＣＺ法を用いた製造方法において、ルツボ内のシリコン融液の対流パターンを制御する手法について様々な検討が行われている（例えば、特許文献１参照）。
【0003】
特許文献１に記載されたシリコン融液の対流パターン制御方法では、鉛直上方から見たときに、シリコン融液の表面の中心を通り、かつ、水平磁場の中心の磁力線と平行な仮想線を挟んだ両側の加熱能力が異なる加熱部を用いてシリコン融液を加熱し、水平磁場を印加することで、磁場直交断面における対流の方向を固定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】国際公開第２０１９／１６７９８９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１に記載されたシリコン融液の対流パターン制御方法では、加熱部の前記仮想線を挟んだ両側の加熱能力を異ならせるために、加熱部を構成するグラファイトヒータや断熱材として、前記仮想線を挟んで左右に分割された加熱部や断熱材を用いている。
しかし、より簡便な手段でシリコン融液の対流パターンを制御する手法が望まれている。
しかし、より簡便な手段でシリコン融液の対流パターンを制御する手法が望まれている。
【0006】
本発明は、簡便な手段でシリコン融液の対流パターンを制御することができるシリコン単結晶製造装置の加熱部、シリコン融液の対流パターン制御方法、シリコン単結晶の製造方法、シリコンウェーハの製造方法、シリコン単結晶製造装置及びシリコン融液の対流パターン制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、石英ルツボの外側に前記石英ルツボを囲むように配置され、前記石英ルツボ内のシリコン融液を加熱するシリコン単結晶製造装置の加熱部であって、円筒状に一体成型されている発熱部と、前記発熱部に電力を供給する２ｎ（ｎは２以上の整数）個の電力供給部とを有し、前記発熱部の中心軸線を通り、前記発熱部に垂直であって、かつ、前記シリコン融液に印加される水平磁場の中心の磁力線と平行な仮想面で前記加熱部を２分割した場合、前記仮想面の一方に位置する第１の加熱領域の発熱量と、前記仮想面の他方に位置する第２の加熱領域の発熱量とが異なる値に設定されている。
【0008】
本発明に係るシリコン単結晶製造装置の加熱部において、前記第１の加熱領域に設けられた前記発熱部及び全ての前記電力供給部の抵抗値を合計した第１の抵抗値と、前記第２の加熱領域に設けられた前記発熱部及び全ての前記電力供給部の抵抗値を合計した第２の抵抗値とを異なる値に設定することにより、前記第１の加熱領域の発熱量と、前記第２の加熱領域の発熱量とが異なる値に設定されている。
【0009】
本発明に係るシリコン単結晶製造装置の加熱部において、前記各電力供給部は、前記発熱部と接続される端子と、一端が前記端子と接続され、他端が電源に接続される電極とを有し、前記各端子と前記各電極との間には、板状の電気抵抗調整部材が介挿され、前記第１の加熱領域において介挿される前記電気抵抗調整部材の合計枚数と、前記第２の加熱領域において介挿される前記電気抵抗調整部材の合計枚数とを異ならせることにより、前記第１の抵抗値と前記第２の抵抗値とが異なる値に設定されている。
【0010】
本発明に係るシリコン単結晶製造装置の加熱部において、前記各電力供給部は、前記発熱部と接続される端子と、一端が前記端子と接続され、他端が電源に接続される電極と、前記端子と前記電極を締結する締結手段とを有し、前記第１の加熱領域において加えられる前記締結手段の締結力と、前記第２の加熱領域において加えられる前記締結手段の締結力とを異ならせることにより、前記第１の抵抗値と前記第２の抵抗値とが異なる値に設定されている。
【0011】
本発明に係るシリコン単結晶製造装置の加熱部において、前記各電力供給部は、前記発熱部と接続される端子を有し、前記発熱部と前記各端子とは接着層を介して接合され、前記第１の加熱領域に設けられた前記電力供給部において用いられる前記接着層の材質又は厚みと、前記第２の加熱領域に設けられた前記電力供給部において用いられる前記接着層の材質又は厚みとを異なせることにより、前記第１の抵抗値と前記第２の抵抗値とが異なる値に設定されている。
【0012】
本発明に係るシリコン単結晶製造装置の加熱部において、前記各電力供給部は、前記発熱部と接続される端子を有し、前記端子が前記発熱部と一体成型されている。
【0013】
本発明に係るシリコン単結晶製造装置の加熱部において、前記端子又は前記電極に抵抗値を調整する抵抗値調整部が設けられている。
【0014】
本発明に係るシリコン単結晶製造装置の加熱部において、前記発熱部は、上端から下方向へ伸びる上スリット及び下端から上方向へ伸びる下スリットが円周方向に複数設けられ、前記第１の加熱領域に設けられる前記上スリット及び前記下スリットの長さ及び総数のいずれか一方又は両方と、前記第２の加熱領域に設けられる前記上スリット及び前記下スリットの長さ及び総数のいずれか一方又は両方とを異ならせることにより、前記第１の抵抗値と前記第２の抵抗値とが異なる値に設定されている。
【0015】
本発明に係るシリコン単結晶製造装置の加熱部において、前記発熱部は、上端から下方向へ伸びる上スリット及び下端から上方向へ伸びる下スリットが円周方向に複数設けられ、前記第１の加熱領域に設けられる前記上スリットと前記下スリットとの間隔と、前記第２の加熱領域に設けられる前記上スリットと前記下スリットとの間隔とを異ならせることにより、前記第１の抵抗値と前記第２の抵抗値とが異なる値に設定されている。
【0016】
本発明に係るシリコン単結晶製造装置の加熱部において、前記発熱部の厚みは円周方向で均一である。
【0017】
本発明に係るシリコン単結晶製造装置の加熱部において、前記石英ルツボを挟んで対向し、前記仮想面と直交する位置に前記電力供給部が配置されている。
【0018】
本発明は、シリコン単結晶の製造に用いるシリコン融液の対流パターン制御方法であって、無磁場状態において、本発明に係るシリコン単結晶製造装置の加熱部を用いて石英ルツボ内のシリコン融液を加熱するシリコン融液加熱工程と、前記石英ルツボ内の回転している前記シリコン融液に対して水平磁場を印加する水平磁場印加工程とを備え、前記水平磁場印加工程は、０．２テスラ以上の前記水平磁場を印加することで、前記シリコン融液内の前記水平磁場の印加方向に直交する平面における対流の方向を一方向に固定する。
【0019】
本発明は、シリコン単結晶の製造に用いるシリコン融液の対流パターン制御方法であって、目的とする対流パターンを設定する対流パターン設定工程と、設定された前記対流パターンに基づいて、本発明に係るシリコン単結晶製造装置の加熱部の前記第１の加熱領域で必要な発熱量及び前記第２の加熱領域で必要な発熱量を計算する発熱量計算工程と、前記第１の加熱領域の抵抗値及び前記第２の加熱領域の抵抗値を測定する抵抗値測定工程と、前記発熱量計算工程の計算結果及び前記抵抗値測定工程の測定結果に基づいて、前記各端子に必要な抵抗値を計算する抵抗値計算工程と、前記抵抗値計算工程の計算結果に基づいて、前記各端子の抵抗値を調整する抵抗値調整工程と、無磁場状態において、前記シリコン単結晶製造装置の加熱部を用いて石英ルツボ内のシリコン融液を加熱するシリコン融液加熱工程と、前記石英ルツボ内の回転している前記シリコン融液に対して水平磁場を印加する水平磁場印加工程とを備え、前記水平磁場印加工程は、０．２テスラ以上の前記水平磁場を印加することで、前記シリコン融液内の前記水平磁場の印加方向に直交する平面における対流の方向を一方向に固定する。
【0020】
本発明に係るシリコン単結晶の製造方法は、本発明に係るシリコン融液の対流パターン制御方法を用いてシリコン単結晶を引き上げる。
【0021】
本発明に係るシリコンウェーハの製造方法は、本発明に係るシリコン単結晶の製造方法を用いて引上げられたシリコン単結晶からシリコンウェーハを切り出してシリコンウェーハを製造する。
【0022】
本発明に係るシリコン単結晶製造装置は、石英ルツボと、本発明に係るシリコン単結晶製造装置の加熱部と、前記石英ルツボを挟んで配置され、前記シリコン融液に対して０．２テスラ以上の水平磁場を印加する磁場印加部と、を備える。
【0023】
本発明は、本発明に係るシリコン単結晶製造装置の加熱部により加熱されたシリコン融液の対流パターンを制御するシリコン融液の対流パターン制御システムであって、前記シリコン融液の目的とする対流パターンを設定する対流パターン設定部と、設定された前記対流パターンに基づいて、前記第１の加熱領域で必要な発熱量及び前記第２の加熱領域で必要な発熱量を計算する発熱量計算部と、前記第１の加熱領域の抵抗値及び前記第２の加熱領域の抵抗値を測定する抵抗値測定部と、前記発熱量計算部の計算結果及び前記抵抗値測定部の測定結果に基づいて、前記各端子に必要な抵抗値を計算する抵抗値計算部と、前記抵抗値計算部の計算結果に基づいて、前記各端子の抵抗値を調整する抵抗値調整部と、を備える。
【発明の効果】
【0024】
本発明によれば、簡便な手段でシリコン融液の対流パターンを制御することができる。また、シリコン融液の対流パターンを自動的に制御することができる。これにより、炉間・バッチ間のシリコン単結晶の品質及び生産性のばらつきを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本発明の第１実施形態に係る加熱部を構成するヒータの構成の一例を示す斜視図である。
【図4】端子と電極との締結方法を説明するための概念図であり、（Ａ）は一部を切り欠いた正面図、（Ｂ）は電気抵抗調整部材の平面図である。
【図5】加熱部の等価回路図である。
【図6】加熱部の構成及び水平磁場の印加状態を示す縦断面模式図である。
【図7】温度計測部の配置状態を示す模式図である。
【図8】シリコン単結晶製造装置の要部構成の一例を示すブロック図である。
【図9】シリコン単結晶の製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図10】本発明の第２実施形態に係るシリコン融液の対流パターン制御方法を適用したシリコン単結晶製造装置の要部構成の一例を示すブロック図である。
