单晶硅的提拉方法技术

本发明专利技术提供一种单晶硅的提拉方法。输入石英坩埚的内径数据（R1）及热屏蔽板（23）的下端与硅熔液（13）的液面之间的间隙的指定值。计算每单位时间提拉出的单晶（15）的体积，并根据石英坩埚的内径数据（R1）及与每单位时间提拉出的单晶（15）的体积相当的硅熔液（13）的减少量（ΔMw）计算石英坩埚的上升量（ΔC）。测定使石英坩埚（12）上升之后的间隙并与间隙的指定值进行比较，当与间隙的指定值不一致时，校正石英坩埚（12）的上升量。根据该校正量计算石英坩埚的内径数据（R2）。考虑计算出的内径数据（R2）来校正石英坩埚的内径数据（R1），根据已校正的石英坩埚的内径数据提拉单晶（15）。

Lifting Method of Single Crystal Silicon

【技术实现步骤摘要】
单晶硅的提拉方法
本专利技术涉及一种通过切克劳斯基法（以下称为CZ法）提拉单晶硅的方法。更详细而言，涉及一种在通过CZ法提拉单晶硅时，通过更高精度地控制提拉条件来提拉出优质的单晶的单晶硅的提拉方法。
技术介绍
在单晶硅的提拉方法中，称为CZ法的单晶提拉方法在工业上被广泛地采用。CZ法是下述方法：在用加热器加热熔解填充于石英坩埚内的多晶硅等之后，在该熔液的表面浸渍籽晶，通过一边使浸渍于硅熔液的籽晶和石英坩埚旋转，一边向上方提拉籽晶来生长与籽晶具有相同晶体取向的单晶。在单晶硅的制造中，存在发生被称为原生（Grown-in）缺陷的在晶体生长时被导入的晶体缺陷的问题。在原生缺陷中，主要可以举出3种，即，由晶体原生粒子（CrystalOriginatedParticle，以下，称为COP。）、成为氧化诱生堆垛层错缺陷（OxidationinducedStackingFault、以下，称为OSF。）的核心的氧析出物的微小缺陷、或侵入型位错（Interstitial-typeLargeDislocation、以下，称为L/D。）。这种晶体缺陷成为使电源器件的特性劣化的原因。例如，若在对单晶硅施加切片加工等而获得的晶圆表面上存在COP，则电源器件的布线工序中会产生高低差，而成为断线的原因。而且也成为元件分离部分中泄漏等的原因，降低产品的成品率。近年来，随着半导体电路的高集成化和微细化的发展，希望生长这种晶体缺陷少、质量更高的单晶。为了生长这种无缺陷的单晶硅，在生长单晶时必须非常高精度地控制其提拉条件。尤其是在将单晶硅的生长速度设为V（mm/分）、将硅熔液与单晶硅的固液界面附近的轴向温度梯度设为G（℃/mm）时，控制V/G最为重要。关于控制V/G，通常通过使G恒定，从而作为V的函数进行控制。控制G的主要因素为，生长装置中所具备的热屏蔽板与存储在石英坩埚内的硅熔液的液面之间的距离（以下，称为间隙），因此，为了使G恒定，需要将提拉过程中的间隙保持恒定。然而，存储在坩埚内的硅熔液随着单晶的提拉而减少，且硅熔液的液面也随之下降，因此，为了始终保持间隙恒定，在提拉单晶硅的过程中，需要在提拉单晶的同时使石英坩埚也以指定的速度上升。迄今为止，石英坩埚的上升速度的控制采用了如下方法，即，根据每单位时间提拉出单晶硅的直径及提拉长度计算每单位时间提拉出的单晶硅的体积，将其作为每单位时间的石英坩埚内的硅熔液的减少量，并根据该熔液的减少量和假定始终恒定的坩埚的内径计算每单位时间的硅熔液的液面位置变化量的方法。但是，实际上坩埚内径随着硅熔液的余液量的变化等而时刻变动，因此，即使根据上述方法控制石英坩埚的上升速度，也产生间隙不恒定的问题。为了解决这种问题，公开有如下方法，即，使用线性传感器来捕捉在映现于熔液表面的辐射屏幕的一部分中确定的基准点及该基准点相对于熔液面的反射像，并根据该基准点与该基准点的反射像的分离尺寸来测定熔液面的水平（level）的方法（例如，参考文献1：日本特开昭63-281022号（权利要求1）。）。并且，公开有下述方法：使用CCD相机检测从熔液面反射的防辐射筒下表面的特定部位的映射的位移，将坩埚轴控制在垂直方向上，以使位移量不超出阈值（例如，参考文献2：日本特开平7-277879号（权利要求4，[0008]段）。）。在现今的单晶硅的生长方法中，预先提供由坩埚制造商提供的在填充硅原料之前实际测得的石英坩埚的内径数据。然后，通常根据该内径数据，预先设定单晶硅的生长速度V、石英坩埚的上升速度及间隙等的条件来进行单晶的提拉。此时，关于被视为尤其重要的间隙，通过进一步采用下述方法来进行更高精度地控制：考虑内径数据与实际坩埚内径之间的误差，并进一步增加上述文献1及文献2中公开的利用CCD相机等的坩埚上升校正的方法。然而，若该内径数据与实际的坩埚内径之间的误差变大，则用于将间隙控制为恒定的坩埚上升校正量也变大。若坩埚上升校正量变大，则根据该内径数据而设定的石英坩埚的上升速度大幅度变动，因此，以相同方式设定的单晶硅的生长速度V也产生大幅度变动。