JP5817239B2 - Method and apparatus for pulling semiconductor single crystal - Google Patents
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Description
本発明は、シリコン単結晶等の半導体単結晶を引上げる方法と、その半導体単結晶を引上げる装置に関するものである。 The present invention relates to a method for pulling a semiconductor single crystal such as a silicon single crystal and an apparatus for pulling the semiconductor single crystal.
従来、この種の半導体単結晶の引上げ方法として、予め加熱温度パターンを設定してチョクラルスキー法により単結晶を育成するに際し、原料融液を加熱する加熱手段の加熱温度が単結晶の直径に及ぼす応答特性から、単結晶の育成過程で変化する加熱温度を一定時間毎に細分化して個々のステップ状変化量に対応する直径変化量を特定し、これらの直径変化量を重ね合わせてできる単結晶の直径と目標直径とを比較し、それらの誤差を解消するように調整することで、加熱温度パターンに対する単結晶の直径の経時変化を、少なくとも単結晶の育成装置毎、或いは単結晶の育成装置を構成する部品の履歴毎に予測し、この直径予測値と引上げ長若しくは引上げ時間に対して予め設定された直径目標値とが一致するように調整して決定した加熱温度パターンに基づいて原料融液を加熱する単結晶の育成方法が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。この単結晶の育成方法では、上記加熱温度パターンが、単結晶の育成過程で変化する加熱温度を一定時間毎に細分化して個々のステップ状変化量に対応する直径変化量を特定し、これらの直径変化量を重ね合わせてできる単結晶の直径と目標直径とを比較し、それらの誤差を解消するように調整することで、決定される。
Conventionally, as a method for pulling up this type of semiconductor single crystal, when the heating temperature pattern is set in advance and the single crystal is grown by the Czochralski method, the heating temperature of the heating means for heating the raw material melt is set to the diameter of the single crystal. Based on the response characteristics, the heating temperature that changes during the growth of the single crystal is subdivided at regular intervals to identify the amount of change in diameter corresponding to each step change, and these diameter changes can be superimposed. By comparing the crystal diameter with the target diameter and making adjustments to eliminate these errors, the change over time in the diameter of the single crystal relative to the heating temperature pattern can be changed at least for each single crystal growth device or single crystal growth. Predicted for each history of the parts that make up the device, and adjusted and determined so that the predicted diameter value matches the preset length target value for the pulling length or pulling time. Method for growing a single crystal of heating the raw material melt on the basis of the temperature pattern is disclosed (e.g., see
このように構成された単結晶の育成方法では、予め決定された加熱温度パターンに基づいて原料融液を加熱することで、大口径の単結晶でもその直径を正確に制御しながら育成することができる。特に単結晶の目標直径となる直胴部までの肩部の形状制御に適している。また単結晶の育成装置毎、或いは単結晶の育成装置を構成する部品の履歴毎に異なる、加熱温度パターンの直径への影響を吸収できる。即ち、加熱温度を細分化して、個々の部分で変化した温度(ステップ状変化量)が単結晶の直径を変化させ、この単結晶の直径の変化を細かく測定することで、微調整が可能となる。この結果、個々の部分での直径変化量を重ね合わせてできる単結晶の直径を細かく調整することで、即ち目標直径との誤差を解消するように細かく調整することで、最良の加熱温度パターンを作成できるようになっている。 In the method of growing a single crystal thus configured, the raw material melt is heated based on a predetermined heating temperature pattern, so that even a single crystal having a large diameter can be grown while accurately controlling its diameter. it can. In particular, it is suitable for shape control of the shoulder part up to the straight body part which becomes the target diameter of the single crystal. Further, it is possible to absorb the influence on the diameter of the heating temperature pattern, which is different for each single crystal growing apparatus or for each history of parts constituting the single crystal growing apparatus. That is, the heating temperature is subdivided, and the temperature (step change) changed in each part changes the diameter of the single crystal, and fine adjustment is possible by measuring the change in the diameter of the single crystal finely. Become. As a result, the best heating temperature pattern can be obtained by finely adjusting the diameter of the single crystal formed by superimposing the diameter variation in each part, that is, by finely adjusting so as to eliminate the error from the target diameter. It can be created.
しかし、上記従来の特許文献1に示された単結晶の育成方法を、単結晶の直胴部の直径が一定になるように引上げる制御に適用した場合、単結晶の引上げ中に予想し得ない外乱が生じると、ヒータの温度プロファイルが初期設定値からずれてしまい、単結晶の直径変動が大きくなるおそれがあった。
However, when the method for growing a single crystal shown in the above-mentioned
本発明の第1の目的は、引上げ中に予想し得ない外乱が生じない場合、単結晶の直径変動が低減し、単結晶の直径制御の操作量である引上げ速度の変動を抑制でき、また引上げ中に予想し得ない外乱が生じた場合、単結晶の直径変動が低減し、単結晶の直径制御の操作量である引上げ速度の変動を抑制できるとともに、この予想し得ない外乱がヒータ温度に与える影響を抑制でき、これにより高品質な半導体単結晶を製造できる、半導体単結晶の引上げ方法及びその引上げ装置を提供することにある。本発明の第2の目的は、第1評価機能の信頼性及び重み係数に基づいて次に引上げる単結晶のヒータの温度プロファイルを引上げ前に修正することにより、ヒータの温度プロファイルの高精度化を実現できる、半導体単結晶の引上げ方法及びその引上げ装置を提供することにある。本発明の第3の目的は、単結晶の引上げ中に行われるヒータの温度プロファイルの自動修正の精度を向上できる、単結晶の引上げ方法及びその引上げ装置を提供することにある。本発明の第4の目的は、ヒータ温度の単調増加開始点を推測し、この単調増加開始点を越えてからヒータの温度プロファイルの自動修正機能を発揮させることにより、ヒータの温度プロファイルの自動修正機能を効率良く発揮させることができる、半導体単結晶の引上げ方法及びその引上げ装置を提供することにある。本発明の第5の目的は、自動修正後のヒータの温度プロファイルにならし機能を適用することにより、自動修正後のヒータの温度プロファイル生じた大きな凹凸を低減できる、半導体単結晶の引上げ方法及びその引上げ装置を提供することにある。 The first object of the present invention is to reduce the fluctuation of the diameter of the single crystal and to suppress the fluctuation of the pulling speed, which is an operation amount for controlling the diameter of the single crystal, when there is no unexpected disturbance during the pulling. If an unforeseen disturbance occurs during pulling, the diameter fluctuation of the single crystal is reduced, and the fluctuation of the pulling speed, which is the manipulated variable for controlling the diameter of the single crystal, can be suppressed. It is an object of the present invention to provide a method for pulling a semiconductor single crystal and a pulling apparatus for the same, which can suppress the influence on the semiconductor and thereby can manufacture a high-quality semiconductor single crystal. The second object of the present invention is to improve the temperature profile of the heater by correcting the temperature profile of the single crystal heater to be pulled up next before pulling up based on the reliability and weighting factor of the first evaluation function. It is an object of the present invention to provide a method for pulling a semiconductor single crystal and a pulling apparatus for the same. A third object of the present invention is to provide a single crystal pulling method and its pulling apparatus, which can improve the accuracy of automatic correction of the temperature profile of a heater performed during pulling of the single crystal. The fourth object of the present invention is to estimate the starting point of the monotonic increase of the heater temperature, and automatically correct the heater temperature profile by causing the heater temperature profile to be automatically corrected after the monotonic increasing start point is exceeded. It is an object of the present invention to provide a semiconductor single crystal pulling method and a pulling apparatus thereof capable of efficiently exhibiting the function. A fifth object of the present invention is to provide a semiconductor single crystal pulling method capable of reducing large irregularities caused by a temperature profile of a heater after automatic correction by applying a leveling function to the temperature profile of the heater after automatic correction, and The object is to provide such a lifting device.
本発明の第1の観点は、半導体単結晶の引上げ装置のるつぼに供給された半導体原料をヒータにより融解してるつぼに半導体融液を貯留し、引上げ装置に予め設定された温度プロファイルに基づいてヒータを制御しながらるつぼ内の半導体融液から半導体単結晶を引上げる半導体単結晶の引上げ方法において、ヒータの温度プロファイルの設定に寄与する過去の半導体単結晶の引上げデータをデータベースに蓄積する工程と、データベースに蓄積された過去の半導体単結晶の引上げデータから次に引上げるシリコン単結晶のヒータの温度プロファイルを第1評価機能に基づいて評価する工程と、第1評価機能に基づいて次に引上げる半導体単結晶のヒータの温度プロファイルを引上げ前に修正する工程と、この修正された温度プロファイルに基づいてヒータを制御しながらるつぼ内の半導体融液から半導体単結晶を引上げる工程とを含み、半導体単結晶の引上げ中に所定の引上げ長毎に上記修正された温度プロファイルを更に自動修正しこの自動修正された温度プロファイルに基づいてヒータを制御しながらるつぼ内の半導体融液から半導体単結晶を引上げ、第1評価機能が、次に引上げる半導体単結晶のヒータの温度プロファイルにフィードバックされる過去の半導体単結晶のヒータの温度プロファイルの設定値と実績値との近さから決定された信頼性と、次に引上げる半導体単結晶の設定引上げ条件と次に引上げる半導体単結晶のヒータの温度プロファイルにフィードバックされる過去の半導体単結晶の引上げデータのうち実績引上げ条件とを比較したときに設定引上げ条件及び実績引上げ条件の近さから決定された重み係数とを有し、信頼性及び重み係数に基づいて次に引上げる半導体単結晶のヒータの温度プロファイルを引上げ前に修正することを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, a semiconductor raw material supplied to a crucible of a semiconductor single crystal pulling apparatus is melted by a heater, a semiconductor melt is stored in the crucible, and a temperature profile preset in the pulling apparatus is used. In a method for pulling a semiconductor single crystal that pulls the semiconductor single crystal from the semiconductor melt in the crucible while controlling the heater, a step of accumulating in the database past pulling data of the semiconductor single crystal that contributes to setting of the temperature profile of the heater; The step of evaluating the temperature profile of the next silicon single crystal heater to be pulled up from the previous pulling data of the semiconductor single crystal stored in the database based on the first evaluation function and the next pulling based on the first evaluation function The process of modifying the temperature profile of the semiconductor single crystal heater to be raised before pulling, and the modified temperature profile A step of pulling the semiconductor single crystal from the semiconductor melt in the crucible while controlling the heater, and further automatically correcting the corrected temperature profile for each predetermined pulling length during the pulling of the semiconductor single crystal. In the past, the semiconductor single crystal is pulled from the semiconductor melt in the crucible while controlling the heater based on the automatically corrected temperature profile, and the first evaluation function is fed back to the temperature profile of the next semiconductor single crystal heater to be pulled up. Reliability determined from the proximity of the temperature profile setting value and actual value of the semiconductor single crystal heater, the next pulling condition of the semiconductor single crystal to be pulled up next, and the temperature of the semiconductor single crystal heater to be pulled up next Of the past semiconductor single crystal pull-up data fed back to the profile, the set pull-up conditions and And a weighting factor determined from the proximity of the actual pulling conditions, characterized in that next to modify the temperature profile of a pulling Ru semiconductor single crystal of the heater before pulling on the basis of the reliability and the weight coefficient.
