JPH0251491A - 単結晶引上げ装置の制御方法 - Google Patents
単結晶引上げ装置の制御方法Info
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- JPH0251491A JPH0251491A JP20148188A JP20148188A JPH0251491A JP H0251491 A JPH0251491 A JP H0251491A JP 20148188 A JP20148188 A JP 20148188A JP 20148188 A JP20148188 A JP 20148188A JP H0251491 A JPH0251491 A JP H0251491A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、液体封止式引上げ法により結晶原料溶融液
から単結晶の結晶成長を行わせる単結晶引上げ装置にお
いて、結晶成長に伴い単結晶がルツボから抜き上げられ
るまでの複数工程相互間の時間間隔のうち、結晶成長終
了に伴う単結晶の抜上げ工程前段の結晶成長途上の自動
直径制御工程と抜上げ工程との時間間隔を短縮しうる引
上げ装置の制御方法に関する。
から単結晶の結晶成長を行わせる単結晶引上げ装置にお
いて、結晶成長に伴い単結晶がルツボから抜き上げられ
るまでの複数工程相互間の時間間隔のうち、結晶成長終
了に伴う単結晶の抜上げ工程前段の結晶成長途上の自動
直径制御工程と抜上げ工程との時間間隔を短縮しうる引
上げ装置の制御方法に関する。
液体封止式引上げ法により結晶原料熔融液から単結晶を
引き上げ、結晶成長が完了した単結晶をルツボから抜き
上げるまでの単結晶引上げ工程は次のように進行する。
引き上げ、結晶成長が完了した単結晶をルツボから抜き
上げるまでの単結晶引上げ工程は次のように進行する。
真空引き工程→加熱・溶融工程−メルトクリーン工程一
種付は工程＝ＡＤＣ（自動直径側？ＩＩ）工程−抜上げ
／冷却工程 ここで、メルトクリーン工程は、化合物半導体など複数
の結晶原料からなる溶融液を均一な状態とするためのル
ツボの回転、雰囲気ガスの圧力変化などを行わせる操作
工程であり、ＡＤＣ（自動直径側ｍ＞工程は、引上げ途
上の単結晶重量と引上げ速度とから単結晶の直径を算出
しつつ溶融液の温度を所定の単結晶直径が得られるよう
に制御する工程である。
種付は工程＝ＡＤＣ（自動直径側？ＩＩ）工程−抜上げ
／冷却工程 ここで、メルトクリーン工程は、化合物半導体など複数
の結晶原料からなる溶融液を均一な状態とするためのル
ツボの回転、雰囲気ガスの圧力変化などを行わせる操作
工程であり、ＡＤＣ（自動直径側ｍ＞工程は、引上げ途
上の単結晶重量と引上げ速度とから単結晶の直径を算出
しつつ溶融液の温度を所定の単結晶直径が得られるよう
に制御する工程である。
これらの工程中、ＡＤＣ工程から抜上げ／冷却工程への
移行時点は、従来、第３図に示すように、電源９から引
上げ軸７．単結晶１０．ルツボ内物質（液体封止剤３お
よび結晶原料溶融液５）、ルッポ軸８．電流センサを有
するシーケンス回路１１．電流計６を介して電流を流し
ておき、結晶成長が完了し単結晶１０が溶融液５から離
れたときに前記電流すなわちいわゆるコンタクト電流が
ある値以下となることから、この電流をシーケンス回路
１１の電流センサで検知し、この時点をＡＤＣ工程から
抜上げ／冷却工程への移行時点としてシーケンス回路１
１を介して抜上げ、冷却工程に入っていた。
移行時点は、従来、第３図に示すように、電源９から引
上げ軸７．単結晶１０．ルツボ内物質（液体封止剤３お
よび結晶原料溶融液５）、ルッポ軸８．電流センサを有
するシーケンス回路１１．電流計６を介して電流を流し
ておき、結晶成長が完了し単結晶１０が溶融液５から離
れたときに前記電流すなわちいわゆるコンタクト電流が
ある値以下となることから、この電流をシーケンス回路
１１の電流センサで検知し、この時点をＡＤＣ工程から
抜上げ／冷却工程への移行時点としてシーケンス回路１
１を介して抜上げ、冷却工程に入っていた。
なお、図中、符号１２は、ロードセルｌにより計測され
た結晶重量の信号と、別途に入力された。
た結晶重量の信号と、別途に入力された。
引上げ軸７の引上げ速度とから単結晶の直径を求めると
ともに、この直径が設定値より大きいときは溶融液５の
温度を上げ、小さいときは下げるように、図示されない
ルツボまわりのヒータ電流を制御する制御回路である。
