JP2008127216A - Production method of semiconductor single crystal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体単結晶製造方法に関し、特にクーラによって半導体単結晶を冷却しつつ半導体単結晶を引上げ成長させて半導体単結晶を製造する半導体単結晶の製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor single crystal manufacturing method, and more particularly to a semiconductor single crystal manufacturing method in which a semiconductor single crystal is manufactured by pulling and growing the semiconductor single crystal while cooling the semiconductor single crystal with a cooler.
シリコン単結晶はCZ(チョクラルスキー法)によって引上げ成長されることによって製造される。引上げ成長されたシリコン単結晶のインゴットはシリコンウェーハにスライスされる。半導体デバイスはシリコンウェーハの表面にデバイス層を形成するデバイス工程を経て作成される。 A silicon single crystal is manufactured by pulling and growing by CZ (Czochralski method). The pull-grown silicon single crystal ingot is sliced into a silicon wafer. A semiconductor device is manufactured through a device process for forming a device layer on the surface of a silicon wafer.
しかし、シリコン単結晶の成長の過程でグローイン(Grown-in)欠陥(結晶成長時導入欠陥)と呼ばれる結晶欠陥あるいは酸素析出核が発生する。グローイン欠陥は、結晶成長中に取り込まれた点欠陥の2次欠陥と考えられている。 However, crystal defects or oxygen precipitation nuclei called “Grown-in defects” (defects introduced during crystal growth) occur during the growth of silicon single crystals. The glow-in defect is considered as a secondary defect of a point defect introduced during crystal growth.
近年、半導体回路の高集積化、微細化の進展に伴い、シリコンウェーハのうちデバイスが作成される表層近くには、こうしたグローイン欠陥が存在することが許されなくなってきている。このため無欠陥結晶の製造の可能性が検討されている。 In recent years, with the progress of high integration and miniaturization of semiconductor circuits, it is no longer allowed for such a glow-in defect to exist near the surface layer of a silicon wafer in which devices are formed. For this reason, the possibility of producing defect-free crystals has been studied.
一般にシリコン単結晶に含まれデバイスの特性を劣化させる結晶欠陥は、以下の3種類の欠陥である。 Generally, crystal defects included in a silicon single crystal and deteriorating device characteristics are the following three types of defects.
a) COP(Crystal Originated Particle)などと呼ばれる、空孔が凝集して生じるボイド ( 空洞 )欠陥(V欠陥)。 a) Void defect (V defect) called COP (Crystal Originated Particle) etc., which is caused by the aggregation of vacancies.
b)OSF ( 酸化誘起積層欠陥, Oxidation Induced Stacking Fault ;R−OSF)
c) 格子間シリコンが凝集して生じる転位ループクラスタ(格子間シリコン型転位欠陥、I欠陥)。
b) OSF (Oxidation Induced Stacking Fault; R-OSF)
c) Dislocation loop clusters (interstitial silicon-type dislocation defects, I defects) generated by aggregation of interstitial silicon.
V欠陥は、半導体デバイス工程の酸化膜耐圧特性や素子分離などの不良の原因となる。R−OSF、I欠陥は、リーク電流特性などに悪影響を及ぼす。 V defects cause defects such as oxide breakdown voltage characteristics and element isolation in the semiconductor device process. R-OSF and I defects adversely affect leakage current characteristics and the like.
無欠陥のシリコン単結晶とは、上記3種の欠陥のいずれも含まないか、実質的に含まない結晶として認識ないしは定義されている。 A defect-free silicon single crystal is recognized or defined as a crystal that does not contain or substantially does not contain any of the above three types of defects.
一方、CZ炉内にあって融液から引上げられるシリコン単結晶の周囲にクーラを配置して、クーラによってシリコン単結晶を冷却しつつシリコン単結晶を引上げ成長させてシリコン単結晶を製造する方法が従来より実施されている。 On the other hand, there is a method of manufacturing a silicon single crystal by arranging a cooler around a silicon single crystal that is pulled up from a melt in a CZ furnace, and pulling and growing the silicon single crystal while cooling the silicon single crystal with the cooler. It has been implemented conventionally.
クーラは、シリコン単結晶の冷却効果を高め、引上速度の高速化を可能にする。このためクーラの設置により、シリコン単結晶が成長する時間を大幅に短縮することができる。また、シリコン単結晶の成長時間の短縮は、シリコン融液からの蒸発物による炉内環境の悪化や、石英るつぼの劣化による単結晶崩れを抑制できる。このためシリコン単結晶の成長速度の高速化を図ることによって、シリコン単結晶の生産性を向上させることができる。 The cooler enhances the cooling effect of the silicon single crystal and makes it possible to increase the pulling speed. For this reason, the time for the growth of the silicon single crystal can be greatly shortened by installing the cooler. In addition, the shortening of the growth time of the silicon single crystal can suppress the deterioration of the furnace environment due to the evaporation from the silicon melt and the single crystal collapse due to the deterioration of the quartz crucible. Therefore, the productivity of the silicon single crystal can be improved by increasing the growth rate of the silicon single crystal.
また、上記3種の欠陥の発生挙動は、シリコン単結晶の成長速度(引上げ速度)などの成長条件によって、変化することが知られている。 Further, it is known that the behavior of the above three types of defects changes depending on growth conditions such as the growth rate (pulling rate) of the silicon single crystal.
すなわち、単結晶引上げ軸に対して垂直に切り出したシリコンウェーハ面でみたとき、上記3種の欠陥の分布は、シリコン単結晶の成長速度(引上げ速度)に大きく影響を受ける。シリコン単結晶の成長速度(引上げ速度)によっては、シリコンウェーハ全面に無欠陥の領域が存在しないことがある。また、シリコン単結晶の成長速度(引上げ速度)によっては、シリコンウェーハ全面が無欠陥の領域になることもある。 That is, when viewed on a silicon wafer surface cut perpendicular to the single crystal pulling axis, the distribution of the three types of defects is greatly influenced by the growth rate (pulling rate) of the silicon single crystal. Depending on the growth rate (pulling rate) of the silicon single crystal, there may be no defect-free region on the entire surface of the silicon wafer. Further, depending on the growth rate (pulling rate) of the silicon single crystal, the entire surface of the silicon wafer may become a defect-free region.
近年は、シリコンウェーハ全面にわたり上記3種の欠陥を排除した無欠陥領域となる無欠陥結晶を製造せよとの要求が高まっている。 In recent years, there has been a growing demand for producing defect-free crystals that are defect-free regions in which the above three types of defects are eliminated over the entire surface of a silicon wafer.
下記特許文献1には、CZ炉内にクーラを、その下端と融液液面との距離が150mm以下になるように配置した上で、成長条件V/G(V:成長速度(引上げ速度)、G:シリコン単結晶の融点近傍での軸方向温度勾配)が設定値になるように、引上げ装置によるシリコンインゴットの引上げ速度の調整やヒータの出力の調整等を行うという発明が記載されている。 In Patent Document 1 below, a cooler is disposed in a CZ furnace so that the distance between the lower end thereof and the melt surface is 150 mm or less, and the growth condition V / G (V: growth rate (pulling rate)). , G: An invention in which the pulling device adjusts the pulling speed of the silicon ingot and adjusts the output of the heater so that the temperature gradient in the vicinity of the melting point of the silicon single crystal becomes a set value. .
また、下記特許文献2には、CZ炉内に、表面が黒色化処理されたクーラを設置して、クーラの個体差によるシリコン単結晶からの熱吸収のバラツキを小さくするという発明が記載されている。 Patent Document 2 below describes an invention in which a cooler whose surface is blackened is installed in a CZ furnace to reduce variations in heat absorption from the silicon single crystal due to individual differences in the cooler. Yes.
また、下記特許文献3には、クーラの内径、長さ、融液表面からクーラまでの距離が、シリコン単結晶の直径に対して比率となるように、クーラを設計し、CZ炉内に配置するという発明が記載されている。 In Patent Document 3 below, the cooler is designed and placed in a CZ furnace so that the inner diameter and length of the cooler and the distance from the melt surface to the cooler are in proportion to the diameter of the silicon single crystal. The invention to do is described.
また、下記特許文献4には、水冷型のクーラの構造に関し、冷却水路をシリコン単結晶の周囲に螺旋状に配置するという発明が記載されている。
一般に、シリコンウェーハ全面にわたり上記3種の欠陥を排除した無欠陥領域となる成長速度(引上げ速度)の範囲、引上げ条件は、非常に狭いことが知られている。このため無欠陥のシリコン単結晶製造には、非常に精密な引上げ速度の制御が必要であり、安定性に欠け、生産性も劣るといわれている。よって、簡単な方法で再現よく無欠陥のシリコン単結晶を安定して製造できるようにすることが要請されている。 In general, it is known that the growth rate (pulling rate) range and pulling conditions for forming a defect-free region excluding the three types of defects over the entire surface of the silicon wafer are very narrow. For this reason, it is said that the production of defect-free silicon single crystals requires very precise control of the pulling rate, lacks stability, and is said to be inferior in productivity. Therefore, it is required to stably manufacture a defect-free silicon single crystal in a simple manner with good reproducibility.
所望の冷却性能が得られるようにクーラを設計し配置したとしても、経時変化などにより、クーラによってシリコン単結晶を冷却する能力が初期のものと異なってしまうことがある。またCZ炉内には、クーラ以外にも熱遮蔽板などの各種炉内部材が存在する。シリコン単結晶を冷却する能力は、これら熱遮蔽板などのCZ炉の筐体の構造や、炉内部材の構造、ヒータの電力などの各種製造条件の影響を受ける。なお、上記特許文献2は、クーラの個体差によるシリコン単結晶からの熱吸収のバラツキを小さくするものであるが、上述した経時変化などによる冷却能力の変化には、対処することができない。 Even if the cooler is designed and arranged so as to obtain a desired cooling performance, the ability to cool the silicon single crystal by the cooler may differ from the initial one due to changes over time. In the CZ furnace, there are various in-furnace members such as a heat shielding plate in addition to the cooler. The ability to cool the silicon single crystal is affected by various manufacturing conditions such as the structure of the casing of the CZ furnace such as the heat shielding plate, the structure of the in-furnace member, and the power of the heater. In addition, although the said patent document 2 makes the dispersion | variation in the heat absorption from the silicon single crystal by the individual difference of a cooler small, it cannot cope with the change of the cooling capability by the time-dependent change mentioned above.
このため、ある引上げ条件で無欠陥のシリコン単結晶が得られたとしても、クーラによってシリコン単結晶を冷却する能力が変化したために、無欠陥のシリコン単結晶が得られなくなるという事例が生じている。 For this reason, even when a defect-free silicon single crystal is obtained under a certain pulling condition, there is an example in which a defect-free silicon single crystal cannot be obtained because the ability to cool the silicon single crystal by the cooler has changed. .
しかしながら、上記特許文献1ないし4のいずれにも、クーラによってシリコン単結晶を冷却する能力が変化したときに、他の引上げ条件をどのように調整すればよいかについては全く開示されていない。 However, none of the above Patent Documents 1 to 4 disclose how to adjust other pulling conditions when the ability to cool the silicon single crystal by the cooler changes.
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであり、クーラによってシリコン単結晶を冷却する能力が変化したときの変化量と、他の引上げ条件の修正量との関係を明らかにし、簡単な方法で再現よく無欠陥のシリコン単結晶を安定して製造できるようにすることを解決課題とするものである。 The present invention has been made in view of such a situation, and clarifies the relationship between the amount of change when the ability to cool a silicon single crystal by a cooler and the amount of correction of other pulling conditions, and is a simple method. It is an object of the present invention to make it possible to stably produce defect-free silicon single crystals with good reproducibility.
第1発明は、
融液から引上げられる半導体単結晶の周囲にクーラを配置して、クーラによって半導体単結晶を冷却しつつ半導体単結晶を引上げ成長させて半導体単結晶を製造する半導体単結晶の製造方法において、
無欠陥の半導体単結晶を製造することができる製造条件下でのクーラの吸熱量の参照値と引上げ速度のベース値を予め設定しておくとともに、
無欠陥の半導体単結晶を製造するための、クーラの吸熱量の参照値に対する変化量と、引上げ速度のベース値に対する変化量との関係を予め設定しておき、
クーラの吸熱量を計測し、
クーラの吸熱量の計測値と参照値との差に対応する引上げ速度の変化量を、前記関係に基づき求め、
この求められた変化量分だけ引上げ速度を修正して、半導体単結晶を引上げること
を特徴とする。
The first invention is
In a method for manufacturing a semiconductor single crystal, a cooler is disposed around a semiconductor single crystal pulled from a melt, and the semiconductor single crystal is pulled and grown while cooling the semiconductor single crystal by the cooler.
While presetting the reference value of the endothermic amount of the cooler and the base value of the pulling rate under the production conditions capable of producing a defect-free semiconductor single crystal,
In order to produce a defect-free semiconductor single crystal, the relationship between the amount of change with respect to the reference value of the endothermic amount of the cooler and the amount of change with respect to the base value of the pulling speed is set in advance,
Measure the heat absorption of the cooler,
The amount of change in the pulling speed corresponding to the difference between the measured value of the endothermic amount of the cooler and the reference value is obtained based on the above relationship,
The semiconductor single crystal is pulled up by correcting the pulling rate by the calculated amount of change.
第2発明は、第1発明において、
クーラの吸熱量の計測値と参照値との差が、参照値の4%以上である場合に、引上げ速度を修正して、半導体単結晶を引上げること
を特徴とする。
The second invention is the first invention,
When the difference between the measured value of the endothermic amount of the cooler and the reference value is 4% or more of the reference value, the pulling rate is corrected and the semiconductor single crystal is pulled up.
第3発明は、第1発明において、
クーラの吸熱量の計測値と参照値との差が、参照値の4%以上である場合に、0.01mm/min以上の変化量だけ引上げ速度を修正して、半導体単結晶を引上げること
を特徴とする。
The third invention is the first invention,
When the difference between the measured value of the endothermic amount of the cooler and the reference value is 4% or more of the reference value, the pulling speed is corrected by a change amount of 0.01 mm / min or more, and the semiconductor single crystal is pulled up. It is characterized by.
