JP3669133B2 - Single crystal diameter control method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ルツボ内に貯留された融液に種結晶を浸し、この種結晶を引上げることにより、上記種結晶を核として単結晶を成長させるに際し、上記融液面上の結晶の直径を検出し、この検出データに基づいて結晶の直径制御を行う単結晶の直径制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、シリコン(Si)やガリウムひ素(GaAs)等の半導体単結晶を成長する方法の一つとして、CZ(チョクラルスキー)法が知られている。このCZ法は、大口径、高純度の単結晶が無転位あるいは格子欠陥の極めて少ない状態で容易に得られること等の特徴を有するから、様々な半導体結晶の成長に用いられる方法である。
CZ法の概略について説明すると、図4に示すように、多結晶シリコン塊(あるいは粒状多結晶シリコン)を石英ルツボ(不図示)に充填して、これを融解してシリコン融液6とする。引上げワイヤ(上軸)7の下端に種結晶ホルダ8を介して吊下げられた無転位の種結晶9を、前記シリコン融液6中に浸し、種結晶9の先端自体を融解した後に引上げを開始する。引上げを継続させて結晶径を徐々に増大させ、ネック2、コーン3および肩4の形成工程を経て、定径部(メインボディ)5の引上げを行う。このようにして、所定長のシリコン単結晶1が得られる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記単結晶引上げ作業において、種結晶を細く長く引上げて、結晶に生じている転位を除去して無転位化することは、単結晶の製造にとって不可欠な作業である。このため、従来から、融液面上の結晶の直径をラインイメージセンサ等によって検出することにより、この検出データに基づいて種結晶の直径を制御することが行われていたが、この直径制御の精度は必ずしも良いものではなかった。そして、直径制御の精度が悪いために、種結晶の直径が太い状態であると、なかなか転位が除去できず、無転位結晶化が実現できないことにより、引上げ時間が長くなる(ロスタイムの増加)と共に、ネック部の長さも長くなる(デッドストロークの増加)という問題が生じる。一方、種結晶の直径が目標径よりあまり細くなると、この部分が結晶重量に耐えきれず結晶が落下する恐れがあった。
そこで、上記問題について、本発明者等が鋭意検討した結果、以下のことがわかった。すなわち、引上げ成長中の結晶には、図2に示すように、晶癖線10と呼ばれる径の太い部分が周期的に現れる。この晶癖線10は、結晶軸に起因して現れるもので、<111>軸結晶では3本、<100>軸結晶では4本(図2参照)の晶癖線が現出する。また、この晶癖線は結晶の直径が増大傾向にある時に著しく現れるものである(例えば、図2において、晶癖線部の直径D2が約6mm、その他の部分の直径D1が約5mmとなり、その差が約1mmに達する)。そして、直径制御のために採取された結晶の直径データに上記晶癖線の現れた部分のデータが含まれると、この検出データに基づいて行われる結晶の直径制御に悪影響を与え、直径制御の精度が悪化することがわかった。
本発明は、上記知見に鑑みてなされたものであり、精度の良い直径制御を行うことができ、種結晶を所望の直径に維持することができて、短時間で無転位結晶化を実現することができ、従って、単結晶を円滑に引上げて育成することができ、単結晶の落下を完全に防止することができて、高品質の単結晶を確実に得ることができる単結晶の直径制御方法を提供することを目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は以下の手段を採用した。
本発明の単結晶の直径制御方法は、ルツボ内に貯留された融液に種結晶を浸し、この種結晶を引上げることにより、上記種結晶を核として単結晶を成長させるに際し、種結晶を細く長く引上げて結晶に生じている転位を除去して無転位化するネックの形成工程における上記融液面上の結晶の直径を検出し、この検出データに基づいてネック部の直径制御を行う単結晶の直径制御方法において、直径検出のサンプリング周期を、少なくとも、晶癖線現出周期T=60/RN秒(但し、Rは1分間当りの種結晶回転数、Nは結晶軸ファクター)と異なる値に設定し、上記サンプリング周期毎に採取された検出データに加工処理を施した後、この加工処理されたデータに基づいて結晶の直径制御を行うとともに、前記検出データの加工処理として、一つの検出データと次の検出データとの差分をとり、この差分値が予め設定されたしきい値に比べて大きい場合に、上記両検出データのうち大きい検出データを除外するか、または、前記検出データの加工処理として、順次採取された検出データを加算して、その平均をとることにより上記課題を解決した。
本発明は、上記の単結晶の直径制御方法において、ルツボ内に貯留された融液に種結晶を浸し、この種結晶を引上げることにより、上記種結晶を核として単結晶を成長させるに際し、コーン、肩および定形部の形成工程における上記融液面上の結晶の直径を検出し、この検出データに基づいて結晶の直径制御を行う単結晶の直径制御方法において、
直径検出のサンプリング周期を、少なくとも、晶癖線現出周期T=60/RN秒(但し、Rは1分間当りの種結晶回転数、Nは結晶軸ファクター)と異なる値に設定し、上記サンプリング周期毎に採取された検出データに加工処理を施した後、この加工処理されたデータに基づいて結晶の直径制御を行うとともに、前記検出データの加工処理として、一つの検出データと次の検出データとの差分をとり、この差分値が予め設定されたしきい値に比べて大きい場合に、上記両検出データのうち大きい検出データを除外する手段か、または、前記検出データの加工処理として、順次採取された検出データを加算して、その平均をとる手段を採用することが可能である。
