CN101479411A - 单晶硅的制造系统及使用该系统的单晶硅的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种单晶硅的制造系统，是为了使通过采用切克劳斯基法(CZ法)的提拉装置制造出来的单晶硅的结晶品质在目标规格内，设计出将提拉速度F与结晶固液界面轴方向温度梯度G的值，控制在规定范围内的制造条件的制造系统，至少具备以下自动化的手段：手段1，根据前一批制造出来的单晶硅的结晶品质结果，暂时设计下一批要制造的单晶硅的制造条件；手段2，根据起因于在下一批所使用的提拉装置的组成构件而造成的F及/或G的变化量，来算出修正量；手段3，根据起因于下一批的制造步骤而造成的F及/或G的变化量，来算出修正量；以及手段4，将依据手段2及/或上述手段3所算出的修正量，加入由手段1所设计的制造条件中，来算出下一批的制造条件。借此，可以提供一种单晶硅的制造系统及使用此制造系统之单晶硅的制造方法，能够更确实地得到具有所希望的结晶品质的单晶硅，并提高生产性和良率等。

Description

单晶硅的制造系统及使用该系统的单晶硅的制造方法

技术领域

本发明是涉及一种制造系统，为了能以高良率、高效率来生产具有所期望的结晶品质的单晶硅，特别是结晶缺陷少的单晶硅，而设成最佳制造条件；以及涉及一种使用此制造系统的单晶硅的制造方法。

背景技术

近年来，随着半导体电路的高集成化，元件也持续微细化，对于其基板材料也就是利用切克劳斯基法(以下简称CZ法)制造出来的单晶硅，品质要求越来越高。特别是在单晶中，存在被称为FPD(Flow Pattern Defect)、LSTD(Laser Scattering Tomography Defect)、COP(Crystal Originated Particle)等的原生(Grown-in)缺陷，这些缺陷是起因于单晶成长的缺陷，会使氧化膜的耐压特性和元件(device)的特性恶化，所以一直致力于降低其密度和尺寸。

当要说明这些缺陷时，首先，关于在结晶成长中会被引进单晶硅内的被称为空位(Vacancy，以下有时简称为V)的空孔型点缺陷和被称为间隙硅(Interstitial-Si，以下有时简称为I)的晶格间硅型的点缺陷，说明一般已知的决定这些缺陷的引进浓度的因素。

在单晶硅中，所谓的V区域，是指由于硅原子的不足而发生的空洞较多的区域；所谓的I区域，是指由于硅原子过多而发生的硅原子的聚集体或位错环；而且，在V区域与I区域之间，存在原子的过多或过少的情况少的中性(Neutral，以下有时简称为N)区域。而且，上述原生缺陷(FPD、LSTD、COP等)，总是在V或I过饱和状态时发生，判断出即使原子有稍微集中的情况，只要在过饱和浓度以下，不会存在上述原生缺陷。

这两种缺陷的浓度，已确认是根据CZ法中的结晶提拉速度(成长速度)F与结晶中的固液界面轴方向温度梯度G之间的关系来决定，在V区域的周围，被称为OSF(氧化感应迭层缺陷、Oxidation Induced Stacking Fault)的缺陷，以垂直于结晶成长轴的方向(结晶直径方向)的剖面来看时，呈现环状分布(以下有时称为OSF环)。

若将这些原生缺陷分类，例如在成长速度为0.6mm/min以上的比较高速的情况，在结晶直径方向的全部区域，高密度地存在FPD、LSTD、COP等的原生缺陷而成为V区域，这些缺陷是起因于空孔型点缺陷聚集而产生的空洞。又，成长速度为0.6mm/min以下的情况，随着成长速度的降低，上述OSF环从结晶的周边开始发生，在此环的外侧，低密度地存在L/D(LargeDislocation，晶格间位错环的缩写)、LSEPD(Large Secco Etch Pit Defect)、LFPD(Large Flow Pattern Defect)等的缺陷而成为I区域，这些缺陷被认为是起因于晶格间硅的聚集而产生的位错环。进而，若使成长速度降低至0.4mm/min以下，OSF环往晶片中心收缩而消灭，整个晶片面成为I区域。

又，如上述，在V区域与I区域之间，于OSF环的外侧，存在N区域，此N区域没有存在起因于空孔而产生的FPD、LSTD、COP，也没有存在起因于晶格间硅所形成的位错环而产生的LSEPD、LFPD，甚至也没有存在OSF。

