TW201615904A - 單結晶之製造方法 - Google Patents

Abstract

藉由提高與單結晶之品質具有因果關係之提拉速度移動平均值的控制性能，製造結晶缺陷少之高品質的單結晶。 在單結晶之提拉開始之前，預先每隔既定提拉長度設定單結晶之提拉速度的目標值，自既定提拉長度之從提拉開始時間點至現在時間點之提拉速度的實際值算出提拉速度移動平均值，再算出在現在時間點之提拉速度之目標值的修正值，根據該修正值提拉單結晶。而且，在將是用以算出提拉速度移動平均值之實際值的提拉長度之過去的提拉長度設定為α、並將未來之提拉長度設定為β時，根據單結晶之直徑的實際值，改變用以算出提拉速度目標值之修正值的提拉長度(α+β)。

Description

單結晶之製造方法

本發明係有關於一種根據柴可斯基(Czochralski)法從原液熔液使矽單結晶等之單結晶成長的方法。詳細說明之，係有關於一種製造結晶缺陷少之高品質之單結晶的方法。更詳細說明之，係有關於一種評估為了得到所要之單結晶的品質所需而且與單結晶之品質具有因果關係的提拉速度移動平均值，並修正提拉速度之目標值的方法。

一般，在製造矽單結晶的情況，將單結晶之提拉速度及加熱器溫度作為操作量，控制單結晶之直徑。例如，揭示一種矽單結晶之製造方法，該矽單結晶之製造方法係使用柴可斯基法，獨立地控制平均提拉速度與加熱器溫度，使矽單結晶成長(例如，參照專利文獻1)。在此矽單結晶之製造方法，將在矽單結晶成長中間隔30~50分鐘之每單位時間的矽單結晶成長長度作為平均提拉速度，對該平均提拉速度，在穩態時係固定於定速，而在非穩態時係因應於成長中之結晶直徑的預測結晶直徑和目標結晶直徑的偏差，使提拉速度變動僅既定時間，而且，對加熱器溫度，在穩態時係保持於定温，而在非穩態時係因應於成長中之結晶直徑的預測結晶直徑和目標結晶直徑的偏差，使其變動，藉此，進行單結晶之直徑控制。在此， 使提拉速度變動的既定時間係對穩態時係設定為定速的平均提拉速度無大的影響的程度(變動範圍為±0.02mm/min以內)的短時間，該時間係30秒以下較佳。在依此方式所構成之矽單結晶的製造方法，可高效率地提拉低缺陷的矽單結晶。

另一方面，揭示控制與單結晶之品質具有因果關係之提拉速度移動平均值之單結晶的製造方法(例如，參照專利文獻2)。在此單結晶之製造方法，在根據柴可斯基法提拉單結晶的過程，重複進行算出單結晶之提拉速度之設定值的步驟、與根據該設定值及該操作量之上下限值來控制提拉速度之移動平均值的步驟，藉此，控制單結晶之直徑。又，以提拉速度移動平均值位於預設之容許範圍的方式算出提拉速度之操作量的上下限值，並在該限制條件內控制直徑，藉此，將提拉速度移動平均值亦控制於預設之容許範圍內。進而，在單結晶之提拉開始之前，預先每隔提拉長度設定單結晶之提拉速度的目標值，將單結晶之提拉速度修正成提拉速度移動平均值的實測值舆目標值一致。

在依此方式所構成之單結晶的製造方法，在提拉單結晶的過程，重複進行算出單結晶之提拉速度之設定值及提拉速度之操作量的上下限值的步驟、與根據該設定值及該操作量之上下限值來控制單結晶之提拉速度之移動平均值的步驟，控制單結晶之直徑。即，因為時時刻刻控制單結晶之提拉速度移動平均值，所以可降低單結晶之軸向之品質的不均。結果，可穩定地製造高品質的單結晶。又，因為以提拉速度之移動平均值位於容許範圍的方式算出，所以可更降低單結晶之軸 向之品質的不均，而可更穩定地製造高品質的單結晶。進而，在單結晶之提拉開始之前，預先設定提拉速度的目標值，因為將單結晶之提拉速度修正成提拉速度之移動平均值的實測值舆目標值一致，所以可使單結晶之提拉速度最佳化，可更降低單結晶之軸向之品質的不均，而可更穩定地製造高品質的單結晶。

