TWI710673B

TWI710673B - 矽單結晶的製造過程中的間隙尺寸之決定方法及矽單結晶的製造方法

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Publication number: TWI710673B
Application number: TW109103000A
Authority: TW
Inventors: 下﨑一平
Original assignee: 日商Ｓｕｍｃｏ股份有限公司
Priority date: 2019-04-12
Filing date: 2020-01-31
Publication date: 2020-11-21
Also published as: CN111809230B; JP7040491B2; TW202037770A; KR20200120511A; CN111809230A; JP2020172414A; KR102353877B1

Abstract

本發明的課題係在於提供可得很多只存在無缺陷區域的矽晶圓的矽單結晶的製造過程中的間隙尺寸之決定方法及矽單結晶的製造方法。本發明的解決手段之矽單結晶的間隙尺寸之決定方法，係模擬矽單結晶的缺陷分佈與拉升速度的關係，基於模擬結果鑑定可得僅具有無缺陷區域的矽單結晶的拉升速度的區間，基於將模擬所得缺陷分佈數值化之值、模擬所得拉升速度的區間、與上述間隙尺寸的第1關係，及將評價用矽單結晶的缺陷分佈數值化之值、與評價用矽單結晶的製造過程中的間隙尺寸的第2關係，推斷評價用矽單結晶的製造過程中的拉升速度的區間，決定變得較該推斷的拉升速度區間大的間隙尺寸。

Description

矽單結晶的製造過程中的間隙尺寸之決定方法及矽單結晶的製造方法

本發明係關於矽單結晶的製造過程中的間隙尺寸之決定方法、及矽單結晶的製造方法。

使用於作為半導體裝置的基板的矽晶圓，一般係藉由柴可拉斯基法(以下有時稱為「CZ法」)所培養的矽單結晶裁切，歷經研磨、熱處理等等的工序而製造。矽單結晶的缺陷分佈，一般可以從結晶中心到外緣的距離為橫軸，以矽單結晶的拉升速度為V，除以拉升後不久的矽單結晶的成長方向的溫度梯度G的值為縱軸的圖表示。溫度梯度G，因CZ爐的熱區結構的熱特性，在進行矽單結晶的拉升中，大致視為一定。因此，可藉由調整拉升速度V，控制V/G。

在如上所述的缺陷分佈圖，主要表示COP(Crystal Originated Particle：結晶原生粒子)區域、OSF(Oxidation induced Stacking Fault︰氧化誘發疊差)區域、Pv區域、Pi區域、L/D(Large Dislocation：大差排)區域。 COP係在培養矽單結晶時應該構成結晶晶格的原子空缺孔洞的凝聚體。 OSF區域係與COP區域鄰接，在高溫(一般從1000℃到1200℃)熱氧化處理時，OSF核會以OSF顯現化。 Pv區域係與OSF區域鄰接，空孔型點缺陷佔優勢的無缺陷區域。Pv區域，係以as-grown(剛生長晶體)狀態包含氧析出核，而施以熱處理時，容易發生氧析出物(BMD)。 Pi區域係與Pv區域鄰接，係晶格間矽型點缺陷佔優勢的無缺陷區域。Pi區域以as-grown狀態幾乎不包含氧析出核，即使施以熱處理，亦不容易發生BMD。 L/D係在結晶晶格之間過剩取入的晶格間矽的凝聚體，是伴隨差排的缺陷(差排團塊)。L/D區域與Pi區域鄰接。

近幾年，對在全面不存在缺陷的矽晶圓的需求增強，而研究可得如此的矽晶圓的矽單結晶的製造方法(參照例如，專利文獻1)。在專利文獻1，揭示可以包含：OSF區域：及位於其外側的N-區域(僅以Pv區域及Pi區域構成的無缺陷區域)的範圍的拉升速度V與溫度梯度G拉升矽單結晶。［先前技術文獻］［專利文獻］

