JP2004315256A - Method and apparatus for manufacturing single crystal - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チョクラルスキー法(Chochralski Method、略してCZ法)による単結晶の製造方法に関し、更に詳しくは、マルチプーリング法における多結晶原料の追加充填作業の効率化を可能とする単結晶の製造方法に関する。さらに、本発明は、このような単結晶の製造方法に使用する単結晶製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
シリコン、ゲルマニウム、GaP、GaAs、LnP等の半導体の多結晶原料から単結晶を得る方法として、チョクラルスキー法が知られている。チョクラルスキー法は、多結晶原料をルツボ内で溶融して原料融液とし、単結晶からなる種結晶を原料融液に接触させた後、回転させながらゆっくりと引き上げることにより単結晶棒を得る方法であり、種結晶を引き上げる手段としてシャフトを用いる方法とワイヤーを用いる方法とがある。
【0003】
ワイヤーを用いた単結晶製造装置の一般的な構成例を図2に示す。
この図に示すように、単結晶製造装置は、少なくとも原料融液を収容したルツボを備えるメインチャンバー1と、育成された単結晶棒を取り出すための引上げチャンバー2と、チャンバー間を遮断するためのアイソレーションバルブ3を具備している。
【0004】
そして、メインチャンバー1中には、ルツボ4と、ルツボ4を囲繞するように配置された発熱体5および断熱材6が備えられており、ルツボ4を回転させるルツボ保持軸7及び回転機構8が設置されている。引上げチャンバー2の上部には、ワイヤー10を回転および巻き取るワイヤー巻取機構(引上げ手段)を収納するボックス9があり、このワイヤー巻取機構から巻き出されるワイヤー10の先端には、種結晶11を保持する種ホルダー12が係止されている。種ホルダ12は、引上げチャンバー2、アイソレーションバルブ3を通して、メインチャンバー1内の原料融液に達することができ、回転上下動自在に構成されている。
【0005】
引上げチャンバー2は育成された単結晶棒を取り出すため開放可能に構成されており、引上げチャンバー2を開放する時にメインチャンバー1を外気と遮断するため、アイソレーションバルブ3が引上げチャンバー2とメインチャンバー1との間に配置されている。
【0006】
次に、上記の単結晶製造装置による単結晶の製造方法について説明する。
まず、ルツボ4内に所望の高純度多結晶原料を充填し、発熱体5によって該多結晶原料の融点(シリコンであれば約1420°C)以上に加熱して溶融し、原料融液とする。次に、ワイヤー10を巻き出すことにより原料融液の表面略中心部に種結晶11の先端を接触又は浸漬させる。その後、ルツボ保持軸7を適宜の方向に回転させるとともに、ワイヤー10を回転させながらゆっくりと巻き取り、種結晶11を引き上げることにより、単結晶棒の育成が開始される。以後、主に引上げ速度と温度を適切に調節することにより略円柱形状の単結晶棒を得ることができる。
【0007】
単結晶棒の育成が終了したなら、種ホルダー12を上部のボックス9中に格納された不図示のワイヤー巻取機構によって上昇させ、育成単結晶棒を引上げチャンバー2内に移動する。種ホルダー12とともに育成単結晶棒が引上げチャンバー2内に収容されたなら、アイソレーションバルブ3を閉じて、引上げチャンバー2とメインチャンバー1を遮断する。引上げチャンバー2内を大気圧にした後、引上げチャンバー2の不図示の単結晶棒取り出し用ドアを開放する。そして、単結晶製造装置の炉内から育成単結晶棒を取り出す。
【0008】
ここで、単結晶棒の育成後にルツボに多結晶原料を追加充填することで、1つのルツボから複数本の単結晶棒を製造するマルチプーリング法が知られている(例えば、非特許文献1参照。)。通常、この方法では、育成単結晶棒の取り出しが終了したら、先ず、単結晶棒を載せる専用台車を用いて専用の重量計に単結晶棒を移動し、単結晶棒の重量を測定する。次に、この測定された重量に基づいて多結晶原料を準備する。次に、準備した多結晶原料をルツボに追加充填し、追加充填した多結晶原料を溶融して原料融液とする。そして、種ホルダー12をワイヤー巻取機構によって下降させることによって種結晶11を下降させ、再度単結晶棒の育成を行う。
【0009】
このように、マルチプーリング法においては、育成単結晶棒の重量測定は、通常、単結晶製造装置の炉内から単結晶棒を取り出した後に行っている。したがって、この炉外での重量測定後に初めて追加充填(リチャージ)する多結晶原料の重量が確定できた。そのため、原料を追加充填するまでに長時間を要し、さらに効率的な方法が求められていた。
【0010】
また、近年、育成単結晶棒の大口径化、大重量化が進むにつれて、単結晶棒を載せる専用台車及び重量計等もそれに対応して大型化する必要が生じていた。この大型化にともない、重量測定作業を人の手で行うことが困難になるため、単結晶棒の重量測定の自動化、機械化、効率化をすすめる必要があった。
【0011】
【非特許文献1】
Semiconductor Silicon CrystalTechnology, Fumio Shimura, p178〜179, 1989
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、マルチプーリング法における多結晶原料の追加充填作業の効率化を可能とし、また、近年の育成単結晶棒の大口径化、大重量化にともない必要となった単結晶棒の重量測定の自動化、機械化を、簡単かつ安価で可能とする単結晶の製造方法、及びそれに用いる単結晶製造装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、チョクラルスキー法により単結晶を製造する方法であって、少なくとも、ルツボに収容された原料融液から単結晶棒を育成する工程と、単結晶製造装置に具備される重量検出手段により育成された単結晶棒の重量を炉内で測定する工程と、測定された重量に基づいて多結晶原料を準備する工程と、単結晶製造装置の炉内から育成単結晶棒を取り出す工程と、準備した多結晶原料をルツボに追加充填する工程と、ルツボに追加充填した多結晶原料を溶融して原料融液とする工程とを繰り返して前記ルツボから2以上の単結晶棒を製造することを特徴とする単結晶の製造方法を提供する(請求項1)。
【0014】
このように、育成された単結晶棒の重量を炉内で測定し、測定された重量に基づいて多結晶原料を準備し、炉内から育成単結晶棒を取り出したら、準備した多結晶原料をルツボに追加充填することで、従来のように炉外で単結晶棒の重量を測定する場合と比較して時間的なロスが少なくてすみ、効率的に2以上の単結晶棒の製造を行うことができる。また、従来のように炉外で単結晶棒の重量を測定する場合と比較して、単結晶棒の重量測定の自動化、機械化をすすめる際に設置するのが必要となる設備も少なくてすむため、簡単かつ安価でできる。さらに、追加充填作業の効率化、及び重量測定の自動化、機械化にともない、作業者の作業負担の軽減を図ることができる。
【0015】
この場合、前記多結晶原料を追加充填する工程では、予め単結晶棒の育成後にルツボ内に残った原料融液の表面を固化し、該固化した原料融液の表面上に多結晶原料を追加充填するのが好ましい(請求項2)。
【0016】
このように、予め単結晶棒の育成後にルツボ内に残った原料融液の表面を固化し、該固化した原料融液の表面上に多結晶原料を追加充填することで、多結晶原料をルツボに投入する時の衝撃で原料融液がルツボから飛散して原料融液の量が減少したり、炉内を汚染したりする恐れがなくなる。
【0017】
この場合、前記多結晶原料を準備する工程において、さらにドーパントを準備し、前記多結晶原料を追加充填する工程において、該ドーパントを合せて追加充填することができる(請求項3)。
【0018】
単結晶に添加すべきドーパントがある場合には、このように、前記多結晶原料を準備する工程において、さらにドーパントを準備し、前記多結晶原料を追加充填する工程において、該ドーパントを合せて追加充填することで、作業の効率化が図れる。
【0019】
この場合、前記育成単結晶棒の重量を測定する工程において、測定条件を、製造する2以上の単結晶棒間で同一にするのが好ましい(請求項4)。
【0020】
このように、前記育成単結晶棒の重量を測定する工程において、測定条件を、製造する2以上の単結晶棒間で同一にすることで、単結晶棒間での重量の測定値のバラツキを小さく抑えることができる。
