DE112015003778T5

DE112015003778T5 - Halbleiter-Einkristall-Ziehvorrichtung und Verfahren zum Nachschmelzen des Halbleiter-Einkristalls mit der Vorrichtung

Info

Publication number: DE112015003778T5
Application number: DE112015003778.0T
Authority: DE
Inventors: Masahiko Urano; Naoki Masuda
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 2014-09-29
Filing date: 2015-09-09
Publication date: 2017-05-11
Anticipated expiration: 2035-09-10
Also published as: WO2016051682A1; CN107075718B; DE112015003778B4; JPWO2016051682A1; KR20170063560A; JP6341291B2; KR102241325B1; US20170292205A1; US10113247B2; CN107075718A

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine Halbleiter-Einkristall-Ziehvorrichtung bereit, die eine Einkristall-Ziehvorrichtung umfassend eine Heizvorrichtung zum Durchführen des Heizens und der Wärmedämmung zu einem Tiegel, der eine Schmelze enthält, und einen Draht zum Züchten eines Halbleiter-Einkristalls während des Ziehens von diesem von der Schmelze ist, wobei die Einkristall-Ziehvorrichtung Folgendes umfasst: eine Nachschmelze-Ermittlungsvorrichtung, die aus einer Änderung des Gewichts des Halbleiter-Einkristalls, wenn der untere Endteil des Halbleiter-Einkristalls in die Schmelze getaucht wird, um durch Verwenden des Drahtes nachgeschmolzen zu werden, ermittelt, ob das Nachschmelzen eines unteren Endteils des Halbleiter-Einkristalls abgeschlossen ist; und eine Vorrichtung zum Ermitteln des untersten Endes, die ein unterstes Ende des Halbleiter-Einkristalls von einer Position ermittelt, in der kein Strom zwischen dem Halbleiter-Einkristall und der Schmelze fließt, wenn der Halbleiter-Einkristall unter Verwendung des Drahtes während des Anlegens einer Spannung zwischen dem Halbleiter-Einkristall und der Schmelze durch Anlegen einer Spannung zwischen dem Tiegel und dem Draht aufgenommen wird. Somit kann das effektive Nachschmelzen durchgeführt werden, das keine optische Prüfung zum Ermitteln des Abschlusses des Schmelzens des getauchten Kristalls im Nachschmelzen des Halbleiter-Einkristalls erfordert.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Einkristalls auf der Basis eines Czochralski-Verfahrens (nachfolgend als CZ-Verfahren bezeichnet) und ein Verfahren zum Nachschmelzen, wenn eine Dislokation während des Züchtens eines Einkristalls aufgetreten ist.
STAND DER TECHNIK
Als ein Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls gehört das Czochralski-Verfahren zum Stand der Technik. Gemäß diesem Verfahren ist ein Rohmaterialklumpen in einem in einer Kammer installierten und von einer Heizvorrichtung erwärmten Quarztiegel enthalten und das Rohmaterial im Tiegel wird in eine Schmelze verwandelt. Ferner wird ein Impfkristall in Kontakt mit einer Rohmaterial-Schmelzenoberfläche gebracht und unter Drehen gezogen und ein Silicium-Einkristall mit einem gewünschten Durchmesser und einer gewünschten Qualität wird gezüchtet.
In einem Prozess zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls wird zum Entfernen einer im Impfkristall enthaltenen Dislokation oder einer durch einen Wärmeschock zum Zeitpunkt des Flüssigkeitskontakts o. Ä. erzeugten Dislokation der Durchmesser einmal um etwa 3 bis 4 mm in einem Dash-Necking-Prozess zum Bilden eines Halsteils verkleinert.
Anschließend wird ein gerader Körperteil, der zu einem Produkt wird, durch einen Kornprozess zum schrittweisen Vergrößern des Durchmessers zu einem gewünschten Durchmesser gebildet. Schließlich wird zum Verringern eines Einflusses einer Dislokation aufgrund des zum Zeitpunkt des Abtrennens von der Siliciumschmelze bewirkten Wärmeschocks ein Endteil mit einem verringerten Durchmesser gebildet und von der Siliciumschmelze abgetrennt.
Im Prozess zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls wird aber eine Dislokation im Kornprozess oder Geradkörperprozess aufgrund verschiedener Störungen in einigen Situationen erzeugt. In diesem Fall geht ein Wert als ein Produkt verloren, da die Einkristallbildung eines in einem folgenden Prozess gebildeten Kristalls gestört wird. Somit wird, wenn eine Dislokation in einer frühen Phase im Silicium-Einkristall-Herstellungsprozess erzeugt wird, ein bis dahin hergestellter Einkristall wieder geschmolzen (nachfolgend als Nachschmelzen bezeichnet) und die Herstellung des Einkristalls wird erneut durchgeführt.
