JP2001316199A - シリコン単結晶の製造方法及びシリコン単結晶の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成長させる結晶径を十分に制御しつつ全面無
欠陥シリコン単結晶等を製造する方法及び装置を提供す
る。 【解決手段】 シリコン単結晶の製造方法において、引
上速度制御値を演算し、該引上速度制御値に引上速度ス
パン制限を行い、且つ前記演算された引上速度制御値に
スパン制限をする前に、引上速度制御値と設定引上速度
を比較することによりヒータ温度補正量を演算してヒー
タ温度設定出力を得て、シリコン単結晶の直径を制御す
るシリコン単結晶の製造方法。およびシリコン単結晶の
製造装置であって、直径検出手段と、引上速度制御演算
手段と、引上速度スパン制限手段と、温度補正演算手段
を具備し、前記温度補正演算手段はスパン制限を行う前
の引上速度制御値と設定引上速度とを比較して前記ヒー
タの温度補正量を演算するシリコン単結晶の製造装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、チョクラルスキー
法によりシリコン単結晶を製造するにあたり、引上速度
の変動をきわめて少なくすることができるシリコン単結
晶の製造方法及びシリコン単結晶の製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年ＬＳＩのＭＯＳ型高集積半導体素子
の集積度が増大され、ゲート酸化膜が薄膜化されたこと
から、ゲート酸化膜の絶縁耐圧特性の向上が強く要求さ
れている。ところが、チョクラルスキー法（ＣＺ法）に
より製造されたシリコン単結晶には微小な欠陥（Ｇｒｏ
ｗｎ−ｉｎ欠陥）が存在することが知られており、この
ような欠陥は酸化膜耐圧特性をはじめとするデバイス特
性に悪影響を及ぼす。

【０００３】このＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥による問題を解
決するため、引上速度が０．８ｍｍ／ｍｉｎ以下の低速
で成長する方法が特開平２−２６７１９５号公報等によ
り提案されている。しかし、低速で成長させたシリコン
単結晶ウエーハにも赤外散乱欠陥、ＯＳＦリング、転位
クラスタ等のＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥が存在し、ウエーハ
面内の無欠陥領域が限られている。また、単結晶を低速
で成長することは生産性の低下をもたらし好ましくな
い。

【０００４】そこでウエーハ全面にわたってＧｒｏｗｎ
−ｉｎ欠陥の無いシリコン単結晶ウエーハを製造する方
法が、特開平８−３３０３１６号公報において提案され
ている。この方法は、引上速度をＶ（ｍｍ／ｍｉｎ）と
し、シリコン融点から１３００℃までの温度範囲におけ
る引上軸方向の結晶内温度勾配の平均値をＧ（℃／ｍ
ｍ）とするとき、Ｖ／Ｇ値をある限定範囲内にしてシリ
コン単結晶を成長する製造方法である。そして、この発
明では、Ｖ／Ｇ値を制御することにより、単結晶横断面
全面で無欠陥であるシリコン単結晶を製造したり、ある
いはＯＳＦリングを狙いとする位置に発生させたり、ま
たは消滅させることも可能となる。つまり、温度勾配Ｇ
が特定の成長炉で引上速度Ｖを一定として単結晶が成長
できれば、全面無欠陥シリコン単結晶やＯＳＦリング位
置を制御した単結晶を製造できることになる。

【０００５】一方、シリコン単結晶を成長させる際に
は、成長させる単結晶の直径の径変動を抑え、所望径で
一定に制御しつつ成長させることも、ウエーハを製造す
る際の製造歩留り等の見地から重要となる。この単結晶
の直径を制御する方法としては、成長させる結晶径を引
上速度とヒータ供給電力（ヒータ温度、以下は単に温度
と呼ぶことがある）で制御する直径制御方法がある（特
公平７−７４１１７号）。このような直径制御方法にお
いては、引上速度を変化させた場合は速効性があって直
径を直ぐに変化できるのに対し、ヒータ温度を変化させ
た場合はその効果が現れるのが遅い。このようにヒータ
温度の増減の効果として単結晶の直径が増減するまでに
時間がかかる理由は、ヒータ温度の変化により融液の温
度が変化し、単結晶直径が変化するという熱が伝導する
のに時間を要するからである。