第4発明は、
融液から引上げられる半導体単結晶の周囲にクーラを配置して、クーラによって半導体単結晶を冷却しつつ半導体単結晶を引上げ成長させて半導体単結晶を製造する半導体単結晶の製造方法において、
無欠陥の半導体単結晶を製造することができる製造条件下でのクーラの吸熱量の参照値と引上げ速度のベース値を予め設定しておくとともに、
無欠陥の半導体単結晶を製造するための、クーラの吸熱量の参照値に対する変化量と、引上げ速度のベース値に対する変化量との関係を予め設定しておき、
クーラの吸熱量が変化するイベントが発生する際に、クーラの吸熱量の参照値に対する変化量を予測し、
この予測された変化量に対応する引上げ速度の変化量を、前記関係に基づき求め、
この求められた変化量分だけ引上げ速度を修正して、半導体単結晶を引上げること
を特徴とする。
The fourth invention is
In a method for manufacturing a semiconductor single crystal, a cooler is disposed around a semiconductor single crystal pulled from a melt, and the semiconductor single crystal is pulled and grown while cooling the semiconductor single crystal by the cooler.
While presetting the reference value of the endothermic amount of the cooler and the base value of the pulling rate under the production conditions capable of producing a defect-free semiconductor single crystal,
In order to produce a defect-free semiconductor single crystal, the relationship between the amount of change with respect to the reference value of the endothermic amount of the cooler and the amount of change with respect to the base value of the pulling speed is set in advance,
When an event that changes the endothermic amount of the cooler occurs, predict the amount of change of the endothermic amount of the cooler relative to the reference value,
The amount of change in the pulling speed corresponding to the predicted amount of change is obtained based on the relationship,
The semiconductor single crystal is pulled up by correcting the pulling rate by the calculated amount of change.
第5発明は、第4発明において、
クーラの吸熱量の予測変化量が、参照値の4%以上である場合に、引上げ速度を修正して、半導体単結晶を引上げること
を特徴とする。
A fifth invention is the fourth invention,
When the predicted change in the endothermic amount of the cooler is 4% or more of the reference value, the pulling rate is corrected and the semiconductor single crystal is pulled up.
第6発明は、第4発明において、
クーラの吸熱量の予測変化量が、参照値の4%以上である場合に、0.01mm/min以上の変化量だけ引上げ速度を修正して、半導体単結晶を引上げること
を特徴とする。
A sixth invention is the fourth invention,
When the predicted change in the endothermic amount of the cooler is 4% or more of the reference value, the semiconductor single crystal is pulled up by correcting the pulling rate by a change of 0.01 mm / min or more.
第7発明は、
融液から引上げられる半導体単結晶の周囲にクーラを昇降自在に配置して、クーラによって半導体単結晶を冷却しつつ半導体単結晶を引上げ成長させて半導体単結晶を製造する半導体単結晶の製造方法において、
無欠陥の半導体単結晶を製造することができる製造条件下でのクーラの吸熱量の参照値とクーラの基準位置を予め設定しておくとともに、
クーラの吸熱量を参照値にするための、クーラの昇降距離と、クーラの吸熱量の変化量との関係を予め設定しておき、
クーラの吸熱量を計測し、
クーラの吸熱量の計測値と参照値との差に対応するクーラの昇降距離を、前記関係に基づき求め、
この求められた昇降距離だけクーラの位置を修正して、半導体単結晶を引上げること
を特徴とする。
The seventh invention
In a method for manufacturing a semiconductor single crystal, a cooler is disposed so as to be movable up and down around a semiconductor single crystal pulled from a melt, and the semiconductor single crystal is pulled and grown while cooling the semiconductor single crystal with the cooler. ,
While presetting the reference value of the endothermic amount of the cooler and the reference position of the cooler under manufacturing conditions capable of producing a defect-free semiconductor single crystal,
In order to make the endothermic amount of the cooler a reference value, a relationship between the cooler elevating distance and the amount of change in the endothermic amount of the cooler is set in advance,
Measure the heat absorption of the cooler,
Based on the above relationship, calculate the cooler lift distance corresponding to the difference between the measured value of the heat absorption amount of the cooler and the reference value,
The semiconductor single crystal is pulled up by correcting the position of the cooler by the calculated elevation distance.
第8発明は、第7発明において、
クーラの吸熱量の計測値と参照値との差が、参照値の4%以上である場合に、クーラの位置を修正して、半導体単結晶を引上げること
を特徴とする。
In an eighth aspect based on the seventh aspect,
When the difference between the measured value of the endothermic amount of the cooler and the reference value is 4% or more of the reference value, the position of the cooler is corrected and the semiconductor single crystal is pulled up.
第9発明は、
融液から引上げられる半導体単結晶の周囲にクーラを昇降自在に配置して、クーラによって半導体単結晶を冷却しつつ半導体単結晶を引上げ成長させて半導体単結晶を製造する半導体単結晶の製造方法において、
無欠陥の半導体単結晶を製造することができる製造条件下でのクーラの吸熱量の参照値とクーラの基準位置を予め設定しておくとともに、
クーラの吸熱量を参照値にするための、クーラの昇降距離と、クーラの吸熱量の変化量との関係を予め設定しておき、
クーラの吸熱量が変化するイベントが発生する際に、クーラの吸熱量の参照値に対する変化量を予測し、
この予測された変化量に対応するクーラの昇降距離を、前記関係に基づき求め、
この求められた昇降距離だけクーラの位置を修正して、半導体単結晶を引上げること
を特徴とする。
The ninth invention
In a method for manufacturing a semiconductor single crystal, a cooler is disposed so as to be movable up and down around a semiconductor single crystal pulled from a melt, and the semiconductor single crystal is pulled and grown while cooling the semiconductor single crystal with the cooler. ,
While presetting the reference value of the endothermic amount of the cooler and the reference position of the cooler under manufacturing conditions capable of producing a defect-free semiconductor single crystal,
In order to make the endothermic amount of the cooler a reference value, a relationship between the cooler elevating distance and the amount of change in the endothermic amount of the cooler is set in advance,
When an event that changes the endothermic amount of the cooler occurs, predict the amount of change of the endothermic amount of the cooler relative to the reference value,
Based on the above relationship, the cooling distance of the cooler corresponding to the predicted change amount is obtained,
The semiconductor single crystal is pulled up by correcting the position of the cooler by the calculated elevation distance.
第10発明は、第9発明において、
クーラの吸熱量の予測変化量が、参照値の4%以上である場合に、クーラの位置を修正して、半導体単結晶を引上げること
を特徴とする。
The tenth invention is the ninth invention,
When the predicted change in the endothermic amount of the cooler is 4% or more of the reference value, the position of the cooler is corrected and the semiconductor single crystal is pulled up.
第11発明は、
融液から引上げられる半導体単結晶の周囲にクーラを配置するとともに熱遮蔽板を配置して、クーラによって半導体単結晶を冷却しつつ半導体単結晶を引上げ成長させて半導体単結晶を製造する半導体単結晶の製造方法において、
無欠陥の半導体単結晶を製造することができる製造条件下でのクーラの吸熱量の参照値と熱遮蔽板下端から融液までの基準距離を予め設定しておくとともに、
クーラの吸熱量を参照値にするための、熱遮蔽板下端から融液までの距離修正量と、クーラの吸熱量の変化量との関係を予め設定しておき、
クーラの吸熱量を計測し、
クーラの吸熱量の計測値と参照値との差に対応する熱遮蔽板下端から融液までの距離修正量を、前記関係に基づき求め、
この求められた距離修正量だけ熱遮蔽板下端から融液までの距離を修正して、半導体単結晶を引上げること
を特徴とする。
The eleventh invention is
A semiconductor single crystal is manufactured by arranging a cooler around a semiconductor single crystal pulled from the melt and a heat shielding plate, and pulling and growing the semiconductor single crystal while cooling the semiconductor single crystal by the cooler. In the manufacturing method of
While preliminarily setting a reference value of the endothermic amount of the cooler under manufacturing conditions capable of manufacturing a defect-free semiconductor single crystal and a reference distance from the lower end of the heat shielding plate to the melt,
In order to set the endothermic amount of the cooler as a reference value, the relationship between the amount of correction of the distance from the lower end of the heat shield plate to the melt and the amount of change in the endothermic amount of the cooler is set in advance,
Measure the heat absorption of the cooler,
A distance correction amount from the lower end of the heat shield plate corresponding to the difference between the measured value of the endothermic amount of the cooler and the reference value is obtained based on the relationship,
The semiconductor single crystal is pulled up by correcting the distance from the lower end of the heat shielding plate to the melt by the calculated distance correction amount.
第12発明は、第11発明において、
クーラの吸熱量の計測値と参照値との差が、参照値の4%以上である場合に、熱遮蔽板下から融液までの距離を修正して、半導体単結晶を引上げること
を特徴とする。
In a twelfth aspect based on the eleventh aspect,
When the difference between the measured value of the endotherm of the cooler and the reference value is 4% or more of the reference value, the distance from the bottom of the heat shield plate to the melt is corrected to pull up the semiconductor single crystal. And
第13発明は、
融液から引上げられる半導体単結晶の周囲にクーラを配置するとともに熱遮蔽板を配置して、クーラによって半導体単結晶を冷却しつつ半導体単結晶を引上げ成長させて半導体単結晶を製造する半導体単結晶の製造方法において、
無欠陥の半導体単結晶を製造することができる製造条件下でのクーラの吸熱量の参照値と熱遮蔽板下端から融液までの基準距離を予め設定しておくとともに、
クーラの吸熱量を参照値にするための、熱遮蔽板下端から融液までの距離修正量と、クーラの吸熱量の変化量との関係を予め設定しておき、
クーラの吸熱量が変化するイベントが発生する際に、クーラの吸熱量の参照値に対する変化量を予測し、
この予測された変化量に対応する熱遮蔽板下端から融液までの距離修正量を、前記関係に基づき求め、
この求められた距離修正量だけ熱遮蔽板下端から融液までの距離を修正して、半導体単結晶を引上げること
を特徴とする。
The thirteenth invention
A semiconductor single crystal is manufactured by arranging a cooler around a semiconductor single crystal pulled from the melt and a heat shielding plate, and pulling and growing the semiconductor single crystal while cooling the semiconductor single crystal by the cooler. In the manufacturing method of
While preliminarily setting a reference value of the endothermic amount of the cooler under manufacturing conditions capable of manufacturing a defect-free semiconductor single crystal and a reference distance from the lower end of the heat shielding plate to the melt,
In order to set the endothermic amount of the cooler as a reference value, the relationship between the amount of correction of the distance from the lower end of the heat shield plate to the melt and the amount of change in the endothermic amount of the cooler is set in advance,
When an event that changes the endothermic amount of the cooler occurs, predict the amount of change of the endothermic amount of the cooler relative to the reference value,
A distance correction amount from the lower end of the heat shield plate corresponding to the predicted change amount to the melt is determined based on the relationship,
The semiconductor single crystal is pulled up by correcting the distance from the lower end of the heat shielding plate to the melt by the calculated distance correction amount.
第14発明は、第13発明において、
クーラの吸熱量の予測変化量が、参照値の4%以上である場合に、熱遮蔽板下端から融液までの距離を修正して、半導体単結晶を引上げること
を特徴とする。
In a fourteenth aspect based on the thirteenth aspect,
When the predicted change in the endothermic amount of the cooler is 4% or more of the reference value, the distance from the lower end of the heat shield plate to the melt is corrected to pull up the semiconductor single crystal.
第1発明は、図5に示すように、シリコン単結晶10の引上げ中にクーラ20の吸熱量Qを計測し、吸熱量Qの計測値Qと参照値Qrefとの差Q−Qrefに応じた引上げ速度修正量Vqを求め、この引上げ速度修正量Vqによって、ベース値Vpgを修正して、修正された引上げ速度Vにて、シリコン単結晶10を引上げるというものである。
As shown in FIG. 5, the first invention measures the endothermic amount Q of the cooler 20 during the pulling of the silicon
第1発明によれば、クーラによってシリコン単結晶を冷却する能力が変化したときの変化量(ΔQ)と、引上げ速度Vの修正量(Vq)との関係を明らかにし、その関係に基づき引上げ速度Vを修正するようにしたので、簡単な方法で再現よく無欠陥のシリコン単結晶10を安定して製造できるようになる。
According to the first invention, the relationship between the change amount (ΔQ) when the ability to cool the silicon single crystal by the cooler is changed and the correction amount (Vq) of the pulling rate V is clarified, and the pulling rate is based on the relationship. Since V is corrected, the defect-free silicon
また、クーラ20の吸熱量Qの参照値Qrefに対する変化量ΔQが、参照値Qrefの4%未満では、無欠陥のシリコン単結晶10を製造できる引上げ速度Vの値に変動がほとんどないことが実験的に明らかになった。またクーラ20の吸熱量Qの参照値Qrefに対する変化量ΔQが、参照値Qrefの4%以上となる場合には、引上げ速度Vをベース値Vpgから0.01mm/min以上変化させるように修正して、シリコン単結晶を10を引上げれば、無欠陥のシリコン単結晶10を引き上げることができないことが実験的に明らかになった。
In addition, when the change amount ΔQ of the endothermic amount Q of the cooler 20 with respect to the reference value Qref is less than 4% of the reference value Qref, the experiment shows that there is almost no fluctuation in the pulling speed V at which the defect-free silicon
そこで、第2発明では、引上げ速度Vをベース値Vpgから修正することはしないが、クーラ20の吸熱量Qの参照値Qrefに対する変化量ΔQが、参照値Qrefの4%以上となる場合には、引上げ速度Vをベース値Vpgから変化させるように修正してシリコン単結晶10を引上げる。
Therefore, in the second invention, the pulling speed V is not corrected from the base value Vpg, but when the amount of change ΔQ of the endothermic amount Q of the cooler 20 with respect to the reference value Qref is 4% or more of the reference value Qref. The silicon
第3発明では、引上げ速度Vをベース値Vpgから修正することはしないが、クーラ20の吸熱量Qの参照値Qrefに対する変化量ΔQが、参照値Qrefの4%以上となる場合には、引上げ速度Vをベース値Vpgから0.01mm/min以上変化させるように修正して、シリコン単結晶を10を引上げる。 In the third aspect of the invention, the pulling speed V is not corrected from the base value Vpg. However, when the amount of change ΔQ of the heat absorption amount Q of the cooler 20 with respect to the reference value Qref is 4% or more of the reference value Qref, the pulling speed V is increased. The silicon single crystal is pulled up by 10 by correcting the speed V so as to change from the base value Vpg by 0.01 mm / min or more.
