[发明专利]单结晶制造装置及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及单结晶制造装置及制造方法，特别涉及在由切克劳斯基法（以下称作CZ法）进行的单结晶的提拉工序中使用的单晶提拉机构的故障诊断功能。

背景技术

作为半导体设备的基板材料的硅单结晶的多数都借助CZ法制造。在CZ法中，将种晶浸渍到收容于石英坩埚内的硅熔液中，在使种晶及坩埚旋转的同时使种晶逐渐上升，由此使较大直径的单结晶在种晶的下端生长。

在硅单结晶的提拉中采用例如使用丝线的结晶提拉机构。种晶经由种夹盘安装在丝线的下端，将丝线的上端侧用卷取鼓筒卷取，由此将种晶向上方提拉。驱动卷取鼓筒的马达的旋转力经由减速齿轮被向卷取鼓筒传递，所以丝线被以足够低的旋转速度卷取，单结晶被丝线缓缓地提拉。

在硅单结晶的培养工序中，单结晶的提拉速度的控制是非常重要的。这是因为，提拉速度会给直径控制及结晶品质带来影响。硅单结晶的品质由提拉速度V与固液界面的提拉轴向的温度梯度G的比V/G决定，已知提拉速度V的稍稍的误差就会给单结晶中的缺陷的种类及分布等带来较大的影响。

为了防止结晶提拉机构的误动作、使单结晶的品质提高，例如在专利文献1中，提出了修正结晶培养中的实际的提拉速度与目标提拉速度的速度偏差的方法。此外，在专利文献2中，记载有下述这样的方法：使用设置在腔室的上方的激光测距计测量种保持部的位置，根据种保持部的位置的变化量计算实际的提拉速度，根据实际的提拉速度和目标的提拉速度控制丝线的卷取速度，由此修正因丝线的伸长带来的单结晶的提拉速度的误差。在专利文献3中，记载有将多个单结晶控制装置的运转状况集中地监视的集中管理系统。在该系统中，各单结晶制造装置的运转异常检测部将传感器的检测值与工艺处方比较，在检测值从许容范围偏离的情况下判断为异常，将异常通知信号向群管理计算机发送。

专利文献1：日本特开2011－57545号公报。

专利文献2：日本特开2008－195577号公报。

专利文献3：日本特开2001－72489号公报。

专利文献1所记载的以往的结晶提拉机构具有将实际的提拉速度与目标的提拉速度的速度偏差修正的功能，但在发生了因马达或脉冲编码器等零件的精度劣化造成的误动作或故障的情况下，有结晶品质下降而带来制品损失的可能。也可以考虑根据坩埚的上升停止时间及错误发生时间来判断零件的不良状况，但如果从错误的发生起经过某种程度的时间则恢复为通常动作，所以如果错误的原因是由构成结晶提拉机构的零件的劣化造成的，则难以直观地判断。因此，以往当在下个批次中也出现相同错误时，才开始怀疑是以零件的劣化为原因的错误而进行设备检修，有带来两个批次量的制品损失的可能。

发明内容

因而，本发明的目的是提供一种能够比较早地发现构成结晶提拉机构的马达或编码器等零件的误动作或故障的单结晶制造装置及制造方法。

为了解决上述问题，本发明的单结晶制造装置的特征在于，具备：结晶提拉机构，所述结晶提拉机构从熔液提拉单结晶；控制部，所述控制部控制前述结晶提拉机构；前述结晶提拉机构具备：马达，所述马达将前述单结晶的提拉轴升降驱动；减速齿轮，所述减速齿轮连接在前述马达的旋转轴上；旋转编码器，所述旋转编码器检测前述马达的旋转速度；位置编码器，所述位置编码器检测前述提拉轴的移动量；前述控制部根据将前述单结晶的实际的提拉速度与目标提拉速度比较的结果，诊断由前述结晶提拉机构进行的提拉动作的异常的有无，前述单结晶的实际的提拉速度根据前述位置编码器及前述旋转编码器的至少一个的输出信号求出。

根据本发明，结晶提拉机构具有自诊断功能，监视旋转编码器及位置编码器的至少一个的输出信号并与指示值比较，在两者的偏差超过阈值的情况下，判断出结晶提拉机构的动作异常，并将提拉动作中断，所以能够较早地发现结晶提拉机构的异常动作并应对，由此能够抑制单结晶的品质的下降。

在本发明中，优选的是，前述控制部在根据前述位置编码器的输出信号求出的前述单结晶的提拉速度的第1实测值与前述指示值的偏差比第1阈值大的情况下，诊断出前述位置编码器的异常，并将前述提拉动作中断。在此情况下，前述第1阈值优选的是前述目标提拉速度的3%～10%。在第1实测值与指示值的偏差超过第1阈值的情况下，位置编码器的动作不良或故障的可能性较高，所以通过将提拉动作中断并将位置编码器修理或更换，能够将对单结晶的品质的影响抑制在最小限度。