因此，即使充分进行间隙的控制，结果也未能高精度地控制V/G，而产生无法提拉出优质的单晶硅的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种通过CZ法提拉单晶硅时，能够控制间隙并且更高精度地控制单晶硅的生长速度的单晶硅的提拉方法。本专利技术的第1观点为使用提拉装置将单晶硅提拉指定的长度的方法，所述提拉装置具备：加热器，将填充于石英坩埚内的硅原料进行加热而熔融成硅熔液；热屏蔽板，将从硅熔液提拉的单晶硅与加热器的热量进行屏蔽；坩埚升降机构，使石英坩埚升降；及控制器，控制坩埚升降机构，所述方法的特征在于，包括：（a）将在填充硅原料之前实际测得的石英坩埚的内径数据R1及热屏蔽板的下端与硅熔液的液面之间的间隙的指定值输入至控制器的工序；（b）通过控制器计算每单位时间提拉出单晶的体积的工序；（c）通过控制器并根据实际测得的石英坩埚的内径数据R1及与每单位时间提拉出的单晶的体积相当的硅熔液的减少量ΔMw计算石英坩埚的上升量ΔC的工序；（d）通过控制器控制坩埚上升机构而使石英坩埚上升坩埚的上升量ΔC的工序；（e）测定使石英坩埚上升之后的间隙并对该间隙的测定值与间隙的指定值进行比较的工序；（f）当间隙的测定值与间隙的指定值一致时，返回至工序（b）的工序；（g）当间隙的测定值与间隙的指定值不一致时，通过控制器来校正石英坩埚的上升量以使间隙成为指定值的工序；（h）校正坩埚的上升量时，通过控制器并根据该校正量计算石英坩埚的内径数据R2的工序；（i）通过控制器并考虑工序（h）中计算出的内径数据R2来校正工序（a）中输入的石英坩埚的内径数据R1的工序；及（j）将工序（a）中输入的石英坩埚的内径数据R1替换成工序（i）中已校正的石英坩埚的内径数据并返回至工序（b）的工序。本专利技术的第2观点是基于第1观点的专利技术，进一步根据以下式（1）及（2）计算工序（h）中计算出的石英坩埚内径R2，R2=R1×（ΔMs/（ΔMs-a）1/2（1），R1=｛（ΔMw×4）/（ΔMs×π×α）｝1/2（2），其中，式（1）中R1为在工序（a）中在填充硅原料之前实际测得的且根据式（2）计算的石英坩埚的内径，ΔMs为将石英坩埚内径设为R1时的每单位时间的液面位置变化量，且相当于石英坩埚上升量ΔC。a为每单位时间的间隙的校正量。式（2）中，ΔMw为工序（c）中的硅熔液的减少量，α为硅熔液的密度（2.53×10-3kg/cm3）。本专利技术的第3观点是使用提拉装置将单晶硅提拉指定的长度的方法，所述提拉装置具备：加热器，将填充于石英坩埚内的硅原料进行加热而熔融成硅熔液；热屏蔽板，将从硅熔液提拉的单晶硅与加热器的热量进行屏蔽；坩埚升降机构，使石英坩埚升降；及控制器，控制坩埚升降机构，所述方法的特征在于，包括：（k）将在填充硅原料之前实际测得的先导用石英坩埚的内径数据及热屏蔽板的下端与硅熔液的液面之间的间隙的指定值输入至控制器的工序；（l）通过控制器计算每单位时间提拉出的先导用单晶硅的体积的工序；（m）通过控制器并根据实际测得的先导用石英坩埚的内径数据及与每单位时间提拉出的先导用单晶硅的体积相当的硅熔液的减少量ΔMw计算先导用石英坩埚的上升量ΔC的工序；（n）通过控制器控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单晶硅的提拉方法，其使用提拉装置将单晶硅提拉指定的长度，所述提拉装置具备：加热器，将填充于石英坩埚内的硅原料进行加热而熔融成硅熔液；热屏蔽板，将从所述硅熔液提拉的单晶硅与所述加热器的热量进行屏蔽；坩埚升降机构，使所述石英坩埚升降；及控制器，控制所述坩埚升降机构，所述单晶硅的提拉方法的特征在于，包括：（a）将在填充所述硅原料之前实际测得的石英坩埚的内径数据R1及所述热屏蔽板的下端与所述硅熔液的液面之间的间隙的指定值输入至所述控制器的工序；（b）通过所述控制器计算每单位时间提拉出的单晶的体积的工序；（c）根据所述实际测得的石英坩埚的内径数据R1及与所述每单位时间提拉出的单晶的体积相当的硅熔液的减少量ΔMw，并通过所述控制器计算石英坩埚的上升量ΔC的工序；（d）通过所述控制器控制所述坩埚上升机构而使所述石英坩埚上升坩埚的上升量ΔC的工序；（e）测定使所述石英坩埚上升之后的所述间隙并对该间隙的测定值与所述间隙的指定值进行比较的工序；（f）当所述间隙的测定值与所述间隙的指定值一致时，返回至所述工序（b）的工序；（g）当所述间隙的测定值与所述间隙的指定值不一致时，通过所述控制器来校正石英坩埚的上升量以使所述间隙成为指定值的工序；（h）校正所述坩埚的上升量时，通过所述控制器并根据该校正量计算所述石英坩埚的内径数据R2的工序；（i）通过所述控制器并考虑所述工序（h）中计算出的内径数据R2来校正所述工序（a）中输入的石英坩埚的内径数据R1的工序；及（j）将工序（a）中输入的石英坩埚的内径数据R1替换成所述工序（i）中已校正的石英坩埚的内径数据并返回至所述工序（b）的工序。...