本発明の第2の観点は、第1の観点に基づく発明であって、更にヒータの温度プロファイルの自動修正機能は、半導体単結晶の引上げ中であって直前に自動修正したヒータ温度傾きと直前に測定したヒータ温度及び今回測定したヒータ温度に基づくヒータ温度傾きとの差異に基づいて次に自動修正する候補のヒータ温度傾きを評価する第2評価機能と、この第2評価機能により得られた結果に基づいて次に自動修正するヒータ温度傾きを決定する決定機能とを有することを特徴とする。 A second aspect of the present invention is the invention based on the first aspect, and further, the automatic correction function of the heater temperature profile is in the process of pulling up the semiconductor temperature and the immediately preceding heater temperature gradient during the semiconductor single crystal pulling up. Obtained by this second evaluation function, and a second evaluation function for evaluating a candidate heater temperature inclination to be automatically corrected next based on the difference between the heater temperature measured in this time and the heater temperature inclination based on the heater temperature measured this time And a determination function for determining a heater temperature gradient to be automatically corrected next based on the result.
本発明の第3の観点は、第1又は第2の観点に基づく発明であって、更に半導体単結晶の引上げ中におけるヒータ温度の単調増加開始点を推測し、ヒータの温度プロファイルの自動修正機能がヒータ温度の単調増加開始点を越えてから発揮されることを特徴とする。 A third aspect of the present invention is an invention based on the first or second aspect , further inferring a monotonically increasing start point of the heater temperature during pulling of the semiconductor single crystal, and an automatic correction function of the heater temperature profile Is exhibited after exceeding the monotonous increase start point of the heater temperature.
本発明の第4の観点は、第1ないし第3いずれかの観点に基づく発明であって、更にヒータの温度プロファイルの自動修正機能は、自動修正したヒータの温度プロファイルが連続性を保つようにこの自動修正したヒータの温度プロファイルに対して、ならし計算を行う、ならし機能を更に有することを特徴とする。 A fourth aspect of the present invention is an invention based on any one of the first to third aspects, and the automatic correction function of the heater temperature profile is such that the automatically corrected heater temperature profile maintains continuity. It further has a leveling function for performing leveling calculation on the temperature profile of the automatically corrected heater.
本発明の第5の観点は、るつぼに供給された半導体原料をヒータにより融解してるつぼに半導体融液が貯留され、コントローラが予め設定された温度プロファイルに基づいてヒータを制御しながらるつぼ内の半導体融液から半導体単結晶を引上げるように構成された半導体単結晶の引上げ装置において、コントローラは、ヒータの温度プロファイルの設定に寄与する過去の半導体単結晶の引上げデータをデータベースに蓄積し、データベースに蓄積された過去の半導体単結晶の引上げデータから次に引上げる半導体単結晶のヒータの温度プロファイルを第1評価機能に基づいて評価し、第1評価機能が、次に引上げる半導体単結晶のヒータの温度プロファイルにフィードバックされる過去の半導体単結晶のヒータの温度プロファイルの設定値と実績値との近さから決定された信頼性と、次に引上げる半導体単結晶の設定引上げ条件と次に引上げる半導体単結晶のヒータの温度プロファイルにフィードバックされる過去の半導体単結晶の引上げデータのうち実績引上げ条件とを比較したときに設定引上げ条件及び実績引上げ条件の近さから決定された重み係数とを有し、上記信頼性及び重み係数に基づいて次に引上げる半導体単結晶のヒータの温度プロファイルを引上げ前に修正し、この修正された温度プロファイルに基づいてヒータを制御しながらるつぼ内の半導体融液から半導体単結晶を引上げ、半導体単結晶の引上げ中に所定の引上げ長毎に上記修正された温度プロファイルを更に自動修正しこの自動修正された温度プロファイルに基づいてヒータを制御しながらるつぼ内の半導体融液から半導体単結晶を引上げるように構成されたことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, the semiconductor raw material supplied to the crucible is melted by the heater, the semiconductor melt is stored in the crucible, and the controller controls the heater based on a preset temperature profile. In a semiconductor single crystal pulling apparatus configured to pull a semiconductor single crystal from a semiconductor melt, the controller accumulates past pulling data of the semiconductor single crystal contributing to setting of the temperature profile of the heater in the database, and the database The semiconductor single crystal heater temperature profile to be pulled up next is evaluated based on the first evaluation function based on the past semiconductor single crystal pull-up data accumulated in the first evaluation function. Set value of the temperature profile of the past semiconductor single crystal heater fed back to the heater temperature profile Reliability determined from closeness to the actual value, past pulling data of the semiconductor single crystal fed back to the set pulling condition of the next semiconductor single crystal to be pulled up and the temperature profile of the next semiconductor single crystal heater to be pulled up A semiconductor single crystal heater having a weighting factor determined based on the set pulling condition and the proximity of the actual pulling condition when compared with the actual pulling condition, and the next pulling based on the reliability and the weighting factor The semiconductor single crystal is pulled up from the semiconductor melt in the crucible while controlling the heater based on the corrected temperature profile, and the semiconductor single crystal is pulled up for each predetermined pulling length during the pulling of the semiconductor single crystal. The modified temperature profile is further automatically corrected, and the heater is controlled based on the automatically corrected temperature profile, while the half of the crucible in the crucible is controlled. Characterized in that it is configured to pull the semiconductor single crystal from KaradaTorueki.
本発明の第6の観点は、第5の観点に基づく発明であって、更にヒータの温度プロファイルの自動修正機能は、半導体単結晶の引上げ中であって直前に自動修正されたヒータ温度傾きと直前に測定したヒータ温度及び今回測定したヒータ温度に基づくヒータ温度傾きとの差異に基づいて次に自動修正する候補のヒータ温度傾きを評価する第2評価機能と、この第2評価機能により得られた結果に基づいてヒータ温度傾きを決定する決定機能とを有し、コントローラは、第2評価機能及び決定機能に基づいてヒータの温度プロファイルを自動修正するように構成されたことを特徴とする。 A sixth aspect of the present invention is the invention based on the fifth aspect , and further, the automatic correction function of the heater temperature profile is a heater temperature gradient that is automatically corrected immediately before the semiconductor single crystal is being pulled up. Based on the difference between the heater temperature measured immediately before and the heater temperature gradient based on the heater temperature measured this time, a second evaluation function that evaluates the candidate heater temperature gradient to be automatically corrected next is obtained by this second evaluation function. And determining a heater temperature gradient based on the result, and the controller is configured to automatically correct the temperature profile of the heater based on the second evaluation function and the determination function.
本発明の第7の観点は、第5又は第6の観点に基づく発明であって、更にコントローラは、半導体単結晶の引上げ中におけるヒータ温度の単調増加開始点を推測し、ヒータの温度プロファイルの自動修正機能をヒータ温度の単調増加開始点を越えてから発揮させるように構成されたことを特徴とする。 A seventh aspect of the present invention is the invention based on the fifth or sixth aspect , and the controller further estimates a monotonically increasing start point of the heater temperature during the pulling of the semiconductor single crystal, and determines the heater temperature profile. The automatic correction function is configured to be exhibited after the start point of the monotonous increase of the heater temperature.
本発明の第8の観点は、第5ないし第7いずれかの観点に基づく発明であって、更にコントローラは、自動修正したヒータの温度プロファイルが連続性を保つようにこの自動修正したヒータの温度プロファイルに対して、ならし計算を行うように構成されたことを特徴とする。 An eighth aspect of the present invention is an invention based on any one of the fifth to seventh aspects, and the controller further controls the temperature of the automatically corrected heater so that the temperature profile of the automatically corrected heater is maintained. It is characterized in that it is configured to perform a leveling calculation on the profile.
本発明の第1の観点の引上げ方法及び第5の観点の引上げ装置では、ヒータの温度プロファイルの設定に寄与する過去の単結晶の引上げデータをデータベースに蓄積し、この過去の単結晶の引上げデータから次に引上げる単結晶のヒータの温度プロファイルを第1評価機能に基づいて評価し、この第1評価機能に基づいて次に引上げる単結晶のヒータの温度プロファイルを引上げ前に修正し、この修正された温度プロファイルに基づいてヒータを制御しながら単結晶を引上げるので、引上げ中に予想し得ない外乱が生じない場合、単結晶の直径変動が低減し、単結晶の直径制御の操作量である引上げ速度の変動を抑制することができる。そして単結晶の引上げ中に所定の引上げ長毎に上記修正された温度プロファイルを更に自動修正しこの自動修正された温度プロファイルに基づいてヒータを制御しながら単結晶を引上げるので、引上げ中に予想し得ない外乱が生じた場合、単結晶の直径変動が低減し、単結晶の直径制御の操作量である引上げ速度の変動を抑制することができるとともに、この予想し得ない外乱がヒータ温度に与える影響を抑制できる。この結果、単結晶の引上げ中に予想し得ない外乱が生じなくても、或いは単結晶の引上げ中に予想し得ない外乱が生じても、高品質な単結晶を製造できる。 In the pulling method according to the first aspect and the pulling apparatus according to the fifth aspect of the present invention, the past single crystal pull data contributing to the setting of the temperature profile of the heater is accumulated in a database, and the past single crystal pull data is stored. Next, the temperature profile of the single crystal heater to be pulled up next is evaluated based on the first evaluation function, and the temperature profile of the single crystal heater to be pulled up next based on the first evaluation function is corrected before pulling, The single crystal is pulled up while controlling the heater based on the modified temperature profile, so if there is no unforeseen disturbance during pulling, the single crystal diameter variation is reduced and the single crystal diameter control operation amount It is possible to suppress fluctuations in the pulling speed. During the pulling of the single crystal, the modified temperature profile is further automatically corrected for each predetermined pulling length, and the single crystal is pulled while controlling the heater based on the automatically corrected temperature profile. If an unforeseen disturbance occurs, the fluctuation of the single crystal diameter can be reduced, and the fluctuation of the pulling speed, which is the manipulated variable of the single crystal diameter control, can be suppressed. The effect on it can be suppressed. As a result, a high-quality single crystal can be produced even if an unforeseen disturbance does not occur during the pulling of the single crystal or an unpredictable disturbance occurs during the pulling of the single crystal.
また次に引上げる単結晶の引上げ中に予測される外乱が加熱温度パターンに加味されておらず、単結晶の直胴部を引上げる制御に適用すると、単結晶の直径変動が大きくなる場合があり、また単結晶の引上げ中に予想し得ない外乱が生じると、ヒータの温度プロファイルが初期設定値からずれてしまい、単結晶の直径変動が更に大きくなるおそれがある従来の単結晶の育成方法と比較して、本発明では、過去の単結晶の引上げデータから次に引上げる単結晶のヒータの温度プロファイルを第1評価機能に基づいて評価し、この第1評価機能に基づいて次に引上げる単結晶のヒータの温度プロファイルを引上げ前に修正することにより、引上げ中に予想される外乱が引上げ前の加熱温度パターンに加味されるとともに、引上げ中にヒータの温度プロファイルを所定の引上げ長毎に自動修正し、この自動修正されたヒータの温度プロファイルに基づいてヒータを制御しながら単結晶を引上げる。この結果、本発明では、単結晶の直胴部の引上げ時に単結晶の直径の変動が抑えられ、目標の直径を保つことができるとともに、引上げ中に生じた予想し得ない外乱がヒータ温度に与える影響を抑制できるので、高品質な単結晶を製造できる。 In addition, the disturbance expected during the next pulling of the single crystal is not taken into account in the heating temperature pattern, and when applied to the control of pulling up the straight body of the single crystal, the diameter variation of the single crystal may increase. In addition, if an unforeseen disturbance occurs during pulling of the single crystal, the temperature profile of the heater may deviate from the initial setting value, and the diameter variation of the single crystal may be further increased. In the present invention, in the present invention, the temperature profile of the next single crystal heater is evaluated based on the first evaluation function based on the previous single crystal pull data, and the next pull is performed based on the first evaluation function. By modifying the temperature profile of the single crystal heater to be raised before pulling, the disturbance expected during pulling is added to the heating temperature pattern before pulling and the heater temperature during pulling is increased. B automatically modify the file to a predetermined pull-up length per, pulling a single crystal while controlling the heater based on the temperature profile of the automatic modified heater. As a result, in the present invention, when the straight body of the single crystal is pulled up, fluctuations in the diameter of the single crystal can be suppressed, the target diameter can be maintained, and unpredictable disturbances that occur during the pulling can be caused in the heater temperature. Since the influence can be suppressed, a high-quality single crystal can be manufactured.
更に第1評価機能の信頼性及び重み係数に基づいて次に引上げる単結晶のヒータの温度プロファイルを引上げ前に修正するので、ヒータの温度プロファイルの高精度化を実現できる。 Furthermore, since the temperature profile of the single crystal heater to be pulled up next is corrected before pulling up based on the reliability and weighting factor of the first evaluation function, high accuracy of the heater temperature profile can be realized.
本発明の第2の観点の引上げ方法及び第6の観点の引上げ装置では、ヒータの温度プロファイルの自動修正機能の第2評価機能及び決定機能に基づいてヒータの温度プロファイルを自動修正するので、単結晶の引上げ中に行われるヒータの温度プロファイルの自動修正の精度を向上できる。 In the pulling method of the second aspect and the pulling apparatus of the sixth aspect of the present invention, the heater temperature profile is automatically corrected based on the second evaluation function and determination function of the heater temperature profile automatic correction function. The accuracy of the automatic correction of the temperature profile of the heater that is performed during the pulling of the crystal can be improved.
本発明の第3の観点の引上げ方法及び第7の観点の引上げ装置では、単結晶の引上げ中におけるヒータ温度の単調増加開始点を推測し、この単調増加開始点を越えてからヒータの温度プロファイルの自動修正機能を発揮させたので、上記単調増加開始点を実測値から見極めた後にヒータの温度プロファイルの自動修正機能を発揮させる場合より、ヒータの温度プロファイルの自動修正機能を速やかに発揮できる。この結果、ヒータの温度プロファイルの自動修正機能を効率良く発揮させることができる。 In the pulling method according to the third aspect and the pulling apparatus according to the seventh aspect of the present invention, a monotonically increasing start point of the heater temperature during the pulling of the single crystal is estimated, and the temperature profile of the heater is exceeded after the monotonically increasing start point is exceeded. The automatic correction function of the heater temperature profile can be exhibited more quickly than when the automatic correction function of the temperature profile of the heater is exhibited after determining the monotonic increase start point from the actual measurement value. As a result, the automatic correction function of the heater temperature profile can be efficiently exhibited.
本発明の第4の観点の引上げ方法及び第8の観点の引上げ装置では、ヒータの温度プロファイルの自動修正機能のうち引上げ中のならし機能が、自動修正したヒータの温度プロファイルが連続性を保つようにこの自動修正したヒータの温度プロファイルに対して、ならし計算を行うので、引上げ中にヒータの温度プロファイルを自動修正することにより、ヒータの温度プロファイルの傾きが凹凸となった場合に、その凹凸を緩和して、その区間の温度プロファイルの傾きの平均値に近付ける。この結果、自動修正後のヒータの温度プロファイルに生じた大きな凹凸を低減できる。
In the pulling method according to the fourth aspect and the pulling apparatus according to the eighth aspect of the present invention, the leveling function during pulling out of the automatic correction function of the heater temperature profile maintains the continuity of the automatically corrected heater temperature profile. As described above, the smoothing calculation is performed for the automatically corrected heater temperature profile.If the heater temperature profile becomes uneven by automatically correcting the heater temperature profile during pulling, The unevenness is relaxed and brought closer to the average value of the gradient of the temperature profile in the section. As a result, large irregularities generated in the temperature profile of the heater after automatic correction can be reduced.