【先行專利文獻】 【專利文獻】

[專利文獻1]日本特開2005-082474號公報(段落[0011]、[0012]、[0014])

[專利文獻2]日本特開2010-053015號公報(段落[0007]~[0009]、段落[0011]~[0013])

可是，在該以往之專利文獻1所示之矽單結晶的製造方法，在提拉速度之變動範圍窄，操作時間亦短的情況，期待對提拉速度之移動平均值無太大的影響，但是在單結晶之直徑發生由熱的環境所引起之無法預測的各種擾亂的情況，可能提拉速度之變動範圍小至±0.02mm/min以下，而且既定時間短至30秒以下，在此情況，難抑制對單結晶之直徑的各種擾亂。又，即使在為了抑制對單結晶之直徑的擾亂而操作加熱器溫度的情況，亦因為至加熱器溫度之操作對單結晶之直徑產生影響的時間常數大，所以難控制單結晶之直徑。即使是以上述 之方法可控制單結晶之直徑的情況，亦無法說因為提拉速度之操作量小，而提拉速度移動平均值亦不會大為變動，而提拉速度移動平均值就看以後之變化的狀況。因此，在該以往之專利文獻1所示之矽單結晶的製造方法，雖然控制單結晶之直徑，亦難高精度地將提拉速度之移動平均值控制成例如±1%以內。另一方面，在該以往之專利文獻2所示之單結晶的製造方法，藉由控制單結晶之直徑，穩定地製造高品質的單結晶，但是在發生使單結晶之直徑變化之大的擾亂時，有平均值之控制性能變低的情況，為了提高單結晶之品質而且穩定地製造單結晶，期望進一步之改良。

本發明目的在於提供一種單結晶之製造方法，該單結晶之製造方法係藉由提高與單結晶之品質具有因果關係之提拉速度移動平均值的控制性能，可製造結晶缺陷少之高品質的單結晶。

本發明之第1觀點係一種單結晶之製造方法，係根據柴可斯基法在使單結晶之提拉開始之前，預先每隔既定提拉長度設定單結晶之提拉速度的目標值，在是單結晶之提拉中且既定提拉長度的提拉途中自既定提拉長度之從提拉開始時間點至現在時間點之提拉速度的實際值算出提拉速度移動平均值，在該提拉速度移動平均值與提拉速度之目標值有差分時，以使提拉速度移動平均值與提拉速度之目標值變成一致的方式，根據提拉速度之目標值及提拉速度移動平均值，算出在現在時間點之提拉速度之目標值的修正值，再根據該算出之提 拉速度之目標值的修正值提拉單結晶之單結晶的製造方法，其特徵為：在將是用以算出提拉速度移動平均值之實際值的提拉長度之過去的提拉長度設定為α、並將未來之提拉長度設定為β時，根據單結晶之直徑的實際值，改變用以算出提拉速度目標值之修正值的提拉長度(α+β)。

本發明之第2觀點係根據第1觀點的發明，進而監視單結晶之提拉狀態，在將單結晶之直徑的目標值及實際值分別設定為D₀及D₁時，在| D₁-D₀ |係臨限值t₁以下的情況，將用以算出提拉速度之目標值之修正值的提拉長度(α+β)設定成比用以評估提拉速度移動平均值的提拉長度γ短，而在| D₁-D₀ |係超過臨限值t₁而且臨限值t₂以下的情況，將用以算出提拉速度之目標值之修正值的提拉長度(α+β)維持於用以評估提拉速度移動平均值的提拉長度γ，在| D₁-D₀ |係超過臨限值t₂的情況，將用以算出提拉速度之目標值之修正值的提拉長度(α+β)設定成比用以評估提拉速度移動平均值的提拉長度γ長。

本發明之第3觀點係根據第2觀點的發明，進而在評估過去之單結晶的提拉實際值後，決定臨限值t₁及臨限值t₂。

本發明之第4觀點係根據第3觀點的發明，進而在評估過去之單結晶的提拉實際值，並算出單結晶之直徑的不均σ時，將臨限值t₁及臨限值t₂決定成t₁=0.5×σ、t₂=2×σ。