ともに、この直径が設定値より大きいときは溶融液５の
温度を上げ、小さいときは下げるように、図示されない
ルツボまわりのヒータ電流を制御する制御回路である。
しかし、このように、コンタクト電流により移行時点を
制御する方法では、結晶が溶融液から離れ引上げが完了
しても、実際には結晶が溶融液の上に封止剤としてのせ
た酸化ボロンの融液中にあるだめにコンタクト電流は必
ずしも設定値以下にならず、また結晶が同一形状で封止
剤液面下にあってもコンタクト電流は同一とならず、再
現性の点からも結晶成長が終了したことを正確に検知す
ることができないという問題点があった。このため、Ａ
ＤＣ工程がもう１つのＡＤＣ工程終了の検知信号である
「結晶直径零」の信号が発せられるまで継続してしまう
場合が多かった。
制御する方法では、結晶が溶融液から離れ引上げが完了
しても、実際には結晶が溶融液の上に封止剤としてのせ
た酸化ボロンの融液中にあるだめにコンタクト電流は必
ずしも設定値以下にならず、また結晶が同一形状で封止
剤液面下にあってもコンタクト電流は同一とならず、再
現性の点からも結晶成長が終了したことを正確に検知す
ることができないという問題点があった。このため、Ａ
ＤＣ工程がもう１つのＡＤＣ工程終了の検知信号である
「結晶直径零」の信号が発せられるまで継続してしまう
場合が多かった。
しかしながら、この結晶直径が零となるまでの設定時間
は、実際の結晶直径が零になるまでの時間に比べて長い
、何故なら、実際の引上げでは結晶の尾部が設定直径ど
おりに成長することは少なく、尾部が早めに溶融液から
離れるため、実際の尾部長さは設定された尾部長さより
短くなるからである。従って、既に結晶直径が零になっ
ているにもかかわらず、ＡＤＣ工程は結晶直径が零とな
るまでの設定時間だけ続いてしまうので、そこにタイム
ロスが生じる。
は、実際の結晶直径が零になるまでの時間に比べて長い
、何故なら、実際の引上げでは結晶の尾部が設定直径ど
おりに成長することは少なく、尾部が早めに溶融液から
離れるため、実際の尾部長さは設定された尾部長さより
短くなるからである。従って、既に結晶直径が零になっ
ているにもかかわらず、ＡＤＣ工程は結晶直径が零とな
るまでの設定時間だけ続いてしまうので、そこにタイム
ロスが生じる。
この発明の目的は、タイムロスを生ずることなく ＡＤ
Ｃ工程から単結晶の抜上げ、冷却工程への移行が可能と
なる引上げ装置の制御方法を提供することである。
Ｃ工程から単結晶の抜上げ、冷却工程への移行が可能と
なる引上げ装置の制御方法を提供することである。
上記課題を解決するために、この発明によれば、結晶成
長終了に伴う単結晶の抜上げ工程前段の結晶成長途上の
自動直径制御工程からこの抜上げ工程への移行を、結晶
成長途上の単結晶重量を計測しつつこの重量の時間変化
を求め、この時間変化がほぼ零となった時点に行うよう
にするものとする。
長終了に伴う単結晶の抜上げ工程前段の結晶成長途上の
自動直径制御工程からこの抜上げ工程への移行を、結晶
成長途上の単結晶重量を計測しつつこの重量の時間変化
を求め、この時間変化がほぼ零となった時点に行うよう
にするものとする。
結晶成長途上の単結晶重量の時間変化は、結晶重量の単
位時間当たりの増加量を表すものであり、結晶が結晶原
料溶融液を離れると結晶成長は止まるので、重量の時間
変化は、第２図Ｔａｌに示すように、不連続的に変化し
、結晶成長の終了を適確に検知することができる。これ
に比べ、コンタクト電流がある設定値以下になった時点
が工程間移行時点となる従来の制御方法では、同図山）
に示すように、結晶が溶融液を離れた時点Ｐ、からコン
タクト電流が液体封止剤を通過する電流となり、引上げ
時間とともに結晶と封止剤との接触面積が小さくなって
電流が減少し、結晶が封止剤液面を離れた時点Ｐ、で電
流が設定値以下となる。従って、結晶重量の時間変化が
零となる時点Ｐ、とコンタクト電流が設定値以下となる
時点Ｐ、との時間差Ｔがロスタイムとなり、しかもこの
時間は、結晶の引上げ速度が緩慢であるためにかなり長
くなっていた。
位時間当たりの増加量を表すものであり、結晶が結晶原
料溶融液を離れると結晶成長は止まるので、重量の時間
変化は、第２図Ｔａｌに示すように、不連続的に変化し
、結晶成長の終了を適確に検知することができる。これ
に比べ、コンタクト電流がある設定値以下になった時点
が工程間移行時点となる従来の制御方法では、同図山）
に示すように、結晶が溶融液を離れた時点Ｐ、からコン