In einem Prozess zum Nachschmelzen wird eine Temperatur der Schmelze auf eine Temperatur erhöht, bei welcher der Kristall geschmolzen wird. Anschließend wird der Kristall in die Schmelze getaucht und geschmolzen. Zu diesem Zeitpunkt wird, da darauf geachtet werden muss, dass der Kristall nicht in Kontakt mit einem Tiegelbodenteil kommt, der Kristall vorzugsweise im Bereich von etwa 20 bis 50 mm eingetaucht. Nach dem Bestätigen, dass der eingetauchte Kristall geschmolzen ist, wird ein Vorgang zum selben Tauchen des Kristalls in die Schmelze wiederholt und alle hergestellten Kristalle werden geschmolzen.
In einem in der Patentschrift 1 offenbarten Verfahren zum Herstellen eines Silicium-Einkristalls ist als Mittel zum effizienten Nachschmelzen eines Kristalls, in dem eine Dislokation aufgetreten ist, ein Verfahren zum Tauchen des Kristalls mit einer vorgegebenen Durchschnittsgeschwindigkeit, während eine Vibration der vertikalen Bewegung darauf ausgeübt wird, beschrieben.
LISTE DER ANFÜHRUNGEN
PATENTLITERATUR

Patentschrift 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung (Kokai) Nr. 2009-132552

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG GELÖSTE AUFGABE
Es gibt aber eine Situation, in der ein konischer, nicht geschmolzener Rest an einem mittigen Teil eines Kristalls abhängig von einer Temperatur der Schmelze erzeugt wird. In solch einem Fall kommt gemäß dem in der Patentschrift 1 beschriebenen Verfahren, wenn das Fallen fortgesetzt wird, während das Schmelzen des in die Schmelze getauchten Kristalls nicht abgeschlossen ist, der Kristall in Kontakt mit der Tiegelboden-Oberfläche und es besteht eine Gefahr, dass der Tiegel beschädigt wird.
Somit ist zum Ermitteln, ob das Schmelzen des eingetauchten Kristalls abgeschlossen ist, eine optische Prüfung durch einen Bediener erforderlich. In diesem Fall muss der Bediener einen Vorgang zum Trennen des Kristalls von der Schmelze und Schieben von diesem nach oben in regelmäßigen Zeitintervallen sowie Prüfen eines geschmolzenen Zustands des Kristalls durch ein Schaufenster durchführen.
Ferner ist, wenn ein zu schmelzender Kristall lang ist, eine erhebliche Zeit erforderlich, bis der Kristall vollständig geschlossen ist, es muss ein Überwachen während dieses Zeitraums wiederholt erfolgen und somit ist dem Bediener einer hohen Belastung ausgesetzt.
Darüber hinaus wird, wenn die Überwachungszeit nicht passend gestaltet werden kann und der Kristall belassen wird, obwohl das Schmelzen abgeschlossen ist, während dieses Zeitraums unnötig Strom verschwendet und die Schmelzentemperatur steigt an, was zu einem Problem in Form der Beschädigung des Quarztiegels führt. Ferner ist das Nachschmelzen ein Prozess, der nicht zur Herstellung beiträgt und Strom sowie Arbeitszeit werden in diesem Zeitraum verschwendet; daher ist ein effizientes Nachschmelzen wünschenswert.
Zum Lösen des Problems besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Halbleiter-Einkristall-Ziehvorrichtung und ein Nachschmelzverfahren bereitzustellen, die ein effektives Nachschmelzen ermöglichen, das keine optische Prüfung erfordert, um zu ermitteln, ob das Schmelzen eines eingetauchten Kristalls beim Nachschmelzen des Halbleiter-Einkristalls abgeschlossen ist.
MITTEL ZUM LÖSEN DER AUFGABE
Zum Erfüllen der Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Halbleiter-Einkristall-Ziehvorrichtung bereitgestellt, die eine Einkristall-Ziehvorrichtung umfassend eine Heizvorrichtung zum Durchführen des Heizens und der Wärmedämmung zu einem Tiegel, der eine Schmelze enthält, und einen Draht zum Züchten eines Halbleiter-Einkristalls während des Ziehens von diesem von der Schmelze ist,
wobei die Einkristall-Ziehvorrichtung Folgendes umfasst:
eine Nachschmelze-Ermittlungsvorrichtung, die aus einer Änderung des Gewichts des Halbleiter-Einkristalls, wenn der untere Endteil des Halbleiter-Einkristalls in die Schmelze getaucht wird, um durch Verwenden des Drahtes nachgeschmolzen zu werden, ermittelt, ob das Nachschmelzen eines unteren Endteils des Halbleiter-Einkristalls abgeschlossen ist; und
eine Vorrichtung zum Ermitteln des untersten Endes, die ein unterstes Ende des Halbleiter-Einkristalls von einer Position ermittelt, in der kein Strom zwischen dem Halbleiter-Einkristall und der Schmelze fließt, wenn der Halbleiter-Einkristall unter Verwendung des Drahtes während des Anlegens einer Spannung zwischen dem Halbleiter-Einkristall und der Schmelze durch Anlegen einer Spannung zwischen dem Tiegel und dem Draht aufgenommen wird.