次に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。図1に示すように、シリコン単結晶11の引上げ装置は、内部を真空可能に構成されたメインチャンバ12と、このチャンバ12内の中央に設けられたるつぼ13とを備える。メインチャンバ12は円筒状の真空容器である。またるつぼ13は、石英により形成されシリコン融液14が貯留される有底円筒状の内層容器13aと、黒鉛により形成され上記内層容器13aの外側に嵌合された有底円筒状の外層容器13bとからなる。外層容器13bの底部にはシャフト16の上端が接続され、このシャフト16の下端にはシャフト16を介してるつぼ13を回転させかつ昇降させるるつぼ駆動手段17が設けられる。更にるつぼ13の外周面は円筒状のヒータ18によりるつぼ13の外周面から所定の間隔をあけて包囲され、このヒータ18の外周面は円筒状の保温筒19によりヒータ18の外周面から所定の間隔をあけて包囲される。
Next, an embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the pulling device for the silicon single crystal 11 includes a
一方、メインチャンバ12の上端には、内部が連通するようにメインチャンバ12より小径の円筒状のプルチャンバ21が接続される。このプルチャンバ21の上端には引上げ回転手段22が設けられる。この引上げ回転手段22は、下端にシードチャック23が取付けられた引上げ軸24を昇降させるとともに、この引上げ軸24をその軸線を中心に回転させるように構成される。また上記シードチャック23には種結晶26が着脱可能に装着される。この種結晶26の下端をシリコン融液14中に浸漬した後、種結晶26を引上げ回転手段22により回転させかつ引上げるとともに、るつぼ13をるつぼ駆動手段17により回転させかつ上昇させることにより、種結晶26の下端からシリコン単結晶11を引上げて引上げるように構成される。
On the other hand, a
メインチャンバ12内にはアルゴンガス等の不活性ガスが流通される。プルチャンバ21の側壁にはガス供給パイプ27の一端が接続され、このガス供給パイプ27の他端は不活性ガスを貯留するタンク(図示せず)に接続される。またメインチャンバ12の下壁にはガス排出パイプ28の一端が接続され、このガス排出パイプ28の他端は真空ポンプ29の吸入口に接続される。タンク内の不活性ガスは、ガス供給パイプ27を通ってプルチャンバ21内に導入され、メインチャンバ12内を通った後、ガス排出パイプ28を通ってメインチャンバ12から排出されるように構成される。なお、ガス供給パイプ27及びガス排出パイプ28にはこれらのパイプを流れる不活性ガスの流量を調整する第1及び第2流量調整弁31,32がそれぞれ設けられる。
An inert gas such as argon gas is circulated in the
またメインチャンバ12内には、シリコン単結晶11外周面へのヒータ18の輻射熱の照射を遮るとともに、上記不活性ガスを整流するための熱遮蔽体33が設けられる。この熱遮蔽体33は、下方に向うに従って直径が次第に小さくなりかつシリコン融液14から引上げられるシリコン単結晶11の外周面をこの外周面から所定の間隔をあけて包囲する円錐台状の筒体33aと、この筒体33aの上縁に連設され外方に略水平方向に張り出すフランジ部33bとを有する。熱遮蔽体33は、フランジ部33bを保温筒19上にリング板33cを介して載置することにより、筒体33aの下縁がシリコン融液14表面から所定のギャップをあけて上方に位置するようにメインチャンバ12内に固定される。
In the
一方、メインチャンバ12の肩部には覗き窓12aが形成される。この覗き窓12aには、シリコン融液14と種結晶26との境界部、シリコン融液14とシリコン単結晶11のネック部11aとの境界部、シリコン融液14とシリコン単結晶11の肩部11bとの境界部、或いはシリコン融液14とシリコン単結晶11の直胴部11cとの境界部である固液界面34を臨むようにCCDカメラ36が設置される。このCCDカメラ36は引上げ中のシリコン単結晶11を撮影するように構成される。ここで、上記CCDカメラ36は、シリコン基板上に酸化膜を介して金属膜の電極を並べて作製したコンデンサに、光により生じた信号電荷を蓄積して、画像処理手段37からの駆動パルスにより一方向に順次転送させ、電気信号である画像信号を得るカメラであり、このCCDカメラ36の撮影した画像は画像処理手段37により処理される。CCDカメラ36の検出出力は画像処理手段37のカメラ制御入力に接続され、画像処理手段37のカメラ制御出力は2次元CCDカメラ36の制御入力に接続される。また画像処理手段37の制御入出力はコントローラ38の制御入出力に接続され、コントローラ38の制御出力はるつぼ駆動手段17、ヒータ18及び引上げ回転手段22に接続される。なお、コントローラ38の制御入出力には、型式の異同に拘らず同一直径のシリコン単結晶11を引上げる全ての引上げ装置の画像処理手段37の制御入出力が接続され、コントローラ38の制御出力は、型式の異同に拘らず同一直径のシリコン単結晶11を引上げる全ての引上げ装置のるつぼ駆動手段17、ヒータ18及び引上げ回転手段22に接続される。
On the other hand, a
上記コントローラ38には記憶媒体39が接続される。この記憶媒体39にはデータベースが記憶され、このデータベースにはヒータ18の温度プロファイルの設定に寄与する過去のシリコン単結晶11の引上げデータが蓄積される。過去のシリコン単結晶11の引上げデータとしては、シリコン単結晶11を引上げた日付、るつぼ13へのシリコン融液14の仕込み量、引上げ時における上記CCDカメラ36で撮影されたシリコン単結晶11の直径の変化、引上げ装置の型式、その引上げ装置によるシリコン単結晶11の引上げ本数、次にシリコン単結晶11を引上げる引上げ装置と同一であるか否か、その引上げ装置のヒータ18等の部品交換した日付等の引上げデータが挙げられる。また記憶媒体39としては、メモリの他に、ネットワークを通じた外部の記憶媒体などが挙げられる。
A
またコントローラ38はデータベースに蓄積された過去のシリコン単結晶11の引上げデータから次に引上げるシリコン単結晶11のヒータ18の温度プロファイルを第1評価機能に基づいて評価するように構成される。この第1評価機能は、次に引上げるシリコン単結晶11のヒータ18の温度プロファイルにフィードバックされる過去のシリコン単結晶11のヒータ18の温度プロファイルの設定値と実績値との近さから決定された信頼性と、次に引上げるシリコン単結晶11の設定引上げ条件と次に引上げるシリコン単結晶11のヒータ18の温度プロファイルにフィードバックされる過去のシリコン単結晶11の引上げデータのうち実績引上げ条件とを比較したときに上記設定引上げ条件と上記実績引上げ条件との近さから決定された重み係数とを有する。
Further, the
上記信頼性は、過去に引上げたシリコン単結晶11のヒータ18の温度プロファイルにおける最小単位の温度傾きの設定値と実績値との差であるヒータ18の温度傾き偏差が算出され、このヒータ18の温度傾き偏差にしきい値が設定され、上記ヒータ18の温度傾き偏差をしきい値と比較して合否が決定された後、シリコン単結晶11の直胴部11c全長にわたってヒータ18の温度傾き偏差の合格率が算出され、この合格率から過去に引上げたシリコン単結晶11のヒータ18の温度プロファイルが評価される機能である。具体的には、図2及び図3に示すように、引上げ長5mm(最小単位)毎のヒータ18の温度傾き偏差が平均値として算出され、このヒータ18の温度傾き偏差が複数のしきい値(第1しきい値:±0.002℃/5mm、第2しきい値:±0.003℃/5mm)より小さい場合に良好であると評価され、大きい場合に不良であると評価され、良好であると評価された割合が80%以上であるときに合格とする合格率が引上げ長100mm毎に算出され、最終的にシリコン単結晶11の直胴部11c全長にわたって合格率が算出される。
The reliability is calculated by calculating the temperature gradient deviation of the
図3の一点鎖線で囲んだ部分では、第1及び第2しきい値に対するヒータ18の温度傾き偏差の合格率が低いため、設定不良であると評価され、図3の二点鎖線で囲んだ部分では、第1及び第2しきい値に対するヒータ18の温度傾き偏差の合格率が高いため、設定良好であると評価される。このように過去に引上げたシリコン単結晶11において、引上げ長のどの範囲でヒータ18の温度プロファイルの合格率が良好であったか或いは不良であったかを捉えることができるので、次に引上げるシリコン単結晶11のヒータ18の温度プロファイルに、過去に引上げたシリコン単結晶11のヒータ18の温度プロファイルをフィードバックするときに、上記合格率が高ければフィードバック量を100%に近付け、合格率が低くければフィードバック量を低くするように信頼性が決定される。即ち、合格率に対する信頼性が記憶媒体39にマップとして記憶されており、コントローラ38は合格率から信頼性を決定するように構成される。なお、この実施の形態では、引上げ長5mm毎のヒータの温度傾き偏差が平均値として算出されるとし、合格率が引上げ長100mm毎に算出されるとし、良好であると評価された割合が80%以上であるときに合格としたが、これらの値に限定されるものではない。また、この実施の形態では、2つのしきい値を設定したが、1つ又は3つ以上のしきい値を設定してもよい。
In the portion surrounded by the one-dot chain line in FIG. 3, since the pass rate of the temperature gradient deviation of the
一方、重み係数は、次に引上げるシリコン単結晶11の設定引上げ条件と、過去に引上げたシリコン単結晶11の実績引上げ条件との近さから決定される機能である。例えば、次に引上げるシリコン単結晶11に使用される引上げ装置と、過去に引上げたシリコン単結晶11に使用された引上げ装置が同一である場合や、次に引上げるシリコン単結晶11の引上げ日時と、過去に引上げたシリコン単結晶11の引上げ日時が近い場合には、重み係数は高く設定される。また、次に引上げるシリコン単結晶11に使用される引上げ装置と、過去に引上げたシリコン単結晶11に使用された引上げ装置が同一であっても、ヒータ18等の部品が交換されたり、或いは次に引上げるシリコン単結晶11の引上げ日時と、過去に引上げたシリコン単結晶11の引上げ日時が遠い場合には、重み係数は低く設定される。即ち、次に引上げるシリコン単結晶11のヒータ18の温度プロファイルに、過去に引上げたシリコン単結晶11のヒータ18の温度プロファイルをフィードバックするときに、上記重み係数が高ければフィードバック量を100%に近付け、重み係数が低くければフィードバック量を低くするように決定される。そして上記設定引上げ条件及び実績引上げ条件に対する重み係数が記憶媒体39にマップとして記憶されており、コントローラ38は設定引上げ条件及び実績引上げ条件から重み係数を決定するように構成される。このように、コントローラ38は、上記第1評価機能の信頼性及び重み係数に基づいて、次に引上げるシリコン単結晶11のヒータ18の温度プロファイルを引上げ前に修正するように構成される。
On the other hand, the weighting factor is a function that is determined based on the proximity between the set pulling condition of the silicon single crystal 11 to be pulled next and the actual pulling condition of the silicon single crystal 11 pulled in the past. For example, when the pulling device used for the silicon single crystal 11 to be pulled next is the same as the pulling device used for the silicon single crystal 11 pulled in the past, or when the silicon single crystal 11 to be pulled next is pulled up When the pulling date / time of the silicon single crystal 11 pulled in the past is close, the weighting factor is set high. Further, even if the pulling device used for the silicon single crystal 11 to be pulled next is the same as the pulling device used for the silicon single crystal 11 pulled in the past, parts such as the