上述の第1発明は、シリコン単結晶10の引上げ中にクーラ20の吸熱量Qの変化を捉えて引上げ速度Vを修正するというものである。これに対して第4発明は、クーラ20の吸熱量Qが変化するイベントが発生する際に、クーラ20の吸熱量Qの変化を予測して、引上げ速度Vを修正するというものである。
In the first invention described above, the pulling speed V is corrected by capturing the change in the endothermic amount Q of the cooler 20 during pulling of the silicon
すなわち、第4発明では、図7に示すように、クーラ20の吸熱量Qが変化するイベントが発生する際に、クーラ20の吸熱量Qの参照値Qrefに対する変化量ΔQを予測し、この予測された変化量ΔQに応じた引上げ速度修正量Vqを求め、この引上げ速度修正量Vqによって、ベース値Vpgを修正して、修正された引上げ速度Vにて、シリコン単結晶10を引上げる。
That is, in the fourth invention, as shown in FIG. 7, when an event occurs in which the endothermic amount Q of the cooler 20 changes, the amount of change ΔQ with respect to the reference value Qref of the endothermic amount Q of the cooler 20 is predicted. A pulling speed correction amount Vq corresponding to the changed amount ΔQ is obtained, the base value Vpg is corrected by the pulling speed correction amount Vq, and the silicon
第4発明によれば、クーラ20によってシリコン単結晶10を冷却する能力が変化したときの変化量(ΔQ)と、引上げ速度Vの修正量(Vq)との関係を明らかにし、その関係に基づき、予測変化量に応じて引上げ速度Vを修正するようにしたので、簡単な方法で再現よく無欠陥のシリコン単結晶10を安定して製造できるようになる。
According to the fourth invention, the relationship between the change amount (ΔQ) when the ability to cool the silicon
第5発明では、第2発明と同様に、クーラ20の吸熱量Qの予測変化量ΔQが、参照値Qの4%未満では、引上げ速度Vの修正はされず、同予測変化量ΔQが、参照値Qの4%以上である場合に、引上げ速度Vがベース値Vpgから変化するよう修正されて、シリコン単結晶10が引上げられる。
第6発明では、第3発明と同様に、クーラ20の吸熱量Qの予測変化量ΔQが、参照値Qの4%未満では、引上げ速度Vの修正はされず、同予測変化量ΔQが、参照値Qの4%以上である場合に、引上げ速度Vがベース値Vpgから0.01mm/min以上変化するよう修正されて、シリコン単結晶10が引上げられる。
In the fifth invention, similarly to the second invention, when the predicted change amount ΔQ of the endothermic amount Q of the cooler 20 is less than 4% of the reference value Q, the pulling speed V is not corrected, and the predicted change amount ΔQ is When the reference value Q is 4% or more, the pulling rate V is modified to change from the base value Vpg, and the silicon
In the sixth invention, similarly to the third invention, when the predicted change amount ΔQ of the endothermic amount Q of the cooler 20 is less than 4% of the reference value Q, the pulling speed V is not corrected, and the predicted change amount ΔQ is When the reference value Q is 4% or more of the reference value Q, the pulling speed V is corrected to change from the base value Vpg by 0.01 mm / min or more, and the silicon
上述の第1発明では、シリコン単結晶10の引上げ中にクーラ20の吸熱量Qが参照値Qrefから変化した場合に引上げ速度Vを修正するようにしている。これに対して、第7発明は、シリコン単結晶10の引上げ中にクーラ20の吸熱量Qが変化した場合に、その変化をなくし参照値Qrefに戻すように、クーラ20の位置Pを修正するというものである。
In the first invention described above, the pulling speed V is corrected when the heat absorption amount Q of the cooler 20 changes from the reference value Qref during pulling of the silicon
すなわち、第7発明では、図8に示すように、クーラ20の吸熱量Qを計測し、クーラ20の吸熱量Qの計測値Qと参照値Qrefとの差ΔQに対応するクーラ20の昇降距離Pqだけクーラ20の位置Pを修正して、シリコン単結晶10を引上げる。
That is, in the seventh aspect, as shown in FIG. 8, the endothermic amount Q of the cooler 20 is measured, and the elevation distance of the cooler 20 corresponding to the difference ΔQ between the measured value Q of the endothermic amount Q of the cooler 20 and the reference value Qref. The position P of the cooler 20 is corrected by Pq, and the silicon
第7発明によれば、クーラ20によってシリコン単結晶10を冷却する能力が変化したときの変化量(ΔQ)と、クーラ位置Pの修正量(Pq)との関係を明らかにし、それら関係に基づきクーラ20の位置Pを修正するようにしたので、簡単な方法で再現よく無欠陥のシリコン単結晶10を安定して製造できるようになる。
According to the seventh invention, the relationship between the change amount (ΔQ) when the ability to cool the silicon
第8発明では、第2発明と同様に、クーラ20の吸熱量Qの変化量ΔQが、参照値Qの4%未満では、クーラ20の位置Pの修正はされず、同変化量ΔQが、参照値Qの4%以上である場合に、クーラ20の位置Pが修正されて、シリコン単結晶10が引上げられる。
上述の第7発明では、シリコン単結晶10の引上げ中にクーラ20の吸熱量Qの変化を捉えてクーラ20の位置Pを修正するようにしている。これに対して、第9発明は、クーラ20の吸熱量Qが変化するイベントが発生する際に、クーラ20の吸熱量Qの変化を予測して、クーラ20の位置Pを修正する。
In the eighth invention, similarly to the second invention, when the change amount ΔQ of the endothermic amount Q of the cooler 20 is less than 4% of the reference value Q, the position P of the cooler 20 is not corrected, and the change amount ΔQ is When it is 4% or more of the reference value Q, the position P of the cooler 20 is corrected and the silicon
In the seventh invention described above, the position P of the cooler 20 is corrected by capturing the change in the heat absorption amount Q of the cooler 20 during the pulling of the silicon
すなわち、第9発明では、図10に示すように、クーラ20の吸熱量Qが変化するイベントが発生する際に、クーラ20の吸熱量Qの参照値Qrefに対する変化量ΔQを予測し、この予測された変化量ΔQに応じたクーラ位置修正量Pqを求め、このクーラ位置修正量Pqによって、クーラ20の基準位置Ppgを修正して、修正されたクーラ位置Pにて、シリコン単結晶10を引上げる。
That is, in the ninth aspect, as shown in FIG. 10, when an event occurs in which the endothermic amount Q of the cooler 20 changes, an amount of change ΔQ with respect to the reference value Qref of the endothermic amount Q of the cooler 20 is predicted. The cooler position correction amount Pq corresponding to the changed amount ΔQ is obtained, the reference position Ppg of the cooler 20 is corrected by the cooler position correction amount Pq, and the silicon
第9発明によれば、クーラ20によってシリコン単結晶10を冷却する能力が変化したときの変化量(ΔQ)と、クーラ位置修正量(Pq)との関係を明らかにし、その関係に基づき、予測変化量に応じてクーラ位置Pを修正するようにしたので、簡単な方法で再現よく無欠陥のシリコン単結晶10を安定して製造できるようになる。
According to the ninth aspect, the relationship between the change amount (ΔQ) when the ability to cool the silicon
第10発明では、第2発明と同様に、クーラ20の吸熱量Qの予測変化量ΔQが、参照値Qの4%未満では、クーラ20の位置Pの修正はされず、同予測変化量ΔQが、参照値Qの4%以上である場合に、クーラ20の位置Pが修正されて、シリコン単結晶10が引上げられる。
上述の第1発明では、シリコン単結晶10の引上げ中にクーラ20の吸熱量Qが参照値Qrefから変化した場合に引上げ速度Vを修正するようにしている。これに対して第11発明は、シリコン単結晶10の引上げ中にクーラ20の吸熱量Qが変化した場合に、その変化をなくし参照値Qrefに戻すように、熱遮蔽板8の下端から融液5までの距離Dを修正する。
In the tenth invention, similarly to the second invention, when the predicted change amount ΔQ of the endothermic amount Q of the cooler 20 is less than 4% of the reference value Q, the position P of the cooler 20 is not corrected, and the predicted change amount ΔQ However, when it is 4% or more of the reference value Q, the position P of the cooler 20 is corrected and the silicon
In the first invention described above, the pulling speed V is corrected when the heat absorption amount Q of the cooler 20 changes from the reference value Qref during pulling of the silicon
すなわち、第11発明では、図8に示すように、クーラ20の吸熱量Qを計測し、クーラ20の吸熱量Qの計測値Qと参照値Qrefとの差ΔQに対応する距離Dqだけ熱遮蔽板8の下端から融液5までの距離Dを修正して、シリコン単結晶10を引上げる。
That is, in the eleventh aspect, as shown in FIG. 8, the endothermic amount Q of the cooler 20 is measured, and the heat shielding is performed by a distance Dq corresponding to the difference ΔQ between the measured value Q of the endothermic amount Q of the cooler 20 and the reference value Qref. The distance D from the lower end of the plate 8 to the
第11発明によれば、クーラ20によってシリコン単結晶10を冷却する能力が変化したときの変化量(ΔQ)と、熱遮蔽板8の下端から融液5までの距離Dの修正量(Dq)との関係を明らかにし、それら関係に基づき距離Dを修正するようにしたので、簡単な方法で再現よく無欠陥のシリコン単結晶10を安定して製造できるようになる。
According to the eleventh invention, the amount of change (ΔQ) when the ability to cool the silicon
第12発明では、第2発明と同様に、クーラ20の吸熱量Qの変化量ΔQが、参照値Qの4%未満では、距離Dの修正はされず、同変化量ΔQが、参照値Qの4%以上である場合に、距離Dが修正されて、シリコン単結晶10が引上げられる。
上述の第11発明では、シリコン単結晶10の引上げ中にクーラ20の吸熱量Qの変化を捉えて熱遮蔽板8の下端から融液5までの距離Dを修正するようにしている。これに対して第13発明では、クーラ20の吸熱量Qが変化するイベントが発生する際に、クーラ20の吸熱量Qの変化を予測して、同距離Dを修正する。
In the twelfth invention, as in the second invention, when the change amount ΔQ of the endothermic amount Q of the cooler 20 is less than 4% of the reference value Q, the distance D is not corrected, and the change amount ΔQ is equal to the reference value Q. When the distance is 4% or more, the distance D is corrected and the silicon
In the above-described eleventh invention, the distance D from the lower end of the heat shielding plate 8 to the
すなわち、第13発明では、図14に示すように、クーラ20の吸熱量Qが変化するイベントが発生する際に、クーラ20の吸熱量Qの参照値Qrefに対する変化量ΔQを予測し、この予測された変化量ΔQに応じた距離修正量Dqを求め、この距離修正量Dqによって、基準距離Dpgを修正して、修正された距離Dにて、シリコン単結晶10を引上げる。
That is, in the thirteenth aspect, as shown in FIG. 14, when an event occurs in which the endothermic amount Q of the cooler 20 changes, an amount of change ΔQ with respect to the reference value Qref of the endothermic amount Q of the cooler 20 is predicted. The distance correction amount Dq corresponding to the changed amount ΔQ is obtained, the reference distance Dpg is corrected by the distance correction amount Dq, and the silicon
第13発明によれば、クーラ20によってシリコン単結晶10を冷却する能力が変化したときの変化量(ΔQ)と、熱遮蔽板8の下端から融液5までの距離Dの修正量(Dq)との関係を明らかにし、その関係に基づき、予測変化量に応じて距離Dを修正するようにしたので、簡単な方法で再現よく無欠陥のシリコン単結晶10を安定して製造できるようになる。
According to the thirteenth invention, the amount of change (ΔQ) when the ability to cool the silicon
第14発明では、第2発明と同様に、クーラ20の吸熱量Qの予測変化量ΔQが、参照値Qの4%未満では、距離Dの修正はされず、同予測変化量ΔQが、参照値Qの4%以上である場合に、距離Dが修正されて、シリコン単結晶10が引上げられる。
In the fourteenth invention, as in the second invention, when the predicted change amount ΔQ of the endothermic amount Q of the cooler 20 is less than 4% of the reference value Q, the distance D is not corrected, and the predicted change amount ΔQ is the reference. When it is 4% or more of the value Q, the distance D is corrected and the silicon
以下、図面を参照して本発明に係る半導体単結晶の製造方法の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of a method for producing a semiconductor single crystal according to the present invention will be described with reference to the drawings.
以下図面を参照して本発明の実施形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、実施形態に用いられるシリコン単結晶製造装置の構成の一例を側面からみた図である。 FIG. 1 is a side view of an exemplary configuration of a silicon single crystal manufacturing apparatus used in the embodiment.
同図1に示すように、実施形態の単結晶引上げ装置1は、単結晶引上げ用容器としてのCZ炉(チャンバ)2を備えている。 As shown in FIG. 1, a single crystal pulling apparatus 1 according to the embodiment includes a CZ furnace (chamber) 2 as a single crystal pulling container.
CZ炉2内には、多結晶シリコンの原料を溶融して融液5として収容する石英るつぼ3が設けられている。石英るつぼ3は、その外側が黒鉛るつぼ11によって覆われている。石英るつぼ3の周囲には、石英るつぼ3内の多結晶シリコン原料を加熱して溶融するヒータ9が設けられている。ヒータ9は円筒状に形成されている。ヒータ9は、その出力(パワー;kW)が制御されて、融液5に対する加熱量が調整される。たとえば、融液5の温度が検出され、検出温度をフィードバック量とし融液5の温度が目標温度になるように、ヒータ9の出力が制御される。
In the CZ furnace 2, there is provided a quartz crucible 3 for melting a polycrystalline silicon raw material and storing it as a
石英るつぼ3の上方には引上げ機構4が設けられている。引上げ機構4は、引上げ軸4aと引上げ軸4aの先端のシードチャック4cを含む。シードチャック4cによって種結晶14が把持される。
A pulling mechanism 4 is provided above the quartz crucible 3. The pulling mechanism 4 includes a pulling shaft 4a and a seed chuck 4c at the tip of the pulling shaft 4a. The
石英るつぼ3内で多結晶シリコン(Si)が加熱され溶融される。融液5の温度が安定化すると、引上げ機構4が動作し融液5からシリコン単結晶10(シリコン単結晶)が引上げられる。すなわち引上げ軸4aが降下され引上げ軸4aの先端のシードチャック4cに把持された種結晶14が融液5に着液される。種結晶14を融液5になじませた後引上げ軸4aが上昇する。シードチャック4cに把持された種結晶14が上昇するに応じてシリコン単結晶10が成長する。
In the quartz crucible 3, polycrystalline silicon (Si) is heated and melted. When the temperature of the
引上げの際、石英るつぼ3は回転軸15によって回転する。また引上げ機構4の引上げ軸4aは回転軸15と逆方向にあるいは同方向に回転する。
At the time of pulling up, the quartz crucible 3 is rotated by the rotating
回転軸15は鉛直方向に駆動することができ、石英るつぼ3を上下動させ任意のるつぼ位置に移動させることができる。
The
CZ炉2内と外気を遮断することで炉2内は真空(たとえば20Torr程度)に維持される。すなわちCZ炉2には不活性ガスとしてのアルゴンガス7が供給され、CZ炉2の排気口からポンプによって排気される。これにより炉2内は所定の圧力に減圧される。 By shutting off the outside air from the CZ furnace 2, the inside of the furnace 2 is maintained in a vacuum (for example, about 20 Torr). That is, argon gas 7 as an inert gas is supplied to the CZ furnace 2 and is exhausted from the exhaust port of the CZ furnace 2 by a pump. Thereby, the inside of the furnace 2 is depressurized to a predetermined pressure.
