JP2018500267A - インゴット界面の形状を制御することができる単結晶成長システム及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
ΔW=π(r/2)2×(h2−h1)×(K)
[付記1]
チョクラルスキー法によって工程チャンバ内部で単結晶インゴットを引き上げさせて成長させながら成長界面の形状を制御するシステムであって、
成長中のインゴットの重量を測定するインゴット重量測定部と、
成長中のインゴットの直径を測定するインゴット直径測定部と、
成長中のインゴットの高さを測定するインゴット高さ測定部と、
単位時間の間のインゴットの重量増加量を実測した測定値と、前記単位時間の間にインゴットの直径及び高さ変化を通じて導出されたインゴット重量増加量理論値を比較する比較部と、
前記比較部で導出された測定値と理論値の差によって、単結晶インゴット成長中の工程条件を変更する制御部と、
を含む単結晶成長システム。
前記インゴット重量測定部は、前記工程チャンバ上部に設けられ、単結晶インゴットが引き上げられるワイヤと繋がれたロードセルによって特定時点でのインゴットの重量を測定する、
付記1に記載の単結晶成長システム。
前記インゴット直径測定部は、前記工程チャンバ上部に設けられてインゴットの成長界面を照らすカメラによって測定する、
付記1に記載の単結晶成長システム。
前記インゴット高さ測定部は、単位時間の間にインゴットを支持するシードチャックの高さの変化を通じて、成長したインゴットボディーの長さを測定する、
付記1に記載の単結晶成長システム。
前記インゴットボディーの長さは、インゴットの現在の引き上げ速度と単位時間を掛けて算出される、
付記4に記載の単結晶成長システム。
前記比較部は、前記測定値と理論値との差異値を導出して、成長するインゴットの成長界面形状を予測することを特徴とする、
付記1に記載の単結晶成長システム。
前記制御部は、前記比較部から伝達された前記測定値と理論値の差によって、成長中のインゴットの引き上げ速度を変更することを特徴とする、
付記1に記載の単結晶成長システム。
前記測定値が前記理論値より大きい場合には、単結晶インゴットの界面形状が下方向に膨らんで突き出たものと予測し、前記制御部が単結晶インゴットの引き上げ速度を増加させることによって前記単結晶インゴットの成長速度を増加させることを特徴とする、
付記7に記載の単結晶成長システム。
前記測定値が前記理論値より小さな場合には、単結晶インゴットの界面形状が上方向にへこんで形成されたものと予測し、前記制御部が単結晶インゴットの引き上げ速度を減少させることによって前記単結晶インゴットの成長速度を減少させることを特徴とする、
付記7に記載の単結晶成長システム。
チョクラルスキー法によって単結晶インゴットを成長させながら成長界面の形状を制御する方法であって、
インゴットの界面が目標とする形状になるように単結晶成長工程の制御条件を設定した後、単結晶インゴットの成長を始める段階と、
前記単結晶インゴット上部に配置されたロードセルで、一定時間の間に成長したインゴットの重量を測定して測定値を導出する段階と、
一定時間の間に工程チャンバの外部に配置された直径測定カメラによって測定された単結晶インゴットの直径と、前記一定時間の間に成長した単結晶インゴットの高さを通じて前記単結晶インゴット重量の理論値を導出する段階と、
前記測定値と理論値との差を導出し、成長中の単結晶インゴットの成長界面形状を予測する段階と、
予測された単結晶インゴットの界面形状と、目標とする単結晶インゴットの界面の形状とを比較し、単結晶インゴット成長中の工程条件を変更する段階と、
を含む単結晶成長方法。
インゴットの界面が目標とする形状になるように単結晶成長工程の制御条件を設定した後、単結晶インゴットの成長を始める段階は、直前に遂行された単結晶インゴット成長工程の制御条件と、これによって成長した単結晶インゴットの品質を基礎に単結晶成長工程の制御条件を設定することを特徴とする、
付記1に記載の単結晶成長方法。
一定時間の間に工程チャンバの外部に配置された直径測定カメラによって測定された単結晶インゴットの直径と、一定時間の間に成長した単結晶インゴットの高さを通じて前記単結晶インゴットの重量の理論値を導出する段階は、
次の数学式1によって導出される、付記1に記載の単結晶成長方法。
[数学式1]
ΔW=π(r/2)2×(h2−h1)×(K)
{r:直径測定カメラから測定されたインゴットの直径、h1−h2:単位時間の間に変化したインゴットの高さ、K:インゴットの密度}
