本發(fā)明涉及一種基于切克勞斯基法(以下也稱cz法)的單晶的制造方法，并涉及一種在單晶培育中在發(fā)生位錯(cuò)化的情況下的再熔融方法。

背景技術(shù)：

作為單晶硅的制造方法，已知有切克勞斯基法。該方法是將原料塊收容在設(shè)置于腔體內(nèi)的石英坩堝里，用加熱器加熱，將坩堝內(nèi)的原料成為熔融液。然后，使晶種與原料熔融液面接觸，并一邊使其旋轉(zhuǎn)一邊提拉，培育出具有所期望的直徑和品質(zhì)的單晶硅。

在單晶硅的制造工序中，為了除去晶種中含有的位錯(cuò)、接觸液面時(shí)的熱沖擊等所引起的位錯(cuò)，暫先通過縮頸(dashnecking)工序形成直徑縮細(xì)至3～4mm左右的縮頸部。

之后，經(jīng)過使其緩慢地加粗至所期望的直徑的圓錐工序，形成作為產(chǎn)品的直體部。最后，為了減小在從硅熔融液切離時(shí)發(fā)生的因熱沖擊所引起的位錯(cuò)的影響，形成使直徑減小的尾部，并從硅熔融液切離。

但是，在單晶硅的制造過程中，由于各種干擾，會(huì)在圓錐工序、直體工序中發(fā)生位錯(cuò)。在該情況下，會(huì)有損之后形成的結(jié)晶的單晶化，因此會(huì)失去作為產(chǎn)品的價(jià)值。因此在單晶硅制造工序的早期階段發(fā)生位錯(cuò)的情況下，則要將至此所制造的單晶重新熔融(以下稱作再熔融)，之后再次進(jìn)行單晶的制造。

在再熔融的工序中，首先將熔融液的溫度上升至結(jié)晶熔融的溫度。之后，使結(jié)晶浸沒在熔融液中并熔融。這時(shí)，需要注意不要讓結(jié)晶與坩堝底部接觸，因此優(yōu)選在大約20～50mm的范圍內(nèi)浸沒結(jié)晶。在確認(rèn)浸沒的結(jié)晶熔融后，重復(fù)同樣的使結(jié)晶浸沒在熔融液中的操作，將至此為止制造的結(jié)晶全部熔融。

在專利文獻(xiàn)1所開示的單晶硅的制造方法中，作為將位錯(cuò)化的結(jié)晶高效率地再熔融的手段，記載有一邊對結(jié)晶施加上下的振動(dòng)一邊使其以一定的平均速度浸沒的方法。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利公開2009-132552號公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

然而，根據(jù)熔融液的溫度會(huì)存在在結(jié)晶的中心部產(chǎn)生圓錐狀的熔融殘留的情況。在這樣的情況下，就專利文獻(xiàn)1所記載的方法而言，在浸沒在熔融液中的結(jié)晶未完成熔融而直接下降的情況下，存在結(jié)晶與坩堝底面接觸而使坩堝破損的危險(xiǎn)性。

因此，為了判斷浸沒的結(jié)晶熔融是否完成，需要通過操作者的目視來確認(rèn)。在該情況下，操作者需要進(jìn)行每隔一定時(shí)間將結(jié)晶從熔融液切離并使其上升，從觀察窗確認(rèn)結(jié)晶的熔融狀態(tài)的操作。

而且，在熔融的結(jié)晶較長的情況下，到完全熔融為止需要較長時(shí)間，其間，由于需要反復(fù)監(jiān)視，對操作者構(gòu)成很大的負(fù)擔(dān)。

另外在監(jiān)視的時(shí)機(jī)不合，而在熔融完成置之不理的情況下，其間進(jìn)行無謂的電力消耗，進(jìn)一步還有熔融液溫度變高而引起石英坩堝劣化的問題。另外，再熔融是無助于生產(chǎn)的工序，其間的時(shí)間、電力、人力費(fèi)用全部都會(huì)成為損失，因此需要高效率的再熔融。

