JPH05213688A - 単結晶製造装置の制御装置 - Google Patents
単結晶製造装置の制御装置Info
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- JPH05213688A JPH05213688A JP1666592A JP1666592A JPH05213688A JP H05213688 A JPH05213688 A JP H05213688A JP 1666592 A JP1666592 A JP 1666592A JP 1666592 A JP1666592 A JP 1666592A JP H05213688 A JPH05213688 A JP H05213688A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】単結晶成長を精度よく信頼性高くかつ低コスト
で行う。 【構成】誘導加熱装置３の発振周波数ｆが検出され、該
検出値ｆに基づき溶融部１３と加熱コイル９の結合係数
が演算され、予め設定された単結晶棒１０の所望形状に
応じた結合係数と誘導加熱装置３のプレート電圧Ｅｐと
の関係および結合係数と誘導コイル貫通方向における接
合部分１３の移動速度Ｒｅとの関係に基づき演算された
結合係数に対応する誘導加熱装置３の電圧Ｅｐおよび接
合部分１３の移動速度Ｒｅを求め、該求められた電圧Ｅ
ｐおよび移動速度Ｒｅが得られよう制御する。これによ
り、所望形状の結晶１０が応答性よく自動的に製造され
る。
で行う。 【構成】誘導加熱装置３の発振周波数ｆが検出され、該
検出値ｆに基づき溶融部１３と加熱コイル９の結合係数
が演算され、予め設定された単結晶棒１０の所望形状に
応じた結合係数と誘導加熱装置３のプレート電圧Ｅｐと
の関係および結合係数と誘導コイル貫通方向における接
合部分１３の移動速度Ｒｅとの関係に基づき演算された
結合係数に対応する誘導加熱装置３の電圧Ｅｐおよび接
合部分１３の移動速度Ｒｅを求め、該求められた電圧Ｅ
ｐおよび移動速度Ｒｅが得られよう制御する。これによ
り、所望形状の結晶１０が応答性よく自動的に製造され
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、浮遊帯域溶融法（Ｆ
Ｚ法）等により単結晶を成長させ製造する単結晶製造装
置に関し、特に誘導加熱により溶融が行われる製造装置
の制御に関する。
Ｚ法）等により単結晶を成長させ製造する単結晶製造装
置に関し、特に誘導加熱により溶融が行われる製造装置
の制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より半導体生産に用いられる単結晶
インゴットを成長、製造する方法として浮遊帯域溶融法
（ＦＺ法）が公知であり、かかる方法にあっては誘導加
熱による溶融が主として行われる。すなわち、縦形装置
管の中に種結晶たる単結晶棒が下から立てられるととも
に、原料の多結晶シリコン棒が上から吊るされる。そし
て両者の先端が接合され、この接合部分が高周波誘導加
熱装置の加熱コイル内に貫通される。しかして、この接
合部分を外側から直接高周波誘導加熱して溶融させ、結
晶全体を回転させるとともにゆっくり下方に移動させて
接合溶融部分を相対的に上方に移動させる。こうして下
側から多結晶シリコン棒が単結晶化されていくことにな
る。すなわち、所定の直径となるまで結晶を円錐状に成
長させ、所定の直径到達後は直径を一定に維持するよう
にし、成長終了前は徐々に直径を小さくするようにし、
完成した単結晶棒と素材の多結晶棒とを切り放す。した
がって、この間、接合溶融部が延びすぎないよう、かつ
接合溶融部が溶け落ちないよう、高周波誘導加熱装置の
発振機に印加される電圧、結晶の移動速度並びに回転速
度を適切に制御する必要がある。
インゴットを成長、製造する方法として浮遊帯域溶融法
（ＦＺ法）が公知であり、かかる方法にあっては誘導加
熱による溶融が主として行われる。すなわち、縦形装置
管の中に種結晶たる単結晶棒が下から立てられるととも
に、原料の多結晶シリコン棒が上から吊るされる。そし
て両者の先端が接合され、この接合部分が高周波誘導加
