特開 2024-38702 シリコン単結晶の製造システム及び製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024038702

(43)【公開日】2024-03-21

(54)【発明の名称】シリコン単結晶の製造システム及び製造方法

(51)【国際特許分類】

   C30B 15/22 20060101AFI20240313BHJP

   C30B 29/06 20060101ALI20240313BHJP

   C30B 15/26 20060101ALI20240313BHJP

【ＦＩ】

C30B15/22

C30B29/06 502

C30B15/26

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022142929

(22)【出願日】2022-09-08

(71)【出願人】

【識別番号】302006854

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＭＣＯ

(74)【代理人】

【識別番号】110000486

【氏名又は名称】弁理士法人とこしえ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】金 大基

【テーマコード（参考）】

4G077

【Ｆターム（参考）】

4G077AA02

4G077AB02

4G077BA04

4G077CF10

4G077EH04

4G077EH06

4G077HA06

4G077HA12

4G077PF04

4G077PF08

4G077PF13

(57)【要約】

【課題】結晶中心軸の結晶方位が＜１１１＞であるシリコン単結晶の直径を正確に求めることができるシリコン単結晶の製造システム及び製造方法を提供する。
【解決手段】少なくとも結晶軸方位が＜１１１＞であるシリコン単結晶３を、チョクラルスキー法により引上げるシリコン単結晶の引上げ装置１０と、回転しながら引上げられるシリコン単結晶の直径を引上げ中に計測し、計測された複数の計測値から目的とする直径を求める直径計測装置３０と、を備える。直径計測装置３０は、計測された複数の計測値データの中から所定閾値以上の差を有する計測値データを除外し、残りの計測値データの全部又は一部を用いて前記直径を求め、前記引上げ装置１０は、前記直径計測装置により求められた直径に基づいて、前記シリコン単結晶の直径を制御する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも結晶軸方位が＜１１１＞であるシリコン単結晶を、チョクラルスキー法により引上げるシリコン単結晶の引上げ装置と、
回転しながら引上げられるシリコン単結晶の直径を引上げ中に計測し、計測された複数の計測値から目的とする直径を求める直径計測装置と、を備え、
前記直径計測装置は、計測された複数の計測値データの中から所定閾値以上の差を有する計測値データを除外し、残りの計測値データの全部又は一部を用いて前記直径を求め、
前記引上げ装置は、前記直径計測装置により求められた直径に基づいて、前記シリコン単結晶の直径を制御するシリコン単結晶の製造システム。

【請求項2】

前記直径計測装置は、前記計測された複数の計測値データの中から所定閾値以上の差を有する計測値データを除外するにあたり、
前記計測された複数の計測値データを昇順又は降順に並べ、
昇順に並べた場合は最小値側から所定個数の計測値データを除外し、
降順に並べた場合は最大値側から所定個数の計測値データを除外し、
次いで、残りの計測値データを平均して前記直径を求める請求項１に記載のシリコン単結晶の製造システム。

【請求項3】

前記直径計測装置は、引上げ中のシリコン単結晶の所定箇所を撮影するカメラを含み、
前記カメラは、前記シリコン単結晶が前記カメラに対して相対的に１回転する間に、前記引上げ中のシリコン単結晶を撮影して複数の撮影画像データを取得し、
前記複数の撮影画像データから前記複数の計測値データを生成する請求項１又は２に記載のシリコン単結晶の製造システム。

【請求項4】

除外する計測値データの前記所定個数は、前記引上げ中のシリコン単結晶の表面に現れる平坦部の領域を前記カメラで撮影する回数以上の数である請求項３に記載のシリコン単結晶の製造システム。

【請求項5】

前記所定個数は、前記直径計測装置に予め設定される請求項４に記載のシリコン単結晶の製造システム。

【請求項6】

チョクラルスキー法により、少なくとも結晶軸方位が＜１１１＞であるシリコン単結晶を引上げるシリコン単結晶の製造方法において、
回転しながら引上げられるシリコン単結晶の直径を引上げ中に計測し、
計測された複数の計測値データの中から所定閾値以上の差を有する計測値データを除外し、残りの計測値データの全部又は一部を用いて目的とする直径を求め、
求められた直径に基づいて、前記シリコン単結晶の直径を制御するシリコン単結晶の製造方法。