【０００６】このようなことから引上速度を全く変化さ
せずに一定として、目標の直径に成長させようとヒータ
温度だけで直径を制御すると、一定の目標直径に成長さ
せることが困難となる。このため供給電力の制御方法と
しては、検出直径に応じてヒータへの供給電力を変化さ
せるのではなく、主に検出直径に応じて引上速度を変化
させることで成長させる単結晶の径を制御し、この引上
速度の変化に応じて供給電力を制御する方法がとられて
いる。

【０００７】この検出直径に応じて引上速度を変化させ
ることで成長させる単結晶の径を制御する場合、引上速
度の変化には速効性があって直径をすぐに変化させるこ
とができる。しかし、検出直径がわずかに変化しただけ
でも引上速度がそれに対応して大きく変わってしまうこ
とになるため、引上速度を一定の範囲内に制御すること
ができなくなる。そのため、この方法では検出直径と設
定直径とを比較することにより引上速度制御値を演算し
た後、該引上速度制御値に引上速度スパン制限を行い、
引上速度の変化量に上限と下限を設け、変動幅が制限さ
れた引上速度出力を演算することにより、引上速度を一
定の範囲内に制御することとしている。従来、通常の結
晶を引上げる際の引上速度の変動幅は±０．５ｍｍ／ｍ
ｉｎ程度とされていた。

【０００８】さらに、このような引上速度の変化に応じ
て供給電力を制御するにあたっては、実際の引上速度と
なる演算値に基づいてヒータ温度を制御するための温度
補正量を演算する温度補正演算を行ったほうが、より現
実的で適正な温度補正ができると考えられていた。その
ため、引上速度制御演算を行った直後の引上速度制御値
ではなく、実際の引上速度となるスパン制限がなされ変
動幅が制限された引上速度出力に基づき温度補正演算が
行われていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで前述のように
特開平８−３３０３１６号によれば、Ｖ／Ｇ値を制御す
ることにより、全面無欠陥シリコン単結晶やＯＳＦリン
グ位置を制御した単結晶が製造できることになるが、現
実にＶ／Ｇ値をある狭い限定範囲内にして単結晶を成長
させることはきわめて困難である。すなわち、特定のＧ
を持つ炉内構造でＶをある狭い範囲内にして成長しよう
とすると、成長している間に単結晶径が大きく変動した
り、また単結晶径を引上速度にフィードバックして直径
制御している場合にその変動を抑止しようとしてＶが大
きく変化したりする。

【００１０】このためＶをある範囲内にするために、前
記のように引上速度を全く変化させずに一定として目標
直径に成長させようとして、供給電力だけで直径を制御
すると、ヒータ温度に対する応答性の悪さから結晶を一
定の目標直径に成長させることが困難となる。

【００１１】さらに、Ｖ／Ｇを制御することにより結晶
欠陥をなくす方法により単結晶を引上げる際には、従来
は引上速度のスパン制限を±０．５ｍｍ／ｍｉｎ程度に
制限していたのに対して、±０．０１〜０．０５ｍｍ／
ｍｉｎの極めて狭い範囲にまで制限する必要がある。そ
のため、引上速度により単結晶径を制御するためには、
このような狭い範囲にスパン制限がかかった引上速度制
御値では不十分である。加えて、この狭い範囲にスパン
制限がかかった引上速度制御値に対応して温度制御補正
量も小さくなるため、成長する結晶の径変動を制御する
ことがほとんどできなくなる。

【００１２】このように、従来のシリコン単結晶の製造
方法及び製造装置においてＶ／Ｇを制御する方法により
製造されたシリコン単結晶では、成長させる結晶径を十
分に制御しつつ全面無欠陥シリコン単結晶を製造するこ
とができず、適当な対策が望まれていた。