此N区域，通常是当成长速度降低时，在包含成长轴的面内，相当于成长轴方向，由于是倾斜地存在，所以在往垂直于成长轴方向切断单晶而得的面内，仅存在一部分。关于此N区域，在沃伦科夫理论(例如参照V.V.Voronkov，Journal of Crystal Growth，vol.59(1982)，pp.625～643)中，主张提拉速度F与结晶固液界面轴方向温度梯度G的比也就是F/G这个参数，可决定点缺陷的总浓度。在面内，提拉速度F应该是一定的，但是温度梯度G会分布于面内，因此，例如在某一提拉速度的情况下，只可以得到一种结晶，其中心区域为V区域，夹着N区域，而在其周边则成为I区域。

因此，最近，改良G的面内分布，例如通过一边降低提拉速度一边进行提拉，在某一提拉速度的情况下，能够使原本仅存在于面内的一部分的N区域，扩展至结晶直径方向的整个面，而制造出整个面是N区域的结晶。又，为了要使此整个面是N区域的结晶往长度方向扩大，若维持此N区域扩展至结晶直径方向的整个面时的提拉速度，来进行提拉，则可某程度地达到此目标。又，考虑随着结晶成长，G也会变化，若调节提拉速度来加以修正，使得F/G最后可以成为一定，若如此进行，则即使在成长方向，整个面是N区域的结晶也能够扩大(例如参照日本特许第3460551号公报)。

但是，可以得到整个面是N区域的提拉速度界限(控制范围)，非常狭窄，即使有一次制造出实现了单晶的晶身部全部长度都是N区域的结晶，使用该次设计的同一条件，也不可能继续制造出整个晶身部的全部长度都成为目标品质规格的N区域的结晶。因此，当要设计出可实现整个晶身部的全度长度都是N区域的制造条件时，先不断地整理制造条件的操作实际数据(提拉速度、坩埚旋转数、温度曲线等)以及结晶品质实际成果数据这样的实际上所得到的实际成果数据，进行这些数据的解析处理，然后根据其结果来重复进行制造条件的修改的作业。在日本特开2005-162558号公报中，对于这些制造条件的设计，揭示出一种单晶硅的制造系统，可基于实际成果数据自动地算出制造条件。

然而，即使如上述般地基于实际成果数据来进行制造条件的修改，使得单晶的晶身部全部长度都是N区域的结晶制造可以进行，但是仍然会有突然地偏离目标的品质规格而成为不是N区域的情况。有时，也会发生整个晶身部全部区域的品质都在规格外的情况。

发明内容

本发明是鉴于如此的问题点而开发出来，本发明的主要目的，是提供一种单晶硅的制造系统，能够更确实地得到具有所希望的结晶品质的单晶硅，并提高生产性、良率；以及提供一种使用此制造系统的单晶硅的制造方法。

为了达成上述目的，本发明提供一种单晶硅的制造系统，是为了使通过采用切克劳斯基法的提拉装置制造出来的单晶硅的结晶品质在目标规格内，设计出将提拉速度F与结晶固液界面轴方向温度梯度G的比F/G的值，控制在规定范围内的制造条件的制造系统，其特征在于至少具备以下自动化的手段：

手段1，根据前一批制造出来的单晶硅的结晶品质结果，暂时设计下一批要制造的单晶硅的制造条件；

手段2，先预测起因于在下一批所使用的提拉装置的组成构件而造成的下一批的F及/或G的变化量，然后算出修正量，使F/G的值被控制在规定范围内；

手段3，先预测起因于下一批的制造步骤而造成的下一批的F及/或G的变化量，然后算出修正量，使F/G的值被控制在规定范围内；以及

手段4，将依据上述手段2及/或上述手段3所算出的F及/或G的修正量，加入由上述手段1暂时设计的制造条件中，来算出下一批要制造的单晶硅的制造条件。

若是此种本发明的单晶硅的制造系统，不仅是如以往的系统般地只根据前一批制造出来单晶硅的制造品质的结果来设计下一批要制造的单晶硅的制造条件，而是先暂时设计此制造条件，然后能够进一步地加入起因于下一批所使用的提拉装置的组成构件或下一批的制造步骤而造成的对于F及/或G的变化的修正，所以可设计出能够以更高的精度将F/G的值控制在规定范围内的制造条件，而可以更确实地制造出其结晶品质被控制在目标规格内的单晶硅。因此，能够以高生产性、高良率，制造出具有所希望的结晶品质的单晶硅。

