JP4926585B2 - Semiconductor single crystal manufacturing method, semiconductor single crystal manufacturing apparatus, semiconductor single crystal manufacturing control program, and computer-readable recording medium recording the semiconductor single crystal manufacturing control program - Google Patents
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Description
本発明は、チョクラルスキー（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ Ｍｅｔｈｏｄ；ＣＺ）法によるシリコン等の半導体単結晶の製造方法、半導体単結晶の製造装置、半導体単結晶の製造制御プログラムおよび半導体単結晶製造制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor single crystal such as silicon by a Czochralski method (CZ) method, a semiconductor single crystal manufacturing apparatus, a semiconductor single crystal manufacturing control program, and a computer recording a semiconductor single crystal manufacturing control program The present invention relates to a readable recording medium.
シリコンに代表される半導体単結晶のＣＺ法による製造においては、半導体単結晶からなる種結晶を、原料融液に接触させた後、回転させながらゆっくりと引上げていき、ネック工程、肩広げ工程、肩止め工程、直胴部工程、テール工程を順次経ることにより、単結晶インゴットを成長させる。 In the production of a semiconductor single crystal typified by silicon by the CZ method, a seed crystal composed of a semiconductor single crystal is brought into contact with a raw material melt and then slowly pulled up while rotating, a neck process, a shoulder expansion process, A single crystal ingot is grown through a shoulder stop process, a straight body process, and a tail process.
単結晶インゴットの直胴部をスライスしてウエハが作製されるため、前記直胴部工程においては、結晶径が一定となるように、ＣＣＤカメラ等を用いて観察しながら、ヒータ温度および結晶引上げ速度が調整される。
また、ＣＣＤカメラを用いた成長条件の調整としては、例えば、特許文献１には、原料融液表面の二次元的な温度分布およびその経時変化を測定し、単結晶の成長環境を把握した上で、各種液表面の温度分布を軸対称とすることにより、安定かつ高品質な単結晶を引上げることができることが開示されている。
Since the wafer is manufactured by slicing the straight body part of the single crystal ingot, the heater temperature and the crystal pulling are increased while observing with a CCD camera or the like so that the crystal diameter is constant in the straight body part process. The speed is adjusted.
In addition, as adjustment of the growth conditions using a CCD camera, for example, in
また、得られるウエハには、均一な電気特性を有していることが求められるため、単結晶インゴット中の酸素濃度や抵抗率等も一定となるように調整する必要がある。
これらの特性要素は、原料融液の対流分布による影響が強く反映されることから、ルツボの回転速度およびシードの回転速度の調整により対流を抑制したり、また、炉内圧やガス流量の調整により原料融液表面からの蒸発量を調整したりする等の方法によって、酸素濃度等の調整が図られている。
These characteristic elements are strongly influenced by the convection distribution of the raw material melt, so the convection can be suppressed by adjusting the crucible rotation speed and seed rotation speed, and by adjusting the furnace pressure and gas flow rate. The oxygen concentration and the like are adjusted by a method such as adjusting the evaporation amount from the surface of the raw material melt.
上記のような結晶成長においては、インゴット中における結晶特性のみならず、各インゴット間の結晶特性のばらつきを抑制することが求められ、近年、半導体回路の微細化により、そのばらつきの一層の低減化が求められている。
このため、ルツボの回転速度、シードの回転速度、結晶引上げ速度、ヒータ温度等の各種引上げ条件の制御は自動で行われることが好ましいが、そのためには、原料融液の対流分布や温度の変動の原因を把握する必要がある。
In the crystal growth as described above, it is required to suppress not only the crystal characteristics in the ingot but also the variations in crystal characteristics between the ingots. In recent years, the miniaturization of semiconductor circuits has further reduced the variations. Is required.
Therefore, it is preferable to automatically control various pulling conditions such as the crucible rotation speed, the seed rotation speed, the crystal pulling speed, and the heater temperature. It is necessary to grasp the cause of
しかしながら、上記特許文献１記載の方法によっては、原料融液表面の温度分布を２次元的に把握しているにすぎず、その温度の変動の原因を詳細に把握することは困難である。
実際、原料融液は、結晶成長に伴って減少し、ルツボ内におけるその深さは浅くなり、このような原料融液の深さの変化に応じて、融液対流の発生原因も変わる。例えば、結晶成長初期において、原料融液が深いときは、ルツボやシードの回転等による強制対流が主であるが、原料融液が少なくなり、浅くなると、前記強制対流の影響は弱くなり、ヒータ加熱による自然対流が主となる。
However, depending on the method described in
Actually, the raw material melt decreases as the crystal grows, and its depth in the crucible becomes shallow, and the cause of the melt convection changes according to such a change in the depth of the raw material melt. For example, in the initial stage of crystal growth, when the raw material melt is deep, forced convection is mainly caused by crucible or seed rotation, but when the raw material melt is reduced and shallow, the influence of the forced convection becomes weaker, and the heater Natural convection by heating is the main.
このように、融液対流の発生原因は経時的に変化するものであることからも、従来の各種引上げ条件を制御する方法では、酸素濃度や抵抗率の結晶長方向でのばらつきを抑制することは困難である。 As described above, since the cause of the melt convection changes with time, the conventional method of controlling various pulling conditions suppresses variations in the oxygen concentration and resistivity in the crystal length direction. It is difficult.
本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、ＣＺ法による半導体単結晶引上げにおいて、最適な引上げ条件を簡便に求めることができ、単結晶インゴット内のみならず、各インゴット間においても、結晶特性の均一化を図ることができる半導体単結晶の製造方法、半導体単結晶の製造装置、半導体単結晶の製造制御プログラムおよび半導体単結晶製造制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve the above technical problem, and in the pulling of a semiconductor single crystal by the CZ method, an optimum pulling condition can be easily obtained, and not only within the single crystal ingot but also for each ingot. Semiconductor single crystal manufacturing method, semiconductor single crystal manufacturing apparatus, semiconductor single crystal manufacturing control program, and semiconductor single crystal manufacturing control program recording computer readable recording capable of achieving uniform crystal characteristics The purpose is to provide a medium.
本発明の一態様の半導体単結晶の製造方法は、チョクラルスキー法による半導体単結晶の製造方法において、
原料融液表面の温度を測定し、
前記原料融液表面の温度の測定結果から実パワースペクトルを求め、
予め取得されている標準パワースペクトルを参照しつつ、前記実パワースペクトルに現れた複数のピークを、結晶回転に対応するピークか、あるいは、ルツボ回転に対応するピークかを推定し、
前記実パワースペクトルと、前記標準パワースペクトルを比較し、
比較の結果に基づき、結晶・ルツボ回転に対応するピークが双方一致する場合、ルツボ回転に対応するピークのみ一致する場合、結晶回転に対応するピークのみ一致する場合、または、結晶・ルツボ回転に対応するピークが双方とも一致しない場合に場合分けし、
前記結晶・ルツボ回転に対応するピークが双方一致する場合には、実パワースペクトルのピーク強度が、標準パワースペクトルの対応するピーク強度と比較して低いか高いかを判断し、実パワースペクトル強度が低い場合、磁場強度を強めるよう制御され、実パワースペクトルのピークが、標準パワースペクトルのピークよりも高い場合には、磁場強度を弱めるよう制御し、
その他の場合には、前記実パワースペクトルのピークが前記標準パワースペクトルのピークに対して低周波方向にシフトしているか高周波方向にシフトしているのかを判断し、前記実パワースペクトルが低周波方向にシフトしている場合には結晶回転又はルツボ回転を上げる制御を行い、高周波方向にシフトしていると判断された場合には、結晶回転又はルツボ回転を下げる制御を行い、
前記実パワースペクトルと、前記標準パワースペクトルが一致するように引上げ条件を制御して単結晶を育成することを特徴とする。
このような方法によれば、単結晶インゴット内における結晶特性の均一化を図ることができ、かつ、各インゴット間におけるばらつきの抑制も図ることができる。
The method for producing a semiconductor single crystal of one embodiment of the present invention is a method for producing a semiconductor single crystal by the Czochralski method.
Measure the temperature of the raw material melt surface,
Obtain the actual power spectrum from the measurement result of the temperature of the raw material melt surface,
While referring to the standard power spectrum acquired in advance, a plurality of peaks appearing in the actual power spectrum, the peak corresponding to the crystal rotation, or the peak corresponding to the crucible rotation is estimated,
Comparing the actual power spectrum with the standard power spectrum;
Based on the comparison result, if the peaks corresponding to the crystal / crucible rotation match, only the peak corresponding to the crucible rotation matches, only the peak corresponding to the crystal rotation matches, or the crystal / crucible rotation corresponds If both peaks do not match,
When the peaks corresponding to the crystal / crucible rotation coincide with each other, it is determined whether the peak intensity of the actual power spectrum is lower or higher than the corresponding peak intensity of the standard power spectrum. When it is low, it is controlled to increase the magnetic field strength, and when the peak of the actual power spectrum is higher than the peak of the standard power spectrum, it is controlled to decrease the magnetic field strength.
In other cases, it is determined whether the peak of the actual power spectrum is shifted in the low frequency direction or the high frequency direction with respect to the peak of the standard power spectrum, and the actual power spectrum is shifted in the low frequency direction. If it is determined that the crystal rotation or the crucible rotation is shifted, the control to decrease the crystal rotation or the crucible rotation is performed.
A single crystal is grown by controlling pulling conditions so that the actual power spectrum and the standard power spectrum match.
According to such a method, the crystal characteristics in the single crystal ingot can be made uniform, and variations among the ingots can be suppressed.
この時、ＣＣＤカメラを用いて、前記半導体単結晶近傍の前記原料融液表面の温度を測定することが望ましい。
At this time, by using a CCD camera, it is desirable to measure the temperature of the raw material melt surface of the semiconductor single crystal vicinity.