【請求項7】

前記計測された複数の計測値データの中から所定閾値以上の差を有する計測値データを除外するにあたり、
前記計測された複数の計測値データを昇順又は降順に並べ、
昇順に並べた場合は最小値側から所定個数の計測値データを除外し、
降順に並べた場合は最大値側から所定個数の計測値データを除外し、
次いで、残りの計測値データを平均して前記直径を求める請求項６に記載のシリコン単結晶の製造方法。

【請求項8】

カメラを用いて、前記シリコン単結晶が前記カメラに対して相対的に１回転する間に、前記引上げ中のシリコン単結晶の所定箇所を撮影して複数の撮影画像データを取得し、
前記複数の撮影画像データから前記複数の計測値データを生成する請求項６又は７に記載のシリコン単結晶の製造方法。

【請求項9】

除外する計測値データの前記所定個数は、引上げ中のシリコン単結晶の表面に現れる平坦部の領域を前記カメラで撮影する回数以上の数である請求項８に記載のシリコン単結晶の製造方法。

【請求項10】

前記所定個数を予め設定したうえで、該当する計測値データを除外する請求項９に記載のシリコン単結晶の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シリコン単結晶の製造システム及び製造方法に関し、特に結晶中心軸の結晶方位が＜１１１＞であるシリコン単結晶の製造システム及び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）によるシリコン単結晶の製造方法において、引上げ中の単結晶の直径を検出し、検出された直径に基づいて引上げ速度とヒータ供給電力（ヒータ温度）を制御することで、引上げられるシリコン単結晶の直径を一定に制御する方法が知られている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－１２１０２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、結晶中心軸の結晶方位が＜１１１＞であるシリコン単結晶では、引上げられるインゴット直胴部の外周の一部に結晶中心軸に沿った平坦部が形成されるので、カメラで検出される直胴部の直径が平坦部と平坦部でない部分で異なり、平坦部の直径を含めた直径に基づいて、誤った引上げ速度とヒータ供給電力（ヒータ温度）の制御をすると、狙いの直径を維持して引上げすることができないという問題がある。

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、結晶中心軸の結晶方位が＜１１１＞であるシリコン単結晶の直径を正確に求めることができるシリコン単結晶の製造システム及び製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、少なくとも結晶軸方位が＜１１１＞であるシリコン単結晶を、チョクラルスキー法により引上げるシリコン単結晶の引上げ装置と、
回転しながら引上げられるシリコン単結晶の直径を引上げ中に計測し、計測された複数の計測値から目的とする直径を求める直径計測装置と、を備え、
前記直径計測装置は、計測された複数の計測値データの中から所定閾値以上の差を有する計測値データを除外し、残りの計測値データの全部又は一部を用いて前記直径を求め、
前記引上げ装置は、前記直径計測装置により求められた直径に基づいて、前記シリコン単結晶の直径を制御するシリコン単結晶の製造システムによって上記課題を解決する。

【0007】

また本発明は、チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を引上げるシリコン単結晶の製造方法において、
回転しながら引上げられるシリコン単結晶の直径を引上げ中に計測し、
計測された複数の計測値データの中から所定閾値以上の差を有する計測値データを除外し、残りの計測値データの全部又は一部を用いて目的とする直径を求め、
求められた直径に基づいて、前記シリコン単結晶の直径を制御するシリコン単結晶の製造方法によって上記課題を解決する。

【0008】

上記発明において、前記計測された複数の計測値データの中から所定閾値以上の差を有する計測値データを除外するにあたり、
前記計測された複数の計測値データを昇順又は降順に並べ、
昇順に並べた場合は最小値側から所定個数の計測値データを除外し、
降順に並べた場合は最大値側から所定個数の計測値データを除外し、
次いで、残りの計測値データを平均して前記直径を求めてもよい。

【0009】

上記発明において、前記直径計測装置は、引上げ中のシリコン単結晶の所定箇所を撮影するカメラを含み、
前記カメラは、前記シリコン単結晶が前記カメラに対して相対的に１回転する間に、前記引上げ中のシリコン単結晶を撮影して複数の撮影画像データを取得し、
前記複数の撮影画像データから前記複数の計測値データを生成してもよい。

