JPH08259372A - 連続チャージ法による半導体単結晶の製造における原料供給方法 - Google Patents
連続チャージ法による半導体単結晶の製造における原料供給方法Info
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- JPH08259372A JPH08259372A JP7086480A JP8648095A JPH08259372A JP H08259372 A JPH08259372 A JP H08259372A JP 7086480 A JP7086480 A JP 7086480A JP 8648095 A JP8648095 A JP 8648095A JP H08259372 A JPH08259372 A JP H08259372A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/02—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt
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- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 連続チャージ法による半導体単結晶の製造に
おいて、原料供給量の過不足がなく、安定した供給がで
きるようにする。 【構成】 ２本の原料多結晶棒２，２を同時に溶解して
るつぼ３に供給する。育成中の半導体単結晶４の重量と
溶解した原料重量との差から原料供給量の過不足分を求
め、この値に相当する補正値を算出する。あらかじめ計
算した原料多結晶棒の基準送り速度に前記補正値を加算
して前記基準送り速度を補正する。また、溶解中の前記
２本の原料多結晶棒２，２の先端の座標を算出し、この
算出結果に基づいて原料多結晶棒の先端が原料溶解開始
時と同一の位置を保つように原料溶解ヒータ１，１の電
力を個別に制御する。２本の原料多結晶棒の送り速度と
先端位置とを制御することにより、育成する半導体単結
晶４に対して過不足のない原料供給を行うことができ
る。
おいて、原料供給量の過不足がなく、安定した供給がで
きるようにする。 【構成】 ２本の原料多結晶棒２，２を同時に溶解して
るつぼ３に供給する。育成中の半導体単結晶４の重量と
溶解した原料重量との差から原料供給量の過不足分を求
め、この値に相当する補正値を算出する。あらかじめ計
算した原料多結晶棒の基準送り速度に前記補正値を加算
して前記基準送り速度を補正する。また、溶解中の前記
２本の原料多結晶棒２，２の先端の座標を算出し、この
算出結果に基づいて原料多結晶棒の先端が原料溶解開始
時と同一の位置を保つように原料溶解ヒータ１，１の電
力を個別に制御する。２本の原料多結晶棒の送り速度と
先端位置とを制御することにより、育成する半導体単結
晶４に対して過不足のない原料供給を行うことができ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、連続チャージ法による
半導体単結晶の製造における原料供給方法に関する。
半導体単結晶の製造における原料供給方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の基板には主として高純度の
単結晶シリコンが用いられているが、この単結晶シリコ
ンの製造方法の一つにチョクラルスキー法（以下ＣＺ法
という）がある。ＣＺ法においては、単結晶製造装置の
チャンバ内に設置したるつぼに原料である多結晶シリコ
ンを充填し、前記るつぼの周囲に設けたヒータによって
多結晶シリコンを加熱溶解した上、シードチャックに取
り付けた種結晶を前記融液に浸漬し、シードチャックお
よびるつぼを互いに同方向または逆方向に回転しつつシ
ードチャックを引き上げて単結晶シリコンを成長させ
る。
単結晶シリコンが用いられているが、この単結晶シリコ
ンの製造方法の一つにチョクラルスキー法（以下ＣＺ法
という）がある。ＣＺ法においては、単結晶製造装置の
チャンバ内に設置したるつぼに原料である多結晶シリコ
ンを充填し、前記るつぼの周囲に設けたヒータによって
多結晶シリコンを加熱溶解した上、シードチャックに取
り付けた種結晶を前記融液に浸漬し、シードチャックお
よびるつぼを互いに同方向または逆方向に回転しつつシ
ードチャックを引き上げて単結晶シリコンを成長させ
る。
【０００３】近年は半導体ウェーハの直径が大型化し、
６インチを超える大口径ウェーハが要求されるようにな