本発明の一態様の半導体単結晶の製造装置は、チョクラルスキー法による半導体単結晶の製造装置において、
原料融液表面の温度を測定する測定手段と、
前記原料融液表面の温度を測定した結果から実パワースペクトルを求める演算手段と、
予め取得されている標準パワースペクトルを参照しつつ、前記実パワースペクトルに現れた複数のピークを、結晶回転に対応するピークか、あるいは、ルツボ回転に対応するピークかを推定するスペクトルピーク対応推定手段と、
前記実パワースペクトルと、前記標準パワースペクトルを比較する比較手段と、
前記比較手段における比較の結果に基づき、結晶・ルツボ回転に対応するピークが双方一致する場合、ルツボ回転に対応するピークのみ一致する場合、結晶回転に対応するピークのみ一致する場合、または、結晶・ルツボ回転に対応するピークが双方とも一致しない場合に場合分けし、
前記結晶・ルツボ回転に対応するピークが双方一致する場合には、実パワースペクトルのピーク強度が、標準パワースペクトルの対応するピーク強度と比較して低いか高いかを判断し、実パワースペクトル強度が低い場合、磁場強度を強めるよう制御され、実パワースペクトルのピークが、標準パワースペクトルのピークよりも高い場合には、磁場強度を弱めるよう制御され、
その他の場合には、前記実パワースペクトルのピークが前記標準パワースペクトルのピークに対して低周波方向にシフトしているか高周波方向にシフトしているのかを判断し、前記実パワースペクトルが低周波方向にシフトしている場合には結晶回転又はルツボ回転を上げる制御を行い、高周波方向にシフトしていると判断された場合には、結晶回転又はルツボ回転を下げる制御を行い、
前記実パワースペクトルと、前記標準パワースペクトルが一致するように引上げ条件を制御する制御手段を有することを特徴とする。
The semiconductor single crystal manufacturing apparatus of one embodiment of the present invention is a semiconductor single crystal manufacturing apparatus by the Czochralski method.
A measuring means for measuring the temperature of the raw material melt surface;
Calculation means for obtaining an actual power spectrum from the result of measuring the temperature of the raw material melt surface;
Spectral peak correspondence estimation means for estimating whether a plurality of peaks appearing in the actual power spectrum are peaks corresponding to crystal rotation or peaks corresponding to crucible rotation while referring to a standard power spectrum acquired in advance. When,
Comparison means for comparing the actual power spectrum and the standard power spectrum;
Based on the result of the comparison in the comparison means, when the peaks corresponding to the crystal and crucible rotation coincide with each other, only the peak corresponding to the crucible rotation matches, only the peak corresponding to the crystal rotation, or If the peaks corresponding to crucible rotation do not match,
When the peaks corresponding to the crystal / crucible rotation coincide with each other, it is determined whether the peak intensity of the actual power spectrum is lower or higher than the corresponding peak intensity of the standard power spectrum. When it is low, it is controlled to increase the magnetic field strength, and when the peak of the actual power spectrum is higher than the peak of the standard power spectrum, it is controlled to decrease the magnetic field strength.
In other cases, it is determined whether the peak of the actual power spectrum is shifted in the low frequency direction or the high frequency direction with respect to the peak of the standard power spectrum, and the actual power spectrum is shifted in the low frequency direction. If it is determined that the crystal rotation or the crucible rotation is shifted, the control to decrease the crystal rotation or the crucible rotation is performed.
Control means for controlling pulling conditions so that the actual power spectrum and the standard power spectrum coincide with each other.
本発明の一態様の半導体単結晶の製造制御プログラムは、チョクラルスキー法による半導体単結晶の製造制御プログラムにおいて、
原料融液表面の温度を測定した結果を演算手段に入力する手順と、
前記演算手段において前記原料融液表面の温度を測定した結果から実パワースペクトルを求める手順と、
スペクトルピーク対応推定手段において、予め取得されている標準パワースペクトルを参照しつつ、前記実パワースペクトルに現れた複数のピークを、結晶回転に対応するピークか、あるいは、ルツボ回転に対応するピークかを推定する手順と、
比較手段において前記実パワースペクトルと、前記標準パワースペクトルを比較する手順と、
前記比較手段における比較の結果に基づき、結晶・ルツボ回転に対応するピークが双方一致する場合、ルツボ回転に対応するピークのみ一致する場合、結晶回転に対応するピークのみ一致する場合、または、結晶・ルツボ回転に対応するピークが双方とも一致しない場合に場合分けし、
前記結晶・ルツボ回転に対応するピークが双方一致する場合には、実パワースペクトルのピーク強度が、標準パワースペクトルの対応するピーク強度と比較して低いか高いかを判断し、実パワースペクトル強度が低い場合、磁場強度を強めるよう制御され、実パワースペクトルのピークが、標準パワースペクトルのピークよりも高い場合には、磁場強度を弱めるよう制御され、
その他の場合には、前記実パワースペクトルのピークが前記標準パワースペクトルのピークに対して低周波方向にシフトしているか高周波方向にシフトしているのかを判断し、前記実パワースペクトルが低周波方向にシフトしている場合には結晶回転又はルツボ回転を上げる制御を行い、高周波方向にシフトしていると判断された場合には、結晶回転又はルツボ回転を下げる制御を行い、
前記実パワースペクトルと、前記標準パワースペクトルが一致するように引上げ条件を制御する手順を実行させることを特徴とする。
One aspect of a semiconductor single crystal manufacturing control program of the present invention is a manufacturing control program of the semiconductor single crystal by choku Rarusuki method,
The procedure for inputting the result of measuring the temperature of the raw material melt surface to the computing means,
A procedure for obtaining an actual power spectrum from the result of measuring the temperature of the raw material melt surface in the computing means,
In the spectrum peak correspondence estimation means, referring to the standard power spectrum acquired in advance, whether the plurality of peaks appearing in the actual power spectrum are peaks corresponding to crystal rotation or peaks corresponding to crucible rotation. The estimation procedure;
A procedure for comparing the actual power spectrum with the standard power spectrum in a comparison means;
Based on the result of the comparison in the comparison means, when the peaks corresponding to the crystal and crucible rotation coincide with each other, only the peak corresponding to the crucible rotation matches, only the peak corresponding to the crystal rotation, or If the peaks corresponding to crucible rotation do not match,
When the peaks corresponding to the crystal / crucible rotation coincide with each other, it is determined whether the peak intensity of the actual power spectrum is lower or higher than the corresponding peak intensity of the standard power spectrum. When it is low, it is controlled to increase the magnetic field strength, and when the peak of the actual power spectrum is higher than the peak of the standard power spectrum, it is controlled to decrease the magnetic field strength.
In other cases, it is determined whether the peak of the actual power spectrum is shifted in the low frequency direction or the high frequency direction with respect to the peak of the standard power spectrum, and the actual power spectrum is shifted in the low frequency direction. If it is determined that the crystal rotation or the crucible rotation is shifted, the control to decrease the crystal rotation or the crucible rotation is performed.
A procedure for controlling the pulling condition so that the actual power spectrum matches the standard power spectrum is executed.
本発明の一態様の半導体単結晶の製造制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、チョクラルスキー法による半導体単結晶の製造制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体において、
原料融液表面の温度を測定した結果を演算手段に入力する手順と、
前記演算手段において前記原料融液表面の温度を測定した結果から実パワースペクトルを求める手順と、
スペクトルピーク対応推定手段において、予め取得されている標準パワースペクトルを参照しつつ、前記実パワースペクトルに現れた複数のピークを、結晶回転に対応するピークか、あるいは、ルツボ回転に対応するピークかを推定する手順と、
比較手段において前記実パワースペクトルと、前記標準パワースペクトルを比較する手順と、
前記比較手段における比較の結果に基づき、結晶・ルツボ回転に対応するピークが双方一致する場合、ルツボ回転に対応するピークのみ一致する場合、結晶回転に対応するピークのみ一致する場合、または、結晶・ルツボ回転に対応するピークが双方とも一致しない場合に場合分けし、
前記結晶・ルツボ回転に対応するピークが双方一致する場合には、実パワースペクトルのピーク強度が、標準パワースペクトルの対応するピーク強度と比較して低いか高いかを判断し、実パワースペクトル強度が低い場合、磁場強度を強めるよう制御され、実パワースペクトルのピークが、標準パワースペクトルのピークよりも高い場合には、磁場強度を弱めるよう制御され、
その他の場合には、前記実パワースペクトルのピークが前記標準パワースペクトルのピークに対して低周波方向にシフトしているか高周波方向にシフトしているのかを判断し、前記実パワースペクトルが低周波方向にシフトしている場合には結晶回転又はルツボ回転を上げる制御を行い、高周波方向にシフトしていると判断された場合には、結晶回転又はルツボ回転を下げる制御を行い、
前記実パワースペクトルと、前記標準パワースペクトルが一致するように引上げ条件を制御する手順を実行させる半導体単結晶の製造制御プログラムを記録したことを特徴とする。
One aspect of the semiconductor single crystal computer-readable recording medium recording a production control program of the present invention resides in a computer-readable recording medium recording a production control program of the semiconductor single crystal by choku Rarusuki method,
The procedure for inputting the result of measuring the temperature of the raw material melt surface to the computing means,
A procedure for obtaining an actual power spectrum from the result of measuring the temperature of the raw material melt surface in the computing means,
In the spectrum peak correspondence estimation means, referring to the standard power spectrum acquired in advance, whether the plurality of peaks appearing in the actual power spectrum are peaks corresponding to crystal rotation or peaks corresponding to crucible rotation. The estimation procedure;
A procedure for comparing the actual power spectrum with the standard power spectrum in a comparison means;
Based on the result of the comparison in the comparison means, when the peaks corresponding to the crystal and crucible rotation coincide with each other, only the peak corresponding to the crucible rotation matches, only the peak corresponding to the crystal rotation, or If the peaks corresponding to crucible rotation do not match,
When the peaks corresponding to the crystal / crucible rotation coincide with each other, it is determined whether the peak intensity of the actual power spectrum is lower or higher than the corresponding peak intensity of the standard power spectrum. When it is low, it is controlled to increase the magnetic field strength, and when the peak of the actual power spectrum is higher than the peak of the standard power spectrum, it is controlled to decrease the magnetic field strength.
In other cases, it is determined whether the peak of the actual power spectrum is shifted in the low frequency direction or the high frequency direction with respect to the peak of the standard power spectrum, and the actual power spectrum is shifted in the low frequency direction. If it is determined that the crystal rotation or the crucible rotation is shifted, the control to decrease the crystal rotation or the crucible rotation is performed.
A semiconductor single crystal manufacturing control program for executing a procedure for controlling a pulling condition so that the actual power spectrum and the standard power spectrum coincide with each other is recorded.
上述したとおり、本発明に係る半導体結晶の製造方法、半導体単結晶の製造装置、半導体単結晶の製造制御プログラムおよび半導体単結晶製造制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を用いれば、ＣＺ法による半導体単結晶引上げにおいて、最適な引上げ条件を簡便に求めることができ、単結晶インゴット内のみならず、各インゴット間においても、結晶特性の均一化を図ることができる。
したがって、本発明によれば、高品質な半導体単結晶インゴットを効率的に製造することができ、生産性の向上を図ることができ、ひいては、高品質なウエハを歩留まりよく製造することができる。
As described above, if a semiconductor crystal manufacturing method, a semiconductor single crystal manufacturing apparatus, a semiconductor single crystal manufacturing control program, and a computer-readable recording medium recording the semiconductor single crystal manufacturing control program according to the present invention are used, the CZ method is used. In the pulling of the semiconductor single crystal, the optimum pulling condition can be easily obtained, and the crystal characteristics can be made uniform not only within the single crystal ingot but also between each ingot.
Therefore, according to the present invention, a high-quality semiconductor single crystal ingot can be efficiently manufactured, productivity can be improved, and as a result, a high-quality wafer can be manufactured with a high yield.
まず、本発明に係る半導体単結晶の製造方法について簡単に説明する。
本発明に係る半導体単結晶の製造方法は、ＣＺ法により、半導体単結晶を製造する際、原料融液表面の温度変動パワースペクトル（以下、実パワースペクトルとも言う）を求め、所定の単結晶引上げ時のパワースペクトル（以下、標準パワースペクトルとも言う）と一致するように引上げ条件を制御して単結晶を育成するものである。
具体的には、予め、所望の結晶特性を有するシリコン等の半導体単結晶をＣＺ法により引上げる際の温度変動パワースペクトル（標準パワースペクトル）を求めておく。前記温度変動パワースペクトル（標準パワースペクトル）は、単結晶引上げ中に、ＣＣＤカメラを用いて、ルツボ内の原料融液表面における中心からルツボの内壁までの直線上における温度変動を測定し、これに関して、周波数解析を行うことにより求める。
前記原料融液表面における温度変動は、一次元的な測定でもよいが、二次元的に測定して、パワースペクトルを求めることにより、より精密に結晶特性を制御することができる。
First, a method for producing a semiconductor single crystal according to the present invention will be briefly described.
The method for producing a semiconductor single crystal according to the present invention obtains a temperature fluctuation power spectrum (hereinafter also referred to as an actual power spectrum) on the surface of a raw material melt when a semiconductor single crystal is produced by the CZ method. The single crystal is grown by controlling the pulling conditions so as to coincide with the power spectrum of the time (hereinafter also referred to as the standard power spectrum).
Specifically, a temperature fluctuation power spectrum (standard power spectrum) when a semiconductor single crystal such as silicon having desired crystal characteristics is pulled by the CZ method is obtained in advance. The temperature fluctuation power spectrum (standard power spectrum) measures the temperature fluctuation on a straight line from the center of the raw material melt surface in the crucible to the inner wall of the crucible using a CCD camera during pulling of the single crystal. Obtained by performing frequency analysis.
The temperature fluctuation on the surface of the raw material melt may be one-dimensional measurement, but the crystal characteristics can be controlled more precisely by measuring two-dimensionally and obtaining the power spectrum.
前記パワースペクトルは、結晶の回転、ルツボの回転に起因する周波数位置においてピークが現れる。
それ以外に出現するピークは、炉内のアルゴンガス流による因子と異物浮遊等の外乱因子とに分けることができる。
これらのうち、アルゴンガス流に関係する因子は、予め、ルツボおよびシードを回転させずに、通常と同様の引上げ条件で単結晶を引上げ、このときのパワースペクトルを求めておくことにより、外乱因子と区別することができる。
In the power spectrum, a peak appears at a frequency position caused by crystal rotation and crucible rotation.
Other peaks appearing can be divided into factors caused by the argon gas flow in the furnace and disturbance factors such as foreign matter floating.
Among these, the factors related to the argon gas flow are as follows: the single crystal is pulled under the same pulling conditions as usual without rotating the crucible and the seed, and the power spectrum at this time is obtained to obtain a disturbance factor. And can be distinguished.
そして、実際の単結晶引上げにおいては、引上げ時のパワースペクトルを、上記のようにして予め求めた所定のパワースペクトル（標準パワースペクトル）と一致させるように、ルツボの回転速度、シードの回転速度、磁場強度、アルゴンガス流量、炉内圧、ボトムヒータ出力、ルツボ上昇速度等を、コンピュータ制御により自動的に調整する。
このような方法によって、インゴット内における結晶特性の均一化を図ることができ、かつ、各インゴット間におけるばらつきの抑制も図ることができる。
In the actual pulling of the single crystal, the rotation speed of the crucible, the rotation speed of the seed, so that the power spectrum at the time of pulling matches the predetermined power spectrum (standard power spectrum) obtained in advance as described above. Magnetic field strength, argon gas flow rate, furnace pressure, bottom heater output, crucible rising speed, etc. are automatically adjusted by computer control.
By such a method, the crystal characteristics in the ingot can be made uniform, and variations between the ingots can be suppressed.
なお、上記製造方法は、融液表面の観測が可能なＣＺ法によるものであれば、シリコン以外の半導体単結晶についても、同様に適用することができる。
また、本発明に係る半導体単結晶の製造方法は、通常のチョクラルスキー法に限定されるものではなく、単結晶の引上げ時に磁場を印加するＭＣＺ法（Ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ ＣＺ ｍｅｔｈｏｄ）においても、同様に適用することができることは言うまでもなく、本発明におけるチョクラルスキー法という用語には、ＭＣＺ法も含まれる。
The above manufacturing method can be similarly applied to a semiconductor single crystal other than silicon as long as it is based on the CZ method capable of observing the melt surface.
Further, the method for producing a semiconductor single crystal according to the present invention is not limited to the ordinary Czochralski method, and the MCZ method (Magnetic field CZ method) in which a magnetic field is applied when the single crystal is pulled up is similarly applied. Needless to say, the term Czochralski method in the present invention includes the MCZ method.
次に、本発明に係る半導体単結晶の製造方法、半導体単結晶の製造装置、半導体単結晶の製造制御プログラムおよび単結晶製造制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体についての実施の形態につき、添付図面に基づき詳細に説明する。なお、ここでは単結晶として、シリコン単結晶を製造する場合を例として記載する。 Next, an embodiment of a semiconductor single crystal manufacturing method, a semiconductor single crystal manufacturing apparatus, a semiconductor single crystal manufacturing control program, and a computer-readable recording medium recording the single crystal manufacturing control program according to the present invention, This will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Here, a case where a silicon single crystal is manufactured as a single crystal will be described as an example.
[実施の形態]
本実施の形態においては、原料融液表面温度をパワースペクトル（実パワースペクトルともいう）として把握し、このパワースペクトルを、予め取得した標準パワースペクトルと比較し、生じている差異をルツボ回転数、結晶回転数または磁場強度を変化させることで調整し、結晶特性の均質化・安定化を図ることを特徴とする。
[Embodiment]
In the present embodiment, the raw material melt surface temperature is grasped as a power spectrum (also referred to as an actual power spectrum), this power spectrum is compared with a standard power spectrum acquired in advance, and the resulting difference is indicated by the crucible rotation speed, It is characterized by adjusting the crystal rotation speed or the magnetic field strength to achieve homogenization and stabilization of crystal characteristics.
次に、パワースペクトルの算出法について示す。まず、温度測定データを表す関数ｘＴ（ｔ）から、次式の複素フーリエ変換を用いてフーリエ成分ＸＴ（ω）（周波数成分）を取り出す。
さらにこのフーリエ成分ＸＴ（ω）について次式を用いることでパワースペクトル成分Ｓｘ（ω）を算出することが出来る。
図２に、典型的なパワースペクトルの一例を示す。引上げ時のルツボ回転数と結晶回転数が異なる場合、パワースペクトルのピークは、それぞれの回転周波数に対応（同期）する位置にメインピークが、その整数倍の周波数に対応する位置にサブピークが現れるのが通常である。
Next, a method for calculating a power spectrum will be described. First, the Fourier component X T (ω) (frequency component) is extracted from the function x T (t) representing the temperature measurement data by using the following complex Fourier transform.
Further, the power spectrum component S x (ω) can be calculated by using the following equation for the Fourier component X T (ω).
FIG. 2 shows an example of a typical power spectrum. When the crucible rotation speed and crystal rotation speed at the time of pulling are different, the peak of the power spectrum appears as a main peak at a position corresponding (synchronized) with each rotation frequency, and a sub-peak appears at a position corresponding to an integral multiple of that frequency. Is normal.
（半導体単結晶の製造装置）
最初に、本実施の形態で用いられるシリコン単結晶製造装置の構成について説明する。
図７は、本実施の形態で用いられるシリコン単結晶製造装置の説明図である。
本実施の形態のシリコン単結晶製造装置は、引上げ装置部１００と、引上げ装置制御部２００から構成されている。
(Semiconductor single crystal manufacturing equipment)
First, the configuration of the silicon single crystal manufacturing apparatus used in this embodiment will be described.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a silicon single crystal manufacturing apparatus used in the present embodiment.
The silicon single crystal manufacturing apparatus according to the present embodiment includes a pulling apparatus unit 100 and a pulling apparatus control unit 200.
まず、引上げ装置部１００について、チャンバ１０１内には原料を保持する例えば石英で形成されるルツボ１０２が回転機構１１０につながる回転軸１０３の上端に設置されている。また、ルツボ１０２の周囲にはルツボ１０２内に充填された原料を溶融して融液１０４となす為のヒータ等の加熱手段１０５が配置されている。そして、前記ルツボ１０２の上方には引上げ機構１２０が設けられ、引上げワイヤ１２２により、引上げワイヤ１２２に保持された種結晶（図示せず）が昇降および回転操作される仕組みとなっている。
さらに、融液１０４の上方に引上げられるシリコン単結晶１３０の周囲を取り囲むようにして、中空円筒形の熱遮蔽体１２４が設置されている。この熱遮蔽体１２４は、その形状や設置位置によってシリコン単結晶１３０の熱履歴を制御するという役割を担っている。
また、チャンバ１０１の周囲には、ルツボ１０２内の融液対流を制御するための磁場を発生する電磁石１２５が設けられている。
さらに、チャンバ１０１上方内面には、融液表面の温度をモニタするためのＣＣＤカメラ１２８が備えられている。
First, with respect to the pulling device unit 100, a
Furthermore, a hollow
An
Furthermore, a
なお、融液表面の温度をモニタする方法は、必ずしも上記のＣＣＤカメラ１２８による方法に限られず、融液表面温度の時間変化がモニタできるのであれば、例えば、ＣＭＯＳセンサや熱電対による方法等であっても構わない。
The method for monitoring the temperature of the melt surface is not necessarily limited to the method using the
次に、引上げ装置制御部２００について説明する。引上げ装置制御部２００は、引上げ制御を行なうプログラムや演算処理装置等を備える制御計算機２０２、この制御計算機２０２との伝送経路となるバス２１０を介して、引上げ制御に用いる標準パワースペクトル、各種出力結果等を記憶するための磁気ディスク装置２０４、各種出力結果を表示・印刷するためのＣＲＴ２０６やプリンタ２０７等を備えている。また、引上げ装置制御部２００は、上記制御計算機２０２とバス２１０を介して、後に詳述するように、ＣＣＤカメラ１２８でモニタされた融液１０４表面温度を周波数解析して実パワースペクトルを算出する演算処理回路２１０、実パワースペクトルと予め準備された標準スペクトルを比較する比較回路２１２を備えている。さらに、上記制御計算機２０２とバス２１０を介して、比較回路２１２の出力結果に基づき、引上げ機構１２０、回転機構１１０および電磁石１２５をそれぞれ制御する結晶回転制御回路２１４、ルツボ回転制御回路２１６および磁場強度制御回路２１８を備えている。
Next, the pulling device control unit 200 will be described. The pulling device control unit 200 includes a
なお、ここでは、演算処理回路２１０、比較回路２１２、結晶回転制御回路２１４、ルツボ回転制御回路２１６および磁場強度制御回路２１８を独立した回路として記載したが、これらの回路の有する機能を制御計算機２０２内でソフトウェア的に処理することも可能である。
Although the
（半導体単結晶の製造方法）
次に、本実施の形態のシリコン単結晶の製造方法について図７を参照しつつ説明する。
まず、チャンバ１０１の内部を不活性ガスで置換した後、Ａｒ等の不活性ガスを流した状態で低圧に保つ。その後、ヒータ１０５を加熱することにより、予めルツボ１０２の内部に投入されている固形状多結晶シリコン原料（図示せず）を溶融し、シリコン融液１０４とする。
次に、チャンバ１０１内を不活性雰囲気に保持しシリコン融液１０４の酸化を防止した状態で、ワイヤ１２２の下端に種結晶（図示せず）を吊り下げる。
この状態で、種結晶はシリコン融液１０４の真上に位置するため、シリコン融液１０４の輻射熱により予熱される。
次に、引上げ機構１２０を駆動し、ワイヤ１２２下端に吊り下げられた種結晶を降下させ、種結晶の少なくとも一部をシリコン融液１０４に浸す。種結晶がシリコン融液１０４に浸されると、図７に示すように種結晶下方に徐々にシリコン単結晶１３０が成長する。そして、シリコン単結晶１３０が成長するに従い、所定速度で種結晶を回転させながら引上げることにより、所望の直径および長さを有するシリコン単結晶１３０を引上げることが可能となる。
また、引上げの際には、ルツボ１０２内のシリコン融液表面の温度・対流を適切に保持するため、シリコン単結晶１３０を引上げ機構１２０により回転させると同時に、ルツボ１０２も回転機構１１０によって上昇、回転させ、かつ、電磁石１２５により磁場を発生する。
(Semiconductor single crystal manufacturing method)
Next, a method for manufacturing a silicon single crystal according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
First, the inside of the
Next, a seed crystal (not shown) is suspended from the lower end of the
In this state, since the seed crystal is positioned immediately above the
Next, the pulling
Further, when pulling up, in order to appropriately maintain the temperature and convection of the silicon melt surface in the
上記シリコン単結晶１３０の引上げ中を通じて、融液１０４の表面温度をＣＣＤカメラ１２８によりモニタする。そして、融液１０４表面の所定の点における表面温度の時間的変動を測定する。そして、この融液表面の温度測定結果を演算処理回路２１０において周波数解析することにより、実パワースペクトルを算出する。より具体的には、先に（式１）、（式２）に示した式を用いて、表面温度の時間変動をフーリエ級数展開することによって、実パワースペクトルが算出される。算出された実パワースペクトルは、比較回路２１２において、予め取得され磁気ディスク装置２０４に記憶されている標準パワースペクトルと比較される。ここで、標準パワースペクトルとは、事前に所望の特性を有するシリコン単結晶が製造された際の融液表面温度測定結果から算出されたパワースペクトルをいう。なお、実パワースペクトルと標準パワースペクトルの比較回路２１２における比較・判断方法については、後に詳述する。
During the pulling of the silicon
なお、ここでは融液表面の１点の測定から得られたパワースペクトルを用いて、制御する場合について記載するが、複数の点で測定された温度のモニタ結果に基づく複数のパワースペクトルを用いれば、より融液表面の温度制御精度が向上するため望ましい。 In addition, although the case where it controls using the power spectrum obtained from the measurement of one point of the melt surface here is described, if a plurality of power spectra based on the temperature monitoring results measured at a plurality of points are used, It is desirable because the temperature control accuracy of the melt surface is improved.
比較回路２１２における比較・判断結果に基づき、制御計算機２０２から、結晶回転制御回路２１４、ルツボ回転制御回路２１６または磁場強度制御回路２１８に、実パワースペクトルを標準パワースペクトルに一致させるべく、結晶回転数、ルツボ回転数または磁場強度を調整するための制御信号がバス２１０を解して送られる。この調整方法についても後に詳述する。そして、結晶回転制御回路２１４、ルツボ回転制御回路２１６または磁場強度制御回路２１８は、制御信号に基づき、それぞれ、引上げ機構１２０、回転機構１１０または電磁石１２５を制御して、実際に結晶回転数、ルツボ回転数または磁場強度を変更する。そして、変更された条件でシリコン単結晶引上げを続行するとともに、所定のタイミングで、実パワースペクトルと標準スペクトルの比較、引上げ条件の変更を繰り返し、最終的なシリコン単結晶が均質で、かつ、所望の特性を満足するようにする。
Based on the comparison / determination result in the
次に、比較回路２１２における、実パワースペクトルと標準パワースペクトルの比較・判断方法および製造条件の調整方法の詳細について、図２〜６のパワースペクトル図、図１、９、１１、１３、１４のブロック図、および、図８、１０、１２のパワースペクトル説明図を用いて記述する。
Next, the details of the comparison / determination method of the actual power spectrum and the standard power spectrum and the adjustment method of the manufacturing conditions in the
本実施の形態においては、算出された実パワースペクトルと標準パワースペクトルに基づき、シリコン単結晶製造条件（パラメータ）、すなわち結晶回転数、ルツボ回転数および磁場強度を調整するが、まず、この調整原理について具体例を用いて簡単に説明する。
上述したように、図２が算出されるパワースペクトルの典型例である。そして、このパワースペクトル図においては、結晶回転数およびルツボ回転数に対応（同期）するピークが通常表れる。これらのピークは、結晶回転数、ルツボ回転数または磁場強度に伴って変化することが見出されている。
In the present embodiment, the silicon single crystal manufacturing conditions (parameters), that is, the crystal rotation speed, the crucible rotation speed, and the magnetic field strength are adjusted based on the calculated actual power spectrum and standard power spectrum. Will be briefly described using a specific example.
As described above, FIG. 2 is a typical example of the calculated power spectrum. In this power spectrum diagram, peaks corresponding to (synchronizing with) the crystal rotation speed and the crucible rotation speed usually appear. These peaks have been found to change with crystal rotation, crucible rotation, or magnetic field strength.
図２のパワースペクトルを取得した時の引上げ条件に対し、磁場強度のみを１５０％と強くした場合のパワースペクトルを図３に示す。図３から明らかなように、ピーク位置は変動せずにピーク強度だけが強くなっている。また、逆に、図２の引上げ条件に対し、磁場強度のみを１０％と弱くした場合のパワースペクトルを図４に示す。この場合には、ピーク位置は変動せずに、ピーク強度が弱くなっている。このように、磁場強度を変化させることにより、ピーク位置を変動させずに、ピーク強度のみを変動させることが可能となる。
次に、図２の引上げ条件に対し、ルツボ回転数のみを４０％、さらには１０％と低くして求めたパワースペクトルを、それぞれ図５、図６に示す。ルツボ回転数を低くすることにより、ピーク位置が変更後のルツボ回転の回転数に対応（同期）するよう低周波方向にシフトしている。
ルツボ回転数を変更した場合と同様に、結晶回転数を変更した場合もピーク位置が結晶回転数に対応（同期）するようにピーク位置がシフトする。
FIG. 3 shows a power spectrum when only the magnetic field strength is increased to 150% with respect to the pulling condition when the power spectrum of FIG. 2 is acquired. As is apparent from FIG. 3, the peak position does not change and only the peak intensity is increased. Conversely, FIG. 4 shows a power spectrum when only the magnetic field strength is weakened to 10% with respect to the pulling condition of FIG. In this case, the peak position is not changed and the peak intensity is weak. Thus, by changing the magnetic field intensity, it is possible to change only the peak intensity without changing the peak position.
Next, FIG. 5 and FIG. 6 show power spectra obtained by reducing only the crucible rotation speed to 40% and further to 10% with respect to the pulling condition of FIG. By reducing the crucible rotation speed, the peak position is shifted in the low frequency direction so as to correspond (synchronize) with the rotation speed of the crucible rotation after the change.
Similar to the case where the crucible rotation speed is changed, the peak position is shifted so that the peak position corresponds to (synchronizes with) the crystal rotation speed when the crystal rotation speed is changed.
以上の調整原理を用いた実パワースペクトルと標準パワースペクトルの比較回路２１２における比較・判断方法および製造条件（パラメータ）の調整方法について以下詳述する。
A comparison / judgment method and a manufacturing condition (parameter) adjustment method in the
まず、図１に示すように、融液表面温度測定（Ｓ７０１）の結果を用いて、実パワースペクトルを算出する（Ｓ７０３）。次に、予め取得されている標準スペクトルを参照しつつ、スペクトルピーク対応推定（Ｓ７０５）を行なう。このスペクトルピーク対応推定とは、実スペクトルに現れた複数のピークを、結晶回転に対応するピークか、あるいは、ルツボ回転に対応するピークかを推定することをいう。
図８（ａ）は、予め取得されている標準パワースペクトルの説明図、図８（ｂ）は実パワースペクトルと標準パワースペクトルを対比させた説明図である。図８（ａ）で示すように、この場合の標準パワースペクトルでは、低周波側から高周波側に向かって、６つのピークＡ〜Ｆが得られている。そして、このパワースペクトルを取得したときの製造条件が、ルツボ回転数が結晶回転数よりも高い場合であったとする。そうすると、もっとも、低周波側のピークＡが、結晶回転に対応するメインピークであり、その周波数の整数倍の周波数位置に現れるピークＣ、Ｅが結晶回転に対応するサブピークとなる。そして、残りのピークは、ピークＢがルツボ回転に対応するメインピーク、ピークＤ、Ｆがルツボ回転に対応するサブピークとなる。このように標準パワースペクトルにおいては、現出する複数のピークが結晶回転、あるいは、ルツボ回転に対応するかを予め推定しておくことが可能である。また、図８（ｂ）においては、実線で標準パワースペクトル、破線で実パワースペクトルを示している。実パワースペクトルに関しても、標準パワースペクトルの場合と同様に、スペクトルピーク対応推定を行なうことが可能である。すなわち、図８（ｂ）の場合は、ピークａ、ｃ、ｅが結晶回転に対応するピーク、ピークｂ、ｄ、ｆがルツボ回転に対応するピークとなる。
First, as shown in FIG. 1, an actual power spectrum is calculated using the result of the melt surface temperature measurement (S701) (S703). Next, spectrum peak correspondence estimation (S705) is performed with reference to a standard spectrum acquired in advance. This spectrum peak correspondence estimation means estimating whether a plurality of peaks appearing in the actual spectrum are peaks corresponding to crystal rotation or peaks corresponding to crucible rotation.
FIG. 8A is an explanatory diagram of a standard power spectrum acquired in advance, and FIG. 8B is an explanatory diagram comparing a real power spectrum and a standard power spectrum. As shown in FIG. 8A, in the standard power spectrum in this case, six peaks A to F are obtained from the low frequency side to the high frequency side. And suppose that the manufacturing conditions when this power spectrum was acquired were a case where the crucible rotation speed was higher than the crystal rotation speed. Then, the peak A on the low frequency side is the main peak corresponding to crystal rotation, and the peaks C and E appearing at frequency positions that are integral multiples of the frequency are sub-peaks corresponding to crystal rotation. In the remaining peaks, the peak B is a main peak corresponding to the crucible rotation, and the peaks D and F are sub-peaks corresponding to the crucible rotation. Thus, in the standard power spectrum, it is possible to estimate in advance whether a plurality of appearing peaks correspond to crystal rotation or crucible rotation. In FIG. 8B, the standard power spectrum is indicated by a solid line and the actual power spectrum is indicated by a broken line. Regarding the actual power spectrum, it is possible to perform spectrum peak correspondence estimation as in the case of the standard power spectrum. That is, in the case of FIG. 8B, peaks a, c, and e are peaks corresponding to crystal rotation, and peaks b, d, and f are peaks corresponding to crucible rotation.
なお、ここでは、結晶回転、ルツボ回転それぞれに対応するピークが、明瞭に現れている場合を例とした推定方法について説明したが、例えば、結晶回転とルツボ回転が一致している、あるいは、ピークが大幅にズレているためピークが重なった場合や、ピーク強度が弱かった場合を想定して、異なる推定方法を用いることも可能である。 Here, the estimation method has been described as an example in which the peaks corresponding to the crystal rotation and the crucible rotation clearly appear. However, for example, the crystal rotation and the crucible rotation coincide, or the peak Therefore, it is possible to use different estimation methods assuming that the peaks overlap or the peak intensity is weak.
このように、図１のＳ７０５において、実パワースペクトルのピーク対応推定を行った後に、実パワースペクトルと標準パワースペクトルの比較を行なう（Ｓ７０７）。そして、その結果を、結晶・ルツボ回転に対応するピークが双方一致する場合、ルツボ回転に対応するピークのみ一致する場合、結晶回転に対応するピークのみ一致する場合、または、結晶・ルツボ回転に対応するピークが双方とも一致しない場合に場合分けする。
例えば、図８（ｂ）の場合は、結晶・ルツボ回転に対応するピークが双方とも一致しない場合に相当する。
As described above, after the peak correspondence estimation of the actual power spectrum is performed in S705 of FIG. 1, the actual power spectrum and the standard power spectrum are compared (S707). And the results correspond to both the peak corresponding to crystal / crucible rotation, the peak corresponding to crucible rotation, the peak corresponding to crystal rotation, or the crystal / crucible rotation The case is divided when both peaks do not match.
For example, the case of FIG. 8B corresponds to the case where the peaks corresponding to the crystal / crucible rotation do not coincide with each other.
次に、上記、図１のＳ７０７のパワースペクトル比較ステップで、結晶・ルツボ回転に対応するピークが双方一致する場合とされた場合の処理ステップを図９および図１０を参照しつつ説明する。
まず、実パワースペクトルのピーク強度が、標準パワースペクトルの対応するピーク強度と比較して低いか高いかを判断する（Ｓ７１１）。この結果、実パワースペクトル強度が低い場合、すなわち、図１０（ａ）で示すように、破線で示す実パワースペクトルのピークａ〜ｆが、実線で示される標準パワースペクトルのピークＡ〜Ｆよりも低い場合には、磁場強度を強めるよう制御される（Ｓ７１３）。本実施の形態においては、具体的には、図７の比較回路２１２でなされたスペクトル強度判断がバス２１０を介して制御計算機２０２に送られ、制御計算機からやはりバス２１０を介して、磁場強度制御回路２１８に磁場強度を強めるよう制御信号が送られるということになる。
一方、図１０（ｂ）で示すように、実パワースペクトルのピークが、標準パワースペクトルのピークよりも高い場合には、磁場強度を弱めるよう制御される（Ｓ７１５）。
このように、磁場強度が変更された後、処理としては図１の位置Ａすなわち、実パワースペクトル算出ステップ（Ｓ７０３）の直前に戻り、所定の時間をおいて、パワースペクトルの比較が行なわれることになる。
Next, processing steps in the case where the peaks corresponding to the crystal / crucible rotation coincide with each other in the power spectrum comparison step in S707 of FIG. 1 will be described with reference to FIGS.
First, it is determined whether the peak intensity of the actual power spectrum is lower or higher than the corresponding peak intensity of the standard power spectrum (S711). As a result, when the actual power spectrum intensity is low, that is, as shown in FIG. 10A, the peaks a to f of the actual power spectrum indicated by the broken line are higher than the peaks A to F of the standard power spectrum indicated by the solid line. If it is low, control is performed to increase the magnetic field strength (S713). In the present embodiment, specifically, the spectral intensity determination made by the
On the other hand, as shown in FIG. 10B, when the peak of the actual power spectrum is higher than the peak of the standard power spectrum, the magnetic field strength is controlled to be weakened (S715).
As described above, after the magnetic field strength is changed, the processing returns to the position A in FIG. 1, that is, immediately before the actual power spectrum calculating step (S703), and the power spectra are compared after a predetermined time. become.
次に、上記、Ｓ７０７のパワースペクトル比較ステップで、ルツボ回転に対応するピークのみが一致するとされた場合の処理ステップを図１１および図１２を参照しつつ説明する。
この場合は、図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、実線で示す標準パワースペクトルおよび破線で示す実パワースペクトルについて、ルツボ回転に対応するピークＢ、Ｄ、Ｆと、ピークｂ、ｄ、ｆはそれぞれ一致する。そこで、ステップ７２１において、一致していない破線で示す実パワースペクトルの結晶回転対応ピークａ、ｃ、ｅが図１２（ａ）に示すように、実線で示す標準パワースペクトルのピークＡ、Ｃ、Ｅに対して低周波方向にシフトしているのか、図１２（ｂ）に示すように高周波方向にシフトしているのかを判断する。その結果、低周波方向にシフトしている場合には、図１１に示すように結晶回転を上げる制御がなされる（Ｓ７２３）。また、高周波方向にシフトしていると判断された場合には、結晶回転を下げる制御がなされる（Ｓ７２５）。
具体的な、制御方法やその後、図１の位置Ａに処理が帰還することは、上記の磁場強度制御の場合と同様である。
Next, processing steps when only the peaks corresponding to the crucible rotation match in the power spectrum comparison step of S707 will be described with reference to FIGS. 11 and 12. FIG.
In this case, as shown in FIGS. 12A and 12B, for the standard power spectrum indicated by the solid line and the real power spectrum indicated by the broken line, the peaks B, D, and F corresponding to the crucible rotation and the peaks b and d , F match each other. Therefore, in step 721, the peaks a, c, and e corresponding to the crystal rotation of the actual power spectrum indicated by the broken lines that do not coincide with each other are the peaks A, C, and E of the standard power spectrum indicated by the solid line as shown in FIG. In contrast, it is determined whether the shift is in the low frequency direction or the shift is in the high frequency direction as shown in FIG. As a result, when the shift is in the low frequency direction, control to increase the crystal rotation is performed as shown in FIG. 11 (S723). If it is determined that the shift is in the high frequency direction, control is performed to reduce crystal rotation (S725).
The specific control method and thereafter the process returns to the position A in FIG. 1 is the same as in the case of the magnetic field intensity control.