単結晶引上げのプロセス(1バッチ)の間で、CZ炉2内には種々の蒸発物が発生する。そこでCZ炉2にアルゴンガス7を供給してCZ炉2外に蒸発物とともに排気してCZ炉2内から蒸発物を除去しクリーンにしている。アルゴンガス7の供給流量は1バッチ中の各工程ごとに設定する。 Various evaporants are generated in the CZ furnace 2 during the single crystal pulling process (one batch). Therefore, the argon gas 7 is supplied to the CZ furnace 2 and exhausted together with the evaporated substance outside the CZ furnace 2 to remove the evaporated substance from the CZ furnace 2 and clean it. The supply flow rate of the argon gas 7 is set for each process in one batch.
シリコン単結晶10の引上げに伴い融液5が減少する。融液5の減少に伴い融液5と石英るつぼ3との接触面積が変化し石英るつぼ3からの酸素溶解量が変化する。この変化が、引上げられるシリコン単結晶10中の酸素濃度分布に影響を与える。
As the silicon
石英るつぼ3の上方にあって、シリコン単結晶10の周囲には、熱遮蔽板8(ガス整流筒)が設けられている。熱遮蔽板8は、CZ炉2内に上方より供給されるキャリアガスとしてのアルゴンガス7を、融液表面5aの中央に導き、さらに融液表面5aを通過させて融液表面5aの周縁部に導く。そして、アルゴンガス7は、融液5から蒸発したガスとともに、CZ炉2の下部に設けた排気口から排出される。このため液面上のガス流速を安定化することができ、融液5から蒸発する酸素を安定な状態に保つことができる。
A heat shielding plate 8 (gas rectifying cylinder) is provided above the quartz crucible 3 and around the silicon
また熱遮蔽板8は、種結晶14および種結晶14により成長されるシリコン単結晶10を、石英るつぼ3、融液5、ヒータ9などの高温部で発生する輻射熱から、断熱、遮蔽する。また熱遮蔽板8は、シリコン単結晶10に、炉内で発生した不純物(たとえばシリコン酸化物)等が付着して、単結晶育成を阻害することを防止する。熱遮蔽板8の下端と融液表面5aとの距離Dの大きさは、回転軸15を上昇下降させ、石英るつぼ3の上下方向位置を変化させることで調整することができる。また熱遮蔽板8を昇降装置により上下方向に移動させて距離Dを調整してもよい。
The heat shielding plate 8 insulates and shields the
融液5から引上げられるシリコン単結晶10の周囲には、クーラ20が配置されている。クーラ20は、熱遮蔽板8の内側に配置されている。クーラ20は、シリコン単結晶10を冷却しつつシリコン単結晶10を引上げ成長させるために設けられている。
A cooler 20 is disposed around the silicon
本実施例では、水冷型のクーラ20がCZ炉2内に配置される場合を想定する。
In the present embodiment, it is assumed that the water-cooled
図2は、クーラ20の冷却水回路の構成図である。 FIG. 2 is a configuration diagram of a cooling water circuit of the cooler 20.
クーラ20は、たとえば、引上げ中のシリコン単結晶(インゴット)10を取り巻くように螺旋状に形成された管21として構成されている。管21の入口21aは、CZ炉2の外部の供給管22と接続されている。管21の出口21bは、CZ炉2の外部の戻り管23と接続されている。ポンプ24の吐出口は、供給管22に連通している。タンク25は、戻り管23に連通している。ポンプ24が作動すると、冷却水が圧送され、供給管22、管21の入口21aを介して管21内を所定の流量で流れる。これにより管21の内部の冷却水と、管21の周囲のシリコン単結晶10を含む熱源との間で熱交換が行われ、シリコン単結晶10を含む熱源から放熱された熱が吸収される。熱を吸収した冷却水は、管21の出口21bから戻り管23を介してタンク25に排出される。ポンプ24は、タンク25の冷却水を吸い上げ、再度、冷却水を圧送する。以上のように冷却水がクーラ20内を循環することにより、引上げ中のシリコン単結晶10が冷却される。なお、図2では、熱を吸収した冷却水を放熱させるための熱交換器は省略している。
The cooler 20 is configured, for example, as a tube 21 formed in a spiral shape so as to surround the silicon single crystal (ingot) 10 being pulled up. An
ここで、クーラ20の吸熱量Q(W)は、Toutを管21の出口21b側の冷却水の温度(K)、Tinを管21の入口21a側の冷却水の温度(K)、fを冷却水の流量(g/sec)、cを水の比熱(約4.19J/g.K)として、下記(1)式で表すことができる。
Here, the endothermic amount Q (W) of the cooler 20 is defined as follows: Tout is the temperature (K) of the cooling water on the
Q=(Tout−Tin)×f×c …(1)
クーラ20の吸熱量Qを求めるには、たとえば図2に示すように、供給管22に温度計測用センサ31を設け、戻り管23に温度計測用センサ32および流量計33を設け、温度計測用センサ31によって入口側冷却水温Tinを計測し、温度計測用センサ32によって出口側冷却水温Toutを計測し、流量計33によって冷却水流量fを計測し、これら計測された入口側冷却水温Tin、出口側冷却水温Toutを上記(1)式に代入して、吸熱量Qを演算すればよい。
Q = (Tout−Tin) × f × c (1)
In order to obtain the endothermic amount Q of the cooler 20, for example, as shown in FIG. 2, a
クーラ20は、シリコン単結晶10の冷却効果を高め、引上速度の高速化を可能にする。このためクーラ20の設置により、シリコン単結晶10が成長する時間を大幅に短縮することができる。また、シリコン単結晶10の成長時間の短縮は、シリコン融液5からの蒸発物による炉内環境の悪化や、石英るつぼ3の劣化による単結晶崩れを抑制できる。このためシリコン単結晶10の成長速度Vの高速化を図ることによって、シリコン単結晶10の生産性を向上させることができる。
The cooler 20 enhances the cooling effect of the silicon
本実施形態の装置では、クーラ20は、昇降自在に配置されており、クーラ20の位置Pが調整自在となっている。 In the apparatus according to the present embodiment, the cooler 20 is disposed so as to be movable up and down, and the position P of the cooler 20 is adjustable.
(第1実施例)
図1、図2に示す装置構成にて、無欠陥のシリコン単結晶10を製造することができる引上げ条件が、クーラ20の吸熱量Qによってどのように変化するかについて実験を行なった。実験の条件は、以下のとおりである。
(First embodiment)
An experiment was conducted on how the pulling conditions under which the defect-free silicon
まず、CZ炉2のホットゾーンの大きさは、22インチである。石英るつぼ3に、120kgの素材を装填して、直径200mmのシリコン単結晶10のインゴットを合計8本引上げた。引上げられた各インゴットに、引上げられた順番に、インゴットを特定するナンバー、NO.1、NO.2,NO.3、NO.4、NO.5、NO.6,NO.7、NO.8を付与した。引上げ条件は、引上げ速度V以外は全てのインゴットについて同一の条件となるように管理した。クーラ20の冷却水流量は、133(g/sec)に設定した。
First, the size of the hot zone of the CZ furnace 2 is 22 inches. A quartz crucible 3 was loaded with 120 kg of raw material, and a total of eight ingots of silicon
NO.5のインゴット引上げ終了後、短時間、冷却水をクーラ20に流さずにクーラ20の管を空焼きした。なお、この空焼きにより管の変色などの外観上観察できる変化はみられなかった。
NO. After the completion of pulling up the
図3、図4に実験結果を示す。 3 and 4 show the experimental results.
図3は、シリコン単結晶10の軸方向位置、つまりインゴット直胴部の長さとクーラ20の吸熱量Q(kW)との関係を、各インゴットのナンバー毎に示している。
FIG. 3 shows the relationship between the axial position of the silicon
図4(a)は、シリコン単結晶10の軸方向位置、つまりインゴット直胴部の長さと引上げ速度Vのベース値Vpgに対する変化量ΔV(mm/min)との関係を、NO.1、NO.2,NO.3、NO.4、NO.5の各インゴット毎に示している。
4A shows the relationship between the axial position of the silicon
図4(b)は、シリコン単結晶10の軸方向位置、つまりインゴット直胴部の長さと引上げ速度Vのベース値Vpgに対する変化量ΔV(mm/min)との関係を、NO.6,NO.7、NO.8の各インゴット毎に示している。
4B shows the relationship between the axial position of the silicon
ここで、引上げ速度Vのベース値Vpgとは、無欠陥のシリコン単結晶10を製造することができたときの引上げ速度のことであり、図4では、シリコン単結晶10の軸方向のすべての位置でのベース値Vpgを0に定めている。
Here, the base value Vpg of the pulling speed V is a pulling speed when the defect-free silicon
図4では、ボイド欠陥(V欠陥)があったものを▼、無欠陥であったものを●、転位クラスタ(I欠陥)があったものを×で示している。 In FIG. 4, those having void defects (V defects) are indicated by も の, those having no defects are indicated by ●, and those having dislocation clusters (I defects) are indicated by ×.
図3から、NO.1からNO.5の各インゴットの引上げ時に比べて、NO.6からNO.8の各インゴットの引上げ時の方がクーラ20の吸熱量Qが約1kW、低下していることがわかる。これら各インゴットについて欠陥評価を行なった結果が図4に示されている。ボイド欠陥(V欠陥)については赤外トモグラフ法により欠陥の有無を評価した。また転位クラスタ(I欠陥)については、セコエッチング後の光学顕微鏡観察により欠陥の有無を評価した。いずれかの欠陥がウェーハ面内に一部でも存在したら「欠陥有り」とし、いずれの欠陥も検出されなければ、「無欠陥」と判定した。 From FIG. 1 to NO. Compared to when each ingot of No. 5 is pulled up, NO. 6 to NO. It can be seen that the heat absorption amount Q of the cooler 20 is reduced by about 1 kW when each of the ingots 8 is pulled up. FIG. 4 shows the results of defect evaluation for each of these ingots. About the void defect (V defect), the presence or absence of the defect was evaluated by the infrared tomography method. Moreover, about the dislocation cluster (I defect), the presence or absence of the defect was evaluated by observation with an optical microscope after secco etching. If any of the defects existed in the wafer surface, it was determined as “defect”, and if any defect was not detected, it was determined as “no defect”.
図4(a)からわかるように、引上げ速度Vのベース値Vpgに対する変化量ΔVがゼロの近傍、つまり引上げ速度Vがベース値Vpg近傍にあるときには、無欠陥のシリコン単結晶10を製造することができた。また無欠陥のシリコン単結晶10を製造することができる製造条件下でのクーラ20の吸熱量Qを参照値Qrefと定義する。
As can be seen from FIG. 4A, when the amount of change ΔV of the pulling rate V with respect to the base value Vpg is near zero, that is, when the pulling rate V is near the base value Vpg, a defect-free silicon
図4(b)からわかるように、クーラ20の吸熱量Qが参照値Qrefから1kW程度低下すると、引上げ速度Vがベース値Vpg近傍では、無欠陥のシリコン単結晶10を製造することができなかった。無欠陥のシリコン単結晶10を製造するには、引上げ速度Vをベース値Vpgから更に0.01mm/min以上低下させる必要があることがわかる。
As can be seen from FIG. 4B, when the endothermic amount Q of the cooler 20 is reduced by about 1 kW from the reference value Qref, the defect-free silicon
NO.1からNO.5の各インゴットの引上げ時を示す図4(a)と、NO.6からNO.8の各インゴットの引上げ時を示す図4(b)とでは、クーラ20の吸熱量Qに約1kWの差がある。これはクーラ20の吸熱量Qの参照値Qrefの5〜6%に相当する。 NO. 1 to NO. 5 (a) showing the time of pulling up each ingot in FIG. 6 to NO. In FIG. 4 (b) showing when each ingot 8 is pulled up, there is a difference of about 1 kW in the heat absorption amount Q of the cooler 20. This corresponds to 5 to 6% of the reference value Qref of the heat absorption amount Q of the cooler 20.
このようにクーラ20の吸熱量Qが参照値Qrefの5〜6%程度ばらついたときには、欠陥の出現速度が変化して、引上げ速度Vをベース値Vpgから0.01mm/min以上変化させなければ、無欠陥のシリコン単結晶10を製造することができない。
Thus, when the endothermic amount Q of the cooler 20 varies by about 5 to 6% of the reference value Qref, the appearance speed of defects changes, and the pulling speed V must be changed from the base value Vpg by 0.01 mm / min or more. The defect-free silicon
また、NO.1からNO.5の各インゴットの引上げ時(図4(a))においても、クーラ20の吸熱量Qは、参照値Qrefの3%ないし4%程度ばらついた。しかし、そのときには欠陥出現速度は殆ど変化せず、引上げ速度Vがベース値Vpg近傍で、無欠陥のシリコン単結晶10を製造することができた。
In addition, NO. 1 to NO. Even when each ingot of No. 5 was pulled up (FIG. 4A), the endothermic amount Q of the cooler 20 varied by about 3% to 4% of the reference value Qref. However, at that time, the defect appearance rate hardly changed, and the defect-free silicon
このようにクーラ20の吸熱量Qが参照値Qrefの3%ないし4%程度しかばらつかないときには、欠陥の出現速度は殆ど変化せず、引上げ速度Vをベース値Vpg近傍のままで、無欠陥のシリコン単結晶10を製造することができる。
Thus, when the endothermic amount Q of the cooler 20 varies by about 3% to 4% of the reference value Qref, the appearance speed of defects hardly changes, and the pulling speed V remains in the vicinity of the base value Vpg without any defects. The silicon
したがって、無欠陥のシリコン単結晶10を製造することができる製造条件下でのクーラ20の吸熱量Qの参照値Qrefと引上げ速度Vのベース値Vpgを予め設定しておき、クーラ20の吸熱量Qの参照値Qrefに対する変化量ΔQが、参照値Qrefの4%未満では、引上げ速度Vをベース値Vpgから修正することはしないが、クーラ20の吸熱量Qの参照値Qrefに対する変化量ΔQが、参照値Qrefの4%以上となる場合には、引上げ速度Vをベース値Vpgから0.01mm/min以上変化させるように修正して、シリコン単結晶を10を引上げればよい、ということになる。
Accordingly, the reference value Qref of the endothermic amount Q of the cooler 20 and the base value Vpg of the pulling speed V under the manufacturing conditions capable of manufacturing the defect-free silicon
図5は、第1実施例の制御ブロック図を示している。 FIG. 5 shows a control block diagram of the first embodiment.
