JP6409718B2 - 単結晶の製造方法 - Google Patents
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Description
C={A×(α+β)−B×α}/β ……(2)
ここで、式(1)の左辺は図1(a)の斜線ハッチングを施した部分の面積を表し、式(1)の右辺は図1(b)の縦線ハッチングを施した部分と横線ハッチングを施した部分の総面積を表す。そして、式(1)は、引上げ速度目標値の修正値を算出するための区間(α+β)(mm)における積算値が、引上げ速度移動平均値の実績値を算出するための区間α(mm)における積算値と、引上げ速度目標値を適正に修正するための将来の区間β(mm)における積算値との合計値に等しいことを表す。
このため、式(1)は次の式(3)のように表すことができ、式(2)は次の式(4)のように表すことができる。
(引上げ速度目標値)×(α+β)=(引上げ速度移動平均値の実績値)×α
+(引上げ速度目標値の修正値)×β……(3)
(引上げ速度目標値の修正値)={(引上げ速度目標値)×(α+β)
−(引上げ速度移動平均値の実績値)×α}/β……(4)
図1(b)から、引上げ速度移動平均値の実績値が高い場合には、引上げ速度目標値は低目に修正されることが分かる。
るつぼに貯留されたシリコン融液からチョクラルスキー法により半導体用300mmウェーハに用いられるシリコン単結晶を引上げた。そして引上げ長が800〜1400mmの範囲内で次のように制御した。先ずシリコン単結晶の品質が所望の品質となるように引上げ長毎に引上げ速度目標値を設定した。次に、シリコン単結晶の品質と相関が高い引上げ速度目標値の修正値を算出するための引上げ長(α+β)を50mmとした。そして引上げ速度移動平均値を積極的に制御する目的で、基本的には、α=10mm、β=40mmとし、制御周期を10秒とした。制御周期毎に、10mm引上げたときの引上げ速度移動平均値の実績値を算出し、次の式(4)に基づき、引上げ速度目標値の修正値を算出し、その引上げ速度目標値の修正値に基づく引上げを継続して実施した。
(引上げ速度目標値の修正値)={(引上げ速度目標値)×(α+β)
−(引上げ速度移動平均値の実績値)×α}/β……(4)
但し、900〜1100mmの引上げ長の範囲においては、シリコン単結晶の直径の制御は良好であることから、引上げ速度移動平均値の制御を強める目的で、引上げ速度目標値の修正値を算出するための引上げ長(α+β)を45mmとし、αを10mmとし、βを35mmとした。また、1100〜1200mmの引上げ長の範囲においては、シリコン単結晶の直径の制御が、900〜1100mmの引上げ長の範囲の場合と比較して、少し低下したことから、シリコン単結晶の直径の制御を重視し、引上げ速度移動平均値の実績値の制御を弱める目的で、引上げ速度目標値の修正値を算出するための引上げ長(α+β)を55mmとし、αを10mmとし、βを45mmとした。
実施例1の引上げ長800〜1400mmにおける引上げ速度目標値の修正値の変化を図4に示す。図4において、引上げ速度目標値を修正しないときを「0%」とした。また、実施例1の引上げ長800〜1400mmにおける引上げ速度移動平均値の変化を図5に示す。図5において、引上げ速度の目標値を任意単位で「1」とした。更に、実施例1の引上げ速度移動平均値の制御を実施した際におけるシリコン単結晶の直径の制御性を図6に示す。図6において、シリコン単結晶の直径の目標値を「100%」とした。
引上げ速度目標値の修正値を算出するための引上げ長は、引上げ速度移動平均値とシリコン単結晶の品質との相関性から決定される値であり、この値を50mmとして、シリコン単結晶を引上げた場合の引上げ速度目標値の修正値を求めた。具体的には、引上げ速度目標値と、引上げ速度移動平均値の実績値と、過去の引上げ長α(引上げ速度移動平均値の実績値を算出するための引上げ長)と、将来の引上げ長βとを、次の式(4)に代入して、引上げ速度目標値の修正値を算出した。
(引上げ速度目標値の修正値)={(引上げ速度目標値)×(α+β)
−(引上げ速度移動平均値の実績値)×α}/β……(4)
その結果を表1に示す。なお、表1には、引上げ速度目標値の修正値とともに、引上げ速度目標値、引上げ速度移動平均値の実績値、過去の引上げ長α、及び将来の引上げ長βを記載した。
Claims (7)
- チョクラルスキー法により単結晶の引上げを開始する前に所定の引上げ長毎に前記単結晶の引上げ速度の目標値を予め設定し、前記単結晶の引上げ中であって前記所定の引上げ長の引上げ途中で前記所定の引上げ長の引上げ開始時点から現時点までの引上げ速度の実績値から引上げ速度移動平均値を算出し、この引上げ速度移動平均値と前記引上げ速度の目標値とに差分があるとき、前記引上げ速度移動平均値が前記引上げ速度の目標値に合致するように、前記引上げ速度の目標値及び前記引上げ速度移動平均値に基づいて、現時点における引上げ速度の目標値の修正値を算出し、この算出された引上げ速度の目標値の修正値に基づいて前記単結晶を引上げる単結晶の製造方法であって、
前記引上げ速度移動平均値の実績値を算出するための引上げ長である過去の引上げ長をαとし、将来の引上げ長をβとするとき、前記単結晶の直径の実績値によって、前記引上げ速度の目標値の修正値を算出するための引上げ長(α+β)を変化させることを特徴とする単結晶の製造方法。 - 前記単結晶の引上げ状態を監視し、前記単結晶の直径の目標値及び実績値をそれぞれD0及びD1とするとき、|D1−D0|が閾値t1以下である場合、前記引上げ速度の目標値の修正値を算出するための引上げ長(α+β)を、前記引上げ速度移動平均値を評価するための引上げ長γより短く設定し、|D1−D0|が閾値t1を超え閾値t2以下である場合、前記引上げ速度の目標値の修正値を算出するための引上げ長(α+β)を、前記引上げ速度移動平均値を評価するための引上げ長γに維持し、|D1−D0|が閾値t2を超える場合、前記引上げ速度の目標値の修正値を算出するための引上げ長(α+β)を、前記引上げ速度移動平均値を評価するための引上げ長γより長く設定する請求項1記載の単結晶の製造方法。
- 前記閾値t1及び前記閾値t2が、過去の単結晶の引上げ実績を評価して定められた請求項2記載の単結晶の製造方法。
- 前記閾値t1及び前記閾値t2が、過去の単結晶の引上げ実績を評価し、単結晶の直径のバラツキσを算出したときに、t1=0.5×σ及びt2=2×σとなるように定められた請求項3記載の単結晶の製造方法。
- 前記引上げ速度の目標値を、0.3〜1.2mm/分とする請求項1ないし4いずれか1項に記載の単結晶の製造方法。
- 前記単結晶の引上げ長(α+β)を、30〜70mmとする請求項1ないし4いずれか1項に記載の単結晶の製造方法。
- 前記単結晶の引上げ長(α+β)の引上げ開始時点から現時点までの引上げ長α及び前記残りの引上げ長βを、それぞれ前記引上げ長(α+β)の20〜99%及び前記引上げ長(α+β)の80〜1%とする請求項1ないし4いずれか1項に記載の単結晶の製造方法。
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