次に、上記、図１に示すＳ７０７のパワースペクトル比較ステップで、結晶回転に対応するピークのみが一致するとされた場合の処理ステップについて図１３を参照しつつ説明する。
この場合図示はしないが、結晶回転に対応するピーク同士は一致しているため、図１３のステップ７３１において、実パワースペクトルのルツボ回転対応ピークが標準スペクトルのピークに対して低周波方向にシフトしているのか、高周波方向にシフトしているのかを判断する。その結果、低周波方向にシフトしている場合には、ルツボ回転を上げる制御がなされる（Ｓ７３３）。また、高周波方向にシフトしていると判断された場合には、ルツボ回転を下げる制御がなされる（Ｓ７３５）。
具体的な、制御方法やその後、図１の位置Ａに処理が帰還することは、上記の磁場強度制御、結晶回転制御の場合と同様である。
Next, processing steps when only the peaks corresponding to the crystal rotation match in the power spectrum comparison step of S707 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.
In this case, although not shown, since the peaks corresponding to the crystal rotation coincide with each other, in step 731 in FIG. 13, the peak corresponding to the crucible rotation of the actual power spectrum is shifted in the low frequency direction with respect to the peak of the standard spectrum. Or whether it is shifting in the high frequency direction. As a result, if the shift is in the low frequency direction, control is performed to increase the crucible rotation (S733). If it is determined that the shift is in the high frequency direction, control is performed to lower the crucible rotation (S735).
The specific control method and thereafter the process returns to the position A in FIG. 1 is the same as in the case of the magnetic field intensity control and the crystal rotation control.
次に、上記、図１のＳ７０７のパワースペクトル比較ステップで、結晶・ルツボ回転に対応するピークが双方とも一致しない場合の処理ステップについて図１４を参照しつつ説明する。
この場合は、まず、最初に実パワースペクトルの結晶回転対応ピークのシフト方向を判断し（Ｓ７４１）、低周波方向にシフトしている場合は結晶回転数を上げる制御を行なう（Ｓ７４３）、一方、高周波方向にシフトしていると判断された場合は、結晶回転数を下げる制御（Ｓ７４５）を行なう。
次に、実パワースペクトルのルツボ回転対応ピークが標準スペクトルのピークに対して低周波方向にシフトしているのか、高周波方向にシフトしているのかを判断する（Ｓ７４７）。その結果、低周波方向にシフトしている場合には、ルツボ回転を上げる制御がなされる（Ｓ７４９）。また、高周波方向にシフトしていると判断された場合には、ルツボ回転を下げる制御がなされる（Ｓ７５１）。
このように、結晶回転対応ピークおよびルツボ回転対応ピークについて独立したシフト方向判断を行うことによって、シリコン単結晶製造装置を制御する。
具体的な、制御方法やその後、図１の位置Ａに処理が帰還することは、上記の磁場強度制御、結晶回転制御またはルツボ回転制御の場合と同様である。
Next, processing steps in the case where the peaks corresponding to the crystal and crucible rotations do not coincide in the power spectrum comparison step of S707 in FIG. 1 will be described with reference to FIG.
In this case, first, the shift direction of the peak corresponding to the crystal rotation in the actual power spectrum is determined (S741), and if the shift is in the low frequency direction, control is performed to increase the crystal rotation speed (S743). If it is determined that the shift is in the high frequency direction, control is performed to lower the crystal rotation number (S745).
Next, it is determined whether the peak corresponding to the crucible rotation of the actual power spectrum is shifted in the low frequency direction or the high frequency direction with respect to the peak of the standard spectrum (S747). As a result, if the shift is in the low frequency direction, control is performed to increase the crucible rotation (S749). If it is determined that the shift is in the high frequency direction, control to lower the crucible rotation is performed (S751).
In this way, the silicon single crystal manufacturing apparatus is controlled by making independent shift direction determinations for the crystal rotation corresponding peak and the crucible rotation corresponding peak.
The specific control method and thereafter the process returns to the position A in FIG. 1 is the same as in the case of the magnetic field intensity control, crystal rotation control, or crucible rotation control.
（半導体単結晶の製造制御プログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記録媒体）
本実施の形態の半導体単結晶の製造制御プログラムは、上述した半導体単結晶の製造方法の手順を、上述した半導体単結晶の製造装置に実行させることを特徴とする。また、本実施の形態の半導体単結晶の製造制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、上記プログラムを記録したことを特徴とし、記録媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク、ＤＶＤ、ハードディスク、半導体メモリ装置等がある。
(Semiconductor single crystal manufacturing control program and computer-readable recording medium)
The semiconductor single crystal manufacturing control program according to the present embodiment causes the above-described semiconductor single crystal manufacturing apparatus to execute the above-described semiconductor single crystal manufacturing method procedure. Further, the computer-readable recording medium on which the semiconductor single crystal manufacturing control program of the present embodiment is recorded is characterized in that the above-mentioned program is recorded. Examples of the recording medium include a floppy (registered trademark) disk, a compact There are disks, DVDs, hard disks, semiconductor memory devices, and the like.
（作用・効果）
従来の、融液表面温度の制御方法においては、理想とする融液表面の温度分布から単結晶引上げ中の温度分布が逸脱した場合、多岐にわたるパラメータ（製造条件）を如何に制御して、理想とする温度分布に回復させるかについて必ずしも具体的にはなっていなかった。したがって、結晶特性の均質化を図ることが困難であった。
本実施の形態によれば、融液表面の温度分布を、温度の時間変化のパワースペクトルとして把握する。そして、理想的な融液表面の温度分布としての標準パワースペクトルとの比較により、理想的な温度分布からの逸脱を検知する。そして、このパワースペクトル変動への寄与度がそれぞれ個別に明らかにされた、結晶回転数、ルツボ回転数および磁場強度を制御することにより、容易に理想とする温度分布に回復させることが可能になる。
また、理想とする温度分布を、実際に所望の結晶特性を有するシリコン単結晶インゴットが製造された時のパワースペクトルとし、引上げ毎にこの共通した標準パワースペクトルに実スペクトルが一致するよう制御が行われる。したがって、異なるシリコン単結晶インゴット間の結晶特性の安定化を図ることも可能となる。
(Action / Effect)
In the conventional method for controlling the melt surface temperature, when the temperature distribution during pulling of the single crystal deviates from the ideal temperature distribution on the melt surface, various parameters (manufacturing conditions) are controlled to determine the ideal temperature distribution. It was not necessarily specific about whether to recover the temperature distribution. Therefore, it has been difficult to make the crystal characteristics uniform.
According to the present embodiment, the temperature distribution on the melt surface is grasped as the power spectrum of the temperature change over time. Then, a deviation from the ideal temperature distribution is detected by comparison with a standard power spectrum as an ideal melt surface temperature distribution. Then, the degree of contribution to the power spectrum fluctuation is individually clarified, and it is possible to easily restore the ideal temperature distribution by controlling the crystal rotation speed, the crucible rotation speed, and the magnetic field strength. .
In addition, the ideal temperature distribution is the power spectrum when a silicon single crystal ingot having the desired crystal characteristics is actually manufactured, and control is performed so that the actual spectrum matches the common standard power spectrum each time it is pulled. Is called. Accordingly, it is possible to stabilize the crystal characteristics between different silicon single crystal ingots.
上記記載した実施の形態においては、単結晶としてシリコン単結晶を例として記載したが、本発明の適用は、必ずしもシリコン単結晶に限られず、チョクラルスキー（ＣＺ）法を用いて引上げられる単結晶であれば、例えば、ＧａＡｓ単結晶、ＩｎＰ単結晶等の単結晶についても適用することが可能である。 In the above-described embodiment, a silicon single crystal is described as an example as a single crystal. However, the application of the present invention is not necessarily limited to a silicon single crystal, and a single crystal that is pulled using the Czochralski (CZ) method. If so, for example, the present invention can be applied to single crystals such as GaAs single crystals and InP single crystals.
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。実施の形態の説明においては、半導体単結晶の製造装置、半導体単結晶の製造方法等で、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされる半導体単結晶の製造装置、半導体単結晶の製造方法等に関わる要素を適宜選択して用いることができる。
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての半導体単結晶の製造方法、半導体単結晶の製造装置、半導体単結晶の製造制御プログラムおよびこれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、本発明の範囲に包含される。
The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. In the description of the embodiment, the description of the portion that is not directly required for the description of the present invention is omitted in the semiconductor single crystal manufacturing apparatus, the semiconductor single crystal manufacturing method, etc. The elements related to the manufacturing apparatus, the method for manufacturing a semiconductor single crystal, and the like can be appropriately selected and used.
In addition, a semiconductor single crystal manufacturing method, a semiconductor single crystal manufacturing apparatus, a semiconductor single crystal manufacturing control program, and a computer readable computer recording the same, which include the elements of the present invention and can be appropriately modified by those skilled in the art Recording media are included within the scope of the present invention.
以下、本発明を実施例に基づきさらに具体的に説明するが、本発明は下記の実施例により制限されるものではない。
［実施例１］
ＣＺ法により、ＣＣＤカメラを用いて、単結晶近傍のシリコン原料融液表面の温度変動に関して、実パワースペクトルが、予め求めたパワースペクトル（標準スペクトル）と一致するように引上げ条件（ガス流量、炉内圧）を制御して、結晶引上げ速度０．６〜０．７ｍｍ／ｍｉｎで、直径φ２００ｍｍ（８インチ）、直胴部長１３００ｍｍのシリコン単結晶インゴットを１０本引上げた。
各インゴットについて、同一径内において結晶中心と最外周部とでの酸素濃度の差および抵抗率の差を測定した。
また、各インゴットの直胴部におけるテール工程に入る直前の部位について、結晶中心における酸素濃度（[Ｏｉ]）および抵抗率を測定した。
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example, this invention is not restrict | limited by the following Example.
[Example 1]
With the CZ method, using a CCD camera, with respect to temperature fluctuations on the surface of the silicon raw material melt near the single crystal, pulling conditions (gas flow rate, furnace, etc.) so that the actual power spectrum matches the power spectrum (standard spectrum) determined in advance. (Internal pressure) was controlled, and 10 silicon single crystal ingots having a diameter of 200 mm (8 inches) and a straight body length of 1300 mm were pulled at a crystal pulling rate of 0.6 to 0.7 mm / min.