Gemäß solch einer Halbleiter-Einkristall-Ziehvorrichtung muss, da auf der Basis einer Änderung des Gewichts des Halbleiter-Einkristalls ermittelt werden kann, ob das Nachschmelzen des unteren Endteils des Halbleiter-Einkristalls abgeschlossen ist, nicht durch eine optische Prüfung bestätigt werden, ob das Nachschmelzen des unteren Endteils des Halbleiter-Einkristalls abgeschlossen ist. Ferner kann das unterste Ende des Halbleiter-Einkristalls elektrisch ermittelt werden. Somit kann eine Vorrichtung, die das Nachschmelzen automatisieren kann, bereitgestellt werden.
Ferner wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Nachschmelzen eines Halbleiter-Einkristalls bereitgestellt, das ein Verfahren zum Tauchen eines unteren Endteils des Halbleiter-Einkristalls in eine Schmelze und Nachschmelzen von diesem durch Verwenden der zuvor genannten Einkristall-Ziehvorrichtung ist,
wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
einen Kristalltauchschritt zum Tauchen des unteren Endteils des Halbleiter-Einkristalls in die Schmelze und Nachschmelzen des unteren Endteils durch Absenken des Drahtes der Einkristall-Ziehvorrichtung;
einen Nachschmelze-Ermittlungsschritt zum Ermitteln, dass das Schmelzen des unteren Endteils des in die Schmelze getauchten Halbleiter-Einkristalls abgeschlossen ist, aus einer Änderung des Gewichts des Halbleiter-Einkristalls durch die Nachschmelze-Ermittlungsvorrichtung;
einen Schritt zum Ermitteln des untersten Endes zum Aufnehmen des Halbleiter-Einkristalls unter Verwendung des Drahtes während des Anlegens einer Spannung zwischen dem Halbleiter-Einkristall und der Schmelze und Ermitteln eines untersten Endes des Halbleiter-Einkristalls von einer Position, in der kein Strom zwischen dem Halbleiter-Einkristall und der Schmelze fließt, unter Verwendung der Vorrichtung zum Ermitteln des untersten Endes; und
einen Ermittlungsschritt zum Ermitteln, ob der Kristalltauchschritt neuzustarten ist oder ob das Nachschmelzen nach dem Ende des Schritts zum Ermitteln des untersten Endes abzuschließen ist.
Wie zuvor beschrieben muss, wenn die Halbleiter-Einkristall-Ziehvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, das Abschließen des Nachschmelzens des unteren Endteils des getauchten Halbleiter-Einkristalls nicht optisch bestätigt werden und somit kann das Nachschmelzen effizient durchgeführt werden.
Zu diesem Zeitpunkt kann im Nachschmelze-Ermittlungsschritt,
wenn die Änderung des Gewichts des Halbleiter-Einkristalls einen vorgegebenen Wert oder weniger erreicht, ermittelt werden, dass das Nachschmelzen des getauchten unteren Endteils des Halbleiter-Einkristalls abgeschlossen ist.
Wie zuvor beschrieben kann, wenn das Abschließen des Nachschmelzens des unteren Endteils des getauchten Halbleiter-Einkristalls ermittelt wird, sobald eine Änderung des Gewichts des Halbleiter-Einkristalls einen vorgegebenen Wert oder weniger erreicht, das Abschließen des Nachschmelzens des unteren Endteils des Halbleiter-Einkristalls genauer ermittelt werden.
Zu diesem Zeitpunkt kann im Ermittlungsschritt,
wenn das Gewicht des Halbleiter-Einkristalls ein vorgegebenes Gewicht oder weniger erreicht, das Nachschmelzen als abgeschlossen ermittelt werden.
Wie zuvor beschrieben kann, wenn das Gewicht des Halbleiter-Einkristalls das vorgegebene Gewicht oder weniger erreicht, das Abschließen des Nachschmelzens ermittelt werden.
Zu diesem Zeitpunkt wird im Ermittlungsschritt, wenn der Kristalltauchschritt als neuzustarten ermittelt wird,
eine Länge des unteren Endteils des in die Schmelze zu tauchenden Halbleiter-Einkristalls vorzugsweise auf weniger als eine Tiefe der Schmelze im Tiegel vom ermittelten untersten Ende des Halbleiter-Einkristalls im folgenden Kristalltauchschritt eingestellt.
Dadurch wird, selbst wenn ein nicht geschmolzener Rest im unteren Endteil des Halbleiter-Einkristalls vorhanden ist, die Länge des unteren Endteils des Halbleiter-Einkristalls, der in die Schmelze getaucht ist, auf weniger als die Tiefe der Schmelze im Tiegel eingestellt und somit kann verhindert werden, dass der Halbleiter-Einkristall in Kontakt mit dem Tiegelbodenteil kommt.
Ferner kann zu diesem Zeitpunkt der Halbleiter-Einkristall automatisch durch automatisches Durchführen des Kristalltauchschritts, des Nachschmelze-Ermittlungsschritts, des Schritts zum Ermitteln des untersten Endes und des Ermittlungsschritts nachgeschmolzen werden.