一方、コントローラ38は、次に引上げるシリコン単結晶11の引上げデータと次に引上げるシリコン単結晶11のヒータ18の温度プロファイルにフィードバックされる過去のシリコン単結晶11の引上げデータとを比較し、シリコン単結晶11の引上げに用いられる構成部材又はシリコン単結晶11の引上げ条件のいずれか一方又は双方の相違を、次に引上げるシリコン単結晶11のヒータ18の温度設定値に換算して次に引上げるシリコン単結晶11のヒータ18の温度プロファイルを補正するように構成される。
On the other hand, the
またコントローラ38は、次に引上げるシリコン単結晶11のヒータ18の温度プロファイルが連続性を保つように次に引上げるシリコン単結晶11のヒータ18の温度プロファイルを修正する、引上げ前のならし機能を有する。この引上げ前のならし機能を用いてヒータ18の温度プロファイルを修正するときのならし値をNとするとき、N=[K+(K0−K)×R]で算出される。この式において、Kは設定されたヒータ18の温度プロファイルのうち凹凸を有する区間(以下、凹凸区間という)における最小単位のヒータ温度傾きであり、K0は上記凹凸区間におけるヒータ温度傾きの平均値であり、Rはヒータ温度傾きの平均値K0に近付ける割合(以下、ならし係数という)である。このならし係数は0〜1の範囲内の定数として設定される。ならし係数が『0』であるとき、ならしが実行されないことを示し、ならし係数が『1』であるとき、ヒータ温度傾きの平均値までならしが実行されることを示す。上記ならしを実行する凹凸区間は、最小単位のヒータ温度傾きが斜め上向きから斜め下向きになって再び斜め上向きに変化する区間や、最小単位のヒータ温度傾きが斜め下向きから斜め上向きになって再び斜め下向きに変化する区間である。またシリコン単結晶11のネック部11a及び肩部11bの引上げ時はヒータ18の温度プロファイルが不安定か或いは大きく変化するため、ならしが実行されず、シリコン単結晶11の直胴部11cの引上げ時にならしが実行されるように設定される。更に上記ならしは、ヒータ温度傾きの凹凸を完全になくすのではなくヒータ温度傾きの凹凸の割合を減じる形で実行されることが好ましい。例えば、ならし係数を0.8程度に設定すると、温度傾きの凹凸が緩和され過ぎてしまい(図4)、ならし係数を0.2程度に設定すると、手動設定でシリコン単結晶11を引上げるときの設定者の設定に略一致することが試運用で判明している(図5)。
Further, the
一方、コントローラ38は、シリコン単結晶11の引上げ中に所定の引上げ長毎に上記修正されたヒータ18の温度プロファイルを更に自動修正し、この自動修正された温度プロファイルに基づいてヒータ18を制御しながらるつぼ13内のシリコン融液14からシリコン単結晶11を引上げるように構成される。ここで、所定の引上げ長毎は、5〜40mmの範囲内の所定の引上げ長毎に設定される。またシリコン単結晶11の直胴部11cの引上げ時であって、後述するヒータ温度の単調増加開始点を越えた後に、例えば直胴部11cの最初の200〜400mmの引上げ時に所定の引上げ長毎を10mm毎とし、400mmを越えた引上げ時に所定の引上げ長毎を20mm毎とするように、1本のシリコン単結晶11を引上げるときであっても、ヒータ18の温度プロファイルを自動修正する間隔を変えてもよい。また上記ヒータ18の温度プロファイルの自動修正機能は、シリコン単結晶11の引上げ中であって直前に自動修正されたヒータ温度傾きと直前に測定されたヒータ温度及び今回測定されたヒータ温度に基づくヒータ温度傾きとの差異に基づいて次に自動修正する候補のヒータ温度傾きを評価する第2評価機能と、この第2評価機能により得られた結果に基づいてヒータ温度傾きを決定する決定機能とを有する。
On the other hand, the
上記第2評価機能は、ヒータ温度傾きの自動修正が、適正な修正であるか、過剰な修正であるか、不適正な修正(逆の修正)であるかを評価する機能である。この機能を発揮するために、先ず修正候補のヒータ温度傾きK、実際のヒータ温度傾きJ、修正したヒータ温度傾きSの大小関係に基づいて、修正量評価値Lが算出される。この修正量評価値Lは次の式(1)で定義される。 The second evaluation function is a function for evaluating whether the automatic correction of the heater temperature gradient is an appropriate correction, an excessive correction, or an inappropriate correction (reverse correction). In order to exhibit this function, first, the correction amount evaluation value L is calculated based on the magnitude relationship among the correction candidate heater temperature gradient K, the actual heater temperature gradient J, and the corrected heater temperature gradient S. This correction amount evaluation value L is defined by the following equation (1).
L=(K−S)/(J−S) ……(1)
上記式(1)を用いた修正量評価値Lの計算は、シリコン単結晶11の引上げ長が、ヒータ温度傾きの自動修正を開始した位置と自動修正を終了した位置との間にあるときに実行される。ここで、ヒータ温度傾きとは、シリコン単結晶11の引上げ前に設定されたヒータ18の温度プロファイルの温度傾きである。また式(1)において、修正したヒータ温度傾きSとは、後述の表1の修正量評価値L及び修正係数Rの関係に基づくヒータ温度傾きの修正ロジックにより直前に自動修正されたヒータ18の温度プロファイルの温度傾きであり、自動修正の開始直後である場合、引上げ前に設定されたヒータ18の温度プロファイルの温度傾きである。また式(1)において、修正候補のヒータ温度傾きKとは、次に自動修正しようとするヒータ温度傾きである。更に式(1)において、実際のヒータ温度傾きJとは、直前に測定したヒータ温度と今回測定したヒータ温度から算出したヒータ温度傾きである。この実際のヒータ温度傾きJは、例えば、シリコン単結晶11の直胴部11cの最初の200〜400mmの引上げ範囲において引上げ長5mm毎にヒータ温度を測定して算出し、400mmを越えた引上げ範囲において引上げ長10mm毎にヒータ温度を測定して算出することができる。
L = (K−S) / (J−S) (1)
Calculation of the correction amount evaluation value L using the above equation (1) is performed when the pulling length of the silicon single crystal 11 is between the position where the automatic correction of the heater temperature inclination is started and the position where the automatic correction is completed. Executed. Here, the heater temperature gradient is a temperature gradient of the temperature profile of the
次に修正量評価値Lから、パラメータ(シリコン単結晶11の引上げ時間及び引上げ長、直前に修正したヒータ温度傾き、実際のヒータ温度傾きなど)を設定した表(図示せず)を用いて修正係数Rが設定される。その設定例を次の表1に示す。 Next, correction is performed using a table (not shown) in which parameters (the pulling time and pulling length of the silicon single crystal 11, the heater temperature inclination corrected immediately before, the actual heater temperature inclination, etc.) are set from the correction amount evaluation value L. A coefficient R is set. The setting example is shown in Table 1 below.
一方、上記決定機能を発揮するために、次の式(2)を用いて、修正候補のヒータ温度傾きKの修正量Qが算出され、次の式(3)を用いて、これから自動修正するヒータ温度傾きTが算出される。 On the other hand, in order to exhibit the above determination function, the correction amount Q of the heater temperature gradient K as a correction candidate is calculated using the following equation (2), and is automatically corrected from now on using the following equation (3). A heater temperature gradient T is calculated.
Q=R×(J−S)=R×K ……(2)
T=K+Q ……(3)
コントローラ38は、上記第2評価機能及び決定機能に基づいて、即ち上記式(3)で算出された次に自動修正するヒータ温度傾きTに基づいて、ヒータ18の温度プロファイルを自動修正するように構成される。
Q = R × (J−S) = R × K (2)
T = K + Q (3)
The
一方、コントローラ38は、シリコン単結晶11の引上げ中において、ヒータ温度の単調増加開始点を推測し、ヒータ18の温度プロファイルの自動修正機能をヒータ温度の単調増加開始点を越えてから発揮させるように構成される。上記ヒータ温度の単調増加開始点を推測するために、図7に示すように、先ずヒータ温度の単調減少終了点を検出し、このヒータ温度の単調減少終了点を検出した後に、ヒータ温度の単調増加開始点を検出する。次に単調減少終了点から単調増加開始点までのシリコン単結晶11のおおよその引上げ長の範囲が予測可能であるため、この引上げ長の範囲を設定した後に、単調増加開始点を推測する計算処理をこの範囲内で行う。更に単調増加開始点を推測できたときに、コントローラ38は、ヒータ18の温度プロファイルを設定する設定者にディスプレイ表示や音などにより報知するように構成される。なお、シリコン単結晶11の直胴部11cの引上げ開始時に先ずヒータ温度を徐々に下降させ、その後、ヒータ温度を徐々に上昇させるのは、シリコン単結晶11の直径を一定に保った状態で引上げるためであり、このようにヒータ温度を変化させるのは引上げ装置の構造に起因する。
On the other hand, the
一方、ヒータ18の温度プロファイルの自動修正機能は、自動修正したヒータ18の温度プロファイルが連続性を保つようにこの自動修正したヒータ18の温度プロファイルに対して、ならし計算を行う、引上げ中のならし機能を更に有する。即ち、コントローラ38は、自動修正したヒータ18の温度プロファイルが連続性を保つようにこの自動修正したヒータ18の温度プロファイルに対して、引上げ中にならし計算を行うように構成される。この引上げ中のならし機能は、上記引上げ前のならし機能と同様の機能であるため、繰返しの説明を省略する。
On the other hand, the automatic correction function of the temperature profile of the
このように構成されたシリコン単結晶11の引上げ装置を用いてシリコン単結晶11を引上げる手順を説明する。 A procedure for pulling up the silicon single crystal 11 using the pulling apparatus for the silicon single crystal 11 configured as described above will be described.