【0010】

上記発明において、除外する計測値データの前記所定個数は、引上げ中のシリコン単結晶の表面に現れる平坦部の領域を前記カメラで撮影する回数以上の数であることがより好ましい。

【0011】

上記発明において、前記所定個数は、前記直径計測装置に予め設定しておいてもよい。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、計測された複数の計測値データの中から所定閾値以上の差を有する計測値データを除外し、残りの計測値データの全部又は一部を用いてシリコン単結晶の直径を求めるので、結晶中心軸の結晶方位が＜１１１＞であるシリコン単結晶の直径を正確に求めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明に係るシリコン単結晶の製造システムの一実施の形態を示す縦断面図である。

【図2】図１のカメラによって撮影されるシリコン単結晶とシリコン融液との境界部の画像を模式的に示す斜視図である。

【図3】結晶中心軸の結晶方位が＜１１１＞であるシリコン単結晶の一例を示す斜視図である。

【図4】図３のIV-IV線に沿う断面図である。

【図5】図１の直径計測装置により計測された複数の計測値データの処理の一例を示す図である。

【図6】図１の直径計測装置により計測された複数の計測値データの処理の他の例を示す図である。

【図7】図１の直径計測装置により計測された複数の計測値データの処理のさらに他の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明に係るシリコン単結晶の製造システムの一実施の形態を示す縦断面図である。図１に示すように、本実施形態のシリコン単結晶の製造システム１は、シリコン単結晶の引上げ装置１０（以下、単に引上げ装置１０ともいう。）と、直径計測装置３０とを備える。なお、本実施形態のシリコン単結晶の引上げ装置１０は、少なくとも結晶軸方位が＜１１１＞であるシリコン単結晶を、チョクラルスキー法により引上げるものであればよいので、結晶方位が＜１１１＞以外の、たとえば＜１００＞のシリコン単結晶を引き上げる場合に用いてもよい。

【0015】

本実施形態のシリコン単結晶の引上げ装置１０は、水冷式のチャンバ１１と、チャンバ１１内においてシリコン融液２を保持する石英製坩堝１２と、石英製坩堝１２を保持する黒鉛製サセプタ１３と、黒鉛製サセプタ１３を支持する回転軸１４と、黒鉛製サセプタ１３の周囲に配置されたヒータ１５と、石英製坩堝１２の上方に配置された熱遮蔽体１６と、石英製坩堝１２の上方であって回転軸１４と同軸上に配置された結晶引上げ軸である引上げワイヤー１７と、チャンバ１１の上方に配置された結晶引上げ機構１８と、回転軸１４及び黒鉛製サセプタ１３介して石英製坩堝１２を回転及び昇降駆動する駆動機構１９と、引上げ装置１０の各部を制御する制御部２０と、を備える。

【0016】

チャンバ１１は、メインチャンバ１１ａと、メインチャンバ１１ａの上部開口に連結された細長い円筒状のプルチャンバ１１ｂとを含み、石英製坩堝１２、黒鉛製サセプタ１３、ヒータ１５及び熱遮蔽体１６はメインチャンバ１１ａに設けられている。プルチャンバ１１ｂには、チャンバ１１にアルゴンガス等の不活性ガス（パージガス）やドーパントガスを導入するためのガス導入口１１ｃが設けられ、メインチャンバ１１ａの下部には、チャンバ１１の雰囲気ガスを排出するためのガス排出口１１ｄが設けられている。また、メインチャンバ１１ａの上部には覗き窓１１ｅが設けられ、シリコン単結晶３の育成状況を覗き窓１１ｅから観察することができる。

【0017】

石英製坩堝１２は、円筒状の側壁部と底部とを有する容器である。黒鉛製サセプタ１３は、加熱によって軟化した石英製坩堝１２の形状を維持するため、石英製坩堝１２の外表面に密着して石英製坩堝１２を包むように保持する。石英製坩堝１２及び黒鉛製サセプタ１３は、チャンバ１１内においてシリコン融液２を支持する二重構造のルツボを構成している。

【0018】

黒鉛製サセプタ１３は回転軸１４の上端部に固定され、回転軸１４の下端部は、チャンバ１１の底部を貫通してチャンバ１１の外側に設けられた駆動機構１９に接続されている。黒鉛製サセプタ１３、回転軸１４及び駆動機構１９は、石英製坩堝１２の回転機構及び昇降機構を構成している。そして、駆動機構１９によって駆動される石英製坩堝１２の回転及び昇降動作は、制御部２０によって制御される。

【0019】

ヒータ１５は、石英製坩堝１２に充填されたシリコン原料を融解してシリコン融液２を生成すると共に、シリコン融液２の溶融状態を維持するために用いられる。ヒータ１５はカーボン製抵抗加熱式ヒータであり、黒鉛製サセプタ１３の石英製坩堝１２を取り囲むように設けられている。さらにヒータ１５の外側には、ヒータ１５を取り囲むように断熱材１１ｆが設けられ、これによりチャンバ１１の保温性が高められている。ヒータ１５の出力は、制御部２０によって制御される。

【0020】

熱遮蔽体１６は、シリコン融液２の温度変動を抑制して結晶成長界面近傍に適切な熱分布を与えるとともに、ヒータ１５及び石英製坩堝１２からの輻射熱によるシリコン単結晶３の加熱を防止するために設けられている。熱遮蔽体１６は略円筒状の黒鉛製部材であり、シリコン単結晶３の引上げ経路を除いたシリコン融液２の上方の領域を覆うように設けられている。

【0021】

熱遮蔽体１６の下端の開口の直径は、シリコン単結晶３の直径よりも大きく、これによりシリコン単結晶３の引上げ経路が確保されている。また熱遮蔽体１６の下端部の外径は、石英製坩堝１２の口径よりも小さく、熱遮蔽体１６の下端部は石英製坩堝１２の内側に位置するので、石英製坩堝１２の側壁部の上端を熱遮蔽体１６の下端よりも上方まで上昇させても、熱遮蔽体１６が石英製坩堝１２と干渉することはない。

【0022】

シリコン単結晶３の成長と共に石英製坩堝１２内の融液量が減少するので、融液面と熱遮蔽体１６との間隔（ギャップ）が一定になるように石英製坩堝１２を上昇させる。このようなギャップ制御により、シリコン単結晶３の引上げ軸方向の結晶欠陥分布、酸素濃度分布、抵抗率分布等の安定性を向上させることができる。

【0023】

石英製坩堝１２の上方には、シリコン単結晶３の引上げ軸である引上げワイヤー１７と、引上げワイヤー１７を巻き取ることによってシリコン単結晶３を引上げる結晶引上げ機構１８が設けられている。結晶引上げ機構１８は、引上げワイヤー１７と共にシリコン単結晶３を回転させる機能を有する。結晶引上げ機構１８は、制御部２０によって制御される。結晶引上げ機構１８は、プルチャンバ１１ｂの上方に配置されており、引上げワイヤー１７は、結晶引上げ機構１８からプルチャンバ１１ｂ内を通って下方に垂下し、引上げワイヤー１７の先端部は、メインチャンバ１１ａの内部空間まで達する。

【0024】

図１には、育成途中のシリコン単結晶３が引上げワイヤー１７に吊設された状態が示されている。シリコン単結晶３の引上げ時には、引上げワイヤー１７の先端に種結晶を装着し、この種結晶をシリコン融液２に浸漬した状態から、石英製坩堝１２と種結晶とをそれぞれ回転させながら引上げワイヤー１７を徐々に引上げることにより、シリコン単結晶３を成長させる。結晶引上げ速度は、制御部２０によって制御される。

【0025】

制御部２０は、後述する直径計測装置３０から得られた結晶の直径データに基づいて結晶引上げ速度等を制御することにより、引上げ中の結晶直径をリアルタイムで制御する。具体的には、直径の計測値が目標直径よりも大きい場合には、結晶の引上げ速度を大きくし、目標直径よりも小さい場合には、結晶の引上げ速度を小さくする。また制御部２０は、結晶引上げ機構１８のセンサから得られたシリコン単結晶３の結晶長データと、カメラ３１の撮影画像から求めた結晶直径データに基づいて、石英製坩堝１２の移動量（ルツボ上昇速度）を制御する。