【００１３】そこで本発明は、このような問題点に鑑み
なされたもので、引上速度をほとんど変動させずに、成
長単結晶の良好な直径制御を可能とするシリコン単結晶
の製造方法及びシリコン単結晶の製造装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、チョクラルスキー法にてヒータにより溶融された
シリコン融液から種結晶を引上げてシリコン単結晶を製
造する際に、前記シリコン単結晶の直径を検出し、該検
出直径を引上速度と前記ヒータ温度にフィードバックす
ることによりシリコン単結晶の直径を制御して引上げを
行うシリコン単結晶の製造方法において、前記検出直径
と設定直径とを比較することにより引上速度制御値を演
算し、該引上速度制御値に引上速度スパン制限を行い変
動幅が制限された引上速度出力を得、且つ前記演算され
た引上速度制御値にスパン制限をする前に、引上速度制
御値と設定引上速度を比較することによりヒータ温度補
正量を演算してヒータ温度設定出力を得て、前記引上速
度出力及びヒータ温度設定出力により引上速度及びヒー
タ温度を制御することによってシリコン単結晶の直径を
制御することを特徴とするシリコン単結晶の製造方法で
ある（請求項１）。

【００１５】このように本発明は、引上速度制御値に引
上速度スパン制限を行い変動幅が制限された引上速度出
力を得る一方で、演算された引上速度制御値にスパン制
限をする前の変動幅が制限されていない引上速度制御値
と設定引上速度を比較することによりヒータ温度補正量
を演算してヒータ温度設定出力を得てヒータ温度を制御
することによってシリコン単結晶の直径を制御すること
を特徴とする。これにより、引上速度は制限されている
にもかかわらず演算された温度補正量は従来に比べてダ
イナミックに変化するものとなり、スパン設定された引
上速度で制御できない分を補って、直径制御性が向上
し、従来の方法に比べてより直径変動の少ない良好な単
結晶を得ることができる。

【００１６】また本発明は、少なくとも原料シリコン多
結晶を溶融するヒータとシリコン単結晶引上手段とを有
し、シリコン単結晶の直径を検出して引上速度とヒータ
温度にフィードバックしてシリコン単結晶の直径を制御
するチョクラルスキー法によるシリコン単結晶の製造装
置であって、シリコン単結晶の直径を検出する直径検出
手段と、前記直径検出手段により得た検出直径と設定直
径とを比較することにより引上速度制御値を演算する引
上速度制御演算手段と、前記引上速度制御値にスパン制
限を行うことにより引上速度の変動幅を制限する引上速
度スパン制限手段と、前記引上速度制御値と設定引上速
度とを比較して前記ヒータの温度補正量を演算する温度
補正演算手段を具備し、前記温度補正演算手段は前記ス
パン制限を行う前の引上速度制御値と設定引上速度とを
比較して前記ヒータの温度補正量を演算するものである
ことを特徴とするシリコン単結晶の製造装置である（請
求項２）。

【００１７】このように本発明のシリコン単結晶の製造
装置は、直径検出手段と、引上速度制御演算手段と、引
上速度スパン制限手段と、温度補正演算手段を具備し、
前記温度補正演算手段は前記スパン制限を行う前の引上
速度制御値と設定引上速度とを比較して前記ヒータの温
度補正量を演算するものであることを特徴とする。この
ため本発明の装置においては、温度補正量は、Ｖ／Ｇを
制御する場合のように引上速度の変動幅をごく狭い範囲
に制限したとしてもダイナミックに変動することとな
り、全面無欠陥でありＯＳＦリングの位置が制御された
結晶性に優れ、かつ結晶直径の均一性にも優れたシリコ
ン単結晶を製造することができる。

【００１８】以下、本発明をさらに詳細に説明する。本
発明は、前述の課題を解決するための手段として、成長
させる単結晶の検出直径を引上速度及びヒータ温度にフ
ィードバックして直径を制御し、目標直径のシリコン単
結晶を製造する方法において、例えばＶ／Ｇを一定に制
御するために引上速度の変動幅を狭い範囲（例えば±
０．０２ｍｍ／ｍｉｎ以下、望ましくは±０．０１ｍｍ
／ｍｉｎ以下）に設定して単結晶を製造する際に、単結
晶の直径と引上速度が目標範囲となるように、引上速度
及びヒータ温度を変化させる方法に関するものであり、
引上速度の変動幅を設ける前の検出直径に応じた引上速
度制御値に対してヒータ温度を制御するものである。