本發(fā)明是為了解決如上所述的問題而完成的，其目的在于，提供一種在半導(dǎo)體單晶的再熔融中，不需要通過目視來確認(rèn)浸沒的結(jié)晶的熔融是否完成，并能夠進(jìn)行有效的再熔融的半導(dǎo)體單晶提拉裝置以及再熔融方法。

(二)技術(shù)方案

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體單晶提拉裝置，其具備：對收容熔融液的坩堝進(jìn)行加熱保溫的加熱器、及一邊從所述熔融液提拉一邊培育半導(dǎo)體單晶的繩線，所述半導(dǎo)體單晶提拉裝置的特征在于，

所述單晶提拉裝置具備：

再熔融檢出裝置，其在用所述繩線使所述半導(dǎo)體單晶的下端部浸沒在所述熔融液中并再熔融時(shí)，根據(jù)所述半導(dǎo)體單晶的重量變化，來檢出所述半導(dǎo)體單晶的下端部的再熔融已經(jīng)完成；

最下端檢出裝置，其通過在所述坩堝與所述繩線之間施加電壓，來一邊在所述半導(dǎo)體單晶與所述熔融液之間施加電壓一邊用所述繩線卷繞提起所述半導(dǎo)體單晶時(shí)，根據(jù)所述半導(dǎo)體單晶與所述熔融液之間變得無電流流動(dòng)的位置，來檢出所述半導(dǎo)體單晶的最下端。

若為這樣的半導(dǎo)體單晶提拉裝置，則能夠根據(jù)半導(dǎo)體單晶的重量變化，來檢出半導(dǎo)體單晶的下端部的再熔融是否完成，因此不需要通過目視來確認(rèn)半導(dǎo)體單晶的下端部的再熔融已經(jīng)完成。另外，能夠用電方式檢出半導(dǎo)體單晶的最下端。因此，是能夠使再熔融自動(dòng)化的裝置。

另外，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體單晶的再熔融方法，其是使用如上所述的半導(dǎo)體單晶提拉裝置，使半導(dǎo)體單晶的下端部浸沒在熔融液中并使其再熔融的方法，其特征在于，具有：

卷繞下降所述單晶提拉裝置的所述繩線，使所述半導(dǎo)體單晶的下端部浸沒在所述熔融液中，使該下端部再熔融的結(jié)晶浸沒工序；

使用所述再熔融檢出裝置，根據(jù)所述半導(dǎo)體單晶的重量變化，來檢出浸沒在所述熔融液中的所述半導(dǎo)體單晶的下端部的熔融已經(jīng)完成的再熔融檢出工序；

一邊在所述半導(dǎo)體單晶與所述熔融液之間施加電壓一邊用所述繩線卷繞提起所述半導(dǎo)體單晶，使用所述最下端檢出裝置，根據(jù)所述半導(dǎo)體單晶與所述熔融液之間變得無電流流動(dòng)的位置，來檢出所述半導(dǎo)體單晶的最下端的最下端檢出工序；

在最下端檢出工序結(jié)束后，決定是再次開始結(jié)晶浸沒工序，還是結(jié)束再熔融的判斷工序。

這樣使用本發(fā)明的半導(dǎo)體單晶提拉裝置，因此不需要通過目視來確認(rèn)浸沒的半導(dǎo)體單晶下端部的再熔融的完成，能夠高效率地進(jìn)行再熔融。

此時(shí)，可以為，在所述再熔融檢出工序中，

若所述半導(dǎo)體單晶的重量變化在預(yù)先設(shè)定的規(guī)定的值以內(nèi)，則檢出所述浸沒的半導(dǎo)體單晶的下端部的再熔融已經(jīng)完成。

這樣，若在半導(dǎo)體單晶的重量變化在預(yù)先設(shè)定的規(guī)定的值以內(nèi)時(shí)，則檢出浸沒的半導(dǎo)體單晶的下端部的再熔融已經(jīng)完成，能夠更準(zhǔn)確地檢出半導(dǎo)體單晶的下端部的再熔融已經(jīng)完成。