り、単結晶シリコンの直径も６インチ以上のものが主流
になりつつある。大口径の単結晶シリコンをＣＺ法によ
って効率よく生産する手段の一つとして、引き上げた単
結晶シリコンの量に応じて原料をるつぼ内に供給し、連
続的に単結晶シリコンを引き上げる連続チャージ法が用
いられている。図４は、棒状の多結晶シリコン（以下原
料多結晶棒という）を溶解して供給する連続チャージ法
の単結晶製造装置の一例を模式的に示す部分断面図で、
るつぼ３の中心から半導体単結晶４が引き上げられ、こ
の単結晶４を挟むようにるつぼ３の上方に原料溶解ヒー
タ１が２個設けられている。チャンバ５上部から釣支さ
れた原料多結晶棒２は１本ずつ交互に前記原料溶解ヒー
タ１内に吊り降ろされて加熱され、溶解した原料多結晶
棒は液滴となって融液６に落下する。片側の原料多結晶
棒の溶解が完了すると他側の原料多結晶棒を溶解し、連
続的に原料の供給が行われる。７は原料溶解ヒータ１を
包囲する保護筒で、その下端は融液６内に浸漬され、液
滴による融液への振動伝播防止と気相分離とを行ってい
る。なお、８はメインヒータ、９は保温筒、１０はるつ
ぼ軸である。
６インチを超える大口径ウェーハが要求されるようにな
り、単結晶シリコンの直径も６インチ以上のものが主流
になりつつある。大口径の単結晶シリコンをＣＺ法によ
って効率よく生産する手段の一つとして、引き上げた単
結晶シリコンの量に応じて原料をるつぼ内に供給し、連
続的に単結晶シリコンを引き上げる連続チャージ法が用
いられている。図４は、棒状の多結晶シリコン（以下原
料多結晶棒という）を溶解して供給する連続チャージ法
の単結晶製造装置の一例を模式的に示す部分断面図で、
るつぼ３の中心から半導体単結晶４が引き上げられ、こ
の単結晶４を挟むようにるつぼ３の上方に原料溶解ヒー
タ１が２個設けられている。チャンバ５上部から釣支さ
れた原料多結晶棒２は１本ずつ交互に前記原料溶解ヒー
タ１内に吊り降ろされて加熱され、溶解した原料多結晶
棒は液滴となって融液６に落下する。片側の原料多結晶
棒の溶解が完了すると他側の原料多結晶棒を溶解し、連
続的に原料の供給が行われる。７は原料溶解ヒータ１を
包囲する保護筒で、その下端は融液６内に浸漬され、液
滴による融液への振動伝播防止と気相分離とを行ってい
る。なお、８はメインヒータ、９は保温筒、１０はるつ
ぼ軸である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】原料多結晶棒を溶解
し、液滴としてるつぼに供給する連続チャージ法におい
ては、従来のように原料多結晶棒の送り速度、原料溶解
ヒータの電力を一定に保って操業すると、前記原料溶解
ヒータの劣化や原料多結晶棒の直径のバラツキなどによ
り、原料供給量に過不足を生じることがある。また、メ
インヒータからの輻射熱の変動などに影響されて原料多
結晶棒が溶け過ぎると、融液面と原料多結晶棒の先端と
の距離が長くなって融液に落下した原料液滴の液はねが
大きくなり、溶解速度が不足した場合は原料多結晶棒の
先端が原料溶解ヒータに接触してしまうことがある。
し、液滴としてるつぼに供給する連続チャージ法におい
ては、従来のように原料多結晶棒の送り速度、原料溶解
ヒータの電力を一定に保って操業すると、前記原料溶解
ヒータの劣化や原料多結晶棒の直径のバラツキなどによ
り、原料供給量に過不足を生じることがある。また、メ
インヒータからの輻射熱の変動などに影響されて原料多
結晶棒が溶け過ぎると、融液面と原料多結晶棒の先端と
の距離が長くなって融液に落下した原料液滴の液はねが
大きくなり、溶解速度が不足した場合は原料多結晶棒の
先端が原料溶解ヒータに接触してしまうことがある。
【０００５】本発明は上記従来の問題点に着目してなさ
れたもので、連続チャージ法による半導体単結晶の製造
において原料供給量の過不足がなく、原料多結晶棒の先
端が常に同一位置にあって安定した原料供給ができるよ
うな原料供給方法を提供することを目的としている。
れたもので、連続チャージ法による半導体単結晶の製造
において原料供給量の過不足がなく、原料多結晶棒の先
端が常に同一位置にあって安定した原料供給ができるよ
うな原料供給方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る連続チャージ法による半導体単結晶の
製造における原料供給方法は、半導体単結晶の原料融液
を貯留するるつぼの上方に２個の原料溶解ヒータを設
け、これらの原料溶解ヒータを用いて原料多結晶棒を溶