[1] シリコン単結晶11の引上げ中に予想し得ない外乱が発生しない場合のシリコン単結晶11の引上げ手順を図8のフローチャート図に基づいて説明する。先ずコントローラ38は、次に引上げるシリコン単結晶11のヒータ18の温度プロファイルの設定対象となる引上げ装置を選択する。次いでコントローラ38は、設定対象となる引上げ装置の引上げ条件に基づいて設定の参考とする過去の引上げデータを記憶媒体39内のデータベースから選択する。そしてコントローラ38は、設定の参考とする過去の引上げデータの引上げ条件から重み係数及び信頼性を算出する。このとき引上げデータが複数存在する場合、コントローラ38はそれらのデータの平均値をそれぞれ算出する。次にコントローラ38は、上記重み係数及び信頼性と設定の参考とする過去の引上げデータから、設定対象のヒータ18の温度プロファイルを算出した後に、設定対象のシリコン単結晶11の引上げに使用する構成部材又は引上げ条件のいずれか一方又は双方に基づいてヒータ18の温度プロファイルの補正量を算出し、この補正量を設定対象のヒータ18の温度プロファイルに加算又は減算する。更にコントローラ38は、設定対象のシリコン単結晶11のヒータ18の温度プロファイルに、必要に応じて引上げ前のならし機能を適用し、最終のヒータ18の温度プロファイルを決定する。
[1] A procedure for pulling up the silicon single crystal 11 when no unforeseen disturbance occurs during the pulling of the silicon single crystal 11 will be described with reference to the flowchart of FIG. First, the
そして、シリコン単結晶11の引上げ中に予想し得ない外乱が発生しない場合には、次に引上げるシリコン単結晶11のヒータ18の温度プロファイルの設定に寄与する過去のシリコン単結晶11の引上げデータをデータベースに蓄積し、この過去のシリコン単結晶11の引上げデータから次に引上げるシリコン単結晶11のヒータの温度プロファイルを第1評価機能に基づいて評価し、この第1評価機能の信頼性及び重み係数に基づいて次に引上げるシリコン単結晶11のヒータ18の温度プロファイルを引上げ前に修正し、この修正された温度プロファイルに基づいてヒータ18を制御しながらシリコン単結晶11を引上げる。これにより、シリコン単結晶11の直径変動が低減し、シリコン単結晶11の直径制御の操作量である引上げ速度の変動を抑制できる。この結果、設定通りのシリコン単結晶11の引上げを実現することで、高品質なシリコン単結晶11を製造できるとともに、ヒータ18の温度プロファイルの高精度化を実現できる。またシリコン単結晶11の引上げ速度を操作する必要がないので、シリコン単結晶11の引上げ速度Vとシリコン単結晶11の引上げ方向の温度勾配Gとの比V/Gが変動せず、シリコン単結晶11の品質にバラツキが生じることはない。また過去のシリコン単結晶11の引上げデータから次に引上げるシリコン単結晶11のヒータ18の温度プロファイルを第1評価機能に基づいて評価し、この第1評価機能に基づいて次に引上げるシリコン単結晶11のヒータ18の温度プロファイルを引上げ前に修正することにより、次に引上げるシリコン単結晶11の引上げ中に予想される外乱が加熱温度パターンに加味されているため、シリコン単結晶11の直胴部11cを引上げてもその直径が変動することはない。
If no unforeseen disturbance occurs during the pulling of the silicon single crystal 11, past pulling data of the silicon single crystal 11 contributing to the setting of the temperature profile of the
またシリコン単結晶11の引上げに用いられる構成部材又はシリコン単結晶11の引上げ条件のいずれか一方又は双方の相違を、次に引上げるシリコン単結晶11のヒータ18の温度設定値に換算して次に引上げるシリコン単結晶11のヒータ18の温度プロファイルを補正するので、次に引上げるシリコン単結晶11の引上げ中に予想される外乱が加熱温度パターンに更に加味されることになり、ヒータ18の温度プロファイルを更に高精度化することができる。更に引上げ前のならし機能により、次に引上げるシリコン単結晶11のヒータ18の温度プロファイルが連続性を保つようにこの温度プロファイルを修正するので、シリコン単結晶11の引上げ中のある区間でヒータ18の温度プロファイルの傾きが凹凸となる場合に、その凹凸を緩和して、その区間の温度プロファイルの傾きの平均値に近付ける。この結果、引上げ前におけるヒータ18の温度プロファイルに生じた大きな凹凸を低減できる。
Further, the difference between either or both of the constituent member used for pulling up the silicon single crystal 11 and the pulling conditions of the silicon single crystal 11 is converted into the temperature setting value of the
[2] シリコン単結晶11の引上げ中に予想し得ない外乱が発生する場合のシリコン単結晶11の引上げ手順を図8〜図10のフローチャート図に基づいて説明する。先ず上記[1]と同様にして、シリコン単結晶11を引上げる前に、このシリコン単結晶11のヒータ18の温度プロファイルの設定に寄与する過去のシリコン単結晶11の引上げデータをデータベースに蓄積し、この過去のシリコン単結晶11の引上げデータから次に引上げるシリコン単結晶11のヒータの温度プロファイルを第1評価機能に基づいて評価し、この第1評価機能の信頼性及び重み係数に基づいて次に引上げるシリコン単結晶11のヒータ18の温度プロファイルを引上げ前に修正する(図8)。そして、この修正されたシリコン単結晶11のヒータ18の温度プロファイルに、必要に応じて引上げ前のならし機能を適用し、最終のヒータ18の温度プロファイルを決定する。
[2] The pulling procedure of the silicon single crystal 11 when an unexpected disturbance occurs during the pulling of the silicon single crystal 11 will be described with reference to the flowcharts of FIGS. First, in the same manner as in the above [1], before pulling up the silicon single crystal 11, the pulling data of the past silicon single crystal 11 contributing to the setting of the temperature profile of the
そして、コントローラ38は、上記最終のヒータ18の温度プロファイルに基づいてヒータ18を制御しながらシリコン単結晶11を引上げる。このとき、コントローラ38は、シリコン単結晶11の引上げ中におけるヒータ温度の単調増加開始点を推測し、この単調増加開始点を越えてからヒータ18の温度プロファイルの自動修正機能を発揮させる(図9)。これによりヒータ18の温度プロファイルの自動修正機能を効率良く発揮させることができる。その後、シリコン単結晶11の引上げ中に、シリコン融液14の地震等による液面振動の発生や、引上げ装置に使用される構成部材の変更等により、予想し得ない外乱が発生した場合、コントローラ38は、シリコン単結晶11の引上げ中に、所定の引上げ長毎に、上記決定された最終の温度プロファイルを更に自動修正し、この自動修正された温度プロファイルに基づいて、ヒータ18を制御しながらシリコン単結晶11を引上げる。引上げ中にヒータの温度プロファイルが既に自動修正されている場合には、コントローラ38は、シリコン単結晶11の引上げ中に、所定の引上げ長毎に、この自動修正された温度プロファイルを更に自動修正し、この自動修正された温度プロファイルに基づいて、ヒータ18を制御しながらシリコン単結晶11を引上げる。即ち、コントローラ38は、ヒータ18の温度プロファイルの自動修正機能の第2評価機能及び決定機能に基づいてヒータ18の温度プロファイルの自動修正を繰り返す。このヒータ18の温度プロファイルを自動修正するために必要な修正候補のヒータ温度傾きKが、適正修正である場合、過剰修正である場合、及び不適正修正(逆の修正)である場合に分けて、次に修正するヒータ温度傾きTを求める方法を説明する(図9〜図10)。
Then, the
(a) 修正候補のヒータ温度傾きKが適正修正である場合
適正修正は、例えば図6(a)に示すように、直前に修正したヒータ温度傾きSが例えば2.0であり、今回の実際のヒータ温度傾きJが例えば1.0であり、修正候補のヒータ温度傾きKが例えば1.2であり、KがS及びJの間に位置する場合である。この適正修正の場合、修正量評価値Lは式(1)を用いて、L=(K−S)/(J−S)=−0.8/−1.0=0.8となり、この修正量評価値Lに対する修正係数Rは表1から0.8となる。そしてヒータ温度傾きの修正量Qは式(2)を用いて、Q=R×K=0.8×1.2=0.96となり、次に修正するヒータ温度傾きTは式(3)を用いて、T=K+Q=1.2+0.96=2.16となる。
(a) When the correction candidate heater temperature gradient K is appropriate correction As shown in FIG. 6A, for example, the correct correction is performed when the heater temperature gradient S corrected immediately before is 2.0, for example. The heater temperature gradient J is 1.0, for example, the correction candidate heater temperature gradient K is 1.2, and K is located between S and J. In the case of this proper correction, the correction amount evaluation value L is L = (K−S) / (J−S) = − 0.8 / −1.0 = 0.8 using the equation (1). The correction coefficient R for the correction amount evaluation value L is 0.8 from Table 1. The correction amount Q of the heater temperature gradient is Q = R × K = 0.8 × 1.2 = 0.96 using the equation (2), and the heater temperature gradient T to be corrected next is the equation (3). Using, T = K + Q = 1.2 + 0.96 = 2.16.
(b) 修正候補のヒータ温度傾きKが過剰修正である場合
過剰修正は、例えば図6(b)に示すように、直前に修正したヒータ温度傾きSが例えば2.0であり、今回の実際のヒータ温度傾きJが例えば1.2であり、修正候補のヒータ温度傾きKが例えば1.0であり、JがSより小さくかつKより大きい場合である。この過剰修正の場合、修正量評価値Lは式(1)を用いて、L=(K−S)/(J−S)=−1.0/−0.8=1.25となり、この修正量評価値Lに対する修正係数Rは表1から0.2となる。そしてヒータ温度傾きの修正量Qは式(2)を用いて、Q=R×K=0.2×1.0=0.2となり、次に修正するヒータ温度傾きTは式(3)を用いて、T=はK+Q=1.0+0.2=1.2となる。
(b) When the correction candidate heater temperature gradient K is overcorrection For example, as shown in FIG. 6B, overcorrection is performed when the heater temperature gradient S corrected immediately before is 2.0, for example. The heater temperature gradient J is 1.2, for example, the correction candidate heater temperature gradient K is 1.0, for example, and J is smaller than S and larger than K. In the case of this overcorrection, the correction amount evaluation value L is L = (K−S) / (J−S) = − 1.0 / −0.8 = 1.25 using the equation (1). The correction coefficient R for the correction amount evaluation value L is 0.2 from Table 1. The heater temperature gradient correction amount Q is Q = R × K = 0.2 × 1.0 = 0.2 using the equation (2), and the heater temperature gradient T to be corrected next is the equation (3). Using, T = becomes K + Q = 1.0 + 0.2 = 1.2.
(c) 修正候補のヒータ温度傾きKが不適正修正(逆の修正)である場合
不適正修正(逆の修正)は、例えば図6(c)に示すように、直前に修正したヒータ温度傾きSが例えば1.2であり、今回の実際のヒータ温度傾きJが例えば2.0であり、修正候補のヒータ温度傾きKが例えば1.0であり、JがS及びKより大きくかつKがSより小さい場合である。この不適正修正(逆の修正)の場合、修正量評価値Lは式(1)を用いて、L=(K−S)/(J−S)=−0.2/0.8=−0.25となり、この修正量評価値Lに対する修正係数Rは表1から−0.2となる。そしてヒータ温度傾きの修正量Qは式(2)を用いて、Q=R×K=−0.2×1.0=−0.2となり、次に修正するヒータ温度傾きTは式(3)を用いて、T=はK+Q=1.0+(−0.2)=0.8となる。
(c) When the heater temperature gradient K of the correction candidate is an inappropriate correction (reverse correction) The incorrect correction (reverse correction) is performed, for example, as shown in FIG. For example, S is 1.2, the actual heater temperature gradient J of this time is 2.0, for example, the correction candidate heater temperature gradient K is 1.0, for example, J is greater than S and K, and K is This is the case when it is smaller than S. In the case of this improper correction (reverse correction), the correction amount evaluation value L is calculated using the equation (1) as follows: L = (K−S) / (J−S) = − 0.2 / 0.8 = − The correction coefficient R for this correction amount evaluation value L is −0.2 from Table 1. The heater temperature gradient correction amount Q is Q = R × K = −0.2 × 1.0 = −0.2 using equation (2), and the heater temperature gradient T to be corrected next is represented by equation (3). ), T = becomes K + Q = 1.0 + (− 0.2) = 0.8.
そして、コントローラ38は、上記式(3)で算出された次に自動修正するヒータ温度傾きTに基づいて、ヒータ18の温度プロファイルを自動修正する。この結果、引上げ中に生じるシリコン単結晶11の直径への外乱がヒータ温度に与える影響を抑制できるので、高品質なシリコン単結晶11を製造できる。更にコントローラ38は、ヒータ18の温度プロファイルの自動修正機能のうち引上げ中のならし機能により、自動修正したヒータ18の温度プロファイルが連続性を保つようにこの自動修正したヒータ18の温度プロファイルに対して、ならし計算を行う(図10)。これにより、引上げ中にヒータ18の温度プロファイルを自動修正して、ヒータ18の温度プロファイルの傾きが凹凸となっても、その凹凸が緩和されて、その区間の温度プロファイルの傾きの平均値に近付く。この結果、自動修正後のヒータ18の温度プロファイルに生じた大きな凹凸を低減できる。なお、上記実施の形態では、半導体単結晶としてシリコン単結晶を挙げたが、GaAs単結晶、InP単結晶、ZnS単結晶、ZnSe単結晶等でもよい。
Then, the
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。 Next, examples of the present invention will be described in detail together with comparative examples.
<実施例1>
図1に示す引上げ装置を20基用意し、これらの引上げ装置を第1〜第20引上げ装置とし、これらの引上げ装置を用いて直径300mmのシリコンウェーハを製作するためのシリコン単結晶11を引上げた。具体的には、るつぼ13に多結晶シリコン原料を充填しヒータ18により溶融し、このシリコン融液14から直径300mmのシリコンウェーハを製作するためのシリコン単結晶11をそれぞれ5回ずつ引上げた。これらの引上げデータを記憶媒体39のデータベースに記憶した。そして第7引上げ装置を用いて次のシリコン単結晶11を引上げる前に、コントローラ38は、第1評価機能の信頼性及び重み係数に基づいて、次に引上げるシリコン単結晶11のヒータ18の温度プロファイルを引上げ前に修正した。ここで、コントローラ38は信頼性を次のようにして決定した。引上げ長5mm毎のヒータ18の温度傾き偏差を平均値として算出し、このヒータ18の温度傾き偏差を第1しきい値:±0.002℃/5mmと比較し、良好であると評価された割合が80%以上であるときに合格とする合格率を引上げ長100mm毎に算出し、シリコン単結晶11の直胴部11c全長にわたって合格率を算出した後に、記憶媒体39にマップとして記憶された合格率に対する信頼性の関係に基づいて信頼性を決定した。
<Example 1>
Twenty pulling apparatuses shown in FIG. 1 were prepared, and these pulling apparatuses were designated as first to twentieth pulling apparatuses, and using these pulling apparatuses, a silicon single crystal 11 for manufacturing a silicon wafer having a diameter of 300 mm was pulled. . Specifically, the
またコントローラ38は、次に引上げるシリコン単結晶11の引上げデータと次に引上げるシリコン単結晶11のヒータ18の温度プロファイルにフィードバックされる過去のシリコン単結晶11の引上げデータとを比較し、シリコン単結晶11の引上げに用いられる構成部材又はシリコン単結晶11の引上げ条件のいずれか一方又は双方の相違を、次に引上げるシリコン単結晶11のヒータ18の温度設定値に換算して次に引上げるシリコン単結晶11のヒータ18の温度プロファイルを補正した。更にコントローラ38は、次に引上げるシリコン単結晶11のヒータ18の温度プロファイルが連続性を保つように次に引上げるシリコン単結晶11のヒータ18の温度プロファイルを修正した。ここで、引上げ前のならし係数を0.2に設定した。更にコントローラは、上記のように修正されかつ補正されたヒータの温度プロファイルに基づいてヒータ18を制御しながらるつぼ13内のシリコン融液14からシリコン単結晶11を引上げた。
Further, the
このとき、コントローラ38は、シリコン単結晶11の引上げ中におけるヒータ温度の単調増加開始点を推測し、この単調増加開始点を越えてからヒータ18の温度プロファイルの自動修正機能を発揮させた。その後、シリコン単結晶11の引上げ中に、予想し得ない外乱が発生したときに、コントローラ38は、シリコン単結晶11の引上げ中に、所定の引上げ長毎に、上記決定された最終の温度プロファイルを更に自動修正し、この自動修正された温度プロファイルに基づいて、ヒータ18を制御しながらシリコン単結晶11を引上げた。引上げ中にヒータの温度プロファイルが既に自動修正されている場合には、コントローラ38は、シリコン単結晶11の引上げ中に、所定の引上げ長毎に、この自動修正された温度プロファイルを更に自動修正し、この自動修正された温度プロファイルに基づいて、ヒータ18を制御しながらシリコン単結晶11を引上げた。即ち、コントローラ38は、ヒータ18の温度プロファイルの自動修正機能の第2評価機能及び決定機能に基づいてヒータ18の温度プロファイルの自動修正を繰り返した。また、コントローラ38は、ヒータ18の温度プロファイルの自動修正機能のうち引上げ中のならし機能により、自動修正したヒータ18の温度プロファイルが連続性を保つようにこの自動修正したヒータ18の温度プロファイルに対して、ならし計算を行った。このシリコン単結晶を実施例1とした。
At this time, the
<比較例1>
第1評価機能の信頼性及び重み係数を用いず、ヒータの温度プロファイルの自動修正機能の第2評価機能及び決定機能を用いず、更に引上げ前のならし機能及び引上げ中のならし機能を用いなかったこと以外は、実施例1の第7引上げ装置と同型の第10引上げ装置を用いて直径300mmのシリコンウェーハを製作するためのシリコン単結晶を引上げた。このシリコン単結晶を比較例1とした。
<Comparative Example 1>
The reliability and weighting factor of the first evaluation function are not used, the second evaluation function and the determination function of the heater temperature profile automatic correction function are not used, and the leveling function before pulling and the leveling function during pulling are used A silicon single crystal for producing a silicon wafer having a diameter of 300 mm was pulled up using a tenth pulling device of the same type as the seventh pulling device in Example 1 except that there was no. This silicon single crystal was designated as Comparative Example 1.
<比較試験1及び評価>
実施例1及び比較例1のシリコン単結晶の直胴部の引上げ率20〜80%に対する直径標準化値を求めた。その結果を図11及び図12に示す。ここで、るつぼに貯留されたシリコン融液を全てシリコン単結晶として引上げたときの引上げ率を100%とした場合、引上げ率20〜80%の範囲はシリコン単結晶の直胴部を引上げている範囲となる。またシリコン単結晶の直径標準化値Ziは、シリコン単結晶の直径の実測値をxiとし、シリコン単結晶の直径の平均値をAとするとき、Zi=xi/Aで表される。このように直径標準化値を用いたのは、比較を容易にするためである。
<
The diameter standardization value for the pulling rate of 20 to 80% of the straight body portion of the silicon single crystal of Example 1 and Comparative Example 1 was determined. The results are shown in FIGS. Here, when the pulling rate when the silicon melt stored in the crucible is all pulled up as a silicon single crystal is 100%, the straight body portion of the silicon single crystal is pulled up within the range of the pulling rate of 20 to 80%. It becomes a range. Further, the diameter standardized value Z i of the silicon single crystal is expressed as Z i = x i / A, where x i is an actual measurement value of the diameter of the silicon single crystal and A is an average value of the diameter of the silicon single crystal. . The reason for using the diameter standardized value is to facilitate comparison.
図11及び図12から明らかなように、比較例1のシリコン単結晶では、その直径の変動が全長にわたって大きかったのに対し、実施例1のシリコン単結晶では、その直径の変動が全長にわたって小さくなったことが分かった。この結果、実施例1のシリコン単結晶では、直径制御のために操作される引上げ速度のばらつきも低減し、シリコン単結晶の引上げ速度Vとシリコン単結晶の引上げ方向の温度勾配Gとの比V/Gの変動が抑えられ、品質のばらつきも低減した。即ち、比較例1のシリコン単結晶では結晶欠陥が発生したのに対し、実施例1のシリコン単結晶では結晶欠陥の発生は見られなかった。 As is apparent from FIGS. 11 and 12, the silicon single crystal of Comparative Example 1 has a large variation in diameter over the entire length, whereas the silicon single crystal of Example 1 has a small variation in diameter over the entire length. I found out. As a result, in the silicon single crystal of Example 1, the variation in the pulling speed operated for diameter control is also reduced, and the ratio V between the pulling speed V of the silicon single crystal and the temperature gradient G in the pulling direction of the silicon single crystal. / G variation was suppressed and quality variation was reduced. That is, crystal defects occurred in the silicon single crystal of Comparative Example 1, whereas no crystal defects were observed in the silicon single crystal of Example 1.