【図11】第２実施形態に係るシリコン融液の対流パターン制御方法の前半部分の一例を説明するためのフローチャートである。
【図12】本発明の第３実施形態に係る加熱部を構成するヒータの構成の一例を示す斜視図である。
【図13】本発明の第４実施形態に係る加熱部を構成するヒータの構成の一例を示す平面模式図である。
【図14】本発明の第５実施形態に係る加熱部を構成するヒータの構成の一例を示す平面模式図である。
【図15】本発明の第６実施形態に係る加熱部を構成するヒータの構成の一例を示す平面模式図である。
【図16】本発明に至る背景を説明するための水平磁場の印加方向とシリコン融液の対流の方向との関係を示す模式図であり、（Ａ）は右回りの対流パターン、（Ｂ）は左回りの対流パターンを表す。
【発明を実施するための形態】
【0026】
［本発明に至る背景］
本発明者らは、石英ルツボ４Ｂ中に固体のポリシリコン原料を投入して、溶解した後、水平磁場を印加してシリコン単結晶を引き上げる工程において、図１６に示すように、石英ルツボ４Ｂの底部からシリコン融液Ｍの表面Ｓに向かって回転する対流Ｃがあることを知見した。その対流Ｃの回転方向は、図１６（Ａ）に示すように、右回りが優勢となる場合（右渦）と、図１６（Ｂ）に示すように、左回りが優勢となる場合（左渦）の２つの対流パターンであった。
本発明者らは、石英ルツボ４Ｂ中に固体のポリシリコン原料を投入して、溶解した後、水平磁場を印加してシリコン単結晶を引き上げる工程において、図１６に示すように、石英ルツボ４Ｂの底部からシリコン融液Ｍの表面Ｓに向かって回転する対流Ｃがあることを知見した。その対流Ｃの回転方向は、図１６（Ａ）に示すように、右回りが優勢となる場合（右渦）と、図１６（Ｂ）に示すように、左回りが優勢となる場合（左渦）の２つの対流パターンであった。
【0027】
石英ルツボ４Ｂから溶出した酸素は、シリコン融液Ｍの対流Ｃによって成長中の固液界面に運搬され、シリコン単結晶に取り込まれる。ここでシリコン単結晶製造装置（炉）内の熱環境が完全に軸対称であり、かつプロセス条件が同一であれば、右渦、左渦に関係なく、シリコン単結晶に取り込まれる酸素量は等しくなる。
ところが、実際には、炉構造物の形状が非軸対称であることや、たとえ設計上は軸対称であっても、各部材の設置位置ずれなどに起因した熱環境の不均一性から、右渦と左渦とで運搬される酸素量が異なる。
ところが、実際には、炉構造物の形状が非軸対称であることや、たとえ設計上は軸対称であっても、各部材の設置位置ずれなどに起因した熱環境の不均一性から、右渦と左渦とで運搬される酸素量が異なる。
【0028】
その結果、右渦、左渦で酸素濃度が異なるシリコン単結晶が育成される。しかも、従来の製造方法では、右渦、左渦の発生が一定しない。このため、同一製造装置で同じプロセス条件で育成したにも関わらず、対流パターンの差異により酸素濃度が異なるシリコン単結晶が育成されるため、酸素制御性に悪影響を及ぼし、シリコン単結晶の歩留まりを大きく低下させる。
したがって、量産でシリコン単結晶の品質を安定させるためには、シリコン単結晶育成前に２つある対流パターンのうちのどちらか狙いの対流パターンを設定し、その状態を保持しながらシリコン単結晶の育成を行えば良い。
したがって、量産でシリコン単結晶の品質を安定させるためには、シリコン単結晶育成前に２つある対流パターンのうちのどちらか狙いの対流パターンを設定し、その状態を保持しながらシリコン単結晶の育成を行えば良い。
【0029】
図１６に示す２つの対流パターンを形成する駆動力は熱対流である。つまり、図１６（Ａ）に示す右渦の場合は、図中左側の温度が高く上昇流が生じ、図中右側の温度が低く下降流が生じている。炉内の熱環境が完全に対称であっても、不安定なため左右対称な２つの渦は同時には存在しない。右渦又は左渦の一方に偏った流動分布の方が安定であり、必ずどちらかの対流パターンに落ち着く。この際、炉内の熱環境を積極的に偏らせ、図中左側の温度が高い状態を作れば流動は必ず図１６（Ａ）に示す右渦パターンになる。
したがって、水平磁場に対して垂直方向に温度差を形成することにより、一方の対流パターンしか存在しない炉を実現することができる。
したがって、水平磁場に対して垂直方向に温度差を形成することにより、一方の対流パターンしか存在しない炉を実現することができる。
【0030】
そこで、本発明者らは、炉内の熱環境を積極的に偏らせる方法として、水平に載置された石英ルツボ４Ｂの外側に石英ルツボ４Ｂを囲むように配置され、石英ルツボ４Ｂ内のシリコン融液Ｍを加熱する抵抗加熱式の加熱部の構成に着目した。
【0031】
加熱部を鉛直上方から見たときに、加熱部を構成する円筒状の発熱部の中心軸線を通り、前記発熱部に垂直であって、かつ、前記水平磁場の中心の磁力線と平行な仮想面で加熱部を仮想的に２分割し、仮想面の左側に位置する第１の加熱領域と、右側に位置する第２の加熱領域とする。そして、第１の加熱領域の発熱量と、第２の加熱領域の発熱量とを異ならせる。これにより、炉内の熱環境を積極的に偏らせる。
【0032】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係る加熱部１は、図１～図３に示すように、発熱部１１と、前記発熱部１１に電力を供給する２ｎ（ｎは２以上の整数）個、本実施形態では、４個の電力供給部１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ及び１２Ｄとを備える。各電力供給部１２Ａ～１２Ｄは、発熱部１１と接続される端子２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ及び２１Ｄと、一端に端子２１Ａ～２１Ｄが接続され、他端に電源が接続される電極２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ及び２２Ｄと、端子２１Ａ～２１Ｄと電極２２Ａ～２２Ｄを締結する締結手段２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ及び２３Ｄ（図３参照）を備える。
本発明の第１実施形態に係る加熱部１は、図１～図３に示すように、発熱部１１と、前記発熱部１１に電力を供給する２ｎ（ｎは２以上の整数）個、本実施形態では、４個の電力供給部１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ及び１２Ｄとを備える。各電力供給部１２Ａ～１２Ｄは、発熱部１１と接続される端子２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ及び２１Ｄと、一端に端子２１Ａ～２１Ｄが接続され、他端に電源が接続される電極２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ及び２２Ｄと、端子２１Ａ～２１Ｄと電極２２Ａ～２２Ｄを締結する締結手段２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ及び２３Ｄ（図３参照）を備える。
【0033】
【0034】
ヒータ１３は、加熱部１の体積及び機能の大部分を有しているため、加熱部１にほぼ等しいと言える。ヒータ１３は、図２に示すように、鉛直上方から見たときに、中心軸線ＣＡを通り、ヒータ１３に垂直であって、かつ、ルツボ４内のシリコン融液Ｍ（図３参照）に印加される水平磁場の中心の磁力線と平行な仮想面ＶＳで仮想的に２分割され、仮想面ＶＳの左側に位置する第１の加熱領域１Ａと、仮想面ＶＳの右側に位置する第２の加熱領域１Ｂとを備える。
【0035】
ヒータ１３は、円筒状に円周方向に一体成型されている発熱部１１と、端子２１Ａ～２１Ｄとを有している。
発熱部１１の厚みは、その周方向全体に亘って均一である。発熱部１１は、上端から下方向へ伸びる上スリット３１及び下端から上方向へ伸びる下スリット３２が円周方向に複数形成されている。各上スリット３１の幅と、上端から下方向への切り込み深さは等しく、各下スリット３２の幅と、下端から上方向への切り込み深さも等しい。また、上スリット３１と下スリット３２との間隔も発熱部１１の全周に亘って等しい。
発熱部１１の厚みは、その周方向全体に亘って均一である。発熱部１１は、上端から下方向へ伸びる上スリット３１及び下端から上方向へ伸びる下スリット３２が円周方向に複数形成されている。各上スリット３１の幅と、上端から下方向への切り込み深さは等しく、各下スリット３２の幅と、下端から上方向への切り込み深さも等しい。また、上スリット３１と下スリット３２との間隔も発熱部１１の全周に亘って等しい。
【0036】
発熱部１１は、前記第１の加熱領域１Ａと、前記第２の加熱領域１Ｂとにおいて、上スリット３１及び下スリット３２の総数が等しい。図１及び図２の例では、第１の加熱領域１Ａには、４本の上スリット３１と、６本の下スリット３２が形成されており、上スリット３１及び下スリット３２の総数は、１０本である。また、第２の加熱領域１Ｂには、４本の上スリット３１と、６本の下スリット３２が形成されており、上スリット３１及び下スリット３２の総数は、１０本である。
【0037】
発熱部１１の下端には、各電力供給部１２Ａ～１２Ｄを構成する端子２１Ａ～２１Ｄが発熱部１１と一体成型されている。端子２１Ａと端子２１Ｂとの間に２本の上スリット３１と、３本の下スリット３２とが交互に形成されて第１蛇行部３３Ａが形成されている。同様に、端子２１Ｂと端子２１Ｃとの間に２本の上スリット３１と、３本の下スリット３２とが交互に形成されて第２蛇行部３３Ｂが形成されている。
【0038】
端子２１Ｃと端子２１Ｄとの間に２本の上スリット３１と、３本の下スリット３２とが交互に形成されて第３蛇行部３３Ｃが形成されている。端子２１Ｄと端子２１Ａとの間に２本の上スリット３１と、３本の下スリット３２とが交互に形成されて第４蛇行部３３Ｄが形成されている。
【0039】
各端子２１Ａ～２１Ｄの各下端には、外側に向かって直角に屈曲した接続部２１ＡＡ、２１ＢＡ、２１ＣＡ及び２１ＤＡが対応する端子２１Ａ～２１Ｄと一体成型されている。接続部２１ＡＡ～２１ＤＡの中央には、貫通孔２１ＡＢ、２１ＢＢ、２１ＣＢ及び２１ＤＢが穿設されている。
【0040】
［シリコン単結晶製造装置２の構成］
図３は本発明の第１実施形態に係る加熱部１を備えたシリコン単結晶製造装置２の構成の一例を示す概念図である。