而且，由于自动地进行此制造条件的设计，减轻设计所需要的作业负担，能够谋求作业时间的缩短化同时能够正确地算出、设计制造条件，所以效率佳。

另外，上述F/G的值的规定范围并没有特别限定，能够对应所希望的结晶品质(规格、仕样等)加以适当地设计。

此时，上述手段2，优选是至少根据上述在下一批所使用的提拉装置的组成构件的交换及/或经时变化，算出修正量。

如此，上述手段2，通过至少根据在下一批所使用的提拉装置的组成构件的交换及/或经时变化，预测下一批的F及/或G的变化量来算出上述修正量，能够设计出可更确实地将F/G的值控制在规定范围内的制造条件。

而且，成为F及/或G变化的因素的组成构件，优选是至少包含以下至少一种：用于提拉要被制造出来的单晶硅的吊线、用于收容上述单晶硅的原料的石英坩埚、用于支持该石英坩埚的石墨坩埚、以及用于熔解上述单晶硅的原料的加热器。

在单晶硅的提拉装置的组成构件中，石英坩埚、石墨坩埚及加热器，会对结晶固液界面轴方向温度梯度G造成强烈的影响；又，吊线会对提拉速度F造成强烈的影响。因此，通过将这些组成构件的至少一个以上，作为成为F及/或G的变化因素的对象，能够更确实地预测下一批的F及/或G的变化量。

又，上述手段3，至少根据以下的至少一种，来算出修正量：从上述原料的熔融完成至开始提拉单晶硅的时间；

在多重拉制中的同一批内，之前已提拉的单晶硅的累计长度和初期设定的累计长度的差异。通过手段3的上述算出，能够设计出可更确实地将F/G的值控制在规定范围内的制造条件。

而且，本发明提供一种单晶硅的制造方法，其特征在于：采用上述的单晶硅的制造系统，来制造单晶硅。

如此，若是采用上述单晶硅的制造系统和单晶硅的制造方法来制造单晶硅，可根据前一批制造出来单晶硅的制造品质的结果，暂时设计下一批要制造的单晶硅的制造条件，并能够进一步地加入起因于下一批所使用的提拉装置的组成构件或下一批的制造步骤而造成的对于F及/或G的变化的修正，所以可设计出能够以更高的精度将F/G的值控制在规定范围内的制造条件，而可以更确实地制造出其结晶品质被控制在目标规格内的单晶硅。因此，能够以高生产性、高良率，制造出具有所希望的结晶品质的单晶硅。

此时，能够制造出N区域的单晶。

如此，通过本发明的单晶硅的制造方法，特别是能有效地制造出范围(margin)狭窄的N区域单晶，可有效率地得到结晶缺陷少的单晶。

又，优选是定期地修改通过上述手段2或手段3算出来的修正量。

如此，通过定期地修改由上述手段2或手段3算出来的修正量，将F及/或G维持在规定范围内的条件的设计，可以使其最佳化。

如此，通过本发明的单晶硅的制造系统及使用此制造系统的单晶硅的制造方法，例如即使交换提拉装置的组成构件，也能够设计出考虑了此交换对于F及/或G的影响而成的制造条件，能够制造出具有所希望的结晶品质的单晶硅，并能够提高生产性和良率等。而且，由于能够自动地进行此最佳制造条件的设计，所以效率佳。