【００１９】図２に示すように、従来の方法では、検出
直径と設定直径とを比較することにより直径制御演算手
段１から引上速度制御演算手段２により引上速度制御値
を演算し、引上速度制御値に引上速度スパン制限手段３
により引上速度スパン制限を行い変動幅が制限された引
上速度出力を得る。そして、このスパン制限を行い変動
幅が制限された引上速度出力と設定引上速度を比較する
ことにより温度補正演算手段４でヒータ温度補正量を演
算して、結晶成長長さに基づく基本温度パターン演算手
段５による基本値に補正を加えてヒータ温度設定出力を
得て、前記引上速度出力及びヒータ温度設定出力により
引上速度及びヒータ温度を制御することによりシリコン
単結晶の直径を制御していた。

【００２０】この方法において、スパン制限後の引上速
度出力によりヒータ温度補正量を演算していた理由は、
前述のように従来は実際の引上速度となる演算値に基づ
いて温度補正演算を行った方が、より現実的で適正な温
度補正ができたからである。

【００２１】しかし、近年の高精度に引上速度を限定す
る引き上げでは、許容される引上速度の範囲が狭く、ス
パン制限後の引上速度制御値の変化量はかなり小さい。
特に、Ｖ／Ｇを制御してシリコン単結晶の製造を行う場
合には、引上速度が±０．０２ｍｍ／ｍｉｎ以下の変動
幅にスパン制限されることとなり、引上速度制御値の変
化量は極めて小さく、これにより温度補正量も極めて小
さいものとなる。従って、温度補正量はごく小さいもの
となり十分な直径制御を行うことが困難になった。

【００２２】そこで本発明では、図１に示すように、検
出直径と設定直径とを比較することにより引上速度制御
演算手段２で引上速度制御値を演算し、該引上速度制御
値に引上速度スパン制限手段３で引上速度スパン制限を
行い変動幅が制限された引上速度出力を得ることは従来
の方法と同じであるが、前記演算された引上速度制御値
にスパン制限をする前に、引上速度制御値と設定引上速
度を比較することによりヒータ温度補正量を演算してヒ
ータ温度設定出力を得ることとした。このようにすれ
ば、演算された温度補正量は従来の方法に比べてダイナ
ミックに変化するものとなり、スパン設定された引上速
度で制御できない分を補って直径制御性が向上し、従来
の方法に比べて引上速度変動が小さいにもかかわらず、
より直径変動の少ない良好な単結晶を製造することがで
きる。

【００２３】この場合において、スパン制限が極めて小
さな範囲の値で行われる場合には、温度補正量が大きく
なるようにするため、温度補正制御演算と引上速度制御
演算の一方あるいは両方でＰＩＤ定数の微分項の大きさ
を増加するようにすれば良い。これにより各演算系にお
ける応答性が良好になり、直径のわずかな変化でも引上
速度制御値は大きく変動することとなる。そして、この
大きく変化する引上速度に応じて温度補正演算がなさ
れ、温度パターンが大きく補正され、仮に引上速度によ
る直径制御が十分できなくとも、温度による直径制御が
その分を補うことができる。

【００２４】なお、このように引上速度制御演算で微分
項の大きさを増加しゲインを大きくした場合には、引上
速度制御値自体は大きくなる事になるが、次段の引上速
度スパン制限手段３により引上速度制御値にスパン制限
がかかるため、引上速度出力の変動幅は狭い範囲に保つ
ことができ、引上速度自体は狭い一定の範囲に制御する
ことができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明についてさらに詳述
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。本
発明に係るシリコン単結晶の製造装置は、特開平５−７
０２８３号に開示されているような公知の装置を基にし
て構成されている。図３に示すように、本発明の製造装
置１０は、上部をネック部１２としたメインチャンバ１
１を有している。このメインチャンバ１１のネック部１
２の上方にはゲートバルブ部１３を介してプルチャンバ
（図示せず）及び引上機構部（図示せず）が設けられて
いる。

【００２６】このメインチャンバ１１の内部には黒鉛ル
ツボ２０に嵌合された石英ルツボ１５が支持軸１４を介
して設置されている。石英ルツボ１５を囲繞するように
原料シリコン多結晶を溶融するヒータ１８が設けられて
おり、石英ルツボ１５内に収容された原料シリコン多結
晶を溶融してシリコン溶融液１６とする。ヒータ１８の
周囲、及びシリコン溶融液１６の上方に形成されるホッ
トゾーンの周囲には、所望のＧを持つ炉内構造とするた
めに、場合によってはサブヒータが設けられることもあ
る。