本發明之第5觀點係根據第1至第4觀點的發明，進而將提拉速度之目標值設定為0.3~1.2mm/min。

本發明之第6觀點係根據第1至第4觀點的發明，進而將單結晶之提拉長度(α+β)設定為30~70mm。

本發明之第7觀點係根據第1至第4觀點的發明，進而將單結晶之提拉長度(α+β)之從提拉開始時間點至現在時間點的提拉長度α及剩下的提拉長度β分別設定為提拉長度(α+β)之20~99%及提拉長度(α+β)之80~1%。

在本發明之第1觀點之單結晶的製造方法，根據單結晶之直徑的實際值，改變用以算出提拉速度目標值之修正值的提拉長度(α+β)，藉此，適當地控制與單結晶之品質強大地相關並具有因果關係的提拉速度移動平均值，並提拉單結晶。即，提拉速度之控制與單結晶之直徑控制不是彼此獨立，而互相有影響，在單結晶成長中一面監視單結晶之直徑，一面根據單結晶之直徑的實際值，使用以算出提拉速度目標值之修正值的提拉長度(α+β)變短或變長，藉此，因應於提拉速度移動平均值的實際值，時時刻刻地算出提拉速度目標值之修正值，再根據該修正值提拉單結晶。結果，能以高精度進行提拉速度之控制與單結晶之直徑控制。依此方式，考慮單結晶之直徑的實際值，評估對單結晶之品質有重大影響的提拉速度移動平均值，並修正提拉速度的目標值，藉此，降低單結晶之品質的不均，而且亦抑制單結晶之直徑的不均，而可穩定地製造高品質的單結晶。

在本發明之第2觀點之單結晶之製造方法，在| D₁-D₀ |係臨限值t₁以下的情況，即單結晶之直徑之控制性能 是極良好的情況，藉由將用以算出提拉速度之目標值之修正值的提拉長度(α+β)設定成比用以評估提拉速度移動平均值的提拉長度γ短，更提高提拉速度移動平均值的控制性能。又，在| D₁-D₀ |係超過臨限值t₁而且臨限值t₂以下的情況，即單結晶之直徑之控制性能是比較良好的情況，藉由將用以算出提拉速度之目標值之修正值的提拉長度(α+β)維持於用以評估提拉速度移動平均值的提拉長度γ，如設定地維持提拉速度移動平均值的控制性能。進而，在| D₁-D₀ |係超過臨限值t₂的情況，即單結晶之直徑之控制性能是稍微降低的情況，為了提高單結晶之直徑之控制性能的目的，藉由將用以算出提拉速度之目標值之修正值的提拉長度(α+β)設定成比用以評估提拉速度移動平均值的提拉長度γ長，使提拉速度移動平均值之控制性能變弱。結果，使單結晶之直徑的控制與提拉速度移動平均值之控制穩定地雙全，而且可提前改善單結晶之直徑的控制性能。

α‧‧‧過去之提拉長度

β‧‧‧未來之提拉長度

t₁‧‧‧臨限值

t₂‧‧‧臨限值

D₀‧‧‧單結晶之直徑的目標值

D₁‧‧‧單結晶之直徑的實際值

第1圖係說明本發明之第1實施形態之提拉速度目標值的修正值之算出方法的示意圖，第1圖(a)係表示提拉速度係如目標值的情況之控制方法的圖，第1圖(b)係表示提拉速度高的情況之控制方法的圖。