附图说明

图1是表示本发明的单晶硅的制造系统的一例的概略构成图。

图2是表示本发明的单晶硅的制造方法的顺序的一例的流程图。

图3是表示可构建本发明的单晶硅的制造系统的提拉装置的一例的构成概略图。

图4是表示通过手段2算出来的修正量的一例的图表。

图5是表示通过手段3算出来的修正量的一例的图表；

并且，上述附图中的附图标记说明如下：

1、2、3、4 手段                 5  单晶硅

6  硅熔液                       7  熔液面

8  结晶固液界面                 9  硅晶种

10 吊线                         11 晶种夹头

30 单晶提拉装置                 31 提拉室

32 坩埚                         33 坩埚保持轴

34 加热器                       35 隔热材

36 石英坩埚                     37 石墨坩埚

38 制造系统

具体实施方式

以下，说明本发明的实施方式，但是本发明并不是限定于这些实施方式。

关于使用CZ法的单晶硅制造系统，以往，已揭示出一种例如根据前一批提拉得到的单晶硅的结晶品质的结果，进行制造条件的修改，来设计下一批要制造的单晶硅的制造条件。

然而，即使通过上述这样的以往的系统，设计、修改成新的制造条件，也会发生提拉得到的单晶硅的品质大幅偏离目标的品质规格的情况。有时，也会发生整个晶身部全部区域的品质都在规格外的情况。

因此，本发明人仔细地调查单晶硅的品质严重地偏离所希望的结晶品质(特别是N区域)的原因，发现上述问题的发生是起因于提拉装置的组成构件和单晶的制造步骤等。

也即，发现起因于提拉装置的组成构件的因素，例如首先可以举出组成构件的交换等，特别是在交换用于提拉结晶的吊线、用于支持石英坩埚的石墨坩埚、用于熔解原料的加热器后的批次(批(batch))，即使在前一批例如提拉出N区域的结晶，而利用基于此结晶品质结果所设计的制造条件来制造单晶硅，也无法如前一批般地成为N区域的结晶，其品质在规格外的机率高。

进一步地调查后的结果，更具体的，确认了例如在交换吊线的情况，若预先将提拉速度设计成稍快，利用吊线的伸长而补偿，可以成为目标的提拉速度。又，发现在交换石墨坩埚的情况，通过将提拉速度往稍为下降的方向进行修正，使提拉速度成为适当；而在交换加热器的情况，通过将将提拉速度往稍为上升的方向进行修正，使提拉速度成为适当。

而且，这些提拉装置的组成构件，随着使用时间的经过，由于劣化等，在各批次之间发生变化。又，例如每一批次都要交换的石英坩埚，其重量会在一定范围内偏差；又，在开始提拉时，为了要使原料的熔液面位置，位于相同的规定位置，石英坩埚的位置移动量(与标准位置的差异)也会因为石墨坩埚的使用寿命、劣化状态、其他因素等而变化。因此，为了要作出N区域结晶的最佳制造条件也会逐渐地变化。

又，得知起因于单晶的制造步骤的因素，例如可以举出：包括因单晶混乱而再熔融的时间至开始提拉单晶硅的时间；以及在以一个石英坩埚育成多个单晶硅的多重拉制的情况，在相同批次，之前提拉出来的单晶硅的累计长度和初期设定的累计长度的差异等；这些因素都会影响到能够形成所希望的结晶品质(N区域等)的提拉速度等。

本发明人，发现以下的专业知识而完成本发明，也即先分别调查上述严重影响结晶品质的提拉装置的组成构件的交换、经时变化等，对于提拉速度F或结晶固液界面轴方向温度梯度G的影响量(变化量)，与下一批中的制造步骤所造成的影响量，然后依据调查结果，将此影响量加入由上述以往的系统所设计的条件中，并通过以此修正后的制造条件来提拉单晶硅，能够更确实地得到具有所希望的结晶品质的单晶硅。

以下，参照图面具体地说明本发明的实施方式。

首先，当要说明本发明的单晶硅的制造系统时，是叙述有关利用CZ法的单晶提拉装置的构成。图3表示其构成的一例。

如图3所示，此单晶提拉装置30，是构成具备：提拉室31、被设置在提拉室31中的坩埚32、被配置在坩埚32的周围的加热器34、使坩埚32旋转的坩埚保持轴33与其旋转机构(未图示)、用于保持硅晶种9的晶种夹头11、提拉晶种夹头11的吊线10、以及使吊线10旋转或卷取的卷取机构(未图示)。坩埚32中，石英坩埚36被设置在其内侧也就是收容硅熔液侧，石墨坩埚37则被设置在其外侧。又，隔热材35被配置在加热器34的外侧周围。

此单晶硅5，是从原料的硅熔液6(熔液面7)通过吊线10而被提拉，并形成结晶固液界面8。

此单晶提拉装置30，只要是能够依照本发明的单晶制造系统所得到的制造条件来提拉单晶便可以，并没有特别地限定，例如能够使用以往所使用的装置。又，也可以是利用施加磁场MCZ所构成的提拉装置。

而且，对于此种单晶提拉装置30，构建以下所示的本发明的单晶硅的制造系统，然后基于通过此制造系统自动地计算出来的单晶硅的制造条件，能以提拉的方式制造出所希望的结晶品质的单晶硅。

图1是表示本发明的单晶硅的制造系统的一例的概略图。

本发明的制造系统38，首先，例如具有手段1，此手段1连接提拉装置30，根据前一批制造出来的单晶硅的结晶品质结果，暂时设计下一批要制造的单晶硅的制造条件。进而，为了使下一批中的F/G的值可以控制在规定范围内，配置：手段2，先预测起因于提拉装置30的各组成构件而造成的下一批的F及/或G的变化量，然后算出其修正量；以及手段3，先预测起因于制造步骤而造成的下一批的F及/或G的变化量，然后算出其修正量。

而且，配置与上述手段1、2、3连接的手段4，此手段4将依据手段2及/或手段3所算出的F及/或G的修正量，加入由手段l暂时设计的制造条件中，来算出下一批要制造的单晶硅的制造条件。此手段4还与提拉装置30连接，能够基于由手段4所得到的制造条件，提拉单晶硅。

另外，上述各手段是由计算机所构成，例如基于预先设定的程序，能够自动地进行数据处理。因此，例如可有效地防止人工计算错误而能够正确地处理，并能迅速地处理数据来导出制造条件，所以可大幅地缩短设计的作业时间，提高作业效率。

在此，叙述各手段。上述手段1，例如能够设成与日本特开2005-162558号公报中所揭示的本案发明人所提出的发明相同。如上述，基于在前一批中的单晶硅的结晶品质结果(包含前一批的制造条件与实际成果数据、结晶品质的目标与实际成果数据等)，例如修改提拉速度或坩埚旋转数等的制造条件，而自动地算出下一批的制造条件。通过此手段1，首先，能够设计基本的条件来作为下一批的制造条件。另外，并未特别限定为日本特开2005-162558号公报所揭示的手段。

接着，上述手段2，是对于F或G会造成影响的因素之中，关于提拉装置30的组成构件中的例如吊线10、石英坩埚36、石墨坩埚37、加热器等的交换或是经时变化等的因素，求出对应这些构件的变化而得的修正量。进而，可以举出对应以下的情况的修正量：石英坩埚36的重量变化；或是收容在石英坩埚36内的硅熔液6的熔液面7的位置，在开始提拉单结晶时，为了可以在规定的相同位置而移动石英坩埚36时的移动量，也就是标准位置和移动后的位置的位置差异等。此时，为了可以得到所希望的结晶品质，考虑F/G值，算出最适当的上述修正量。此点关于后述的手段3也是同样的。

图4的图表，分别表示为了获得N区域单晶的修正量的一例，(A)是对于以坩埚32为因素的变化量的修正量、(B)是对于以加热器34为因素的变化量的修正量。更详细而言，(A)是为了使熔液面7的位置，在开始提拉单晶时可以从标准位置移动至规定位置，而使石英坩埚36移动的移动量，对于此移动量的修正量；(B)是对于加热器的使用寿命的修正量。又，交换吊线的情况，如上述般，例如能够将提拉速度F修正为更高速来进行调整。这些修正量，是根据组成构件的制造厂商等而改变。

上述手段3，是先调查、预测起因于下一批的制造步骤而造成的对于提拉速度F及/或温度梯度G的变化量，然后算出其修正量的手段。所谓的成为改变F、G的因素的制造步骤，例如可以举出：从原料的熔融完成至开始提拉单晶硅所需要的时间。进而，例如在相同批次中提拉复数根单晶的多重拉制的情况，可以举出：在相同批次内，之前已提拉的单晶硅的累计长度和初期设定的累计长度的差异。也即，在多重拉制的情况，基于初期设定，仅提拉规定长度的单晶，之后追加原料，进而提拉单晶，但是要使此被提拉上来的单晶的长度完全与初期设定一致是困难的，由于产生此种偏差，所以成为上述的变化因素。