図３は本発明の第１実施形態に係る加熱部１を備えたシリコン単結晶製造装置２の構成の一例を示す概念図である。
【0041】
シリコン単結晶製造装置２は、ＣＺ法によりシリコン単結晶ＳＭを引き上げる装置であり、外郭を構成するチャンバ３と、チャンバ３の中心部に水平に載置されたルツボ４とを備える。
ルツボ４は、外側の黒鉛ルツボ４Ａと、内側の石英ルツボ４Ｂとから構成される二重構造であり、回転及び昇降が可能な支持軸５の上端部に固定されている。
ルツボ４は、外側の黒鉛ルツボ４Ａと、内側の石英ルツボ４Ｂとから構成される二重構造であり、回転及び昇降が可能な支持軸５の上端部に固定されている。
【0042】
ルツボ４の外側であって、ルツボ４の中心軸線を対称軸として互いにほぼ対称的な位置には、４本の電極２２Ａ～２２Ｄがチャンバ３底部から突出して立設されている。各電極２２Ａ～２２Ｄは、角柱状又は円柱状に形成されている。図３には、電極２２Ａ及び２２Ｃだけ図示している。電極２２Ｂ及び２２Ｄは、ルツボ４を挟んで対向し、仮想面ＶＳと直交する位置に配置されている。
【0043】
図４（Ａ）に示すように、電極２２Ａの上端部２２ＡＡは、縮径されて円柱状に形成されている。上端部２２ＡＡの外周には、雄ねじ２２ＡＢが形成されている。同様に、電極２２Ｂ～２２Ｄの上端部２２ＢＡ、２２ＣＡ及び２２ＤＡの外周には、雄ねじ２２ＢＢ、２２ＣＢ及び２２ＤＢが形成されている。
【0044】
締結手段２３Ａは、例えば、外形が六角形状であって、軸方向中央に円孔２３ＡＡが穿設されている。円孔２３ＡＡの周面には雌ねじ２３ＡＢが形成されている。同様に、締結手段２３Ｂ、２３Ｃ及び２３Ｄの軸方向中央には円孔２３ＢＡ、２３ＣＡ及び２３ＤＡが穿設され、各円孔２３ＢＡ、２３ＣＡ及び２３ＤＡの周面には雌ねじ２３ＢＢ、２３ＣＢ及び２３ＤＢが形成されている。
【0045】
電極２２Ａの上端部２２ＡＡに端子２１Ａの貫通孔２１ＡＢが挿入されて接続部２１ＡＡの上面から突出し、締結手段２３Ａの雌ねじ２３ＡＢが上端部２２ＡＡの雄ねじ２２ＡＢと螺合することにより、電極２２Ａと端子２１Ａとが締結されている。この際、電極２２Ａと接続部２１ＡＡの下面との間及び接続部２１ＡＡの上面と締結手段２３Ａの下面との間の両方又は一方に、図４（Ｂ）に示す円板状の電気抵抗調整部材２４が複数枚介挿される。電気抵抗調整部材２４は、例えば、炭素系の繊維素材である。各電極２２Ｂ～２２Ｄと対応する端子２１Ｂ～２１Ｄとの締結方法は、前記電極２２Ａと端子２１Ａとの締結方法と同様である。
以上説明したようにして、ルツボ４の外側にルツボ４を囲む加熱部１が設けられている。
加熱部１の外側には、チャンバ３の内面に沿って断熱材６が設けられている。
以上説明したようにして、ルツボ４の外側にルツボ４を囲む加熱部１が設けられている。
加熱部１の外側には、チャンバ３の内面に沿って断熱材６が設けられている。
【0046】
図５は、加熱部１の等価回路図である。図５において、Ｖは加熱部１に印加される電圧値である。ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ及びＲＤは、それぞれ第１～第４蛇行部３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ及び３３Ｄの抵抗値である。Ｒ１は端子２１Ａと電極２２Ａとの接触抵抗値である。同様に、Ｒ２は端子２１Ｂと電極２２Ｂとの接触抵抗値、Ｒ３は端子２１Ｃと電極２２Ｃとの接触抵抗値、Ｒ４は端子２１Ｄと電極２２Ｄとの接触抵抗値である。図５において、矢印は、水平磁場の印加方向である。
【0047】
発熱部１１、端子２１Ａ～２１Ｄ及び電極２２Ａ～２２Ｄは、グラファイトから構成されている。一般にグラファイトは延性が小さいため、各端子２１Ａ～２１Ｄと対応する電極２２Ａ～２２Ｄとの接触部分には接触抵抗が存在する。図５では各電極２２Ａ～２２Ｄの抵抗値は無視している。これは、一般に電極は短く、また各電極と後述する電圧印加部４３（図８参照）との間は抵抗値が極めて小さい通電ケーブルを用いるからである。
【0048】
図５に示す等価回路図において、接触抵抗値Ｒ１～Ｒ４を変化させると、第１蛇行部３３Ａ～第４蛇行部３３Ｄを流れる電流の比を変化させることができる。これは、電力供給部１２を６個以上の偶数個設けた場合も同様である。
【0049】
第１実施形態では、仮想面ＶＳを挟んだ左右に配置された４個の電力供給部１２Ａ～１２Ｄのうち、少なくとも１個の電力供給部１２の抵抗値を他の電力供給部１２の抵抗値と異ならせている。具体的には、各電力供給部１２Ａ～１２Ｄを構成する端子２１Ａ～２１Ｄと対応する電極２２Ａ～２２Ｄとの間に介挿する電気抵抗調整部材２４の合計枚数を互いに異ならせることにより、各電力供給部１２Ａ～１２Ｄの接触抵抗値を異ならせている。
【0050】
例えば、電力供給部１２Ａを構成する端子２１Ａと電極２２Ａとの間に介挿する電気抵抗調整部材２４の合計枚数を、他の電力供給部１２Ｂ～１２Ｄを構成する端子２１Ｂ～１Ｄと対応する電極２２Ｂ～２２Ｄとの間に介挿する電気抵抗調整部材２４の合計枚数よりも少なくする。
【0051】
この場合、第１の加熱領域１Ａの抵抗値は、第２の加熱領域１Ｂの抵抗値よりも小さくなる。このため、第１，第２の加熱領域１Ａ及び１Ｂに同じ大きさの電圧を印加すると、第１の加熱領域１Ａの発熱量は、第２の加熱領域１Ｂよりも大きくなる。
【0052】
ルツボ４の上方には、図３に示すように、支持軸５と同軸上で逆方向又は同一方向に所定の速度で回転するワイヤなどの引き上げ軸７が設けられている。この引き上げ軸７の下端には種結晶ＳＣが取り付けられている。
【0053】
チャンバ３内には、ルツボ４内のシリコン融液Ｍの上方で育成中のシリコン単結晶ＳＭを囲む筒状の熱遮蔽体８が配置されている。
熱遮蔽体８は、育成中のシリコン単結晶ＳＭに対して、ルツボ４内のシリコン融液Ｍやヒータ１３やルツボ４の側壁からの高温の輻射熱を遮断するとともに、結晶成長界面である固液界面の近傍に対しては、外部への熱の拡散を抑制し、シリコン単結晶ＳＭの中心部及び外周部の引き上げ軸７方向の温度勾配を制御する役割を担う。
熱遮蔽体８は、育成中のシリコン単結晶ＳＭに対して、ルツボ４内のシリコン融液Ｍやヒータ１３やルツボ４の側壁からの高温の輻射熱を遮断するとともに、結晶成長界面である固液界面の近傍に対しては、外部への熱の拡散を抑制し、シリコン単結晶ＳＭの中心部及び外周部の引き上げ軸７方向の温度勾配を制御する役割を担う。
【0054】
チャンバ３の上部には、アルゴンガスなどの不活性ガスをチャンバ３内に導入するガス導入口９が設けられている。チャンバ３の下部には、図示しない真空ポンプの駆動により、チャンバ３内の気体を吸引して排出する排気口１０が設けられている。
ガス導入口９からチャンバ３内に導入された不活性ガスは、育成中のシリコン単結晶ＳＭと熱遮蔽体８との間を下降し、熱遮蔽体８の下端とシリコン融液Ｍの液面との隙間を経た後、熱遮蔽体８の外側、さらにルツボ４の外側に向けて流れ、その後にルツボ４の外側を下降し、排気口１０から排出される。
ガス導入口９からチャンバ３内に導入された不活性ガスは、育成中のシリコン単結晶ＳＭと熱遮蔽体８との間を下降し、熱遮蔽体８の下端とシリコン融液Ｍの液面との隙間を経た後、熱遮蔽体８の外側、さらにルツボ４の外側に向けて流れ、その後にルツボ４の外側を下降し、排気口１０から排出される。
【0055】
シリコン単結晶製造装置２は、図２に示す磁場印加部１４と、図３に示す温度計測部１５とを備える。
磁場印加部１４は、それぞれ電磁コイルで構成された第１，第２の磁性体１４Ａ及び１４Ｂを備える。第１，第２の磁性体１４Ａ及び１４Ｂは、チャンバ３の外側においてルツボ４を挟んで対向するように設けられている。図２の例では、磁場印加部１４は、磁力線の中心が円筒状の発熱部１１、延いては、加熱部１の中心軸線ＣＡを通り、かつ、当該磁力線の向きＭＬが図２における上方向（図３における紙面手前から奥に向かう方向）となるように、水平磁場を印加している。磁力線の中心の高さ位置については特に限定されず、シリコン単結晶ＳＭの品質に合わせて、シリコン融液Ｍの内部にしてもよいし外部にしてもよい。
磁場印加部１４は、それぞれ電磁コイルで構成された第１，第２の磁性体１４Ａ及び１４Ｂを備える。第１，第２の磁性体１４Ａ及び１４Ｂは、チャンバ３の外側においてルツボ４を挟んで対向するように設けられている。図２の例では、磁場印加部１４は、磁力線の中心が円筒状の発熱部１１、延いては、加熱部１の中心軸線ＣＡを通り、かつ、当該磁力線の向きＭＬが図２における上方向（図３における紙面手前から奥に向かう方向）となるように、水平磁場を印加している。磁力線の中心の高さ位置については特に限定されず、シリコン単結晶ＳＭの品質に合わせて、シリコン融液Ｍの内部にしてもよいし外部にしてもよい。
【0056】
温度計測部１５は、図３、図６及び図７に示すように、仮想面ＶＳを挟む第１，第２の計測点Ｐ１及びＰ２の温度を計測する。第１の計測点Ｐ１は、加熱部１によるシリコン融液Ｍの加熱によって、下降流が図６における右側に固定されたときに、シリコン融液Ｍの表面Ｓの最高温度部分となる位置に設定されている。第２の計測点Ｐ２は、下降流が右側に固定されたときに、最低温度部分となる位置に設定されている。第１実施形態では、第１，第２の計測点Ｐ１及びＰ２は、表面Ｓの中心ＣＳに対して点対称の位置に設定されている。
【0057】
温度計測部１５は、一対の反射部１５Ａと、一対の放射温度計１５Ｂとを備える。
反射部１５Ａは、チャンバ３内部に設置されている。反射部１５Ａは、図７に示すように、その下端からシリコン融液Ｍの表面Ｓまでの距離（高さ）Ｋが６００ｍｍ以上５０００ｍｍ以下となるように設置されていることが好ましい。また、反射部１５Ａは、反射面１５Ｃと水平面Ｆとのなす角度θｆが４０°以上５０°以下となるように設置されていることが好ましい。
反射部１５Ａは、チャンバ３内部に設置されている。反射部１５Ａは、図７に示すように、その下端からシリコン融液Ｍの表面Ｓまでの距離（高さ）Ｋが６００ｍｍ以上５０００ｍｍ以下となるように設置されていることが好ましい。また、反射部１５Ａは、反射面１５Ｃと水平面Ｆとのなす角度θｆが４０°以上５０°以下となるように設置されていることが好ましい。