【技术特征摘要】
1.一种单晶硅的提拉方法，其使用提拉装置将单晶硅提拉指定的长度，所述提拉装置具备：加热器，将填充于石英坩埚内的硅原料进行加热而熔融成硅熔液；热屏蔽板，将从所述硅熔液提拉的单晶硅与所述加热器的热量进行屏蔽；坩埚升降机构，使所述石英坩埚升降；及控制器，控制所述坩埚升降机构，所述单晶硅的提拉方法的特征在于，包括：（a）将在填充所述硅原料之前实际测得的石英坩埚的内径数据R1及所述热屏蔽板的下端与所述硅熔液的液面之间的间隙的指定值输入至所述控制器的工序；（b）通过所述控制器计算每单位时间提拉出的单晶的体积的工序；（c）根据所述实际测得的石英坩埚的内径数据R1及与所述每单位时间提拉出的单晶的体积相当的硅熔液的减少量ΔMw，并通过所述控制器计算石英坩埚的上升量ΔC的工序；（d）通过所述控制器控制所述坩埚上升机构而使所述石英坩埚上升坩埚的上升量ΔC的工序；（e）测定使所述石英坩埚上升之后的所述间隙并对该间隙的测定值与所述间隙的指定值进行比较的工序；（f）当所述间隙的测定值与所述间隙的指定值一致时，返回至所述工序（b）的工序；（g）当所述间隙的测定值与所述间隙的指定值不一致时，通过所述控制器来校正石英坩埚的上升量以使所述间隙成为指定值的工序；（h）校正所述坩埚的上升量时，通过所述控制器并根据该校正量计算所述石英坩埚的内径数据R2的工序；（i）通过所述控制器并考虑所述工序（h）中计算出的内径数据R2来校正所述工序（a）中输入的石英坩埚的内径数据R1的工序；及（j）将工序（a）中输入的石英坩埚的内径数据R1替换成所述工序（i）中已校正的石英坩埚的内径数据并返回至所述工序（b）的工序。2.根据权利要求1所述的单晶硅的提拉方法，其根据以下式（1）及（2）计算工序（h）中计算出的石英坩埚内径R2，R2=R1×（ΔMs/（ΔMs-a）1/2（1），R1=｛（ΔMw×4）/（ΔMs×π×α）｝1/2（2），其中，式（1）中，R1为在工序（a）中在填充硅原料之前实际测得的且根据式（2）计算的石英坩埚的内径，ΔMs为将石英坩埚内径设为R1时的每单位时间的液面位置变化量，且相当于石英坩埚上升量ΔC，a为工序（g）中的石英坩埚上升校正量，式（2）中，ΔMw为工序（c）中的硅熔液的减少量，α为硅熔液的密度，为2.53×10-3kg/cm3。3.一种单晶硅的提拉方法，其使用提拉装置将单晶硅提拉指定的长度，所述提拉装置具备：加热器，将填充于石英坩埚内的硅原料进行加热而熔融成硅熔液；热...

【专利技术属性】
技术研发人员：早川裕，斋藤康裕，
申请(专利权)人：胜高股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP