JP2959464B2 - 単結晶引き上げ装置の部品管理方法及びその装置 - Google Patents
単結晶引き上げ装置の部品管理方法及びその装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体材料として
使用されるシリコン単結晶等の単結晶を成長させる単結
晶引き上げ装置における部品管理方法及びその実施に使
用する部品管理装置に関する。
使用されるシリコン単結晶等の単結晶を成長させる単結
晶引き上げ装置における部品管理方法及びその実施に使
用する部品管理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】結晶成長方法には種々の方法があるが、
その１つにチョクラルスキー法（ＣＺ法）がある。図７
は、ＣＺ法に用いられる結晶引上装置を示す模式的縦断
面図である。図中11は、有底円筒形状をなすチャンバで
あり、その上方にはチャンバ11より小径のプルチャンバ
12が同一軸心にて連結されている。チャンバ11内には坩
堝13が配設されており、坩堝13は有底円筒形状をなす黒
鉛坩堝13a と、この内側に嵌合された石英坩堝13b とか
ら構成されている。坩堝13は、図示しない昇降・回転機
構に接続された支持軸18に連結されて支持されており、
昇降および回転が可能なようになっている。坩堝13の外
側には、坩堝13と同心円筒状であるヒータ14が配設され
ている。またシードチャックにてその先端に種結晶16a
を脱着することが可能な引き上げ軸（ワイヤ）16が坩堝
13の中央上方に臨ませてある。引き上げ軸16も図示しな
い昇降・回転機構に連結されており、昇降、及び支持軸
18と同一軸心で支持軸18と同方向，逆方向の回転が可能
なようになしてある。
その１つにチョクラルスキー法（ＣＺ法）がある。図７
は、ＣＺ法に用いられる結晶引上装置を示す模式的縦断
面図である。図中11は、有底円筒形状をなすチャンバで
あり、その上方にはチャンバ11より小径のプルチャンバ
12が同一軸心にて連結されている。チャンバ11内には坩
堝13が配設されており、坩堝13は有底円筒形状をなす黒
鉛坩堝13a と、この内側に嵌合された石英坩堝13b とか
ら構成されている。坩堝13は、図示しない昇降・回転機
構に接続された支持軸18に連結されて支持されており、
昇降および回転が可能なようになっている。坩堝13の外
側には、坩堝13と同心円筒状であるヒータ14が配設され
ている。またシードチャックにてその先端に種結晶16a
を脱着することが可能な引き上げ軸（ワイヤ）16が坩堝
13の中央上方に臨ませてある。引き上げ軸16も図示しな
い昇降・回転機構に連結されており、昇降、及び支持軸
18と同一軸心で支持軸18と同方向，逆方向の回転が可能
なようになしてある。
【０００３】結晶成長を行う場合は、まず坩堝13に結晶
用原料であるシリコン（Si）を充填し、坩堝13を所定方
向へ所定回転数にて回転させながら結晶用原料をヒータ
14にて加熱溶融する。そして図示しない真空ポンプにて
炉内の圧力を低圧に保持し、プルチャンバ12からチャン
バ11へ不活性ガスを導入する。また引き上げ軸16の先端
に種結晶16a を取り付け、種結晶16a を溶融液15に一旦
接触するまで降下させた後、坩堝13とは逆方向に回転さ
せながら上方へ引き上げる。そうすると種結晶16a の下
端に接触している溶融液15が凝固してSi単結晶17を成長
させることができる。
用原料であるシリコン（Si）を充填し、坩堝13を所定方
向へ所定回転数にて回転させながら結晶用原料をヒータ
14にて加熱溶融する。そして図示しない真空ポンプにて
炉内の圧力を低圧に保持し、プルチャンバ12からチャン
バ11へ不活性ガスを導入する。また引き上げ軸16の先端
に種結晶16a を取り付け、種結晶16a を溶融液15に一旦
接触するまで降下させた後、坩堝13とは逆方向に回転さ
せながら上方へ引き上げる。そうすると種結晶16a の下
端に接触している溶融液15が凝固してSi単結晶17を成長
させることができる。
【０００４】ＣＺ法にてSi単結晶17を引き上げる場合、
溶融液15からSiO が蒸発し、ヒータ14, 黒鉛坩堝13a 等
の黒鉛製部品にSiO が付着する。そうすると付着したSi
O と黒鉛とが反応してこれら部品の劣化を引き起こす。
また付着したSiO は引き上げ終了時に除去されるが、こ
のときに黒鉛製部品が磨耗してやはり部品が劣化する。
このような黒鉛製部品の劣化により、例えば炉内雰囲気
中の黒鉛濃度が高くなる等、炉内の雰囲気が悪化する。
これによりSi単結晶17中の不純物濃度が上昇したり、無
転位のSi単結晶17が得られる率が低下したりする。また
黒鉛製のヒータ14が劣化すると、発熱量分布に変化が生