上述手段3，能够对于这些因素求得修正量。

图5的图表，分别表示相对于(A)、(B)，为了获得N区域单晶的修正量的一例；(A)是在多重拉制中的同一批内，之前已提拉的单晶硅的累计长度和初期设定的累计长度的差异；(B)是从原料的熔融完成至开始提拉单晶硅所需要的时间。

另外，在上述手段2、手段3中所考虑的因素，并不限定于这些因素，在上述例子中，是举出影响程度高的例子来进行说明，但是只要是会对F及/或G造成影响的因素，便可以适当地追加。例如，交换加热器的情况，如上述，考虑加热器的制造厂商同时，也能够考虑由于变更在装置内的配置位置而对F或G的影响量，来追加修正量。

通过导入利用上述手段2、手段3所得到的修正，能够使提拉上来的单晶硅的结晶品质更接近目标的结晶品质。

而且，上述手段4，对于利用手段1暂时设计的制造条件，通过加入利用手段2及/或手段3所求得的修正量，算出适用于提拉下一批或者下一结晶时的制造条件。如此，以使结晶可成为所希望的结晶品质的方式，也就是以使F/G值可以被控制在对应该结晶品质的规定范围内的方式，算出制造条件，然后基于此制造条件，利用提拉装置30提拉下一结晶，便能够提拉得到具有所希望的结晶品质的单晶硅5。

只要是如上述般的本发明的单晶硅的制造系统38，不仅是如以往的系统般地只考虑前一批的实际成果数据来设计下一批的制造条件，而是进一步地考虑以往没有考虑过的下一批中的改变F及/或G的因素，进行对应此因素的修正来得到制造条件，所以与以往的制造系统比较，可以更确实地制造出具有所希望的结晶品质的结晶，特别是N区域的单晶硅。

以下，关于使用本发明的制造系统38所进行的单晶硅的制造方法的一例，参照图2的流程图来加以说明。

首先，例如根据日本特开2005-162558号公报中所揭示的方法，通过手段1，根据前一批的制造条件与实际成果数据、结晶品质的目标与实际成果数据，暂时设计制造条件，用以使下一批提拉的单晶硅达到目标的结晶品质(F1)。

而且，针对在下一批中所采用的提拉装置30，确认会对结晶固液界面轴方向温度梯度G或提拉速度F造成影响的组成构件的信息(F2)。如上述，对于石英坩埚36、石墨坩埚37、加热器34、吊线10等，分别确认制造厂商和使用时间、由于经时变化而形成的状态、有无交换等的信息。

根据这些信息，通过手段2，利用调查等方式，先预测对于F及/或G的变化量，然后计算其修正量，使再下一批提拉的单晶的结晶品质可以成为所希望的结晶(F3)。

具体而言，除了交换吊线这样的直接影响提拉速度F的参数以外，关于加热器或石墨坩埚的交换、石英坩埚的重量等的会影响温度梯度G的参数，求出对应各个变化量的修正量。此时，根据改变各条件时的结晶品质的调查结果，能够求得最适当的修正量。

而且，将通过手段2所求得的修正量，加入通过手段1暂时设计的制造条件中，并通过手段4来设计下一批提拉单晶的制造条件(F4)。

利用此制造条件，制造多重拉制的第1根单晶硅(F5)。

接着，例如在相同批次中提拉复数根的多重拉制中，通过手段3，计算从熔融完成至开始提拉单晶硅的时间、及/或在相同批次中，之前已提拉的单晶硅的累计长度和初期设定的累计长度的差异(F6)，来计算接着提拉的单晶硅的制造条件的修正量(F7)。也即，对于利用上述手段4所求得的制造条件(通过手段1所得到的制造条件，加入通过手段2所得到的修正量而得到的制造条件)，进而加入利用F7所求得的修正量，来设计接着提拉的单晶的制造条件(F8)，利用此制造条件，制造多重拉制的第2根以后的单晶硅(F5)。

另外，并未限定于上述例子，如前述，根据为了要将熔液面7设定在规定位置而移动石英坩埚的位置的移动量所算出来修正量，可适当地追加入通过手段1所导出的制造条件中。

根据成本、作为目标的品质水准等，能够每次决定必要的修正内容。

又，只要定期地修改通过这些手段2、手段3所算出的修正量便可以。也即，当要算出这些修正量时，虽然例如能够根据过去的经验和数据等，应用适当的公式计算出来，通过定期地实施这些修正公式是否正确的检证，适当地变更修正公式，能够导出更适当的修正量。若进行如此的修改，可以更进一步地改善所希望的结晶品质的再现性。