［專利文獻1］日本特開平11-199386號公報

［發明所欲解決的課題］

但是，以如專利文獻1的構成，在矽晶圓或多或少存在OSF區域，無法得到下述的狹義的意思的無缺陷的矽單結晶。

本發明的目標係在於提供可得很多只存在無缺陷區域的矽晶圓的矽單結晶的製造過程中的間隙尺寸之決定方法及矽單結晶的製造方法。所謂無缺陷區域，在廣義的意思係意指去除FPD(Flow Pattern Defect：流動圖案缺陷)區域及L/D區域的區域，在狹義的意思係意指僅以Pv區域及Pi區域構成的區域。同樣地，無缺陷的矽晶圓，在廣義的意思係意指在面內不存在FPD(Flow Pattern Defect：流動圖案區域)區域及L/D區域的矽晶圓，在狹義的意思係意指僅以Pv區域及Pi區域構成的矽晶圓。所謂僅存在無缺陷區域的矽晶圓，以廣義的意思的無缺陷矽晶圓或者狹義的意思的無缺陷矽晶均可。［用於解決課題的手段］

本發明的間隙尺寸之決定方法，其特徵在於：在使用具備：收容矽熔液的坩鍋；從上述矽熔液拉升矽單結晶拉升部；及以包圍拉升中的矽單結晶地配置在上述坩鍋上方的熱遮蔽體的拉升裝置製造矽單結晶的過程中，決定上述熱遮蔽體的下端與上述矽熔液表面的間隙尺寸之決定方法，其包含實施：對每個上述間隙尺寸，模擬上述矽單結晶的缺陷分佈與上述矽單結晶的拉升速度的關係的工序；基於上述模擬結果，鑑定可得僅具有無缺陷區域的上述矽單結晶的拉升速度的區間的工序；將上述模擬所得缺陷分佈數值化，鑑定該缺陷分佈值與上述模擬所得拉升速度的區間及上述間隙尺寸的第1關係的工序；將使用上述拉升裝置所製造的評價用矽單結晶的缺陷分佈，以與上述模擬得到缺陷分佈的相同方法數值化，鑑定該缺陷分佈值與上述評價用矽單結晶的製造過程中的間隙尺寸的第2關係的工序；基於上述第1關係與上述第2關係，推斷上述評價用矽單結晶的製造過程中的拉升速度的區間，決定較該推斷的拉升速度的區間更大的間隙尺寸的工序。

可得僅具有無缺陷區域的上述矽單結晶的拉升速度的區間(以下有時稱為「無缺陷區間」)，會依間隙尺寸而變化。所謂無缺陷區間，係意指從矽單結晶所得矽晶圓全面成為無缺陷區域的矽單結晶拉升速度的上限值與下限值的差。再者，所謂無缺陷區域，係意指如上所述，廣義的意思的無缺陷區域或狹義的意思的無缺陷區域的任一者。以下，將無缺陷區域，以狹義的意思的無缺陷區域說明本發明。無缺陷區間變得最大的間隙尺寸，可藉由模擬求得。再者，模擬，在以數值計算的電腦模擬之外，亦包含以實驗的模擬。將該求得的間隙尺寸適用於拉升裝置，則應該會成為無缺陷區間變得最大的製造條件，但實際上，有時因熱區的構成構件的惡化等原因導致熱環境與模擬不同的狀態，而無缺陷區間沒有變得最大。此時，在製造過程中改變拉升速度，則有拉升速度脫離無缺陷區間的範圍，而製造出具有缺陷區域的矽單結晶之虞。在本發明，使用基於模擬結果的第1關係，及基於評價用矽單結晶的缺陷分佈的第2關係，推斷製造評價用矽單結晶時的無缺陷區間的大小，決定使無缺陷區間的大小較該推斷的大小更大的間隙尺寸。因此，藉由使用該製造間隙尺寸，可以無缺陷區間較評價用矽單結晶的製造過程更大的狀態，製造矽單結晶。結果，即使拉升速度變化，亦可抑制拉升速度脫離無缺陷區間的範圍，而可得到更多僅存在無缺陷區域的矽晶圓。

在本發明的間隙尺寸之決定方法，藉由從上述矽單結晶所得的晶圓面內的圓形狀缺陷區域的半徑及環狀缺陷區域的寬度、或對應上述半徑及上述寬度的單結晶半徑方向的缺陷分佈，進行上述缺陷分佈的數值化為佳。