Wie zuvor beschrieben kann in der vorliegenden Erfindung, da das Nachschmelzen des Halbleiter-Einkristalls automatisch erfolgen kann, das Nachschmelzen effizient durchgeführt werden.
WIRKUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der Halbleiter-Einkristall-Ziehvorrichtung und dem Verfahren zum Nachschmelzen eines Halbleiter-Einkristalls gemäß der vorliegenden Erfindung muss, da aufgrund einer Änderung des Gewichts des Halbleiter-Einkristalls ermittelt werden kann, ob das Nachschmelzen des unteren Endteils des Halbleiter-Einkristalls abgeschlossen ist, nicht optisch bestätigt werden, dass das Nachschmelzen des unteren Endteils des Halbleiter-Einkristalls abgeschlossen ist. Ferner kann, da das unterste Ende des Halbleiter-Einkristalls elektrisch ermittelt werden kann, eine genaue Ermittlung durchgeführt werden.
Ferner kann gemäß dem Verfahren zum Nachschmelzen eines Halbleiter-Einkristalls unter Verwendung der Halbleiter-Einkristall-Ziehvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wie zuvor beschrieben, da das Abschließen des Nachschmelzens des getauchten unteren Endteils des Halbleiter-Einkristalls nicht optisch bestätigt werden muss, das Nachschmelzen effizient durchgeführt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine schematische Ansicht zur Darstellung eines Beispiels einer Halbleiter-Einkristall-Ziehvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine Ansicht zur Darstellung einer Beziehung zwischen einem Gewicht eines Kristalls und einer Zeit, wenn der Kristall unter Verwendung der Halbleiter-Einkristall-Ziehvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in Beispiel 1 nachgeschmolzen wird.
3 zeigt ein Prozessdiagramm eines Verfahrens zum Nachschmelzen eines Halbleiter-Einkristalls in Beispiel 2.
4 zeigt eine Ansicht zur Darstellung einer Beziehung zwischen einer Länge eines Kristalls und einer Zeit im Beispiel 2 und im Vergleichsbeispiel.
BESTE ART(EN) ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Nachfolgend ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben; die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf diese beschränkt.
Nachfolgend ist eine Halbleiter-Einkristall-Ziehvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Wie in 1 dargestellt umfasst eine Halbleiter-Einkristall-Ziehvorrichtung 1 eine Heizvorrichtung 4, die das Erwärmen und die Wärmedämmung eines Tiegels 3, der eine Schmelze 2 enthält, durchführt, einen Draht 6, der einen Halbleiter-Einkristall 5 von der Schmelze 2 während des Ziehens von diesem züchtet, eine Nachschmelze-Ermittlungsvorrichtung 7 und eine Vorrichtung zum Ermitteln des untersten Endes 8.
Die Nachschmelze-Ermittlungsvorrichtung 7 kann ein Gewicht des Halbleiter-Einkristalls 5 unter Verwendung eines mit einem Drahtaufnahmeteils 9 verbundenen Gewichtsmessinstruments 10 messen. Zusätzlich kann die Nachschmelze-Ermittlungsvorrichtung 7 aus einer Änderung des Gewichts des Halbleiter-Einkristalls 5, wenn der Draht 6 zum Tauchen des unteren Endteils des Halbleiter-Einkristalls 5 in die Schmelze 2 und Nachschmelzen von diesem abgesenkt wird, ermitteln, dass das Nachschmelzen eines unteren Endteils des Halbleiter-Einkristalls 5 abgeschlossen ist. Das Gewichtsmessinstrument 10 kann beispielsweise eine Lastzelle sein.
Ferner sind eine Stromversorgung 11 und ein Amperemeter 12 der Vorrichtung zum Ermitteln des untersten Endes 8 elektrisch mit dem Tiegel 3 und dem Draht 6 verbunden. Ferner sind der Drahtaufnahmeteil 9 und der Draht 6 von der Erde (Masse) isoliert. Somit fließt ein geringer Strom, wenn die Stromversorgung 11 zwischen dem Tiegel 3 und dem Draht 6 angeschlossen ist und eine Spannung angelegt wird, da sich ein geschlossener Stromkreis bildet, sofern der Halbleiter-Einkristall 5 in Kontakt mit der Schmelze 2 ist. Wenn hingegen der Halbleiter-Einkristall 5 von der Schmelze 2 getrennt ist, fließt kein Strom, da sich kein geschlossener Stromkreis bildet.
Durch Verwenden solcher Merkmale wird das unterste Ende des Halbleiter-Einkristalls 5 von einer Position, in der kein Strom zwischen dem Halbleiter-Einkristall 5 und der Schmelze 2 fließt, wenn der Halbleiter-Einkristall 5 unter Verwendung des Drahtes 6 während des Anlegens der Spannung zwischen dem Halbleiter-Einkristall 5 und der Schmelze 2 durch Anlegen der Spannung zwischen dem Tiegel 3 und dem Draht 6 aufgenommen wird, unter Verwendung der Vorrichtung zum Ermitteln des untersten Endes 8 ermittelt.