じる。さらにヒータ14及び黒鉛坩堝13aの劣化により溶
融液15への入熱量が変化し、Si単結晶17中の初期酸素濃
度にばらつきが生じる等、規格外れの製品が発生する。
溶融液15からSiO が蒸発し、ヒータ14, 黒鉛坩堝13a 等
の黒鉛製部品にSiO が付着する。そうすると付着したSi
O と黒鉛とが反応してこれら部品の劣化を引き起こす。
また付着したSiO は引き上げ終了時に除去されるが、こ
のときに黒鉛製部品が磨耗してやはり部品が劣化する。
このような黒鉛製部品の劣化により、例えば炉内雰囲気
中の黒鉛濃度が高くなる等、炉内の雰囲気が悪化する。
これによりSi単結晶17中の不純物濃度が上昇したり、無
転位のSi単結晶17が得られる率が低下したりする。また
黒鉛製のヒータ14が劣化すると、発熱量分布に変化が生
じる。さらにヒータ14及び黒鉛坩堝13aの劣化により溶
融液15への入熱量が変化し、Si単結晶17中の初期酸素濃
度にばらつきが生じる等、規格外れの製品が発生する。
【０００５】黒鉛製以外の部品においても、SiO の付着
により熱の反射率が経時的に変化（低下）し、ウェーハ
とした場合の酸化膜耐圧における良品率が低下すること
がある。また操業パラメータである、原料が全て溶融し
てから引き上げ開始までの時間（以下延引時間と称す
る）がトラブル等により長くなると、融液の汚染度が上
がるので、無転位結晶の引き上げ率が低下する。
により熱の反射率が経時的に変化（低下）し、ウェーハ
とした場合の酸化膜耐圧における良品率が低下すること
がある。また操業パラメータである、原料が全て溶融し
てから引き上げ開始までの時間（以下延引時間と称す
る）がトラブル等により長くなると、融液の汚染度が上
がるので、無転位結晶の引き上げ率が低下する。
【０００６】そこで黒鉛製部品の寿命を延ばすための従
来装置として、炉内部品にSiO が付着しないように、不
活性ガス導入部から離隔し且つ引き上げ室（チャンバ）
上部である位置に不活性ガス排気部を備えたシリコン単
結晶引き上げ装置が特開平６-16491号公報に開示されて
いる。また特開昭58−172292号公報には、前述したSiO
と黒鉛との反応を抑制するために、SiC をコーティング
した黒鉛発熱体が開示されている。
来装置として、炉内部品にSiO が付着しないように、不
活性ガス導入部から離隔し且つ引き上げ室（チャンバ）
上部である位置に不活性ガス排気部を備えたシリコン単
結晶引き上げ装置が特開平６-16491号公報に開示されて
いる。また特開昭58−172292号公報には、前述したSiO
と黒鉛との反応を抑制するために、SiC をコーティング
した黒鉛発熱体が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこれら従
来装置では、部品の寿命延長を目的としているが、寿命
が近づいたときに部品を交換する時期を判定する手段に
ついては言及していない。従って部品の寿命の決定は経
験的な知見による外はなく、必要以上に部品の交換が行
われる可能性がある。さらに部品の品質は徐々に改善さ
れており、その都度部品交換までの期間を見直す必要が
あり、経験的知見のみで部品の寿命を的確に判断するこ
とは非常に困難である。
来装置では、部品の寿命延長を目的としているが、寿命
が近づいたときに部品を交換する時期を判定する手段に
ついては言及していない。従って部品の寿命の決定は経
験的な知見による外はなく、必要以上に部品の交換が行
われる可能性がある。さらに部品の品質は徐々に改善さ
れており、その都度部品交換までの期間を見直す必要が
あり、経験的知見のみで部品の寿命を的確に判断するこ
とは非常に困難である。
【０００８】本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたも
のであり、操業条件，部品使用回数，累積使用時間等の
管理データと単結晶の品質とにおける関係を定式化する
ことにより、部品の寿命を定量的に把握し、引き上げ単
結晶の品質安定及び規格外品の低減を可能とする単結晶
引き上げ装置における部品管理方法及びその実施に使用
する装置を提供することを目的とする。
のであり、操業条件，部品使用回数，累積使用時間等の
管理データと単結晶の品質とにおける関係を定式化する
ことにより、部品の寿命を定量的に把握し、引き上げ単
結晶の品質安定及び規格外品の低減を可能とする単結晶
引き上げ装置における部品管理方法及びその実施に使用
する装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１，３記載の発明
は、単結晶引き上げ装置の操業条件，部品使用回数，又
は部品使用時間について各部品毎に管理されている管理