根據本發明，可基於可藉由熱處理而視覺性確認的OSF或氧析出物(BMD)，容易將缺陷分佈數值化。

在本發明的間隙尺寸之決定方法，將上述缺陷分佈數值化之值，以無因次值為佳。

在本發明的間隙尺寸之決定方法，上述缺陷分佈，以OSF區域的分佈或者Pv區域的分佈為佳。

根據本發明，可藉由熱處理而視覺性確認的OSF或氧析出物(BMD)，容易決定使無缺陷區間較評價用矽單結晶製造過程更大的間隙尺寸。

在本發明的間隙尺寸之決定方法，將上述缺陷分佈數值化的值，以圓形狀OSF區域的半徑與環狀OSF區域的寬度比，或圓形狀Pv區域的半徑與環狀Pv區域的寬度比為佳。

根據本發明，可基於圓形狀OSF區域或Pv區域的半徑，與環狀OSF區域及Pv區域的寬度比，或者圓形狀Pv區域的半徑與環狀Pv區域的寬度的比，容易將缺陷分佈數值化。

本發明的矽單結晶的製造方法，其特徵在於：使用藉由上述間隙尺寸之決定方法所決定的間隙尺寸製造矽單結晶。

根據本發明，可製造可得很多只存在無缺陷區域的矽晶圓的矽單結晶。

在本發明的矽單結晶的製造方法，上述間隙尺寸之決定方法，決定上述間隙尺寸使上述拉升速度的區間變得最大為佳。

根據本發明，可使拉升速度的變化容許值最大，而可得很多只存在無缺陷區域的矽晶圓。

[本發明的相關技術] 首先，基於圖面說明本發明的相關技術。如圖1所示，矽單結晶SM的拉升裝置1，係使用CZ法(Czochralski法：柴可拉斯基法)的裝置，具備裝置主機2。裝置主機2，具備：腔體21；配置在該腔體21內的坩鍋22；加熱該坩鍋22的加熱器23；拉升部24；熱遮蔽體25；隔熱材26；及坩鍋驅動部27。再者，拉升裝置1，如兩點虛線所示，係使用於MCZ[Magnetic field applied Czochralski：磁控柴可拉斯基)法的裝置，亦可在腔體21的外側具有一對夾著坩鍋22配置的電磁線圈28。

在腔體21的上部，設有將Ar氣等的惰性氣體導入腔體21內的氣體導入口21A。在腔體21的下部，設有排出腔體21內的氣體的氣體排氣口21B。在腔體21的內面，設有隔熱材26。

坩鍋22，係將矽熔解作為矽熔液M。坩鍋22，具備：石英坩鍋221；及收容該石英坩鍋221的石墨坩鍋222。石英坩鍋221，每成長1支或複數矽單結晶SM後交換。另一方面，石墨坩鍋222，並不會每次製造1支矽單結晶SM而交換，在認為已無法適當地支持石英坩鍋221時才交換。

加熱器23，係配置在坩鍋22的周圍，熔解坩鍋22內的矽。再者，亦可在坩鍋22下方，進一步設置如二點虛線所示底加熱器231。拉升部24，具備：一端安裝種結晶SC的纜線241；將該纜線241升降及旋轉的拉升驅動部242。熱遮蔽體25，以包圍矽單結晶SM般設置，遮斷從加熱器23向上方放射的輻射熱。坩鍋驅動部27，具備：將石墨坩鍋222從下方支持的支持軸271，以既定的速度使坩鍋22轉動及升降。再者，在拉升裝置1的熱區，係腔體21、坩鍋22、加熱器23、纜線241、熱遮蔽體25、隔熱材26、支持軸271、矽熔液M、矽單結晶SM。

[實施形態] ［矽單結晶的製造方法］接著，說明關於本發明的一實施形態的矽單結晶SM的製造方法。再者，在本實施形態，雖例示製造圓柱研磨後的柱形部的直徑為300mm的矽單結晶SM的情形，惟圓柱研磨後的直徑亦可為200mm、450mm或其他的大小。此外，可對矽熔液M添加電阻率調整用的摻雜物，亦可不加。

矽單結晶SM的製造方法，係如圖2所示，實施決定在矽單結晶SM的製造過程中的間隙尺寸之方法的工序(步驟S1)，及適用該決定方法所決定的製造間隙尺寸製造產品用的矽單結晶SM的工序(步驟S2︰製造工序)。以下，詳細說明各工序。

