[发明专利]硅熔液的对流模式控制方法及单晶硅的制造方法

说明书

一种硅熔液的对流模式控制方法，其具备：对旋转中的石英坩埚内的硅熔液施加0.2T以上的水平磁场的工序，通过以使中心磁力线通过从石英坩埚的中心轴朝向水平方向偏离10mm以上的位置的方式施加水平磁场，固定硅熔液内的与水平磁场的施加方向正交的平面中的对流方向。

技术领域

本发明涉及一种硅熔液的对流模式控制方法及单晶硅的制造方法。

背景技术

单晶硅的制造中使用被称为提拉法(以下，称为CZ法)的方法。在使用这种CZ法的制造方法中，已知有控制单晶硅的氧浓度的方法(例如，参考专利文献1)。

在专利文献1中公开了如下内容：在提拉单晶硅前及提拉过程中的至少一个中，通过使水平磁场的中心位置与单晶硅的提拉轴在水平方向上错开2mm～14mm，能够控制单晶硅的氧浓度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-132498号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，即使使用如专利文献1的方法，也有每个单晶硅的氧浓度不均匀的情况。

本发明的目的在于提供一种能够抑制每个单晶硅的氧浓度的不均匀的硅熔液的对流模式控制方法及单晶硅的制造方法。

用于解决技术问题的方案

本发明的对流模式控制方法是使用于单晶硅的制造中的硅熔液的对流模式控制方法，其特征在于具备：对旋转中的石英坩埚内的硅熔液施加0.2T以上的水平磁场的工序，通过以使中心磁力线通过从所述石英坩埚的中心轴朝向水平方向偏离10mm以上的位置的方式施加所述水平磁场，固定所述硅熔液内的与所述水平磁场的施加方向正交的平面中的对流方向。

在未施加水平磁场的硅熔液中，产生从该硅熔液的外侧部分上升在中央部分下降的下降流。若在该状态下使石英坩埚旋转，则下降流往偏离旋转中心的位置移动，在从石英坩埚上方观察时，往石英坩埚的旋转方向旋转。在该状态下，若以通过石英坩埚的中心轴的方式对硅熔液施加0.01T的水平磁场，则从上方观察时的下降流的旋转受限制。然后，若进一步提高磁场强度，则硅熔液内的与水平磁场的施加方向正交的平面(以下，称为“磁场正交截面”)中的下降流的右侧与左侧中的上升方向的对流大小发生变化，在成为0.2T时，在硅熔液内的施加方向的任意位置中，任意一者的对流都消失，只剩下右旋转或左旋转的对流。在磁场正交截面中，在对流被固定为右旋转时，硅熔液的左侧变得比右侧高温。并且，在对流被固定为左旋转时，硅熔液的右侧变得比左侧高温。

在以通过石英坩埚的中心轴的方式施加水平磁场的中心磁力线时，有对流被固定为右旋转的情况及被固定为左旋转的情况，但以通过从石英坩埚的中心轴朝向水平方向偏离10mm以上的位置的方式施加水平磁场，由此与施加水平磁场的时机无关地，变得容易将对流方向固定为一方向。例如，在磁场正交截面中，若使中心磁力线通过从石英坩埚的中心轴朝向右侧偏离的位置，则能够将对流固定为左旋转，若使中心磁力线通过朝向左侧偏离的位置，则能够将对流固定为右旋转。

单晶硅的提拉装置虽然被设计成对称结构，但严格观察时，由于结构部件未形成为对称结构，因此有腔室内的热环境也非对称的情况。

例如，在如磁场正交截面中石英坩埚的左侧变得比右侧高温的热环境的提拉装置中，若对流被固定为右旋转，则由于右旋转的对流下硅熔液的左侧变高温，因此由于与热环境的协同效应，硅熔液的左侧变更高温。另一方面，若对流被固定为左旋转，则不发生如右旋转时的与热环境的协同效应，硅熔液的左侧不怎么变成高温。

由于硅熔液的温度越高从石英坩埚熔出的氧气量越多，因此在使用如上述的热环境的提拉装置提拉单晶硅时，与将对流固定为左旋转时相比，在将对流固定为右旋转时，被吸入单晶硅中的氧气量变多，直体部的氧浓度也变高。