【0026】

直径計測装置３０は、チャンバ１１の外側に設置されたカメラ３１と、カメラ３１により撮影された撮影画像データを画像処理する画像処理プログラムがインストールされたコンピュータと、各種のデータを記憶するメモリとを含んで構成されている。

【0027】

カメラ３１は例えばＣＣＤカメラであり、チャンバ１１に形成された覗き窓１１ｅを介してチャンバ１１の内部を撮影する。カメラ３１の設置角度は、鉛直方向に対して所定の角度に設定され、カメラ３１は、シリコン単結晶３の引上げ軸に対して傾斜した光軸を有する。すなわち、カメラ３１は、熱遮蔽体１６の開口、シリコン融液２の液面及び単結晶を斜め上方から撮影する。カメラ３１の引上げ装置１０に対する設置位置と設置角度は既知である。

【0028】

カメラ３１は、画像処理プログラムを含む直径計測装置に接続され、直径計測装置３０は制御部２０に接続されている。直径計測装置３０に含まれる画像処理プログラムは、カメラ３１の撮影画像に写る単結晶の輪郭パターンから固液界面近傍における結晶直径を算出する。

【0029】

次に、直径計測装置３０によるシリコン単結晶３の直径計測方法について説明する。シリコン単結晶３の引上げ工程中にその直径を制御するため、カメラ３１でシリコン単結晶３と融液面との境界部を撮影し、境界部に発生するフュージョンリングの中心位置及びフュージョンリングの２つの輝度ピーク間距離からシリコン単結晶３の直径を求める。また、シリコン融液２の液面位置を制御するため、フュージョンリングの中心位置から液面位置を求める。制御部２０は、シリコン単結晶３の直径が狙いの直径となるように引上げワイヤー１７の引上げ速度、ヒータ１５のパワー、石英製坩堝１２の回転速度等の引上げ条件を制御する。また制御部２０は、液面位置が所望の位置となるように石英製坩堝１２の上下方向の位置を制御する。

【0030】

図２は、カメラ３１によって撮影されるシリコン単結晶３とシリコン融液２との境界部の画像を模式的に示す斜視図である。図２に示すように、直径計測装置３０の画像処理プログラムは、シリコン単結晶３とシリコン融液２との境界部に発生するフュージョンリング４の中心Ｃ_０の座標位置と、フュージョンリング４上の任意の一点の座標位置とから、フュージョンリング４の半径ｒ及び直径Ｒ＝２ｒを算出する。すなわち、画像処理プログラムは、固液界面におけるシリコン単結晶３の直径Ｒを算出する。フュージョンリング４の中心Ｃ_０の位置は、シリコン単結晶３の引上げ軸の延長線５と融液面との交点である。

【0031】

カメラ３１は、シリコン単結晶３と融液面との境界部を斜め上方から撮影するため、フュージョンリング４を真円として捉えることができない。しかし、カメラ３１は、引上げ装置１０において設計上の所定位置に所定角度で正確に設置され、これら位置及び角度が既知であるので、融液面に対する視認角度に基づいて略楕円状のフュージョンリング４を真円に補正することができ、補正されたフュージョンリング４からその直径を幾何学的に算出することができる。

【0032】

ちなみに、フュージョンリング４は、メニスカスで反射した光によって形成されるリング状の高輝度領域であり、シリコン単結晶３の全周に発生するが、覗き窓１１ｅからシリコン単結晶３の裏側のフュージョンリング４まで見ることはできない。また、熱遮蔽体１６の下側の開口１６ａとシリコン単結晶３との間の隙間からフュージョンリング４を見るとき、シリコン単結晶３の直径が大きい場合には、視認方向の最も手前側（図２の下側）に位置するフュージョンリング４の一部も熱遮蔽体１６の裏側に隠れて見ることができない場合がある。この場合、フュージョンリング４の視認できる部分は、視認方向から見て手前左側の一部４Ｌと、手前右側の一部４Ｒだけである。このようにフュージョンリング４の一部しか観察できない場合でも、その一部からその直径を算出することが可能である。