在實施決定間隙尺寸之方法的工序，首先，對每個熱遮蔽體25的下端與矽熔液M表面的間隙GP的尺寸(以下，有時將間隙GP的尺寸稱為「間隙尺寸」)，模擬矽單結晶SM的缺陷分佈與矽單結晶SM的拉升速度的關係(步驟S11︰模擬工序)。再者，所謂間隙尺寸，係指在矽單結晶SM的製造過程中，熱遮蔽體25的下端與矽熔液M表面之間的距離。模擬工序，至少對矽單結晶SM的柱形部SM1進行。因拉升中的矽單結晶SM的熱履歷的變化等的影響，即使是同一間隙尺寸，按照柱形部SM1的長邊方向的位置，缺陷分佈會不同。因此，模擬工序，對柱形部SM1沿著長邊方向的多處進行為佳。在本實施形態，對將柱形部SM1在長邊方向3等分的區域，進行模擬工序。3等分的區域之中，將拉升方向上端區域稱為頂區域，中央區域稱為中區域，下端區域稱為底區域。藉由該模擬工序，得到從矽單結晶SM的中心的距離為橫軸，拉升速度V為縱軸的缺陷分佈。將在柱形部SM1僅間隙尺寸不同的模擬結果的一例示於圖3及圖4。再者，在圖3~圖5，橫軸的左端表示矽單結晶SM的中心位置，右端表示外緣位置。此外，圖3~圖7係關於矽單結晶SM的中區域的圖。模擬工序，在以數值計算的電腦模擬之外，亦可實驗模擬。以可節省模擬所花費的費用或時間的以數值計算的電腦模擬為佳。

接著，基於模擬工序的結果，鑑定如圖3及圖4所示的無缺陷區間(步驟S12︰無缺陷區間鑑定工序)。所謂無缺陷區間，係意指可得只具有無缺陷區域的矽單結晶SM的拉升速度的區間。無缺陷區間，係從OSF區域與無缺陷區域的OSF-Pv邊界線的最低位置，到無缺陷區域與L/D區域的Pi-L/D邊界線的最高位置的範圍。

之後，將模擬工序所得之缺陷分佈數值化，鑑定在該缺陷分佈的值、無缺陷區間鑑定工序所鑑定的無缺陷區間、及間隙尺寸的第1關係(步驟S13︰第1關係鑑定工序)。在本實施形態，首先，鑑定無缺陷區間變得最大的間隙尺寸(以下，有時將無缺陷區間變得最大的間隙尺寸稱為「暫定間隙尺寸」。)。無缺陷區間，會根據間隙尺寸而變化，例如製作以間隙尺寸為橫軸，無缺陷區間的大小為縱軸的圖表時，會成為山型的圖表。即，無缺陷區間變得最大的間隙尺寸，只有一個。因此，基於對同一處僅變更間隙尺寸的複數模擬結果，鑑定暫定間隙尺寸。

接著，例如如圖5所示的間隙尺寸，基於暫定間隙尺寸的缺陷分佈，掌握以存在OSF區域的速度V ₁拉升矽單結晶SM時的OSF區域的發生狀況。在由該矽單結晶SM所得矽晶圓，存在包含其中心的圓盤狀(圓形狀)OSF區域。在該圓盤狀的OSF區域的外側，隔著無缺陷區域存在環狀OSF區域。接著，將圓盤狀的OSF區域的半徑及環狀OSF區域的寬度，分別以圓盤半徑、環寬度求得。再者，求得以存在OSF區域的其他拉升速度所製造矽單結晶SM時的圓盤半徑、環寬度。即，將模擬工序所得缺陷分佈數值化。

再者，基於間隙尺寸較暫定間隙尺寸大1mm時的缺陷分佈、較暫定間隙尺寸小1mm時的缺陷分佈，求得分別以各複數拉升速度拉升時的圓盤半徑、環寬度。然後，基於圖5所示缺陷分佈，製作如圖6所示，以圓盤半徑為橫軸，將環寬度以圓盤半徑商除的圓盤環比率為縱軸的比較資料。該比較資料，表示將模擬所得之缺陷分佈數值化的值(圓盤半徑、圓盤環比率)、模擬所得的無缺陷區間(最大的無缺陷區間)、與間隙尺寸(暫定間隙尺寸、暫定間隙尺寸±1mm)的第1關係。該比較資料的製作，分別對頂區域、中區域、底區域進行。比較資料的製作，可以電腦進行，亦可由作業者進行。

