(57)【要約】【課題】ワイヤの伸び量の変化のような要因に関係なく所望の引上げ速度に精度よく制御し、高品質の単結晶を効率よく製造する方法及びその製造装置を提供する。【解決手段】チョクラルスキー法により種ホルダ３が保持している種結晶４から単結晶６を育成し、該育成されている単結晶６を種ホルダ３が取付けられているワイヤ２の巻取り手段５により引上げる単結晶製造方法において、少なくとも、種ホルダ３の位置をチャンバ１５の上方に設置してある測定手段１３により測定し、該得られた種ホルダ３の位置の変化量から実際の引上げ速度を算出し、該算出した実際の引上げ速度と目標の引上げ速度からワイヤの巻取り速度を制御することで、ワイヤの伸びによる単結晶６の引上げ速度の誤差を補正することを特徴とする単結晶製造方法及びその装置。【選択図】図１
2008195577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チョクラルスキー法により種ホルダが保持している種結晶から単結晶を育成し、該育成されている単結晶を前記種ホルダが取付けられているワイヤの巻取り手段により引上げる単結晶製造方法において、少なくとも、
前記種ホルダの位置をチャンバ上方に設置してある測定手段により測定し、
該得られた前記種ホルダの位置の変化量から実際の引上げ速度を算出し、
該算出した実際の引上げ速度と目標の引上げ速度から前記ワイヤの巻取り速度を制御し、前記ワイヤの伸びによる前記単結晶の引上げ速度の誤差を補正することを特徴とする単結晶製造方法。
【請求項２】
前記種ホルダの位置を前記測定手段により測定する際、該測定手段と前記種ホルダまでの距離をレーザーで測定することを特徴とする請求項１に記載の単結晶製造方法。
【請求項３】
前記ワイヤの巻取り速度を制御する際、前記実際の引上げ速度が前記目標の引上げ速度と一致するように前記ワイヤの巻取り速度を補正することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の単結晶製造方法。
【請求項４】
少なくとも、単結晶を育成するための種結晶を保持する種ホルダと、該種ホルダが取付けられているワイヤと、該ワイヤを巻取って前記単結晶を引上げるワイヤ巻取り手段とを具備するチョクラルスキー法で使用される単結晶製造装置であって、
前記種ホルダの位置を測定するためのチャンバ上方に設置された測定手段と、
該測定手段により得られた前記種ホルダの位置の変化量から実際の引上げ速度を算出し、該算出した実際の引上げ速度と目標の引上げ速度から前記ワイヤの巻取り速度を制御することで、前記ワイヤの伸びによる前記単結晶の引上げ速度の誤差を補正するための演算手段とを具備するものであることを特徴とする単結晶製造装置。
【請求項５】
前記測定手段は、前記測定手段と前記種ホルダまでの距離をレーザーで測定するものであることを特徴とする請求項４に記載の単結晶製造装置。
【請求項６】
前記演算手段は、前記実際の引上げ速度が前記目標の引上げ速度と一致するように前記ワイヤの巻取り速度を補正するものであることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の単結晶製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チョクラルスキー法（ＣＺ法）により単結晶を製造する際、育成する単結晶の引上げ速度の精度向上が図れる単結晶製造装置及び単結晶製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
チョクラルスキー法（ＣＺ法）により、例えば単結晶シリコンを製造する際、育成する単結晶の引上げは、近年の単結晶の大口径化、長尺化に伴い、その製造装置の高さが高くなることから、ワイヤ方式が多く採用されている。
図４は、ワイヤ巻取り方式の一般的な単結晶製造装置の概略を示した図である。この単結晶製造装置４１は、引上げ用ワイヤ４２の先端に種ホルダ４３を取付け、種ホルダ４３で保持した種結晶４４をルツボ４９内の原料融液５０に接触させるとともに回転させる。そして、ワイヤ巻取り手段４５は、ワイヤ巻取り駆動部５１によりワイヤ巻取りドラム５２を所定の速度で回転させてワイヤ４２を巻取る。これにより、種結晶４４に続いてシリコン単結晶４６が育成されながら引上げられる。