【００２７】シリコン単結晶引上手段２２がプルチャン
バから上下回転自在なように垂下される。図示の例では
引上手段２２は引上軸から成り、その先端には種結晶２
３が取付けられ、この種結晶２３をシリコン溶融液１６
に漬け、ついでこの引上手段２２を徐々に引上げること
によってシリコン単結晶２４を成長させつつ引上げるも
のである。また上記引上手段２２としては、引上軸の他
に、ワイヤ等の可撓手段を用いたものであっても良い。

【００２８】チャンバ１１の肩部に設けられた窓には、
シリコン単結晶２４の直径を検出する直径検出手段２１
が配置され、直径検出手段２１によりシリコン溶融液１
６とシリコン単結晶２４との間の結晶育成界面１７の付
近を撮像することにより、シリコン単結晶２４の直径を
検出する。

【００２９】この直径検出手段２１としては、例えばＣ
ＣＤカメラを用いることができ、石英ルツボ１５内の結
晶育成界面１７とＣＣＤカメラとの距離に基づいて補正
を加え、ＣＣＤカメラが観察している領域で最も光度の
高い輝環部の直径の算出がなされ、成長中の単結晶直径
が演算で求められる（融液から単結晶に固化する際に凝
固熱が発散され、最も光度が高くなり、従って、最も高
度の高い輝環部が成長中の単結晶直径となる）。

【００３０】本発明の装置１０では前記直径検出手段２
１により求められた単結晶直径を、引上速度及びヒータ
温度にフィードバックすることによりシリコン単結晶の
直径を制御することとなる。以下、本発明のシリコン単
結晶製造の制御フローを述べる。

【００３１】図１は、本発明のシリコン単結晶直径の制
御フローを示したものである。まず直径制御演算手段１
において、設定直径と検出直径とを比較して直径制御演
算を行い、現実に成長されている単結晶の径と設定直径
との差分を抽出する。

【００３２】引上速度制御演算手段２においては、前記
直径制御演算手段１で求められた単結晶直径を基にし
て、引上速度制御演算がなされ、前記検出直径が設定直
径よりも大きい場合、引上速度を設定速度よりも速く
し、逆に設定直径よりも小さい場合、引上速度を設定速
度よりも遅くする。この際の引上速度による直径制御は
応答性が速く、単結晶直径を急激に変化させることがで
きるが、そのために要求される引上速度の変化量は直径
の僅かな変化であっても大きなものとなり、引上速度を
一定の範囲に制御することができない。

【００３３】このため、引上速度制御演算の後に、引上
速度スパン制限手段３において、引上速度スパン制限を
行うことで、引上速度の変化量に上限と下限を設け、引
上速度を所望の一定範囲内に制御することができる。こ
のスパン制限された引上速度出力をシリコン単結晶引上
手段に与えることにより、引上速度が制御される。

【００３４】一方、前述のように本発明の装置では、前
記スパン制限を行う前の引上速度制御値と設定引上速度
とを比較して、その差分を温度補正演算手段４に与え、
温度補正量を演算する。また、結晶成長の長さが基本温
度パターン演算手段５に与えられ、ヒータ温度の基本値
とする基本温度値が求められる。この基本温度値に前述
の温度補正量が加えられることにより、ヒータ温度設定
出力を得ることができる。このヒータ温度設定出力はヒ
ータに与えられ、ヒータ１８に与えられる電力を調整す
ることによりヒータ温度を制御する。

【００３５】このように、スパン設定される前の変化量
が大きい引上速度制御値を用いて温度補正演算を行うこ
とにより、引上速度の変動範囲が狭く制限されていて
も、十分に径変動を防止することができる。

【００３６】ここで、スパン制御による引上速度制御値
の変動幅が、例えば±０．０１ｍｍ／ｍｉｎと狭い範囲
に制限されている場合には、温度補正制御演算と引上速
度制御演算の両方でＰＩＤ定数の値を変更するのが好ま
しい。より具体的には、例えば温度補正制御演算では、
通常品に対する低欠陥品の定数値について、比例項Ｐを
１／２倍、微分項Ｄを４倍、積分項Ｉを０とし、ゲイン
を３倍とする。また、引上速度制御演算では、通常品に
対する低欠陥品の定数値について、比例項Ｐを２倍、微
分項Ｄを６倍、積分項を１／５０倍とする。これらのよ
うにＰＩＤ定数の値を変更することにより、温度補正量
の応答性は速くなり、引上速度制御値の変動幅が狭い範
囲に限定されている場合であっても、応答性にすぐれた
結晶径制御を行うことができる。