タクト電流が液体封止剤を通過する電流となり、引上げ
時間とともに結晶と封止剤との接触面積が小さくなって
電流が減少し、結晶が封止剤液面を離れた時点Ｐ、で電
流が設定値以下となる。従って、結晶重量の時間変化が
零となる時点Ｐ、とコンタクト電流が設定値以下となる
時点Ｐ、との時間差Ｔがロスタイムとなり、しかもこの
時間は、結晶の引上げ速度が緩慢であるためにかなり長
くなっていた。
従って、本発明の方法によれば、このロスタイムがなく
なり、単結晶の引上げ時間が大幅に短縮される。
なり、単結晶の引上げ時間が大幅に短縮される。
第１図に本発明による単結晶引上げ装置制御方法の一実
施例を示す、第３図に示されるように、引上げ軸７に取
り付けられたロードセル１を用いて結晶重量を計測しつ
つこの重量を重量微分回路１３（第１図）に入力する０
重量機分回路１３で求められた重量微分値は判別回路１
４に入力され、ここで実質零に近い定数にと比較され、
重量微分値ｄｗ／ｄｔがＫよりも大きいときは、単結晶
はまだ成長生と判断するとともに、この判断を示す信号
を浮力補正回路１７に入力する。浮力補正回路１７では
液体封止剤３ （第３図）と結晶原料熔融液５との比重
差に基づく、前記重量微分値ｄｗ／ｄｔの補正を、設定
された結晶直径を記憶する直径記憶手段１６から出力さ
れた直径設定値と比較して行い、この補正された校正値
を結晶原料溶融液の温度を制御する温度制御回路１８に
入力する。温度制御回路１８では、この校正値と、別途
にこの回路１８に入力された単結晶の引上げ速度とから
成長中の結晶直径が求められ、求められた結晶直径が設
定値より小さければ結晶原料溶融液の温度を低め、大き
ければ温度が上がるように、ルツボまわりのヒータ電流
を制御する。
施例を示す、第３図に示されるように、引上げ軸７に取
り付けられたロードセル１を用いて結晶重量を計測しつ
つこの重量を重量微分回路１３（第１図）に入力する０
重量機分回路１３で求められた重量微分値は判別回路１
４に入力され、ここで実質零に近い定数にと比較され、
重量微分値ｄｗ／ｄｔがＫよりも大きいときは、単結晶
はまだ成長生と判断するとともに、この判断を示す信号
を浮力補正回路１７に入力する。浮力補正回路１７では
液体封止剤３ （第３図）と結晶原料熔融液５との比重
差に基づく、前記重量微分値ｄｗ／ｄｔの補正を、設定
された結晶直径を記憶する直径記憶手段１６から出力さ
れた直径設定値と比較して行い、この補正された校正値
を結晶原料溶融液の温度を制御する温度制御回路１８に
入力する。温度制御回路１８では、この校正値と、別途
にこの回路１８に入力された単結晶の引上げ速度とから
成長中の結晶直径が求められ、求められた結晶直径が設
定値より小さければ結晶原料溶融液の温度を低め、大き
ければ温度が上がるように、ルツボまわりのヒータ電流
を制御する。
一方、重量微分値ｄ讐／ｄｔが定数によりも小さいとき
は、結晶成長が終了したものと判断し、この判断を示す
信号を判別回路１４からシーケンス回路１５へ入力する
とともに温度制御回路１８への人力信号を断ち、シーケ
ンス回路１５の制御動作により、単結晶をルツボから抜
き上げるとともにこれを冷却する工程に入る。
は、結晶成長が終了したものと判断し、この判断を示す
信号を判別回路１４からシーケンス回路１５へ入力する
とともに温度制御回路１８への人力信号を断ち、シーケ
ンス回路１５の制御動作により、単結晶をルツボから抜
き上げるとともにこれを冷却する工程に入る。
以上に述べたように、本発明によれば、結晶成長終了に
伴う単結晶の抜上げ工程前段の結晶成長途上の自動直径
制御工程からこの抜上げ工程への移行を、結晶成長途上
の単結晶重量を計測しつつこの重量の時間変化を求め、
この時間変化がほぼ零となった時点に行うようにしたの
で、結晶成長終了とほぼ同時に単結晶抜上げ工程への移
行信号が得られ、単結晶引上げ時間が大幅に短縮される
。
伴う単結晶の抜上げ工程前段の結晶成長途上の自動直径
制御工程からこの抜上げ工程への移行を、結晶成長途上
の単結晶重量を計測しつつこの重量の時間変化を求め、
この時間変化がほぼ零となった時点に行うようにしたの
で、結晶成長終了とほぼ同時に単結晶抜上げ工程への移
行信号が得られ、単結晶引上げ時間が大幅に短縮される
。
実際に本発明の方法で引上げを行った結果、プロセスに
要した時間から求めた結晶長と実際に得られた結晶長と
はよく一致し、引上げ時間が１〜２時間短縮されること
を確認した。
要した時間から求めた結晶長と実際に得られた結晶長と
