單晶體的制造方法和制造裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及單晶體的制造方法和制造裝置，特別地設(shè)及懸浮區(qū)烙法(浮區(qū)法，F(xiàn)Z (Floating Zone)法）中的原料傳送控制。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為培養(yǎng)娃等的單晶體的方法之一，已知有FZ法。在FZ法中，對(duì)多晶體的原料棒 的一部分進(jìn)行加熱來(lái)制造烙化區(qū)域，緩慢地降低分別位于烙化區(qū)域的上方和下方的原料棒 和單晶體，由此，使單晶體逐漸生長(zhǎng)。特別地，在單晶體培養(yǎng)的初期階段中，在烙化原料棒的 頂端部而使其烙化部與晶種烙接之后，配合單晶體的生長(zhǎng)而逐漸擴(kuò)大晶體直徑來(lái)形成錐形 部，在將直徑保持為固定的狀態(tài)下進(jìn)一步使單晶體生長(zhǎng)來(lái)形成直筒部。
[0003] 在相當(dāng)于單晶體錠的頂端部的錐形部的培養(yǎng)時(shí)，需要W從晶種的直徑到目標(biāo)的直 徑(直筒部的直徑）流楊地變粗的方式調(diào)整形狀，因此，分別適當(dāng)?shù)乜刂葡蚣訜峋€(xiàn)圈的施加 電壓、原料傳送速度和晶體傳送速度。例如，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中提出了基于晶體直徑的變化率 來(lái)控制原料傳送速度的方法。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專(zhuān)利文獻(xiàn) 專(zhuān)利文獻(xiàn)1 :日本特許第4694996號(hào)公報(bào)。
[00化]發(fā)明要解決的課題 在FZ法中，為了提高制造成品率，需要用一次的提拉工序培養(yǎng)盡可能多的單晶體，因 此，原料棒的大口徑化是有效的。
[0006] 然而，當(dāng)想要使用粗的原料棒來(lái)培養(yǎng)單晶體時(shí)，在烙化區(qū)域通過(guò)原料棒的肩附近 的定時(shí)在單晶體側(cè)的形狀中產(chǎn)生變形，由此，有時(shí)發(fā)生單晶體的有位錯(cuò)化。此外，即使原料 棒的規(guī)格上的直徑為固定，在實(shí)際的直徑也存在偏差，越是粗的原料棒，直徑的偏差越大， 原料的肩的位置也根據(jù)原料直徑發(fā)生變化。因此，難W-邊考慮原料的肩的位置的偏差一 邊控制原料傳送速度，成為需要由操作者進(jìn)行的手動(dòng)控制的狀況，需要進(jìn)行改善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 因此，本發(fā)明的目的在于提供一種即使在使用了大口徑的原料棒的情況下也能夠 防止晶體變形的發(fā)生而得到穩(wěn)定的晶體形狀的單晶體的制造方法和制造裝置。
[0008] 用于解決課題的方案 本申請(qǐng)發(fā)明人們針對(duì)在烙化區(qū)域通過(guò)原料的肩附近的定時(shí)在單晶體側(cè)產(chǎn)生變形的機(jī) 構(gòu)（mechanism)重復(fù)銳意研究的結(jié)果是，發(fā)現(xiàn)了能夠通過(guò)在錐形部培養(yǎng)工序中將單晶體的 變粗的速度（pace)盡可能地維持為固定來(lái)防止晶體變形的發(fā)生而抑制單晶體的有位錯(cuò)化。
[0009] 本發(fā)明是基于運(yùn)樣的技術(shù)見(jiàn)解的發(fā)明，本發(fā)明的單晶體的制造方法的特征在于， 具有：烙接工序，使晶種與原料的烙化后的頂端部烙接；錐形部培養(yǎng)工序，一邊使在所述晶 種的上方生長(zhǎng)的單晶體的晶體直徑增加一邊使所述單晶體生長(zhǎng)；W及直筒部培養(yǎng)工序，在 將所述晶體直徑保持為固定的狀態(tài)下使所述單晶體生長(zhǎng)，所述錐形部培養(yǎng)工序包含：分別 測(cè)定當(dāng)前的原料直徑和晶體直徑的步驟；參照將單晶體生長(zhǎng)單位長(zhǎng)度時(shí)的晶體直徑的目標(biāo) 增加量即直徑差與增加前的晶體直徑關(guān)聯(lián)起來(lái)記錄的直徑差分布來(lái)求取與所述當(dāng)前的晶 體直徑對(duì)應(yīng)的直徑差的步驟；求取對(duì)所述當(dāng)前的晶體直徑加上所述直徑差后的目標(biāo)晶體直 徑的步驟；W及計(jì)算對(duì)所述目標(biāo)晶體直徑與所述當(dāng)前的原料直徑的比的平方乘W當(dāng)前的晶 體傳送速度而得到的目標(biāo)原料傳送速度的步驟。