熱装置の加熱コイル内に貫通される。しかして、この接
合部分を外側から直接高周波誘導加熱して溶融させ、結
晶全体を回転させるとともにゆっくり下方に移動させて
接合溶融部分を相対的に上方に移動させる。こうして下
側から多結晶シリコン棒が単結晶化されていくことにな
る。すなわち、所定の直径となるまで結晶を円錐状に成
長させ、所定の直径到達後は直径を一定に維持するよう
にし、成長終了前は徐々に直径を小さくするようにし、
完成した単結晶棒と素材の多結晶棒とを切り放す。した
がって、この間、接合溶融部が延びすぎないよう、かつ
接合溶融部が溶け落ちないよう、高周波誘導加熱装置の
発振機に印加される電圧、結晶の移動速度並びに回転速
度を適切に制御する必要がある。
【０００３】そこで、従来より、オペレータが観測窓か
ら目視で上記溶融部の状態を観測し、この観測結果に応
じて上記制御を手動で行う方法が試みられている。
ら目視で上記溶融部の状態を観測し、この観測結果に応
じて上記制御を手動で行う方法が試みられている。
【０００４】また、溶融部をＣＣＤカメラ等の撮像手段
により撮像し、該撮像内容をコンピュータに取り込み解
析を行い溶融部の画像変化を捕らえ、この結果に応じて
上記制御を自動化する方法が試みられている。
により撮像し、該撮像内容をコンピュータに取り込み解
析を行い溶融部の画像変化を捕らえ、この結果に応じて
上記制御を自動化する方法が試みられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の方法で
は、オペレータが常時、溶融状態を認識判断し、かつ複
雑な操作を行う必要があるため、単に人手を要するばか
りでなく、オペレータに熟練を課すことになる。また、
人間の判断、操作であるためたとえ熟練オペレータであ
っても確実性に欠けることになる。このため、人的コス
トがかさむとともに装置としての信頼性が損なわれると
いう問題点が招来する。また、後者の方法では、撮像手
段により溶融部の画像を捕らえることが必要とされる
が、加熱コイル内に溶融部が位置している関係上、特に
結晶成長初期において溶融部が加熱コイルに隠れてしま
い、撮像手段の視野内に溶融部を十分に捕捉することが
できず溶融部の撮像結果に基づく制御が困難になるとい
う問題点が招来する。また、仮に有効な撮像がなされた
としてもコンピュータにおける画像処理は多大な処理時
間を要するので、応答速度が遅く、溶融部の状態変化に
制御が追いつかないといった精度上の問題点もある。
は、オペレータが常時、溶融状態を認識判断し、かつ複
雑な操作を行う必要があるため、単に人手を要するばか
りでなく、オペレータに熟練を課すことになる。また、
人間の判断、操作であるためたとえ熟練オペレータであ
っても確実性に欠けることになる。このため、人的コス
トがかさむとともに装置としての信頼性が損なわれると
いう問題点が招来する。また、後者の方法では、撮像手
段により溶融部の画像を捕らえることが必要とされる
が、加熱コイル内に溶融部が位置している関係上、特に
結晶成長初期において溶融部が加熱コイルに隠れてしま
い、撮像手段の視野内に溶融部を十分に捕捉することが
できず溶融部の撮像結果に基づく制御が困難になるとい
う問題点が招来する。また、仮に有効な撮像がなされた
としてもコンピュータにおける画像処理は多大な処理時
間を要するので、応答速度が遅く、溶融部の状態変化に
制御が追いつかないといった精度上の問題点もある。
【０００６】本発明は、こうした実状に鑑みてなされた
ものであり、応答性よく単結晶製造装置の自動制御が行
なわれ、高精度、高信頼性およびコスト低減が図れる単
結晶製造装置の制御装置を提供することをその目的とし
ている。
ものであり、応答性よく単結晶製造装置の自動制御が行
なわれ、高精度、高信頼性およびコスト低減が図れる単
結晶製造装置の制御装置を提供することをその目的とし
ている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そこで、この発明では、
多結晶棒と種結晶との接合部分を誘導加熱装置の加熱コ
イル内に貫通させ該貫通方向に前記接合部分を移動させ