Ferner kann der Drahtaufnahmeteil 9 durch eine mit der Nachschmelze-Ermittlungsvorrichtung 7 und der Vorrichtung zum Ermitteln des untersten Endes 8 verbundene Steuervorrichtung 13 gesteuert werden.
Gemäß solch einer Halbleiter-Einkristall-Ziehvorrichtung 1 muss, da aufgrund einer Änderung des Gewichts des Halbleiter-Einkristalls ermittelt werden kann, ob das Nachschmelzen des unteren Endteils des Halbleiter-Einkristalls abgeschlossen ist, nicht optisch bestätigt werden, dass das Nachschmelzen des unteren Endteils des Halbleiter-Einkristalls abgeschlossen ist. Darüber hinaus kann das unterste Ende des Halbleiter-Einkristalls elektrisch und genau ermittelt werden.
Nachfolgend ist ein Verfahren zum Nachschmelzen eines Halbleiter-Einkristalls gemäß der vorliegenden Erfindung mit der Einkristall-Ziehvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
(Kristalltauchschritt)
Zunächst wird der Draht 6 der Halbleiter-Einkristall-Ziehvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung wie zuvor beschrieben abgesenkt, um den unteren Endteil des Halbleiter-Einkristalls 5 in die Schmelze 2 zu tauchen und diesen zu schmelzen.
(Nachschmelze-Ermittlungsschritt)
Zusätzlich wird die Nachschmelze-Ermittlungsvorrichtung 7 zum Ermitteln, dass das Schmelzen des unteren Endteils des in die Schmelze 2 getauchten Halbleiter-Einkristalls 5 abgeschlossen ist, aus einer Änderung des Gewichts des Halbleiter-Einkristalls 5 verwendet.
Zu diesem Zeitpunkt wird vorzugsweise ermittelt, dass das Nachschmelzen des getauchten unteren Endteils des Halbleiter-Einkristalls 5 abgeschlossen ist, wenn eine Änderung des Gewichts des Halbleiter-Einkristalls 5 einen vorgegebenen Wert oder weniger erreicht.
Wie zuvor beschrieben kann, wenn eine Änderung des Gewichts des Halbleiter-Einkristalls 5 ein vorgegebenes Gewicht oder weniger erreicht, das Abschließen des Nachschmelzens ermittelt werden. Das heißt das Gewicht des Einkristalls nimmt schrittweise zu, wenn das Schmelzen des Einkristalls fortschreitet, und das Nachschmelzen kann als abgeschlossen ermittelt werden, wenn diese Änderung kaum auftritt.
(Schritt zum Ermitteln des untersten Endes)
Der Halbleiter-Einkristall 5 wird unter Verwendung des Drahts 6 während des Anlegens einer Spannung zwischen dem Halbleiter-Einkristall 5 und der Schmelze 2 aufgenommen. Ferner wird die Vorrichtung zum Ermitteln des untersten Endes 8 zum Ermitteln einer Position verwendet, in der kein Strom zwischen dem Halbleiter-Einkristall 5 und der Schmelze 2 fließt, das heißt einer Position, in der das unterste Ende des Halbleiter-Einkristalls 5 von der Schmelze entfernt ist, wodurch das unterste Ende des Halbleiter-Einkristalls 5 ermittelt wird.
Da das unterste Ende des Halbleiter-Einkristalls 5 auf diese Weise genau ermittelt werden kann, kann der Kristall wieder vom ermittelten untersten Ende des Halbleiter-Einkristalls 5 zum Zeitpunkt des erneuten Durchführens des Nachschmelzens eingetaucht werden. Somit kann beispielsweise, wenn ein nicht geschmolzener Rest im unteren Endteil des Halbleiter-Einkristalls 5 vorhanden ist, der Kristall konstant in die Schmelze um die gleiche Länge getaucht werden, ohne dass zugelassen wird, dass der Einkristall auf einen Tiegelbodenteil trifft.
(Ermittlungsschritt)
Nach dem Ende des Schritts zum Ermitteln des untersten Endes wird ermittelt, ob der Kristalltauchschritt erneut gestartet wird oder ob das Nachschmelzen abgeschlossen wird.
Zu diesem Zeitpunkt gelten beispielsweise, wenn das Gewicht des Halbleiter-Einkristalls 5 ein vorgegebenes Gewicht oder weniger erreicht, nahezu alle Einkristalle als geschmolzen und es kann der Abschluss des Nachschmelzens ermittelt werden.
Ferner wird zu diesem Zeitpunkt, wenn der Kristalltauchschritt zum Neustarten ermittelt wird, vorzugsweise im folgenden Kristalltauchschritt eine Länge des unteren Endteils des Halbleiter-Einkristalls 5, der in die Schmelze 2 zu tauchen ist, auf weniger als eine Tiefe der Schmelze 2 im Tiegel 3 vom im Schritt zum Ermitteln des untersten Endes ermittelten untersten Ende des Halbleiter-Einkristalls 5 eingestellt.