同図5に示すように、この制御は、シリコン単結晶10の引上げ中にクーラ20の吸熱量Qを計測し、吸熱量Qの計測値Qと参照値Qrefとの差Q−Qrefに応じた引上げ速度修正量Vqを求め、この引上げ速度修正量Vqによって、ベース値Vpgを修正して、修正された引上げ速度Vにて、シリコン単結晶10を引上げるというものである。
As shown in FIG. 5, this control measures the endothermic amount Q of the cooler 20 during the pulling of the silicon
なお、水の比熱c、クーラ20の吸熱量Qの参照値Qref、引上げ速度プログラムVpg、引上げ速度修正量Vqは、記憶装置に予め記憶されておかれるものとする。 It is assumed that the specific heat c of water, the reference value Qref of the heat absorption amount Q of the cooler 20, the pulling speed program Vpg, and the pulling speed correction amount Vq are stored in advance in the storage device.
すなわち、温度計測用センサ31によって入口側冷却水温Tinが計測され(処理101)、温度計測用センサ32によって出口側冷却水温Toutが計測され(処理102)、出口側冷却水温Toutから入口側冷却水温Tinを減算して、Tout−Tinが求められる(処理103)。一方、流量計33によって冷却水流量fが計測される(処理104)。 That is, the inlet side cooling water temperature Tin is measured by the temperature measurement sensor 31 (process 101), the outlet side cooling water temperature Tout is measured by the temperature measurement sensor 32 (process 102), and the inlet side cooling water temperature is calculated from the outlet side cooling water temperature Tout. Tin is subtracted to obtain Tout-Tin (process 103). On the other hand, the coolant flow rate f is measured by the flow meter 33 (process 104).
そして、水の比熱cが記憶装置から読み出され、水の比熱cと上述のごとく求められたTout−Tinと、冷却水の流量fとに基づいて、上述の(1)式(Q=(Tout−Tin)×f×c)の演算処理が行われ、クーラ20の吸熱量Q(kW)が求められる(処理105)。 Then, the specific heat c of the water is read from the storage device, and based on the specific heat c of the water, Tout−Tin determined as described above, and the flow rate f of the cooling water, the above equation (1) (Q = ( (Tout−Tin) × f × c) is performed, and the heat absorption amount Q (kW) of the cooler 20 is obtained (processing 105).
クーラ20の吸熱量Qの参照値Qrefが記憶装置から読み出され(処理106)、上述のごとく計測されたクーラ20の現在の吸熱量Qから参照値Qrefが減算され、クーラ20の吸熱量Qの参照値Qrefに対する変化量ΔQ(=Q−Qref)が求められる(処理107)。 The reference value Qref of the heat absorption amount Q of the cooler 20 is read from the storage device (process 106), the reference value Qref is subtracted from the current heat absorption amount Q of the cooler 20 measured as described above, and the heat absorption amount Q of the cooler 20 is calculated. A change amount ΔQ (= Q−Qref) with respect to the reference value Qref is obtained (processing 107).
つぎに、クーラ20の吸熱量Qの参照値Qrefに対する変化量ΔQに応じて引上げ速度Vが修正される(処理108〜111)。 Next, the pulling speed V is corrected according to the amount of change ΔQ of the endothermic amount Q of the cooler 20 with respect to the reference value Qref (processing 108 to 111).
図6(a)は、引上げ速度Vのプログラム、つまりベース値Vpgをシリコン単結晶10の長さ(軸方向位置)に対応させて示している。図6(b)は、引上げ速度修正量Vqをシリコン単結晶10の長さ(軸方向位置)に対応させて示している。図6(c)は、修正された引上げ速度Vを、シリコン単結晶10の長さ(軸方向位置)に対応させて示している。
FIG. 6A shows a program of the pulling speed V, that is, the base value Vpg corresponding to the length (axial position) of the silicon
図6(b)に示すように、引上げ速度修正量Vqは、上述のクーラ20の吸熱量Qの参照値Qrefに対する変化量ΔQ(=Q−Qref)がプラスである場合、つまり計測した吸熱量Qが参照値Qrefから増加した場合には、プラスとなる特性L1を有し、同変化量ΔQ(=Q−Qref)がマイナスである場合、つまり計測した吸熱量Qが参照値Qrefから低下した場合には、マイナスとなる特性L2を有している。引上げ速度修正量Vqの絶対値は、上述のクーラ20の吸熱量Qの参照値Qrefに対する変化量ΔQ(=Q−Qref)の絶対値の大きさに比例して大きくなる。ただし、上述したようにクーラ20の吸熱量Qの参照値Qrefに対する変化量ΔQが、参照値Qrefの3%以下には、引上げ速度修正量Vqはゼロとなる。同変化量ΔQが、参照値Qrefの4%以上となる場合には、引上げ速度修正量Vqは0.01mm/min以上の値であって同変化量ΔQの絶対値に比例して大きくなるように、設定されている。 As shown in FIG. 6B, the pulling speed correction amount Vq is the amount of change in heat absorption Q of the cooler 20 described above when the change amount ΔQ (= Q−Qref) with respect to the reference value Qref is positive, that is, the measured heat absorption amount. When Q increases from the reference value Qref, it has a positive characteristic L1, and when the change amount ΔQ (= Q−Qref) is negative, that is, the measured heat absorption amount Q decreases from the reference value Qref. In some cases, it has a negative characteristic L2. The absolute value of the pulling speed correction amount Vq increases in proportion to the magnitude of the absolute value of the change amount ΔQ (= Q−Qref) with respect to the reference value Qref of the heat absorption amount Q of the cooler 20 described above. However, as described above, when the amount of change ΔQ of the endothermic amount Q of the cooler 20 with respect to the reference value Qref is 3% or less of the reference value Qref, the pulling speed correction amount Vq is zero. When the change amount ΔQ is 4% or more of the reference value Qref, the pulling speed correction amount Vq is 0.01 mm / min or more and increases in proportion to the absolute value of the change amount ΔQ. Is set.
クーラ20の吸熱量Qの参照値Qrefに対する変化量ΔQ(=Q−Qref)に応じた引上げ速度修正量Vqが読み出されるとともに(処理108)、引上げ速度Vのプログラム、つまりベース値Vpgが読み出される(処理109)。そして、両者が加算されて(処理110)、修正された引上げ速度V(=Vpg+Vq)が求められる。すなわち、上述のクーラ20の吸熱量Qの参照値Qrefに対する変化量ΔQ(=Q−Qref)がプラスである場合、つまり計測した吸熱量Qが参照値Qrefから増加した場合には、ベース値Vpgに対して増加するような特性L11で引上げ速度Vが修正され、同変化量ΔQ(=Q−Qref)がマイナスである場合、つまり計測した吸熱量Qが参照値Qrefから低下した場合には、ベース値Vpgに対して低下するような特性L12で引上げ速度Vが修正される(処理111)。 The pull-up speed correction amount Vq corresponding to the change amount ΔQ (= Q−Qref) of the endothermic amount Q of the cooler 20 with respect to the reference value Qref is read (process 108), and the pull-up speed V program, that is, the base value Vpg is read. (Processing 109). Then, both are added (processing 110), and a corrected pulling speed V (= Vpg + Vq) is obtained. That is, when the amount of change ΔQ (= Q−Qref) of the endothermic amount Q of the cooler 20 with respect to the reference value Qref is positive, that is, when the measured endothermic amount Q increases from the reference value Qref, the base value Vpg. When the pulling speed V is corrected with the characteristic L11 that increases with respect to, and the change amount ΔQ (= Q−Qref) is negative, that is, when the measured heat absorption amount Q decreases from the reference value Qref, The pulling speed V is corrected with the characteristic L12 that decreases with respect to the base value Vpg (processing 111).
引上げ機構4の引上げ軸4aの引上げ速度Vは、この修正された引上げ速度V(=Vpg+Vq)に調整されて、シリコン単結晶10が引上げられる。
The pulling speed V of the pulling shaft 4a of the pulling mechanism 4 is adjusted to the corrected pulling speed V (= Vpg + Vq), and the silicon
以上のように本実施例によれば、クーラ20によってシリコン単結晶10を冷却する能力が変化したときの変化量(ΔQ)と、引上げ速度Vの修正量(Vq)との関係を明らかにし、その関係に基づき引上げ速度Vを修正するようにしたので、簡単な方法で再現よく無欠陥のシリコン単結晶10を安定して製造できるようになる。
As described above, according to the present embodiment, the relationship between the change amount (ΔQ) when the ability to cool the silicon
(第2実施例)
上述の第1実施例では、シリコン単結晶10の引上げ中にクーラ20の吸熱量Qの変化を捉えて引上げ速度Vを修正するようにしている。しかし、クーラ20の吸熱量Qが変化するイベントが発生する際に、クーラ20の吸熱量Qの変化を予測して、引上げ速度Vを修正するような実施も可能である。
(Second embodiment)
In the first embodiment described above, the pulling speed V is corrected by capturing the change in the endothermic amount Q of the cooler 20 during pulling of the silicon
図7は、第2実施例の制御ブロック図を示している。 FIG. 7 shows a control block diagram of the second embodiment.
同図7に示すように、この制御は、クーラ20の吸熱量Qが変化するイベントが発生する際に、クーラ20の吸熱量Qの参照値Qrefに対する変化量ΔQを予測し、この予測された変化量ΔQに応じた引上げ速度修正量Vqを求め、この引上げ速度修正量Vqによって、ベース値Vpgを修正して、修正された引上げ速度Vにて、シリコン単結晶10を引上げるというものである。なお、イベント毎のクーラ20の吸熱量Qの予測変化量ΔQ、引上げ速度プログラム、引上げ速度修正量Vqは、記憶装置に予め記憶されておかれるものとする。
As shown in FIG. 7, this control predicts a change amount ΔQ with respect to the reference value Qref of the endothermic amount Q of the cooler 20 when an event in which the endothermic amount Q of the cooler 20 changes occurs. The pulling speed correction amount Vq corresponding to the change amount ΔQ is obtained, the base value Vpg is corrected by the pulling speed correction amount Vq, and the silicon
ここで、イベントとは、単結晶引上げ装置1(引上げ機)を変更したとき、異なるクーラ20に変更したとき、シリコン単結晶10を途中まで引上げたが多結晶になったため再度融液5に漬け直して再溶解してから引上げたとき、つぎのバッチに移行するとき(一定時間変化する毎)などである。これらイベントの発生は、自動的に検出され、イベントの種類とイベントが発生したことを示す信号が出力される。あるいは、イベント発生があると、オペレータは手動にて、操作盤を操作してイベントの種類とイベントが発生したことを示す信号を出力させる(処理201)。
Here, the event means that, when the single crystal pulling apparatus 1 (pulling machine) is changed, or when it is changed to a
つぎにイベントの種類に対応するクーラ20の吸熱量Qの予測変化量ΔQ(=Q−Qref)が読み出される(処理202)。 Next, the predicted change amount ΔQ (= Q−Qref) of the endothermic amount Q of the cooler 20 corresponding to the type of event is read (process 202).
つぎに、クーラ20の吸熱量Qの参照値Qrefに対する予測変化量ΔQに応じて引上げ速度Vが修正される(処理203〜205)。 Next, the pulling speed V is corrected according to the predicted change amount ΔQ with respect to the reference value Qref of the heat absorption amount Q of the cooler 20 (processing 203 to 205).
第1実施例と同様に、引上げ速度Vのプログラム、つまりベース値Vpgと、引上げ速度修正量Vqとが、シリコン単結晶10の長さ(軸方向位置)に対応づけられて、記憶されている(図6(a)、(b))。
As in the first embodiment, the pulling speed V program, that is, the base value Vpg and the pulling speed correction amount Vq are stored in association with the length (axial position) of the silicon
そこで、クーラ20の吸熱量Qの参照値Qrefに対する予測変化量ΔQ(=Q−Qref)に応じた引上げ速度修正量Vqが読み出され(処理203)、引上げ速度Vのプログラム、つまりベース値Vpgが読み出される(処理204)。そして、両者が加算されて、修正された引上げ速度V(=Vpg+Vq)が求められる。修正された引上げ速度Vは、修正引上げ速度Vのプログラムとして、シリコン単結晶10の長さ(軸方向位置)に対応づけられて、記憶装置に記憶される(図6(c))。
Accordingly, the pulling speed correction amount Vq corresponding to the predicted change ΔQ (= Q−Qref) with respect to the reference value Qref of the endothermic amount Q of the cooler 20 is read (processing 203), and the pulling speed V program, that is, the base value Vpg. Is read (process 204). Then, both are added to obtain a corrected pulling speed V (= Vpg + Vq). The corrected pulling speed V is stored in the storage device in association with the length (axial position) of the silicon
このためイベント発生以後は、修正引上げ速度Vのプログラムを用いて引上げ機構4の引上げ軸4aの引上げ速度Vが調整されて、シリコン単結晶10が引上げられる。すなわち、現在のシリコン単結晶10の長さ(軸方向位置)に対応する修正引上げ速度V(=Vpg+Vq)が読み出され、この修正引上げ速度Vが得られるように、引上げ機構4の引上げ軸4aの引上げ速度Vが調整されて、シリコン単結晶10が引上げられる(処理205)。
For this reason, after the occurrence of the event, the pulling speed V of the pulling shaft 4a of the pulling mechanism 4 is adjusted using the program of the corrected pulling speed V, and the silicon
なお、本第2実施例においても、第1実施例と同様に、クーラ20の吸熱量Qの予測変化量ΔQが、参照値Qの4%未満では、引上げ速度Vの修正はされず、同予測変化量ΔQが、参照値Qの4%以上である場合に、引上げ速度Vがベース値Vpgから0.01mm/min以上変化するよう修正されて、シリコン単結晶10が引上げられる。
In the second embodiment, similarly to the first embodiment, when the predicted change amount ΔQ of the endothermic amount Q of the cooler 20 is less than 4% of the reference value Q, the pulling speed V is not corrected, and the same When the predicted change amount ΔQ is 4% or more of the reference value Q, the pulling speed V is corrected to change from the base value Vpg by 0.01 mm / min or more, and the silicon
なお、この実施例では、各処理が自動的に行なわれる場合を想定したが、プログラムの作成を含む各処理を手動にて、あるいは各処理のうち一部の処理を手動にて行う実施も可能である。
以上のように本第2実施例によれば、クーラ20によってシリコン単結晶10を冷却する能力が変化したときの変化量(ΔQ)と、引上げ速度Vの修正量(Vq)との関係を明らかにし、その関係に基づき、予測変化量に応じて引上げ速度Vを修正するようにしたので、簡単な方法で再現よく無欠陥のシリコン単結晶10を安定して製造できるようになる。
In this embodiment, it is assumed that each process is automatically performed. However, each process including the creation of a program may be performed manually or a part of each process may be performed manually. It is.