るとともに、前記誘導加熱装置を作動させ前記加熱コイ
ルにより前記接合部分を溶融して所望形状の単結晶棒を
製造する単結晶製造装置の制御装置において、前記誘導
加熱装置の発振周波数を検出する検出手段と、前記検出
手段の検出値に基づき前記接合溶融部分と加熱コイルの
結合係数を演算する演算手段と、前記単結晶棒の所望形
状に応じて前記結合係数と前記誘導加熱装置の出力との
関係および前記結合係数と前記誘導コイル貫通方向にお
ける前記接合部分の移動速度との関係を予め設定してお
き、これら関係に基づき前記演算された結合係数に対応
する前記誘導加熱装置の出力および前記接合部分の移動
速度を求め、該求められた出力および移動速度が得られ
よう制御する制御手段とを具えている。
多結晶棒と種結晶との接合部分を誘導加熱装置の加熱コ
イル内に貫通させ該貫通方向に前記接合部分を移動させ
るとともに、前記誘導加熱装置を作動させ前記加熱コイ
ルにより前記接合部分を溶融して所望形状の単結晶棒を
製造する単結晶製造装置の制御装置において、前記誘導
加熱装置の発振周波数を検出する検出手段と、前記検出
手段の検出値に基づき前記接合溶融部分と加熱コイルの
結合係数を演算する演算手段と、前記単結晶棒の所望形
状に応じて前記結合係数と前記誘導加熱装置の出力との
関係および前記結合係数と前記誘導コイル貫通方向にお
ける前記接合部分の移動速度との関係を予め設定してお
き、これら関係に基づき前記演算された結合係数に対応
する前記誘導加熱装置の出力および前記接合部分の移動
速度を求め、該求められた出力および移動速度が得られ
よう制御する制御手段とを具えている。
【０００８】
【作用】この発明では、まず第１に、誘導加熱により導
電体たる結晶の接合溶融部分が溶融されることから、誘
導加熱装置の発振回路と上記導電体とで構成される等価
回路を考えたとき、接合溶融部分と加熱コイルの結合係
数は発振回路の周波数から容易、かつ高速に演算される
点に着目している。そして、第２に上記接合溶融部分と
加熱コイルの結合係数は該接合溶融部分の状態を明確に
示す物理量であり、誘導加熱装置の出力（パワー）およ
び結晶の移動速度と強い相関があり、結合定数に応じた
出力および移動速度となるよう制御すれば、所望形状の
結晶が製造されるという点に着目している。
電体たる結晶の接合溶融部分が溶融されることから、誘
導加熱装置の発振回路と上記導電体とで構成される等価
回路を考えたとき、接合溶融部分と加熱コイルの結合係
数は発振回路の周波数から容易、かつ高速に演算される
点に着目している。そして、第２に上記接合溶融部分と
加熱コイルの結合係数は該接合溶融部分の状態を明確に
示す物理量であり、誘導加熱装置の出力（パワー）およ
び結晶の移動速度と強い相関があり、結合定数に応じた
出力および移動速度となるよう制御すれば、所望形状の
結晶が製造されるという点に着目している。
【０００９】そこで、誘導加熱装置の発振周波数が検出
され、該検出値に基づき接合溶融部分と加熱コイルの結
合係数が演算され、予め設定された単結晶棒の所望形状
に応じた結合係数と誘導加熱装置の出力との関係および
結合係数と誘導コイル貫通方向における接合部分の移動
速度との関係に基づき、演算された結合係数に対応する
誘導加熱装置の出力および接合部分の移動速度を求め、
該求められた出力および移動速度が得られよう制御すれ
ば、所望形状の結晶が応答性よく自動的に製造されるこ
ととなる。
され、該検出値に基づき接合溶融部分と加熱コイルの結
合係数が演算され、予め設定された単結晶棒の所望形状
に応じた結合係数と誘導加熱装置の出力との関係および
結合係数と誘導コイル貫通方向における接合部分の移動
速度との関係に基づき、演算された結合係数に対応する
誘導加熱装置の出力および接合部分の移動速度を求め、
該求められた出力および移動速度が得られよう制御すれ
ば、所望形状の結晶が応答性よく自動的に製造されるこ
ととなる。
【００１０】
【実施例】以下、図面を参照して本発明に係る単結晶製
造装置の制御装置の実施例について説明する。
造装置の制御装置の実施例について説明する。
【００１１】図１は実施例装置の構成を概念的に示した
ものであり、同図に示すように、ＦＺ法による単結晶製
造装置を想定している。
ものであり、同図に示すように、ＦＺ法による単結晶製
造装置を想定している。
【００１２】すなわち、縦形装置管の中に種結晶たる単
結晶棒１２が下から立てられるとともに、素材の多結晶
棒２が上から吊るされる。そして両者の先端が接合さ
れ、この接合部分１３が高周波誘導加熱装置３の加熱コ
イル９内に貫通される。しかして、この接合部分１３
（以下、溶融部１３という）を加熱コイル９により外側
から直接高周波誘導加熱して溶融させて、結晶全体を回
転させるとともにゆっくり下方に移動させて溶融部１３
を相対的に上方に移動させる。こうして下側から多結晶
棒２が単結晶化され単結晶棒１０が徐徐に成長されてい
く。
結晶棒１２が下から立てられるとともに、素材の多結晶
棒２が上から吊るされる。そして両者の先端が接合さ
れ、この接合部分１３が高周波誘導加熱装置３の加熱コ
イル９内に貫通される。しかして、この接合部分１３
（以下、溶融部１３という）を加熱コイル９により外側
から直接高周波誘導加熱して溶融させて、結晶全体を回
転させるとともにゆっくり下方に移動させて溶融部１３
を相対的に上方に移動させる。こうして下側から多結晶
棒２が単結晶化され単結晶棒１０が徐徐に成長されてい
く。
【００１３】上記移動の際、多結晶棒２の上端は素材送
り部１に把持され、該送り部１により下方に所定の移動
速度Ｚｐをもって移動される。また、単結晶棒１２の下
端は結晶送り部１１に把持され、該送り部１１により下
方に所定の移動速度Ｒｅをもって移動される。これら各
送り部１、１１はコントローラ５により駆動制御され
る。高周波誘導加熱装置３には、周波数検出器８が配設
されており、該検出器８により高周波加熱装置８の発振
回路における発振周波数ｆが検出される。
り部１に把持され、該送り部１により下方に所定の移動
速度Ｚｐをもって移動される。また、単結晶棒１２の下
端は結晶送り部１１に把持され、該送り部１１により下
方に所定の移動速度Ｒｅをもって移動される。これら各
送り部１、１１はコントローラ５により駆動制御され
る。高周波誘導加熱装置３には、周波数検出器８が配設
されており、該検出器８により高周波加熱装置８の発振
回路における発振周波数ｆが検出される。
【００１４】コントローラ５の周波数カウンタ７には、
周波数検出器８の検出信号が入力されディジタル信号に
変換され、周波数ｆを示すデータがコンピュータ６に加
えられる。
周波数検出器８の検出信号が入力されディジタル信号に
変換され、周波数ｆを示すデータがコンピュータ６に加
えられる。
【００１５】図示せずメモリには、後述する図３にフロ
ーチャートで示す演算処理内容がプログラムとして記憶
されており、コンピュータ６はこの記憶内容に基づく演
算処理を実行し、現在の検出周波数ｆに応じた溶融部１
３と加熱コイル９の結合定数ｋ2 を演算する。さらに、
演算された結合定数ｋ2 に対応する高周波誘導加熱装置
３のプレート電圧Ｅｐを作成し、プレート電圧をこの電
圧Ｅｐにする指令信号Ｅｐを高周波誘導加熱装置３に出
力する。さらにまた、上記演算結合定数ｋ2 に対応する
結晶送り部１１の移動速度Ｒｅを作成して、送り部１１
の移動速度をこの速度Ｒｅにする指令信号Ｒｅを結晶送
り部１１に出力する。また、素材送り部１には所定の移
動速度Ｚｐにするための指令信号Ｚｐが出力される。な
お、コンピュータ６で演算された指令値Ｅｐ、Ｒｅ、Ｚ
ｐは、Ｄ／Ａボード４によってディジタル信号からアナ
ログ信号に変換される。
ーチャートで示す演算処理内容がプログラムとして記憶
されており、コンピュータ６はこの記憶内容に基づく演
算処理を実行し、現在の検出周波数ｆに応じた溶融部１
３と加熱コイル９の結合定数ｋ2 を演算する。さらに、
演算された結合定数ｋ2 に対応する高周波誘導加熱装置
３のプレート電圧Ｅｐを作成し、プレート電圧をこの電
圧Ｅｐにする指令信号Ｅｐを高周波誘導加熱装置３に出
力する。さらにまた、上記演算結合定数ｋ2 に対応する
結晶送り部１１の移動速度Ｒｅを作成して、送り部１１
の移動速度をこの速度Ｒｅにする指令信号Ｒｅを結晶送
り部１１に出力する。また、素材送り部１には所定の移