[0010] 此外，本發(fā)明的單晶體的制造裝置是，一種單晶體的制造裝置，所述單晶體的制造 裝置是利用懸浮區(qū)烙法的單晶體的制造裝置，所述懸浮區(qū)烙法具有：烙接工序，使晶種與原 料的烙化后的頂端部烙接；錐形部培養(yǎng)工序，一邊使在所述晶種的上方生長(zhǎng)的單晶體的晶 體直徑增加一邊使所述單晶體生長(zhǎng)；W及直筒部培養(yǎng)工序，在將所述晶體直徑保持為固定 的狀態(tài)下使所述單晶體生長(zhǎng)，所述單晶體的制造裝置的特征在于，具有：直徑測(cè)定部，分別 測(cè)定當(dāng)前的原料直徑和晶體直徑；第一運(yùn)算部，參照將單晶體生長(zhǎng)單位長(zhǎng)度時(shí)的晶體直徑 的目標(biāo)增加量即直徑差與增加前的晶體直徑關(guān)聯(lián)起來(lái)記錄的直徑差分布來(lái)求取與所述當(dāng) 前的晶體直徑對(duì)應(yīng)的直徑差；第二運(yùn)算部，求取對(duì)所述當(dāng)前的晶體直徑加上所述直徑差后 的目標(biāo)晶體直徑；W及第Ξ運(yùn)算部，計(jì)算對(duì)所述目標(biāo)晶體直徑與所述當(dāng)前的原料直徑的比 的平方乘W當(dāng)前的晶體傳送速度而得到的目標(biāo)原料傳送速度。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明，能夠在錐形部培養(yǎng)工序中將晶體直徑的變粗的速度維持為固定，能 夠防止由于晶體直徑的急劇的變化造成的晶體變形的發(fā)生。特別地，基于當(dāng)前的晶體直徑 和原料直徑來(lái)動(dòng)態(tài)地控制原料傳送速度，因此，能夠使原料傳送速度追隨原料直徑的變化， 能夠在不受到原料直徑的每種原料的偏差的影響的情況下穩(wěn)定地控制原料供給量。因此， 能夠抑制單晶體的有位錯(cuò)化。
[0012] 例如，在配合根據(jù)晶體生長(zhǎng)階段（晶體長(zhǎng)度）而設(shè)定的目標(biāo)晶體直徑來(lái)控制原料傳 送速度的情況下，存在如下可能性：不管從某個(gè)時(shí)間點(diǎn)起生長(zhǎng)固定的長(zhǎng)度的單晶體的直徑 增加量由于某些原因而不足而不能到達(dá)期望的晶體直徑而想要進(jìn)一步使其變粗到下一目 標(biāo)晶體直徑的結(jié)果是，從當(dāng)前的晶體直徑到下一目標(biāo)晶體直徑的增加量過(guò)度變大，由于該 急劇的變化而發(fā)生晶體變形。特別地，運(yùn)樣的現(xiàn)象在如上述那樣烙化區(qū)域到達(dá)原料的肩時(shí) 多發(fā)生，特別地，在原料的最大直徑(直筒部的直徑）大的情況下，最大直徑的偏差也變大， 因此，由于控制誤差的影響而進(jìn)一步變得顯著。但是，根據(jù)本發(fā)明，能夠防止晶體直徑突然 變大那樣的控制，特別地，能夠避免當(dāng)?shù)竭_(dá)原料的肩時(shí)的晶體直徑的突然變大時(shí)容易發(fā)生 晶體變形運(yùn)樣的事態(tài)。
[0013] 在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，所述錐形部培養(yǎng)工序包含通過(guò)比較所述當(dāng)前的原料直徑 和所述原料的最大直徑來(lái)判斷烙化區(qū)域是否到達(dá)了所述原料的肩并且在所述烙化區(qū)域到 達(dá)所述肩的定時(shí)對(duì)所述直徑差進(jìn)行校正的步驟，使用校正后的直徑差來(lái)求取所述目標(biāo)晶體 直徑。根據(jù)該方法，配合原料肩的位置來(lái)對(duì)直徑差分布進(jìn)行校正，因此，能夠抑制起因于原 料的最大直徑的偏差等的原料肩的位置的偏差的影響，能夠正確地控制原料傳送速度。
[0014] 在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，在從所述目標(biāo)原料傳送速度減去當(dāng)前的原料傳送速度而 得到的原料傳送速度的目標(biāo)變化量為預(yù)先設(shè)定的原料傳送速度的階梯幅度W上的情況下， W所述階梯幅度使所述當(dāng)前的原料傳送速度發(fā)生變化，在為不足所述階梯幅度的情況下， 維持所述當(dāng)前的原料傳送速度。根據(jù)該方法，能夠防止由于原料傳送速度的過(guò)度的控制造 成的晶體變形的發(fā)生，能夠提高晶體生長(zhǎng)的穩(wěn)定性。 陽(yáng)〇1引發(fā)明效果 根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種即使在使用了大口徑的原料棒的情況下也能夠防止晶體變 形的發(fā)生而得到穩(wěn)定的晶體形狀的單晶體的制造方法。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1是示出本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式的利用FZ法的單晶體制造裝置10的結(jié)構(gòu)的 示意圖。 陽(yáng)017] 圖2是概略性地示出利用FZ法的單晶體的制造工序的流程圖。
[001引圖3是示出由單晶體制造裝置10所制造的單晶體錠的形狀的大致側(cè)面圖。
[0019] 圖4 (a) ~ (C)是用于說(shuō)明單晶體的生長(zhǎng)過(guò)程的示意圖。
[0020] 圖5是用于對(duì)在原料棒1的肩前后的原料供給量進(jìn)行說(shuō)明的圖，并且，（a)是示出 烙化區(qū)域到達(dá)肩稍前時(shí)的原料棒1的下端部的形狀的剖面圖，（b)是示出烙化區(qū)域到達(dá)肩 稍后時(shí)的原料棒1的下端部的形狀的剖面圖。
[0021] 圖6是不出原料傳送速度分布（profile)的圖表，并且，橫軸表不晶體長(zhǎng)度(相對(duì) 值)，左側(cè)縱軸表示原料傳送速度討目對(duì)值)，右側(cè)縱軸表示原料直徑和晶體直徑討目對(duì)值)。
[0022] 圖7是用于