As described above, according to the second embodiment, the relationship between the change amount (ΔQ) when the ability to cool the silicon
(第3実施例)
上述の第1実施例では、シリコン単結晶10の引上げ中にクーラ20の吸熱量Qが参照値Qrefから変化した場合に引上げ速度Vを修正するようにしている。しかし、シリコン単結晶10の引上げ中にクーラ20の吸熱量Qが変化した場合に、その変化をなくし参照値Qrefに戻すように、クーラ20の位置Pを修正してもよい。
(Third embodiment)
In the first embodiment described above, the pulling speed V is corrected when the endothermic amount Q of the cooler 20 changes from the reference value Qref during pulling of the silicon
図8は、第3施例の制御ブロック図を示している。 FIG. 8 shows a control block diagram of the third embodiment.
同図8に示すように、この制御は、クーラ20の吸熱量Qを計測し、クーラ20の吸熱量Qの計測値Qと参照値Qrefとの差ΔQに対応するクーラ20の昇降距離Pqだけクーラ20の位置Pを修正して、シリコン単結晶10を引上げるというものである。
As shown in FIG. 8, this control measures the endothermic amount Q of the cooler 20, and only the elevation distance Pq of the cooler 20 corresponding to the difference ΔQ between the measured value Q of the endothermic amount Q of the cooler 20 and the reference value Qref. The position P of the cooler 20 is corrected and the silicon
なお、水の比熱c、クーラ20の吸熱量Qの参照値Qref、クーラ位置プログラムPpg、クーラ位置修正量Pqは、記憶装置に予め記憶されておかれるものとする。 It is assumed that the specific heat c of water, the reference value Qref of the heat absorption amount Q of the cooler 20, the cooler position program Ppg, and the cooler position correction amount Pq are stored in advance in the storage device.
すなわち、温度計測用センサ31によって入口側冷却水温Tinが計測され(処理301)、温度計測用センサ32によって出口側冷却水温Toutが計測され(処理302)、出口側冷却水温Toutから入口側冷却水温Tinを減算して、Tout−Tinが求められる(処理303)。一方、流量計33によって冷却水流量fが計測される(処理304)。 That is, the inlet side cooling water temperature Tin is measured by the temperature measurement sensor 31 (process 301), the outlet side cooling water temperature Tout is measured by the temperature measurement sensor 32 (process 302), and the inlet side cooling water temperature is calculated from the outlet side cooling water temperature Tout. By subtracting Tin, Tout-Tin is obtained (processing 303). On the other hand, the coolant flow rate f is measured by the flow meter 33 (process 304).
そして、水の比熱cが記憶装置から読み出され、水の比熱cと上述のごとく求められたTout−Tinと、冷却水の流量fとに基づいて、上述の(1)式(Q=(Tout−Tin)×f×c)の演算処理が行われ、クーラ20の吸熱量Q(kW)が求められる(処理305)。 Then, the specific heat c of the water is read from the storage device, and based on the specific heat c of the water, Tout−Tin determined as described above, and the flow rate f of the cooling water, the above equation (1) (Q = ( (Tout−Tin) × f × c) is performed, and the heat absorption amount Q (kW) of the cooler 20 is obtained (processing 305).
クーラ20の吸熱量Qの参照値Qrefが記憶装置から読み出され(処理306)、上述のごとく計測されたクーラ20の現在の吸熱量Qから参照値Qrefが減算され、クーラ20の吸熱量Qの参照値Qrefに対する変化量ΔQ(=Q−Qref)が求められる(処理307)。 The reference value Qref of the heat absorption amount Q of the cooler 20 is read from the storage device (process 306), the reference value Qref is subtracted from the current heat absorption amount Q of the cooler 20 measured as described above, and the heat absorption amount Q of the cooler 20 is obtained. A change amount ΔQ (= Q−Qref) with respect to the reference value Qref is obtained (processing 307).
つぎに、クーラ20の吸熱量Qの参照値Qrefに対する変化量ΔQに応じてクーラ20の位置Pが修正される(処理308〜311)。 Next, the position P of the cooler 20 is corrected according to the change amount ΔQ of the endothermic amount Q of the cooler 20 with respect to the reference value Qref (processing 308 to 311).
クーラ位置プログラムPpgは、無欠陥のシリコン単結晶10を製造することができる製造条件下でのクーラ20の基準位置Ppgとして予め設定されている。クーラ位置プログラム、つまりクーラ20の基準位置Ppgは、図6(a)と同様に、シリコン単結晶10の長さ(軸方向位置)に対応させて設定しておいてもよい。
The cooler position program Ppg is set in advance as a reference position Ppg of the cooler 20 under manufacturing conditions that can manufacture the defect-free silicon
図9は、クーラ20の吸熱量Qを参照値Qrefにするための、クーラ20の昇降距離Pqと、クーラ20の吸熱量Qの変化量との関係を示している。図9では、クーラ20の基準となる位置を0に定めている。 FIG. 9 shows the relationship between the elevating distance Pq of the cooler 20 and the amount of change in the endothermic amount Q of the cooler 20 in order to set the endothermic amount Q of the cooler 20 to the reference value Qref. In FIG. 9, the reference position of the cooler 20 is set to zero.
図9に示すように、クーラ20の位置Pが降下するに伴い、クーラ20の吸熱量Qは増加し、クーラ20の位置Pが上昇するに伴い、クーラ20の吸熱量Qは低下する。 As shown in FIG. 9, the endothermic amount Q of the cooler 20 increases as the position P of the cooler 20 decreases, and the endothermic amount Q of the cooler 20 decreases as the position P of the cooler 20 increases.
そこで、図9に示す関係に基づき、クーラ20の吸熱量Qの参照値Qrefに対する変化量ΔQ(=Q−Qref)に応じたクーラ20の昇降量(クーラ位置修正量)Pqが読み出されるとともに(処理308)、クーラ位置プログラム、つまりクーラ20の基準位置Ppgが読み出される(処理309)。そして、両者が加算されて(処理310)、修正されたクーラ位置P(=Ppg+Pq)が求められる。すなわち、上述のクーラ20の吸熱量Qの参値Qrefに対する変化量ΔQ(=Q−Qref)がプラスである場合、つまり計測した吸熱量Qが参照値Qrefから増加した場合には、クーラ基準位置Ppgからクーラ20が上昇するようにクーラ20の位置Pが修正され、同変化量ΔQ(=Q−Qref)がマイナスである場合、つまり計測した吸熱量Qが参照値Qrefから低下した場合には、クーラ基準位置Ppgからクーラ20が下降するようにクーラ20の位置Pが修正される(処理311)。 Therefore, based on the relationship shown in FIG. 9, the raising / lowering amount (cooler position correction amount) Pq of the cooler 20 corresponding to the change amount ΔQ (= Q−Qref) of the endothermic amount Q of the cooler 20 with respect to the reference value Qref is read ( Process 308), the cooler position program, that is, the reference position Ppg of the cooler 20 is read (process 309). Then, both are added (process 310), and a corrected cooler position P (= Ppg + Pq) is obtained. That is, when the amount of change ΔQ (= Q−Qref) of the endothermic amount Q of the cooler 20 with respect to the reference value Qref is positive, that is, when the measured endothermic amount Q is increased from the reference value Qref, the cooler reference position When the position P of the cooler 20 is corrected so that the cooler 20 rises from Ppg and the change amount ΔQ (= Q−Qref) is negative, that is, when the measured endothermic amount Q is reduced from the reference value Qref. The position P of the cooler 20 is corrected so that the cooler 20 descends from the cooler reference position Ppg (process 311).
そして、この修正されたクーラ20の位置Pにて、シリコン単結晶10が引上げられる。
The silicon
なお、本第3実施例においても、第1実施例と同様に、クーラ20の吸熱量Qの変化量ΔQが、参照値Qの4%未満では、クーラ20の位置Pの修正はされず、同変化量ΔQが、参照値Qの4%以上である場合に、クーラ20の位置Pが修正されて、シリコン単結晶10が引上げられる。
以上のように本第3実施例によれば、クーラ20によってシリコン単結晶10を冷却する能力が変化したときの変化量(ΔQ)と、クーラ位置Pの修正量(Pq)との関係を明らかにし、それら関係に基づきクーラ20の位置Pを修正するようにしたので、簡単な方法で再現よく無欠陥のシリコン単結晶10を安定して製造できるようになる。
In the third embodiment, as in the first embodiment, if the change amount ΔQ of the endothermic amount Q of the cooler 20 is less than 4% of the reference value Q, the position P of the cooler 20 is not corrected. When the change amount ΔQ is 4% or more of the reference value Q, the position P of the cooler 20 is corrected and the silicon
As described above, according to the third embodiment, the relationship between the change amount (ΔQ) when the ability to cool the silicon
(第4実施例)
上述の第3実施例では、シリコン単結晶10の引上げ中にクーラ20の吸熱量Qの変化を捉えてクーラ20の位置Pを修正するようにしている。しかし、クーラ20の吸熱量Qが変化するイベントが発生する際に、クーラ20の吸熱量Qの変化を予測して、クーラ20の位置Pを修正するような実施も可能である。
(Fourth embodiment)
In the third embodiment described above, the position P of the cooler 20 is corrected by capturing the change in the endothermic amount Q of the cooler 20 during the pulling of the silicon
図10は、第2実施例の制御ブロック図を示している。 FIG. 10 shows a control block diagram of the second embodiment.
同図10に示すように、この制御は、クーラ20の吸熱量Qが変化するイベントが発生する際に、クーラ20の吸熱量Qの参照値Qrefに対する変化量ΔQを予測し、この予測された変化量ΔQに応じたクーラ位置修正量Pqを求め、このクーラ位置修正量Pqによって、クーラ20の基準位置Ppgを修正して、修正されたクーラ位置Pにて、シリコン単結晶10を引上げるというものである。なお、イベント毎のクーラ20の吸熱量Qの予測変化量ΔQ、クーラ位置プログラム、クーラ位置修正量Pqは、記憶装置に予め記憶されておかれるものとする。
As shown in FIG. 10, this control predicts the change ΔQ with respect to the reference value Qref of the endothermic amount Q of the cooler 20 when an event in which the endothermic amount Q of the cooler 20 changes occurs. A cooler position correction amount Pq corresponding to the change amount ΔQ is obtained, the reference position Ppg of the cooler 20 is corrected by the cooler position correction amount Pq, and the silicon
イベントの発生は、自動的に検出され、イベントの種類とイベントが発生したことを示す信号が出力される。あるいは、イベント発生があると、オペレータは手動にて、操作盤を操作してイベントの種類とイベントが発生したことを示す信号を出力させる(処理401)。 The occurrence of an event is automatically detected, and a signal indicating the type of event and the occurrence of the event is output. Alternatively, when an event occurs, the operator manually operates the operation panel to output a signal indicating the type of event and the occurrence of the event (process 401).
つぎにイベントの種類に対応するクーラ20の吸熱量Qの予測変化量ΔQ(=Q−Qref)が読み出される(処理402)。 Next, the predicted change amount ΔQ (= Q−Qref) of the endothermic amount Q of the cooler 20 corresponding to the type of event is read (processing 402).
つぎに、クーラ20の吸熱量Qの参照値Qrefに対する予測変化量ΔQに応じてクーラ20の位置Pが修正される(処理403〜405)。 Next, the position P of the cooler 20 is corrected according to the predicted change amount ΔQ with respect to the reference value Qref of the heat absorption amount Q of the cooler 20 (processing 403 to 405).
第3実施例と同様に、クーラ位置プログラム、つまりクーラ20の基準位置Ppgが設定されるとともに、クーラ位置修正量(クーラ昇降量)Pqが、クーラ20の吸熱量Qの変化量に対応づけられて、記憶されている(図9)。 As in the third embodiment, the cooler position program, that is, the reference position Ppg of the cooler 20 is set, and the cooler position correction amount (cooler lift amount) Pq is associated with the amount of change in the endothermic amount Q of the cooler 20. Is stored (FIG. 9).
そこで、クーラ20の吸熱量Qの参照値Qrefに対する予測変化量ΔQ(=Q−Qref)に応じたクーラ位置修正量Pqが読み出され(処理403)、クーラ位置のプログラム、つまりクーラ20の基準位置Ppgが読み出される(処理404)。そして、両者が加算されて、修正されたクーラ位置P(=Ppg+Pq)が求められる。修正されたクーラ位置Pは、修正クーラ位置Pのプログラムとして、記憶装置に記憶される。 Therefore, the cooler position correction amount Pq corresponding to the predicted change amount ΔQ (= Q−Qref) with respect to the reference value Qref of the heat absorption amount Q of the cooler 20 is read (processing 403), and the program of the cooler position, that is, the reference of the cooler 20 The position Ppg is read (process 404). And both are added and the correct | amended cooler position P (= Ppg + Pq) is calculated | required. The corrected cooler position P is stored in the storage device as a program of the corrected cooler position P.