本発明は、ルツボ内に貯留された融液に種結晶を浸し、この種結晶を引上げることにより、上記種結晶を核として単結晶を成長させるに際し、上記融液面上の結晶の直径を検出し、この検出データに基づいて結晶の直径制御を行う単結晶の直径制御方法において、直径検出のサンプリング周期を、少なくとも、晶癖線現出周期T=60/RN秒(但し、Rは1分間当りの種結晶回転数、Nは結晶軸ファクター)と異なる値に設定し、上記サンプリング周期毎に採取された検出データに加工処理を施した後、この加工処理されたデータに基づいて結晶の直径制御を行うものである。この発明にあっては、少なくとも、晶癖線現出周期と異なる周期で直径検出データを採取することにより、採取された直径検出データの全てが晶癖線現出時のデータになることを防ぎ、さらに、直径検出データに加工処理を施して晶癖線現出時のデータが直径制御に及ぼす影響を極力少なくする。また、本発明は、検出データの加工処理として、一つの検出データと次の検出データとの差分をとり、この差分値が予め設定されたしきい値に比べて大きい場合に、上記両検出データのうち大きい検出データを除外するものである。この発明にあっては、二つの連続して採取された検出データを比較して、その差分値が予め設定されたしきい値に比べて大きい場合に、両検出データのうち大きい検出データを晶癖線現出時の検出データと判断して、直径制御用のデータとして使用しない。さらに、本発明は、検出データの加工処理として、順次採取された検出データを加算して、その平均をとるものである。この発明にあっては、連続して採取された複数の検出データの平均をとることにより、たとえ、採取された検出データの中に晶癖線現出時の検出データが含まれていても、その影響を薄めて小さいものにする。
【0005】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図1はシリコン単結晶引上装置の一例を示す概略構成図である。図1において、上述の図4に示した構成と同様の部分については同符号を付けて説明を簡略化する。
図1に示すように、単結晶引上装置のチャンバ(気密容器)20内には、グラファイトサセプタ22に支持された石英ルツボ21が収容されており、この石英ルツボ21はシリコン融液(半導体融液)6を貯留するものである。石英ルツボ21の周囲にほぼ円柱状のグラファイトヒータ23が設けられており、さらにその外側には熱遮蔽板24が設けられている。光学系25は、結晶成長時にシリコン単結晶(半導体単結晶)1のシリコン融液6の液面部の直径を測定し、この測定値に基づいて引上げワイヤ7の引上げ速度を制御するようになっている。
【0006】
次に、上述したシリコン単結晶引上装置を用いて本発明の一実施形態である単結晶の直径制御方法を実施する場合について説明する。
まず、多結晶シリコン塊を石英ルツボ21に充填し、不活性ガス(Ar)中でヒータ23によって加熱して融解し、シリコン融液6とする。多結晶シリコン塊の代わりに粒状多結晶シリコンを用いれば、より短時間に充填、融解が行える。
次いで、種結晶9を降下させてシリコン融液6中に浸す。そして、種結晶9先端自体を融解した後に、シリコン融液6の温度を単結晶引上げに適した温度に制御して、引上げを開始する。
すなわち、石英ルツボ21を一方向に回転させると共に、上記種結晶9を逆方向に回転させながら引上げることにより、シリコン単結晶1を引上げ成長させる。この際、ラインイメージセンサ等の上記光学系25によって、シリコン単結晶1(種結晶9)の融液面上の直径が測定されており、測定データに基づいて引上げ制御が行われている。このうち、本発明に係わる種結晶9の引上げ成長時の制御について図2と図3を参照して説明する。ここで、図3のうち、a)は直径検出信号、b)はサンプリング指令信号、c)採取された直径検出データを示している。
【0007】
種結晶9引上げ時には、例えば、上軸7は、回転数R=10rpmで回転しており、図2に示すように、<100>軸結晶の場合には、結晶軸ファクターN=4であるから(なお、<111>軸結晶の場合には、N=3)、
T=60/RN=60/(10×4)=1.5秒周期で晶癖線が現出している(図3a参照)。従って、この晶癖線現出周期T=1.5秒と異なるサンプリング周期で、図3においては、T/6=1.5秒/6=0.25秒周期で(図3b参照)、光学系25が検出する直径データを採取する(図3c参照)。
次いで、上記採取された直径検出データ(図3c参照)に基づいて、これらの直径検出データ群に加工処理を施す。
【0008】
すなわち、一つの検出データと次の検出データとの差分をとり、この差分値と予め設定されたしきい値とを比較して、差分値がしきい値より大きい場合に、大きい方の検出データを晶癖線現出時の検出データと判断して、この検出データを除外する。例えば、図3cにおいて、検出データd1、d2を比較し、その差分がしきい値より大きい場合には、検出データd2を除外する。そして、上記加工処理によって得られた検出データに基づいて種結晶9の直径制御が行われる。この直径制御は、予め設定された直径の目標値に基づいて、上軸7の引上げ速度を制御するもので、この引上げ速度の制御だけでは、目標値からの乖離が大きい場合には、融液6の温度制御を併用するものである。このように、上記加工処理によって、採取された直径検出データから晶癖線現出時の検出データと思われる検出データを除外して、種結晶9の直径制御を行うから、直径制御の精度が大幅に向上し、所望の直径の種結晶9が引上げ成長されて、無転位結晶化が短時間のうちに実現される。
【0009】
また、上記採取された直径検出データの加工処理の代わりに、連続して採取された直径検出データの平均をとって、この平均値に基づいて、種結晶の直径制御を行っても良い。この場合、例えば、図3cの直径検出データ群d1、d2、d3、……において、6個の直径検出データの平均をとる場合には、直径検出データd1〜d6の平均をとった後、直径検出データd7〜d12の平均をとっても良いが、直径検出データd2〜d7の平均をとるようにすると、その分制御応答性が向上する。このように、採取された直径検出データ群の平均をとることにより、晶癖線現出時の影響を薄めて小さいものにする。
