JP2000088537A - 分類装置および分類方法 - Google Patents

分類装置および分類方法

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JP2000088537A JP11247599A JP24759999A JP2000088537A JP 2000088537 A JP2000088537 A JP 2000088537A JP 11247599 A JP11247599 A JP 11247599A JP 24759999 A JP24759999 A JP 24759999A JP 2000088537 A JP2000088537 A JP 2000088537A
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Dirk Flottmann
フロットマン ディルク
Karl Hesse
ヘッセ カール
Matthaeus Schantz
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 主観的な人間の関与しない欠陥の分類装置お
よび分類方法を提供することである。 【解決手段】 識別装置（６）が設けられており、該識
別装置（６）は分類材料（１）の形態を評価装置（７）
にさらに送出し、該評価装置（７）はデータを評価す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体材料の光電
的分類装置および分類方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば多結晶ロッドから単結晶ロッドを
作製するためには、多結晶ロッドを約１００ｍｍの直径
の破片に縮小する。この破片はチョクラルスキー結晶引
き上げ法（ＣＺ結晶引き上げ法）で、るつぼを充満する
のに使用される。ロッド表面の種々の箇所の粗度は異な
っているから、破砕の後にはこの粗い表面部分を有する
破片が生じる。現在のところ、例えば割れ目、隆起部
（ポップコーン）、クレータ（口頭分類）等を備えた部
材は、これがＣＺ結晶引き上げ法のるつぼに達する前に
熟練者が手で選別する。なぜならこれら欠陥材料はプロ
セス中に品質低下につながるからである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、主観
的な人間の関与しない欠陥の分類装置および分類方法を
提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明によ
り、識別装置が設けられており、該識別装置は分類材料
の形態を評価装置にさらに送出し、該評価装置はデータ
を評価することにより解決される。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明の装置は有利には、脆く硬
い半導体材料、例えばシリコン、ゲルマニウム、または
ガリウム砒素を形態に従って分類するのに使用する。有
利にはシリコンがこれにより分類される。本発明の装置
により、半導体材料を形態に従って分離することができ
る。
【０００６】
【実施例】本発明の装置は、分類すべき材料１が有利に
はまず、個別化装置２，有利には同時に搬送装置に来る
よう構成されている。装置２は有利には振動搬送装置で
ある。この振動搬送装置は有利には振動し、この振動に
より破片が半導体材料から個別化され、有利には搬送機
３へ滑り面１０の方向で搬送される。しかし材料を個別
化しておいてから搬送装置に載せることも可能である。
この滑り面１０の角度は有利には水平方向に対して調整
可能である。滑り面は破片と表面被覆との間の摩擦係数
に依存して、破片が有利には重力の作用によって下方に
滑るように調整される。この角度は２０゜から８０゜の
間であり、有利には３０゜から７０゜の間に調整され
る。個別化および有利には搬送装置２、搬送機３，およ
び滑り面１０は、これらの表面において分類すべき半導
体材料１が分類すべき半導体材料とは別の材料と接触し
ないように構成されている。このことは有利には、個別
化および有利には搬送装置２、搬送機３および滑り面１
０を分類すべき半導体材料と同じ半導体材料で被覆する
ことにより達成される。個別化装置２、搬送機３および
滑り面１０は完全に相応の半導体材料から構成すること
もできる。シリコンの場合はシリコンを被覆するか、ま
たはシリコンから作製する。滑り面上で粒子はその重心
ができるだけ低くなるように配向される。このことは半
導体破片が、滑り面１０を通過した後の自由落下の際に
ビーム源５に対して最大の投影面を向け、破片が少なく
とも１つのビーム源５によって検出されることを意味す
る。滑り面１０と変向装置８との間の落下高さは５ｃｍ
から２０ｃｍ、有利には１０ｃｍである。この落下区間
のほぼ中央にビーム源５と形状検出装置６が配置されて
おり、破片はビーム源５と形状検出装置６との間を運動
する。破片とビーム源５との間隔は有利には５０ｃｍか
ら１２０ｃｍ、特に有利には７０ｃｍであり、破片と形
状検出装置６との間隔は５ｃｍから１２ｃｍ、特に有利
には６ｃｍである。ビーム源５は有利には電磁的ビーム
源であり、例えばレーザまたはランプであり、４００ｎ
ｍから７００ｎｍの領域の可視光線を放射する。
【０００７】識別装置６は有利には少なくとも１つの高
分解能センサであり、離散的半導体センサまたはＣＣＤ
ラインセンサとすることができる。このセンサは１つま
たは複数のカメラに配置することができ、反射光として
破片の表面から反射された可視光線を検出する。このセ
ンサは評価装置７と接続されており、評価装置は到来す
るデータを評価し、自動的にバイナリー画像に変換す
る。この評価装置７は有利には計算器である。
【０００８】ポップコーンの交互作用により光で生じる
波長成分を評価するための数学的方法は、離散的フーリ
エ変換である。この変換により周波数に従って上昇する
データ列が得られる。
【０００９】この評価回路７は所定のプログラムに従っ
て少なくとも１つの変向装置８を制御する。ここで評価
装置７および識別装置６からなるこの検出システムは、
所定の形態、例えばクレータ、隆起物、割れ目、または
“ポップコーン”を有利にはファジー論理回路を用いて
識別する。どの程度の強度および分解能で孔部、隆起
物、および溝をバイナリー画像に結像するかは、評価装
置７で設定することができる。変向装置８により破片を
排除することができ、このとき形態的に仕様に適合しな
い材料の数および深さにより排除されるか否かが決定さ
れる。変向装置８は有利にはノズルであり、このノズル
から有利にはガスまたは液体が吹き出される。ここでガ
スは有利には空気または不活性ガス、例えば窒素ガスで
あり、大気圧よりも高い圧力、有利には３から１０ｂａ
ｒ、特に有利には６ｂａｒで吹き出される。液体の場合
には有利には高純度の水であり、導電率は０．１４μＳ
以下、有利には０．０８μＳであり、有利には２から２
０ｂａｒの圧力で吹き出される。特に有利にな実施例で
は、過度に大きな破片は有利には１５００ｂａｒから５
０００ｂａｒ、特に有利には３５００ｂａｒのジェット
水流が加えられ、その際に破砕される。変向装置８は単
独で配置することができるが、複数の並置されたノズル
から成ることもできる。この場合、破片がビーム源５の
ビーム路に平行に降下するならば、ノズルは有利には３
ｍｍから１５ｍｍの間隔、特に有利には９ｍｍの間隔で
配置される。所望の形態を有する変向された破片は、有
利には分離装置９を介して捕獲ホルダ１１に収集され、
変向されなかった破片は捕獲ホルダ１２に収集される。
捕獲ホルダは少なくともその内部に分類すべき半導体材
料からなる表面を有するか、またはこれから成る。区分
された材料流は別の検出装置および変向装置によりさら
に別の等級に分類することができる。別の分類装置の構
成によって材料を複数の等級に分けることもできる。こ
の場合、飛跡の区分は強さの異なる変向作用によって、
有利には強さの異なる空気衝撃波によって行う。この分
離装置の表面には有利には分類すべき半導体材料が設け
られるか、またはこれから成る。
【００１０】本発明の別の対象は、半導体材料の光電的
分類方法である。ここでは分類材料がその形態を識別す
る識別ユニット６により検出され、これを評価装置にさ
らに送出する。
【００１１】本発明の有利な方法では、破砕された材料
１、この場合は半導体材料が個別化装置２および搬送機
３に、そして滑り面１０に搬送される。滑り面の角度は
有利には分類すべき半導体材料と表面被覆との間の摩擦
係数に依存して、分類すべき半導体材料が有利には重力
の作用により下方に滑り落ちるように調整される。ここ
で不規則に成形された半導体材料の配向は、その重心が
できるだけ下に来るようにする。このことは、その最大
投影面が滑り面１０の方に向くことを意味する。この配
向の場合、破砕された材料は滑り面１０を去った後に、
ビーム源５と識別装置６からなる検出システム、ビーム
源５のビーム路４を通過する。発生した表面の反射光は
リアルタイムで測定され、分類され、その際に識別装置
６により検出される。識別装置は有利には０．１ｍｍか
ら２０ｍｍ、特に有利には０．５ｍｍから１０ｍｍの光
学的解像度を有する。光ビームの偏向から種々の高さお
よび面の傾斜角が計算される。発生した表面画像は、種
々のフィルタ技術を使用して分析される。これによりリ
アルタイムでバイナリ画像が得られる。ポリシリコン破
片のバイナリ画像に発生した暗影ゾーンは自動的にその
形態および欠陥個所の数について検査される。表面検査
のための他の考慮すべき光学的方法は、三角測量法ない