此時(shí)，可以為，在所述判斷工序中，在所述半導(dǎo)體單晶的重量為預(yù)先設(shè)定的規(guī)定的重量以下的情況下，決定結(jié)束再熔融。

這樣，在半導(dǎo)體單晶的重量在預(yù)先設(shè)定的規(guī)定的重量以下的情況下，能夠決定再熔融的結(jié)束。

此時(shí)，優(yōu)選地，在所述判斷工序中，在決定再次開始結(jié)晶浸沒工序的情況下，

在之后的所述結(jié)晶浸沒工序中，使浸沒在所述熔融液中的所述半導(dǎo)體單晶的下端部的長度從所述檢出的所述半導(dǎo)體單晶的最下端起小于所述坩堝內(nèi)的所述熔融液的深度。

通過這樣做，即使在半導(dǎo)體單晶的下端部存在熔融殘留的情況下，由于使浸沒在熔融液中的半導(dǎo)體單晶的下端部的長度小于坩堝內(nèi)的所述熔融液的深度，因此能夠防止半導(dǎo)體單晶與坩堝底部接觸。

另外，此時(shí)，可以為，通過自動(dòng)進(jìn)行所述結(jié)晶浸沒工序、所述再熔融檢出工序、所述最下端檢出工序、及所述判斷工序，自動(dòng)進(jìn)行所述半導(dǎo)體單晶的再熔融。

這樣，在本發(fā)明中能夠自動(dòng)進(jìn)行半導(dǎo)體單晶的再熔融，因此能夠高效率地進(jìn)行再熔融。

(三)有益效果

本發(fā)明的半導(dǎo)體單晶提拉裝置、半導(dǎo)體單晶的再熔融方法，能夠根據(jù)半導(dǎo)體單晶的重量變化，檢出半導(dǎo)體單晶的下端部的再熔融是否完成，因此不需要通過目視來確認(rèn)半導(dǎo)體單晶的下端部的再熔融已經(jīng)完成。另外，能夠用電方式檢出半導(dǎo)體單晶的最下端，因此能夠準(zhǔn)確地檢出。

另外，使用了這樣的本發(fā)明半導(dǎo)體單晶提拉裝置的半導(dǎo)體單晶的再熔融方法，由于不需要通過目視來確認(rèn)浸沒的半導(dǎo)體單晶下端部的再熔融的完成，因此能夠高效率地進(jìn)行再熔融。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體單晶提拉裝置一例的概略圖。

圖2是表示在實(shí)施例1中，在使用本發(fā)明的半導(dǎo)體單晶提拉裝置使結(jié)晶再熔融時(shí)的結(jié)晶重量與時(shí)間的關(guān)系的圖。

圖3是實(shí)施例2的半導(dǎo)體單晶的再熔融方法的工序圖。

圖4是表示實(shí)施例2以及比較例的結(jié)晶長度與時(shí)間的關(guān)系的圖。

具體實(shí)施方式

以下，對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明，但本發(fā)明并不限定于此。

首先，對本發(fā)明的半導(dǎo)體單晶提拉裝置進(jìn)行說明。

如圖1所示，本發(fā)明的半導(dǎo)體單晶提拉裝置1具備：對收容熔融液2的坩堝3進(jìn)行加熱保溫的加熱器4、一邊從熔融液2提拉一邊培育半導(dǎo)體單晶5的繩線6、再熔融檢出裝置7、及最下端檢出裝置8。

再熔融檢出裝置7能夠通過連接在繩線纏繞部9上的重量測量器10，測量半導(dǎo)體單晶5的重量。而且，再熔融檢出裝置7能夠在卷繞下降繩線6，使半導(dǎo)體單晶5的下端部浸沒在熔融液2中并再熔融時(shí)，根據(jù)半導(dǎo)體單晶5的重量變化，來檢出半導(dǎo)體單晶5的下端部的再熔融已經(jīng)完成。重量測量器10可以使用例如測壓元件。