接著，將拉升裝置1的間隙尺寸設定為暫定間隙尺寸，製造評價用矽單結晶SM(步驟S14︰評價用單結晶製造工序)。評價用單結晶製造工序，在製造頂區域、中區域、底區域時，邊將間隙尺寸設定為對應各區域的暫定間隙尺寸，將拉升的速度設定在各區域存在環狀及圓盤狀OSF區域的速度進行。作為存在環狀及圓盤狀的OSF區域的速度，可設定為例如圖5所示，基於間隙尺寸為暫定間隙尺寸的缺陷分佈，設定成存在OSF區域的速度V ₁，亦可基於過去的製造實際結果設定。在本實施形態，製造複數存在環狀及圓盤狀的OSF區域的評價用矽單結晶SM。

接著，將評價用矽單結晶的缺陷分佈，以與模擬得到缺陷分佈相同的方法數值化，鑑定該缺陷分佈的值，與評價用矽單結晶的製造過程中的間隙尺寸的第2關係(步驟S15︰第2關係鑑定工序)。在本實施形態，首先，從評價用矽單結晶SM的柱形部SM1取得矽晶圓，進行使OSF區域顯現的處理。作為該顯現處理，可例示在1000℃的氧氣氣氛進行3小時的熱處理之後，進一步以1150℃在氧氣氣氛進行2小時的熱處理。之後測定顯現的OSF區域的環形幅及圓盤半徑。對從複數評價用矽單結晶SM的各區域所取得的矽晶圓進行以上的處理。再者，從各區域取得的矽晶圓的片數，可為各1片，亦可為各複數片。此外，亦可僅製造1支評價用矽單結晶SM，從該單結晶SM取得複數矽晶圓。然後，鑑定基於各矽晶圓的測定結果的圓盤半徑及圓盤環比率的關係。即，鑑定將評價用矽單結晶SM的缺陷分佈數值化之值(圓盤半徑、圓盤環比率)，與評價用矽單結晶SM製造過程中的間隙尺寸的第2關係。

之後，基於第1關係與第2關係，推斷評價用矽單結晶SM製造過程中的無缺陷區間，決定較該推斷的無缺陷區間更大的製造間隙尺寸(步驟S16︰製造間隙尺寸決定工序)。在本實施形態，首先，比較以比較資料表示的第1關係，與第2關係，判定評價用矽單結晶SM的製造過程中，無缺陷區間是否在最大的狀態。該被比較的兩者，由於係基於OSF的出現狀況的資料，故對應模擬結果及評價用矽單結晶SM的缺陷分佈。

例如，如圖7所示，在圖6的比較資料上，繪製在各矽晶圓的OSF區域的測定結果(製造實際結果(第2關係))。以相同的製造條件製造矽單結晶SM，則從該等取得的矽晶圓的OSF區域的測定結果，應該相同，但實際上，因測定誤差或拉升速度的離散等，如圖7所示有時不同。然後，該測定結果與在於暫定間隙尺寸的比較資料大致一致時，推斷無缺陷區間為最大的狀態，決定暫定間隙尺寸作為製造間隙尺寸。另一方面，測定結果從比較資料偏移既定量時，推斷無缺陷區間並非在最大的狀態，決定暫定間隙尺寸以外的尺寸作為製造間隙尺寸。

例如，求在暫定間隙尺寸的比較資料的基準近似線L _S、較暫定間隙尺寸大1mm時的比較資料的第1比較近似線L ₁、較暫定間隙尺寸小1mm時的比較資料的第2比較近似線L ₂、矽晶圓的測定結果的實際結果近似線N。然後，基於各近似線L _S、L ₁、L ₂及實際結果近似線N的距離決定製造間隙尺寸。