Wenn die Länge des unteren Endteils des Halbleiter-Einkristalls 5, der in die Schmelze 2 zu tauchen ist, auf weniger als die Tiefe der Schmelze 2 im Tiegel 3 vom ermittelten untersten Ende des Halbleiter-Einkristalls 5 auf diese Weise eingestellt ist, kann sicher verhindert werden, dass der untere Endteil des Halbleiter-Einkristalls 5 in Kontakt mit dem Boden des Tiegels 3 kommt und der Tiegel 3 beschädigt wird.
Gemäß solch einem Verfahren zum Nachschmelzen eines Halbleiter-Einkristalls gemäß der vorliegenden Erfindung kann zum Zeitpunkt des Nachschmelzens das Abschließen des Nachschmelzens des unteren Endteils des Halbleiter-Einkristalls aus einer Änderung des Gewichts des Halbleiter-Einkristalls ermittelt werden und es muss nicht optisch bestätigt werden, dass das Nachschmelzen abgeschlossen ist. Ferner kann, da das unterste Ende des Halbleiter-Einkristalls ermittelt werden kann, der Halbleiter-Einkristall ohne Beschädigen des Tiegels aufgrund eines nicht geschmolzenen Rests nachgeschmolzen werden.
Darüber hinaus ermöglicht das automatische Durchführen des Kristalltauchschritts, des Nachschmelze-Ermittlungsschritts, des Schritts zum Ermitteln des untersten Endes und des Ermittlungsschritts ein automatisches Nachschmelzen des Halbleiter-Einkristalls.
Wie zuvor beschrieben kann, da das Abschließen des Nachschmelzens des Halbleiter-Einkristalls aus einer Änderung des Gewichts des Kristalls ermittelt wird, das Nachschmelzen des Halbleiter-Einkristalls umfassend das Eintauchen des Kristalls automatisch erfolgen. Somit kann das Nachschmelzen des Halbleiter-Einkristalls effizient durchgeführt werden.
Somit kann der Kristallnachschmelz-Schritt in der Halbleiter-Einkristall-Herstellung automatisiert werden und der Bediener kann entlastet werden. Zusätzlich kann das Nachschmelzen ohne Zeitverschwendung erfolgen und der Verlust von Strom sowie die Beschädigung des Quarztiegels können auf ein Minimum beschränkt werden. Ferner kann die Automatisierung durch eine Arbeitskrafteinsparung, einen Bedienfehler u. Ä. verursachte Unfälle und eine Verringerung der Produktivität verhindern.
BEISPIELE
Die vorliegende Erfindung wird zwar nachfolgend ausführlicher in Bezug auf Beispiele und ein Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben; die vorliegende Erfindung ist aber nicht hierauf beschränkt.
(Beispiel 1)
Das Nachschmelzen eines Halbleiter-Einkristalls 5 wurde durch Verwenden solch einer Halbleiter-Einkristall-Ziehvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung wie in 1 dargestellt durchgeführt. Zu diesem Zeitpunkt wurde eine Änderung des Gewichts des Halbleiter-Einkristalls 5 durch ein Gewichtsmessinstrument 10 (eine Lastzelle) gemessen und das Gewicht des Halbleiter-Einkristalls 5 während eines Nachschmelzprozesses wurde beobachtet. 2 zeigt ein hierbei erzeugtes Messergebnis.
Wie in 2 dargestellt trat eine abrupte Änderung des Gewichts aufgrund des Einflusses der Auftriebskraft auf, wenn der Halbleiter-Einkristall 5 in eine Schmelze 2 getaucht wurde (a). Es stellte sich heraus, dass, wenn dieser Zustand unverändert belassen wird, sich eine schrittweise Änderung des Gewichts aufgrund des Schmelzens des Halbleiter-Einkristalls 5 fortsetzt (b) und das Gewicht schließlich im Wesentlichen stabil bleibt (c).
Zu diesem Zeitpunkt wurde, wenn das Gewicht im Wesentlichen stabil wurde und die Änderung 200 g oder weniger pro Minute betrug, der Kristall vom Draht 6 aufgenommen und es wurde ein geschmolzener Zustand des Halbleiter-Einkristalls 5 bestätigt. Somit konnte ermittelt werden, dass das Nachschmelzen eines unteren Endteils des in die Schmelze 2 getauchten Halbleiter-Einkristalls 5 im Wesentlichen abgeschlossen war.
Auf der Basis dieses Ergebnisses wurde herausgefunden, dass das Eingeben eines Kristallgewichts nach dem Tauchen des Kristalls in die Siliciumschmelze an der Steuervorrichtung und das Überwachen einer Änderung des Gewichts das Automatisieren eines Ermittelns des Abschlusses des Schmelzens ermöglicht.
(Beispiel 2)
Das Nachschmelzen eines Halbleiter-Einkristalls 5 wurde durch Verwenden solch einer Halbleiter-Einkristall-Ziehvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung wie in 1 dargestellt auf der Basis solcher Schritte wie in 3 dargestellt gestartet (SP1). Eine Steuervorrichtung 13 wurden zum Automatisieren der folgenden Schritte programmiert und das Nachschmelzen wurde automatisch durchgeführt. Als nachzuschmelzender Halbleiter-Einkristall 5 wurde einer mit einem geraden Körperteil von etwa 20 cm verwendet.