另外，最下端檢出裝置8的電源11和電流計(jì)12與坩堝3和繩線6電連接。另外，繩線纏繞部9及繩線6是對地球(大地)絕緣的。因此，若在坩堝3與繩線6之間接上電源11施加電壓，則在半導(dǎo)體單晶5與熔融液2接觸的情況下，形成閉路，因此會(huì)有微少電流流動(dòng)。另一方面，若半導(dǎo)體單晶5離開熔融液2則不會(huì)形成閉路，因此沒有電流流動(dòng)。

利用這樣的性質(zhì)，使用最下端檢出裝置8，在坩堝3與繩線6之間施加電壓從而在半導(dǎo)體單晶5與熔融液2之間施加電壓并同時(shí)用繩線6卷繞提起半導(dǎo)體單晶5時(shí)，根據(jù)半導(dǎo)體單晶5與熔融液2之間變得無電流流動(dòng)的位置，來檢出半導(dǎo)體單晶5的最下端。

另外，通過與再熔融檢出裝置7、最下端檢出裝置8連接的控制裝置13，能夠控制繩線纏繞部9。

若為這樣的半導(dǎo)體單晶提拉裝置1，能夠根據(jù)半導(dǎo)體單晶的重量變化，來檢出半導(dǎo)體單晶的下端部的再熔融是否完成，因此不需要通過目視來確認(rèn)半導(dǎo)體單晶下端部的再熔融已經(jīng)完成。另外，能夠用電方式準(zhǔn)確地檢出半導(dǎo)體單晶的最下端。

接著，對本發(fā)明的半導(dǎo)體單晶的再熔融方法進(jìn)行說明，該方法使用如上所述的本發(fā)明的單晶提拉裝置。

(結(jié)晶浸沒工序)

首先，卷繞下降如上所示的本發(fā)明的半導(dǎo)體單晶提拉裝置1的繩線6，使半導(dǎo)體單晶5的下端部浸沒在熔融液2中并使其再熔融。

(再熔融檢出工序)

然后，使用再熔融檢出裝置7，根據(jù)半導(dǎo)體單晶5的重量變化，來檢出浸沒在熔融液2中的半導(dǎo)體單晶5的下端部的熔融已經(jīng)完成。

這時(shí)，優(yōu)選地，若半導(dǎo)體單晶5的重量變化在預(yù)先設(shè)定的規(guī)定的值以內(nèi)，則檢出浸沒的半導(dǎo)體單晶5下端部的再熔融已經(jīng)完成。

這樣，在半導(dǎo)體單晶5的重量變化在預(yù)先設(shè)定的規(guī)定的重量以下的情況下，能夠決定再熔融的結(jié)束。即，若單晶的熔融在進(jìn)行，則單晶的重量會(huì)慢慢地減少，但在該變化變得幾乎沒有時(shí)，能夠判斷再熔融已經(jīng)完成。

(最下端檢出工序)

一邊在半導(dǎo)體單晶5與熔融液2之間施加電壓一邊用繩線6卷繞提起半導(dǎo)體單晶5。然后，使用最下端檢出裝置8判斷半導(dǎo)體單晶5與熔融液2之間電流變得無法流動(dòng)的位置，即半導(dǎo)體單晶5的最下端從熔融液離開的位置，由此來檢出半導(dǎo)體單晶5的最下端。

這樣一來，能夠準(zhǔn)確地檢出半導(dǎo)體單晶5的最下端，因此再次使其再熔融時(shí)，能夠根據(jù)檢出的半導(dǎo)體單晶5的最下端再次使結(jié)晶浸沒。由此，即使在例如半導(dǎo)體單晶5的下端部存在熔融殘留的情況下，也能夠使單晶不與坩堝底部接觸，而總是僅以相同長度使結(jié)晶浸沒在熔融液中。

(判斷工序)

在最下端檢出工序結(jié)束后，決定是再次開始結(jié)晶浸沒工序，還是結(jié)束再熔融。

此時(shí)，例如在半導(dǎo)體單晶5的重量在預(yù)先設(shè)定的規(guī)定的重量以下的情況下，視作幾乎全部的單晶都已熔融，能夠決定結(jié)束再熔融。