在圖7所示結果，實際結果近似線N位於基準近似線L _S與第1比較近似線L ₁的大致中間。此時，在拉升裝置1適用暫定間隙尺寸時的製造條件，可推斷相當於在模擬適用較暫定間隙尺寸大0.5mm的尺寸時的製造條件。根據該斷結果，可認為適用較暫定間隙尺寸小0.5mm的尺寸時的製造條件，相當於在模擬適用暫定間隙尺寸的時候的製造條件。因此，決定較暫定間隙尺寸小0.5mm的尺寸作為製造間隙尺寸。此外，實際結果近似線N位於基準近似線L _S與第2比較近似線L ₂之間時，決定較暫定間隙尺寸大對應實際結果近似線N與基準近似線L _S的距離的長度尺寸作為製造間隙尺寸。例如，基準近似線L _S的位置為「0」，第2比較近似線L ₂的位置作為「1」時，實際結果近似線N位於「0.3」的位置時，決定較該暫定間隙尺寸大0.3mm的尺寸作為製造間隙尺寸。

另一方面，實際結果近似線N與基準近似線Ls大致一致時，在拉升裝置1適用暫定間隙尺寸時的製造條件，推斷相當於在模擬適用暫定間隙尺寸時的製造條件，決定暫定間隙尺寸作為製造間隙尺寸。如以上，使實際結果近似線N與基準近似線L _S一致地決定製造間隙尺寸，成為使無缺陷區間最大的製造條件。該製造間隙尺寸決定工序，分別對頂區域、中區域、底區域進行。製造間隙尺寸決定工序，可以電腦進行，亦可由作業者進行。

再者，在以上的處理，係基於環狀及圓盤狀的OSF區域的存在狀況決定製造間隙尺寸，惟亦可如圖8所示，基於環狀及圓盤狀的Pv區域的存在狀況決定製造間隙尺寸。此時，只要模擬或評價用矽單結晶SM製造過程中的拉升速度，設定可發生環狀及圓盤狀的Pv區域的速度V ₂等即可。作為使Pv區域顯現的處理，可例示在780℃的氧氣氣氛進行3小時的熱處理之後，進一步在1000℃的氧氣氣氛進行16小時的熱處理。

之後，進行製造工序(步驟S2)進行。製造工序，分別在頂區域、中區域、底區域的各個製造過程中，使用在步驟S1的處理所決定的製造間隙尺寸，製造產品用的矽單結晶SM。

[實施形態的作用效果] 根據上述實施形態，在製造間隙尺寸決定工序，推斷製造評價用矽單結晶SM時的無缺陷區間的大小，根據該推斷的大小決定使無缺陷區間變大的間隙尺寸作為製造間隙尺寸。藉由在製造工序使用該製造間隙尺寸，可以無缺陷區間較評價用矽單結晶SM製造過程大的狀態，製造產品用的矽單結晶SM。因此，即使拉升速度變化，亦可抑制拉升速度脫離無缺陷區間的範圍，而可得較多只存在無缺陷區域的矽晶圓。特別是在本實施形態，藉由在製造使用使無缺陷區間變得最大的製造間隙尺寸，可使拉升速度的變化容許值達到最大，而可得到較多只存在無缺陷區域的矽晶圓。

在製造間隙尺寸決定工序，基於實際結果近似線N對於基準近似線L _S、第1比較近似線L ₁、第2比較近似線L ₂的位置，可容易地決定製造間隙尺寸。

[變形例] 再者，本發明並非僅限定於上述實施的形態，在不脫離本發明的要點的範圍可有各種改良及設計變更等。例如，將矽單結晶的製造過程中的間隙尺寸之決定方法及製造方法，分別對柱形部SM1的頂區域，中區域、底區域進行，惟亦可僅對任一或兩個區域進行，亦可將柱形部SM1，在長邊方向分割成兩個，或者四個以上的區域進行。