前記測定値と理論値との差を導出し、成長中の単結晶インゴットの成長界面形状を予測する段階は、
前記測定値と理論値が同一な場合、目標としたインゴットの界面形状と成長中のインゴットの界面形状が同一なものと予測することを特徴とする、
付記1に記載の単結晶成長方法。
前記測定値より理論値が大きい場合には、目標としたインゴットの界面形状より成長中のインゴットの界面形状のほうが上方向にへこんで形成され、
前記測定値より理論値が小さい場合には、目標にしたインゴットの界面形状より成長中のインゴットの界面形状のほうが下方向に膨らんで形成されたものと予測することを特徴とする、
付記13に記載の単結晶成長方法。
予測された単結晶インゴットの界面形状と、目標とする単結晶インゴットの界面の形状とを比較し、単結晶インゴット成長中の工程条件を変更する段階は、
目標とした単結晶インゴットの界面形状と予測された単結晶インゴットの界面形状が同一な場合には、単結晶インゴットの引き上げ速度を現在と同一に維持することを特徴とする、
付記1に記載の単結晶成長方法。
予測された単結晶インゴットの界面形状と、目標とする単結晶インゴットの界面の形状とを比較し、単結晶インゴット成長中の工程条件を変更する段階は、
目標とした単結晶インゴットの界面形状に比較して予測された単結晶インゴットの界面形状が上方向にへこんでいる場合には、単結晶インゴットの引き上げ速度を減少させて前記単結晶インゴットの成長速度を減少させることを特徴とする、
付記1に記載の単結晶成長方法。
予測された単結晶インゴットの界面形状と、目標とする単結晶インゴットの界面の形状とを比較し、単結晶インゴット成長中の工程条件を変更する段階は、
目標とした単結晶インゴットの界面形状に比較して予測された単結晶インゴットの界面形状が下方向に膨らんで突き出た場合には、単結晶インゴットの引き上げ速度を増加させて前記単結晶インゴットの成長速度を増加させることを特徴とする、
付記1に記載の単結晶成長方法。
予測された単結晶インゴットの界面形状と、目標とする単結晶インゴットの界面の形状とを比較し、単結晶インゴット成長中の工程条件を変更する段階後に、
再び単位時間の間のインゴットの測定値と理論値とを導出及び比較し、引き上げ速度の変更可否を決めることを特徴とする、
付記1に記載の単結晶成長方法。
Claims (18)
- チョクラルスキー法によって工程チャンバ内部で単結晶インゴットを引き上げさせて成長させながら成長界面の形状を制御するシステムであって、
成長中のインゴットの重量を測定するインゴット重量測定部と、
成長中のインゴットの直径を測定するインゴット直径測定部と、
成長中のインゴットの高さを測定するインゴット高さ測定部と、
単位時間の間のインゴットの重量増加量を実測した測定値と、前記単位時間の間にインゴットの直径及び高さ変化を通じて導出されたインゴット重量増加量理論値を比較する比較部と、
前記比較部で導出された測定値と理論値の差によって、単結晶インゴット成長中の工程条件を変更する制御部と、
を含む単結晶成長システム。 - 前記インゴット重量測定部は、前記工程チャンバ上部に設けられ、単結晶インゴットが引き上げられるワイヤと繋がれたロードセルによって特定時点でのインゴットの重量を測定する、
請求項1に記載の単結晶成長システム。 - 前記インゴット直径測定部は、前記工程チャンバ上部に設けられてインゴットの成長界面を照らすカメラによって測定する、
請求項1に記載の単結晶成長システム。 - 前記インゴット高さ測定部は、単位時間の間にインゴットを支持するシードチャックの高さの変化を通じて、成長したインゴットボディーの長さを測定する、
請求項1に記載の単結晶成長システム。 - 前記インゴットボディーの長さは、インゴットの現在の引き上げ速度と単位時間を掛けて算出される、
請求項4に記載の単結晶成長システム。 - 前記比較部は、前記測定値と理論値との差異値を導出して、成長するインゴットの成長界面形状を予測することを特徴とする、
請求項1に記載の単結晶成長システム。 - 前記制御部は、前記比較部から伝達された前記測定値と理論値の差によって、成長中のインゴットの引き上げ速度を変更することを特徴とする、
請求項1に記載の単結晶成長システム。 - 前記測定値が前記理論値より大きい場合には、単結晶インゴットの界面形状が下方向に膨らんで突き出たものと予測し、前記制御部が単結晶インゴットの引き上げ速度を増加させることによって前記単結晶インゴットの成長速度を増加させることを特徴とする、