【0010】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、少なくとも、晶癖線現出周期と異なる周期で直径検出データを採取することにより、採取された直径検出データの全てが晶癖線現出時のデータになることを防ぎ、さらに、直径検出データに加工処理を施して晶癖線現出時のデータが直径制御に及ぼす影響を極力少なくする。この結果、より精度の良い直径制御を行うことができ、種結晶を所望の直径に維持することができて、短時間で無転位結晶化を実現することができ、従って、単結晶を円滑に引上げて育成することができ、単結晶の落下を完全に防止することができて、高品質の単結晶を確実に得ることができる。また、本発明によれば、二つの連続して採取された直径検出データを比較して、その差分値が予め設定されたしきい値に比べて大きい場合に、両直径検出データのうち大きい直径検出データを晶癖線現出時の検出データと判断して、直径制御用のデータとして使用しない。この結果、晶癖線現出時の直径検出データが、直径制御に悪影響を及ぼすことを抑えることができ、精度の良好な直径制御を実現することができる。さらに、本発明によれば、連続して採取された複数の検出データの平均をとることにより、たとえ、採取された検出データの中に晶癖線現出時の検出データが含まれていても、その影響を薄めて小さいものにする。この結果、直径制御を円滑に行うことができて、確実に無転位結晶化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 単結晶引上装置の一例を示す概略構成図である。
【図2】 晶癖線を説明する種結晶部の断面図である。
【図3】 直径検出データの採取タイミングを説明する説明図である。
【図4】 引上げ中のシリコン単結晶の説明図である。
【符号の説明】
1 シリコン単結晶(半導体単結晶)
2 ネック
3 コーン
4 肩
5 定径部(メインボディ)
6 シリコン融液(半導体融液)
7 引上げワイヤ(上軸)
8 種結晶ホルダ(チャック)
9 種結晶
10 晶癖線
20 チャンバ(気密容器)
21 石英ルツボ
22 グラファイトサセプタ
23 グラファイトヒータ
24 熱遮蔽板
25 光学系
D1、D2 直径
d1、d2、d3、d4、d5、d6、d7 直径検出データ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention immerses a seed crystal in a melt stored in a crucible, and pulls up the seed crystal to increase the diameter of the crystal on the melt surface when growing the single crystal with the seed crystal as a nucleus. The present invention relates to a method for controlling the diameter of a single crystal that detects and controls the diameter of a crystal based on the detected data.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a CZ (Czochralski) method is known as one of methods for growing a semiconductor single crystal such as silicon (Si) or gallium arsenide (GaAs). This CZ method is a method used for growth of various semiconductor crystals because it has characteristics such as that a large-diameter, high-purity single crystal can be easily obtained without dislocations or having very few lattice defects.
The outline of the CZ method will be described. As shown in FIG. 4, a polycrystalline silicon lump (or granular polycrystalline silicon) is filled in a quartz crucible (not shown) and melted to obtain a silicon melt 6. A dislocation-free seed crystal 9 suspended from a lower end of a pulling wire (upper shaft) 7 via a seed crystal holder 8 is immersed in the silicon melt 6 and the tip itself of the seed crystal 9 is melted to be pulled up. Start. The crystal diameter is gradually increased by continuing the pulling, and the constant diameter portion (main body) 5 is pulled through the steps of forming the neck 2, the cone 3 and the shoulder 4. In this way, the silicon single crystal 1 having a predetermined length is obtained.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above-described single crystal pulling operation, it is an indispensable operation for the production of a single crystal to pull the seed crystal thin and long to remove dislocations generated in the crystal and to make it dislocation free. For this reason, conventionally, the diameter of the crystal on the melt surface is detected by a line image sensor or the like to control the diameter of the seed crystal based on this detection data. The accuracy was not always good. And since the accuracy of diameter control is poor, if the diameter of the seed crystal is large, dislocations cannot be removed easily, and dislocation-free crystallization cannot be realized, resulting in a longer pulling time (increased loss time). The problem that the length of a neck part also becomes long (increase in a dead stroke) arises. On the other hand, if the diameter of the seed crystal is too small than the target diameter, this portion could not withstand the crystal weight and the crystal might fall.
Therefore, as a result of intensive studies by the present inventors on the above problem, the following has been found. That is, as shown in FIG. 2, a thick portion called the crystal habit line 10 appears periodically in the crystal during pulling growth. The crystal habit line 10 appears due to the crystal axis, and three crystal habit lines appear in the <111> axis crystal and four (see FIG. 2) in the <100> axis crystal. This crystal habit line appears remarkably when the diameter of the crystal tends to increase (for example, in FIG. 2, the diameter D2 of the crystal habit line portion is about 6 mm, and the diameter D1 of the other portion is about 5 mm, The difference reaches about 1 mm). If the diameter data of the crystal collected for diameter control includes data of the portion where the crystal habit line appears, the diameter control of the crystal performed based on this detection data is adversely affected. It was found that the accuracy deteriorated.
The present invention has been made in view of the above-described knowledge, can perform accurate diameter control, maintain the seed crystal at a desired diameter, and realize dislocation-free crystallization in a short time. Therefore, the single crystal can be pulled up and grown smoothly, the single crystal can be prevented from falling completely, and the high quality single crystal can be obtained reliably. It aims to provide a method.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object , the present invention employs the following means.
In the method for controlling the diameter of a single crystal of the present invention, a seed crystal is immersed in a melt stored in a crucible, and the seed crystal is pulled up to grow the single crystal using the seed crystal as a nucleus. The diameter of the crystal on the melt surface is detected in the neck formation step in which the dislocations generated in the crystal are removed by removing the dislocations generated by thin and long, and the diameter of the neck is controlled based on the detected data. In the crystal diameter control method, the sampling period for diameter detection is at least different from the habit line appearance period T = 60 / RN seconds (where R is the number of seed crystal rotations per minute and N is the crystal axis factor). After setting the value and processing the detection data collected at each sampling period, the crystal diameter is controlled based on the processed data, and the processing of the detection data, The difference between one detection data and the next detection data is taken, and when the difference value is larger than a preset threshold value, either the detection data that is larger than the two detection data is excluded, or the detection As the data processing, the above-mentioned problems were solved by adding the detection data collected sequentially and taking the average.
In the method for controlling the diameter of a single crystal according to the present invention, a seed crystal is immersed in a melt stored in a crucible, and the seed crystal is pulled up to grow a single crystal using the seed crystal as a nucleus. In the diameter control method of the single crystal, which detects the diameter of the crystal on the melt surface in the process of forming the cone, shoulder and fixed part, and controls the diameter of the crystal based on the detection data,
The sampling cycle for diameter detection is set to a value different from at least the habit line appearance cycle T = 60 / RN seconds (where R is the seed crystal rotation number per minute and N is the crystal axis factor), and the sampling After processing the detection data collected every period, the diameter of the crystal is controlled based on the processed data, and one detection data and the next detection data are processed as the processing of the detection data. When the difference value is larger than a preset threshold value, the means for excluding the large detection data from the two detection data or the processing of the detection data sequentially It is possible to employ a means for adding the collected detection data and taking the average.
This onset Ming, immersing the seed crystal melt stored in the crucible, by pulling the seed crystal, when a single crystal is grown with the seed crystal as a nucleus, the diameter of the crystal on the melt surface In the single crystal diameter control method for controlling the diameter of the crystal based on the detected data, the sampling period of the diameter detection is at least a habit line appearance period T = 60 / RN seconds (where R is The number of seed crystal rotations per minute (N is the crystal axis factor) is set to a different value, and the detection data collected at each sampling period is processed, and then the crystal is generated based on the processed data. is the Umo line diameter control. In the present invention , by collecting the diameter detection data at least at a different period from the crystal line appearance cycle, it is possible to prevent all of the collected diameter detection data from becoming the data at the time of the crystal line appearance. Furthermore, the diameter detection data is processed to reduce the influence of the data when the crystal habit line appears on the diameter control as much as possible. The present onset Ming, as processing of the detected data, calculates a difference between one of the detected data and the next detection data, if the difference value is larger than the preset threshold, the both detection also the in is to exclude a large detection data among the data. In this invention , when two consecutively collected detection data are compared and the difference value is larger than a preset threshold value, the larger detection data of both detection data is crystallized. Judging from the detection data when the shoreline appears, it is not used as diameter control data. Furthermore, the onset Ming, as processing of the detected data, by adding the detection data are sequentially taken is the even Ru preparative average. In this invention , even if the detection data at the time of the appearance of the crystal habit line is included in the collected detection data by taking the average of a plurality of detection data collected continuously, Reduce the effect and make it smaller.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a silicon single crystal pulling apparatus. In FIG. 1, the same parts as those shown in FIG.
As shown in FIG. 1, a quartz crucible 21 supported by a graphite susceptor 22 is accommodated in a chamber (airtight container) 20 of a single crystal pulling apparatus, and this quartz crucible 21 is made of silicon melt (semiconductor melt). (Liquid) 6 is stored. A substantially columnar graphite heater 23 is provided around the quartz crucible 21, and a heat shield plate 24 is provided on the outside thereof. The optical system 25 measures the diameter of the liquid surface portion of the silicon melt 6 of the silicon single crystal (semiconductor single crystal) 1 during crystal growth, and controls the pulling speed of the pulling wire 7 based on the measured value. ing.