【０００３】
単結晶４６の引上げの際、ルツボ４９内の原料融液５０はヒーター４７と断熱材４８により高温に加熱されており、また、シリコン単結晶は成長に伴って重量を増すことになる。そこで、ワイヤ４２は高い耐熱性とある程度の強度を有する必要があり、一般的にステンレス鋼線、タングステン線等の金属線が使用され、細い素線を何本も撚り合わせたストランドを、さらに撚り合わせたストランドロープが多く採用されている。これによって、高重量の単結晶を引上げるための強度を確保しつつ、可撓性を持たせている。
【０００４】
また、このような単結晶の引上げに使用されているワイヤは、単結晶製造時にはその装置内の高温部において１０００℃を超える雰囲気に曝され、結晶の成長に伴って増加する結晶荷重や結晶の回転による回転トルクを受けながら、上部に配置されたワイヤ巻取り手段により巻取られる操作が、結晶製造の度に繰り返されている。このような操作が繰り返し行なわれることで、磨耗によるワイヤ表面の消耗や、応力が加わることによる素線切れなどが起こり易くなり、単結晶を引上げるために必要となる強度をワイヤが保てなくなる。このため、引上げ用ワイヤは定期的に交換を行ない、ワイヤの伸び等の特性を維持する必要がある。
【０００５】
ところが、引上げ用ワイヤは前述したように素線を複数本撚り合わせて構成されているため、荷重に対する伸びの特性が一定ではなく、新品ワイヤの使用開始直後は伸びが大きく、その後、使用時間を増やすに従って伸びが小さくなる特性がある。言い換えると、ワイヤの長さ方向の剛性を一般的な機械材料の応力σ−歪みεの関係で表現すれば、縦弾性係数Ｅを用いた式σ＝Ｅ・εで表すことができるが、引上げ用ワイヤは使用中にこのワイヤ長さ方向の縦弾性係数Ｅが変化してしまうという問題がある。
【０００６】
従来では、製造する単結晶の直径が１５０ｍｍあるいは２００ｍｍ程度であり、その重量は各々４０ｋｇあるいは１００ｋｇ程度しかなく、また、引上げ速度もある程度速く（０．９〜１．２ｍｍ／分程度）することができたので、ワイヤ初期伸びによる単結晶引上げ速度の変化はほぼ無視できていた。
ところが、近年のシリコン単結晶の製造はデバイス歩留を向上するため、大口径化しており、それに伴い高重量化（直径３００ｍｍでは２００ｋｇ程度）や引上げ速度の低速化（直径３００ｍｍでは０．４〜０．９ｍｍ／分程度）している。これにより、単結晶引上げ時のワイヤの伸びが無視できない問題に発展し、より高精度に引上げ速度を制御することが必要となってきた。
【０００７】
また一方で、単結晶育成中に取り込まれる欠陥は、引上げ速度（Ｖ）と結晶固液界面軸方向温度勾配（Ｇ）との比（Ｖ／Ｇ）に大きく依存することが分かっており、Ｖ／Ｇを高精度で制御することにより無欠陥単結晶を製造する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このようにＶ／Ｇを制御しながら無欠陥単結晶を育成する場合には、特に引上げ速度を０．４〜０．５ｍｍ／分程度内の所定速度にして変動がなく、高精度で精密に制御することが必要となる。
【０００８】
このようなシリコン単結晶の大口径化に伴う高重量化や引上げ速度の低速化、あるいは特にＶ／Ｇの高精度で精密な制御を必要とする条件下では、前述したワイヤの初期伸びが大きな問題となって浮上してきた。すなわち、引上げ速度が遅い条件下ではワイヤの初期伸びの影響が大きくなり、設定した目標の引上げ速度に比べ実際の引上げ速度は遅くなり、予定していた品質の結晶が得られなくなるという問題が生じた。
【０００９】
このようなワイヤの使用初期の伸びに対処するために、伸びる量を予測して制御することになるが、１回目から７回目ぐらいまでの伸び量が変化してしまうので、実際の引上げ速度を一定に保つことが非常に難しかった。特に、Ｖ／Ｇを厳密に制御して単結晶を製造する場合には、このワイヤの伸びが大きな問題となる。
従って、新品のワイヤに交換してシリコン単結晶を製造する場合、特に１回目から７回目ぐらいまでの引上げでは、引上げ毎に初期伸びを考慮して引上げ速度を調整しなければならず、非常に手間がかかるほか、予定した品質のシリコン単結晶を製造するのが難しいという問題があった。
【００１０】
そこで、特許文献２には、ワイヤの製造後、１回目の単結晶引上げを行なう前に引張り荷重を加えてプレテンション加工を行なったワイヤが開示されている。しかし、このような加工を行ったワイヤであっても、シリコン単結晶の高重量化や引上げ回数、装置内の温度といった要因によって多少なりともワイヤが伸びるため、正確にその伸び量を予測することは困難であった。
【００１１】
【特許文献１】特開２０００−１７８０９９号公報
【特許文献２】特開２００４−４３２０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで、本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、単結晶育成の際に、ワイヤが伸びたり、ワイヤの新旧によって伸びが変化したり、製造する単結晶がさらに高重量化しても、そのような要因に関係なく所望の引上げ速度に精度よく制御し、高品質の単結晶を効率よく製造する方法及びその製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明は、チョクラルスキー法により種ホルダが保持している種結晶から単結晶を育成し、該育成されている単結晶を前記種ホルダが取付けられているワイヤの巻取り手段により引上げる単結晶製造方法において、少なくとも、
前記種ホルダの位置をチャンバ上方に設置してある測定手段により測定し、
該得られた前記種ホルダの位置の変化量から実際の引上げ速度を算出し、
該算出した実際の引上げ速度と目標の引上げ速度から前記ワイヤの巻取り速度を制御し、前記ワイヤの伸びによる前記単結晶の引上げ速度の誤差を補正することを特徴とする単結晶製造方法を提供する（請求項１）。
【００１４】
また本発明は、少なくとも、単結晶を育成するための種結晶を保持する種ホルダと、該種ホルダが取付けられているワイヤと、該ワイヤを巻取って前記単結晶を引上げるワイヤ巻取り手段とを具備するチョクラルスキー法で使用される単結晶製造装置であって、
前記種ホルダの位置を測定するためのチャンバ上方に設置された測定手段と、
該測定手段により得られた前記種ホルダの位置の変化量から実際の引上げ速度を算出し、該算出した実際の引上げ速度と目標の引上げ速度から前記ワイヤの巻取り速度を制御することで、前記ワイヤの伸びによる前記単結晶の引上げ速度の誤差を補正するための演算手段とを具備するものであることを特徴とする単結晶製造装置を提供する（請求項４）。
【００１５】
このように本発明では、チョクラルスキー法による単結晶の引上げにおいて、チャンバ上方の測定手段により種ホルダの位置を測定し、種ホルダの位置の変化量から実際の引上げ速度を算出し、該算出した実際の引上げ速度と目標の引上げ速度からワイヤの巻取り速度を制御することで、ワイヤの伸びによる単結晶の引上げ速度の誤差を補正する。
これにより、ワイヤの伸びによって生じるワイヤの巻取り速度と単結晶引上げ速度の誤差を解消でき、ワイヤの個体差、新旧の交換、熱変形等による伸び量の変化、製造する単結晶の高重量化、引上げ速度の低速化といった種々の要因に関係なく、さらに、ワイヤの伸び量を予想しなくても、確実に精度良く且つ簡単な手段で所望の引上げ速度に制御できるため、Ｖ／Ｇを高精度で制御でき、高品質の単結晶を効率よく製造することができる。
【００１６】
この時、前記種ホルダの位置を前記測定手段により測定する際、該測定手段と前記種ホルダまでの距離をレーザーで測定することが好ましい（請求項２）。また、前記測定手段は、前記測定手段と前記種ホルダまでの距離をレーザーで測定するものであることが好ましい（請求項５）。
このように、測定手段と種ホルダまでの距離をレーザーで測定することにより、種ホルダに測定手段を接触させることなく、高温のチャンバの外から種ホルダの位置の変化量を測定することができる。また、測定手段としては、画像処理によって種ホルダの位置を測定してもよいが、レーザーで測定する方がより正確に測定手段と種ホルダまでの距離を測定することができる。このため、種ホルダの位置をさらに精度良く測定することができるため、該測定値によって制御されたワイヤ巻取り速度によって、さらに精度良くＶ／Ｇを制御でき、高品質の単結晶を効率よく製造することができる。
【００１７】
そして、前記ワイヤの巻取り速度を制御する際、前記実際の引上げ速度が前記目標の引上げ速度と一致するように前記ワイヤの巻取り速度を補正することが好ましい（請求項３）。また、前記演算手段は、前記実際の引上げ速度が前記目標の引上げ速度と一致するように前記ワイヤの巻取り速度を補正するものであることが好ましい（請求項６）。
このように、演算手段によって実際の引上げ速度と目標の引上げ速度とが一致するようにワイヤの巻取り速度を補正することにより、簡単な手順で高品質のシリコン単結晶を育成することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の単結晶製造方法及び単結晶製造装置によれば、ワイヤの伸びによって生じるワイヤの巻取り速度の誤差を解消でき、ワイヤの個体差、新旧の交換、熱変形等による伸び量の変化といった要因に関係なく、確実に精度良く所望の引上げ速度に制御できるため、Ｖ／Ｇを高精度で制御でき、高品質の単結晶を効率的に高い生産性で製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明についてより詳細に説明する。
前述のように、従来、ワイヤの個体差、使用頻度、使用中の荷重等の要因で伸び量が変化し、単結晶の引上げ速度が遅延するといった問題に対処するため、単結晶の成長長さ、つまり単結晶による荷重や、単結晶の引上げ毎、つまりワイヤの使用頻度毎にワイヤの伸び量を予測してワイヤの巻取り速度を制御していた。
しかし、ワイヤには個体差があり、さらに、製造する単結晶の長さや直径は様々であるため、引上げ速度の調整は、非常に手間がかかるほか、予定していた品質のシリコン単結晶を製造するのが難しいという問題があった。
【００２０】
そこで、このような問題を解決するために本発明者らが鋭意研究及び検討を重ねた結果、ワイヤの伸びといった要因に関係なく、精度よく所望の引上げ速度に制御するためには、ワイヤの伸び量を正確に測定し、ワイヤの巻取り速度にフィードバックすれば良いことに想到し、本発明を完成させた。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
先ず、本発明に係る単結晶製造装置の一実施形態を説明する。
図１は、本発明に係るワイヤ巻取り方式の単結晶製造装置の概略を示した図である。
この単結晶製造装置１は、チャンバ１５内に、シリコン単結晶を製造するための材料である原料多結晶を収容するためのルツボ９、該ルツボ９内の原料を加熱して原料融液１０とするためのヒーター７、該ヒーターの熱がチャンバ１５の外に逃げるのを防ぐための断熱材８、そして、原料融液１０に接触させて単結晶を育成するための種結晶４を保持するための種ホルダ３、該種ホルダ３が先端に取付けられている引上げ用ワイヤ２、該ワイヤ２を巻取って単結晶を引上げるワイヤ巻取り手段５とを具備する。
【００２２】
そして特に、本発明の単結晶製造装置１は、チャンバ１５の上方に設置された種ホルダ３の位置を測定するための測定手段１３と、該測定手段１３により得られた種ホルダ３の位置の変化量から実際の引上げ速度を算出し、該算出した実際の引上げ速度と目標の引上げ速度からワイヤの巻取り速度を制御することで、ワイヤ２の伸びによる単結晶の引上げ速度の誤差を補正するための演算手段１４とを具備する。
【００２３】
このような本発明のシリコン単結晶を引上げるための単結晶製造装置であれば、ワイヤの伸びによって生じるワイヤの巻取り速度と単結晶引上げ速度の誤差を解消でき、ワイヤの個体差、新旧の交換、熱変形等による伸び量の変化、製造する単結晶の高重量化、引上げ速度の低速化といった種々の要因に関係なく、さらに、従来のようにワイヤの伸び量を細かく予想しなくても、確実に精度良く且つ簡単な手段で所望の引上げ速度に制御できるため、Ｖ／Ｇを高精度で制御でき、高品質で所望のシリコン単結晶を効率よく製造することができる。
【００２４】
また本発明の単結晶製造装置１において、種ホルダ３の位置を測定するための測定手段１３は、測定手段１３と種ホルダ３までの距離をレーザーで測定するものであることが好ましい。より具体的には、例えばレーザー距離計をあげることができる。
このように、測定手段１３がレーザー距離計であれば、種ホルダ３に測定手段１３を接触させることなく、内部が高温のチャンバ１５の外から種ホルダ３の位置を測定することができる。また、測定手段１３は、画像処理によるものでもよいが、レーザーで測定することにより、さらに正確に測定手段１３と種ホルダ３までの距離を測定することができる。これにより、種ホルダ３の位置を精度良く測定することができるため、該測定値によって制御されたワイヤ巻取り速度によって、さらに精度良くＶ／Ｇを制御でき、高品質の単結晶を効率よく製造することができる。
【００２５】
さらに本発明に係る演算手段１４は、実際の引上げ速度が目標の引上げ速度と一致するようにワイヤの巻取り速度を補正するものであることが好ましい。
このように、演算手段１４が、測定手段１３から得た測定値により実際の引上げ速度を算出し、さらに該実際の引上げ速度と目標の引上げ速度とが一致するようにワイヤの巻取り速度を補正する補正値をワイヤ巻取り駆動部１１に出力することにより、簡単な手順で高品質のシリコン単結晶を育成することができる。
【００２６】
次に、図１のような本発明の単結晶製造装置１を使用し、本発明に係るシリコン単結晶の製造方法について図１、２、５を参照しながら説明する。
図２は、本発明に係る単結晶の引上げ制御方法を説明する図であり、図５は、従来の単結晶の引上げ制御方法を説明する図である。
【００２７】
先ず、シリコン単結晶の引上げ用ワイヤ２の先端に種ホルダ３を取付け、種ホルダ３で保持した種結晶４をルツボ９内の原料融液１０に接触させるとともに回転させる。そして、ワイヤ巻取り手段５は、ワイヤ巻取り駆動部１１によりワイヤ巻取りドラム１２を所定の速度で回転させてワイヤ２を巻取る。これにより、ＣＺ法により種結晶４に続いてシリコン単結晶６が育成されながら引上げられる。
このシリコン単結晶の引上げは、所望の品質のシリコン単結晶を得られるように、引上げ速度（Ｖ）と結晶固液界面軸方向の温度勾配（Ｇ）との比（Ｖ／Ｇ）を制御することによって行われる。すなわち、単結晶の引上げ速度の目標値を成長結晶長さに合わせて予め設定しておき、その目標の引上げ速度となるように、ワイヤを巻取りドラム１２によって巻き取ればよい。
【００２８】
ここで、単結晶の引上げ速度の制御において従来法では、図５のように、工程（ａ）で目標引上げ速度を設定後、工程（ｂ）で予め引上げ経過時間毎のワイヤの伸びを、ワイヤの使用頻度等を基に予想しておき、ワイヤの巻取り長さからワイヤの予想伸び量を差し引くことによって種ホルダの予想移動距離を算出し、該予想移動距離と経過時間から予想引上げ速度を算出し、工程（ｃ）において、予想引上げ速度と目標引上げ速度からワイヤの伸びによる引上げ速度の低下分を目標引上げ速度に加算し、これをワイヤの伸びを見込んだ巻取り速度としてワイヤ巻取り駆動部５１に出力することで、シリコン単結晶４６の引上げ速度を制御していた。
【００２９】
しかし、このような従来法により、単結晶の引上げ速度を制御すると、ワイヤの伸びが予想通りとなれば図５（ｄ）のβのように目標の引上げ速度と一致するように単結晶を引上げることができるが、ワイヤの伸びが予想よりも少ない場合は図５（ｄ）のαのように引上げ速度が速くなり、ワイヤの伸びが予想以上に多い場合は図５（ｄ）のγのように、結局引上げ速度の遅延が生じる結果となってしまう。また、ワイヤには前述したように、個体差があるため、目標の引上げ速度と一致させることは難しかった。
【００３０】
このような従来の精度の良くない引上げ速度の制御を、精度の良いものとするため、本発明の引上げ速度の制御は、図２のようにして行う。
すなわち、先ず、工程（Ａ）では目標の引上げ速度を設定する。