在製造間隙尺寸決定工序，基於各近似線L _S、L ₁、L ₂、與實際結果近似線N的距離決定製造間隙尺寸，惟亦可不求第1、第2比較近似線L ₁、L ₂，僅根據基準近似線Ls與實際結果近似線N的比較，決定製造間隙尺寸。在製造間隙尺寸決定工序，基於間隙尺寸較暫定間隙尺寸大1mm時的缺陷分佈，求得第1比較近似線L ₁，惟亦可基於較暫定間隙尺寸大0.5mm或2mm等，其他的大小時的缺陷分佈，求第1比較近似線L ₁。第2比較近似線L ₂，以可同樣地求得。在製造間隙尺寸決定工序，加上第1、第2比較近似線L ₁、L ₂，亦可基於間隙尺寸較暫定間隙尺寸大例如2mm時及小2mm時的缺陷分佈，求第3、第4比較近似線，使用該第3、第4比較近似線決定製造間隙尺寸。在製造間隙尺寸決定工序，亦可不求各近似線Ls、L ₁、L ₂、N，僅比較用於製作各近似線Ls、L ₁、L ₂、N的繪圖資料，決定製造間隙尺寸。製造間隙尺寸，只要至少無缺陷區間變得較評價用矽單結晶SM製造過程大，則亦可為不是無缺陷區間變得最大的間隙尺寸。例如，得到圖7所示結果時，雖決定較暫定間隙尺寸小0.5mm的尺寸作為製造間隙尺寸，惟亦可決定小0.3mm的尺寸作為製造間隙尺寸。

在製造間隙尺寸決定工序，基於以圓盤半徑為橫軸，將環形寬度以圓盤半徑商除的圓盤環比率為縱軸的比較資料決定製造間隙尺寸，惟亦可使用其他的指標作為橫軸、縱軸的指標。橫軸與縱軸的指標組合，可例示圓盤半徑與環形寬度等。［實施例］

接著，藉由實施例及比較例更加詳細地說明本發明，惟本發明並非限定於該等例。

[實驗1] 使用基於在上述實施形態的圖7決定的製造間隙尺寸，製造複數存在環狀及圓盤狀的OSF區域的評價用矽單結晶SM。然後，求得從該評價用的矽單結晶SM所得複數晶圓的圓盤半徑及圓盤比率，將該等的關係繪製成圖6所示圖表。將該結果示於圖9。

如圖9所示，確認以製造間隙尺寸製造的評價用矽單結晶SM的測定結果的實際結果近似線N ₁，較以暫定間隙尺寸製造的評價用矽單結晶SM的實際結果近似線N，大大地接近基準近似線Ls。由此確認，藉由在製造工序使用以上述矽單結晶SM的製造過程中的間隙尺寸之決定方法所得製造間隙尺寸，可製造使無缺陷區間變大的狀態製造產品用的矽單結晶SM。

[實驗2] ［實驗例1］｛比較例1｝進行以熱區為A型的拉升裝置1為前提的步驟S11~S12的處理，對每個頂區域、中區域、底區域鑑定暫定間隙尺寸，以該鑑定的暫定間隙尺寸製造比較例1的矽單結晶SM。作為比較例1的矽單結晶SM的拉升速度，適用在適用暫定間隙尺寸的模擬結果的無缺陷區間內的中位數。之後，比較例1的矽單結晶SM之中，鑑定可得僅具有無缺陷區域的矽晶圓(產品晶圓)的產品區域。此時，從柱形部SM1的長邊方向的複數位置取得矽晶圓，以產品晶圓包夾的區域作為產品區域，以具有缺陷區域的OSF區域的矽晶圓(不良品晶圓)包夾的區域作為不良品區域。然後，求得將產品區域的重量，以投入坩鍋22的矽原料的重量商除之值，作為比較例1的良率。

｛實施例1｝基於在從比較例1的矽單結晶SM所得的不良品晶圓的OSF的出現狀況，進行步驟S13~S14的處理，決定不良品晶圓所得區域的製造間隙尺寸。然後，使用熱區為A型的拉升裝置1，以製造間隙尺寸製造實施例1的矽單結晶SM。作為實施例1的矽單結晶SM的拉升速度，適用與比較例1相同的速度。之後，鑑定實施例1的矽單結晶SM的產品區域，與比較例1同樣地求得實施例1的良率。

［實驗例2］｛比較例2、實施例2｝取代熱區為A型的拉升裝置1，使用B型的拉升裝置1以外，分別進行與比較例1、實施例1同樣的處理，求得比較例2、實施例2的良率。

［評價］將從實施例1的良率減去比較例1的良率之值，作為實驗例1的良率效果求得，將從實驗例2的良率減去比較例2的良率之值，作為實施例2的良率求得。將該結果示於圖10。