【0058】
以上説明した構成によって、第１，第２の計測点Ｐ１及びＰ２から、重力方向の反対方向に出射する輻射光Ｌの反射部１５Ａに対する入射角θ１及び反射角θ２の和が、８０°以上１００°以下となる。反射部１５Ａとしては、耐熱性の観点から、一面を鏡面研磨して反射面１５Ｃとしたシリコンミラーを用いることが好ましい。
【0059】
放射温度計１５Ｂは、チャンバ３外部に設置されている。放射温度計１５Ｂは、チャンバ３に設けられた石英窓３Ａ（図３参照）を介して入射される輻射光Ｌを受光して、第１，第２の計測点Ｐ１及びＰ２の温度を非接触で計測する。
【0060】
また、シリコン単結晶製造装置２は、図８に示すように、制御装置４１と、記憶部４２と、電圧印加部４３とを備える。
制御装置４１は、対流パターン制御部４１Ａと、引き上げ制御部４１Ｂとを備える。
対流パターン制御部４１Ａは、仮想面ＶＳを挟んだ両側の発熱量が異なる加熱部１を用いてシリコン融液Ｍを加熱し、水平磁場を印加することで、磁場直交断面における対流Ｃ（図１６（Ａ）及び（Ｂ）参照）の方向を固定する。
引き上げ制御部４１Ｂは、対流パターン制御部４１Ａによる対流方向の固定後に、シリコン単結晶ＳＭを引き上げる制御を行う。
記憶部４２は、シリコン単結晶ＳＭの酸素濃度が所望の値となるような引き上げ条件（例えば、不活性ガスの流量、チャンバ３の炉内圧力、ルツボ４の回転数など）などが記憶される。
電圧印加部４３は、制御装置４１に制御され、加熱部１に所定の電圧を印加する。
制御装置４１は、対流パターン制御部４１Ａと、引き上げ制御部４１Ｂとを備える。
対流パターン制御部４１Ａは、仮想面ＶＳを挟んだ両側の発熱量が異なる加熱部１を用いてシリコン融液Ｍを加熱し、水平磁場を印加することで、磁場直交断面における対流Ｃ（図１６（Ａ）及び（Ｂ）参照）の方向を固定する。
引き上げ制御部４１Ｂは、対流パターン制御部４１Ａによる対流方向の固定後に、シリコン単結晶ＳＭを引き上げる制御を行う。
記憶部４２は、シリコン単結晶ＳＭの酸素濃度が所望の値となるような引き上げ条件（例えば、不活性ガスの流量、チャンバ３の炉内圧力、ルツボ４の回転数など）などが記憶される。
電圧印加部４３は、制御装置４１に制御され、加熱部１に所定の電圧を印加する。
【0061】
［シリコン単結晶の製造方法］
次に、本実施形態に係るシリコン単結晶の製造方法を図９に示すフローチャートを参照して説明する。
次に、本実施形態に係るシリコン単結晶の製造方法を図９に示すフローチャートを参照して説明する。
【0062】
まず、シリコン単結晶ＳＭの酸素濃度が所望の値となるような引き上げ条件（例えば、不活性ガスの流量、チャンバ３の炉内圧力、ルツボ４の回転数など）を事前決定条件として予め把握しておき、記憶部４２に記憶させる。なお、事前決定条件の酸素濃度は、シリコン単結晶ＳＭを構成する直胴部の長手方向の複数箇所の酸素濃度の値であってもよいし、前記複数箇所の平均値であってもよい。
【0063】
そして、シリコン単結晶ＳＭの製造を開始する。
まず、引き上げ制御部４１Ｂは、チャンバ３内を減圧下の不活性ガス雰囲気に維持する。そして、対流パターン制御部４１Ａは、ルツボ４を回転させるとともに、ルツボ４に充填した多結晶シリコンなどの固形原料をヒータ１３の加熱により溶融させ、シリコン融液Ｍを生成する（ステップＳ１）。
まず、引き上げ制御部４１Ｂは、チャンバ３内を減圧下の不活性ガス雰囲気に維持する。そして、対流パターン制御部４１Ａは、ルツボ４を回転させるとともに、ルツボ４に充填した多結晶シリコンなどの固形原料をヒータ１３の加熱により溶融させ、シリコン融液Ｍを生成する（ステップＳ１）。
【0064】
このとき、対流パターン制御部４１Ａは、電圧印加部４３を用いて第１，第２の加熱領域１Ａ及び１Ｂに同じ大きさの電圧を印加することで、シリコン融液Ｍの左側（第１の加熱領域１Ａ側）を右側（第２の加熱領域１Ｂ側）よりも高い温度で加熱する。また、対流パターン制御部４１Ａは、シリコン融液Ｍの温度が１４１５℃以上１５００℃以下となるように加熱する。
【0065】
その後、対流パターン制御部４１Ａは、温度計測部１５における第１，第２の計測点Ｐ１及びＰ２の温度計測結果に基づいて、シリコン融液Ｍの表面Ｓにおける最高温度（第１の計測点Ｐ１の温度）と最低温度（第２の計測点Ｐ２の温度）との差ΔＴmaxが６℃以上１２℃以下で安定したか否かを判断する（ステップＳ２）。
【0066】
ステップＳ２の処理を行う理由は、ΔＴmaxが６℃未満の場合、下降流が仮想面ＶＳよりも右側に固定されない場合があるが、６℃以上の場合、図６に示すように、下降流が右側に確実に固定されるからである。また、ΔＴmaxが１２℃を超える場合、対流Ｃが大きくなりすぎシリコン単結晶ＳＭを構成する直胴部における引き上げ方向の直径のばらつきが発生する場合があるが、１２℃以下の場合、前記直径のばらつきが抑制されるからである。
【0067】
このステップＳ２において、対流パターン制御部４１Ａは、ΔＴmaxが６℃以上１２℃以下で安定していないと判断した場合、シリコン融液Ｍの加熱温度を調整し（ステップＳ３）、所定時間経過後にステップＳ２の処理を行う。ステップＳ３では、ΔＴmaxが６℃未満の場合、第１，第２の加熱領域１Ａ及び１Ｂへの印加電圧を同じ大きさだけ大きくし、１２℃を超える場合、印加電圧を同じ大きさだけ小さくする。
【0068】
一方、ステップＳ２において、対流パターン制御部４１Ａは、ΔＴmaxが６℃以上１２℃以下で安定したと判断した場合、磁場印加部１４を制御して、シリコン融液Ｍへの０．２テスラ以上０．６テスラ以下の水平磁場の印加を開始する（ステップＳ４）。このステップＳ４の処理によって、対流Ｃが右回りに固定される。
【0069】
その後、引き上げ制御部４１Ｂは、事前決定条件に基づいて、０．２テスラ以上０．６テスラ以下の水平磁場の印加を継続したままシリコン融液Ｍに種結晶ＳＣを着液してから、所望の酸素濃度の直胴部を有するシリコン単結晶ＳＭを引き上げる（ステップＳ５）。
【0070】
以上説明したステップＳ１、Ｓ４及びＳ５の処理が本発明のシリコン単結晶の製造方法に対応し、ステップＳ１及びＳ４の処理が本発明のシリコン融液の対流パターン制御方法に対応する。
なお、ステップＳ２におけるΔＴmaxの確認処理、ステップＳ３における加熱温度の調整処理、ステップＳ４における水平磁場の印加開始処理、ステップＳ５における引き上げ処理は、作業者の操作によって行ってもよい。
なお、ステップＳ２におけるΔＴmaxの確認処理、ステップＳ３における加熱温度の調整処理、ステップＳ４における水平磁場の印加開始処理、ステップＳ５における引き上げ処理は、作業者の操作によって行ってもよい。
【0071】
以上説明したシリコン単結晶の製造方法を用いて引上げられたシリコン単結晶ＳＭを構成する直胴部をワイヤーソー等でシリコンウェーハに切り出す。次に、切り出されたシリコンウェーハにラッピング工程、研磨工程を施すことにより、シリコンウェーハが得られる。この処理が本発明のシリコンウェーハの製造方法に対応する。
【0072】
［第１実施形態の作用及び効果］
第１実施形態によれば、仮想面ＶＳを挟んだ左右に配置された４個の電力供給部１２Ａ～１２Ｄのうち、少なくとも１個の電力供給部１２の抵抗値を他の電力供給部１２の抵抗値と異ならせている。具体的には、各電力供給部１２Ａ～１２Ｄを構成する端子２１Ａ～２１Ｄと対応する電極２２Ａ～２２Ｄとの間に介挿する電気抵抗調整部材２４の合計枚数を互いに異ならせることにより、各電力供給部１２Ａ～１２Ｄの接触抵抗値を異ならせている。
第１実施形態によれば、仮想面ＶＳを挟んだ左右に配置された４個の電力供給部１２Ａ～１２Ｄのうち、少なくとも１個の電力供給部１２の抵抗値を他の電力供給部１２の抵抗値と異ならせている。具体的には、各電力供給部１２Ａ～１２Ｄを構成する端子２１Ａ～２１Ｄと対応する電極２２Ａ～２２Ｄとの間に介挿する電気抵抗調整部材２４の合計枚数を互いに異ならせることにより、各電力供給部１２Ａ～１２Ｄの接触抵抗値を異ならせている。
【0073】
このような簡便な手段で、シリコン単結晶製造装置２の構造の対称性に関係なく、磁場直交断面における対流Ｃの方向を一方向に固定しやすくできる。したがって、この対流Ｃの一方向への固定によって、シリコン単結晶ＳＭごとの酸素濃度のばらつきを抑制できる。これにより、炉間・バッチ間のシリコン単結晶の品質及び生産性のばらつきを抑制できる。
特に、各電力供給部１２Ａ～１２Ｄを構成する端子２１Ａ～２１Ｄと対応する電極２２Ａ～２２Ｄとの間に介挿する電気抵抗調整部材２４の合計枚数を互いに異ならせることにより、各電力供給部１２Ａ～１２Ｄの接触抵抗値を異ならせている。このような簡便な手段で、シリコン単結晶ＳＭごとの酸素濃度のばらつきを抑制できる。
特に、各電力供給部１２Ａ～１２Ｄを構成する端子２１Ａ～２１Ｄと対応する電極２２Ａ～２２Ｄとの間に介挿する電気抵抗調整部材２４の合計枚数を互いに異ならせることにより、各電力供給部１２Ａ～１２Ｄの接触抵抗値を異ならせている。このような簡便な手段で、シリコン単結晶ＳＭごとの酸素濃度のばらつきを抑制できる。
【0074】
また、第１実施形態によれば、ヒータ１３には特殊な加工が不要であり、市販品を用いることができ、コストを削減できる。また、ヒータ１３には、形状が対称で厚みが均一なものを用いることができ、簡単な構造で耐久性も高い。
【0075】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以下の説明では、既に説明した部分等については、同一符号を付してその説明を省略する。
図１０は本発明の第２実施形態に係るシリコン融液の対流パターン制御方法を適用したシリコン単結晶製造装置５１の要部構成の一例を示すブロック図である。
前記第１実施形態との相違点は、抵抗値測定部５２及び抵抗値調整部５３が新たに設けられている点と、制御装置５４の構成である。
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以下の説明では、既に説明した部分等については、同一符号を付してその説明を省略する。
図１０は本発明の第２実施形態に係るシリコン融液の対流パターン制御方法を適用したシリコン単結晶製造装置５１の要部構成の一例を示すブロック図である。