【0033】

このように、本実施形態のシリコン単結晶の製造システム１は、チャンバ１１内を撮影するカメラ３１を含む直径計測装置３０を備え、カメラ３１の撮影画像から固液界面近傍におけるシリコン単結晶３の直径を推定し、この直径が所望の直径（例えば３００ｍｍウェーハならば３０５～３２０ｍｍ）となるように、結晶引上げ速度等の結晶引上げ条件を制御する。

【0034】

ところで、結晶軸方位が＜１１１＞であるシリコン単結晶３を引き上げると、直胴部３ａの外周上の一部に、図３に示すように、中心軸に沿った平坦部３ｂが形成される。図３は、結晶中心軸の結晶方位が＜１１１＞であるシリコン単結晶インゴットの一例を示す斜視図、図４は、図３のIV-IV線に沿う断面図である。上述したとおり、直径計測装置３０は、回転しながら引上げられるシリコン単結晶３の固液界面近傍をカメラ３１で撮影し、この撮影画像からフュージョンリング４上の任意の一点の座標位置を抽出してシリコン単結晶３の直径を計測する。そのため、図４に示すように、平坦部３ｂの座標位置Ｐ１を抽出した場合の計測値から求められる直径Ｄ１と、平坦部３ｂ以外の座標位置Ｐ２を抽出した場合の計測値から求められる直径Ｄ２とは、平坦部３ｂがあるぶんだけ、Ｄ１＜Ｄ２となり、これらの直径Ｄ１，Ｄ２をそのまま用いると正確な直径を求めることができない。

【0035】

そのため、本実施形態の直径計測装置３０は、以下の処理を行うことで、平坦部３ｂを除く直胴部３ａの直径Ｄ２を求めることとしている。まず、カメラ３１は、回転しながら引上げられるシリコン単結晶３が１回転する間に、固液界面近傍の複数個所を撮影し、これにより複数の撮影画像データを取得する。特に限定はされないが、カメラ３１は、シリコン単結晶３が１回転する間に固液界面近傍の３０～５０箇所を撮影し、直径計測装置３０は、得られた３０～５０の撮影画像データのそれぞれを画像処理して３０～５０個の計測値データを生成する。このうち、平坦部３ｂの撮影は２回以上であることが好ましく、安定的な直胴部の直径制御の観点からは３回以上であることがより好ましい。なお、カメラ３１による撮影タイミングは、シリコン単結晶の円周方向に対して均等であることが好ましく、また平坦部３ｂ以外の直胴部３ａを撮影する回数は、平坦部３ｂを撮影する回数より多いことが好ましい。

【0036】

平坦部３ｂを含む撮影画像データが得られたら、直径計測装置３０は、計測された複数の計測値データの中から所定閾値以上の差を有する計測値データを除外し、残りの計測値データの全部又は一部を用いて、シリコン単結晶の直径を求める。ここで、計測された複数の計測値データの中から所定閾値以上の差を有する計測値データを除外する方法について説明する。

【0037】

図４に示すように、平坦部３ｂの座標位置Ｐ１を抽出した場合の計測値から求められる直径Ｄ１と、平坦部３ｂ以外の座標位置Ｐ２を抽出した場合の計測値から求められる直径Ｄ２との差は、３００ｍｍウェーハの場合、１０ｍｍ前後あるのに対し、平坦部３ｂ以外の座標位置Ｐ２を抽出した場合の計測値から求められる直径Ｄ２のバラツキは１ｍｍ以下であることが経験的にわかっている。そのため、得られた複数の計測値データの分布を観察すると図５に示すようになる。図５は、直径計測装置３０により計測された複数の計測値データの処理の一例を示す図であり、縦軸は計測された直径を示し、横軸は測定箇所に相当するパラメータを示す。

【0038】

上述したとおり、平坦部３ｂが出現する＜１１１＞結晶方位のシリコン単結晶では、図４に示す直径Ｄ１とＤ２の差が大きく、直径Ｄ２のバラツキがこれに比べて著しく小さいので、図５に示すように所定閾値を比較的広範に設定することができる。すなわち、直径Ｄ１とＤ２の差が約１０ｍｍであるのに対し、直径Ｄ２のバラツキが１ｍｍ以下であるので、所定閾値をたとえば３～８ｍｍの間の任意の値に設定することができる。