第2圖係用以評估提拉速度移動平均值的流程圖。

第3圖係表示對過去之提拉長度α的變化之未來之提拉長度β的變化的圖，係表示根據參數的值，對提拉速度移動平均 值之控制性能賦與強弱的圖

第4圖係表示對提拉長度的變化之提拉速度目標值之修正值的變化之計算結果的圖。

第5圖係表示對提拉長度的變化之提拉速度的變化的圖，係表示提拉速度移動平均值之控制性的圖。

第6圖係表示對提拉長度的變化之單結晶之直徑的變化的圖，係表示直徑之控制性的圖。

其次，根據圖面，說明本發明之實施形態。在本實施形態，根據柴可斯基法從坩堝所貯存之矽熔液提拉矽單結晶。在此矽單結晶之提拉開始之前，預先每隔既定提拉長度設定矽單結晶之提拉速度目標值。然後，在是矽單結晶之提拉中且既定提拉長度的提拉途中自既定提拉長度之從提拉開始時間點至現在時間點之提拉速度的實際值算出提拉速度移動平均值。接著，在提拉速度移動平均值與提拉速度目標值有差分時，以使提拉速度移動平均值與提拉速度目標值變成一致的方式，根據提拉速度目標值及提拉速度移動平均值，算出在現在時間點之提拉速度目標值的修正值。進而，根據所算出之提拉速度目標值的修正值提拉單結晶。

該提拉速度目標值係被設定於0.3~1.2mm/min的範圍內較佳。又，矽單結晶之既定提拉長度係被設定於30~70mm較佳，被設定於45~55mm的範圍內更佳。進而，矽單結晶之既定提拉長度之從提拉開始時間點至現在時間點的提拉長度係被設定於既定提拉長度之20~99%較佳，被設定於既定 提拉長度之80~99%的範圍內更佳，剩下的提拉長度係被設定於既定提拉長度之80~1%較佳，被設定於既定提拉長度之20~1%的範圍更佳。將該矽單結晶之既定提拉長度限定於30~70mm的範圍內，這是由於嚴格上係與所使用之提拉裝置相依，但是根據實驗結果，與矽單結晶之品質相關性高的係約50mm的提拉速度移動平均值，設定成與此約50mm相異不大的程度較佳。進而，將該既定提拉長度之從提拉開始時間點至現在時間點之提拉長度及剩下的提拉長度分別限定於既定提拉長度之20~99%的範圍內及既定提拉長度之80~1%的範圍內，這是由於在該提拉長度及剩下的提拉長度分別是未滿既定提拉長度之20%、超過既定提拉長度之80%的情況，提拉速度的限制變成太強。

第1圖係表示算出提拉速度移動平均值之方法的模式圖。具體而言，第1圖(a)係表示橫向及縱向的長度分別是(α+β)及A之長方形的圖，若將橫軸作為提拉長度，將縱軸作為提拉速度，第1圖(a)係表示在提拉長度(α+β)的區間中，提拉速度的平均值是A。其次，如第1圖(b)所示，考慮橫向及縱向的長度分別是α及B之長方形、與橫向及縱向的長度分別是β及C之長方形。在此，在第1圖(b)之2個長方形的總面積與第1圖(a)之一個長方形的面積相等的情況，在第1圖(b)，若縱向的長度B已知，縱向的長度C係可使用如下之第(1)數學式及第(2)數學式求得。在第1圖(b)，表示若將橫軸作為提拉長度，將縱軸作為提拉速度，則B係過去之提拉速度移動平均值，C係未來之提拉速度移動平均值。若使用α、β、A、B之 資訊，可算出應作為未來之目標的提拉速度移動平均值C。

A×(α+β)=B×α+C×β......(1)

C={A×(α+β)-B×α}/β......(2)

在此，第(1)數學式之左邊表示第1圖(a)之施加斜影線之部分的面積，第(1)數學式之右邊表示第1圖(b)之施加直影線的部分與施加橫影線的部分的總面積。而且，第(1)數學式表示用以算出提拉速度目標值的修正值之在區間(α+β)(mm)的積分值等於用以算出提拉速度移動平均值的實際值之在區間α(mm)的積分值與用以可適當地修正提拉速度目標值之在未來的區間β(mm)之積分值的總和。

因此，第(1)數學式係可表示成如下之第(3)數學式，第(2)數學式係可表示成如下之第(4)數學式。

(提拉速度目標值)×(α+β)=(提拉速度移動平均值的實際值)×α+(提拉速度目標值的修正值)×β......(3)

(提拉速度目標值的修正值)={(提拉速度目標值)×(α+β)-(提拉速度移動平均值的實際值)×α}/β......(4)

從第1圖(b)，得知在提拉速度移動平均值的實際值高的情況，提拉速度目標值係被修正成稍低。

其次，根據第2圖之流程圖，說明提拉速度移動平均值之控制方法。首先，決定用以評估與結晶缺陷具有因果關係之提拉速度移動平均值的提拉長度(γ)。此提拉長度(γ)係可從提拉裝置之構造唯一地決定。其理由係由於點缺陷濃度、製品(所提拉之矽單結晶)之品質根據單結晶成長時被取入之點缺陷所擴散的範圍而定。點缺陷所擴散的範圍係與提拉速度移 動平均值具有強的相關，因此，在製品之品質與提拉速度移動平均值之間亦具有強的相關。但，與提拉長度幾mm之提拉速度移動平均值具有相關，這和所使用之提拉裝置相依。一般，徐冷式提拉裝置之評估與結晶缺陷具有相關之提拉速度移動平均值的提拉長度比急冷式提拉裝置的更長。接著，關於結晶缺陷，決定用以製造所要之品質的矽單結晶之提拉速度的目標值。在此，用以得到所要之品質的矽單結晶之提拉速度的目標值係對矽單結晶之各提拉長度決定。然後，決定用以算出提拉速度目標值之修正值的提拉長度(α+β)與控制週期。在此，控制週期係只要可避免設定成很長，設定成與直徑控制的控制週期相同較佳。進而，每隔控制週期，評估提拉速度移動平均值，並根據評估結果，算出提拉速度目標值的修正值後，修正提拉速度目標值，再根據該提拉速度目標值的修正值，提拉矽單結晶。依此方式，每隔控制週期評估提拉速度移動平均值，並根據評估，修正提拉速度目標值，藉此，矽單結晶之品質的不均係減少，而可穩定地製造高品質之矽單結晶。

在設定用以算出提拉速度目標值之修正值的提拉長度(α+β)(mm)時，若將α(mm)及β(mm)設定成(α+β)(mm)與(γ)(mm)相同，則能以提拉(γ)(mm)時之提拉速度移動平均值的實際值與所要之提拉速度目標值一致的方式設定提拉速度目標值的修正值。例如，若將γ設定為50mm，在想使提拉50mm時之提拉速度移動平均值的實際值與所要之提拉速度目標值一致的情況，將α(mm)及β(mm)設定成滿足α+β=γ=50(mm)之限制。

又，在矽單結晶之提拉，若無法控制矽單結晶之直徑，矽單結晶之提拉這件事不成立。因此，戨矽單結晶之直徑的控制性係重要，期望使矽單結晶之直徑的控制與提拉速度移動平均值之控制雙全。因此，為了滿足這種期望，一面監視矽單結晶之提拉狀態，一面高精度地調整提拉速度移動平均值之控制性能的強弱。即，根據矽單結晶之直徑的實際值，改變用以算出提拉速度目標值之修正值的提拉長度。具體而言，在監視矽單結晶之提拉狀態的狀態，將矽單結晶之直徑的目標值及實際值分別設定為D₀及D₁時，在| D₁-D₀ |係臨限值t₁以下的情況，將根據提拉速度移動平均值所控制之提拉長度設定成比既定提拉長度短，而在| D₁-D₀ |係超過臨限值t₁而且臨限值t₂以下的情況，將根據提拉速度移動平均值所控制之提拉長度維持於既定提拉長度，進而，在| D₁-D₀ |係超過臨限值t₂的情況，將根據提拉速度移動平均值所控制之提拉長度設定成比既定提拉長度長。在此，臨限值t₁及臨限值t₂係可任意地設定，但是評估過去之單結晶的提拉實際值後決定較佳，最好在算出單結晶之直徑的不均σ時，可決定成t₁=0.5×σ及臨限值t₂=2×σ。即，不均σ係在過去之提拉實際值之單結晶之直徑的不均(標準偏差)，例如在σ=0.8mm時，t₁=0.4mm及t₂=1.6mm。

在| D₁-D₀ |係臨限值t₁以下的情況，可判斷矽單結晶之直徑的控制性是極良好，在此情況，若如上述所示將根據提拉速度移動平均值所控制之提拉長度設定成比既定提拉長度短，即將α及β設定成用以算出提拉速度目標值之修正值的提拉長度(α+β)滿足(α+β)<γ的關係，則可提高提拉速度 移動平均值的控制性能。又，在| D₁-D₀ |係超過臨限值t₁而且臨限值t₂以下的情況，可判斷矽單結晶之直徑的控制性是比較良好，在此情況，若如上述所示將根據提拉速度移動平均值所控制之提拉長度維持於既定提拉長度，即將α及β設定成用以算出提拉速度目標值之修正值的提拉長度(α+β)滿足(α+β)=γ的關係，則可如設定地控制提拉速度移動平均值。進而，在| D₁-D₀ |超過臨限值t₂的情況，可判斷矽單結晶之直徑的控制性稍降低，在此情況，若如上述所示將根據提拉速度移動平均值所控制之提拉長度設定成比既定提拉長度長，即將α及β設定成用以算出提拉速度目標值之修正值的提拉長度(α+β)滿足(α+β)>γ的關係，則可特意抑制提拉速度移動平均值的控制性能。這是用以改善矽單結晶之直徑之控制性能的方法。例如，提拉50mm之提拉速度移動平均值的控制性能係可根據第3圖調整強弱。在此，使提拉速度移動平均值之控制性能變弱，這是為了改善直徑控制的控制性能。即，在維持提拉速度移動平均值之控制性能的情況，進行設定滿足(α+β)=50(mm)之關係式之α及β的控制，而在使提拉速度移動平均值之控制性能變強的情況，進行將(α+β)設定成小於50(mm)的控制，但是在改善直徑控制之控制性能的情況，進行將(α+β)設定成比50(mm)更大的控制，這是由於需要使提拉速度移動平均值之控制性能變弱。這些關係係如第3圖所示，第3圖之『□』表示使提拉速度移動平均值之控制性能變強的情況的一例，第3圖之『△』表示使提拉速度移動平均值之控制性能變弱的情況的一例。結果，可使矽單結晶之直徑的控制與提拉速度移動平均 值之控制更穩定地雙全。

另一方面，提拉速度目標值之修正值的算出係亦可每隔控制週期實施，亦可每隔控制週期之整數倍的時間實施。在算出提拉速度目標值之修正值的各週期，更新提拉速度目標值，再根據該提拉速度目標值，進行矽單結晶之直徑控制，藉此，可評估提拉速度之移動平均值。具體而言，在將控制週期設定為10秒的情況，每隔10秒，重複第1步驟與第2步驟，而該第1步驟係根據所設定之過去的提拉長度α與未來之提拉長度β，並根據第(4)數學式，算出提拉速度目標值之修正值V₁的步驟，該第2步驟係將修正後之提拉速度V₁作為目標值，提拉單結晶的步驟。又，因為單結晶係在10秒之間被提拉約0.05~0.2mm，所以每被提拉約0.05~0.2mm，提拉速度V₁被更新。更具體而言，將被提拉約0.05~0.2mm之時間點作為原點，從該時間點，根據過去之提拉長度α及未來之提拉長度β，修正(更新)提拉速度目標值。進而，在10秒後，將被提拉約(0.05~0.2)×2mm之時間點作為原點，從該時間點，根據過去之提拉長度α及未來之提拉長度β，修正(更新)提拉速度目標值。重複這種操作。又，在使提拉速度移動平均值與在提拉前所設定之提拉速度目標值一致的情況，因為提拉速度係作為直徑控制之操作量被操作，所以難完全地一致，包含位於可容許的範圍在內，當作一致。可容許的範圍係例如根據管理下限值及管理上限值管理即可。

又，為了使對提拉速度移動平均值之控制的回授變快，在修正提拉速度目標值時，用以算出提拉速度移動平均 值之實際值的提拉長度α係愈小愈有利，但是太小時未來之提拉速度的操作範圍受到限制，會使直徑之控制性能變弱。在此，提拉速度移動平均值係例如提拉50mm時之提拉速度的平均值。又，在提拉速度移動平均值之不均大的情況，亦將該提拉長度α設定成長較佳。在此，該提拉長度α係例如被設定成40mm。進而，在提拉速度之不均小，提拉速度移動平均值的實際值和與矽單結晶之品質相關高的提拉速度移動平均值相關高的情況，使該提拉長度α變短的設定，提拉速度移動平均值之控制性能比較提高。在此，該提拉長度α係例如被設定為30mm。即，將該提拉長度α設定成能以高精度所預測提拉速度移動平均值即可。