前記第１実施形態との相違点は、抵抗値測定部５２及び抵抗値調整部５３が新たに設けられている点と、制御装置５４の構成である。
【0076】
抵抗値測定部５２は、加熱部１の第１，第２の加熱領域１Ａ及び１Ｂの各抵抗値を測定する。
抵抗値調整部５３は、後述する抵抗値計算部５４Ｅの計算結果に基づいて、各端子２１Ａ～２１Ｄの抵抗値を調整する。抵抗値調整部５３は、具体的には、各電力供給部１２Ａ～１２Ｄを構成する各端子２１Ａ～２１Ｄと、対応する電極２２Ａ～２２Ｄとを締結する締結手段２３Ａ～２３Ｄの締結力を調整することにより、各端子２１Ａ～２１Ｄと、対応する電極２２Ａ～２２Ｄとの間の接触抵抗値を調整する。
抵抗値調整部５３は、後述する抵抗値計算部５４Ｅの計算結果に基づいて、各端子２１Ａ～２１Ｄの抵抗値を調整する。抵抗値調整部５３は、具体的には、各電力供給部１２Ａ～１２Ｄを構成する各端子２１Ａ～２１Ｄと、対応する電極２２Ａ～２２Ｄとを締結する締結手段２３Ａ～２３Ｄの締結力を調整することにより、各端子２１Ａ～２１Ｄと、対応する電極２２Ａ～２２Ｄとの間の接触抵抗値を調整する。
【0077】
制御装置５４は、対流パターン制御部５４Ａと、引き上げ制御部５４Ｂと、対流パターン設定部５４Ｃと、発熱量計算部５４Ｄと、抵抗値計算部５４Ｅとを備える。対流パターン制御部５４Ａは、前記対流パターン制御部４１Ａが有する機能の他、抵抗値測定部５２及び抵抗値調整部５３を制御する機能を備える。引き上げ制御部５４Ｂは、前記引き上げ制御部４１Ｂが有する機能と同一の機能を備える。
【0078】
対流パターン設定部５４Ｃは、シリコン融液Ｍの目的とする対流パターンを設定する。発熱量計算部５４Ｄは、対流パターン設定部５４Ｃにより設定された対流パターンに基づいて、第１，第２の加熱領域１Ａ及び１Ｂのそれぞれで必要な発熱量を計算する。抵抗値計算部５４Ｅは、発熱量計算部５４Ｄの計算結果及び抵抗値測定部５２の測定結果に基づいて、各端子２１Ａ～２１Ｄに必要な抵抗値を計算する。
【0079】
［シリコン融液の対流パターン制御方法］
図１１は、第２実施形態に係るシリコン融液の対流パターン制御方法の前半部分の一例を説明するためのフローチャートである。図１１に示すフローチャートの各処理は、図９に示すフローチャートの各処理より前に実行される。
図１１は、第２実施形態に係るシリコン融液の対流パターン制御方法の前半部分の一例を説明するためのフローチャートである。図１１に示すフローチャートの各処理は、図９に示すフローチャートの各処理より前に実行される。
【0080】
まず、対流パターン設定部５４Ｃは、目的とする対流パターンを設定する（ステップＳ１１）。すなわち、図１６（Ａ）に示す右渦又は図１６（Ｂ）に示す左渦のいずれかを選択する。この対流パターンの設定は、例えば、シリコン単結晶の製造計画、当該シリコン単結晶製造装置５１の傾向などに基づいて行われる。
【0081】
次に、発熱量計算部５４Ｄは、対流パターン設定部５４Ｃによって設定された対流パターン（右渦又は左渦）に基づいて、加熱部１の第１，第２の加熱領域１Ａ及び１Ｂで必要な発熱量を計算する（ステップＳ１２）。
【0082】
次に、対流パターン制御部５４Ａは、抵抗値測定部５２を制御して、第１，第２の加熱領域１Ａ及び１Ｂの各抵抗値を測定させる（ステップＳ１３）。これにより、抵抗値計算部５４Ｅは、発熱量計算部５４Ｄの計算結果及び抵抗値測定部５２の測定結果に基づいて、各端子２１Ａ～２１Ｄに必要な抵抗値を計算する（ステップＳ１４）。
【0083】
次に、対流パターン制御部５４Ａは、抵抗値計算部５４Ｅの計算結果に基づいて、抵抗値調整部５３を制御して、各端子２１Ａ～２１Ｄの抵抗値を調整させる。これにより、抵抗値調整部５３は、締結手段２３Ａ～２３Ｄの締結力を調整することにより、各端子２１Ａ～２１Ｄと、対応する電極２２Ａ～２２Ｄとの間の接触抵抗値を調整する（ステップＳ１５）。
【0084】
例えば、対流パターンとして右渦が設定された場合、発熱量計算部５４Ｄは、第１の加熱領域１Ａで必要な発熱量が第２の加熱領域１Ｂで必要な発熱量より大きくなるように計算する。次に、抵抗値測定部５２は、現在の第１，第２の加熱領域１Ａ及び１Ｂの各抵抗値を測定する。次に、抵抗値計算部５４Ｅは、発熱量計算部５４Ｄの計算結果及び抵抗値測定部５２の測定結果に基づいて、第１の加熱領域１Ａの抵抗値が第２の加熱領域１Ｂの抵抗値より小さくなるように、各端子２１Ａ～２１Ｄに必要な抵抗値を計算する。
【0085】
例えば、第１の加熱領域１Ａの抵抗値と第２の加熱領域１Ｂの抵抗値がほぼ等しいという測定結果であった場合、抵抗値調整部５３は、例えば、端子２１Ａと電極２２Ａとの間の接触抵抗値を小さくするために、締結手段２３Ａの締結力を、他の締結手段２３Ｂ～２３Ｄの締結力よりも大きく調整する。
【0086】
このため、第１，第２の加熱領域１Ａ及び１Ｂに同じ大きさの電圧を印加すると、第１の加熱領域１Ａの発熱量は、第２の加熱領域１Ｂよりも大きくなる。
これ以降のシリコン単結晶の製造方法は、第１実施形態と何ら変わるところはないので、説明を省略する。
これ以降のシリコン単結晶の製造方法は、第１実施形態と何ら変わるところはないので、説明を省略する。
【0087】
以上説明したステップＳ１１～Ｓ１５の処理が本発明のシリコン融液の対流パターン制御方法に対応する。また、抵抗値測定部５２、抵抗値調整部５３、対流パターン制御部５４Ａの追加された機能、対流パターン設定部５４Ｃ、発熱量計算部５４Ｄ及び抵抗値計算部５４Ｅが本発明のシリコン融液の対流パターン制御システムに対応する。
なお、ステップＳ１１における対流パターンの設定処理、ステップＳ１３における抵抗値測定処理、ステップＳ１５における抵抗値調整処理は、作業者の操作によって行ってもよい。
なお、ステップＳ１１における対流パターンの設定処理、ステップＳ１３における抵抗値測定処理、ステップＳ１５における抵抗値調整処理は、作業者の操作によって行ってもよい。
【0088】
［第２実施形態の作用及び効果］
第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果に加えて、以下の作用効果を奏することができる。
各締結手段２３Ａ～２３Ｄの締結力を異ならせるだけの簡便な手段で、シリコン単結晶ＳＭごとの酸素濃度のばらつきを抑制できる。
また、ほとんどの作業を自動化できるので、作業効率が向上する。
第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果に加えて、以下の作用効果を奏することができる。
各締結手段２３Ａ～２３Ｄの締結力を異ならせるだけの簡便な手段で、シリコン単結晶ＳＭごとの酸素濃度のばらつきを抑制できる。
また、ほとんどの作業を自動化できるので、作業効率が向上する。
【0089】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。なお、以下の説明では、既に説明した部分等については、同一符号を付してその説明を省略する。
前記第１実施形態との相違点は、ヒータ１６の構成である。
次に、本発明の第３実施形態について説明する。なお、以下の説明では、既に説明した部分等については、同一符号を付してその説明を省略する。
前記第１実施形態との相違点は、ヒータ１６の構成である。
【0090】
前記第１実施形態では、ヒータ１３は、発熱部１１と、端子２１Ａ～２１Ｄとが一体成型されている。
一方、第３実施形態では、ヒータ１６は、図１２に示すように、発熱部１１と、端子２１Ａ～２１Ｄとが接着層３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ及び３４Ｄを介して接合されている。図１２では、接着層３４Ａ及び３４Ｄだけ図示している。
一方、第３実施形態では、ヒータ１６は、図１２に示すように、発熱部１１と、端子２１Ａ～２１Ｄとが接着層３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ及び３４Ｄを介して接合されている。図１２では、接着層３４Ａ及び３４Ｄだけ図示している。
【0091】
前記接着層３４Ａ～３４Ｄは、有機物を含む炭素系接着剤を焼成又は黒鉛化して形成される。炭素系接着剤は、例えば、熱硬化性樹脂では、ＣＯＰＮＡ樹脂、フェノール樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂が挙げられ、熱可塑性樹脂では、ピッチ、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコールなどが挙げられる。これらの炭素系接着剤に骨材として黒鉛粉又は炭素粉を加えても良い。
【0092】
第３実施形態では、発熱部１１と、各電力供給部１２Ａ～１２Ｄを構成する端子２１Ａ～２１Ｄとの間に塗布する接着層３４Ａ～３４Ｄの材質又は厚みを互いに異ならせることにより、各電力供給部１２Ａ～１２Ｄの接触抵抗値を異ならせている。
【0093】
例えば、発熱部１１と、電力供給部１２Ａを構成する端子２１Ａとの間に塗布する接着層３４Ａの材質又は厚みを、発熱部１１と、他の電力供給部１２Ｂ～１２Ｄを構成する端子２１Ｂ～１Ｄとの間に塗布する接着層３４Ｂ～３４Ｄの材質又は厚みよりも多くする。
【0094】
この場合、第１の加熱領域１Ａの抵抗値は、第２の加熱領域１Ｂの抵抗値よりも大きくなる。このため、第１，第２の加熱領域１Ａ及び１Ｂに同じ大きさの電圧を印加すると、第１の加熱領域１Ａの発熱量は、第２の加熱領域１Ｂよりも小さくなる。
第３実施形態におけるシリコン単結晶の製造方法は、第１実施形態と何ら変わるところはないので、説明を省略する。
第３実施形態におけるシリコン単結晶の製造方法は、第１実施形態と何ら変わるところはないので、説明を省略する。
【0095】
［第３実施形態の作用及び効果］
第３実施形態によれば、仮想面ＶＳの左側と仮想面ＶＳの右側とにおいて、発熱部１１と、端子２１Ａ～１Ｄとの間に塗布する接着層３４Ｂ～３４Ｄの材質又は厚みを異ならせるだけの簡便な手段で、シリコン単結晶製造装置２の構造の対称性に関係なく、磁場直交断面における対流Ｃの方向を一方向に固定しやすくできる。したがって、この対流Ｃの一方向への固定によって、シリコン単結晶ＳＭごとの酸素濃度のばらつきを抑制できる。