(Kristalltauchschritt)
Zunächst wurde ein Draht 6 abgesenkt und ein unteres Endteil des Halbleiter-Einkristalls 5 wurde um 40 mm in eine Schmelze 2 getaucht (SP2).
(Nachschmelze-Ermittlungsschritt)
Ein Gewicht des Halbleiter-Einkristalls 5 wird bei Bedarf zu diesem Zeitpunkt durch ein Gewichtsmessinstrument 10 (eine Lastzelle) gemessen und ein Ergebnis hiervon wird an die Steuervorrichtung 13 übertragen. Zu diesem Zeitpunkt wurde eine Einstellung vorab konfiguriert, so dass, wenn eine Änderung des Gewichts des Halbleiter-Einkristalls 5 innerhalb eines vorgegebenen Bereichs (beispielsweise 200 g oder weniger pro Minute) liegt, eine Nachschmelze-Ermittlungsvorrichtung 7 ermittelt, dass das Schmelzen des unteren Endteils des Halbleiter-Einkristalls 5 abgeschlossen ist (SP3).
(Schritt zum Ermitteln des untersten Endes)
Bei Ermitteln des Abschlusses des Schmelzens des unteren Endteils des Halbleiter-Einkristalls 5 wurde der Halbleiter-Einkristall 5 von einem Draht 6 während des Anlegens einer Spannung zwischen dem Halbleiter-Einkristall 5 und der Schmelze 2 aufgenommen (SP4). Ferner wurde ein unterstes Ende des Halbleiter-Einkristalls 5 durch eine Vorrichtung zum Ermitteln des untersten Endes 8 von einer Position ermittelt, in der kein Strom zwischen dem Halbleiter-Einkristall 5 und der Schmelze 2 fließt (SP5).
(Ermittlungsschritt)
Ferner kehrte, wenn ein Gewicht des Halbleiter-Einkristalls 5 zu diesem Zeitpunkt größer war als ein vorgegebenes Gewicht (beispielsweise 1 kg), der Prozess zu SP2 zurück und der Kristalltauchschritt wurde erneut durchgeführt. Wenn hingegen das Gewicht des Halbleiter-Einkristalls 5 dem vorgegebenen Gewicht (beispielsweise 1 kg) oder weniger entspricht, wurde eine Ermittlung durchgeführt, um das Nachschmelzen abzuschließen (SP6).
Ferner wurde, wenn der Prozess zu SP2 zurückkehrte und der Kristalltauchschritt neugestartet wurde, eine Länge des unteren Endteils des in die Schmelze zu tauchenden Halbleiter-Einkristalls 5 auf 40 mm eingestellt, was weniger als eine Tiefe der Schmelze 2 im Tiegel 3 ist.
Wie zuvor beschrieben wurde der Halbleiter-Einkristall 5 automatisch nachgeschmolzen und das Nachschmelzen war abgeschlossen, wenn das Gewicht des Halbleiter-Einkristalls 5 dem vorgegebenen Gewicht (beispielsweise 1 kg) oder weniger betrug (SP7).
Eine Beziehung zwischen der Länge des Halbleiter-Einkristalls und einer Zeit wurde durch eine durchgezogene Linie in 4 dargestellt. Zusätzlich zeigt 4 ein Ergebnis eines nachfolgend beschriebenen Vergleichsbeispiels durch eine gestrichelte Linie.
(Vergleichsbeispiel)
Ein Halbleiter-Einkristall wurde unter Verwendung einer Halbleiter-Einkristall-Ziehvorrichtung nachgeschmolzen, die keine Nachschmelze-Ermittlungsvorrichtung und Vorrichtung zum Ermitteln des untersten Endes umfasst, die in der Halbleiter-Einkristall-Ziehvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Ferner wurde von einem Bediener optisch geprüft, ob ein unterer Endteil des Halbleiter-Einkristalls abgeschlossen war. Ferner wurde als nachzuschmelzender Halbleiter-Einkristall einer mit einem geraden Körperteil von 20 cm wie in Beispiel 2 verwendet. Eine Beziehung zwischen einer Länge des Halbleiter-Einkristalls und einer Zeit wurde durch eine gestrichelte Linie in 4 dargestellt.
Wie in 4 dargestellt bestand, da optisch geprüft wurde, ob das Nachschmelzen des Halbleiter-Einkristalls abgeschlossen war, eine Variation in der Tauchzeit entsprechend dem Überwachungszeitablauf des Bedieners.
Im Ergebnis von Beispiel 2 hingegen war, da das Nachschmelzen automatisch erfolgte, diese Variation gering, wurde das Eintauschen mit im Wesentlichen den gleichen Zeitintervallen wiederholt und wurde das Nachschmelzen wurde genau durchgeführt, ohne die Situation mit Verlusten zu hinterlassen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorhergehende Ausführungsform beschränkt. Die vorhergehende Ausführungsform stellt lediglich ein illustratives Beispiel dar und Beispiele, die im Wesentlichen die gleiche Konfiguration aufweisen und die gleichen Funktionen und Wirkungen zeigen wie im technischen Konzept, das in den Ansprüchen der vorliegenden Erfindung beschrieben ist, sind im technischen Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten.