解し、前記るつぼに滴下させつつ半導体単結晶を引き上
げる連続チャージ法による半導体単結晶の製造におい
て、２本の原料多結晶棒を同時に溶解し、育成中の半導
体単結晶の重量と溶解した原料重量との差から原料供給
量の過不足分に相当する補正値を求め、これを原料多結
晶棒の基準送り速度に加算して２本の原料多結晶棒の送
り速度を補正するとともに、溶解中の前記原料多結晶棒
の先端の座標を算出し、この算出結果に基づいて原料多
結晶棒の先端が原料溶解開始時と同一の位置を保つよう
に原料溶解ヒータの電力を制御する構成とした。具体的
には、半導体単結晶の直径Ｄ、成長速度Ｖc 、２本の原
料多結晶棒の直径ｄ1 ，ｄ2 に基づいて２本の原料多結
晶棒の基準送り速度Ｖ0 を、 Ｖ0 ＝Ｄ2 ×Ｖc ／（ｄ1 2 ＋ｄ2 2 ） の算式によって求め、原料供給を開始してから時刻ｔま
でに増加した半導体単結晶の重量をＷc 、供給した原料
重量をｗtt、原料供給量の過不足に基づく原料多結晶棒
送り速度の補正パラメータをαとしたとき、前記Ｖ0 に
原料供給の過不足分の補正を行った送り速度Ｖを、 Ｖ＝Ｖ0 ＋α（Ｗc −ｗtt） として前記２本の原料多結晶棒を同一送り速度Ｖで下降
させるとともに、溶解開始時の原料多結晶棒の基準点の
座標をＴ0 、重量をＷ0 、時刻ｔにおける原料多結晶棒
の基準点の座標をＴt 、直径をｄ、密度をρ、重量をＷ
t とし、原料溶解開始時における原料多結晶棒の先端位
置に対する時刻ｔにおける原料多結晶棒の先端の変位量
ｐを、 ｐ＝Ｔt −Ｔ0 −（Ｗ0 −Ｗt ）／（πｄ2 ／４）×ρ の算式によって求め、前記変位量ｐが零になるように原
料溶解ヒータの電力を制御するものとした。
め、本発明に係る連続チャージ法による半導体単結晶の
製造における原料供給方法は、半導体単結晶の原料融液
を貯留するるつぼの上方に２個の原料溶解ヒータを設
け、これらの原料溶解ヒータを用いて原料多結晶棒を溶
解し、前記るつぼに滴下させつつ半導体単結晶を引き上
げる連続チャージ法による半導体単結晶の製造におい
て、２本の原料多結晶棒を同時に溶解し、育成中の半導
体単結晶の重量と溶解した原料重量との差から原料供給
量の過不足分に相当する補正値を求め、これを原料多結
晶棒の基準送り速度に加算して２本の原料多結晶棒の送
り速度を補正するとともに、溶解中の前記原料多結晶棒
の先端の座標を算出し、この算出結果に基づいて原料多
結晶棒の先端が原料溶解開始時と同一の位置を保つよう
に原料溶解ヒータの電力を制御する構成とした。具体的
には、半導体単結晶の直径Ｄ、成長速度Ｖc 、２本の原
料多結晶棒の直径ｄ1 ，ｄ2 に基づいて２本の原料多結
晶棒の基準送り速度Ｖ0 を、 Ｖ0 ＝Ｄ2 ×Ｖc ／（ｄ1 2 ＋ｄ2 2 ） の算式によって求め、原料供給を開始してから時刻ｔま
でに増加した半導体単結晶の重量をＷc 、供給した原料
重量をｗtt、原料供給量の過不足に基づく原料多結晶棒
送り速度の補正パラメータをαとしたとき、前記Ｖ0 に
原料供給の過不足分の補正を行った送り速度Ｖを、 Ｖ＝Ｖ0 ＋α（Ｗc −ｗtt） として前記２本の原料多結晶棒を同一送り速度Ｖで下降
させるとともに、溶解開始時の原料多結晶棒の基準点の
座標をＴ0 、重量をＷ0 、時刻ｔにおける原料多結晶棒
の基準点の座標をＴt 、直径をｄ、密度をρ、重量をＷ
t とし、原料溶解開始時における原料多結晶棒の先端位
置に対する時刻ｔにおける原料多結晶棒の先端の変位量
ｐを、 ｐ＝Ｔt −Ｔ0 −（Ｗ0 −Ｗt ）／（πｄ2 ／４）×ρ の算式によって求め、前記変位量ｐが零になるように原
料溶解ヒータの電力を制御するものとした。
【０００７】
【作用】上記構成によれば、原料多結晶棒の送り速度と
原料溶解ヒータへの供給電力とを制御することによって
原料溶解速度を一定に維持するので、融液には育成され
た半導体単結晶の重量に等しい原料が供給される。ま
た、ヒータ電力を制御して原料多結晶棒の先端を溶解開
始時の位置に維持するので、融液に落下する液滴の液は
ねや、原料多結晶棒の先端とヒータとの接触事故が起こ
らない。更に、炉内温度分布を均一に維持するため、原
料多結晶棒を左右交互に溶解する場合においても左右の
原料溶解ヒータを常時作動させているが、本発明では原
料多結晶棒を左右同時に溶解するので、原料溶解ヒータ
の発熱量を有効に利用することができる。
原料溶解ヒータへの供給電力とを制御することによって
原料溶解速度を一定に維持するので、融液には育成され
た半導体単結晶の重量に等しい原料が供給される。ま
た、ヒータ電力を制御して原料多結晶棒の先端を溶解開