はよく一致し、引上げ時間が１〜２時間短縮されること
を確認した。
第１図は液体封止式引上げ法による単結晶引上げ装！に
おける単結晶抜上げ工程前段の工程がら抜上げ工程への
９本発明による移行時点制御方法の一実施例を示す機能
ブロック図、第２図は本発明による。単結晶抜上げ工程
前段の工程から抜上げ工程への移行時点と、従来の方法
による移行時点とを対比して示す線図、第３図は従来の
移行時点設定方法の一例を示す説明図である。 １：ロードセル、３：封止剤、５：溶融液、ｌＯ：単結
晶、１３：１ｉ璽微分回路、１４：判別回路、１５ニジ
−ケンス回路、１８：温度制御回路。 第１図 ９ブム０ス
おける単結晶抜上げ工程前段の工程がら抜上げ工程への
９本発明による移行時点制御方法の一実施例を示す機能
ブロック図、第２図は本発明による。単結晶抜上げ工程
前段の工程から抜上げ工程への移行時点と、従来の方法
による移行時点とを対比して示す線図、第３図は従来の
移行時点設定方法の一例を示す説明図である。 １：ロードセル、３：封止剤、５：溶融液、ｌＯ：単結
晶、１３：１ｉ璽微分回路、１４：判別回路、１５ニジ
−ケンス回路、１８：温度制御回路。 第１図 ９ブム０ス
Claims (1)
- １）結晶成長終了に伴う単結晶の抜上げ工程前段の結晶
成長途上の自動直径制御工程からこの抜上げ工程への移
行を、結晶成長途上の単結晶重量を計測しつつこの重量
の時間変化を求め、この時間変化がほぼ零となった時点
に行うようにすることを特徴とする、液体封止式引上げ
法による単結晶引上げ装置の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20148188A JPH0251491A (ja) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | 単結晶引上げ装置の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20148188A JPH0251491A (ja) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | 単結晶引上げ装置の制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0251491A true JPH0251491A (ja) | 1990-02-21 |
Family
ID=16441782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20148188A Pending JPH0251491A (ja) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | 単結晶引上げ装置の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0251491A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58145695A (ja) * | 1982-02-22 | 1983-08-30 | Toshiba Corp | 単結晶製造方法 |
| JPS6131384A (ja) * | 1984-07-23 | 1986-02-13 | Showa Denko Kk | 化合物半導体単結晶育成方法 |
| JPS6317295A (ja) * | 1986-07-08 | 1988-01-25 | Showa Denko Kk | 単結晶育成方法 |
-
1988
- 1988-08-12 JP JP20148188A patent/JPH0251491A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58145695A (ja) * | 1982-02-22 | 1983-08-30 | Toshiba Corp | 単結晶製造方法 |
| JPS6131384A (ja) * | 1984-07-23 | 1986-02-13 | Showa Denko Kk | 化合物半導体単結晶育成方法 |
| JPS6317295A (ja) * | 1986-07-08 | 1988-01-25 | Showa Denko Kk | 単結晶育成方法 |
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