このためイベント発生以後は、修正クーラ位置Pのプログラムを用いてクーラ20の位置Pが調整されて、シリコン単結晶10が引上げられる。すなわち、修正クーラ位置P(=Ppg+Pq)が読み出され、この修正クーラ位置Pまでクーラ20が昇降されてから、シリコン単結晶10が引上げられる(処理405)。
For this reason, after the event occurs, the position P of the cooler 20 is adjusted using the program of the corrected cooler position P, and the silicon
なお、本第4実施例においても、第1実施例と同様に、クーラ20の吸熱量Qの予測変化量ΔQが、参照値Qの4%未満では、クーラ20の位置Pの修正はされず、同予測変化量ΔQが、参照値Qの4%以上である場合に、クーラ20の位置Pが修正されて、シリコン単結晶10が引上げられる。
In the fourth embodiment, as in the first embodiment, the position P of the cooler 20 is not corrected if the predicted change ΔQ of the heat absorption amount Q of the cooler 20 is less than 4% of the reference value Q. When the predicted change amount ΔQ is 4% or more of the reference value Q, the position P of the cooler 20 is corrected and the silicon
なお、この実施例では、各処理が自動的に行なわれる場合を想定したが、プログラムの作成を含む各処理を手動にて、あるいは各処理のうち一部の処理を手動にて行う実施も可能である。
以上のように本第4実施例によれば、クーラ20によってシリコン単結晶10を冷却する能力が変化したときの変化量(ΔQ)と、クーラ位置修正量(Pq)との関係を明らかにし、その関係に基づき、予測変化量に応じてクーラ位置Pを修正するようにしたので、簡単な方法で再現よく無欠陥のシリコン単結晶10を安定して製造できるようになる。
In this embodiment, it is assumed that each process is automatically performed. However, each process including the creation of a program may be performed manually or a part of each process may be performed manually. It is.
As described above, according to the fourth embodiment, the relationship between the change amount (ΔQ) when the ability to cool the silicon
(第5実施例)
上述の第1実施例では、シリコン単結晶10の引上げ中にクーラ20の吸熱量Qが参照値Qrefから変化した場合に引上げ速度Vを修正するようにしている。しかし、シリコン単結晶10の引上げ中にクーラ20の吸熱量Qが変化した場合に、その変化をなくし参照値Qrefに戻すように、熱遮蔽板8の下端から融液5までの距離Dを修正してもよい。
(5th Example)
In the first embodiment described above, the pulling speed V is corrected when the endothermic amount Q of the cooler 20 changes from the reference value Qref during pulling of the silicon
図11は、第5施例の制御ブロック図を示している。 FIG. 11 shows a control block diagram of the fifth embodiment.
同図8に示すように、この制御は、クーラ20の吸熱量Qを計測し、クーラ20の吸熱量Qの計測値Qと参照値Qrefとの差ΔQに対応する距離Dqだけ熱遮蔽板8の下端から融液5までの距離Dを修正して、シリコン単結晶10を引上げるというものである。
As shown in FIG. 8, this control measures the endothermic amount Q of the cooler 20, and only the distance Dq corresponding to the difference .DELTA.Q between the measured value Q of the endothermic amount Q of the cooler 20 and the reference value Qref. The distance D from the lower end to the
なお、水の比熱c、クーラ20の吸熱量Qの参照値Qref、熱遮蔽板8の下端から融液5までの距離DのプログラムDpg、距離Dの修正量Dqは、記憶装置に予め記憶されておかれるものとする。
The specific heat c of water, the reference value Qref of the heat absorption amount Q of the cooler 20, the program Dpg of the distance D from the lower end of the heat shielding plate 8 to the
すなわち、温度計測用センサ31によって入口側冷却水温Tinが計測され(処理501)、温度計測用センサ32によって出口側冷却水温Toutが計測され(処理502)、出口側冷却水温Toutから入口側冷却水温Tinを減算して、Tout−Tinが求められる(処理503)。一方、流量計33によって冷却水流量fが計測される(処理504)。 That is, the inlet-side cooling water temperature Tin is measured by the temperature measurement sensor 31 (process 501), the outlet-side cooling water temperature Tout is measured by the temperature measurement sensor 32 (process 502), and the inlet-side cooling water temperature is calculated from the outlet-side cooling water temperature Tout. Tin is subtracted to obtain Tout-Tin (process 503). On the other hand, the coolant flow rate f is measured by the flow meter 33 (process 504).
そして、水の比熱cが記憶装置から読み出され、水の比熱cと上述のごとく求められたTout−Tinと、冷却水の流量fとに基づいて、上述の(1)式(Q=(Tout−Tin)×f×c)の演算処理が行われ、クーラ20の吸熱量Q(kW)が求められる(処理505)。 Then, the specific heat c of the water is read from the storage device, and based on the specific heat c of the water, Tout−Tin determined as described above, and the flow rate f of the cooling water, the above equation (1) (Q = ( (Tout−Tin) × f × c) is performed, and the heat absorption amount Q (kW) of the cooler 20 is obtained (processing 505).
クーラ20の吸熱量Qの参照値Qrefが記憶装置から読み出され(処理506)、上述のごとく計測されたクーラ20の現在の吸熱量Qから参照値Qrefが減算され、クーラ20の吸熱量Qの参照値Qrefに対する変化量ΔQ(=Q−Qref)が求められる(処理507)。 The reference value Qref of the heat absorption amount Q of the cooler 20 is read from the storage device (process 506), the reference value Qref is subtracted from the current heat absorption amount Q of the cooler 20 measured as described above, and the heat absorption amount Q of the cooler 20 is obtained. A change amount ΔQ (= Q−Qref) with respect to the reference value Qref is obtained (processing 507).
つぎに、クーラ20の吸熱量Qの参照値Qrefに対する変化量ΔQに応じて熱遮蔽板8の下端から融液5までの距離D(以下、単に、適宜、距離Dと省略する)が修正される(処理508〜511)。
Next, the distance D from the lower end of the heat shielding plate 8 to the melt 5 (hereinafter simply referred to as “distance D” as appropriate) is corrected in accordance with the amount of change ΔQ of the endothermic amount Q of the cooler 20 with respect to the reference value Qref. (
距離DプログラムDpgは、無欠陥のシリコン単結晶10を製造することができる製造条件下での基準距離Dpgとして予め設定されている。距離Dプログラム、つまり基準距離Dpgは、図6(a)と同様に、シリコン単結晶10の長さ(軸方向位置)に対応させて設定しておいてもよい。
The distance D program Dpg is set in advance as a reference distance Dpg under manufacturing conditions capable of manufacturing a defect-free silicon
図13は、クーラ20の吸熱量Qを参照値Qrefにするための、距離修正量Dqと、クーラ20の吸熱量Qの変化量(吸熱量増加率(%))との関係を示している。図13では、距離Dの基準となる位置を0に定めている。 FIG. 13 shows the relationship between the distance correction amount Dq for making the heat absorption amount Q of the cooler 20 the reference value Qref and the amount of change in the heat absorption amount Q of the cooler 20 (endothermic amount increase rate (%)). . In FIG. 13, the reference position for the distance D is set to zero.
図13の関係は、図12に示す関係と、図4にて前述したように、クーラ20の吸熱量Qが低下すると無欠陥のシリコン単結晶10を製造することができる引上げ速度Vが低下するという関係に基づき、求めることができる。
13 and the relationship shown in FIG. 12 and as described above with reference to FIG. 4, when the endothermic amount Q of the cooler 20 decreases, the pulling speed V at which the defect-free silicon
すなわち、図12は、熱遮蔽板8の下端から融液5までの距離Dの変化量と、無欠陥のシリコン単結晶10を製造することができる引上げ速度Vの変化量との関係を示している。同図12に示すように、距離Dが増加するほど無欠陥のシリコン単結晶10を製造することができる引上げ速度Vが低下する関係がある。一方、図4にて前述したように、クーラ20の吸熱量Qが低下すると無欠陥のシリコン単結晶10を製造することができる引上げ速度Vが低下するという関係がある。よって、これら両関係に基づき図13に示す対応関係が求められる。
That is, FIG. 12 shows the relationship between the amount of change in the distance D from the lower end of the heat shielding plate 8 to the
そこで、図13に示す関係に基づき、クーラ20の吸熱量Qの参照値Qrefに対する変化量ΔQ(=Q−Qref)に応じた距離Dの修正量Dqが読み出されるとともに(処理508)、距離Dプログラム、つまり基準距離Dpgが読み出される(処理509)。そして、両者が加算されて(処理510)、修正された距離D(=Dpg+Dq)が求められる。すなわち、上述のクーラ20の吸熱量Qの参値Qrefに対する変化量ΔQ(=Q−Qref)がプラスである場合、つまり計測した吸熱量Qが参照値Qrefから増加した場合には、基準距離Dpgから距離Dが広がるように距離Dが修正され、同変化量ΔQ(=Q−Qref)がマイナスである場合、つまり計測した吸熱量Qが参照値Qrefから低下した場合には、基準距離Dpgから距離Dが狭まるように距離Dが修正される(処理511)。 Therefore, based on the relationship shown in FIG. 13, the correction amount Dq of the distance D corresponding to the change amount ΔQ (= Q−Qref) of the endothermic amount Q of the cooler 20 with respect to the reference value Qref is read (processing 508), and the distance D The program, that is, the reference distance Dpg is read (process 509). Then, both are added (process 510), and a corrected distance D (= Dpg + Dq) is obtained. That is, when the change amount ΔQ (= Q−Qref) of the endothermic amount Q of the cooler 20 with respect to the reference value Qref is positive, that is, when the measured endothermic amount Q is increased from the reference value Qref, the reference distance Dpg. If the distance D is corrected so that the distance D increases from the distance D and the change ΔQ (= Q−Qref) is negative, that is, if the measured endothermic amount Q is reduced from the reference value Qref, the reference distance Dpg is used. The distance D is corrected so that the distance D is reduced (process 511).
そして、この修正された距離Dにて、シリコン単結晶10が引上げられる。
Then, the silicon
なお、本第5実施例においても、第1実施例と同様に、クーラ20の吸熱量Qの変化量ΔQが、参照値Qの4%未満では、距離Dの修正はされず、同変化量ΔQが、参照値Qの4%以上である場合に、距離Dが修正されて、シリコン単結晶10が引上げられる。
以上のように本第5実施例によれば、クーラ20によってシリコン単結晶10を冷却する能力が変化したときの変化量(ΔQ)と、熱遮蔽板8の下端から融液5までの距離Dの修正量(Dq)との関係を明らかにし、それら関係に基づき距離Dを修正するようにしたので、簡単な方法で再現よく無欠陥のシリコン単結晶10を安定して製造できるようになる。
In the fifth embodiment, as in the first embodiment, if the change amount ΔQ of the endothermic amount Q of the cooler 20 is less than 4% of the reference value Q, the distance D is not corrected and the change amount is the same. When ΔQ is 4% or more of the reference value Q, the distance D is corrected and the silicon
As described above, according to the fifth embodiment, the amount of change (ΔQ) when the ability to cool the silicon
(第6実施例)
上述の第5実施例では、シリコン単結晶10の引上げ中にクーラ20の吸熱量Qの変化を捉えて熱遮蔽板8の下端から融液5までの距離Dを修正するようにしている。しかし、クーラ20の吸熱量Qが変化するイベントが発生する際に、クーラ20の吸熱量Qの変化を予測して、同距離Dを修正するような実施も可能である。
(Sixth embodiment)
In the fifth embodiment described above, the distance D from the lower end of the heat shielding plate 8 to the
図14は、第6実施例の制御ブロック図を示している。 FIG. 14 shows a control block diagram of the sixth embodiment.
同図14に示すように、この制御は、クーラ20の吸熱量Qが変化するイベントが発生する際に、クーラ20の吸熱量Qの参照値Qrefに対する変化量ΔQを予測し、この予測された変化量ΔQに応じた距離修正量Dqを求め、この距離修正量Dqによって、基準距離Dpgを修正して、修正された距離Dにて、シリコン単結晶10を引上げるというものである。なお、イベント毎のクーラ20の吸熱量Qの予測変化量ΔQ、距離Dプログラム、距離Dの修正量Dqは、記憶装置に予め記憶されておかれるものとする。
As shown in FIG. 14, this control predicts a change amount ΔQ with respect to the reference value Qref of the endothermic amount Q of the cooler 20 when an event in which the endothermic amount Q of the cooler 20 changes occurs. The distance correction amount Dq corresponding to the change amount ΔQ is obtained, the reference distance Dpg is corrected by the distance correction amount Dq, and the silicon
イベントの発生は、自動的に検出され、イベントの種類とイベントが発生したことを示す信号が出力される。あるいは、イベント発生があると、オペレータは手動にて、操作盤を操作してイベントの種類とイベントが発生したことを示す信号を出力させる(処理601)。 The occurrence of an event is automatically detected, and a signal indicating the type of event and the occurrence of the event is output. Alternatively, when an event occurs, the operator manually operates the operation panel to output a signal indicating the type of event and the occurrence of the event (process 601).
つぎにイベントの種類に対応するクーラ20の吸熱量Qの予測変化量ΔQ(=Q−Qref)が読み出される(処理602)。 Next, the predicted change amount ΔQ (= Q−Qref) of the endothermic amount Q of the cooler 20 corresponding to the type of event is read (process 602).
つぎに、クーラ20の吸熱量Qの参照値Qrefに対する予測変化量ΔQに応じて距離Dが修正される(処理603〜605)。 Next, the distance D is corrected according to the predicted change amount ΔQ with respect to the reference value Qref of the endothermic amount Q of the cooler 20 (processing 603 to 605).
第5実施例と同様に、距離Dプログラム、つまり基準距離Dpgが設定されるとともに、距離修正量Dqが、クーラ20の吸熱量Qの変化量に対応づけられて、記憶されている(図13)。 Similarly to the fifth embodiment, the distance D program, that is, the reference distance Dpg is set, and the distance correction amount Dq is stored in association with the amount of change in the endothermic amount Q of the cooler 20 (FIG. 13). ).
そこで、クーラ20の吸熱量Qの参照値Qrefに対する予測変化量ΔQ(=Q−Qref)に応じた距離修正量Dqが読み出され(処理603)、距離Dのプログラム、つまり基準距離Dpgが読み出される(処理604)。そして、両者が加算されて、修正された距離D(=Dpg+Dq)が求められる。修正された距離Dは、修正距離Dのプログラムとして、記憶装置に記憶される。 Therefore, the distance correction amount Dq corresponding to the predicted change amount ΔQ (= Q−Qref) with respect to the reference value Qref of the heat absorption amount Q of the cooler 20 is read (process 603), and the program of the distance D, that is, the reference distance Dpg is read. (Process 604). Then, both are added to obtain a corrected distance D (= Dpg + Dq). The corrected distance D is stored in the storage device as a program for the corrected distance D.