始時の位置に維持するので、融液に落下する液滴の液は
ねや、原料多結晶棒の先端とヒータとの接触事故が起こ
らない。更に、炉内温度分布を均一に維持するため、原
料多結晶棒を左右交互に溶解する場合においても左右の
原料溶解ヒータを常時作動させているが、本発明では原
料多結晶棒を左右同時に溶解するので、原料溶解ヒータ
の発熱量を有効に利用することができる。
【０００８】
【実施例】以下に、本発明に係る連続チャージ法による
半導体単結晶の製造における原料供給方法の実施例につ
いて、図面を参照して説明する。なお、前記従来の技術
で説明した部分に対応する部分については、同一符号を
付してその説明を省略する。
半導体単結晶の製造における原料供給方法の実施例につ
いて、図面を参照して説明する。なお、前記従来の技術
で説明した部分に対応する部分については、同一符号を
付してその説明を省略する。
【０００９】図１は、単結晶製造装置の模式的部分断面
図である。単結晶引き上げシャフト（または引き上げワ
イヤ）１１の上端には育成される半導体単結晶４の重量
を検出するロードセル１２が装着され、２本の原料多結
晶棒２，２の上方には原料多結晶棒の重量を検出するロ
ードセル１３，１３がそれぞれ装着されている。前記原
料多結晶棒２，２の基準点の変位を検出する位置センサ
１４，１４は、前記原料多結晶棒２，２に近接して所定
の位置に設置され、電源から原料溶解ヒータ１，１に至
る電気配線の途中に前記原料溶解ヒータ１，１の電流を
検出する電流センサ１５，１５が設置されている。前記
ロードセル１２，１３、位置センサ１４、電流センサ１
５の出力信号はコントローラ１６に入力される。また、
原料多結晶棒２，２を下降させるモータ１７，１７は、
前記コントローラ１６が出力する指令信号によって左右
の原料多結晶棒２，２が同一速度で下降するように制御
される。なお、図示しないが、原料溶解ヒータ１，１に
対する供給電力はコントローラ１６から電源に出力され
る指令信号によって制御される。
図である。単結晶引き上げシャフト（または引き上げワ
イヤ）１１の上端には育成される半導体単結晶４の重量
を検出するロードセル１２が装着され、２本の原料多結
晶棒２，２の上方には原料多結晶棒の重量を検出するロ
ードセル１３，１３がそれぞれ装着されている。前記原
料多結晶棒２，２の基準点の変位を検出する位置センサ
１４，１４は、前記原料多結晶棒２，２に近接して所定
の位置に設置され、電源から原料溶解ヒータ１，１に至
る電気配線の途中に前記原料溶解ヒータ１，１の電流を
検出する電流センサ１５，１５が設置されている。前記
ロードセル１２，１３、位置センサ１４、電流センサ１
５の出力信号はコントローラ１６に入力される。また、
原料多結晶棒２，２を下降させるモータ１７，１７は、
前記コントローラ１６が出力する指令信号によって左右
の原料多結晶棒２，２が同一速度で下降するように制御
される。なお、図示しないが、原料溶解ヒータ１，１に
対する供給電力はコントローラ１６から電源に出力され
る指令信号によって制御される。
【００１０】本発明は、２本の原料多結晶棒を同時に溶
解し、育成中の半導体単結晶の重量増加分に相当する原
料をるつぼ内に供給するため、原料多結晶棒の溶解速度
を原料多結晶棒の送り速度と原料溶解ヒータに対する供
給電力とによって制御しようとするものである。２本の
原料多結晶棒の溶解は、原料多結晶棒の直径のバラツキ
にかかわらず左右同時に開始し、左右同時に終了させ
る。そこで、育成中の半導体単結晶の直径をＤ、成長速
度をＶc 、２本の原料多結晶棒の直径をそれぞれｄ1 ，
ｄ2 とすると、原料多結晶棒の基準送り速度Ｖ0 は、 Ｖ0 ＝Ｄ2 ×Ｖc ／（ｄ1 2 ＋ｄ2 2 ） によって求めることができる。ここで、時刻ｔにおける
半導体単結晶の重量をＷc 、供給した原料の合計重量を
ｗttとし、原料供給量の過不足による原料多結晶棒の送
り速度調整のパラメータをαとすると、原料多結晶棒の
送り速度Ｖは、 Ｖ＝Ｖ0 ＋α（Ｗc −ｗtt） によって算出される。左右２本の原料多結晶棒は、前記
送り速度Ｖで原料溶解ヒータ内を下降する。
解し、育成中の半導体単結晶の重量増加分に相当する原
料をるつぼ内に供給するため、原料多結晶棒の溶解速度
を原料多結晶棒の送り速度と原料溶解ヒータに対する供
給電力とによって制御しようとするものである。２本の
原料多結晶棒の溶解は、原料多結晶棒の直径のバラツキ
にかかわらず左右同時に開始し、左右同時に終了させ
る。そこで、育成中の半導体単結晶の直径をＤ、成長速