【0021】
この場合、前記重量検出手段を、育成単結晶棒の重量の測定条件と同じ条件で調整しておくのが好ましい(請求項5)。
【0022】
このように、前記重量検出手段を、育成単結晶棒の重量の測定条件と同じ条件で調整しておくことで、育成単結晶棒の重量の真値に対する、炉内で測定した育成単結晶棒の重量の測定値の誤差及び測定値のバラツキを小さく抑えることができる。
【0023】
この場合、前記育成単結晶棒の重量を測定する工程において、単結晶製造装置の炉内の圧力を一定にし、かつ育成単結晶棒の引上げ及び回転を停止して育成単結晶棒の重量を測定するのが好ましい(請求項6)。
【0024】
このように、前記育成単結晶棒の重量を測定する工程において、単結晶製造装置の炉内の圧力を一定にし、かつ育成単結晶棒の引上げ及び回転を停止して育成単結晶棒の重量を測定することで、測定値の真値に対する誤差及び測定値のバラツキを一層小さく抑えることができ、一層測定精度を高めることができる。
【0025】
この場合、前記重量検出手段により育成単結晶棒の重量を測定する工程を、単結晶棒を育成する工程後のアフターヒート後であって、前記単結晶製造装置の炉内から育成単結晶棒を取り出す工程前のアイソレーションバルブの閉塞前とするのが好ましい(請求項7)。
【0026】
このように、前記重量検出手段により育成単結晶棒の重量を測定する工程を、単結晶棒を育成する工程後のアフターヒート後であって、前記単結晶製造装置の炉内から育成単結晶棒を取り出す工程前のアイソレーションバルブの閉塞前とすることで、余分な操作及び装置を新たに追加せずに、測定条件を、製造する2以上の単結晶棒間で同一にでき、しかも、単結晶製造装置の炉内の圧力を一定にし、かつ育成単結晶棒の引上げ及び回転を停止した状態にできる。したがって、測定値の真値に対する誤差及び測定値のバラツキを小さく抑えることができる。
【0027】
この場合、前記重量検出手段をロードセルとすることができる(請求項8)。
【0028】
本発明の単結晶の製造方法は、重量検出手段をロードセルとして単結晶棒の重量を炉内で測定をしたとしても、測定値の真値に対する誤差及び測定値のバラツキを小さく抑えることができ、高い精度で重量を測定できるとともに、極めて簡単に重量測定ができる。
【0029】
この場合、前記単結晶をシリコンとすることができる(請求項9)。
【0030】
本発明の単結晶の製造方法は、近年ますます大口径化、大重量化が進み、追加充填する多結晶原料等の重量が増大し、単結晶棒の重量測定の自動化、機械化が強く求められているシリコン単結晶を製造するのに、特に有効である。
【0031】
この場合、前記育成単結晶棒を直径200mm以上とすることができる(請求項10)。
【0032】
このように、育成単結晶棒を直径200mm以上としても、本発明の単結晶の製造方法では、該単結晶棒の重量の測定は自動的、機械的に簡単に行うことができるため、作業者の負担を大幅に軽減することができる。
【0033】
さらに、本発明は、チョクラルスキー法により単結晶を製造する際に使用する単結晶製造装置であって、少なくとも、原料融液を収容するルツボと、原料融液を加熱する発熱体と、ワイヤーまたはシャフトにより原料融液から単結晶を回転させながら引上げるための引上げ手段と、前記ワイヤー又はシャフトにより引上げられる育成単結晶の重量を測定する重量検出手段と、重量検出手段による測定結果を記憶する記憶手段と、ルツボに追加充填する多結晶原料及び/又はドーパントの量を重量検出手段による測定結果から演算処理して求めるための演算手段と、演算手段により演算した結果を表示する表示部とを備えることを特徴とする単結晶製造装置を提供する(請求項11)。
【0034】
このように単結晶製造装置を構成することで、炉内での重量測定が可能となる。したがって、従来のように炉外で単結晶棒の重量を測定する場合と比較して時間的なロスが少なくてすみ、効率的に2以上の単結晶棒の製造を行うことができる。また、追加充填する多結晶原料等の重量を求めるための単結晶棒の重量測定の自動化、機械化が、簡単かつ安価で可能となる。特に、近年、育成単結晶棒の大口径化、大重量化が進んでおり、該単結晶製造装置は、作業者の作業負担を軽減するのに有効である。
【0035】
この場合、前記重量検出手段がロードセルであるものが好ましい(請求項12)。
【0036】
このように、重量検出手段としてロードセルを用いることで、簡単かつ安価で構成できるし、単結晶製造装置の炉内で単結晶棒の重量を正確に測定することができる。
【0037】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明は、チョクラルスキー法により単結晶を製造する方法であって、少なくとも、ルツボに収容された原料融液から単結晶棒を育成する工程と、単結晶製造装置に具備される重量検出手段により育成された単結晶棒の重量を炉内で測定する工程と、測定された重量に基づいて多結晶原料を準備する工程と、単結晶製造装置の炉内から育成単結晶棒を取り出す工程と、準備した多結晶原料をルツボに追加充填する工程と、ルツボに追加充填した多結晶原料を溶融して原料融液とする工程とを繰り返して前記ルツボから2以上の単結晶棒を製造することを特徴とする単結晶の製造方法を提供する。
【0038】
ここで、図3は、単結晶の製造方法の工程の例を示すフロー図である。図3(a)は本発明の製造方法に係る工程を示し、図3(b)は従来の製造方法に係る工程を示す。
従来の単結晶の製造方法では、図3(b)に示すように、単結晶棒を育成する工程、アフターヒート、アイソレーションバルブの閉塞、単結晶棒を取り出す工程を経て、その後、育成された単結晶棒の重量を炉外で測定し、測定された重量に基づいて多結晶原料を準備し、多結晶原料をルツボに追加充填するという流れであった。これに対して、本発明の単結晶製造方法では、図3(a)に示すように、単結晶棒を育成する工程、アフターヒート、アイソレーションバルブの閉塞、単結晶棒を取り出す工程を経るが、アフターヒート後であって、アイソレーションバルブの閉塞前に、育成された単結晶棒の重量を炉内で測定しておき、単結晶を取り出す工程の後、直ちに、多結晶原料をルツボに追加充填できるように、炉内で測定された重量に基づいて多結晶原料を準備しておくという流れである。したがって、従来のように炉外で単結晶棒の重量を測定する場合と比較して、本発明においては、時間的なロスが少なくてすみ、効率的に2以上の単結晶棒の製造を行うことができる。また、炉内で単結晶棒の重量を測定するため、従来と比較して、単結晶棒の重量測定の自動化、機械化をすすめる際に設置するのが必要となる設備も少なくてすむ。さらに、追加充填作業の効率化、及び重量測定の自動化、機械化ができるので、作業者の作業負担の軽減を図ることができる。
【0039】
尚、多結晶原料を追加充填する工程では、予め単結晶棒の育成後にルツボ内に残った原料融液の表面を固化し、該固化した原料融液の表面上に多結晶原料を追加充填するのが好ましい。このように、育成された単結晶棒の重量を炉内で測定する工程、多結晶原料を準備する工程、単結晶製造装置の炉内から育成単結晶棒を取り出す工程等の間に、予めルツボに残った原料融液の表面を固化しておけば、多結晶原料をルツボに投入する時に衝撃で原料融液がルツボから飛散してその量が減少したり、炉内を汚染したり、さらには抵抗率が所望のものとズレてしまうような恐れがなくなる。
【0040】
また、単結晶に添加すべきドーパントがある場合には、前記多結晶原料を準備する工程において、さらにドーパントを準備し、前記多結晶原料を追加充填する工程において、該ドーパントを合せて追加充填することで、作業の効率化が図れる。
【0041】
ここで、本発明の方法で用いることのできる重量検出手段としては、例えばロードセルを挙げることができる。
ロードセルについては、例えば、ルツボに追加充填する棒状多結晶シリコンの溶融量を、ロードセルにより重量変化を測定することにより判断することで、該棒状原料の供給引き上げを自動的に、且つ正確に行うことができ、常に一定レベルの原料融液を得ることができる棒状多結晶シリコンの溶融方法が開示されている。(例えば、特開平8−301687号公報参照。)。また、小荷重用ロードセルを複数配置して、重量の測定精度を向上させたものが開示されている(例えば、特開平9−175893号公報参照。)。さらに、ロードセルにかかる力を実際の結晶重量より小さくすることで、ロードセルの容量が小さくてすむとともに、結晶重量を精度良くかつ円滑に測定することができる測定装置が開示されている(例えば、特開2000−344597号公報参照。)。
【0042】
しかし、ロードセルを用いて単結晶製造装置の炉内で重量を測定すると、測定条件によっては、測定値の真値に対する誤差や測定値のバラツキが大きく、単結晶棒の正確な重量測定が確実には行われない恐れがある。したがって、正確な重量の測定を確実に行うためには、従来通り、炉内から単結晶棒を取り出した後に重量計で重量を測定する必要が生じる。
【0043】
これを解決すべく、本発明では、前記育成単結晶棒の重量を測定する工程において、測定条件を、製造する2以上の単結晶棒間で同一にすることとした。これにより、測定値の真値に対する誤差及び測定値のバラツキを、ある程度小さく抑えることができる。
【0044】
さらに、本発明者らは、ロードセルを用いて、単結晶製造装置の炉内で正確な重量の測定をより確実に行うための測定条件を調査した。
図4は、各測定条件で育成単結晶棒の重量を炉内で測定した時の、測定値の真値に対する誤差及び測定値のバラツキの程度を示すグラフである。縦軸は、(測定値−真値)/真値(%)を示し、横軸は測定した単結晶棒の本数を示す。図4(a)は、ロードセルを大気圧下で調整し、単結晶棒の引上げおよび回転をしながら重量を炉内で測定したものである。また、図4(b)は、ロードセルを大気圧下で調整したが、単結晶棒の引上げおよび回転を停止して重量を炉内で測定したものである。さらに、図4(c)は、ロードセルを重量測定時の炉内圧で調整し、単結晶棒の引上げおよび回転を停止して重量を炉内で測定したものである。
尚、ここで真値とは、炉内から単結晶棒を取り出した後に、該単結晶棒の重量を炉外の重量計で測定した値を指す。
【0045】
図4(a)を見て判るように、ロードセルを大気圧で調節し、単結晶棒の引上げおよび回転をしながら重量を炉内で測定した場合、誤差及びバラツキが大きくなる。また、図4(b)を見て判るように、ロードセルを大気圧で調整したが、単結晶棒の引上げおよび回転を停止して重量を炉内で測定した場合、バラツキはかなり小さくなったが、誤差は大きい。したがって、測定値のバラツキを小さくするためには、単結晶の引上げ及び回転を停止した状態で測定するのが効果的であることが判る。
【0046】
さらに、図4(c)を見て判るように、ロードセルを重量測定時の炉内圧で調整し、単結晶棒の引上げおよび回転を停止して重量を炉内で測定した場合、誤差及びバラツキがかなり小さく抑えられる。したがって、測定値の真値に対する誤差は、炉内圧に最も影響を受け、誤差を小さく抑えるためには、ロードセルを、育成単結晶の重量測定時の炉内圧で調整するのが効果的であることが判る。
【0047】
以上のことから、本発明では、前記重量検出手段を、育成単結晶棒の重量の測定条件と同じ条件で調整しておくこととした。これにより、育成単結晶棒の重量の真値に対する、炉内で測定した育成単結晶棒の重量の測定値の誤差及び測定値のバラツキを確実に小さく抑えることができる。
【0048】
さらに、前記育成単結晶棒の重量を測定する工程において、単結晶製造装置の炉内の圧力を一定にし、かつ育成単結晶棒の引上げ及び回転を停止して育成単結晶棒の重量を測定するのが好ましい。これにより、測定値の真値に対する誤差及び測定値のバラツキを一層小さく抑えることができ、一層測定精度を高めることができる。
【0049】
また、前記重量検出手段により育成単結晶棒の重量を測定する工程を、単結晶棒を育成する工程後のアフターヒート後であって、前記単結晶製造装置の炉内から育成単結晶棒を取り出す工程前のアイソレーションバルブの閉塞前とすることで、余分な操作及び装置を新たに追加せずに、測定条件を、製造する2以上の単結晶棒間で同一にでき、しかも、単結晶製造装置の炉内の圧力を一定にし、かつ育成単結晶棒の引上げ及び回転を停止した状態にできる。したがって、2以上の単結晶棒間で重量の測定値のバラツキを小さく抑えることができ、しかも、真値に対する測定値の誤差を小さく抑えることができる。
【0050】
さらに、単結晶棒の重量測定データーは、例えば、単結晶製造装置からサーバーなどに取り込みデーターを共有するなど、システム的に取り込まれるデーターとする事によりさらに作業性が上がる。
【0051】
また、本発明の単結晶の製造方法は、近年ますます大口径化、大重量化が進み、追加充填する多結晶原料等の重量が増大し、単結晶棒の重量測定を自動化、機械化することが強く求められているシリコン単結晶を製造するのに、特に有効である。
【0052】
また、育成単結晶棒を直径200mm以上としても、本発明の単結晶の製造方法では、該単結晶棒の重量の測定は自動的、機械的に行うことができるため、作業者の負担を大幅に軽減することができる。
【0053】
さらに、本発明は、チョクラルスキー法により単結晶を製造する際に使用する単結晶製造装置であって、少なくとも、原料融液を収容するルツボと、原料融液を加熱する発熱体と、ワイヤーまたはシャフトにより原料融液から単結晶棒を回転させながら引上げるための引上げ手段と、前記ワイヤー又はシャフトにより引上げられる育成単結晶棒の重量を測定する重量検出手段と、重量検出手段による測定結果を記憶する記憶手段と、ルツボに追加充填する多結晶原料及び/又はドーパントの量を重量検出手段による測定結果から演算処理して求めるための演算手段と、演算手段により演算した結果を表示する表示部とを備えることを特徴とする単結晶製造装置を提供する。
【0054】
尚、前記重量検出手段としてロードセルを用いれば、簡単かつ安価で構成できるし、単結晶製造装置の炉内で単結晶棒の重量を正確に測定することができる。
【0055】
以上のような単結晶製造装置について図を参照して説明する。図1は本発明の単結晶製造装置の1例を示す概略断面図である。
この単結晶製造装置は、メインチャンバー1に、少なくとも、原料融液を収容するルツボ4と、原料融液を加熱する発熱体5が備えられている。さらに、引上げチャンバー2とメインチャンバー1とを遮断するためのアイソレーションバルブ3が備えられている。引上げチャンバー2の上部には、ボックス9があり、該ボックス9は、ワイヤー10により原料融液から単結晶棒13を回転させながら引上げるための引上げ手段14と、前記ワイヤー10より引上げられる育成単結晶棒13の重量を測定するロードセル15を収容している。さらに、ロードセル15による単結晶棒の重量の測定結果は制御手段に送られる。該制御手段では、記憶手段により測定結果が記憶され、演算手段により測定結果からルツボに追加充填する多結晶原料及び/又はドーパントの量が求められる。その演算結果は、表示部に表示される。
【0056】
このように単結晶製造装置を構成することで、追加充填する多結晶原料等の重量を求めるための単結晶棒の重量測定の自動化、機械化が、簡単かつ安価で可能となる。特に、近年、育成単結晶棒の大口径化、大重量化が進んでおり、該単結晶製造装置は、作業者の作業負担を軽減するのに有効である。
【0057】
【実施例】
以下、本発明を実施例および比較例を挙げて具体的に説明する。
(実施例1)
図1に示す単結晶製造装置を用いて直径200mmのシリコン単結晶棒を育成した。単結晶棒を育成後の工程は、図3(a)に示す工程にしたがった。すなわち、単結晶棒を育成する工程の後のアフターヒート後に、単結晶棒13全体が引上げチャンバー2内になるように配置し、ボックス9のワイヤー巻取り機構14にあるロードセル15により、単結晶棒の重量を炉内で測定した。この時、単結晶の引上げ及び回転を停止した状態とした。その後、アイソレーションバルブ3を閉塞し、単結晶製造装置の炉内から育成単結晶棒13を取り出した。尚、これに並行して、測定された重量に基づいて多結晶原料及びドーパントを準備しておくとともに、発熱体5に印加する電力を下げることにより、ルツボ内に残った原料融液の表面を固化させておいた。したがって、育成単結晶を取り出した後、すぐに準備した多結晶原料及びドーパントをルツボに追加充填し、ルツボに追加充填した多結晶原料を溶融して原料融液とし、再びシリコン単結晶棒の育成を開始した。
【0058】
尚、ロードセル15により、常時、シリコン単結晶棒の重量が検出されるが、このロードセル15は、単結晶棒の重量の測定条件と同じ条件、すなわち、アフターヒート後で、アイソレーションバルブ3の閉塞前の炉内圧(55mbar)で調整した。ロードセル15による測定結果は、記憶手段により記憶され、また、測定結果が演算手段により演算処理されてルツボに追加充填する多結晶原料及びドーパントの量が求められる。そして、その演算結果は、表示部に表示された。