另外，此時(shí)，在決定再次開始結(jié)晶浸沒工序的情況下，在之后的結(jié)晶浸沒工序中，優(yōu)選使浸沒在熔融液2中的半導(dǎo)體單晶5的下端部的長度從最下端檢出工序中檢出的半導(dǎo)體單晶5的最下端起小于坩堝3內(nèi)的熔融液2的深度。

這樣，通過使浸沒在熔融液2中的半導(dǎo)體單晶5的下端部的長度從檢出的半導(dǎo)體單晶5的最下端起小于坩堝3內(nèi)的熔融液2的深度，能夠切實(shí)地防止半導(dǎo)體單晶5的下端部與坩堝3的底接觸而使坩堝3破損。

若為這樣的本發(fā)明的半導(dǎo)體單晶的再熔融方法，則在進(jìn)行再熔融時(shí)，能夠根據(jù)所述半導(dǎo)體單晶的重量變化，檢出所述半導(dǎo)體單晶的下端部的再熔融已經(jīng)完成，因此不需要通過目視來確認(rèn)再熔融已經(jīng)完成。另外，能夠檢出半導(dǎo)體單晶的最下端，因此能夠避免熔融殘留使坩堝破損，而進(jìn)行半導(dǎo)體單晶的再熔融。

而且，通過自動(dòng)進(jìn)行上述的結(jié)晶浸沒工序、再熔融檢出工序、最下端檢出工序、及判斷工序，能夠自動(dòng)進(jìn)行半導(dǎo)體單晶的再熔融。

這樣，由于根據(jù)結(jié)晶的重量變化來檢出半導(dǎo)體單晶的再熔融的完成，因此能夠自動(dòng)進(jìn)行包含結(jié)晶的浸沒在內(nèi)的半導(dǎo)體單晶的再熔融。因此，能夠高效率地進(jìn)行半導(dǎo)體單晶的再熔融。

因此，能夠使半導(dǎo)體單晶制造中的結(jié)晶的再熔融工序自動(dòng)化，能夠減輕操作者的負(fù)擔(dān)。另外，能夠不耗費(fèi)無謂的時(shí)間地實(shí)施再熔融，能夠?qū)㈦娏p失、石英坩堝的劣化抑制在最小限度。進(jìn)一步地，通過自動(dòng)化，能夠進(jìn)行省力化或防止操作失誤等所引起的事故、生產(chǎn)性的低下。

實(shí)施例

以下，通過本發(fā)明的實(shí)施例以及比較例對本發(fā)明進(jìn)行更具體的說明，但本發(fā)明不受其限定。

(實(shí)施例1)

使用如圖1所示的本發(fā)明的半導(dǎo)體單晶提拉裝置1，進(jìn)行半導(dǎo)體單晶5的再熔融。這時(shí)，通過重量測量器10(測壓元件)對半導(dǎo)體單晶5的重量變化進(jìn)行測量，觀察再熔融中的半導(dǎo)體單晶5的重量。將此時(shí)的測量結(jié)果示于圖2。

如圖2所示，在使半導(dǎo)體單晶5浸沒于熔融液2中的情況下，由于浮力的影響發(fā)生急劇的重量變化(a)?？蛻羧艟瓦@樣放置，則由于半導(dǎo)體單晶5的熔融，會(huì)持續(xù)緩慢的重量變化(b)，最終重量幾乎保持一定(c)。

此時(shí)，重量幾乎保持一定，在其變化達(dá)到每分鐘200g以內(nèi)時(shí)用繩線6卷繞提起結(jié)晶，確認(rèn)了半導(dǎo)體單晶5的熔融狀態(tài)。其結(jié)果為，是能夠判斷出浸沒在熔融液2中的半導(dǎo)體單晶5的下端部的熔融基本完成的狀態(tài)。

根據(jù)該結(jié)果，可知通過將在使結(jié)晶浸沒在硅熔融液中之后的結(jié)晶重量輸入控制裝置并監(jiān)視其變化，能夠使熔融完成的判斷自動(dòng)化。

(實(shí)施例2)