如此，针对本发明的单晶硅的制造方法，对于以往的通过基于前一批的数据而设计的制造条件来制造单晶的制造方法，进而由于对应起因于在下一批中所使用的提拉装置30的组成构件或起因于下一批的制造步骤而产生的提拉速度F及/或温度梯度G的变化，进行补正，使F/G可以成为所希望的范围，所以可以更确实地制造出所希望的结晶品质的单晶硅。

当要达成N区域单晶这样的制造范围(margin)比较狭窄的结晶品质时，特别有效。达成此N区域的制造范围，当结晶直径越大时，范围越狭窄。例如直径为小于200mm的小口径时，即使利用以往的方法也能够以相当程度的良率、生产性，来制造N区域单晶，但是直径在200mm以上便会变困难。

另一方面，利用本发明的制造方法，直径200mm以下的情况当然没有任何问题，而当要制造直径200mm以上的单晶时，其有效性开始显现，而当直径为300以上的大口径时，其效果更为明显。

以下，举出本发明的实施例与比较例，更详细地说明，但是本发明并未限定于这些实施例。

(实施例1)

采用口径600mm(24时)的石英坩埚，利用MCZ法，提拉出直径200mm的单晶硅。此时的结晶品质，是在晶身部全部长度的80％，其直径方向的整个面成为N区域。而且，在下一批，实施吊线交换，利用新的吊线来进行单晶提拉。

此时，通过本发明的制造系统，首先通过前一批的实际成果数据来暂时设计制造条件，并对于此暂时设计的制造条件，考虑吊线的伸长，以提高0.005mm/min的提拉速度的修正后的制造条件，来制造单晶硅。

结果，结晶品质，与前一批相同，是在晶身部全部长度的80％，其直径方向的整个面成为N区域，能够再现高品质的单晶。

(比较例1)

采用口径600mm(24时)的石英坩埚，利用MCZ法，提拉出直径200mm的单晶硅。此时的结晶品质，是在晶身部全部长度的80％，其直径方向的整个面成为N区域。而且，在下一批，实施吊线交换，利用新的吊线来进行单晶提拉。

此时，没有修正提拉速度，以与前一批相同的制造条件，来制造单晶硅。

结果，结晶品质，并无法如前一批般地使在晶身部全部长度的直径方向的整个面成为N区域，发生位错团(dislocation cluster)，整个晶棒的品质不良。

(实施例2)

采用口径800mm(32时)的石英坩埚，利用MCZ法，提拉出直径300mm的单晶硅。此时的结晶品质，是在晶身部全部长度的60％，其直径方向的整个面成为N区域。而且，在下一批，交换石墨坩埚后，进行单晶提拉。

此处，通过本发明的制造系统，在下一批，根据前一批的实际成果数据，修改晶身部的直径方向的整个面没有成为N区域的部分的提拉速度，将其提高0.002mm/min，进而随着石墨坩埚的交换，考虑为了保持相同熔汤位置的坩埚位置变化量，以将全体的提拉速度降低0.001mm/min的制造条件来制造单晶硅。

结果，结晶品质，是在晶身部全部长度的70％，其直径方向的整个面成为N区域，与前一批的结晶比较，可提高直径方向的整个面是N区域的产率。如此，即使交换了炉内组成构件，通过本发明，不仅可以再现前一批的单晶硅，还可进一步地改善所希望的结晶品质。

(比较例2)

采用口径800mm(32时)的石英坩埚，利用MCZ法，提拉出直径300mm的单晶硅。此时的结晶品质，是在晶身部全部长度的60％，其直径方向的整个面成为N区域。而且，在下一批，交换加热器。此处，在下一批，根据前一批的实际成果数据，仅修改晶身部的直径方向的整个面没有成为N区域的部分的制造条件，将提拉速度降低0.002mm/min，而没有考虑交换加热器对于温度梯度G的影响。以此制造条件来制造单晶硅。

结果，结晶品质，相对于晶身部全部长度，其直径方向的整个面是N区域的部分，仅达到20％，与前一批的结晶比较，其直径方向的整个面是N区域的产率(良率)，大幅地降低。

(实施例3)