しは光断層法、またはグレー画像分析法である。前者で
は線形セクタが、後者では個々の光点が電磁的ビームか
ら破片に向けられそこに焦点合わせされる。発生したプ
ロフィール部分はマトリクスカメラシステムにより検知
される。測定対象物のさらに測定可能なレベル差は観察
角とＣＣＤセンサの解像度によって検出される。
【００１２】グレー画像分析法では、測定対象物が構造
化されておらず（投影される線形パターン）、対象物で
の暗影形成に基づいてポップコーン構造を識別するため
に方向付けられ照明される。検知に必要な位置分解能は
この手法では、μｍからｍｍ領域である。
【００１３】これまでの言語的な曖昧な表現が有利に
は、ファジー理論的考察により分析され、クレータ、
“ポップコーン”、割れ目等の言語表現が修正因子を伴
う所属関数によって表すことができる。除去すべき欠陥
部分の数は変数であり、除去程度を調整することができ
る。それにもかかわらず、除去は表面欠陥の際にすでに
行うことができる。このためにファジー評価を行う必要
はない。バイナリー形態分析に従って“ポップコーン”
または類似の欠陥が識別され、評価されると直ちに、こ
の破片は有利には空気パルスによって除去される。この
ようにして得られたデータは評価装置７により評価され
る。分類すべき半導体材料は、０．０５ｓから１ｓ、特
に有利には０．１ｓから０．２ｓの降下持続時間で検出
システムを通過する。分類すべき半導体材料が調整され
た分離基準に対してどれだけ偏差しているかに応じ、少
なくとも１つの変向装置８が制御される。この変向装置
は例えばポップコーンを有するすべての半導体材料粒子
を例えば空気ビームにより変向し、これにより元の飛跡
から偏差させる。分離装置９は両方の分離物を別個の捕
獲ホルダ１１，１２に収集する。
【００１４】本発明の方法を本発明の装置と関連して使
用すると、人間による主観的な観察なしで混入の危険の
ない分類が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の概略図である。
【符号の説明】
１ 分類材料 ２ 個別化装置 ３ 搬送機 ５ ビーム源 ６ 識別装置 ７ 評価装置 ８ 変向装置 １０ 滑り面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カール ヘッセ ドイツ連邦共和国 ブルクハウゼン ヘー ヒェンベルクシュトラーセ 46 (72)発明者 マットイス シャンツ ドイツ連邦共和国 ロイト ヴィレンバッ ハ 29

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体材料の光電的分類装置において、 識別装置（６）が設けられており、 該識別装置（６）は分類材料（１）の形態を評価装置
    （７）にさらに送出し、該評価装置（７）はデータを評
    価する、ことを特徴とする分類装置。
  2. 【請求項２】 評価装置（７）はデータを、ファジーロ
    ジックを用いて評価する、請求項１記載の分類装置。
  3. 【請求項３】 個別化装置（２）と滑り面（１０）が設
    けられており、 個別化装置（２）と滑り面（１０）とはそれぞれ分類す
    べき半導体材料からなる表面を有し、 さらにビーム源（５）が設けられており、 該ビーム源のビーム路（４）を通って分類すべき半導体
    材料が降下する、請求項１記載の分類装置。
  4. 【請求項４】 評価装置（７）は少なくとも１つの変向
    装置（８）を制御する、請求項１記載の分類装置。
  5. 【請求項５】 半導体材料の光電的分類方法において、 分類材料（１）を、その形態を識別する識別装置（６）
    によって検出し、 これをさらに評価装置（７）に送出する、ことを特徴と
    する光電的分類方法。
  6. 【請求項６】 データをファジーロジックにより評価す
    る、請求項５記載の分類方法。
  7. 【請求項７】 材料に拡散光を照射し、識別ユニットは
    ＣＣＤラインセンサである、請求項５または６記載の分
    類方法。
  8. 【請求項８】 表面検査の光学的方法として三角測量法
    を使用する、請求項５〜７までのいずれか１項記載の分
    類方法。
  9. 【請求項９】 表面検査の光学的方法として光断層法を
    使用する、請求項５〜７までのいずれか１項記載の分類
    方法。
  10. 【請求項１０】 表面検査の光学的方法としてグレー画
    像分析法を使用する、請求項５〜７までのいずれか１項
    記載の分類方法。
JP11247599A 1998-09-03 1999-09-01 分類装置および分類方法 Pending JP2000088537A (ja)

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