動速度Ｚｐにするための指令信号Ｚｐが出力される。な
お、コンピュータ６で演算された指令値Ｅｐ、Ｒｅ、Ｚ
ｐは、Ｄ／Ａボード４によってディジタル信号からアナ
ログ信号に変換される。
【００１６】かかる演算処理は所定のサイクルタイムで
高速に繰り返し実行される。
高速に繰り返し実行される。
【００１７】さて、図２は、図３の演算処理の原理を説
明する図であり、高周波誘導加熱装置３と加熱コイル９
と溶融部１３とからなる発振回路１４を示している。
明する図であり、高周波誘導加熱装置３と加熱コイル９
と溶融部１３とからなる発振回路１４を示している。
【００１８】同図に示すように発振回路１４では溶融部
１３が導電体であることから発振回路１４の一部として
構成され、その等価回路はインダクタンスＬmelt、抵抗
Ｒmeltの直列回路として表せられる。そして、発振回路
１４は結局１４´に示す直列共振回路で等価的に表せら
れる。
１３が導電体であることから発振回路１４の一部として
構成され、その等価回路はインダクタンスＬmelt、抵抗
Ｒmeltの直列回路として表せられる。そして、発振回路
１４は結局１４´に示す直列共振回路で等価的に表せら
れる。
【００１９】このため発振回路１４の発振周波数ｆは、
ＳＱＲＴ（Ｘ）をＸの平方根と定義して下記（１）式に
示すごとくなる。
ＳＱＲＴ（Ｘ）をＸの平方根と定義して下記（１）式に
示すごとくなる。
【００２０】 ｆ＝１／｛２πＳＱＲＴ（Ｌｔ・Ｃｔ）｝ …（１） ただし、Ｃｔは、発振回路１４´のキャパシタンスであ
り既知の値である。
り既知の値である。
【００２１】また、Ｌｔは発振回路１４´のインダクタ
ンスであり未知の値である。
ンスであり未知の値である。
【００２２】上記インダクタンスＬｔは、発振回路１４
の回路定数を用いて次式（２）で表される。
の回路定数を用いて次式（２）で表される。
【００２３】 Ｌｔ＝Ｌｐー［（（ｋ1 ）2 ・Ｌｐ・Ｌｓ）／｛Ｌｓ＋
（１ー（ｋ2 ）2 ）・Ｌcoil｝］ …（２） ここで、 Ｌｐ：発振回路１４の１次側インダクタンス（既知の
値） Ｌｓ：発振回路１４の２次側インダクタンス（既知の
値） ｋ1 ：発振回路１４の１次側コイルと２次側コイルとの
結合係数（既知の値） ｋ2 ：加熱コイル９と溶融部１３との結合係数（未知の
値） Ｌcoil：加熱コイル９のインダクタンス（既知の値） である。
（１ー（ｋ2 ）2 ）・Ｌcoil｝］ …（２） ここで、 Ｌｐ：発振回路１４の１次側インダクタンス（既知の
値） Ｌｓ：発振回路１４の２次側インダクタンス（既知の
値） ｋ1 ：発振回路１４の１次側コイルと２次側コイルとの
結合係数（既知の値） ｋ2 ：加熱コイル９と溶融部１３との結合係数（未知の
値） Ｌcoil：加熱コイル９のインダクタンス（既知の値） である。
【００２４】よって、上記（２）式より、加熱コイル９
と溶融部１３との結合係数ｋ2 は下記（３）式のごとく
表される。
と溶融部１３との結合係数ｋ2 は下記（３）式のごとく
表される。
【００２５】 ｋ2 ＝ＳＱＲＴ［１ー｛（（ｋ1 ）2 ・Ｌｐ・Ｌｓ）／
（ＬｐーＬｔ）ーＬｓ｝／Ｌcoil］ …（３） ここで、上記（３）式においてインダクタンスＬｔ以外
は既知の値であり、インダクタンスＬｔは上記（１）式
を変形した下記（４）式で表される。
（ＬｐーＬｔ）ーＬｓ｝／Ｌcoil］ …（３） ここで、上記（３）式においてインダクタンスＬｔ以外
は既知の値であり、インダクタンスＬｔは上記（１）式
を変形した下記（４）式で表される。
【００２６】 Ｌｔ＝｛１／（２πｆ）｝2 ・（１／Ｃｔ） …（４） したがって、周波数ｆが判明すれば、上記（４）からイ
ンダクタンスＬｔを求めることができ、これを上記
（３）式に代入することにより結合係数ｋ2 を求め得
る。
ンダクタンスＬｔを求めることができ、これを上記
（３）式に代入することにより結合係数ｋ2 を求め得
る。
【００２７】しかして、図３の処理では、まず周波数ｆ
が周波数検出器８で検出され（ステップ１０１）、つぎ
に上記（４）式に基づきインダクタンスＬｔが演算され
（ステップ１０２）、つぎに上記（３）式に基づき結合