このためイベント発生以後は、修正距離Dのプログラムを用いて距離Dが調整されて、シリコン単結晶10が引上げられる。すなわち、修正距離D(=Dpg+Dq)が読み出され、この修正距離Dになるように、石英るつぼ3の上下方向位置あるいは熱遮蔽板8の上下方向位置が調整されてから、シリコン単結晶10が引上げられる(処理605)。
For this reason, after the occurrence of the event, the distance D is adjusted using the program of the correction distance D, and the silicon
なお、本第6実施例においても、第1実施例と同様に、クーラ20の吸熱量Qの予測変化量ΔQが、参照値Qの4%未満では、距離Dの修正はされず、同予測変化量ΔQが、参照値Qの4%以上である場合に、距離Dが修正されて、シリコン単結晶10が引上げられる。
なお、この実施例では、各処理が自動的に行なわれる場合を想定したが、プログラムの作成を含む各処理を手動にて、あるいは各処理のうち一部の処理を手動にて行う実施も可能である。
以上のように本第6実施例によれば、クーラ20によってシリコン単結晶10を冷却する能力が変化したときの変化量(ΔQ)と、熱遮蔽板8の下端から融液5までの距離Dの修正量(Dq)との関係を明らかにし、その関係に基づき、予測変化量に応じて距離Dを修正するようにしたので、簡単な方法で再現よく無欠陥のシリコン単結晶10を安定して製造できるようになる。
In the sixth embodiment, as in the first embodiment, if the predicted change amount ΔQ of the heat absorption amount Q of the cooler 20 is less than 4% of the reference value Q, the distance D is not corrected, and the same prediction is made. When the change amount ΔQ is 4% or more of the reference value Q, the distance D is corrected and the silicon
In this embodiment, it is assumed that each process is automatically performed. However, each process including the creation of a program may be performed manually or a part of each process may be performed manually. It is.
As described above, according to the sixth embodiment, the amount of change (ΔQ) when the ability to cool the silicon
なお、実施例では、水冷型のクーラを想定して説明したが、クーラに用いる冷却媒体は任意であり、シリコン単結晶10から放熱された熱を吸熱してシリコン単結晶10を冷却することができる熱交換器であればよい。
In the embodiment, the description has been made assuming a water-cooled cooler. However, any cooling medium may be used for the cooler, and the silicon
1 シリコン単結晶製造装置、 2 CZ炉、10 シリコン単結晶、20 クーラ 1 silicon single crystal manufacturing equipment, 2 CZ furnace, 10 silicon single crystal, 20 cooler
Claims (14)
無欠陥の半導体単結晶を製造することができる製造条件下でのクーラの吸熱量の参照値と引上げ速度のベース値を予め設定しておくとともに、
無欠陥の半導体単結晶を製造するための、クーラの吸熱量の参照値に対する変化量と、引上げ速度のベース値に対する変化量との関係を予め設定しておき、
クーラの吸熱量を計測し、
クーラの吸熱量の計測値と参照値との差に対応する引上げ速度の変化量を、前記関係に基づき求め、
この求められた変化量分だけ引上げ速度を修正して、半導体単結晶を引上げること
を特徴とする半導体単結晶の製造方法。 In a method for manufacturing a semiconductor single crystal, a cooler is disposed around a semiconductor single crystal pulled from a melt, and the semiconductor single crystal is pulled and grown while cooling the semiconductor single crystal by the cooler.
While presetting the reference value of the endothermic amount of the cooler and the base value of the pulling rate under the production conditions capable of producing a defect-free semiconductor single crystal,
In order to produce a defect-free semiconductor single crystal, the relationship between the amount of change with respect to the reference value of the endothermic amount of the cooler and the amount of change with respect to the base value of the pulling speed is set in advance,
Measure the heat absorption of the cooler,
The amount of change in the pulling speed corresponding to the difference between the measured value of the endothermic amount of the cooler and the reference value is obtained based on the above relationship,
A method of manufacturing a semiconductor single crystal, wherein the semiconductor single crystal is pulled up by correcting the pulling rate by the calculated change amount.
を特徴とする請求項1記載の半導体単結晶の製造方法。 2. The semiconductor single crystal according to claim 1, wherein when the difference between the measured value of the endothermic amount of the cooler and the reference value is 4% or more of the reference value, the pulling rate is corrected to pull up the semiconductor single crystal. A method for producing a single crystal.
を特徴とする請求項1記載の半導体単結晶の製造方法。 When the difference between the measured value of the endothermic amount of the cooler and the reference value is 4% or more of the reference value, the pulling speed is corrected by a change amount of 0.01 mm / min or more, and the semiconductor single crystal is pulled up. The method for producing a semiconductor single crystal according to claim 1.
無欠陥の半導体単結晶を製造することができる製造条件下でのクーラの吸熱量の参照値と引上げ速度のベース値を予め設定しておくとともに、
無欠陥の半導体単結晶を製造するための、クーラの吸熱量の参照値に対する変化量と、引上げ速度のベース値に対する変化量との関係を予め設定しておき、
クーラの吸熱量が変化するイベントが発生する際に、クーラの吸熱量の参照値に対する変化量を予測し、
この予測された変化量に対応する引上げ速度の変化量を、前記関係に基づき求め、
この求められた変化量分だけ引上げ速度を修正して、半導体単結晶を引上げること
を特徴とする半導体単結晶の製造方法。 In a method for manufacturing a semiconductor single crystal, a cooler is disposed around a semiconductor single crystal pulled from a melt, and the semiconductor single crystal is pulled and grown while cooling the semiconductor single crystal by the cooler.
While presetting the reference value of the endothermic amount of the cooler and the base value of the pulling rate under the production conditions capable of producing a defect-free semiconductor single crystal,
In order to produce a defect-free semiconductor single crystal, the relationship between the amount of change with respect to the reference value of the endothermic amount of the cooler and the amount of change with respect to the base value of the pulling speed is set in advance,
When an event that changes the endothermic amount of the cooler occurs, predict the amount of change of the endothermic amount of the cooler relative to the reference value,
The amount of change in the pulling speed corresponding to the predicted amount of change is obtained based on the relationship,
A method of manufacturing a semiconductor single crystal, wherein the semiconductor single crystal is pulled up by correcting the pulling rate by the calculated change amount.
を特徴とする請求項4記載の半導体単結晶の製造方法。 5. The method for producing a semiconductor single crystal according to claim 4, wherein when the predicted change in the endothermic amount of the cooler is 4% or more of the reference value, the pulling rate is corrected and the semiconductor single crystal is pulled up. .
を特徴とする請求項4記載の半導体単結晶の製造方法。 The semiconductor single crystal is pulled up by correcting the pulling rate by a change amount of 0.01 mm / min or more when the predicted change amount of the endothermic amount of the cooler is 4% or more of the reference value. Item 5. A method for producing a semiconductor single crystal according to Item 4.
無欠陥の半導体単結晶を製造することができる製造条件下でのクーラの吸熱量の参照値とクーラの基準位置を予め設定しておくとともに、
クーラの吸熱量を参照値にするための、クーラの昇降距離と、クーラの吸熱量の変化量との関係を予め設定しておき、
クーラの吸熱量を計測し、
クーラの吸熱量の計測値と参照値との差に対応するクーラの昇降距離を、前記関係に基づき求め、
この求められた昇降距離だけクーラの位置を修正して、半導体単結晶を引上げること
を特徴とする半導体単結晶の製造方法。 In a method for manufacturing a semiconductor single crystal, a cooler is disposed so as to be movable up and down around a semiconductor single crystal pulled from a melt, and the semiconductor single crystal is pulled and grown while cooling the semiconductor single crystal with the cooler. ,
While presetting the reference value of the endothermic amount of the cooler and the reference position of the cooler under manufacturing conditions capable of producing a defect-free semiconductor single crystal,
In order to make the endothermic amount of the cooler a reference value, a relationship between the cooler elevating distance and the amount of change in the endothermic amount of the cooler is set in advance,
Measure the heat absorption of the cooler,
Based on the above relationship, calculate the cooler lift distance corresponding to the difference between the measured value of the heat absorption amount of the cooler and the reference value,
A method for producing a semiconductor single crystal, wherein the position of the cooler is corrected by the calculated elevation distance and the semiconductor single crystal is pulled up.
を特徴とする請求項7記載の半導体単結晶の製造方法。 The semiconductor single crystal is pulled up by correcting the position of the cooler when the difference between the measured value of the endothermic amount of the cooler and the reference value is 4% or more of the reference value. A method for producing a semiconductor single crystal.
無欠陥の半導体単結晶を製造することができる製造条件下でのクーラの吸熱量の参照値とクーラの基準位置を予め設定しておくとともに、
クーラの吸熱量を参照値にするための、クーラの昇降距離と、クーラの吸熱量の変化量との関係を予め設定しておき、
クーラの吸熱量が変化するイベントが発生する際に、クーラの吸熱量の参照値に対する変化量を予測し、
この予測された変化量に対応するクーラの昇降距離を、前記関係に基づき求め、
この求められた昇降距離だけクーラの位置を修正して、半導体単結晶を引上げること
を特徴とする半導体単結晶の製造方法。 In a method for manufacturing a semiconductor single crystal, a cooler is disposed so as to be movable up and down around a semiconductor single crystal pulled from a melt, and the semiconductor single crystal is pulled and grown while cooling the semiconductor single crystal with the cooler. ,
While presetting the reference value of the endothermic amount of the cooler and the reference position of the cooler under manufacturing conditions capable of producing a defect-free semiconductor single crystal,
In order to make the endothermic amount of the cooler a reference value, a relationship between the cooler elevating distance and the amount of change in the endothermic amount of the cooler is set in advance,
When an event that changes the endothermic amount of the cooler occurs, predict the amount of change of the endothermic amount of the cooler relative to the reference value,
Based on the above relationship, the cooling distance of the cooler corresponding to the predicted change amount is obtained,
A method for producing a semiconductor single crystal, wherein the position of the cooler is corrected by the calculated elevation distance and the semiconductor single crystal is pulled up.
を特徴とする請求項9記載の半導体単結晶の製造方法。 10. The semiconductor single crystal manufacturing method according to claim 9, wherein when the predicted change in the endothermic amount of the cooler is 4% or more of the reference value, the position of the cooler is corrected and the semiconductor single crystal is pulled up. Method.
無欠陥の半導体単結晶を製造することができる製造条件下でのクーラの吸熱量の参照値と熱遮蔽板下端から融液までの基準距離を予め設定しておくとともに、
クーラの吸熱量を参照値にするための、熱遮蔽板下端から融液までの距離修正量と、クーラの吸熱量の変化量との関係を予め設定しておき、
クーラの吸熱量を計測し、
クーラの吸熱量の計測値と参照値との差に対応する熱遮蔽板下端から融液までの距離修正量を、前記関係に基づき求め、
この求められた距離修正量だけ熱遮蔽板下端から融液までの距離を修正して、半導体単結晶を引上げること
を特徴とする半導体単結晶の製造方法。 A semiconductor single crystal is manufactured by arranging a cooler around a semiconductor single crystal pulled from the melt and a heat shielding plate, and pulling and growing the semiconductor single crystal while cooling the semiconductor single crystal by the cooler. In the manufacturing method of
While preliminarily setting a reference value of the endothermic amount of the cooler under manufacturing conditions capable of manufacturing a defect-free semiconductor single crystal and a reference distance from the lower end of the heat shielding plate to the melt,
In order to set the endothermic amount of the cooler as a reference value, the relationship between the amount of correction of the distance from the lower end of the heat shield plate to the melt and the amount of change in the endothermic amount of the cooler is set in advance,
Measure the heat absorption of the cooler,
A distance correction amount from the lower end of the heat shield plate corresponding to the difference between the measured value of the endothermic amount of the cooler and the reference value is obtained based on the relationship,
A method of manufacturing a semiconductor single crystal, wherein the semiconductor single crystal is pulled up by correcting the distance from the lower end of the heat shielding plate to the melt by the calculated distance correction amount.
を特徴とする請求項11記載の半導体単結晶の製造方法。 When the difference between the measured value of the endothermic amount of the cooler and the reference value is 4% or more of the reference value, the distance from the bottom of the heat shield plate to the melt is corrected to pull up the semiconductor single crystal. The method for producing a semiconductor single crystal according to claim 11.
無欠陥の半導体単結晶を製造することができる製造条件下でのクーラの吸熱量の参照値と熱遮蔽板下端から融液までの基準距離を予め設定しておくとともに、
クーラの吸熱量を参照値にするための、熱遮蔽板下端から融液までの距離修正量と、クーラの吸熱量の変化量との関係を予め設定しておき、
クーラの吸熱量が変化するイベントが発生する際に、クーラの吸熱量の参照値に対する変化量を予測し、
この予測された変化量に対応する熱遮蔽板下端から融液までの距離修正量を、前記関係に基づき求め、
この求められた距離修正量だけ熱遮蔽板下端から融液までの距離を修正して、半導体単結晶を引上げること
を特徴とする半導体単結晶の製造方法。 A semiconductor single crystal is manufactured by arranging a cooler around a semiconductor single crystal pulled from the melt and a heat shielding plate, and pulling and growing the semiconductor single crystal while cooling the semiconductor single crystal by the cooler. In the manufacturing method of
While preliminarily setting a reference value of the endothermic amount of the cooler under manufacturing conditions capable of manufacturing a defect-free semiconductor single crystal and a reference distance from the lower end of the heat shielding plate to the melt,
In order to set the endothermic amount of the cooler as a reference value, the relationship between the amount of correction of the distance from the lower end of the heat shield plate to the melt and the amount of change in the endothermic amount of the cooler is set in advance,
When an event that changes the endothermic amount of the cooler occurs, predict the amount of change of the endothermic amount of the cooler relative to the reference value,
A distance correction amount from the lower end of the heat shield plate corresponding to the predicted change amount to the melt is determined based on the relationship,
A method of manufacturing a semiconductor single crystal, wherein the semiconductor single crystal is pulled up by correcting the distance from the lower end of the heat shielding plate to the melt by the calculated distance correction amount.
を特徴とする請求項13記載の半導体単結晶の製造方法。 The semiconductor single crystal is pulled up by correcting the distance from the lower end of the heat shielding plate to the melt when the predicted change in the endothermic amount of the cooler is 4% or more of the reference value. The manufacturing method of the semiconductor single crystal of description.
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