【0039】

そして、計測された複数の計測値データの中から所定閾値以上の差を有する計測値データを除外する方法は、特に限定されず、種々の数学的処理又は統計学的処理などを用いることができる。たとえば、図５に示す複数の計測値データの中から、まず任意の１つの計測値データを抽出し、この任意の計測値データと、残りの全ての計測値データとの差を演算し、差が小さい計測値データと、差が大きい計測値データとに分類する。先に抽出された任意の１つの計測値データが仮に直径Ｄ１を測定したデータである場合には、差が大きい計測値データが、差が小さい計測値データより多いことになるので、抽出された任意の１つの計測値データと差が小さい計測値データとを除外する。逆に、先に抽出された任意の１つの計測値データが仮に直径Ｄ２を測定したデータである場合には、差が小さい計測値データが、差が大きい計測値データより多いことになるので、差が大きい計測値データを除外する。

【0040】

計測された複数の計測値データの中から所定閾値以上の差を有する計測値データを除外する方法はこれにのみ限定されない。図６は、直径計測装置３０により計測された複数の計測値データの処理の他の例を示す図である。本例では、まず計測された全ての計測値データを昇順、すなわち小さい順に並べる。図６の縦軸は計測された直径を示し、横軸は昇順に並べ替えた計測値データを示す。図６の左から右に向かって計測値が大きくなる。この昇順に並び替えた状態で最小値側から所定個数の計測値データを除外する。ここで除外する所定個数は、具体的には図６に示す左側の２個であるが、直径計測装置３０に予めこの所定個数を設定しておいてもよい。カメラ３１によりシリコン単結晶の平坦部３ｂを撮影する回数が既知であり、それから得られる計測値データの個数も既知であるので、この個数を所定個数として直径計測装置３０に設定しておく。

【0041】

またはこれに代えて、図６に示すように昇順に並べた計測値データについて、隣り合う２つの計測値データの差を演算する。そして、その差が所定閾値以上となった場合の小さい方の計測値データが直径Ｄ１に相当し、大きい方の計測値データが直径Ｄ２に相当することになるので、この部分を境界にしてそれより小さい計測値データを除外する。

【0042】

計測された複数の計測値データの中から所定閾値以上の差を有する計測値データを除外する方法はこれにのみ限定されない。図７は、直径計測装置３０により計測された複数の計測値データの処理のさらに他の例を示す図である。本例では、まず計測された全ての計測値データを降順、すなわち大きい順に並べる。図７の縦軸は計測された直径を示し、横軸は降順に並べ替えた計測値データを示す。図７の左から右に向かって計測値が小さくなる。この降順に並び替えた状態で最大値側から所定個数の計測値データを除外する。ここで除外する所定個数は、具体的には図７に示す右側の２個であるが、直径計測装置３０に予めこの所定個数を設定しておいてもよい。カメラ３１によりシリコン単結晶の平坦部３ｂを撮影する回数が既知であり、それから得られる計測値データの個数も既知であるので、この個数を所定個数として直径計測装置３０に設定しておく。

【0043】

またはこれに代えて、図７に示すように降順に並べた計測値データについて、隣り合う２つの計測値データの差を演算する。そして、その差が所定閾値以上となった場合の小さい方の計測値データが直径Ｄ１に相当し、大きい方の計測値データが直径Ｄ２に相当することになるので、この部分を境界にしてそれより小さい計測値データを除外する。

【符号の説明】

【0044】

１…シリコン単結晶の製造システム
１０…シリコン単結晶の引上げ装置
１１…チャンバ
１１ａ…メインチャンバ
１１ｂ…プルチャンバ
１１ｃ…ガス導入口
１１ｄ…ガス排出口
１１ｅ…覗き窓
１１ｆ…断熱材
１２…石英製坩堝
１３…黒鉛製サセプタ
１４…回転軸
１５…ヒータ
１６…熱遮蔽体
１７…引上げワイヤー
１８…結晶引上げ機構
１９…駆動機構
２０…制御部
３０…直径計測装置
３１…カメラ
２…シリコン融液
３…シリコン単結晶
３ａ…直胴部
３ｂ…平坦部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】