定数ｋ2 が演算される（ステップ１０３）。
が周波数検出器８で検出され（ステップ１０１）、つぎ
に上記（４）式に基づきインダクタンスＬｔが演算され
（ステップ１０２）、つぎに上記（３）式に基づき結合
定数ｋ2 が演算される（ステップ１０３）。
【００２８】さて、結晶送り部１１により単結晶棒１２
が下方に移動され、下側から多結晶棒２が単結晶化され
単結晶棒１０が徐徐に成長されていく際、単結晶棒１０
が所定の直径となるまで円錐状に成長させ、該所定の直
径到達後は直径を一定に維持するようにし、成長終了前
は徐々に直径を小さくするようし、そして完成した単結
晶棒１０と素材の多結晶棒２とを切り放すようにする必
要がある。この間、溶融部１３が延びすぎないよう、か
つ溶融部１３が溶け落ちないようにすることはもちろん
のこと単結晶棒１０が所望の形状となるよう高周波誘導
加熱装置３の発振機１４に印加されるプレート電圧Ｅｐ
および結晶送り部１１による単結晶棒１０（１２）の移
動速度Ｒｅを適切に制御する必要がある。
が下方に移動され、下側から多結晶棒２が単結晶化され
単結晶棒１０が徐徐に成長されていく際、単結晶棒１０
が所定の直径となるまで円錐状に成長させ、該所定の直
径到達後は直径を一定に維持するようにし、成長終了前
は徐々に直径を小さくするようし、そして完成した単結
晶棒１０と素材の多結晶棒２とを切り放すようにする必
要がある。この間、溶融部１３が延びすぎないよう、か
つ溶融部１３が溶け落ちないようにすることはもちろん
のこと単結晶棒１０が所望の形状となるよう高周波誘導
加熱装置３の発振機１４に印加されるプレート電圧Ｅｐ
および結晶送り部１１による単結晶棒１０（１２）の移
動速度Ｒｅを適切に制御する必要がある。
【００２９】ここで、上記溶融部１３と加熱コイル９の
結合係数ｋ2 は該部分１３の状態と加熱コイル９の関係
を明確に示す物理量であり、結合係数ｋ2 と高周波誘導
加熱装置３の出力（パワー）、つまりプレート電圧Ｅｐ
および単結晶棒１０の移動速度Ｒｅと強い相関があると
いうことが本発明者等の研究から明らかになっている。
そこで、製造される単結晶棒１０の形状に応じて結合係
数ｋ2 に各対応するプレート電圧Ｅｐとの関係および結
合係数ｋ2 に各対応する移動速度Ｒｅとの関係とを設定
しておき、このような関係に基づきプレート電圧Ｅｐお
よび移動速度Ｒｅを制御すれば、所望形状の単結晶棒１
０が製造されることとなる。
結合係数ｋ2 は該部分１３の状態と加熱コイル９の関係
を明確に示す物理量であり、結合係数ｋ2 と高周波誘導
加熱装置３の出力（パワー）、つまりプレート電圧Ｅｐ
および単結晶棒１０の移動速度Ｒｅと強い相関があると
いうことが本発明者等の研究から明らかになっている。
そこで、製造される単結晶棒１０の形状に応じて結合係
数ｋ2 に各対応するプレート電圧Ｅｐとの関係および結
合係数ｋ2 に各対応する移動速度Ｒｅとの関係とを設定
しておき、このような関係に基づきプレート電圧Ｅｐお
よび移動速度Ｒｅを制御すれば、所望形状の単結晶棒１
０が製造されることとなる。
【００３０】図４はかかる関係を例示したものであり、
同図（ａ）は結合係数ｋ2 とプレート電圧Ｅｐとの関係
ｆ1 を、同図（ｂ）は結合係数ｋ2 と送り部１１の送り
速度Ｒｅとの関係ｇ1 を示している。かかる関係はメモ
リに記憶されており、メモリから対応する電圧Ｅｐ、速
度Ｒｅを読み出すようにしてもよく、あるいは、結合係
数ｋ2 をパラメータとする関数を設定しておき下記
（６）、（７）式により演算することでそれらを求める
ようにしてもよい。
同図（ａ）は結合係数ｋ2 とプレート電圧Ｅｐとの関係
ｆ1 を、同図（ｂ）は結合係数ｋ2 と送り部１１の送り
速度Ｒｅとの関係ｇ1 を示している。かかる関係はメモ
リに記憶されており、メモリから対応する電圧Ｅｐ、速
度Ｒｅを読み出すようにしてもよく、あるいは、結合係
数ｋ2 をパラメータとする関数を設定しておき下記
（６）、（７）式により演算することでそれらを求める
ようにしてもよい。
【００３１】Ｅｐ＝ｆ1 （ｋ2 ） …（６） Ｒｅ＝ｇ1 （ｋ2 ） …（７） しかして、ステップ１０３で演算された結合係数ｋ2 に