另一方面，提拉長度β係根據α及(α+β)自動地決定的值。又，提拉長度β係可花長時間來調整或在短時間調整的因素，在提拉速度移動平均值之控制性低的情況，因為激烈地修正時具有成為擾亂的可能性，所以花長時間來調整較佳，在此情況，將該提拉長度β設定成長。在此，該提拉長度β係例如被設定為40mm。又，在提拉速度移動平均值之控制性高的情況，在短時間調整即可，在此情況，將該提拉長度β設定成短。在此，該提拉長度β係例如被設定為10mm。進而，亦可控制週期係例如每隔10秒、每隔10秒之整數倍的時間設定。此外，(α+β)之設定係能以手動或自動實施。又，α及β之設定係亦可每隔提拉長度預先設定，或亦可在提拉中以手動或自動時時刻刻地變更。

此外，在該實施形態，作為單結晶，列舉矽單結 晶，但是未限定為如此。

[實施例]

其次，與比較例一起詳細地說明本發明之實施例。

<第1實施例>

根據柴可斯基法從坩堝所貯存之矽熔液提拉半導體用直徑300mm晶圓所用的矽單結晶。而且，在提拉長度為800~1400mm的範圍內如以下所示控制。首先，每隔提拉長度將提拉速度目標值設定成矽單結晶之品質成為所要的品質。接著，將用以算出與矽單結晶的品質相關高之提拉速度目標值之修正值的提拉長度(α+β)設定為50mm。然後，為了積極地控制提拉速度移動平均值的目的，基本上設定成α=10mm、β=40mm、控制週期為10秒。每隔控制週期，算出提拉10mm時之提拉速度移動平均值的實際值，並根據如下之第(4)數學式，算出提拉速度目標值的修正值，再根據該提拉速度目標值的修正值，繼續實施提拉。

(提拉速度目標值的修正值)={(提拉速度目標值)×(α+β)-(提拉速度移動平均值的實際值)×α}/β......(4)

但，在900~1100mm之提拉長度的範圍，因為矽單結晶之直徑的控制是良好，所以為了使提拉速度移動平均值之控制變強，將用以算出提拉速度目標值之修正值的提拉長度(α+β)設定為45mm、將α設定為10mm、將β設定為35mm。又，在1100~1200mm之提拉長度的範圍，因為矽單結晶之直徑的控制比在900~1100mm之提拉長度的範圍稍微降低，所以重視矽單結晶之直徑的控制，為了使提拉速度移動平均值之控制變弱， 將用以算出提拉速度目標值之修正值的提拉長度(α+β)設定為55mm、將α設定為10mm、將β設定為45mm。

<第1測試及評估>

在第4圖表示第1實施例之在提拉長度800~1400mm之提拉速度目標值之修正值的變化。第4圖中的提拉速度目標值無修正時設定「0%」。又，在第5圖表示第1實施例之在提拉長度800~1400mm之提拉速度移動平均值之修正值的變化。第5圖中的提拉速度的目標值為任意單位設定「1」。進而，在第6圖表示在第1實施例之實施提拉速度移動平均值的控制時之矽單結晶之直徑的控制性。第6圖中，矽單結晶的直徑的目標值設定「100%」。

從第4圖得知，提拉速度目標值之修正值係可對提拉速度目標值控制於從+0.6%至-0.8%的範圍內。又，從第5圖得知，提拉速度移動平均值的實際值係可對提拉速度目標值控制於±1.0%以內。又，從第5圖得知，在提拉長度900~1100mm，提拉速度移動平均值的實際值係大致可控制於提拉速度目標值之±0.5%以內。進而，從第6圖得知，矽單結晶之直徑係對目標值100%，可控制於99.90%~100.10%的範圍內，即±0.10%的範圍內。從這些結果，得知可良好地控制提拉速度移動平均值及矽單結晶之直徑。