度をＶc 、２本の原料多結晶棒の直径をそれぞれｄ1 ，
ｄ2 とすると、原料多結晶棒の基準送り速度Ｖ0 は、 Ｖ0 ＝Ｄ2 ×Ｖc ／（ｄ1 2 ＋ｄ2 2 ） によって求めることができる。ここで、時刻ｔにおける
半導体単結晶の重量をＷc 、供給した原料の合計重量を
ｗttとし、原料供給量の過不足による原料多結晶棒の送
り速度調整のパラメータをαとすると、原料多結晶棒の
送り速度Ｖは、 Ｖ＝Ｖ0 ＋α（Ｗc −ｗtt） によって算出される。左右２本の原料多結晶棒は、前記
送り速度Ｖで原料溶解ヒータ内を下降する。
【００１１】図２は、溶解中の原料多結晶棒の先端位置
の変位に関する説明図である。図２（ａ）は溶解開始時
の状態を示す。原料溶解ヒータ１内に吊り降ろされた原
料多結晶棒２の基準点を、たとえば原料多結晶棒の上端
に設定し、前記基準点の座標をＴ0 、先端の座標をＰ0
、このときの原料多結晶棒の重量をＷ0 とする。溶解
開始時には、左右の原料多結晶棒の先端の座標はいずれ
もＰ0 に揃えられている。図２（ｂ）は時刻ｔにおいて
原料多結晶棒が溶解不足の状態、図２（ｃ）は時刻ｔに
おいて原料多結晶棒が溶解過剰の状態を示している。図
２（ｂ），（ｃ）において、基準点の座標をＴt 、先端
の座標をＰt 、重量をＷt とし、原料多結晶棒の直径を
ｄ、密度をρとすると、時刻ｔにおける原料多結晶棒の
先端の変位量ｐは次の式で表すことができる。 ｐ＝Ｔt −Ｔ0 −（Ｗ0 −Ｗt ）／（πｄ2 ／４）×ρ 前記Ｔt −Ｔ0 は原料多結晶棒の基準点の変位量、（Ｗ
0 −Ｗt ）／（πｄ2 ／４）×ρは溶解した原料多結晶
棒の長さであり、図２（ｂ）の場合の変位量は＋ｐ、図
２（ｃ）の場合の変位量は−ｐで表すことができる。従
って先端の座標Ｐt は、Ｐt ＝Ｐ0 ±ｐとなる。すなわ
ち、原料多結晶棒の基準点の変位量と、実際に溶解した
原料多結晶棒の長さとの差から原料多結晶棒の先端の変
位量ｐを算出し、前記変位量ｐが零になるように原料溶
解ヒータへの供給電力を制御することにより、原料多結
晶棒の先端を常に一定の位置に維持する。前記原料多結
晶棒の先端の変位量算出およびこれに基づく原料溶解ヒ
ータの供給電力制御は、左右の原料多結晶棒についてそ
れぞれ行うものとする。
の変位に関する説明図である。図２（ａ）は溶解開始時
の状態を示す。原料溶解ヒータ１内に吊り降ろされた原
料多結晶棒２の基準点を、たとえば原料多結晶棒の上端
に設定し、前記基準点の座標をＴ0 、先端の座標をＰ0
、このときの原料多結晶棒の重量をＷ0 とする。溶解
開始時には、左右の原料多結晶棒の先端の座標はいずれ
もＰ0 に揃えられている。図２（ｂ）は時刻ｔにおいて
原料多結晶棒が溶解不足の状態、図２（ｃ）は時刻ｔに
おいて原料多結晶棒が溶解過剰の状態を示している。図
２（ｂ），（ｃ）において、基準点の座標をＴt 、先端
の座標をＰt 、重量をＷt とし、原料多結晶棒の直径を
ｄ、密度をρとすると、時刻ｔにおける原料多結晶棒の
先端の変位量ｐは次の式で表すことができる。 ｐ＝Ｔt −Ｔ0 −（Ｗ0 −Ｗt ）／（πｄ2 ／４）×ρ 前記Ｔt −Ｔ0 は原料多結晶棒の基準点の変位量、（Ｗ
0 −Ｗt ）／（πｄ2 ／４）×ρは溶解した原料多結晶
棒の長さであり、図２（ｂ）の場合の変位量は＋ｐ、図
２（ｃ）の場合の変位量は−ｐで表すことができる。従
って先端の座標Ｐt は、Ｐt ＝Ｐ0 ±ｐとなる。すなわ
ち、原料多結晶棒の基準点の変位量と、実際に溶解した
原料多結晶棒の長さとの差から原料多結晶棒の先端の変
位量ｐを算出し、前記変位量ｐが零になるように原料溶
解ヒータへの供給電力を制御することにより、原料多結
晶棒の先端を常に一定の位置に維持する。前記原料多結
晶棒の先端の変位量算出およびこれに基づく原料溶解ヒ
ータの供給電力制御は、左右の原料多結晶棒についてそ
れぞれ行うものとする。
【００１２】図３は、上記原料多結晶棒の先端位置を常
に一定に保つための制御を実行するフローチャートで、
原料溶解ヒータの電力は下記の手順に従って制御され
る。同図において、各ステップの左端に記載した数字は
ステップ番号である。ステップ１で、溶解開始時におけ
る左右の原料多結晶棒の先端の座標Ｐ0 を読み込み、ス
テップ２で原料供給量の偏差ΔＷを次式により計算す
る。 ΔＷ＝Ｗc −ｗtt ステップ３では、原料多結晶棒の送り速度Ｖを次式によ
り計算する。 Ｖ＝Ｄ2 ×Ｖc ／（ｄ1 2 ＋ｄ2 2 ）＋ΔＷ×α ステップ４では、時刻ｔにおける左側の原料多結晶棒の
先端の座標ＰtL、右側の原料多結晶棒の先端の座標ＰtR