第３実施形態によれば、仮想面ＶＳの左側と仮想面ＶＳの右側とにおいて、発熱部１１と、端子２１Ａ～１Ｄとの間に塗布する接着層３４Ｂ～３４Ｄの材質又は厚みを異ならせるだけの簡便な手段で、シリコン単結晶製造装置２の構造の対称性に関係なく、磁場直交断面における対流Ｃの方向を一方向に固定しやすくできる。したがって、この対流Ｃの一方向への固定によって、シリコン単結晶ＳＭごとの酸素濃度のばらつきを抑制できる。
【0096】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について図１３を参照して説明する。なお、以下の説明では、既に説明した部分等については、同一符号を付してその説明を省略する。
前記第１実施形態との相違点は、加熱部６１の構成である。
次に、本発明の第４実施形態について図１３を参照して説明する。なお、以下の説明では、既に説明した部分等については、同一符号を付してその説明を省略する。
前記第１実施形態との相違点は、加熱部６１の構成である。
【0097】
加熱部６１は、発熱部６２と、４個の電力供給部１２Ａ～１２Ｄとを備える。
加熱部６１は、図１３に示すように、鉛直上方から見たときに、中心軸線ＣＡを通り、かつ、加熱部６１に垂直な仮想面ＶＳで仮想的に２分割され、仮想面ＶＳの左側に位置する第１の加熱領域６１Ａと、仮想面ＶＳの右側に位置する第２の加熱領域６１Ｂとを備える。
加熱部６１は、図１３に示すように、鉛直上方から見たときに、中心軸線ＣＡを通り、かつ、加熱部６１に垂直な仮想面ＶＳで仮想的に２分割され、仮想面ＶＳの左側に位置する第１の加熱領域６１Ａと、仮想面ＶＳの右側に位置する第２の加熱領域６１Ｂとを備える。
【0098】
発熱部６２の厚みは、その周方向全体に亘って均一である。発熱部６２は、上端から下方向へ伸びる上スリット３１及び下端から上方向へ伸びる下スリット３２が円周方向に複数形成されている。各上スリット３１の上端から下方向への切り込み深さは等しく、各下スリット３２の下端から上方向への切り込み深さも等しい。また、上スリット３１と下スリット３２との間隔は、前記第１，第２の加熱領域６１Ａ及び６１Ｂのそれぞれの範囲内では等しい。
【0099】
発熱部６２の下端には、各電力供給部１２Ａ～１２Ｄを構成する端子２１Ａ～２１Ｄが発熱部６２と一体成型されている。端子２１Ａと端子２１Ｂとの間に２本の上スリット３１と、３本の下スリット３２とが交互に形成されて第１蛇行部６３Ａが形成されている。同様に、端子２１Ｂと端子２１Ｃとの間に３本の上スリット３１と、４本の下スリット３２とが交互に形成されて第２蛇行部６３Ｂが形成されている。
【0100】
端子２１Ｃと端子２１Ｄとの間に３本の上スリット３１と、４本の下スリット３２とが交互に形成されて第３蛇行部６３Ｃが形成されている。端子２１Ｄと端子２１Ａとの間に２本の上スリット３１と、３本の下スリット３２とが交互に形成されて第４蛇行部６３Ｄが形成されている。
【0101】
各蛇行部６３Ａ～６３Ｄの断面積は、前記第１，第２の加熱領域６１Ａ及び６１Ｂのそれぞれの範囲内では等しい。図１３では分かりにくいが、各蛇行部６３Ｃ及び６３Ｄの断面積を等しくするために、各上スリット３１及び各下スリット３２の幅が一部異なっている。
【0102】
発熱部６２はジュール発熱により発熱する。発熱部６２の任意の箇所Ｘを流れる電流値をＩＸ、箇所Ｘの抵抗値をＲＸで表すと、箇所Ｘのジュール発熱量ＷＸは式（１）で表される。
ＷＸ＝ＩＸ ２・ＲＸ ・・・（１）
ＷＸ＝ＩＸ ２・ＲＸ ・・・（１）
【0103】
したがって、箇所Ｘに印加される電圧値及び箇所Ｘの抵抗値が与えられれば、オームの法則より箇所Ｘを流れる電流値ＩＸが求められる。箇所Ｘの抵抗値ＲＸを変化させることにより、箇所Ｘを流れる電流値ＩＸが変化し、ジュール発熱量ＷＸも変化する。
よって、各箇所Ｘの抵抗値ＲＸを適切に変化させることにより、発熱部６２の各箇所Ｘのジュール発熱量ＷＸを変化させ、発熱部６２について所望の発熱量分布を実現することができる。
よって、各箇所Ｘの抵抗値ＲＸを適切に変化させることにより、発熱部６２の各箇所Ｘのジュール発熱量ＷＸを変化させ、発熱部６２について所望の発熱量分布を実現することができる。
【0104】
箇所Ｘの抵抗値ＲＸは、箇所Ｘを構成する材質の電気抵抗率ρ（Ωｍ）、箇所Ｘの長さＬ（ｍ）及び箇所Ｘの断面積Ａ（ｍ２）を用いて式（２）で表される。
ＲＸ＝ρ・（Ｌ／Ａ） ・・・（２）
ＲＸ＝ρ・（Ｌ／Ａ） ・・・（２）
【0105】
第４実施形態では、上スリット３１及び下スリット３２の総数を第１の加熱領域６１Ａと第２の加熱領域６１Ｂとにおいて異ならせて、第１～第４蛇行部６３Ａ～６３Ｄの長さを互いに異ならせている。これにより、第１の加熱領域６１Ａの抵抗値と第２の加熱領域６１Ｂの抵抗値とが異なることになる。
【0106】
図１３の例では、第１の加熱領域６１Ａにおける上スリット３１及び下スリット３２の総数は１０本である。一方、第２の加熱領域６１Ｂにおける上スリット３１及び下スリット３２の総数は１４本である。したがって、第２，第３蛇行部６３Ｂ及び６３Ｃの長さの合計は、第１，第４蛇行部６３Ａ及び６３Ｄの長さの合計より長いので、第２の加熱領域６１Ｂの抵抗値は、第１の加熱領域６１Ａの抵抗値よりも大きくなっている。このため、第１，第２の加熱領域６１Ａ及び６１Ｂに同じ大きさの電圧を印加すると、第２の加熱領域６１Ｂの発熱量は、第１の加熱領域６１Ａの発熱量よりも小さくなる。
第４実施形態におけるシリコン単結晶の製造方法は、第１実施形態と何ら変わるところはないので、説明を省略する。
第４実施形態におけるシリコン単結晶の製造方法は、第１実施形態と何ら変わるところはないので、説明を省略する。
【0107】
［第４実施形態の作用及び効果］
第４実施形態によれば、仮想面ＶＳの左側と仮想面ＶＳの右側とにおいて、前記上スリット３１及び前記下スリット３２の総数を異ならせるだけの簡便な手段で、シリコン単結晶製造装置２の構造の対称性に関係なく、磁場直交断面における対流Ｃの方向を一方向に固定しやすくできる。したがって、この対流Ｃの一方向への固定によって、シリコン単結晶ＳＭごとの酸素濃度のばらつきを抑制できる。
第４実施形態によれば、仮想面ＶＳの左側と仮想面ＶＳの右側とにおいて、前記上スリット３１及び前記下スリット３２の総数を異ならせるだけの簡便な手段で、シリコン単結晶製造装置２の構造の対称性に関係なく、磁場直交断面における対流Ｃの方向を一方向に固定しやすくできる。したがって、この対流Ｃの一方向への固定によって、シリコン単結晶ＳＭごとの酸素濃度のばらつきを抑制できる。
【0108】
［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態について図１４を参照して説明する。なお、以下の説明では、既に説明した部分等については、同一符号を付してその説明を省略する。
前記第１実施形態との相違点は、加熱部７１の構成である。
次に、本発明の第５実施形態について図１４を参照して説明する。なお、以下の説明では、既に説明した部分等については、同一符号を付してその説明を省略する。
前記第１実施形態との相違点は、加熱部７１の構成である。
【0109】
加熱部７１は、発熱部７２と、４個の電力供給部１２Ａ～１２Ｄとを備える。
加熱部７１は、図１４に示すように、鉛直上方から見たときに、中心軸線ＣＡを通り、かつ、加熱部７１に垂直な仮想面ＶＳで仮想的に２分割され、仮想面ＶＳの左側に位置する第１の加熱領域７１Ａと、仮想面ＶＳの右側に位置する第２の加熱領域７１Ｂとを備える。
加熱部７１は、図１４に示すように、鉛直上方から見たときに、中心軸線ＣＡを通り、かつ、加熱部７１に垂直な仮想面ＶＳで仮想的に２分割され、仮想面ＶＳの左側に位置する第１の加熱領域７１Ａと、仮想面ＶＳの右側に位置する第２の加熱領域７１Ｂとを備える。
【0110】
発熱部７２の厚みは、その周方向全体に亘って均一である。発熱部７２は、上端から下方向へ伸びる上スリット３１及び下端から上方向へ伸びる下スリット３２が円周方向に複数形成されている。各上スリット３１の幅と、上端から下方向への切り込み深さは等しく、各下スリット３２の幅と、下端から上方向への切り込み深さも等しい。
【0111】
発熱部７２の下端には、各電力供給部１２Ａ～１２Ｄを構成する端子２１Ａ～２１Ｄが発熱部７２と一体成型されている。端子２１Ａと端子２１Ｂとの間に２本の上スリット３１と、３本の下スリット３２とが交互に形成されて第１蛇行部７３Ａが形成されている。同様に、端子２１Ｂと端子２１Ｃとの間に２本の上スリット３１と、３本の下スリット３２とが交互に形成されて第２蛇行部７３Ｂが形成されている。
【0112】
端子２１Ｃと端子２１Ｄとの間に２本の上スリット３１と、３本の下スリット３２とが交互に形成されて第３蛇行部７３Ｃが形成されている。端子２１Ｄと端子２１Ａとの間に２本の上スリット３１と、３本の下スリット３２とが交互に形成されて第４蛇行部７３Ｄが形成されている。
【0113】
第５実施形態では、発熱部７２は、前記第１の加熱領域７１Ａと、前記第２の加熱領域７１Ｂとにおいて、上スリット３１及び下スリット３２の総数が等しい。図１４の例では、第１の加熱領域７１Ａには、４本の上スリット３１と、６本の下スリット３２が形成されており、上スリット３１及び下スリット３２の総数は、１０本である。また、第２の加熱領域７１Ｂには、４本の上スリット３１と、６本の下スリット３２が形成されており、上スリット３１及び下スリット３２の総数は、１０本である。
【0114】
前記第１の加熱領域７１Ａの範囲内では、上スリット３１と下スリット３２との間隔は等しい。一方、第２の加熱領域７１Ｂの範囲内では、端子２１Ｃ周辺に上スリット３１及び下スリット３２が集中している。具体的には、加熱部７１を鉛直上方から見た水平面内で水平磁場に対して垂直方向において、隣接する上スリット３１と下スリット３２との間隔が狭い。これは、前記水平面内で水平磁場に対して垂直方向において、前記式（２）に示す箇所Ｘの断面積Ａ（ｍ２）が小さくなる。
【0115】
したがって、第２の加熱領域７１Ｂにおいて、端子２１Ｃ周辺の抵抗値は、他の部分の抵抗値よりも大きくなっている。このため、第１，第２の加熱領域７１Ａ及び７１Ｂに同じ大きさの電圧を印加すると、第２の加熱領域７１Ｂの発熱量は、第１の加熱領域７１Ａの発熱量よりも小さくなる。