[0006]
Next, the case where the diameter control method of the single crystal which is one embodiment of the present invention is carried out using the above-described silicon single crystal pulling apparatus will be described.
First, a polycrystalline silicon lump is filled in a quartz crucible 21 and melted by heating with an heater 23 in an inert gas (Ar) to obtain a silicon melt 6. If granular polycrystalline silicon is used instead of the polycrystalline silicon lump, filling and melting can be performed in a shorter time.
Next, the seed crystal 9 is lowered and immersed in the silicon melt 6. Then, after melting the tip of the seed crystal 9 itself, the temperature of the silicon melt 6 is controlled to a temperature suitable for pulling the single crystal, and the pulling is started.
That is, while the quartz crucible 21 is rotated in one direction and the seed crystal 9 is pulled in the opposite direction, the silicon single crystal 1 is pulled and grown. At this time, the diameter of the silicon single crystal 1 (seed crystal 9) on the melt surface is measured by the optical system 25 such as a line image sensor, and pulling up control is performed based on the measurement data. Among these, the control at the time of pulling growth of the seed crystal 9 according to the present invention will be described with reference to FIGS. Here, in FIG. 3, a) shows a diameter detection signal, b) shows a sampling command signal, and c) shows the collected diameter detection data.
[0007]
When the seed crystal 9 is pulled, for example, the upper shaft 7 rotates at a rotation speed R = 10 rpm, and as shown in FIG. 2, in the case of a <100> axis crystal, the crystal axis factor N = 4. (In the case of <111> axis crystal, N = 3),
T = 60 / RN = 60 / (10 × 4) = crystal habit lines appear at a cycle of 1.5 seconds (see FIG. 3a). Therefore, this crystal habit line appearance cycle T = 1.5 seconds and a sampling cycle different from that in FIG. 3, T / 6 = 1.5 seconds / 6 = 0.25 seconds (see FIG. 3b), The diameter data detected by the system 25 is collected (see FIG. 3c).
Next, based on the collected diameter detection data (see FIG. 3c), these diameter detection data groups are processed.
[0008]
That is, the difference between one detection data and the next detection data is taken, the difference value is compared with a preset threshold value, and if the difference value is larger than the threshold value, the larger detection data Is detected as the detection data when the crystal habit line appears, and this detection data is excluded. For example, in FIG. 3c, the detection data d1 and d2 are compared, and if the difference is larger than the threshold value, the detection data d2 is excluded. Then, the diameter control of the seed crystal 9 is performed based on the detection data obtained by the processing. In this diameter control, the pulling speed of the upper shaft 7 is controlled based on a preset target value of the diameter. If the deviation from the target value is large only by controlling the pulling speed, the melt is controlled. 6 is used together. In this way, the diameter control of the seed crystal 9 is performed by excluding the detection data that seems to be the detection data at the time of the appearance of the crystal habit line from the collected diameter detection data by the above processing, so the accuracy of diameter control is The seed crystal 9 having a desired diameter is pulled up and grown significantly, and dislocation-free crystallization is realized in a short time.
[0009]
Further, instead of processing the collected diameter detection data, the diameter detection data continuously collected may be averaged, and the diameter control of the seed crystal may be performed based on the average value. In this case, for example, in the case of taking the average of the six diameter detection data in the diameter detection data groups d1, d2, d3,... In FIG. Although the average of the detection data d7 to d12 may be taken, if the average of the diameter detection data d2 to d7 is taken, the control response is improved accordingly. In this way, by taking the average of the collected diameter detection data group, the influence when the crystal habit line appears is reduced and made small.