をそれぞれ計算する。
に一定に保つための制御を実行するフローチャートで、
原料溶解ヒータの電力は下記の手順に従って制御され
る。同図において、各ステップの左端に記載した数字は
ステップ番号である。ステップ１で、溶解開始時におけ
る左右の原料多結晶棒の先端の座標Ｐ0 を読み込み、ス
テップ２で原料供給量の偏差ΔＷを次式により計算す
る。 ΔＷ＝Ｗc −ｗtt ステップ３では、原料多結晶棒の送り速度Ｖを次式によ
り計算する。 Ｖ＝Ｄ2 ×Ｖc ／（ｄ1 2 ＋ｄ2 2 ）＋ΔＷ×α ステップ４では、時刻ｔにおける左側の原料多結晶棒の
先端の座標ＰtL、右側の原料多結晶棒の先端の座標ＰtR
をそれぞれ計算する。
【００１３】次に、ステップ５で前記ＰtL（ＰtR）が溶
解開始時の座標Ｐ0 よりも下降したか否かを判断する。
ＰtL（ＰtR）がＰ0 よりも下降している場合は原料多結
晶棒の送り速度に対して溶解速度が遅いことになるの
で、ステップ６に進み、左（右）側の原料溶解ヒータに
対する供給電力を上昇させる。ステップ５でＰtL（Ｐt
R）が下降していない場合はステップ７に進み、ＰtL
（ＰtR）が溶解開始時の座標Ｐ0 よりも上昇したか否か
を判断する。ＰtL（ＰtR）がＰ0 よりも上昇していない
ときはステップ２に戻る。また、ＰtL（ＰtR）が上昇し
ていると判断された場合は原料多結晶棒の送り速度に対
して溶解速度が速いことになるので、ステップ８で左
（右）側の原料溶解ヒータの供給電力を下降させる。
解開始時の座標Ｐ0 よりも下降したか否かを判断する。
ＰtL（ＰtR）がＰ0 よりも下降している場合は原料多結
晶棒の送り速度に対して溶解速度が遅いことになるの
で、ステップ６に進み、左（右）側の原料溶解ヒータに
対する供給電力を上昇させる。ステップ５でＰtL（Ｐt
R）が下降していない場合はステップ７に進み、ＰtL
（ＰtR）が溶解開始時の座標Ｐ0 よりも上昇したか否か
を判断する。ＰtL（ＰtR）がＰ0 よりも上昇していない
ときはステップ２に戻る。また、ＰtL（ＰtR）が上昇し
ていると判断された場合は原料多結晶棒の送り速度に対
して溶解速度が速いことになるので、ステップ８で左
（右）側の原料溶解ヒータの供給電力を下降させる。
【００１４】更に、前記ステップ６またはステップ８に
よる電力調整後の原料溶解ヒータの供給電力が所定範囲
内か否かをステップ９で判断し、所定範囲内であればス
テップ２に戻る。供給電力が所定範囲から外れている場
合はステップ１０に進み、アラームを作動させて制御を
停止する。上記制御を左右の原料多結晶棒についてそれ
ぞれ実施する。
よる電力調整後の原料溶解ヒータの供給電力が所定範囲
内か否かをステップ９で判断し、所定範囲内であればス
テップ２に戻る。供給電力が所定範囲から外れている場
合はステップ１０に進み、アラームを作動させて制御を
停止する。上記制御を左右の原料多結晶棒についてそれ
ぞれ実施する。
【００１５】上記のような制御を行うことにより原料供
給量の過不足がなくなり、安定した原料の供給が可能と
なるとともに、原料多結晶棒の先端が常に所定の位置に
あるので、液はねや原料多結晶棒と原料溶解ヒータとの
接触が防止される。また、左右の原料多結晶棒を同時に
溶解し、かつ、溶解開始時刻と溶解終了時刻が左右同一
になるように制御するので、左右の原料多結晶棒の直径
にバラツキがある場合でも左右合計の原料供給量の変動
は起こらない。
給量の過不足がなくなり、安定した原料の供給が可能と
なるとともに、原料多結晶棒の先端が常に所定の位置に
あるので、液はねや原料多結晶棒と原料溶解ヒータとの
接触が防止される。また、左右の原料多結晶棒を同時に
溶解し、かつ、溶解開始時刻と溶解終了時刻が左右同一
になるように制御するので、左右の原料多結晶棒の直径
にバラツキがある場合でも左右合計の原料供給量の変動
は起こらない。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、原
料多結晶棒の送り速度と原料溶解ヒータに供給する電力
とを制御し、原料溶解速度を半導体単結晶の成長に対応
させることにしたので、融液には育成された半導体単結
晶の重量に等しい原料が安定的に供給される。また本発
明では、左右の原料多結晶棒の直径にバラツキがあって
も左右が均質に溶解されるとともに、ヒータ電力を制御
して原料多結晶棒の先端を所定の位置に維持するので、
融液に落下する液滴の液はねや、原料多結晶棒の先端と
ヒータとの接触事故を防止することができ、半導体単結
晶の品質ならびに生産性が向上する。