この状態で測定された単結晶の重量の測定値は、十分に高精度で測定できるため、表示部に表示された追加充填すべき多結晶原料及びドーパントの量を追加して製造された単結晶の抵抗率等の品質も十分に満足するものであった。
【0059】
(比較例1)
図2に示したような通常の単結晶製造装置を用いて直径200mmのシリコン単結晶棒を育成した。ただし、単結晶棒を育成後の工程は、図3(b)に示す工程にしたがった。すなわち、育成単結晶棒を取り出した後に、単結晶棒を載せる専用台車を用いて専用の重量計に単結晶棒を移動し、単結晶棒の重量を測定した。そして、この測定された重量に基づいて多結晶原料及びドーパントを準備した。そして、準備した多結晶原料及びドーパントをルツボに追加充填し、追加充填した多結晶原料を溶融して原料融液とし、再びシリコン単結晶棒の育成を開始した。
この場合は、育成単結晶棒の取り出し後、多結晶原料及びドーパントをルツボに追加充填するのを開始するまでに実施例1に比較して約1時間余分に時間が必要であった。
【0060】
実施例1と比較例1から判るように、本発明の単結晶の製造方法では、炉外で育成単結晶の重量を測定する場合と比較して製造時間の短縮が達成でき、しかも、測定値は十分に正確なものとすることができる。また、従来のように炉外で測定する時には必要であった単結晶棒を載せる専用台車及び専用の重量計等は不要となった。このことは、特に大口径化、大重量化した単結晶棒の測定に有利である。
【0061】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【0062】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、単結晶棒の重量を炉内で正確に測定しておくことで、時間的なロスが少なくてすみ、効率的に2以上の単結晶棒の製造を行うことが可能となる。また、単結晶棒の重量測定の自動化、機械化をすすめる際に設置するのが必要となる設備も少なくてすむため、簡単かつ安価で構成できる。さらに、追加充填作業の効率化、及び重量測定の自動化、機械化にともない、作業者の作業負担の軽減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の単結晶製造装置の1例を示す概略断面図である。
【図2】一般的な単結晶製造装置の1例を示す概略断面図である。
【図3】単結晶の製造方法の工程の例を示すフロー図である。
(a)本発明の製造方法に係る工程、
(b)従来の製造方法に係る工程。
【図4】各測定条件で育成された単結晶棒の重量を炉内で測定した時の、測定値の真値に対する誤差及び測定値のバラツキの程度を示すグラフである。
(a)ロードセルを大気圧下で調整し、単結晶棒の引上げおよび回転をしながら測定、
(b)ロードセルを大気圧下で調整したが、単結晶棒の引上げおよび回転を停止して測定、
(c)ロードセルを重量測定時の炉内圧で調整し、単結晶棒の引上げおよび回転を停止して測定。
【符号の説明】
1…メインチャンバー、 2…引上げチャンバー、
3…アイソレーションバルブ、 4…ルツボ、
5…発熱体、 6…断熱材、 7…ルツボ保持軸、 8…回転機構、
9…ボックス、 10…ワイヤー、 11…種結晶、 12…種ホルダー、
13…単結晶棒、 14…引上げ手段(ワイヤー巻取り機構)、
15…ロードセル。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a single crystal by the Czochralski Method (CZ method), and more particularly, to a method for producing a single crystal capable of increasing the efficiency of an additional filling operation of a polycrystalline raw material in a multi-pooling method. It relates to a manufacturing method. Further, the present invention relates to a single crystal manufacturing apparatus used in such a single crystal manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
As a method for obtaining a single crystal from a polycrystalline raw material of a semiconductor such as silicon, germanium, GaP, GaAs, and LnP, the Czochralski method is known. In the Czochralski method, a polycrystalline raw material is melted in a crucible to form a raw material melt, and a single crystal rod is obtained by bringing a single crystal into contact with the raw material melt and slowly pulling it up while rotating. As a method for pulling a seed crystal, there are a method using a shaft and a method using a wire.
[0003]
FIG. 2 shows a general configuration example of a single crystal manufacturing apparatus using a wire.
As shown in this figure, the single crystal manufacturing apparatus includes a
[0004]
In the
[0005]
The
[0006]
Next, a method for manufacturing a single crystal by the above-described single crystal manufacturing apparatus will be described.
First, the
[0007]
When the growth of the single crystal rod is completed, the
[0008]
Here, a multi-pooling method of manufacturing a plurality of single crystal rods from one crucible by additionally filling a crucible with a polycrystalline material after growing the single crystal rod is known (for example, see Non-Patent Document 1). .). Normally, in this method, when the removal of the grown single crystal rod is completed, first, the single crystal rod is moved to a dedicated weighing machine using a dedicated carriage on which the single crystal rod is placed, and the weight of the single crystal rod is measured. Next, a polycrystalline raw material is prepared based on the measured weight. Next, the prepared polycrystalline raw material is additionally charged into a crucible, and the additionally filled polycrystalline raw material is melted to obtain a raw material melt. Then, the seed crystal 11 is lowered by lowering the