使用如圖1所示的本發(fā)明的半導(dǎo)體單晶提拉裝置1，在如圖3所示的工序中，開始半導(dǎo)體單晶5的再熔融(sp1)。此外，以自動(dòng)進(jìn)行以下所示的工序的方式，為控制裝置13編寫程序，自動(dòng)實(shí)施再熔融。此外，再熔融的半導(dǎo)體單晶5是使用直體部長約20cm的單晶而進(jìn)行的。

(結(jié)晶浸沒工序)

首先，卷繞下降繩線6，使半導(dǎo)體單晶5的下端部浸沒在熔融液2中40mm(sp2)。

(再熔融檢出工序)

此時(shí)的半導(dǎo)體單晶5的重量是通過重量測量器10(測壓元件)隨時(shí)測量的，其結(jié)果被轉(zhuǎn)送至控制裝置13。這時(shí)，預(yù)先設(shè)定為，在半導(dǎo)體單晶5的重量變化在規(guī)定的范圍內(nèi)(例如每分鐘200g以內(nèi))的情況下，由再熔融檢出裝置7檢出半導(dǎo)體單晶5的下端部的熔融已經(jīng)完成(sp3)。

(最下端檢出工序)

若檢出半導(dǎo)體單晶5的下端部的熔融已經(jīng)完成，則一邊在半導(dǎo)體單晶5與熔融液2之間施加電壓，一邊用繩線6卷繞提起半導(dǎo)體單晶5(sp4)。然后，通過最下端檢出裝置8，根據(jù)在半導(dǎo)體單晶5與熔融液2之間變得無電流流動(dòng)的位置，檢出半導(dǎo)體單晶5的最下端(sp5)。

(判斷工序)

然后，在此時(shí)的半導(dǎo)體單晶5的重量大于規(guī)定的重量(例如1kg)的情況下，回到sp2，再次進(jìn)行結(jié)晶浸沒工序。另一方面，在半導(dǎo)體單晶5的重量在規(guī)定的重量(例如1kg)以內(nèi)的情況下，進(jìn)行要使再熔融結(jié)束的判斷(sp6)。

然后，回到sp2，在再次開始結(jié)晶浸沒工序時(shí)，使浸沒在熔融液中的半導(dǎo)體單晶5的下端部的長度為40mm，小于坩堝3內(nèi)的熔融液2的深度。

如上述那樣，自動(dòng)進(jìn)行半導(dǎo)體單晶5的再熔融，當(dāng)半導(dǎo)體單晶5的重量達(dá)到規(guī)定的重量(例如1kg)以內(nèi)時(shí)，結(jié)束再熔融(sp7)。

此時(shí)的半導(dǎo)體單晶的長度與時(shí)間的關(guān)系在圖4中用實(shí)線表示。另外，在圖4中，后述的比較例的結(jié)果用虛線記載。

(比較例)

使用不具備如本發(fā)明的半導(dǎo)體單晶提拉裝置的再熔融檢出裝置及最下端檢出裝置的單晶提拉裝置，進(jìn)行半導(dǎo)體單晶的再熔融。而且，操作員通過目視來確認(rèn)半導(dǎo)體單晶的下端部的再熔融是否完成。另外，再熔融的半導(dǎo)體單晶與實(shí)施例2同樣地使用直體部長為20cm的單晶。此時(shí)的半導(dǎo)體單晶的長度與時(shí)間的關(guān)系在圖4中用虛線表示。

如圖4所示，在比較例中，由于通過目視來確認(rèn)半導(dǎo)體單晶的再熔融是否完成，因此根據(jù)操作者的監(jiān)視時(shí)機(jī)，使浸沒的時(shí)間存在偏差。

另一方面，在實(shí)施例2的結(jié)果中，由于自動(dòng)進(jìn)行再熔融，因此其偏差小，以幾乎相同時(shí)間重復(fù)浸沒，能夠不被放置無謂的時(shí)間而準(zhǔn)確地進(jìn)行再熔融。

此外，本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式。上述實(shí)施方式僅是例示，具有與本發(fā)明權(quán)利要求書所記載的技術(shù)性思想實(shí)質(zhì)相同的結(jié)構(gòu)、發(fā)揮同樣作用效果的方案均包含于本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。