料多結晶棒の送り速度と原料溶解ヒータに供給する電力
とを制御し、原料溶解速度を半導体単結晶の成長に対応
させることにしたので、融液には育成された半導体単結
晶の重量に等しい原料が安定的に供給される。また本発
明では、左右の原料多結晶棒の直径にバラツキがあって
も左右が均質に溶解されるとともに、ヒータ電力を制御
して原料多結晶棒の先端を所定の位置に維持するので、
融液に落下する液滴の液はねや、原料多結晶棒の先端と
ヒータとの接触事故を防止することができ、半導体単結
晶の品質ならびに生産性が向上する。
【図１】連続チャージ法による単結晶製造装置の模式的
部分断面図である。
部分断面図である。
【図２】溶解中の原料多結晶棒の先端の変位に関する説
明図で、（ａ）は溶解開始時、（ｂ）は溶解不足、
（ｃ）は溶解過剰の状態を示す。
明図で、（ａ）は溶解開始時、（ｂ）は溶解不足、
（ｃ）は溶解過剰の状態を示す。
【図３】原料多結晶棒の先端位置を一定に保つための制
御を実行するフローチャートである。
御を実行するフローチャートである。
【図４】連続チャージ法による従来の単結晶製造装置の
一例を模式的に示す部分断面図である。
一例を模式的に示す部分断面図である。
１…原料溶解ヒータ、 ２…原料多結晶棒、 ３…るつ
ぼ、 ４…単結晶、６…融液、 １２，１３…ロードセ
ル、 １４…位置センサ １５…電流センサ、 １６…コントローラ、 １７…モ
ータ。
ぼ、 ４…単結晶、６…融液、 １２，１３…ロードセ
ル、 １４…位置センサ １５…電流センサ、 １６…コントローラ、 １７…モ
ータ。
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体単結晶の原料融液を貯留するるつ
ぼの上方に２個の原料溶解ヒータを設け、これらの原料
溶解ヒータを用いて原料多結晶棒を溶解し、前記るつぼ
に滴下させつつ半導体単結晶を引き上げる連続チャージ
法による半導体単結晶の製造において、２本の原料多結
晶棒を同時に溶解し、育成中の半導体単結晶の重量と溶
解した原料重量との差から原料供給量の過不足分に相当
する補正値を求め、これを原料多結晶棒の基準送り速度
に加算して２本の原料多結晶棒の送り速度を補正すると
ともに、溶解中の前記原料多結晶棒の先端の座標を算出
し、この算出結果に基づいて原料多結晶棒の先端が原料
溶解開始時と同一の位置を保つように原料溶解ヒータの
電力を制御することを特徴とする連続チャージ法による
半導体単結晶の製造における原料供給方法。 - 【請求項２】 半導体単結晶の直径Ｄ、成長速度Ｖc 、
２本の原料多結晶棒の直径ｄ1 ，ｄ2 に基づいて２本の
原料多結晶棒の基準送り速度Ｖ0 を、 Ｖ0 ＝Ｄ2 ×Ｖc ／（ｄ1 2 ＋ｄ2 2 ） の算式によって求め、原料供給を開始してから時刻ｔま
でに増加した半導体単結晶の重量をＷc 、供給した原料
重量をｗtt、原料供給量の過不足に基づく原料多結晶棒
送り速度の補正パラメータをαとしたとき、前記Ｖ0 に
原料供給の過不足分の補正を行った送り速度Ｖを、 Ｖ＝Ｖ0 ＋α（Ｗc −ｗtt） として前記２本の原料多結晶棒を同一送り速度Ｖで下降
させることを特徴とする請求項１の連続チャージ法によ
る半導体単結晶の製造における原料供給方法。 - 【請求項３】 溶解開始時の原料多結晶棒の基準点の座
標をＴ0 、重量をＷ0 、時刻ｔにおける原料多結晶棒の
基準点の座標をＴt 、直径をｄ、密度をρ、重量をＷt
とし、原料溶解開始時における原料多結晶棒の先端位置
に対する時刻ｔにおける原料多結晶棒の先端の変位量ｐ
を、 ｐ＝Ｔt −Ｔ0 −（Ｗ0 −Ｗt ）／（πｄ2 ／４）×ρ の算式によって求め、前記変位量ｐが零になるように原
料溶解ヒータの電力を制御することを特徴とする請求項
１の連続チャージ法による半導体単結晶の製造における
原料供給方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7086480A JPH08259372A (ja) | 1995-03-16 | 1995-03-16 | 連続チャージ法による半導体単結晶の製造における原料供給方法 |
| TW085103431A TW344090B (en) | 1995-03-16 | 1996-03-21 | Method for feeding stock in producing semiconductor single crystal by continuous charge method |