【００３７】

【実施例】以下、本発明の実施例および比較例を挙げて
具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるもの
ではない。 （実施例１）図３に記載したような本発明の単結晶製造
装置により、直径６インチ、軸方位が＜１００＞、導電
型がＰ型のシリコン単結晶を直径１８インチの石英ルツ
ボから成長させた。成長させる単結晶断面のＯＳＦリン
グを目標とする位置に制御することとし、単結晶断面の
全面に亘って検出可能なＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥が存在し
ないようにするために、炉内の熱分布Ｇに応じて引上速
度Ｖを０．６±０．０１ｍｍ／ｍｉｎに制御して、単結
晶が炉内で受ける熱履歴を一定に保った。温度補正演算
等の単結晶直径の制御は、図１に示すような本発明のス
パン制限をする前に、引上速度制御値と設定引上速度を
比較することによりヒータ温度補正量を演算する方法に
より行った。単結晶製造後の直径制御状況を表１に示
す。

【００３８】

【表１】

【００３９】表１に示すように、実施例１で製造された
シリコン単結晶は、引上速度の変動幅が±０．０１ｍｍ
／ｍｉｎと極めて狭い範囲に制限されているにもかかわ
らず、単結晶直径の径変動は目標値の±６ｍｍまで抑え
られ、歩留りも８０％と高い数値となった。しかし、一
部に製品直径よりも小さい部分もあった。

【００４０】（実施例２）実施例１の装置を用いて同様
に、炉内の熱分布Ｇに応じて引上速度Ｖを０．６±０．
０１ｍｍ／ｍｉｎに制御してシリコン単結晶の製造を行
った。この時、温度補正演算手段４においては、ＰＩＤ
制御要素の定数を比例項Ｐは実施例１の１／２倍、微分
項Ｄを実施例１の４倍とし、積分項Ｉは０として、ゲイ
ンを３倍とした。また引上速度制御演算では、比例項Ｐ
を実施例１の２倍、微分項Ｄを６倍、積分項Ｉを１／５
０倍とした。単結晶製造後の直径制御状況を表１に併記
した。

【００４１】表１より、実施例２で製造されたシリコン
単結晶は、実施例１と同じ引上速度の変動幅にもかかわ
らず、単結晶直径の径変動は目標値の±２ｍｍとさらに
抑えられたものとなった。加えて、実施例２においては
製造された単結晶の直胴部の全てを製品として用いるこ
とができ、収率は１００％となった。

【００４２】（比較例）図３に記載されている本発明の
シリコン単結晶の製造装置と炉内構造等は同様である
が、図２に示すような従来方法のスパン制限をした後の
引上速度出力と設定引上速度を比較することによりヒー
タ温度補正量を演算する方法により行った。単結晶製造
後の直径制御状況を表１に併記した。

【００４３】表１より、スパン制限により変化量を制限
された引上速度出力を基に温度補正演算を行っても温度
補正量は小さく、基本温度値をほとんど補正できなかっ
た。そのため製造された単結晶の径変動は目標直径の±
１０ｍｍにも及び、製品直径よりも小さい部分が複数箇
所できてしまったため、収率は５０％に止まった。

【００４４】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同
一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いか
なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

【００４５】例えば、本発明のシリコン単結晶製造の例
としては、Ｖ／Ｇを制御しつつシリコン単結晶を製造す
る例を中心に説明したが、本発明はこれに限定されるこ
とはなく、通常の引上速度の変動範囲でシリコン単結晶
の引上げを行う場合であっても適用することが可能であ
る。また本発明のチョクラルスキー法にはいわゆる磁場
を印加するＭＣＺ法も含まれる。