データと引き上げ単結晶の品質との関係を求め、前記単
結晶の品質の下限値を設定し、該下限値を下回るときの
前記管理データの限界値を前記関係に基づいて判断し、
前記管理データを各部品毎に管理し、該管理データが前
記限界値に達した場合に、その部品について交換を促す
警告を発することを特徴とする。
は、単結晶引き上げ装置の操業条件，部品使用回数，又
は部品使用時間について各部品毎に管理されている管理
データと引き上げ単結晶の品質との関係を求め、前記単
結晶の品質の下限値を設定し、該下限値を下回るときの
前記管理データの限界値を前記関係に基づいて判断し、
前記管理データを各部品毎に管理し、該管理データが前
記限界値に達した場合に、その部品について交換を促す
警告を発することを特徴とする。
【００１０】部品の寿命管理を定量的に行えるので、部
品の交換時期を的確に把握することが容易になる。これ
により引き上げ単結晶の品質安定及び規格外品の低減が
可能であり、また必要以上に部品の交換が行われる可能
性も低減される。
品の交換時期を的確に把握することが容易になる。これ
により引き上げ単結晶の品質安定及び規格外品の低減が
可能であり、また必要以上に部品の交換が行われる可能
性も低減される。
【００１１】請求項２，４記載の発明は、前記管理デー
タと前記単結晶の品質との関係を回帰係数演算にて求め
ることを特徴とする。
タと前記単結晶の品質との関係を回帰係数演算にて求め
ることを特徴とする。
【００１２】管理データと、単結晶の品質との相関関係
を把握し、部品の寿命を正確に設定することができる。
を把握し、部品の寿命を正確に設定することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面に基づき具体的に説明する。図１は、本発明に
係る部品管理装置を示す模式的ブロック図である。部品
管理装置１は、回帰係数演算部２とアラーム部３とを備
え、複数の単結晶引き上げ装置４に接続されている。回
帰係数演算部２は、入力データに基づいて各部品の寿命
を設定し、アラーム部３へ与える。また各単結晶引き上
げ装置４から得られる、各部品の使用回数及び使用時間
並びに操業条件のデータは、回帰係数演算部２及びアラ
ーム部３へ与えられる。アラーム部３は、単結晶引き上
げ装置４から得られる、各部品の使用回数及び使用時間
のデータが、回帰係数演算部２にて設定された値に達す
ると、その部品が寿命に達したと判断し、その部品につ
いて交換を促すために、ブザーを鳴らす、表示装置に表
示する等の方法により警告する。
示す図面に基づき具体的に説明する。図１は、本発明に
係る部品管理装置を示す模式的ブロック図である。部品
管理装置１は、回帰係数演算部２とアラーム部３とを備
え、複数の単結晶引き上げ装置４に接続されている。回
帰係数演算部２は、入力データに基づいて各部品の寿命
を設定し、アラーム部３へ与える。また各単結晶引き上
げ装置４から得られる、各部品の使用回数及び使用時間
並びに操業条件のデータは、回帰係数演算部２及びアラ
ーム部３へ与えられる。アラーム部３は、単結晶引き上
げ装置４から得られる、各部品の使用回数及び使用時間
のデータが、回帰係数演算部２にて設定された値に達す
ると、その部品が寿命に達したと判断し、その部品につ
いて交換を促すために、ブザーを鳴らす、表示装置に表
示する等の方法により警告する。
【００１４】図２は、本発明に係る部品管理装置におけ
る部品寿命の管理方法の処理手順を示すフローチャート
である。回帰係数演算部２への入力として、各部品使用
回数，各部品累積使用時間，各部品品質データ，各装置
操業パラメータ，単結晶品質下限値，及び多重回帰パラ
メータを与えておく（ステップＳ１）。引き上げ終了後
毎に、各引き上げ単結晶装置４から該当引き上げバッチ
における引き上げ時間が送信される（ステップＳ２）
と、回帰係数演算部２はその部品累積使用時間にその値
を加算し、また部品使用回数に１を加算する（ステップ
Ｓ３）。そしてこれらの値が寿命に達していないことを
確認した（ステップＳ４）後、このデータが数バッチ分
揃った時点で、回帰係数演算部２は(1) 式に示す係数行
列Ａi （ｉ＝０，１，…）を求める多重回帰を行い（ス
テップＳ５）、この多重回帰により得られる各要因に関
する回帰係数を多重回帰パラメータとして回帰係数演算
部２へ与える。
る部品寿命の管理方法の処理手順を示すフローチャート
である。回帰係数演算部２への入力として、各部品使用
回数，各部品累積使用時間，各部品品質データ，各装置
操業パラメータ，単結晶品質下限値，及び多重回帰パラ
メータを与えておく（ステップＳ１）。引き上げ終了後
毎に、各引き上げ単結晶装置４から該当引き上げバッチ
における引き上げ時間が送信される（ステップＳ２）