采用口径800mm(32时)的石英坩埚，利用MCZ法，提拉出直径300mm的单晶硅。此时的结晶品质，是在晶身部全部长度的60％，其直径方向的整个面成为N区域。而且，在下一批，交换加热器。此处，在下一批，根据前一批的实际成果数据，修改晶身部的直径方向的整个面没有成为N区域的部分的提拉速度，将其降低0.002mm/min，进而考虑交换加热器对于温度梯度G的影响，通过将加热器的位置往上方移动20mm，以修正温度梯度G后的制造条件来制造单晶硅。

结果，结晶品质，是在晶身部全部长度的70％，其直径方向的整个面成为N区域，与前一批的结晶比较，可提高直径方向的整个面是N区域的产率。

(比较例3)

针对采用口径800mm(32时)的石英坩埚，利用MCZ法，提拉出直径300mm的单晶硅的情况，根据前一批的实际成果数据，将结果系统的信息反馈(feedback)至下次的制造条件来设计下次的制造条件，使直径方向的整个面可以成为N区域，制造出10根单晶硅。

结果，平均的N区域达成率是40％。

(实施例4)

针对采用口径800mm(32时)的石英坩埚，利用MCZ法，提拉出直径300mm的单晶硅的情况，根据前一批的实际成果数据，将结果系统的信息反馈(feedback)至下次的制造条件来暂时设计下次的制造条件，进而加入根据提拉装置的组成构件的信息也就是要素系统的信息所求得的修正量，来设计下次提拉的制造条件，制造出10根单晶硅。

此时，作为要因系统的信息，考虑了有无交换吊线、有无交换加热器与使用时间、石英坩埚的重量、以及随着石墨坩埚的经时变化之石英坩埚的位置调整量。

结果，平均的N区域达成率是80％，成为极高的达成率。

另外，本发明并未限定于上述实施方式。上述实施方式只是例示，凡是具有与被记载于本发明的权利要求范围中的技术思想实质上相同的构成，能得到同样的作用效果，不论为何，皆被包含在本发明的技术范围内。

Claims (7)

1.一种单晶硅的制造系统，是为了使通过采用切克劳斯基法的提拉装置制造出来的单晶硅的结晶品质在目标规格内，设计出将提拉速度F与结晶固液界面轴方向温度梯度G的比F/G的值，控制在规定范围内的制造条件的制造系统，其特征在于至少具备以下自动化的手段：

手段1，根据前一批制造出来的单晶硅的结晶品质结果，暂时设计下一批要制造的单晶硅的制造条件；

手段2，先预测起因于在下一批所使用的提拉装置的组成构件而造成的下一批的F及/或G的变化量，然后算出修正量，使F/G的值被控制在规定范围内；

手段3，先预测起因于下一批的制造步骤而造成的下一批的F及/或G的变化量，然后算出修正量，使F/G的值被控制在规定范围内；以及

手段4，将依据上述手段2及/或上述手段3所算出的F及/或G的修正量，加入由上述手段1暂时设计的制造条件中，来算出下一批要制造的单晶硅的制造条件。

2.如权利要求1所述的单晶硅的制造系统，其中上述手段2，至少根据上述在下一批所使用的提拉装置的组成构件的交换及/或经时变化，算出修正量。

3.如权利要求1或2所述的单晶硅的制造系统，其中成为上述F及/或G变化的因素的组成构件，至少包含以下至少一种：用于提拉要被制造出来的单晶硅的吊线、用于收容上述单晶硅的原料的石英坩埚、用于支持该石英坩埚的石墨坩埚、以及用于熔解上述单晶硅的原料的加热器。

4.如权利要求1～3中的任一项所述的单晶硅的制造系统，其中上述手段3，至少根据以下的至少一种，来算出修正量：从上述原料的熔融完成至开始提拉单晶硅的时间；

在多重拉制中的同一批内，之前已提拉的单晶硅的累计长度和初期设定的累计长度的差异。

5.一种单晶硅的制造方法，其特征在于：采用权利要求1～4中的任一项所述的单晶硅的制造系统，来制造单晶硅。

6.一种单晶硅的制造方法，是权利要求5所述的单晶硅的制造方法，制造出N区域的单晶。

7.如权利要求5或6所述的单晶硅的制造方法，其中定期地修改通过上述手段2或手段3算出来的修正量。

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