Claims

Halbleiter-Einkristall-Ziehvorrichtung, die eine Einkristall-Ziehvorrichtung umfassend eine Heizvorrichtung zum Durchführen des Heizens und der Wärmedämmung zu einem Tiegel, der eine Schmelze enthält, und einen Draht zum Züchten eines Halbleiter-Einkristalls während des Ziehens von diesem von der Schmelze ist, wobei die Halbleiter-Einkristall-Ziehvorrichtung Folgendes umfasst: eine Nachschmelze-Ermittlungsvorrichtung, die aus einer Änderung des Gewichts des Halbleiter-Einkristalls, wenn der untere Endteil des Halbleiter-Einkristalls in die Schmelze getaucht wird, um durch Verwenden des Drahtes nachgeschmolzen zu werden, ermittelt, ob das Nachschmelzen eines unteren Endteils des Halbleiter-Einkristalls abgeschlossen ist; und eine Vorrichtung zum Ermitteln des untersten Endes, die ein unterstes Ende des Halbleiter-Einkristalls von einer Position ermittelt, in der kein Strom zwischen dem Halbleiter-Einkristall und der Schmelze fließt, wenn der Halbleiter-Einkristall unter Verwendung des Drahtes während des Anlegens einer Spannung zwischen dem Halbleiter-Einkristall und der Schmelze durch Anlegen einer Spannung zwischen dem Tiegel und dem Draht aufgenommen wird.
Verfahren zum Nachschmelzen eines Halbleiter-Einkristalls, das ein Verfahren zum Tauchen eines unteren Endteils des Halbleiter-Einkristalls in eine Schmelze und Nachschmelzen von diesem durch Verwenden der Einkristall-Ziehvorrichtung nach Anspruch 1 ist, umfassend: einen Kristalltauchschritt zum Tauchen des unteren Endteils des Halbleiter-Einkristalls in die Schmelze und Nachschmelzen des unteren Endteils durch Absenken des Drahtes der Einkristall-Ziehvorrichtung; einen Nachschmelze-Ermittlungsschritt zum Ermitteln, dass das Schmelzen des unteren Endteils des in die Schmelze getauchten Halbleiter-Einkristalls abgeschlossen ist, aus einer Änderung des Gewichts des Halbleiter-Einkristalls durch die Nachschmelze-Ermittlungsvorrichtung; einen Schritt zum Ermitteln des untersten Endes zum Aufnehmen des Halbleiter-Einkristalls unter Verwendung des Drahtes während des Anlegens einer Spannung zwischen dem Halbleiter-Einkristall und der Schmelze und Ermitteln eines untersten Endes des Halbleiter-Einkristalls von einer Position, in der kein Strom zwischen dem Halbleiter-Einkristall und der Schmelze fließt, unter Verwendung der Vorrichtung zum Ermitteln des untersten Endes; und einen Ermittlungsschritt zum Ermitteln, ob der Kristalltauchschritt neuzustarten ist oder ob das Nachschmelzen nach dem Ende des Schritts zum Ermitteln des untersten Endes abzuschließen ist.
Verfahren zum Nachschmelzen eines Halbleiter-Einkristalls nach Anspruch 2, wobei im Nachschmelze-Ermittlungsschritt, wenn die Änderung des Gewichts des Halbleiter-Einkristalls einen vorgegebenen Wert oder weniger erreicht, ermittelt wird, dass das Nachschmelzen des getauchten unteren Endteils des Halbleiter-Einkristalls abgeschlossen ist.
Verfahren zum Nachschmelzen eines Halbleiter-Einkristalls nach Anspruch 2 oder 3, wobei im Ermittlungsschritt, wenn das Gewicht des Halbleiter-Einkristalls ein vorgegebenes Gewicht oder weniger erreicht, das Nachschmelzen als abgeschlossen ermittelt wird.
Verfahren zum Nachschmelzen eines Halbleiter-Einkristalls nach Anspruch 2 oder 3, wobei im Ermittlungsschritt, wenn der Kristalltauchschritt als neugestartet ermittelt wird, eine Länge des unteren Endteils des in die Schmelze zu tauchenden Halbleiter-Einkristalls auf weniger als eine Tiefe der Schmelze im Tiegel vom ermittelten untersten Ende des Halbleiter-Einkristalls im folgenden Kristalltauchschritt eingestellt wird.
Verfahren zum Nachschmelzen eines Halbleiter-Einkristalls nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei der Halbleiter-Einkristall automatisch durch automatisches Durchführen des Kristalltauchschritts, des Nachschmelze-Ermittlungsschritts, des Schritts zum Ermitteln des untersten Endes und des Ermittlungsschritts nachgeschmolzen werden.