応じてプレート電圧Ｅｐおよび送り速度Ｒｅが上記
（６）、（７）式より求められ、該電圧Ｅｐおよび送り
速度Ｒｅが得られる指令信号をそれぞれ高周波誘導加熱
装置３および結晶送り部１１に出力する。これにより所
望形状の単結晶棒１０が精度よく成長、製造されること
となる（ステップ１０４）。
応じてプレート電圧Ｅｐおよび送り速度Ｒｅが上記
（６）、（７）式より求められ、該電圧Ｅｐおよび送り
速度Ｒｅが得られる指令信号をそれぞれ高周波誘導加熱
装置３および結晶送り部１１に出力する。これにより所
望形状の単結晶棒１０が精度よく成長、製造されること
となる（ステップ１０４）。
【００３２】なお、単結晶棒１０の送り位置Ｓｍを検出
するエンコーダ等の位置検出手段を結晶送り部１１に付
設し、この位置検出手段の検出値Ｓｍと結合係数ｋ2 と
をパラメータとする下記に示す関数、 Ｅｐ＝ｆ2 （ｋ2 、Ｓｍ） …（８） によりプレート電圧Ｅｐを求めてもよく、同様に位置検
出手段の検出値Ｓｍと結合係数ｋ2 とをパラメータとす
る下記に示す関数、 Ｒｅ＝ｇ2 （ｋ2 、Ｓｍ） …（９） により送り速度Ｒｅを求めるようにしてもよい。なお、
また、上記関数ｆ1 （）、ｇ1 （）、ｆ1 （）、ｆ2
（）は、線形もしくは非線形の関数である。
するエンコーダ等の位置検出手段を結晶送り部１１に付
設し、この位置検出手段の検出値Ｓｍと結合係数ｋ2 と
をパラメータとする下記に示す関数、 Ｅｐ＝ｆ2 （ｋ2 、Ｓｍ） …（８） によりプレート電圧Ｅｐを求めてもよく、同様に位置検
出手段の検出値Ｓｍと結合係数ｋ2 とをパラメータとす
る下記に示す関数、 Ｒｅ＝ｇ2 （ｋ2 、Ｓｍ） …（９） により送り速度Ｒｅを求めるようにしてもよい。なお、
また、上記関数ｆ1 （）、ｇ1 （）、ｆ1 （）、ｆ2
（）は、線形もしくは非線形の関数である。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、溶
融部と加熱コイルの結合係数がリアルタイムに演算さ
れ、この結合係数に応じた最適な値となるよう誘導加熱
装置の出力および結晶の移動速度が決定され、単結晶の
成長が自動制御される。この結果、単結晶成長が精度よ
く信頼高く、かつ低コストで行われる。
融部と加熱コイルの結合係数がリアルタイムに演算さ
れ、この結合係数に応じた最適な値となるよう誘導加熱
装置の出力および結晶の移動速度が決定され、単結晶の
成長が自動制御される。この結果、単結晶成長が精度よ
く信頼高く、かつ低コストで行われる。
【図１】図１は本発明に係る単結晶製造装置の制御装置
の実施例の構成を示すブロック図である。
の実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は図１に示す高周波誘導加熱装置と加熱コ
イルと溶融部とからなる回路の等価的に示す図である。
イルと溶融部とからなる回路の等価的に示す図である。
【図３】図３は図１に示すコンピュータで実行される処
理手順を例示したフローチャートである。
理手順を例示したフローチャートである。
【図４】図４は図３のフローチャートの処理を説明する
図であり、同図（ａ）は溶融部と加熱コイルの結合係数
とプレート電圧との関係を示し、同図（ｂ）は溶融部と
加熱コイルの結合係数と結晶の送り速度との関係を示す
図である。
図であり、同図（ａ）は溶融部と加熱コイルの結合係数
とプレート電圧との関係を示し、同図（ｂ）は溶融部と
加熱コイルの結合係数と結晶の送り速度との関係を示す
図である。
２ 多結晶棒 ３ 高周波誘導加熱装置 ６ コンピュータ ８ 周波数検出器 ９ 加熱コイル １０ 単結晶棒 １１ 結晶送り部 １２ 単結晶棒 １３ 溶融部 １４ 発振回路
Claims (1)
- 【請求項１】 多結晶棒と種結晶との接合部分を誘
導加熱装置の加熱コイル内に貫通させ該貫通方向に前記
接合部分を移動させるとともに、前記誘導加熱装置を作
動させ前記加熱コイルにより前記接合部分を溶融して所
望形状の単結晶棒を製造する単結晶製造装置の制御装置
において、 前記誘導加熱装置の発振周波数を検出する検出手段と、 前記検出手段の検出値に基づき前記接合溶融部分と加熱