For each ingot, the difference in oxygen concentration and the difference in resistivity between the crystal center and the outermost periphery within the same diameter were measured.
In addition, the oxygen concentration ([Oi]) and the resistivity at the crystal center were measured for the portion of each ingot immediately before entering the tail process in the straight body portion.
［比較例１］
ＣＺ法により、ＣＣＤカメラを用いて、単結晶近傍のシリコン原料融液表面の温度の経時変化を測定し、ヒータ温度を調節して、結晶引上げ速度０．６〜０．７ｍｍ／ｍｉｎで、直径φ２００ｍｍ（８インチ）、直胴部長１３００ｍｍのシリコン単結晶インゴットを１０本引上げた。
各インゴットについて、実施例１と同様に、同一径内における結晶中心と最外周部とでの酸素濃度の差および抵抗率の差、直胴部におけるテール工程に入る直前の部位についての結晶中心における酸素濃度（[Ｏｉ]）および抵抗率を測定した。
[Comparative Example 1]
By the CZ method, using a CCD camera, the change over time in the temperature of the silicon raw material melt near the single crystal is measured, the heater temperature is adjusted, the crystal pulling rate is 0.6 to 0.7 mm / min, and the diameter is Ten silicon single crystal ingots having a diameter of 200 mm (8 inches) and a straight body length of 1300 mm were pulled up.
For each ingot, in the same way as in Example 1, the difference in oxygen concentration and resistivity between the crystal center and the outermost periphery within the same diameter, the crystal center at the site immediately before entering the tail process in the straight body part. The oxygen concentration ([Oi]) and resistivity were measured.
上記における測定の結果、前記酸素濃度の差は、比較例１においては、結晶全長にわたって平均１０％であったのに対して、実施例１においては、いずれも２％以内であった。
また、抵抗率の差は、比較例１においては、平均２％であったが、実施例１においては、いずれも０．５％以下であった。
これにより、本発明に係る製造方法によれば、引上げられる半導体単結晶インゴット中における結晶特性のばらつきが抑制されることが認められた。
As a result of the above measurement, the difference in oxygen concentration was 10% on average over the entire crystal length in Comparative Example 1, whereas it was within 2% in Example 1.
The difference in resistivity was 2% on average in Comparative Example 1, but 0.5% or less in Example 1 in all cases.
Thereby, according to the manufacturing method which concerns on this invention, it was recognized that the dispersion | variation in the crystal characteristic in the semiconductor single crystal ingot pulled up is suppressed.
さらに、直胴部におけるテール工程に入る直前の部位についての結晶中心における酸素濃度を各インゴット間で比較したところ、比較例１においては、ばらつきが１０％であったのに対して、実施例１においては、２％であった。
また、抵抗率は、比較例１においては、各インゴット間でのばらつきが３％であったのに対して、実施例１においては０．５％であった。
これにより、本発明に係る製造方法によれば、引上げられる半導体単結晶のインゴット間における結晶特性のばらつきが抑制されることも認められた。
Further, when the oxygen concentration at the crystal center of the portion immediately before entering the tail process in the straight body portion was compared between the ingots, in Comparative Example 1, the variation was 10%, whereas Example 1 Was 2%.
Further, the resistivity was 0.5% in Example 1 while the variation between the ingots in Comparative Example 1 was 3%.
Thereby, according to the manufacturing method which concerns on this invention, it was recognized that the dispersion | variation in the crystal characteristic between the ingots of the semiconductor single crystal pulled up is suppressed.
［実施例２］
図７に示した構成のシリコン単結晶製造装置を用いて、φ２００ｍｍ（８インチ）、直径胴長１４００ｍｍのシリコン単結晶インゴット１０本の育成を行なった。
結晶引上げ速度は０．６〜０．７ｍｍとし、シリコン単結晶近傍、本実施例の場合には単結晶から１５ｍｍ外周方向の融液表面温度をＣＣＤカメラによってモニタし、あらかじめ準備された標準パワースペクトルに実スペクトルが一致するように、上述した実施の形態の制御方法を用いて、育成を行った。また、標準スペクトルを求めたときの単結晶製造条件は、酸素濃度（[Ｏｉ]）が、１．００〜１．２０×１０１８（ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）の範囲に収まる育成条件を用いた。
シリコン単結晶インゴット育成後、各インゴットについて、結晶中心における酸素濃度を、長さ方向２００ｍｍごとに測定し、全長における平均値および、標準偏差を求めた。また、各単結晶の酸素濃度の平均値をもとに、単結晶１０本の標準偏差を求めた。これらの結果を表１に示す。
[Example 2]
Ten silicon single crystal ingots having a diameter of 200 mm (8 inches) and a diameter barrel length of 1400 mm were grown using the silicon single crystal manufacturing apparatus having the configuration shown in FIG.
The crystal pulling speed is 0.6 to 0.7 mm, the melt surface temperature in the vicinity of the silicon single crystal, 15 mm from the single crystal in the case of this example, is monitored by a CCD camera, and a standard power spectrum prepared in advance. Was grown using the control method of the above-described embodiment so that the actual spectrum would match. Moreover, the growth conditions under which the oxygen concentration ([Oi]) falls within the range of 1.00 to 1.20 × 10 18 (atoms / cm 3 ) were used as the single crystal manufacturing conditions when the standard spectrum was obtained.
After growing the silicon single crystal ingot, the oxygen concentration at the crystal center of each ingot was measured every 200 mm in the length direction, and the average value and the standard deviation over the entire length were obtained. Further, the standard deviation of 10 single crystals was determined based on the average value of oxygen concentration of each single crystal. These results are shown in Table 1.
［比較例２］
本発明の半導体単結晶の製造方法を用いず、実施例２の標準パワースペクトルを求めた際の育成条件に育成条件を固定したこと以外は、実施例２と同一の条件で、シリコン単結晶インゴットを１０本育成した。これらの結果も表１に示す。
A silicon single crystal ingot under the same conditions as in Example 2 except that the growth conditions were fixed to the growth conditions when the standard power spectrum of Example 2 was obtained without using the method for producing a semiconductor single crystal of the present invention. 10 were cultivated. These results are also shown in Table 1.
上記、実施例および比較例の結果より、本発明の単結晶製造方法を適用することにより、引上げられる半導体単結晶のインゴット内およびインゴット間おける結晶特性のばらつきが抑制を図ることが可能であることが確認された。 From the results of the examples and comparative examples described above, by applying the single crystal manufacturing method of the present invention, it is possible to suppress variations in crystal characteristics within and between ingots of the semiconductor single crystal to be pulled up. Was confirmed.
１００ 引上げ装置部
１０２ ルツボ
１１０ 回転機構
１２０ 引上げ機構
１２５ 電磁石
１３０ シリコン単結晶
２００ 引上げ装置制御部
２０２ 制御計算機
２１０ 演算処理回路
２１２ 比較回路
２１４ 結晶回転制御回路
２１６ ルツボ回転制御回路
２１８ 磁場強度制御回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Pulling
Claims (5)
原料融液表面の温度を測定し、
前記原料融液表面の温度の測定結果から実パワースペクトルを求め、
予め取得されている標準パワースペクトルを参照しつつ、前記実パワースペクトルに現れた複数のピークを、結晶回転に対応するピークか、あるいは、ルツボ回転に対応するピークかを推定し、
前記実パワースペクトルと、前記標準パワースペクトルを比較し、
比較の結果に基づき、結晶・ルツボ回転に対応するピークが双方一致する場合、ルツボ回転に対応するピークのみ一致する場合、結晶回転に対応するピークのみ一致する場合、または、結晶・ルツボ回転に対応するピークが双方とも一致しない場合に場合分けし、
前記結晶・ルツボ回転に対応するピークが双方一致する場合には、実パワースペクトルのピーク強度が、標準パワースペクトルの対応するピーク強度と比較して低いか高いかを判断し、実パワースペクトル強度が低い場合、磁場強度を強めるよう制御され、実パワースペクトルのピークが、標準パワースペクトルのピークよりも高い場合には、磁場強度を弱めるよう制御し、
その他の場合には、前記実パワースペクトルのピークが前記標準パワースペクトルのピークに対して低周波方向にシフトしているか高周波方向にシフトしているのかを判断し、前記実パワースペクトルが低周波方向にシフトしている場合には結晶回転又はルツボ回転を上げる制御を行い、高周波方向にシフトしていると判断された場合には、結晶回転又はルツボ回転を下げる制御を行い、
前記実パワースペクトルと、前記標準パワースペクトルが一致するように引上げ条件を制御して単結晶を育成することを特徴とする半導体単結晶の製造方法。 In the method for producing a semiconductor single crystal by the Czochralski method,
Measure the temperature of the raw material melt surface,
Obtain the actual power spectrum from the measurement result of the temperature of the raw material melt surface,
While referring to the standard power spectrum acquired in advance, a plurality of peaks appearing in the actual power spectrum, the peak corresponding to the crystal rotation, or the peak corresponding to the crucible rotation is estimated,
Comparing the actual power spectrum with the standard power spectrum;
Based on the comparison result, if the peaks corresponding to the crystal / crucible rotation match, only the peak corresponding to the crucible rotation matches, only the peak corresponding to the crystal rotation matches, or the crystal / crucible rotation corresponds If both peaks do not match,
When the peaks corresponding to the crystal / crucible rotation coincide with each other, it is determined whether the peak intensity of the actual power spectrum is lower or higher than the corresponding peak intensity of the standard power spectrum. When it is low, it is controlled to increase the magnetic field strength, and when the peak of the actual power spectrum is higher than the peak of the standard power spectrum, it is controlled to decrease the magnetic field strength.
In other cases, it is determined whether the peak of the actual power spectrum is shifted in the low frequency direction or the high frequency direction with respect to the peak of the standard power spectrum, and the actual power spectrum is shifted in the low frequency direction. If it is determined that the crystal rotation or the crucible rotation is shifted, the control to decrease the crystal rotation or the crucible rotation is performed.
A method for producing a semiconductor single crystal, comprising growing a single crystal by controlling pulling conditions so that the actual power spectrum and the standard power spectrum coincide with each other.