請求項7に記載の単結晶成長システム。 - 前記測定値が前記理論値より小さな場合には、単結晶インゴットの界面形状が上方向にへこんで形成されたものと予測し、前記制御部が単結晶インゴットの引き上げ速度を減少させることによって前記単結晶インゴットの成長速度を減少させることを特徴とする、
請求項7に記載の単結晶成長システム。 - チョクラルスキー法によって単結晶インゴットを成長させながら成長界面の形状を制御する方法であって、
インゴットの界面が目標とする形状になるように単結晶成長工程の制御条件を設定した後、単結晶インゴットの成長を始める段階と、
前記単結晶インゴット上部に配置されたロードセルで、一定時間の間に成長したインゴットの重量を測定して測定値を導出する段階と、
一定時間の間に工程チャンバの外部に配置された直径測定カメラによって測定された単結晶インゴットの直径と、前記一定時間の間に成長した単結晶インゴットの高さを通じて前記単結晶インゴット重量の理論値を導出する段階と、
前記測定値と理論値との差を導出し、成長中の単結晶インゴットの成長界面形状を予測する段階と、
予測された単結晶インゴットの界面形状と、目標とする単結晶インゴットの界面の形状とを比較し、単結晶インゴット成長中の工程条件を変更する段階と、
を含む単結晶成長方法。 - インゴットの界面が目標とする形状になるように単結晶成長工程の制御条件を設定した後、単結晶インゴットの成長を始める段階は、直前に遂行された単結晶インゴット成長工程の制御条件と、これによって成長した単結晶インゴットの品質を基礎に単結晶成長工程の制御条件を設定することを特徴とする、
請求項1に記載の単結晶成長方法。 - 一定時間の間に工程チャンバの外部に配置された直径測定カメラによって測定された単結晶インゴットの直径と、一定時間の間に成長した単結晶インゴットの高さを通じて前記単結晶インゴットの重量の理論値を導出する段階は、
次の数学式1によって導出される、請求項1に記載の単結晶成長方法。
[数学式1]
ΔW=π(r/2)2×(h2−h1)×(K)
{r:直径測定カメラから測定されたインゴットの直径、h1−h2:単位時間の間に変化したインゴットの高さ、K:インゴットの密度} - 前記測定値と理論値との差を導出し、成長中の単結晶インゴットの成長界面形状を予測する段階は、
前記測定値と理論値が同一な場合、目標としたインゴットの界面形状と成長中のインゴットの界面形状が同一なものと予測することを特徴とする、
請求項1に記載の単結晶成長方法。 - 前記測定値より理論値が大きい場合には、目標としたインゴットの界面形状より成長中のインゴットの界面形状のほうが上方向にへこんで形成され、
前記測定値より理論値が小さい場合には、目標にしたインゴットの界面形状より成長中のインゴットの界面形状のほうが下方向に膨らんで形成されたものと予測することを特徴とする、
請求項13に記載の単結晶成長方法。 - 予測された単結晶インゴットの界面形状と、目標とする単結晶インゴットの界面の形状とを比較し、単結晶インゴット成長中の工程条件を変更する段階は、
目標とした単結晶インゴットの界面形状と予測された単結晶インゴットの界面形状が同一な場合には、単結晶インゴットの引き上げ速度を現在と同一に維持することを特徴とする、
請求項1に記載の単結晶成長方法。 - 予測された単結晶インゴットの界面形状と、目標とする単結晶インゴットの界面の形状とを比較し、単結晶インゴット成長中の工程条件を変更する段階は、
目標とした単結晶インゴットの界面形状に比較して予測された単結晶インゴットの界面形状が上方向にへこんでいる場合には、単結晶インゴットの引き上げ速度を減少させて前記単結晶インゴットの成長速度を減少させることを特徴とする、
請求項1に記載の単結晶成長方法。 - 予測された単結晶インゴットの界面形状と、目標とする単結晶インゴットの界面の形状とを比較し、単結晶インゴット成長中の工程条件を変更する段階は、
目標とした単結晶インゴットの界面形状に比較して予測された単結晶インゴットの界面形状が下方向に膨らんで突き出た場合には、単結晶インゴットの引き上げ速度を増加させて前記単結晶インゴットの成長速度を増加させることを特徴とする、
請求項1に記載の単結晶成長方法。 - 予測された単結晶インゴットの界面形状と、目標とする単結晶インゴットの界面の形状とを比較し、単結晶インゴット成長中の工程条件を変更する段階後に、
再び単位時間の間のインゴットの測定値と理論値とを導出及び比較し、引き上げ速度の変更可否を決めることを特徴とする、
請求項1に記載の単結晶成長方法。
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