と、回帰係数演算部２はその部品累積使用時間にその値
を加算し、また部品使用回数に１を加算する（ステップ
Ｓ３）。そしてこれらの値が寿命に達していないことを
確認した（ステップＳ４）後、このデータが数バッチ分
揃った時点で、回帰係数演算部２は(1) 式に示す係数行
列Ａi （ｉ＝０，１，…）を求める多重回帰を行い（ス
テップＳ５）、この多重回帰により得られる各要因に関
する回帰係数を多重回帰パラメータとして回帰係数演算
部２へ与える。
【００１５】
【数１】
【００１６】またこの多重回帰結果と、予め設定された
その部品の品質下限値とから部品の寿命を推定し、この
寿命のデータをアラーム部３へ出力する。これによりア
ラーム部３の寿命データがセットされ（ステップＳ
６）、次の送信データを待つ。ステップＳ４において、
各単結晶引き上げ装置４から得られる部品の使用回数デ
ータ又は使用時間データがこの寿命データに達すると、
アラーム部３はアラームを発生する（ステップＳ７）。
１つの部品を数炉でローテーションしながら使用する場
合でも、部品の番号を管理することにより、同様の処理
を行うことができる。
その部品の品質下限値とから部品の寿命を推定し、この
寿命のデータをアラーム部３へ出力する。これによりア
ラーム部３の寿命データがセットされ（ステップＳ
６）、次の送信データを待つ。ステップＳ４において、
各単結晶引き上げ装置４から得られる部品の使用回数デ
ータ又は使用時間データがこの寿命データに達すると、
アラーム部３はアラームを発生する（ステップＳ７）。
１つの部品を数炉でローテーションしながら使用する場
合でも、部品の番号を管理することにより、同様の処理
を行うことができる。
【００１７】図３は、黒鉛製部品Ａの使用回数と、単結
晶の所要全域において無転位で引き上げられる本数率
（以下、無転位引き上げ率という）との関係の多重回帰
結果を示すグラフである。この部品Ａでは無転位引き上
げ率は30回程度の使用により３割近く低減していること
が判る。図４は、延引時間と無転位引き上げ率との関係
の多重回帰結果を示すグラフである。延引時間が大きく
なると、無転位引き上げ率が悪化することが判る。図５
は、ヒータ使用回数と単結晶中酸素濃度との関係の多重
回帰結果を示すグラフである。このように単結晶中酸素
濃度はヒータの使用回数が増加するに伴い徐々に低下す
る。図６は、チャンバの使用回数と酸化膜耐圧良品率と
の関係の多重回帰結果を示すグラフである。このように
チャンバの経時変化で酸化膜耐圧良品率は低下する。
晶の所要全域において無転位で引き上げられる本数率
（以下、無転位引き上げ率という）との関係の多重回帰
結果を示すグラフである。この部品Ａでは無転位引き上
げ率は30回程度の使用により３割近く低減していること
が判る。図４は、延引時間と無転位引き上げ率との関係
の多重回帰結果を示すグラフである。延引時間が大きく
なると、無転位引き上げ率が悪化することが判る。図５
は、ヒータ使用回数と単結晶中酸素濃度との関係の多重
回帰結果を示すグラフである。このように単結晶中酸素
濃度はヒータの使用回数が増加するに伴い徐々に低下す
る。図６は、チャンバの使用回数と酸化膜耐圧良品率と
の関係の多重回帰結果を示すグラフである。このように
チャンバの経時変化で酸化膜耐圧良品率は低下する。
【００１８】
【発明の効果】以上のように本発明では、操業条件，部
品使用回数，累積使用時間等の管理データと単結晶の品
質とにおける関係を定式化することにより、部品の寿命
を定量的に把握することができるので、引き上げ単結晶
の品質安定及び規格外品の低減が可能であり、また必要
以上に部品交換する可能性も低減される等、本発明は優
れた効果を奏する。
品使用回数，累積使用時間等の管理データと単結晶の品
質とにおける関係を定式化することにより、部品の寿命
を定量的に把握することができるので、引き上げ単結晶
の品質安定及び規格外品の低減が可能であり、また必要
以上に部品交換する可能性も低減される等、本発明は優
れた効果を奏する。
【図１】本発明に係る部品管理装置を示す模式的ブロッ
ク図である。
ク図である。
【図２】本発明に係る部品管理方法の処理手順を示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図３】黒鉛製部品の使用回数と無転位引き上げ率との
関係の多重回帰結果を示すグラフである。
関係の多重回帰結果を示すグラフである。
【図４】延引時間と無転位引き上げ率との関係の多重回
帰結果を示すグラフである。
帰結果を示すグラフである。
【図５】ヒータ使用回数と単結晶中酸素濃度との関係の
多重回帰結果を示すグラフである。
多重回帰結果を示すグラフである。
【図６】チャンバの使用回数と酸化膜耐圧良品率との関
