JPS58194797A - シリコン単結晶の製造方法 - Google Patents
シリコン単結晶の製造方法Info
- Publication number
- JPS58194797A JPS58194797A JP7515482A JP7515482A JPS58194797A JP S58194797 A JPS58194797 A JP S58194797A JP 7515482 A JP7515482 A JP 7515482A JP 7515482 A JP7515482 A JP 7515482A JP S58194797 A JPS58194797 A JP S58194797A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crystal
- detector
- single crystal
- growth
- output signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
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
- C30B15/20—Controlling or regulating
- C30B15/22—Stabilisation or shape controlling of the molten zone near the pulled crystal; Controlling the section of the crystal
- C30B15/26—Stabilisation or shape controlling of the molten zone near the pulled crystal; Controlling the section of the crystal using television detectors; using photo or X-ray detectors
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (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】
［発明の属する技術分野］
本発明はチョクラルスキー法によるシリコン申結晶の製
造方法に関するものである。特に成長時の有転位化を自
動的に検知する［１工程の自動化、高歩留り化に関する
ものである。
造方法に関するものである。特に成長時の有転位化を自
動的に検知する［１工程の自動化、高歩留り化に関する
ものである。
［従来技術とその問題点］
シリコン単結晶は多くはチョクラルスキー法で１１ｔ成
されているが育成された単結晶は無転位の高品質結晶で
あることが必要である。育成時において引上げ結晶の良
否は結晶の胴体部にあられれる成長績の有無、形状等の
観察によりチェックすることができる。
されているが育成された単結晶は無転位の高品質結晶で
あることが必要である。育成時において引上げ結晶の良
否は結晶の胴体部にあられれる成長績の有無、形状等の
観察によりチェックすることができる。
従来、このような結晶の観察は、光学的な目視検査によ
る方法以外なかった。すなわち、炉体の一部に設けられ
たのぞき窓を通して成長績の有無、形状などを観察して
いた。たとえば、育成中に成長績が消滅して途切れると
、結晶は有転位になり多結晶化するため、手動で引上げ
を停止し、結晶を融液から切り離す等の操作を行ってい
た。
る方法以外なかった。すなわち、炉体の一部に設けられ
たのぞき窓を通して成長績の有無、形状などを観察して
いた。たとえば、育成中に成長績が消滅して途切れると
、結晶は有転位になり多結晶化するため、手動で引上げ
を停止し、結晶を融液から切り離す等の操作を行ってい
た。
しかしながら、この目視検査による方法は、通常保護メ
ガネを着用しており、高温赤熱状態の結晶に焦点を合せ
るのがむずかしく目の疲労が大きい、誤判断、誤操作し
やすいなどの欠点がある。
ガネを着用しており、高温赤熱状態の結晶に焦点を合せ
るのがむずかしく目の疲労が大きい、誤判断、誤操作し
やすいなどの欠点がある。
そのため、作業時間や結晶材料の損失を生じ、製造歩留
りや、結晶品質の低下をもたらすなどの同題がある。
りや、結晶品質の低下をもたらすなどの同題がある。
近年、結晶の大口径化、長尺化が進み、それに応じて結
晶製造装置は大型化し、結晶育成時間も長くなってきて
いる。このような結晶を効率良く製造するためには、結
晶ＩＪ造工程を自動化することが望まれている。しかし
従来の目視検査により随時結晶の成長稜をチェックする
ことは、結晶製造工程を自動化する上で大きな障害とな
っている。
晶製造装置は大型化し、結晶育成時間も長くなってきて
いる。このような結晶を効率良く製造するためには、結
晶ＩＪ造工程を自動化することが望まれている。しかし
従来の目視検査により随時結晶の成長稜をチェックする
ことは、結晶製造工程を自動化する上で大きな障害とな
っている。
し発明の目的］
本発明は上記欠点に鑑みなされたものでシリコン単結晶
の製造において、結晶の成長稜の有無を正確に検知して
結晶製造の自動化に大きく貫献する実用性の高いシリコ
ン単結晶の製造方法を提供するものである。
の製造において、結晶の成長稜の有無を正確に検知して
結晶製造の自動化に大きく貫献する実用性の高いシリコ
ン単結晶の製造方法を提供するものである。
［発明の概９！］
結晶の成長稜の有無を知るために、本発明者らは、固液
界面外周部に形成されるメニスカスを光検出器で検）出
するとき、前記光検出器の検出視野内には結晶の回転に
つれて、胴体部の成長稜の突起が周期的に通過するため
、前記光検出器の検出信号には、結晶の直径に対応する
直流成分のほかに成長稜に対応する微弱な交流成分も含
まれていることに着目した。従来、前記交流成分は前記
光検出器の出力信号を直径制御の偏差信号として利用す
るときにノイズとしてカットされていた。そこで、前記