[0010]
【The invention's effect】
As described above, according to this onset bright, at least, by taking diameter detection data in a cycle different from that of the crystal habit lines revealing period, all harvested diameter detection data during the crystal habit lines revealing Data is prevented from being processed, and the diameter detection data is processed to reduce the influence of the data when the crystal habit line appears on the diameter control as much as possible. As a result, more accurate diameter control can be performed, the seed crystal can be maintained at a desired diameter, and dislocation-free crystallization can be realized in a short time. It can be pulled and grown, and the single crystal can be completely prevented from falling, and a high-quality single crystal can be obtained with certainty. Further, according to this onset bright, by comparing the diameter detection data taken two consecutive, if the difference value is larger than the preset threshold, greater of the two diameters detection data The diameter detection data is determined as the detection data when the crystal habit line appears, and is not used as diameter control data. As a result, the diameter detection data when the crystal habit line appears can be prevented from adversely affecting the diameter control, and accurate diameter control can be realized. Further, according to this onset bright, by taking the average of a plurality of detection data taken in succession, for example, contain a detection data during crystal habit line emerges into the collected detection data has been But diminish the effect and make it smaller. As a result, the diameter can be controlled smoothly, and dislocation-free crystallization can be realized with certainty.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a single crystal pulling apparatus.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a seed crystal portion explaining a crystal habit line.
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the collection timing of diameter detection data.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a silicon single crystal being pulled.
[Explanation of symbols]
1 Silicon single crystal (semiconductor single crystal)
2 Neck 3 Cone 4 Shoulder 5 Constant diameter part (main body)
6 Silicon melt (semiconductor melt)
7 Pull-up wire (upper shaft)
8 Seed crystal holder (chuck)
9 Seed crystal 10 Crystal habit line 20 Chamber (airtight container)
21 Quartz crucible 22 Graphite susceptor 23 Graphite heater 24 Heat shield plate 25 Optical system D1, D2 Diameter d1, d2, d3, d4, d5, d6, d7 Diameter detection data

Claims (4)

ルツボ内に貯留された融液に種結晶を浸し、この種結晶を引上げることにより、上記種結晶を核として単結晶を成長させるに際し、種結晶を細く長く引上げて結晶に生じている転位を除去して無転位化するネックの形成工程における上記融液面上の結晶の直径を検出し、この検出データに基づいてネック部の直径制御を行う単結晶の直径制御方法において、
直径検出のサンプリング周期を、少なくとも、晶癖線現出周期T=60/RN秒(但し、Rは1分間当りの種結晶回転数、Nは結晶軸ファクター)と異なる値に設定し、上記サンプリング周期毎に採取された検出データに加工処理を施した後、この加工処理されたデータに基づいて結晶の直径制御を行うとともに、
前記検出データの加工処理として、一つの検出データと次の検出データとの差分をとり、この差分値が予め設定されたしきい値に比べて大きい場合に、上記両検出データのうち大きい検出データを除外することを特徴とする単結晶の直径制御方法。
By immersing the seed crystal in the melt stored in the crucible and pulling up the seed crystal, when the single crystal is grown using the seed crystal as a nucleus, the seed crystal is pulled thin and long, and the dislocations generated in the crystal are removed. In the diameter control method of the single crystal that detects the diameter of the crystal on the melt surface in the step of forming the neck to be dislocation-free by removing, and controls the diameter of the neck based on this detection data,
The sampling cycle for diameter detection is set to a value different from at least the habit line appearance cycle T = 60 / RN seconds (where R is the seed crystal rotation number per minute and N is the crystal axis factor), and the sampling After processing the detection data collected for each cycle, and performing the crystal diameter control based on the processed data ,
As the processing of the detection data, the difference between one detection data and the next detection data is taken, and when the difference value is larger than a preset threshold value, the larger detection data among the two detection data The diameter control method of the single crystal characterized by excluding
ルツボ内に貯留された融液に種結晶を浸し、この種結晶を引上げることにより、上記種結晶を核として単結晶を成長させるに際し、種結晶を細く長く引上げて結晶に生じている転位を除去して無転位化するネックの形成工程における上記融液面上の結晶の直径を検出し、この検出データに基づいてネック部の直径制御を行う単結晶の直径制御方法において、
直径検出のサンプリング周期を、少なくとも、晶癖線現出周期T=60/RN秒(但し、Rは1分間当りの種結晶回転数、Nは結晶軸ファクター)と異なる値に設定し、上記サンプリング周期毎に採取された検出データに加工処理を施した後、この加工処理されたデータに基づいて結晶の直径制御を行うとともに、
前記検出データの加工処理として、順次採取された検出データを加算して、その平均をとることを特徴とする単結晶の直径制御方法。
By immersing the seed crystal in the melt stored in the crucible and pulling up the seed crystal, when the single crystal is grown using the seed crystal as a nucleus, the seed crystal is pulled thin and long, and the dislocations generated in the crystal are removed. In the diameter control method of the single crystal that detects the diameter of the crystal on the melt surface in the step of forming the neck to be dislocation-free by removing, and controls the diameter of the neck based on this detection data,
The sampling cycle for diameter detection is set to a value different from at least the habit line appearance cycle T = 60 / RN seconds (where R is the seed crystal rotation number per minute and N is the crystal axis factor), and the sampling After processing the detection data collected for each cycle, and performing the crystal diameter control based on the processed data ,
A method for controlling the diameter of a single crystal, characterized in that, as processing of the detection data, detection data collected sequentially are added and the average is taken .