次に、工程（Ｂ）では種ホルダ３の位置をチャンバ上方に設置してある測定手段１３、特にはレーザー距離計により測定する。該測定方法は、単結晶引上げ中の種ホルダ３の上面にレーザー距離計１３からレーザー光を照射し、種ホルダ３の上面から反射した反射光をレーザー距離計１３により感知し、種ホルダ３の位置を測定する。
【００３１】
レーザー距離計１３の設置は、図１のように種ホルダ３の真上に設置してあってもよいが、鏡１６を介在させることにより、図３のように種ホルダ３の位置を測定することもできる。
図３は、レーザー距離計をチャンバに取付けた本発明に係る他の実施形態を示す概略図である。このように、ワイヤを通すためのワイヤ貫通穴１７を設けた鏡１６を、チャンバ１５内の上方に設置し、レーザー距離計１３からレーザー光２０Ｉを鏡１６を介して種ホルダ（不図示）に照射し、種ホルダの上面で反射したレーザー光２０Ｒを鏡１６を介してレーザー距離計１３で受光する。このとき、レーザー距離計１３からレーザー光を送受光できるように、チャンバ１５の上部には、窓１８を設けておく。
【００３２】
尚、本発明の単結晶製造方法及びその装置は、種ホルダの位置の変化量によって実際の引上げ速度を測定手段１３によって正確に測定することができればよいので、測定手段はレーザー距離計に限られず、例えば、画像処理装置によって種ホルダ３を観測して位置を測定してもよい。また、測定手段１３のチャンバ１５への取付け位置は、図１や図３に限定されない。
【００３３】
次に、上記のような種ホルダ３の位置の測定を所定の周期で行ない、その測定値を演算手段１４に出力し、種ホルダ３の位置の変化量と所定の周期から実際の引上げ速度を算出する。この所定の周期は、ワイヤの伸びによる単結晶引上げ速度の誤差を補正したいタイミングにあわせればよい。より具体的に挙げるとすれば、単結晶が４〜１０ｍｍ成長する時間を１周期とするのが好ましい。しかし、これは測定手段１３の分解能との兼ね合いで、実験的に精度が保てる程度の周期とすればよい。
そして、該得られた種ホルダ３の位置の変化量を所定の周期で割ることにより、実際の引上げ速度を算出する。
【００３４】
次に工程（Ｃ）において、算出した実際の引上げ速度と目標の引上げ速度が一致するような換算補正値Ｃを演算手段１４で算出し、該補正されたワイヤの巻取り速度をワイヤ巻取り手段５に出力する。
このように、ワイヤの巻取り長さではなく、実際の種ホルダの位置を測定することにより、ワイヤの伸びによる単結晶の引上げ速度の誤差を補正することができ、図２（Ｄ）のように、目標の引上げ速度と実際の引上げ速度を精度良く一致させることが可能となる。
これにより、ワイヤの個体差、新旧の交換、熱変形等による伸び量の変化といった要因に関係なく、確実に精度良く所望の引上げ速度に制御できるため、Ｖ／Ｇを高精度で制御でき、高品質の単結晶を効率的に高い生産性で製造することができる。
【実施例】
【００３５】
以下に本発明の実施例を挙げて、本発明をより詳細に説明するが、これらは本発明を限定するものではない。
（実施例１〜３）
シリコン単結晶の製造装置として、図１の単結晶製造装置１を用いた。
先ず、予め所望のシリコン単結晶の品質を得るための目標の引上げ速度を演算手段１４に設定しておく（表１参照）。そして、ルツボにシリコン多結晶原料を充填し、これをヒーターで溶解して原料融液とした後、種結晶を原料融液に接触させ、直径２００ｍｍのシリコン単結晶の引上げを開始した。
【００３６】
このとき単結晶の引上げ速度の制御は、レーザー距離計１３を使用し、所定の周期（約１０分）おきに種結晶の位置を測定し、１０分ごとの実際の引上げ速度を演算手段１４により算出し、該実際の引上げ速度と、目標の引上げ速度一致するように、ワイヤの巻取り速度の補正係数を算出した。
その算出方法は、所定の周期ｔ（ｍｉｎ）、周期ｔでの種ホルダの位置の変化量Ｒ（ｍｍ）とすると、実際の引上げ速度Ｂ（ｍｍ／ｍｉｎ）は、Ｂ＝Ｒ／ｔとなる。所定の周期内での目標引上げ速度をＡ（ｍｍ／ｍｉｎ）とすると、ワイヤ伸びにより、絶えず速度誤差ｅ（％）＝（Ｂ−Ａ）／Ａ×１００が発生している。この速度誤差ｅが０となるように、目標の引上げ速度Ａ（ｍｍ／ｍｉｎ）に速度補正率Ｃ（％）を与え、ワイヤの巻取り速度ｖ（ｍｍ／ｍｉｎ）を決定し、ワイヤの伸びによる速度誤差を補正する。ｖ＝Ａ×（１＋（Ｃ／１００））。これを所定の周期（１０分）毎に、速度誤差ｅより速度補正率Ｃを再計算することで、ワイヤの伸び分を補正した。