如圖10所示，在實驗例1、2的任一者，確認良率效果均為1%以上。由此，確認藉由在製造工序使用在上述矽單結晶SM的製造過程中的間隙尺寸之決定方法所得的製造間隙尺寸，可得很多產品晶圓。

1:拉升裝置 22:坩鍋 24:拉升部 25:熱遮蔽體 GP:間隙 M:矽熔液 SM:矽單結晶

［圖1］係關於本發明的相關技術及一實施形態的拉升裝置的示意圖。［圖2］係在上述一實施形態的矽單結晶的製造方法的流程圖。［圖3］係表示矽單結晶的拉升速度與缺陷分佈的關係的一例的示意圖。［圖4］係表示矽單結晶的拉升速度與缺陷分佈的關係的一例的示意圖。［圖5］係表示拉升速度與環狀及圓盤狀的OSF區域的存在狀況的關係的說明圖。［圖6］係表示基於模擬結果的OSF區域的圓盤半徑與圓盤環比率的關係的圖表。［圖7］係基於模擬結果及使用暫定的間隙尺寸的評價用矽單結晶的製造實際結果的OSF區域的圓盤半徑與圓盤環比率的關係的圖表。［圖8］係表示在本發明的變形例的拉升速度與環狀及圓盤狀的Pv區域的存在狀況的關係的說明圖。［圖9］係表示在本發明的實施例的實驗1的結果，基於模擬結果與使用製造間隙尺寸的評價用矽單結晶的製造實際結果的OSF區域的圓盤半徑與圓盤環比率的關係的圖表。［圖10］係表示上述實施例的實驗2的結果，實驗例1、2的良率效果的圖表。

無。

Claims

一種間隙尺寸之決定方法，其特徵在於：在使用具備：收容矽熔液的坩鍋；從上述矽熔液拉升矽單結晶之拉升部；及以包圍拉升中的矽單結晶地配置在上述坩鍋上方的熱遮蔽體的拉升裝置製造矽單結晶的過程中，決定上述熱遮蔽體的下端與上述矽熔液表面的間隙尺寸之決定方法，其包含實施：對每個上述間隙尺寸，模擬上述矽單結晶的缺陷分佈與上述矽單結晶的拉升速度的關係的工序；基於上述模擬結果，鑑定可得僅具有無缺陷區域的上述矽單結晶的拉升速度的區間的工序；將上述模擬所得缺陷分佈數值化，鑑定該缺陷分佈值與上述模擬所得拉升速度的區間及上述間隙尺寸的第1關係的工序；將使用上述拉升裝置所製造的評價用矽單結晶的缺陷分佈，以與上述模擬得到缺陷分佈的相同方法數值化，鑑定該缺陷分佈值與上述評價用矽單結晶的製造過程中的間隙尺寸的第2關係的工序；基於上述第1關係與上述第2關係，推斷上述評價用矽單結晶的製造過程中的拉升速度的區間，決定較該推斷的拉升速度的區間更大的間隙尺寸的工序。
如申請專利範圍第1項所述之間隙尺寸之決定方法，其中藉由從上述矽單結晶所得的晶圓面內的圓形狀缺陷區域的半徑及環狀缺陷區域的寬度、或對應上述半徑及上述寬度的單結晶半徑方向的缺陷分佈，進行上述缺陷分佈的數值化。
如申請專利範圍第2項所述之間隙尺寸之決定方法，其中將上述缺陷分佈數值化之值，為無因次值。
如申請專利範圍第1至3項之任何一項所述之間隙尺寸之決定方法，其中上述缺陷分佈，為OSF區域的分佈或者Pv區域的分佈。
如申請專利範圍第4項所述之間隙尺寸之決定方法，其中將上述缺陷分佈數值化的值，為圓形狀OSF區域的半徑與環狀OSF區域的寬度比，或圓形狀Pv區域的半徑與環狀Pv區域的寬度比。
一種矽單結晶的製造方法，其特徵在於：使用藉由申請專利範圍第1至5項之任何一項所述之間隙尺寸之決定方法所決定的間隙尺寸製造矽單結晶。
如申請專利範圍第6項所述之矽單結晶的製造方法，其中上述間隙尺寸之決定方法，決定上述間隙尺寸使上述拉升速度的區間變得最大。