ルツボ内に貯留された融液に種結晶を浸し、この種結晶を引上げることにより、上記種結晶を核として単結晶を成長させるに際し、コーン、肩および定形部の形成工程における上記融液面上の結晶の直径を検出し、この検出データに基づいて結晶の直径制御を行う単結晶の直径制御方法において、
直径検出のサンプリング周期を、少なくとも、晶癖線現出周期T=60/RN秒(但し、Rは1分間当りの種結晶回転数、Nは結晶軸ファクター)と異なる値に設定し、上記サンプリング周期毎に採取された検出データに加工処理を施した後、この加工処理されたデータに基づいて結晶の直径制御を行うとともに、
前記検出データの加工処理として、一つの検出データと次の検出データとの差分をとり、この差分値が予め設定されたしきい値に比べて大きい場合に、上記両検出データのうち大きい検出データを除外することを特徴とする請求項1または2記載の単結晶の直径制御方法。
By immersing the seed crystal in the melt stored in the crucible and pulling up the seed crystal, when the single crystal is grown with the seed crystal as a nucleus, the melt surface in the process of forming the cone, shoulder and fixed part In the diameter control method of a single crystal that detects the diameter of the upper crystal and controls the diameter of the crystal based on the detected data,
The sampling cycle for diameter detection is set to a value different from at least the habit line appearance cycle T = 60 / RN seconds (where R is the seed crystal rotation number per minute and N is the crystal axis factor), and the sampling After processing the detection data collected for each cycle, and performing the crystal diameter control based on the processed data ,
As the processing of the detection data, the difference between one detection data and the next detection data is taken, and when the difference value is larger than a preset threshold value, the larger detection data among the two detection data The method for controlling the diameter of a single crystal according to claim 1 or 2, wherein:
ルツボ内に貯留された融液に種結晶を浸し、この種結晶を引上げることにより、上記種結晶を核として単結晶を成長させるに際し、コーン、肩および定形部の形成工程における上記融液面上の結晶の直径を検出し、この検出データに基づいて結晶の直径制御を行う単結晶の直径制御方法において、
直径検出のサンプリング周期を、少なくとも、晶癖線現出周期T=60/RN秒(但し、Rは1分間当りの種結晶回転数、Nは結晶軸ファクター)と異なる値に設定し、上記サンプリング周期毎に採取された検出データに加工処理を施した後、この加工処理されたデータに基づいて結晶の直径制御を行うとともに、
前記検出データの加工処理として、順次採取された検出データを加算して、その平均をとることを特徴とする請求項1または2記載の単結晶の直径制御方法。
By immersing the seed crystal in the melt stored in the crucible and pulling up the seed crystal, when the single crystal is grown with the seed crystal as a nucleus, the melt surface in the process of forming the cone, shoulder and fixed part In the diameter control method of a single crystal that detects the diameter of the upper crystal and controls the diameter of the crystal based on the detected data,
The sampling cycle for diameter detection is set to a value different from at least the habit line appearance cycle T = 60 / RN seconds (where R is the seed crystal rotation number per minute and N is the crystal axis factor), and the sampling After processing the detection data collected for each cycle, and performing the crystal diameter control based on the processed data ,
The method for controlling the diameter of a single crystal according to claim 1 or 2, wherein as the processing of the detection data, the detection data collected sequentially are added and the average is taken .
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