第５実施形態におけるシリコン単結晶の製造方法は、第１実施形態と何ら変わるところはないので、説明を省略する。
第５実施形態におけるシリコン単結晶の製造方法は、第１実施形態と何ら変わるところはないので、説明を省略する。
【0116】
［第５実施形態の作用及び効果］
第５実施形態によれば、仮想面ＶＳの左側と仮想面ＶＳの右側とにおいて、前記上スリット３１と前記下スリット３２との間隔を異ならせるだけの簡便な手段で、シリコン単結晶製造装置２の構造の対称性に関係なく、磁場直交断面における対流Ｃの方向を一方向に固定しやすくできる。したがって、この対流Ｃの一方向への固定によって、シリコン単結晶ＳＭごとの酸素濃度のばらつきを抑制できる。
第５実施形態によれば、仮想面ＶＳの左側と仮想面ＶＳの右側とにおいて、前記上スリット３１と前記下スリット３２との間隔を異ならせるだけの簡便な手段で、シリコン単結晶製造装置２の構造の対称性に関係なく、磁場直交断面における対流Ｃの方向を一方向に固定しやすくできる。したがって、この対流Ｃの一方向への固定によって、シリコン単結晶ＳＭごとの酸素濃度のばらつきを抑制できる。
【0117】
［第６実施形態］
次に、本発明の第６実施形態について図１５を参照して説明する。なお、以下の説明では、既に説明した部分等については、同一符号を付してその説明を省略する。
前記第１実施形態との相違点は、加熱部８１の構成である。
次に、本発明の第６実施形態について図１５を参照して説明する。なお、以下の説明では、既に説明した部分等については、同一符号を付してその説明を省略する。
前記第１実施形態との相違点は、加熱部８１の構成である。
【0118】
加熱部８１は、発熱部８２と、４個の電力供給部１２Ａ～１２Ｄとを備える。
加熱部８１は、図１５に示すように、鉛直上方から見たときに、中心軸線ＣＡを通り、かつ、加熱部８１に垂直な仮想面ＶＳで仮想的に２分割され、仮想面ＶＳの左側に位置する第１の加熱領域８１Ａと、仮想面ＶＳの右側に位置する第２の加熱領域８１Ｂとを備える。
加熱部８１は、図１５に示すように、鉛直上方から見たときに、中心軸線ＣＡを通り、かつ、加熱部８１に垂直な仮想面ＶＳで仮想的に２分割され、仮想面ＶＳの左側に位置する第１の加熱領域８１Ａと、仮想面ＶＳの右側に位置する第２の加熱領域８１Ｂとを備える。
【0119】
発熱部８２の厚みは、その周方向全体に亘って均一である。発熱部８２は、上端から下方向へ伸びる上スリット３１及び下端から上方向へ伸びる下スリット３２が円周方向に複数形成されている。各上スリット３１の幅と、上端から下方向への切り込み深さは等しく、各下スリット３２の幅と、下端から上方向への切り込み深さも等しい。
【0120】
発熱部８２の下端には、各電力供給部１２Ａ～１２Ｄを構成する端子２１Ａ～２１Ｄが発熱部８２と一体成型されている。端子２１Ａと端子２１Ｂとの間に２本の上スリット３１と、３本の下スリット３２とが交互に形成されて第１蛇行部８３Ａが形成されている。同様に、端子２１Ｂと端子２１Ｃとの間に２本の上スリット３１と、３本の下スリット３２とが交互に形成されて第２蛇行部８３Ｂが形成されている。
【0121】
端子２１Ｃと端子２１Ｄとの間に２本の上スリット３１と、３本の下スリット３２とが交互に形成されて第３蛇行部８３Ｃが形成されている。端子２１Ｄと端子２１Ａとの間に２本の上スリット３１と、３本の下スリット３２とが交互に形成されて第４蛇行部８３Ｄが形成されている。
【0122】
第６実施形態では、発熱部８２は、前記第１の加熱領域８１Ａと、前記第２の加熱領域８１Ｂとにおいて、上スリット３１及び下スリット３２の総数が等しい。図１５の例では、第１の加熱領域８１Ａには、４本の上スリット３１と、６本の下スリット３２が形成されており、上スリット３１及び下スリット３２の総数は、１０本である。また、第２の加熱領域８１Ｂには、４本の上スリット３１と、６本の下スリット３２が形成されており、上スリット３１及び下スリット３２の総数は、１０本である。
【0123】
前記第１の加熱領域８１Ａの範囲内では、上スリット３１と下スリット３２との間隔は等しい。一方、第２の加熱領域８１Ｂの範囲内では、端子２１Ｂ及び２１Ｄ周辺に上スリット３１及び下スリット３２が集中している。具体的には、加熱部８１を鉛直上方から見た水平面内で水平磁場に対して垂直方向において、隣接する上スリット３１と下スリット３２との間隔が疎らである。これは、前記水平面内で水平磁場に対して垂直方向において、前記式（２）に示す箇所Ｘの断面積Ａ（ｍ２）が大きくなる。
【0124】
したがって、第２の加熱領域８１Ｂにおいて、端子２１Ｃ周辺の抵抗値は、他の部分の抵抗値よりも小さくなっている。このため、第１，第２の加熱領域８１Ａ及び８１Ｂに同じ大きさの電圧を印加すると、第２の加熱領域８１Ｂの発熱量は、第１の加熱領域８１Ａの発熱量よりも大きくなる。
第６実施形態におけるシリコン単結晶の製造方法は、第１実施形態と何ら変わるところはないので、説明を省略する。
第６実施形態におけるシリコン単結晶の製造方法は、第１実施形態と何ら変わるところはないので、説明を省略する。
【0125】
［第６実施形態の作用及び効果］
第６実施形態によれば、仮想面ＶＳの左側と仮想面ＶＳの右側とにおいて、前記上スリット３１と前記下スリット３２との間隔を異ならせるだけの簡便な手段で、シリコン単結晶製造装置２の構造の対称性に関係なく、磁場直交断面における対流Ｃの方向を一方向に固定しやすくできる。したがって、この対流Ｃの一方向への固定によって、シリコン単結晶ＳＭごとの酸素濃度のばらつきを抑制できる。
第６実施形態によれば、仮想面ＶＳの左側と仮想面ＶＳの右側とにおいて、前記上スリット３１と前記下スリット３２との間隔を異ならせるだけの簡便な手段で、シリコン単結晶製造装置２の構造の対称性に関係なく、磁場直交断面における対流Ｃの方向を一方向に固定しやすくできる。したがって、この対流Ｃの一方向への固定によって、シリコン単結晶ＳＭごとの酸素濃度のばらつきを抑制できる。
【0126】
［変形例］
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の種々の改良並びに設計の変更等があっても本発明に含まれる。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の種々の改良並びに設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【0127】
例えば、前記第１実施形態において、図５に示す等価回路図では、各電極２２Ａ～２２Ｄの抵抗値は無視したが、これに限定されない。各電極２２Ａ～２２Ｄの抵抗値も考慮し、各電極２２Ａ～２２Ｄの長さ（ｍ）及び断面積Ａ（ｍ２）の両方又は一方について、第１の加熱領域１Ａと第２の加熱領域１Ｂとにおいて異ならせても良い。同様に、各端子２１Ａ～２１Ｄの長さ（ｍ）及び断面積Ａ（ｍ２）の両方又は一方について、第１の加熱領域１Ａと第２の加熱領域１Ｂとにおいて異ならせても良い。
これにより、第１の加熱領域１Ａの抵抗値と、第２の加熱領域１Ｂの抵抗値とを異ならせることができ、炉内の熱環境を積極的に偏らせることができる。
これにより、第１の加熱領域１Ａの抵抗値と、第２の加熱領域１Ｂの抵抗値とを異ならせることができ、炉内の熱環境を積極的に偏らせることができる。
【0128】
また、前記各実施形態では、各発熱部１１、７２及び８２は、各上スリット３１の幅と、上端から下方向への切り込み深さは等しく、各下スリット３２の幅と、下端から上方向への切り込み深さも等しい例を示したが、これに限定されない。例えば、各上スリット３１の幅及び切り込み深さ並びに各下スリット３２の幅及び切り込み深さについて、第１の加熱領域と第２の加熱領域とにおいて異ならせても良い。同様に、発熱部６２の各上スリット３１の切り込み深さ並びに各下スリット３２の切り込み深さについて、第１の加熱領域と第２の加熱領域とにおいて異ならせても良い。
これにより、第１の加熱領域の抵抗値と、第２の加熱領域の抵抗値とを異ならせることができ、炉内の熱環境を積極的に偏らせることができる。
これにより、第１の加熱領域の抵抗値と、第２の加熱領域の抵抗値とを異ならせることができ、炉内の熱環境を積極的に偏らせることができる。
【0129】
また、前記各実施形態では、電力供給部１２Ａ～１２Ｄが仮想面ＶＳに対して対称な位置に配置されている例を示したが、これに限定されない。例えば、仮想面ＶＳに対して右側又は左側に３０度程度の角度をつけて電力供給部１２Ａ～１２Ｄが配置されていてもよい。この場合は、電力供給部１２Ａ～１２Ｄの各抵抗値を調整して、対流パターンを制御できる程度に第１の加熱領域の発熱量と、第２の加熱領域の発熱量とを異ならせればよい。ただし、電力供給部１２Ａ～１２Ｄが仮想面ＶＳに対して左右対称な位置に配置されていることが好ましい。何故なら、前記抵抗値の調整範囲を広く取れて前記発熱量の調整が容易となるからである。
【0130】
また、前記各実施形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用することができる。例えば、前記第１実施形態で説明した電気抵抗調整部材２４の合計枚数を第１の加熱領域と第２の加熱領域とにおいて異ならせるとともに、前記第２実施形態で説明した締結手段２３Ａ～２３Ｄの締結力を第１の加熱領域と第２の加熱領域とにおいて異ならせても良い。
【実施例0131】
次に、本発明の実施例について説明する。なお、本発明は実施例に限定されるものではない。
【0132】
図５に示す等価回路で表される加熱部を用いてそれぞれ１０本のシリコン単結晶を引き上げ、対流制御確率、対流制御性及び結晶成長性を判定した。
４個の電力供給部１２Ａ～１２Ｄを有する加熱部について、図５に示すように、対向する端子２１Ａと端子２１Ｃ及び端子２１Ｂと端子２１Ｄが水平磁場の印加方向に対して平行及び垂直になるように、各端子２１Ａ～２１Ｄと電極２２Ａ～２２Ｄとを接続した。
４個の電力供給部１２Ａ～１２Ｄを有する加熱部について、図５に示すように、対向する端子２１Ａと端子２１Ｃ及び端子２１Ｂと端子２１Ｄが水平磁場の印加方向に対して平行及び垂直になるように、各端子２１Ａ～２１Ｄと電極２２Ａ～２２Ｄとを接続した。
【0133】
〔実験例１〕