【００４６】

【発明の効果】単結晶の直径を目標範囲内としながら、
引上速度Ｖをほぼ一定で単結晶を成長させることがで
き、単結晶の全長にわたって目標とする引上速度にでき
る。よって、引上速度Ｖをほぼ一定で、単結晶内温度勾
配の平均値Ｇ（℃／ｍｍ）が特定された炉内構造を使用
すれば、Ｖ／Ｇが所定範囲の単結晶を成長することがで
きる。それにより、全面無欠陥であるシリコン単結晶や
所望の位置にＯＳＦリングを発生させ、あるいは消滅さ
せたシリコン単結晶を得ることが可能となる。また、従
来の方法に比べて、製造する単結晶の直径制御特性を向
上することができ、直径変動が少なくほぼ目標直径通り
の単結晶が製造できる。したがって、直径変動による単
結晶のロス（製品規格直径に合わせて表面を円筒状に研
削するときに発生するロス）を軽減でき、製造歩留りを
向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシリコン単結晶の製造装置のシリコン
単結晶直径の制御フローを示した図である。

【図２】従来のシリコン単結晶の製造装置のシリコン単
結晶直径の制御フローを示した図である。

【図３】本発明のシリコン単結晶の製造装置の構成の一
例を示した概略図である。

【符号の説明】

１…直径制御演算手段、 ２…引上速度制御演算、３…
引上速度スパン制限手段、 ４…温度補正演算手段、５
…基本温度パターン演算手段、１０…シリコン単結晶製
造装置、 １１…メインチャンバ、 １２…ネック部、
１３…ゲートバルブ部、 １４…支持軸、 １５…石英
ルツボ、１６…シリコン溶融液、 １７…結晶育成界
面、 １８…ヒータ、１９…断熱材、 ２０…黒鉛ルツ
ボ、 ２１…直径検出手段、 ２２…引上手段、２３…
種結晶、 ２４…シリコン単結晶。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大綱 博史 福井県武生市北府２丁目13番50号 信越半 導体株式会社武生工場内 (72)発明者 三田村 伸晃 福井県武生市北府２丁目13番50号 信越半 導体株式会社武生工場内 (72)発明者 竹安 志信 福井県武生市北府２丁目13番50号 信越半 導体株式会社武生工場内 Ｆターム(参考） 4G077 AA02 BA04 CF10 EH04 EH09 HA12 PF04 PF08 PF55 5F053 AA12 AA22 AA46 DD01 FF04 GG01 RR20

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チョクラルスキー法にてヒータにより溶
   融されたシリコン融液から種結晶を引上げてシリコン単
   結晶を製造する際に、前記シリコン単結晶の直径を検出
   し、該検出直径を引上速度と前記ヒータ温度にフィード
   バックすることによりシリコン単結晶の直径を制御して
   引上げを行うシリコン単結晶の製造方法において、 前記検出直径と設定直径とを比較することにより引上速
   度制御値を演算し、該引上速度制御値に引上速度スパン
   制限を行い変動幅が制限された引上速度出力を得、且つ
   前記演算された引上速度制御値にスパン制限をする前
   に、引上速度制御値と設定引上速度を比較することによ
   りヒータ温度補正量を演算してヒータ温度設定出力を得
   て、前記引上速度出力及びヒータ温度設定出力により引
   上速度及びヒータ温度を制御することによってシリコン
   単結晶の直径を制御することを特徴とするシリコン単結
   晶の製造方法。
2. 【請求項２】 少なくとも原料シリコン多結晶を溶融す
   るヒータとシリコン単結晶引上手段とを有し、シリコン
   単結晶の直径を検出して引上速度とヒータ温度にフィー
   ドバックしてシリコン単結晶の直径を制御するチョクラ
   ルスキー法によるシリコン単結晶の製造装置であって、 シリコン単結晶の直径を検出する直径検出手段と、前記
   直径検出手段により得た検出直径と設定直径とを比較す
   ることにより引上速度制御値を演算する引上速度制御演
   算手段と、前記引上速度制御値にスパン制限を行うこと
   により引上速度の変動幅を制限する引上速度スパン制限
   手段と、前記引上速度制御値と設定引上速度とを比較し
   て前記ヒータの温度補正量を演算する温度補正演算手段
   を具備し、前記温度補正演算手段は前記スパン制限を行
   う前の引上速度制御値と設定引上速度とを比較して前記
   ヒータの温度補正量を演算するものであることを特徴と
   するシリコン単結晶の製造装置。