【００３７】
このような巻取り速度の制御によってシリコン単結晶の引上げを、ワイヤの使用が１回目の場合（実施例１）と、ワイヤの使用が２回目の場合（実施例２）と、ワイヤの交換時期の場合（実施例３）とで行った。その結果を、目標の引上げ速度の設定値と共に、表１に示す。
【００３８】
【表１】
2008195577.tif 000003
【００３９】
表１のように、本発明にかかる単結晶の製造方法及び、単結晶製造装置により、完全に単結晶の引上げを予め設定しておいた目標の引上げ速度に制御できていることがわかる。
【００４０】
（比較例１〜３）
単結晶の引上げ速度の制御方法以外は実施例と同じ条件で、シリコン単結晶の引上げを行った。その結果を表２に示す。尚、ワイヤの伸びを見込む際、ワイヤの使用頻度や、単結晶成長による荷重のかかり具合でワイヤの伸びの変化量が変化するので、実験的に得られた大体のワイヤの伸び量からワイヤの伸びを見込んだ巻取り速度を予め設定してある。この見込みの速度も表２に示す。また、表２には実際の引上げ速度が示されているが、この実際の引上げ速度は、見込の速度とのずれを明確に示すため、本発明のレーザー距離計で実際の種ホルダの速度を測定したものを併記したものである。従って、あくまでも単結晶の引上げ速度の制御方法は、図５に示すとおりに行った。
【００４１】
【表２】
2008195577.tif 000004
【００４２】
この表２からもわかるように、ワイヤの伸びを見込んで巻取り速度を設定した場合、ワイヤの個体差等による伸びの変化により、引上げ速度の精度が悪いことが現れている。つまり、いくら使用頻度等によって細かくワイヤの伸び量を予想しても、手間がかかるだけで、あまり精度良く単結晶の引上げ速度を制御できないことがわかる。
【００４３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係るワイヤ巻取り方式の単結晶製造装置の概略を示した図である。
【図２】本発明に係る単結晶の引上げ制御方法を説明する図である。
【図３】レーザー距離計をチャンバに取付けた本発明に係る他の実施形態を示す概略図である。
【図４】ワイヤ巻取り方式の一般的な単結晶製造装置の概略を示した図である。
【図５】従来の単結晶の引上げ制御方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００４５】
１、４１…単結晶製造装置、    ２、４２…（引上げ用）ワイヤ、
３、４３…種ホルダ、    ４、４４…種結晶、    ５、４５…ワイヤ巻取り手段、
６、４６…（シリコン）単結晶、    ７、４７…ヒーター、
８、４８…断熱材、    ９、４９…ルツボ、    １０、５０…原料融液、
１１、５１…ワイヤ巻取り駆動部、    １２、５２…ワイヤ巻取りドラム、
１３…測定手段（レーザー距離計）、    １４…演算手段、
１５…チャンバ、    １６…鏡、    １７…ワイヤ貫通穴、    １８…窓、
２０Ｉ、２０Ｒ…レーザー光。
【図１】
2008195577.tif 000005
【図２】
2008195577.tif 000006
【図３】
2008195577.tif 000007
【図４】
2008195577.tif 000008
【図５】
2008195577.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成19年2月20日(2007.2.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
【表１】
2008195577.tif 000010
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
【表２】
2008195577.tif 000011