実験例１では、４個の端子２１Ａ～２１Ｄ間の第１～第４蛇行部を同一素材及び同一形状により形成した。実際に各第１～第４蛇行部の各抵抗値ＲＡ～ＲＤを測定し、全て４１ｍΩであることを確認した。端子２１Ａ～２１Ｄと対応する電極２２Ａ～２２Ｄとの間にそれぞれ３枚の電気抵抗調整部材２４を介挿し、締結手段２３Ａ～２３Ｄの締結力を調整することにより、４個の電力供給部１２Ａ～１２Ｄの各接触抵抗値Ｒ１～Ｒ４を全て１ｍΩに調整した。実験例１の抵抗値及び発熱量比を表１に示す。
実験例１では、４個の端子２１Ａ～２１Ｄ間の第１～第４蛇行部を同一素材及び同一形状により形成した。実際に各第１～第４蛇行部の各抵抗値ＲＡ～ＲＤを測定し、全て４１ｍΩであることを確認した。端子２１Ａ～２１Ｄと対応する電極２２Ａ～２２Ｄとの間にそれぞれ３枚の電気抵抗調整部材２４を介挿し、締結手段２３Ａ～２３Ｄの締結力を調整することにより、４個の電力供給部１２Ａ～１２Ｄの各接触抵抗値Ｒ１～Ｒ４を全て１ｍΩに調整した。実験例１の抵抗値及び発熱量比を表１に示す。
【0134】
〔実験例２～６〕
実験例２～６では、水平磁場と垂直方向の蛇行部のジュール発熱量Ｗを第１の加熱領域と第２の加熱領域とで意図的に偏らせることを目的とした。各第１～第４蛇行部の断面積を同一にする一方、各第１～第４蛇行部の上スリット及び下スリットの総数を調整することにより各第１～第４蛇行部の抵抗値を変化させた。４個の電力供給部１２Ａ～１２Ｄの各接触抵抗値Ｒ１～Ｒ４は実験例１と同一である。
実験例２～６では、水平磁場と垂直方向の蛇行部のジュール発熱量Ｗを第１の加熱領域と第２の加熱領域とで意図的に偏らせることを目的とした。各第１～第４蛇行部の断面積を同一にする一方、各第１～第４蛇行部の上スリット及び下スリットの総数を調整することにより各第１～第４蛇行部の抵抗値を変化させた。４個の電力供給部１２Ａ～１２Ｄの各接触抵抗値Ｒ１～Ｒ４は実験例１と同一である。
【0135】
まず、図５に示す等価回路図に基づいて各第１～第４蛇行部のジュール発熱量ＷＡ、ＷＢ、ＷＣ及びＷＤをオームの法則により求めた。次に、第２，第３蛇行部の各ジュール発熱量ＷＢ及びＷＣの和（ＷＢ＋ＷＣ）を第１，第４蛇行部の各ジュール発熱量ＷＡ及びＷＡの和（ＷＡ＋ＷＤ）で除算した発熱量比（ＷＢ＋ＷＣ）／（ＷＡ＋ＷＤ）が所定の値となるような抵抗値ＲＢ及びＲＣを求め、その値になるように各第１～第４蛇行部の上スリット及び下スリットの総数を調整した。例えば、実験例２では、発熱量比を１．２とするために抵抗値ＲＢ及びＲＣを３３．５ｍΩに調整した。各実験例２～６の各抵抗値及び発熱量比を表１に示す。
【0136】
〔実験例７～１１〕
実験例７～１１では、加熱部は実験例１と同じものを用いた。この実験例７～１１では、実験例２～６と同一の目的に基づいて、前記電気抵抗調整部材２４の合計枚数及び前記締結手段２３Ａ～２３Ｄの締結力を調整することにより、４個の電力供給部１２Ａ～１２Ｄの各接触抵抗値Ｒ１～Ｒ４を調整した。
実験例７～１１では、加熱部は実験例１と同じものを用いた。この実験例７～１１では、実験例２～６と同一の目的に基づいて、前記電気抵抗調整部材２４の合計枚数及び前記締結手段２３Ａ～２３Ｄの締結力を調整することにより、４個の電力供給部１２Ａ～１２Ｄの各接触抵抗値Ｒ１～Ｒ４を調整した。
【0137】
まず、図５に示す等価回路図に基づいて各第１～第４蛇行部のジュール発熱量ＷＡ～ＷＤをオームの法則により求めた。次に、前記発熱量比（ＷＢ＋ＷＣ）／（ＷＡ＋ＷＤ）が所定の値となるような接触抵抗値Ｒ１を求め、実際に接触抵抗値Ｒ１を調整した。
具体的には、発熱部１１の四箇所（例えば、端子２１Ａ～２１Ｄ近傍）及び電極２２Ａ～２２Ｄの四箇所（例えば、上端部２２ＡＡ～２２ＤＡ近傍）の計８箇所にプローブを接続し、四端子法を用いて合成抵抗を測定する。その結果得られる接触抵抗値Ｒ１～Ｒ４及び抵抗値ＲＡ～ＲＤに関する連立方程式を解くことにより、全ての接触抵抗値Ｒ１～Ｒ４及び抵抗値ＲＡ～ＲＤを求める。
次に、得られた接触抵抗値Ｒ１～Ｒ４及び抵抗値ＲＡ～ＲＤに基づいてジュール発熱量ＷＡ～ＷＤを求めた後、前記発熱量比（ＷＢ＋ＷＣ）／（ＷＡ＋ＷＤ）が所定の値になるような接触抵抗値Ｒ１を求める。
次に、接触抵抗値Ｒ１を測定しつつ、接触抵抗値Ｒ１が目的の値となるように締結手段２３Ａの締付力を調整する。
例えば、実験例７では、発熱量比を１．２とするために接触抵抗値Ｒ１を３．１ｍΩに調整した。各実験例７～１１の各抵抗値及び発熱量比を表１に示す。
具体的には、発熱部１１の四箇所（例えば、端子２１Ａ～２１Ｄ近傍）及び電極２２Ａ～２２Ｄの四箇所（例えば、上端部２２ＡＡ～２２ＤＡ近傍）の計８箇所にプローブを接続し、四端子法を用いて合成抵抗を測定する。その結果得られる接触抵抗値Ｒ１～Ｒ４及び抵抗値ＲＡ～ＲＤに関する連立方程式を解くことにより、全ての接触抵抗値Ｒ１～Ｒ４及び抵抗値ＲＡ～ＲＤを求める。
次に、得られた接触抵抗値Ｒ１～Ｒ４及び抵抗値ＲＡ～ＲＤに基づいてジュール発熱量ＷＡ～ＷＤを求めた後、前記発熱量比（ＷＢ＋ＷＣ）／（ＷＡ＋ＷＤ）が所定の値になるような接触抵抗値Ｒ１を求める。
次に、接触抵抗値Ｒ１を測定しつつ、接触抵抗値Ｒ１が目的の値となるように締結手段２３Ａの締付力を調整する。
例えば、実験例７では、発熱量比を１．２とするために接触抵抗値Ｒ１を３．１ｍΩに調整した。各実験例７～１１の各抵抗値及び発熱量比を表１に示す。
【0138】
【表1】
【0139】
各実験例１～１１において、それぞれ１０本のシリコン単結晶を引き上げ、対流制御確率、対流制御性及び結晶成長性を判定した。結果を表２に示す。表２では、シリコン単結晶の引き上げ方向の直径のばらつきが１ｍｍ以上の場合を「Ｃ」判定、０．５ｍｍ以上１ｍｍ未満の場合を「Ｂ」判定、０．５ｍｍ未満の場合を「Ａ」判定としている。
【0140】
【表2】
【0141】
［評価］
表２に示す実験例１～６の結果によれば、発熱部を構成する各第１～第４蛇行部の抵抗値を直接変化させて発熱量比を大きくすることにより、対流制御確率が上昇する一方、結晶成長性が低下することが分かった。したがって、適切な発熱量比となるように各第１～第４蛇行部の抵抗値を調整すれば総合判定の高い炉を構成することができる。特に発熱量比が１．２以上とすることにより対流制御性を向上することができる。さらに発熱量比を１．３～１．５の範囲とすることにより、対流を制御して引き上げたシリコン単結晶の酸素濃度のばらつきを抑制することができるとともに、シリコン単結晶の直径のばらつきを抑制して高品質なシリコン単結晶の生産性を向上することができる。
表２に示す実験例１～６の結果によれば、発熱部を構成する各第１～第４蛇行部の抵抗値を直接変化させて発熱量比を大きくすることにより、対流制御確率が上昇する一方、結晶成長性が低下することが分かった。したがって、適切な発熱量比となるように各第１～第４蛇行部の抵抗値を調整すれば総合判定の高い炉を構成することができる。特に発熱量比が１．２以上とすることにより対流制御性を向上することができる。さらに発熱量比を１．３～１．５の範囲とすることにより、対流を制御して引き上げたシリコン単結晶の酸素濃度のばらつきを抑制することができるとともに、シリコン単結晶の直径のばらつきを抑制して高品質なシリコン単結晶の生産性を向上することができる。
【0142】
表２に示す実験例７～１１の結果によれば、同一形状の加熱部を用いても、接触抵抗値を計算から調整することにより、実験例２～６と同等の効果が得られることが分かった。接触抵抗値を調整する方法は、加熱部の加工が不要であり、作業現場で調整することができ、利用価値が極めて高い。
【符号の説明】
【0143】
１，６１，７１，８１…加熱部、１Ａ，６１Ａ，７１Ａ，８１Ａ…第１の加熱領域、１Ｂ，６１Ｂ，７１Ｂ，８１Ｂ…第２の加熱領域、２，５１…シリコン単結晶製造装置、３…チャンバ、３Ａ…石英窓、４…ルツボ、４Ａ…黒鉛ルツボ、４Ｂ…石英ルツボ、５…支持軸、６…断熱材、７…引き上げ軸、８…熱遮蔽体、９…ガス導入口、１０…排気口、１１，６２，７２，８２…発熱部、１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ…電力供給部、１３…ヒータ、１４…磁場印加部、１４Ａ…第１の磁性体、１４Ｂ…第２の磁性体、１５…温度計測部、１５Ａ…反射部、１５Ｂ…放射温度計、１５Ｃ…反射面、２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ…端子、２１ＡＡ，２１ＢＡ，２１ＣＡ，２１ＤＡ…接続部、２１ＡＢ，２１ＢＢ，２１ＣＢ，２１ＤＢ…貫通孔、２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ…電極、２２ＡＡ，２２ＢＡ，２２ＣＡ，２２ＤＡ…上端部、２２ＡＢ，２２ＢＢ，２２ＣＢ，２２ＤＢ…雄ねじ、２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ…締結手段、２３ＡＡ，２３ＢＡ，２３ＣＡ，２３ＤＡ…円孔、２３ＡＢ，２３ＢＢ，２３ＣＢ，２３ＤＢ…雌ねじ、２４…電気抵抗調整部材、３１…上スリット、３２…下スリット、３３Ａ，６３Ａ，７３Ａ，８３Ａ…第１蛇行部、３３Ｂ，６３Ｂ，７３Ｂ，８３Ｂ…第２蛇行部、３３Ｃ，６３Ｃ，７３Ｃ，８３Ｃ…第３蛇行部、３３Ｄ，６３Ｄ，７３Ｄ，８３Ｄ…第４蛇行部、３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ…接着層、４１，５４…制御装置、４１Ａ，５４Ａ…対流パターン制御部、４１Ｂ，５４Ｂ…引き上げ制御部、４２…記憶部、４３…電圧印加部、５２…抵抗値測定部、５３…抵抗値調整部、５４Ｃ…対流パターン設定部、５４Ｄ…発熱量計算部、５４Ｅ…抵抗値計算部、Ｃ…対流、ＣＡ…中心軸線、ＣＳ…中心、Ｆ…水平面、Ｋ…高さ、Ｌ…輻射光、Ｍ…シリコン融液、ＭＬ…磁力線の向き、Ｐ１…第１の計測点、Ｐ２…第２の計測点、ＲＡ，ＲＢ，ＲＣ，ＲＤ…抵抗値、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４…接触抵抗値、Ｓ…表面、ＳＣ…種結晶、ＳＭ…シリコン単結晶、Ｖ…電圧値、ＶＳ…仮想面、θｆ…角度、θ１…入射角、θ２…反射角。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】