係の多重回帰結果を示すグラフである。
係の多重回帰結果を示すグラフである。
【図７】ＣＺ法に使用される単結晶引き上げ装置を示す
模式的縦断面図である。
模式的縦断面図である。
１ 部品管理装置 ２ 回帰係数演算部 ３ アラーム部 ４ 単結晶引き上げ装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−59084（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−61892（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C30B 1/00 - 35/00
Claims (4)
- 【請求項１】 単結晶引き上げ装置の操業条件，部品使
用回数，又は部品使用時間について各部品毎に管理され
ている管理データと引き上げ単結晶の品質との関係を求
め、前記単結晶の品質の下限値を設定し、該下限値を下
回るときの前記管理データの限界値を前記関係に基づい
て判断し、前記管理データを各部品毎に管理し、該管理
データが前記限界値に達した場合に、その部品について
交換を促す警告を発することを特徴とする部品管理方
法。 - 【請求項２】 前記管理データと前記単結晶の品質との
関係を回帰係数演算にて求めることを特徴とする請求項
１記載の部品管理方法。 - 【請求項３】 単結晶引き上げ装置の操業条件，部品使
用回数，又は部品使用時間について各部品毎に管理され
ている管理データと引き上げ単結晶の品質との関係を予
め求めておき、予め設定された前記単結晶の品質の下限
値を下回るときの前記管理データの限界値を前記関係に
基づいて判断する手段と、前記管理データを各部品毎に
管理する手段と、該管理データが前記限界値に達した場
合に、その部品について交換を促す警告を発する手段と
を備えることを特徴とする部品管理装置。 - 【請求項４】 前記管理データと前記単結晶の品質との
関係を回帰係数演算にて求める回帰係数演算部を備える
ことを特徴とする請求項３記載の部品管理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6690496A JP2959464B2 (ja) | 1996-03-22 | 1996-03-22 | 単結晶引き上げ装置の部品管理方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6690496A JP2959464B2 (ja) | 1996-03-22 | 1996-03-22 | 単結晶引き上げ装置の部品管理方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09255468A JPH09255468A (ja) | 1997-09-30 |
| JP2959464B2 true JP2959464B2 (ja) | 1999-10-06 |
Family
ID=13329413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6690496A Expired - Fee Related JP2959464B2 (ja) | 1996-03-22 | 1996-03-22 | 単結晶引き上げ装置の部品管理方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2959464B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3444178B2 (ja) * | 1998-02-13 | 2003-09-08 | 信越半導体株式会社 | 単結晶製造方法 |
| JP6428574B2 (ja) * | 2015-11-13 | 2018-11-28 | 株式会社Sumco | シリコン単結晶の製造方法 |
| JP6881122B2 (ja) * | 2017-07-20 | 2021-06-02 | 株式会社Sumco | シリコン単結晶の製造方法 |
| JP7272322B2 (ja) * | 2020-06-02 | 2023-05-12 | 株式会社Sumco | 半導体結晶製造装置の管理方法、半導体結晶の製造方法、及び半導体結晶製造管理システム |
-
1996
- 1996-03-22 JP JP6690496A patent/JP2959464B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09255468A (ja) | 1997-09-30 |
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