<第2實施例>

用以算出提拉速度目標值之修正值的提拉長度係從提拉速度移動平均值與矽單結晶之品質的相關性所決定的值，將此值當作50mm，求得提拉矽單結晶的情況之提拉速度 目標值的修正值。具體而言，將提拉速度目標值、提拉速度移動平均值的實際值、過去之提拉長度α(用以算出提拉速度移動平均值之實際值的提拉長度)以及未來之提拉長度β代入如下之第(4)數學式，算出提拉速度目標值之修正值。

(提拉速度目標值的修正值)={(提拉速度目標值)×(α+β)-(提拉速度移動平均值的實際值)×α}/β......(4)

<第2測試及評估>

在第1表表示其結果。在第1表，與提拉速度目標值之修正值一起記載了提拉速度目標值、提拉速度移動平均值的實際值、過去之提拉長度α以及未來之提拉長度β。

從第1表得知，未來之提拉長度β愈短，因為需要以愈短之提拉長度進入提拉速度目標值的既定範圍，所以需要對在提拉前所設定之提拉速度目標值施加大的修正。若此偏差太大，因為具有引起矽單結晶之直徑的控制性之降低的可能 性，所以為了一面控制矽單結晶之直徑，一面控制提拉速度移動平均值，使未來之提拉長度β不會太短係重要。

(α+β)‧‧‧橫向的長度

A‧‧‧縱向的長度

α‧‧‧橫向的長度

B‧‧‧縱向的長度

β‧‧‧橫向的長度

C‧‧‧縱向的長度

Claims (7)

1. 一種單結晶之製造方法，根據柴可斯基法在使單結晶之提拉開始之前，預先每隔既定提拉長度設定該單結晶之提拉速度的目標值，在是該單結晶之提拉中且該既定提拉長度的提拉途中自該既定提拉長度之從提拉開始時間點至現在時間點之提拉速度的實際值算出提拉速度移動平均值，在該提拉速度移動平均值與該提拉速度之目標值有差分時，以使該提拉速度移動平均值與該提拉速度之目標值變成一致的方式，根據該提拉速度之目標值及該提拉速度移動平均值，算出在現在時間點之提拉速度之目標值的修正值，再根據該算出之提拉速度之目標值的修正值提拉該單結晶，其特徵為：在將是用以算出該提拉速度移動平均值之實際值的提拉長度之過去的提拉長度設定為α、並將未來之提拉長度設定為β時，根據該單結晶之直徑的實際值，改變用以算出該提拉速度目標值之修正值的提拉長度(α+β)。
2. 如申請專利範圍第1項之單結晶的製造方法，其中監視該單結晶之提拉狀態，在將該單結晶之直徑的目標值及實際值分別設定為D₀及D₁時，在| D₁-D₀ |係臨限值t₁以下的情況，將用以算出該提拉速度之目標值之修正值的提拉長度(α+β)設定成比用以評估該提拉速度移動平均值的提拉長度γ短，而在| D₁-D₀ |係超過臨限值t₁而且臨限值t₂以下的情況，將用以算出該提拉速度之目標值之修正值 的提拉長度(α+β)維持於用以評估該提拉速度移動平均值的提拉長度γ，在| D₁-D₀ |係超過臨限值t₂的情況，將用以算出該提拉速度之目標值之修正值的提拉長度(α+β)設定成比用以評估該提拉速度移動平均值的提拉長度γ長。
3. 如申請專利範圍第2項之單結晶的製造方法，其中評估過去之單結晶的提拉實際值後，決定該臨限值t₁及臨限值t₂。
4. 如申請專利範圍第3項之單結晶的製造方法，其中在評估過去之單結晶的提拉實際值，並算出單結晶之直徑的不均σ時，將該臨限值t₁及臨限值t₂決定成t₁=0.5×σ、t₂=2×σ。
5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之單結晶的製造方法，其中將該提拉速度之目標值設定為0.3~1.2mm/min。
6. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之單結晶的製造方法，其中將該單結晶之提拉長度(α+β)設定為30~70mm。
7. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之單結晶的製造方法，其中將該單結晶之提拉長度(α+β)之從提拉開始時間點至現在時間點的提拉長度α及該剩下的提拉長度β分別設定為該提拉長度(α+β)之20~99%及該提拉長度(α+β)之80~1%。