| US08/743,046 US5681758A (en) | 1995-03-16 | 1996-11-04 | Method for fabricating semiconductor single crystal |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7086480A JPH08259372A (ja) | 1995-03-16 | 1995-03-16 | 連続チャージ法による半導体単結晶の製造における原料供給方法 |
| US08/743,046 US5681758A (en) | 1995-03-16 | 1996-11-04 | Method for fabricating semiconductor single crystal |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08259372A true JPH08259372A (ja) | 1996-10-08 |
Family
ID=26427587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7086480A Pending JPH08259372A (ja) | 1995-03-16 | 1995-03-16 | 連続チャージ法による半導体単結晶の製造における原料供給方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5681758A (ja) |
| JP (1) | JPH08259372A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101338366B1 (ko) * | 2011-11-22 | 2013-12-06 | 주식회사 사파이어테크놀로지 | 사파이어 단결정 성장장치 및 성장방법 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3615291B2 (ja) * | 1995-12-25 | 2005-02-02 | 信越半導体株式会社 | 引上げ結晶重量測定装置 |
| US6019841A (en) * | 1997-03-24 | 2000-02-01 | G.T. Equuipment Technologies Inc. | Method and apparatus for synthesis and growth of semiconductor crystals |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE55424T1 (de) * | 1984-09-04 | 1990-08-15 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Verfahren zur herstellung eines kristallinen koerpers aus der schmelze. |
| US5248377A (en) * | 1989-12-01 | 1993-09-28 | Grumman Aerospace Corporation | Crystal-growth furnace for interface curvature control |
| US5597737A (en) * | 1995-11-03 | 1997-01-28 | Motorola Inc. | Method for testing and burning-in a semiconductor wafer |
-
1995
- 1995-03-16 JP JP7086480A patent/JPH08259372A/ja active Pending
-
1996
- 1996-11-04 US US08/743,046 patent/US5681758A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101338366B1 (ko) * | 2011-11-22 | 2013-12-06 | 주식회사 사파이어테크놀로지 | 사파이어 단결정 성장장치 및 성장방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5681758A (en) | 1997-10-28 |
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