原料融液表面の温度を測定する測定手段と、
前記原料融液表面の温度を測定した結果から実パワースペクトルを求める演算手段と、
予め取得されている標準パワースペクトルを参照しつつ、前記実パワースペクトルに現れた複数のピークを、結晶回転に対応するピークか、あるいは、ルツボ回転に対応するピークかを推定するスペクトルピーク対応推定手段と、
前記実パワースペクトルと、前記標準パワースペクトルを比較する比較手段と、
前記比較手段における比較の結果に基づき、結晶・ルツボ回転に対応するピークが双方一致する場合、ルツボ回転に対応するピークのみ一致する場合、結晶回転に対応するピークのみ一致する場合、または、結晶・ルツボ回転に対応するピークが双方とも一致しない場合に場合分けし、
前記結晶・ルツボ回転に対応するピークが双方一致する場合には、実パワースペクトルのピーク強度が、標準パワースペクトルの対応するピーク強度と比較して低いか高いかを判断し、実パワースペクトル強度が低い場合、磁場強度を強めるよう制御され、実パワースペクトルのピークが、標準パワースペクトルのピークよりも高い場合には、磁場強度を弱めるよう制御され、
その他の場合には、前記実パワースペクトルのピークが前記標準パワースペクトルのピークに対して低周波方向にシフトしているか高周波方向にシフトしているのかを判断し、前記実パワースペクトルが低周波方向にシフトしている場合には結晶回転又はルツボ回転を上げる制御を行い、高周波方向にシフトしていると判断された場合には、結晶回転又はルツボ回転を下げる制御を行い、
前記実パワースペクトルと、前記標準パワースペクトルが一致するように引上げ条件を制御する制御手段を有することを特徴とする半導体単結晶の製造装置。 In a semiconductor single crystal manufacturing apparatus using the Czochralski method,
A measuring means for measuring the temperature of the raw material melt surface;
Calculation means for obtaining an actual power spectrum from the result of measuring the temperature of the raw material melt surface;
Spectral peak correspondence estimation means for estimating whether a plurality of peaks appearing in the actual power spectrum are peaks corresponding to crystal rotation or peaks corresponding to crucible rotation while referring to a standard power spectrum acquired in advance. When,
Comparison means for comparing the actual power spectrum and the standard power spectrum;
Based on the result of the comparison in the comparison means, when the peaks corresponding to the crystal and crucible rotation coincide with each other, only the peak corresponding to the crucible rotation matches, only the peak corresponding to the crystal rotation, or If the peaks corresponding to crucible rotation do not match,
When the peaks corresponding to the crystal / crucible rotation coincide with each other, it is determined whether the peak intensity of the actual power spectrum is lower or higher than the corresponding peak intensity of the standard power spectrum. When it is low, it is controlled to increase the magnetic field strength, and when the peak of the actual power spectrum is higher than the peak of the standard power spectrum, it is controlled to decrease the magnetic field strength.
In other cases, it is determined whether the peak of the actual power spectrum is shifted in the low frequency direction or the high frequency direction with respect to the peak of the standard power spectrum, and the actual power spectrum is shifted in the low frequency direction. If it is determined that the crystal rotation or the crucible rotation is shifted, the control to decrease the crystal rotation or the crucible rotation is performed.
An apparatus for producing a semiconductor single crystal, comprising control means for controlling pulling conditions so that the actual power spectrum and the standard power spectrum coincide with each other.
原料融液表面の温度を測定した結果を演算手段に入力する手順と、
前記演算手段において前記原料融液表面の温度を測定した結果から実パワースペクトルを求める手順と、
スペクトルピーク対応推定手段において、予め取得されている標準パワースペクトルを参照しつつ、前記実パワースペクトルに現れた複数のピークを、結晶回転に対応するピークか、あるいは、ルツボ回転に対応するピークかを推定する手順と、
比較手段において前記実パワースペクトルと、前記標準パワースペクトルを比較する手順と、
前記比較手段における比較の結果に基づき、結晶・ルツボ回転に対応するピークが双方一致する場合、ルツボ回転に対応するピークのみ一致する場合、結晶回転に対応するピークのみ一致する場合、または、結晶・ルツボ回転に対応するピークが双方とも一致しない場合に場合分けし、
前記結晶・ルツボ回転に対応するピークが双方一致する場合には、実パワースペクトルのピーク強度が、標準パワースペクトルの対応するピーク強度と比較して低いか高いかを判断し、実パワースペクトル強度が低い場合、磁場強度を強めるよう制御され、実パワースペクトルのピークが、標準パワースペクトルのピークよりも高い場合には、磁場強度を弱めるよう制御され、
その他の場合には、前記実パワースペクトルのピークが前記標準パワースペクトルのピークに対して低周波方向にシフトしているか高周波方向にシフトしているのかを判断し、前記実パワースペクトルが低周波方向にシフトしている場合には結晶回転又はルツボ回転を上げる制御を行い、高周波方向にシフトしていると判断された場合には、結晶回転又はルツボ回転を下げる制御を行い、
前記実パワースペクトルと、前記標準パワースペクトルが一致するように引上げ条件を制御する手順を実行させることを特徴とする半導体単結晶の製造制御プログラム。 In the production control program of the semiconductor single crystal by choku Rarusuki method,
The procedure for inputting the result of measuring the temperature of the raw material melt surface to the computing means,
A procedure for obtaining an actual power spectrum from the result of measuring the temperature of the raw material melt surface in the computing means,
In the spectrum peak correspondence estimation means, referring to the standard power spectrum acquired in advance, whether the plurality of peaks appearing in the actual power spectrum are peaks corresponding to crystal rotation or peaks corresponding to crucible rotation. The estimation procedure;
A procedure for comparing the actual power spectrum with the standard power spectrum in a comparison means;
Based on the result of the comparison in the comparison means, when the peaks corresponding to the crystal and crucible rotation coincide with each other, only the peak corresponding to the crucible rotation matches, only the peak corresponding to the crystal rotation, or If the peaks corresponding to crucible rotation do not match,
When the peaks corresponding to the crystal / crucible rotation coincide with each other, it is determined whether the peak intensity of the actual power spectrum is lower or higher than the corresponding peak intensity of the standard power spectrum. When it is low, it is controlled to increase the magnetic field strength, and when the peak of the actual power spectrum is higher than the peak of the standard power spectrum, it is controlled to decrease the magnetic field strength.
In other cases, it is determined whether the peak of the actual power spectrum is shifted in the low frequency direction or the high frequency direction with respect to the peak of the standard power spectrum, and the actual power spectrum is shifted in the low frequency direction. If it is determined that the crystal rotation or the crucible rotation is shifted, the control to decrease the crystal rotation or the crucible rotation is performed.
A manufacturing control program for a semiconductor single crystal, which causes a procedure for controlling pulling conditions so that the actual power spectrum matches the standard power spectrum.
原料融液表面の温度を測定した結果を演算手段に入力する手順と、
前記演算手段において前記原料融液表面の温度を測定した結果から実パワースペクトルを求める手順と、
スペクトルピーク対応推定手段において、予め取得されている標準パワースペクトルを参照しつつ、前記実パワースペクトルに現れた複数のピークを、結晶回転に対応するピークか、あるいは、ルツボ回転に対応するピークかを推定する手順と、
比較手段において前記実パワースペクトルと、前記標準パワースペクトルを比較する手順と、
前記比較手段における比較の結果に基づき、結晶・ルツボ回転に対応するピークが双方一致する場合、ルツボ回転に対応するピークのみ一致する場合、結晶回転に対応するピークのみ一致する場合、または、結晶・ルツボ回転に対応するピークが双方とも一致しない場合に場合分けし、
前記結晶・ルツボ回転に対応するピークが双方一致する場合には、実パワースペクトルのピーク強度が、標準パワースペクトルの対応するピーク強度と比較して低いか高いかを判断し、実パワースペクトル強度が低い場合、磁場強度を強めるよう制御され、実パワースペクトルのピークが、標準パワースペクトルのピークよりも高い場合には、磁場強度を弱めるよう制御され、
その他の場合には、前記実パワースペクトルのピークが前記標準パワースペクトルのピークに対して低周波方向にシフトしているか高周波方向にシフトしているのかを判断し、前記実パワースペクトルが低周波方向にシフトしている場合には結晶回転又はルツボ回転を上げる制御を行い、高周波方向にシフトしていると判断された場合には、結晶回転又はルツボ回転を下げる制御を行い、
前記実パワースペクトルと、前記標準パワースペクトルが一致するように引上げ条件を制御する手順を実行させる半導体単結晶の製造制御プログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
A computer-readable recording medium recording a production control program of the semiconductor single crystal by choku Rarusuki method,
The procedure for inputting the result of measuring the temperature of the raw material melt surface to the computing means,
A procedure for obtaining an actual power spectrum from the result of measuring the temperature of the raw material melt surface in the computing means,
In the spectrum peak correspondence estimation means, referring to the standard power spectrum acquired in advance, whether the plurality of peaks appearing in the actual power spectrum are peaks corresponding to crystal rotation or peaks corresponding to crucible rotation. The estimation procedure;
A procedure for comparing the actual power spectrum with the standard power spectrum in a comparison means;
Based on the result of the comparison in the comparison means, when the peaks corresponding to the crystal and crucible rotation coincide with each other, only the peak corresponding to the crucible rotation matches, only the peak corresponding to the crystal rotation, or If the peaks corresponding to crucible rotation do not match,
When the peaks corresponding to the crystal / crucible rotation coincide with each other, it is determined whether the peak intensity of the actual power spectrum is lower or higher than the corresponding peak intensity of the standard power spectrum. When it is low, it is controlled to increase the magnetic field strength, and when the peak of the actual power spectrum is higher than the peak of the standard power spectrum, it is controlled to decrease the magnetic field strength.
In other cases, it is determined whether the peak of the actual power spectrum is shifted in the low frequency direction or the high frequency direction with respect to the peak of the standard power spectrum, and the actual power spectrum is shifted in the low frequency direction. If it is determined that the crystal rotation or the crucible rotation is shifted, the control to decrease the crystal rotation or the crucible rotation is performed.
A computer-readable recording medium having recorded thereon a semiconductor single crystal manufacturing control program for executing a procedure for controlling a pulling condition so that the actual power spectrum matches the standard power spectrum.
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