<比較試験2及び評価>
実施例1及び比較例1のシリコン単結晶の直胴部を引上げたときの温度設定値合格率及び直径標準化値の標準偏差を求めた。ここで、温度設定値合格率とは、この明細書の[発明を実施するための形態]に記載したように、シリコン単結晶の直胴部全長にわたって算出されたヒータの温度傾き偏差の合格率である。具体的には、引上げ長5mm(最小単位)毎のヒータの温度傾き偏差を平均値として算出し、このヒータの温度傾き偏差が第1しきい値=±0.002℃/5mmより小さい場合に良好であると評価し、大きい場合に不良であると評価した。そして良好であると評価した割合が80%以上であるときに合格とする合格率を引上げ長100mm毎に算出し、最終的にシリコン単結晶の直胴部全長にわたって合格率を算出した。一方、直径標準化値の標準偏差とは、上記<比較試験1及び評価>で求めた直径標準化値をシリコン単結晶の直胴部全長にわたって算術平均した値である。これらの結果を表2に示す。
<
The temperature setting value pass rate and the standard deviation of the diameter standardized value when the straight body part of the silicon single crystal of Example 1 and Comparative Example 1 was pulled up were determined. Here, the temperature set value pass rate is the pass rate of the temperature gradient deviation of the heater calculated over the entire length of the straight body of the silicon single crystal as described in [Mode for Carrying Out the Invention] of this specification. It is. Specifically, when the heater temperature gradient deviation for each pulling length of 5 mm (minimum unit) is calculated as an average value and the heater temperature gradient deviation is smaller than the first threshold = ± 0.002 ° C./5 mm. It was evaluated as good, and when large, it was evaluated as bad. And the pass rate which makes it pass when the ratio evaluated that it is favorable is 80% or more was computed for every pulling length 100mm, and the pass rate was finally calculated over the straight body part full length of the silicon single crystal. On the other hand, the standard deviation of the diameter standardized value is a value obtained by arithmetically averaging the diameter standardized value obtained in the above <
11 シリコン単結晶(半導体単結晶)
13 るつぼ
14 シリコン融液(半導体融液)
18 ヒータ
11 Silicon single crystal (semiconductor single crystal)
13
18 Heater
Claims (8)
前記ヒータの温度プロファイルの設定に寄与する過去の半導体単結晶の引上げデータをデータベースに蓄積する工程と、
前記データベースに蓄積された過去の半導体単結晶の引上げデータから次に引上げるシリコン単結晶のヒータの温度プロファイルを第1評価機能に基づいて評価する工程と、
前記第1評価機能に基づいて次に引上げる半導体単結晶のヒータの温度プロファイルを引上げ前に修正する工程と、
この修正された温度プロファイルに基づいて前記ヒータを制御しながら前記るつぼ内の半導体融液から半導体単結晶を引上げる工程とを含み、
前記半導体単結晶の引上げ中に所定の引上げ長毎に前記修正された温度プロファイルを更に自動修正しこの自動修正された温度プロファイルに基づいて前記ヒータを制御しながら前記るつぼ内の半導体融液から前記半導体単結晶を引上げ、
前記第1評価機能が、前記次に引上げる半導体単結晶のヒータの温度プロファイルにフィードバックされる前記過去の半導体単結晶のヒータの温度プロファイルの設定値と実績値との近さから決定された信頼性と、前記次に引上げる半導体単結晶の設定引上げ条件と前記次に引上げる半導体単結晶のヒータの温度プロファイルにフィードバックされる前記過去の半導体単結晶の引上げデータのうち実績引上げ条件とを比較したときに前記設定引上げ条件及び前記実績引上げ条件の近さから決定された重み係数とを有し、
前記信頼性及び前記重み係数に基づいて前記次に引上げる半導体単結晶のヒータの温度プロファイルを引上げ前に修正する
ことを特徴とする半導体単結晶の引上げ方法。 The semiconductor raw material supplied to the crucible of the semiconductor single crystal pulling device is melted by a heater, the semiconductor melt is stored in the crucible, and the heater is controlled based on a temperature profile set in advance in the pulling device. In the method for pulling up a semiconductor single crystal that pulls up the semiconductor single crystal from a semiconductor melt in a crucible,
Accumulating in the database the pulling data of past semiconductor single crystals that contribute to the setting of the temperature profile of the heater;
A step of evaluating a temperature profile of a silicon single crystal heater to be pulled up next from pulling data of a past semiconductor single crystal accumulated in the database based on a first evaluation function;
Correcting the temperature profile of the next semiconductor single crystal heater to be raised based on the first evaluation function before pulling;
Pulling the semiconductor single crystal from the semiconductor melt in the crucible while controlling the heater based on the modified temperature profile,
During the pulling of the semiconductor single crystal, the corrected temperature profile is further automatically corrected for each predetermined pulling length, and the heater is controlled based on the automatically corrected temperature profile, and the semiconductor melt in the crucible is Pull up semiconductor single crystals ,
The first evaluation function is a reliability determined from the proximity of the set value and the actual value of the temperature profile of the past semiconductor single crystal heater fed back to the temperature profile of the next semiconductor single crystal heater to be pulled up And the set pulling condition of the next semiconductor single crystal to be pulled up and the actual pulling condition of the pulling data of the past semiconductor single crystal fed back to the temperature profile of the heater of the next single semiconductor to be pulled up A weighting factor determined from the proximity of the set pulling condition and the actual pulling condition when
A method for pulling up a semiconductor single crystal, comprising: correcting a temperature profile of a heater of the next semiconductor single crystal to be pulled up based on the reliability and the weighting factor before pulling up.
前記コントローラは、
前記ヒータの温度プロファイルの設定に寄与する過去の半導体単結晶の引上げデータをデータベースに蓄積し、
前記データベースに蓄積された過去の半導体単結晶の引上げデータから次に引上げる半導体単結晶のヒータの温度プロファイルを第1評価機能に基づいて評価し、
前記第1評価機能が、前記次に引上げる半導体単結晶のヒータの温度プロファイルにフィードバックされる前記過去の半導体単結晶のヒータの温度プロファイルの設定値と実績値との近さから決定された信頼性と、前記次に引上げる半導体単結晶の設定引上げ条件と前記次に引上げる半導体単結晶のヒータの温度プロファイルにフィードバックされる前記過去の半導体単結晶の引上げデータのうち実績引上げ条件とを比較したときに前記設定引上げ条件及び前記実績引上げ条件の近さから決定された重み係数とを有し、
前記信頼性及び前記重み係数に基づいて次に引上げる半導体単結晶のヒータの温度プロファイルを引上げ前に修正し、
この修正された温度プロファイルに基づいて前記ヒータを制御しながら前記るつぼ内の半導体融液から半導体単結晶を引上げ、
前記半導体単結晶の引上げ中に所定の引上げ長毎に前記修正された温度プロファイルを更に自動修正しこの自動修正された温度プロファイルに基づいて前記ヒータを制御しながら前記るつぼ内の半導体融液から前記半導体単結晶を引上げるように構成された
ことを特徴とする半導体単結晶の引上げ装置。 The semiconductor raw material supplied to the crucible is melted by the heater, the semiconductor melt is stored in the crucible, and the controller controls the heater based on a preset temperature profile while the semiconductor melt is stored in the crucible. In a semiconductor single crystal pulling apparatus configured to pull a crystal,
The controller is
Accumulating past semiconductor single crystal pulling data that contributes to the setting of the temperature profile of the heater in a database;
Based on the first evaluation function, the temperature profile of the next semiconductor single crystal heater to be pulled up from the past semiconductor single crystal pull-up data stored in the database,
The first evaluation function is a reliability determined from the proximity of the set value and the actual value of the temperature profile of the past semiconductor single crystal heater fed back to the temperature profile of the next semiconductor single crystal heater to be pulled up And the set pulling condition of the next semiconductor single crystal to be pulled up and the actual pulling condition of the pulling data of the past semiconductor single crystal fed back to the temperature profile of the heater of the next single semiconductor to be pulled up A weighting factor determined from the proximity of the set pulling condition and the actual pulling condition when
Based on the reliability and the weighting factor , the temperature profile of the next semiconductor single crystal heater to be pulled up is corrected before pulling up,
Pulling up the semiconductor single crystal from the semiconductor melt in the crucible while controlling the heater based on this modified temperature profile,
During the pulling of the semiconductor single crystal, the corrected temperature profile is further automatically corrected for each predetermined pulling length, and the heater is controlled based on the automatically corrected temperature profile, and the semiconductor melt in the crucible is An apparatus for pulling a semiconductor single crystal, characterized by being configured to pull the semiconductor single crystal.
前記コントローラは、前記第2評価機能及び前記決定機能に基づいて前記ヒータの温度プロファイルを自動修正するように構成された請求項5記載の半導体単結晶の引上げ装置。 The automatic correction function of the heater temperature profile includes a heater temperature gradient automatically corrected immediately before the semiconductor single crystal is being pulled up, a heater temperature gradient measured immediately before, and a heater temperature gradient based on the heater temperature measured this time. A second evaluation function for evaluating a candidate heater temperature gradient to be automatically corrected based on the difference; and a determination function for determining the heater temperature gradient based on a result obtained by the second evaluation function;
6. The semiconductor single crystal pulling apparatus according to claim 5 , wherein the controller is configured to automatically correct a temperature profile of the heater based on the second evaluation function and the determination function.
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