[0009]
As described above, in the multi-pooling method, the weight measurement of the grown single crystal rod is usually performed after removing the single crystal rod from the furnace of the single crystal manufacturing apparatus. Therefore, after the weight measurement outside the furnace, the weight of the polycrystalline raw material to be additionally charged (recharged) can be determined for the first time. Therefore, it takes a long time to additionally charge the raw material, and a more efficient method has been required.
[0010]
Further, in recent years, as the diameter and weight of the grown single crystal rod have been increased, it has been necessary to increase the size of a dedicated trolley and a weighing scale on which the single crystal rod is mounted. With this increase in size, it becomes difficult to perform weight measurement work manually, so that it has been necessary to promote automation, mechanization, and efficiency of the weight measurement of the single crystal rod.
[0011]
[Non-patent document 1]
Semiconductor Semiconductor SiliconTechnology, Fumi Shimura, p178-179, 1989.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of such problems, and has made it possible to increase the efficiency of an additional filling operation of a polycrystalline raw material in a multi-pooling method, and to increase the diameter and weight of a grown single crystal rod in recent years. It is an object of the present invention to provide a single crystal manufacturing method that enables simple and inexpensive automation and mechanization of the weight measurement of a single crystal rod, which is required as a result, and a single crystal manufacturing apparatus used for the method.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in order to solve the above problems, and is a method for producing a single crystal by the Czochralski method, at least, a step of growing a single crystal rod from a raw material melt contained in a crucible Measuring the weight of a single crystal rod grown by a weight detecting means provided in a single crystal manufacturing apparatus in a furnace, preparing a polycrystalline raw material based on the measured weight, and a single crystal manufacturing apparatus. The step of removing the grown single crystal rod from the furnace, the step of additionally filling the prepared polycrystalline raw material in the crucible, and the step of melting the polycrystalline raw material additionally charged in the crucible to obtain a raw material melt, A method for producing a single crystal, comprising producing two or more single crystal rods from a crucible is provided (claim 1).
[0014]
Thus, the weight of the grown single crystal rod is measured in the furnace, a polycrystalline raw material is prepared based on the measured weight, and after the grown single crystal rod is taken out of the furnace, the prepared polycrystalline raw material is removed. By additionally filling the crucible, less time loss is required compared to the case where the weight of a single crystal rod is measured outside the furnace as in the conventional case, and two or more single crystal rods can be efficiently manufactured. be able to. In addition, compared to the case where the weight of a single crystal rod is measured outside the furnace as in the past, there is less equipment that needs to be installed when automating the weight measurement of the single crystal rod and promoting mechanization. It can be simple and cheap. Further, the work load on the operator can be reduced with the efficiency of the additional filling operation and the automation and mechanization of the weight measurement.
[0015]
In this case, in the step of additionally filling the polycrystalline raw material, the surface of the raw material melt remaining in the crucible after growing the single crystal rod in advance is solidified, and the polycrystalline raw material is added on the surface of the solidified raw material melt. It is preferable to fill (claim 2).
[0016]
In this way, the surface of the raw material melt remaining in the crucible after growing the single crystal rod is solidified in advance, and the surface of the solidified raw material melt is additionally filled with the polycrystalline raw material, so that the polycrystalline raw material is crucible. There is no danger that the raw material melt will be scattered from the crucible by the impact when the raw material is put into the furnace and the amount of the raw material melt will be reduced or the inside of the furnace will be contaminated.
[0017]
In this case, in the step of preparing the polycrystalline raw material, a dopant is further prepared, and in the step of additionally filling the polycrystalline raw material, the dopant can be additionally charged together (claim 3).
[0018]
When there is a dopant to be added to the single crystal, as described above, in the step of preparing the polycrystalline raw material, further preparing the dopant, and in the step of additionally filling the polycrystalline raw material, adding the dopant together By filling, work efficiency can be improved.
[0019]
In this case, in the step of measuring the weight of the grown single crystal rod, it is preferable that measurement conditions are the same between two or more single crystal rods to be manufactured (claim 4).
[0020]
In this way, in the step of measuring the weight of the grown single crystal rod, by making the measurement conditions the same between the two or more single crystal rods to be manufactured, the variation in the measured value of the weight between the single crystal rods is reduced. It can be kept small.
[0021]
In this case, it is preferable that the weight detecting means is adjusted under the same conditions as those for measuring the weight of the grown single crystal rod.
[0022]
In this way, by adjusting the weight detecting means under the same conditions as those for measuring the weight of the grown single crystal rod, the grown single crystal rod measured in the furnace with respect to the true value of the weight of the grown single crystal rod The error of the measured value of the weight and the variation of the measured value can be reduced.
[0023]
In this case, in the step of measuring the weight of the grown single crystal rod, the pressure in the furnace of the single crystal manufacturing apparatus is kept constant, and the pulling and rotation of the grown single crystal rod are stopped to measure the weight of the grown single crystal rod. (Claim 6).
[0024]
Thus, in the step of measuring the weight of the grown single crystal rod, the pressure in the furnace of the single crystal production apparatus is kept constant, and the pulling and rotation of the grown single crystal rod are stopped to reduce the weight of the grown single crystal rod. By measuring, the error of the measured value with respect to the true value and the variation of the measured value can be further reduced, and the measurement accuracy can be further improved.
[0025]
In this case, the step of measuring the weight of the grown single crystal rod by the weight detection means is performed after the after-heating after the step of growing the single crystal rod, and the grown single crystal rod is removed from the furnace of the single crystal manufacturing apparatus. It is preferable that the isolation valve be closed before the removal step (claim 7).
[0026]
As described above, the step of measuring the weight of the grown single crystal rod by the weight detecting means is performed after the after-heating after the step of growing the single crystal rod, and the step of measuring the weight of the grown single crystal rod from the furnace of the single crystal manufacturing apparatus. Before closing the isolation valve before the step of taking out, the measurement conditions can be made the same between two or more single crystal rods to be manufactured without adding extra operation and equipment, and The pressure in the furnace of the crystal manufacturing apparatus can be kept constant, and the pulling and rotation of the growing single crystal rod can be stopped. Therefore, it is possible to suppress the error of the measured value from the true value and the variation of the measured value.
[0027]
In this case, the weight detecting means can be a load cell (claim 8).
[0028]
The method for producing a single crystal of the present invention, even if the weight of the single crystal rod is measured in a furnace using the weight detection means as a load cell, it is possible to reduce the error with respect to the true value of the measured value and the variation of the measured value, The weight can be measured with high accuracy, and the weight can be measured very easily.
[0029]
In this case, the single crystal can be silicon (claim 9).
[0030]
In recent years, the production method of the single crystal of the present invention has been increasing in diameter and weight, and the weight of the polycrystalline raw material to be additionally filled has increased, and the automation of the measurement of the weight of the single crystal rod and the mechanization have been strongly demanded. It is particularly effective for producing a silicon single crystal.
[0031]
In this case, the grown single crystal rod can have a diameter of 200 mm or more (claim 10).
[0032]
As described above, even if the grown single crystal rod has a diameter of 200 mm or more, the method for producing a single crystal of the present invention can automatically and mechanically measure the weight of the single crystal rod. Can be greatly reduced.
[0033]
Further, the present invention is a single crystal production apparatus used when producing a single crystal by the Czochralski method, at least a crucible containing a raw material melt, a heating element for heating the raw material melt, and a wire Alternatively, a pulling means for pulling a single crystal from the raw material melt while rotating it by a shaft, a weight detecting means for measuring the weight of the grown single crystal pulled by the wire or the shaft, and a measurement result by the weight detecting means are stored. Storage means, calculating means for calculating the amount of the polycrystalline raw material and / or dopant to be additionally charged into the crucible from the measurement result by the weight detecting means, and a display unit for displaying the result calculated by the calculating means. There is provided a single crystal manufacturing apparatus characterized by comprising (claim 11).
[0034]
By configuring the single crystal manufacturing apparatus in this way, it is possible to measure the weight in the furnace. Therefore, compared with the conventional case where the weight of the single crystal rod is measured outside the furnace, the time loss can be reduced, and two or more single crystal rods can be manufactured efficiently. Further, automation and mechanization of the weight measurement of the single crystal rod for determining the weight of the polycrystalline raw material or the like to be additionally filled can be performed simply and inexpensively. In particular, in recent years, the growing single crystal rod has been increasing in diameter and weight, and the single crystal manufacturing apparatus is effective in reducing the work load on the operator.
[0035]
In this case, it is preferable that the weight detecting means is a load cell.
[0036]
Thus, by using the load cell as the weight detecting means, the configuration can be made simple and inexpensive, and the weight of the single crystal rod can be accurately measured in the furnace of the single crystal manufacturing apparatus.
[0037]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.
The present invention relates to a method for producing a single crystal by the Czochralski method, wherein at least a step of growing a single crystal rod from a raw material melt accommodated in a crucible, and a weight detecting means provided in the single crystal production apparatus Measuring the weight of the single crystal rod grown in the furnace, preparing a polycrystalline raw material based on the measured weight, and taking out the grown single crystal rod from the furnace of the single crystal manufacturing apparatus. Repeating the steps of additionally charging the prepared polycrystalline raw material into a crucible and the step of melting the polycrystalline raw material additionally charged into the crucible into a raw material melt to produce two or more single crystal rods from the crucible. And a method for producing a single crystal characterized by the following.
[0038]
Here, FIG. 3 is a flowchart showing an example of steps of a method for manufacturing a single crystal. FIG. 3A shows a process according to the manufacturing method of the present invention, and FIG. 3B shows a process according to the conventional manufacturing method.
In the conventional method for producing a single crystal, as shown in FIG. 3B, the single crystal rod was grown, after-heated, the isolation valve was closed, and the single crystal rod was removed. The weight of the single crystal rod was measured outside the furnace, a polycrystalline raw material was prepared based on the measured weight, and the crucible was additionally filled with the polycrystalline raw material. On the other hand, in the method for producing a single crystal according to the present invention, as shown in FIG. 3A, a step of growing a single crystal rod, after-heating, closing of an isolation valve, and a step of removing the single crystal rod are performed. After the after-heating and before closing the isolation valve, the weight of the grown single crystal rod is measured in the furnace, and the polycrystalline raw material is added to the crucible immediately after the step of removing the single crystal. This is a flow of preparing a polycrystalline raw material based on the weight measured in the furnace so that it can be filled. Therefore, as compared with the conventional case where the weight of the single crystal rod is measured outside the furnace, the present invention requires less time loss and efficiently manufactures two or more single crystal rods. be able to. Further, since the weight of the single crystal rod is measured in the furnace, there is less equipment required to be installed when the automation of the weight measurement of the single crystal rod and the mechanization are promoted as compared with the conventional method. Further, since the efficiency of the additional filling operation and the automation and mechanization of the weight measurement can be performed, the work load on the operator can be reduced.
[0039]
In the step of additionally filling the polycrystalline raw material, the surface of the raw material melt remaining in the crucible after growing the single crystal rod is solidified in advance, and the polycrystalline raw material is additionally filled on the surface of the solidified raw material melt. Is preferred. In this way, before the step of measuring the weight of the grown single crystal rod in the furnace, the step of preparing the polycrystalline raw material, and the step of removing the grown single crystal rod from the furnace of the single crystal manufacturing apparatus, etc. If the surface of the raw material melt remaining is solidified, the raw material melt scatters from the crucible due to impact when the polycrystalline raw material is charged into the crucible, the amount decreases, or the inside of the furnace is contaminated, Eliminates the risk that the resistivity will deviate from the desired one.
[0040]
Further, when there is a dopant to be added to the single crystal, in the step of preparing the polycrystalline raw material, further preparing a dopant, and in the step of additionally filling the polycrystalline raw material, additionally filling the dopant together In this way, work efficiency can be improved.
[0041]
Here, as a weight detecting means that can be used in the method of the present invention, for example, a load cell can be mentioned.
For the load cell, for example, by automatically determining the amount of melting of the rod-shaped polycrystalline silicon to be additionally charged into the crucible by measuring a change in weight with the load cell, the supply of the rod-shaped raw material can be automatically and accurately performed. A method for melting rod-shaped polycrystalline silicon, which can obtain a raw material melt at a certain level at all times, is disclosed. (See, for example, JP-A-8-301687). In addition, there is disclosed an arrangement in which a plurality of load cells for small loads are arranged to improve the accuracy of weight measurement (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-175893). Further, a measuring device capable of reducing the load cell capacity by reducing the force applied to the load cell to be smaller than the actual crystal weight, and capable of accurately and smoothly measuring the crystal weight is disclosed (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-157556). See JP-A-2000-344597.).
[0042]
However, when the weight is measured in the furnace of a single crystal manufacturing device using a load cell, errors in the true value of the measured value and variations in the measured value are large depending on the measurement conditions, and accurate weight measurement of the single crystal rod is reliably performed. May not be done. Therefore, in order to surely measure the weight accurately, it is necessary to measure the weight with a weighing scale after removing the single crystal rod from the furnace as in the past.
[0043]
In order to solve this, in the present invention, in the step of measuring the weight of the grown single crystal rod, the measurement conditions are the same between two or more single crystal rods to be manufactured. As a result, the error of the measured value with respect to the true value and the variation of the measured value can be suppressed to some extent.
[0044]
Furthermore, the present inventors investigated the measurement conditions for more accurately measuring the weight in the furnace of the single crystal manufacturing apparatus using the load cell.
FIG. 4 is a graph showing an error with respect to a true value of a measured value and a degree of variation of the measured value when the weight of the grown single crystal rod is measured in a furnace under each measurement condition. The vertical axis indicates (measured value−true value) / true value (%), and the horizontal axis indicates the number of single crystal bars measured. FIG. 4 (a) shows the result of adjusting the load cell under atmospheric pressure and measuring the weight in the furnace while pulling and rotating the single crystal rod. In FIG. 4B, the load cell was adjusted under the atmospheric pressure, but the pulling and rotation of the single crystal rod were stopped, and the weight was measured in the furnace. Further, FIG. 4 (c) shows the load cell adjusted by the furnace pressure at the time of weight measurement, the pulling and rotation of the single crystal rod being stopped, and the weight measured in the furnace.
Here, the true value refers to a value obtained by removing the single crystal rod from the furnace and measuring the weight of the single crystal rod with a weighing scale outside the furnace.
[0045]
As can be seen from FIG. 4 (a), when the load cell is adjusted at atmospheric pressure and the weight is measured in the furnace while pulling and rotating the single crystal rod, errors and variations increase. As can be seen from FIG. 4 (b), the load cell was adjusted at atmospheric pressure. However, when the pulling and rotation of the single crystal rod were stopped and the weight was measured in the furnace, the variation was considerably small. , The error is large. Therefore, it can be seen that it is effective to perform the measurement in a state where the pulling and the rotation of the single crystal are stopped in order to reduce the dispersion of the measured values.
[0046]
Further, as can be seen from FIG. 4 (c), when the load cell is adjusted at the furnace pressure at the time of the weight measurement, the pulling and rotation of the single crystal rod are stopped, and the weight is measured in the furnace, an error and a variation are caused. Can be kept fairly small. Therefore, the error of the measured value to the true value is most affected by the furnace pressure, and it is effective to adjust the load cell with the furnace pressure at the time of measuring the weight of the grown single crystal in order to keep the error small. I understand.
[0047]
From the above, in the present invention, the weight detecting means is adjusted under the same conditions as those for measuring the weight of the grown single crystal rod. Thereby, the error of the measured value of the weight of the grown single crystal rod measured in the furnace and the variation of the measured value with respect to the true value of the weight of the grown single crystal rod can be reliably suppressed.
[0048]
Further, in the step of measuring the weight of the grown single crystal rod, the pressure in the furnace of the single crystal production apparatus is kept constant, and the pulling and rotation of the grown single crystal rod are stopped to measure the weight of the grown single crystal rod. Is preferred. As a result, the error of the measured value with respect to the true value and the variation of the measured value can be further reduced, and the measurement accuracy can be further improved.
[0049]
Further, the step of measuring the weight of the grown single crystal rod by the weight detecting means is performed after after heating after the step of growing the single crystal rod, and the grown single crystal rod is removed from the furnace of the single crystal manufacturing apparatus. By setting the isolation valve before closing before the process, the measurement conditions can be made the same between two or more single crystal rods to be manufactured without adding any extra operation and equipment, and the single crystal is manufactured. The pressure in the furnace of the apparatus can be kept constant, and the pulling and rotation of the grown single crystal rod can be stopped. Therefore, the variation of the measured value of the weight between two or more single crystal rods can be reduced, and the error of the measured value with respect to the true value can be reduced.
[0050]
Further, the workability can be further improved by using systematically acquired data such as data obtained by measuring the weight of a single crystal rod from a single crystal manufacturing apparatus to a server or the like to share the data.
[0051]
In addition, the method for producing a single crystal of the present invention has been increasing in diameter and weight in recent years, and the weight of a polycrystalline raw material to be additionally filled has increased, and the weight measurement of a single crystal rod has been automated and mechanized. Is particularly effective for producing a silicon single crystal which is strongly required.
[0052]
Further, even if the grown single crystal rod has a diameter of 200 mm or more, in the method for producing a single crystal of the present invention, the weight of the single crystal rod can be measured automatically and mechanically. Can be reduced.
[0053]
Further, the present invention is a single crystal production apparatus used when producing a single crystal by the Czochralski method, at least a crucible containing a raw material melt, a heating element for heating the raw material melt, and a wire Or a pulling means for rotating and pulling a single crystal rod from the raw material melt by a shaft, a weight detecting means for measuring the weight of the grown single crystal rod pulled by the wire or the shaft, and a measurement result by the weight detecting means. Storage means for storing, a calculation means for calculating the amount of the polycrystalline raw material and / or dopant to be additionally charged into the crucible from the measurement result by the weight detection means, and a display unit for displaying the result calculated by the calculation means And a single crystal production apparatus characterized by comprising:
[0054]
If a load cell is used as the weight detecting means, it can be configured simply and inexpensively, and the weight of the single crystal rod can be accurately measured in the furnace of the single crystal manufacturing apparatus.
[0055]
The above single crystal manufacturing apparatus will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing one example of the single crystal manufacturing apparatus of the present invention.
In this single crystal manufacturing apparatus, at least a
[0056]
By configuring the single crystal manufacturing apparatus in this manner, automation and mechanization of the weight measurement of the single crystal rod for obtaining the weight of the polycrystalline raw material or the like to be additionally filled can be performed simply and inexpensively. In particular, in recent years, the growing single crystal rod has been increasing in diameter and weight, and the single crystal manufacturing apparatus is effective in reducing the work load on the operator.
[0057]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples.
(Example 1)
A silicon single crystal rod having a diameter of 200 mm was grown using the single crystal manufacturing apparatus shown in FIG. The step after growing the single crystal rod was in accordance with the step shown in FIG. That is, after the after-heating after the step of growing the single crystal rod, the whole
[0058]
The
Since the measured value of the weight of the single crystal measured in this state can be measured with sufficiently high accuracy, the single crystal manufactured by adding the amount of the polycrystalline raw material and the dopant to be additionally charged indicated on the display unit And the quality such as resistivity was also sufficiently satisfied.
[0059]
(Comparative Example 1)
A single-crystal silicon rod having a diameter of 200 mm was grown using an ordinary single-crystal manufacturing apparatus as shown in FIG. However, the step after growing the single crystal rod was in accordance with the step shown in FIG. That is, after taking out the grown single crystal rod, the single crystal rod was moved to a dedicated weighing scale using a special carriage on which the single crystal rod was placed, and the weight of the single crystal rod was measured. Then, a polycrystalline raw material and a dopant were prepared based on the measured weight. Then, the prepared polycrystalline raw material and dopant were additionally charged into a crucible, the additionally filled polycrystalline raw material was melted to obtain a raw material melt, and the growth of a silicon single crystal rod was started again.
In this case, after removing the grown single crystal rod, it took about one hour more time than in Example 1 before starting to additionally fill the crucible with the polycrystalline raw material and the dopant.
[0060]
As can be seen from Example 1 and Comparative Example 1, the production time of the single crystal of the present invention can be shortened as compared with the case where the weight of the grown single crystal is measured outside the furnace, and the measured value can be reduced. Can be sufficiently accurate. In addition, there is no need for a special trolley for mounting a single crystal rod and a special weighing scale, etc., which were necessary when measuring outside the furnace as in the prior art. This is particularly advantageous for measuring a single crystal rod having a large diameter and a large weight.
[0061]
Note that the present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device having the same operation and effect can be realized by the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
[0062]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by accurately measuring the weight of a single crystal rod in a furnace, time loss can be reduced and the production of two or more single crystal rods can be efficiently performed. Can be performed. In addition, the number of facilities that need to be installed when promoting the automation and mechanization of the weight measurement of a single crystal rod can be reduced, so that the configuration can be simple and inexpensive. Further, the work load on the operator can be reduced with the efficiency of the additional filling operation and the automation and mechanization of the weight measurement.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing one example of a single crystal manufacturing apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing one example of a general single crystal manufacturing apparatus.
FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of steps of a method for manufacturing a single crystal.
(A) steps according to the production method of the present invention,
(B) Steps related to a conventional manufacturing method.
FIG. 4 is a graph showing an error with respect to a true value of a measured value and a degree of variation of the measured value when a weight of a single crystal rod grown under each measurement condition is measured in a furnace.
(A) Adjust the load cell under atmospheric pressure, measure while pulling and rotating the single crystal rod,
(B) The load cell was adjusted under atmospheric pressure, but the pulling and rotation of the single crystal rod were stopped, and the measurement was performed.
(C) The load cell was adjusted at the furnace pressure at the time of weight measurement, and the pulling and rotation of the single crystal rod were stopped to measure.
[Explanation of symbols]
1 ... main chamber, 2 ... pulling chamber,
3… Isolation valve, 4… Crucible,
5: heating element, 6: heat insulating material, 7: crucible holding shaft, 8: rotating mechanism,
9 ... box, 10 ... wire, 11 ... seed crystal, 12 ... seed holder,
13: single crystal rod, 14: pulling means (wire winding mechanism),
15 ... Load cell.
Claims (12)
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