コイルの結合係数を演算する演算手段と、 前記単結晶棒の所望形状に応じて前記結合係数と前記誘
導加熱装置の出力との関係および前記結合係数と前記誘
導コイル貫通方向における前記接合部分の移動速度との
関係を予め設定しておき、これら関係に基づき前記演算
された結合係数に対応する前記誘導加熱装置の出力およ
び前記接合部分の移動速度を求め、該求められた出力お
よび移動速度が得られよう制御する制御手段とを具えた
単結晶製造装置の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1666592A JPH05213688A (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | 単結晶製造装置の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1666592A JPH05213688A (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | 単結晶製造装置の制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05213688A true JPH05213688A (ja) | 1993-08-24 |
Family
ID=11922624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1666592A Pending JPH05213688A (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | 単結晶製造装置の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05213688A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007131482A (ja) * | 2005-11-10 | 2007-05-31 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 半導体結晶の製造方法及び半導体結晶の製造装置 |
| JP2013040087A (ja) * | 2011-08-19 | 2013-02-28 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0365588A (ja) * | 1989-08-02 | 1991-03-20 | Komatsu Denshi Kinzoku Kk | 単結晶成長制御方法及び該制御方法を用いた単結晶製造方法 |
-
1992
- 1992-01-31 JP JP1666592A patent/JPH05213688A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0365588A (ja) * | 1989-08-02 | 1991-03-20 | Komatsu Denshi Kinzoku Kk | 単結晶成長制御方法及び該制御方法を用いた単結晶製造方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007131482A (ja) * | 2005-11-10 | 2007-05-31 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 半導体結晶の製造方法及び半導体結晶の製造装置 |
| JP4677882B2 (ja) * | 2005-11-10 | 2011-04-27 | 信越半導体株式会社 | 半導体結晶の製造方法及び半導体結晶の製造装置 |
| JP2013040087A (ja) * | 2011-08-19 | 2013-02-28 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶製造方法 |
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