目的を達成するために、本発明の単結晶の製造方法では
、単結晶製造装置において、メニスカス部を含む検出視
野領域を検出する光検出器と前記光検出器の信号から結
晶の回転数に比例した特定の交流成分を検出する検出回
路と振幅比較回路とを備え、前記検出回路の振幅が所定
値より小さくなることにより、成長稜の消滅時点を正確
に検出し、かつ自動的に結晶を融液から切り離し、結晶
製造を終了させるものである。
界面外周部に形成されるメニスカスを光検出器で検）出
するとき、前記光検出器の検出視野内には結晶の回転に
つれて、胴体部の成長稜の突起が周期的に通過するため
、前記光検出器の検出信号には、結晶の直径に対応する
直流成分のほかに成長稜に対応する微弱な交流成分も含
まれていることに着目した。従来、前記交流成分は前記
光検出器の出力信号を直径制御の偏差信号として利用す
るときにノイズとしてカットされていた。そこで、前記
目的を達成するために、本発明の単結晶の製造方法では
、単結晶製造装置において、メニスカス部を含む検出視
野領域を検出する光検出器と前記光検出器の信号から結
晶の回転数に比例した特定の交流成分を検出する検出回
路と振幅比較回路とを備え、前記検出回路の振幅が所定
値より小さくなることにより、成長稜の消滅時点を正確
に検出し、かつ自動的に結晶を融液から切り離し、結晶
製造を終了させるものである。
し発明の効果］
以上説明したように本発明によれば、
（１）作業者の目視にたよることなく、胴体部の成長稜
の有無が検出できるので、その変化時点の １１検知
が正確である。
の有無が検出できるので、その変化時点の １１検知
が正確である。
（２）結晶の回転数に比例した特定の周波数成分のみ検
出するので、のぞき窓の多少のくもり、蒸気等の影響を
受けない。
出するので、のぞき窓の多少のくもり、蒸気等の影響を
受けない。
（３）再現性が良いため、目視にたよる方法より結晶育
成時間、結晶原材料の損失が従来より〜２０％少くなり
、結晶製造装置りも向上した。
成時間、結晶原材料の損失が従来より〜２０％少くなり
、結晶製造装置りも向上した。
（４）直径制御装置等と組合せることにより、結晶育成
終了まで完全自動化が可能となる。
終了まで完全自動化が可能となる。
（５）工業的に適用することにより生産性が向上りる。
等の効果がある。
［発明の実施例〕
以下本発明の一実施例を図面に基づきより詳細に説明す
る。第１図は本発明による機能を具備した単結晶製造装
置の一例である。図において１は容器、２は加熱ヒータ
、３はルツボ、４は融液、５はのぞき窓、６は結晶、７
は成長稜、８はメニスカス、９は引上げ軸、１０は光検
出器、１１は引上げモータ、１２は引上げ速ａ Ｉｔ
ｌｌｌ１器、１３は結晶回転数検出器、１４は周波数逓
倍器、１５は同期検出器、１６は振幅比較器、１１は基
準値設定器である。ルツボ３内の融液４から引上げつつ
ある結晶６の固液界面外周部に形成されるメニスカス８
１ｉを光検出器１０で検出する。
る。第１図は本発明による機能を具備した単結晶製造装
置の一例である。図において１は容器、２は加熱ヒータ
、３はルツボ、４は融液、５はのぞき窓、６は結晶、７
は成長稜、８はメニスカス、９は引上げ軸、１０は光検
出器、１１は引上げモータ、１２は引上げ速ａ Ｉｔ
ｌｌｌ１器、１３は結晶回転数検出器、１４は周波数逓
倍器、１５は同期検出器、１６は振幅比較器、１１は基
準値設定器である。ルツボ３内の融液４から引上げつつ
ある結晶６の固液界面外周部に形成されるメニスカス８
１ｉを光検出器１０で検出する。
第２図ａ、ｂは光検出器１０の視野内の縁の変化を示し
たものである。図において６は結晶、７は成長稜、８は
メニスカスで光検出器１０の出りは視野内の明暗部の面
積の比に比例する。結晶の回転により成長稜７のない部
分ａとある部分すが交互に現われるため、光検出器１０
の出力には成長稜７の変化が含まれている。シリコン単
結晶では（１００）軸引上げ結晶にはこのような成艮稜
７が４本対称に現われ（１１１）軸引上げ結晶では３本
対称に現われる。結晶の回転角周波数をωとすると光検
出器１０の出力には、それぞれ４ωおよび３ωの角周波
数の信号が含まれている。この信号を次の同期検出器１
５に一方の入力信号として入力している。同時に結晶回
転数検出器１３の出力を周波数逓倍器、１４に入力し結
晶引上げ方位に応じて４ωまたは３ωの信号を得ている
。この信号を同期検出器１５の他方の入力としている。
たものである。図において６は結晶、７は成長稜、８は
メニスカスで光検出器１０の出りは視野内の明暗部の面
積の比に比例する。結晶の回転により成長稜７のない部
分ａとある部分すが交互に現われるため、光検出器１０
の出力には成長稜７の変化が含まれている。シリコン単
結晶では（１００）軸引上げ結晶にはこのような成艮稜
７が４本対称に現われ（１１１）軸引上げ結晶では３本
対称に現われる。結晶の回転角周波数をωとすると光検
出器１０の出力には、それぞれ４ωおよび３ωの角周波
数の信号が含まれている。この信号を次の同期検出器１
５に一方の入力信号として入力している。同時に結晶回
転数検出器１３の出力を周波数逓倍器、１４に入力し結
晶引上げ方位に応じて４ωまたは３ωの信号を得ている
。この信号を同期検出器１５の他方の入力としている。
これらの入力信号から結晶回転数に比例した特定の周波
数成分のみを取り出し次の振幅比較器１６に入力してい
る。
数成分のみを取り出し次の振幅比較器１６に入力してい
る。
イしてこの振幅比較器１６であらかじめ定められた基準
値設定器１７の値より入力信号が小さくなると、成良稜
７が消滅したと判定される。この振幅比較器１６の出力
は引上げ速度制御器１２に入力されている。これにより
自動的に引上げ速度を増加させ結晶６を融液から切り離
したのち冷却を行って結晶製造を終了させる。
値設定器１７の値より入力信号が小さくなると、成良稜
７が消滅したと判定される。この振幅比較器１６の出力
は引上げ速度制御器１２に入力されている。これにより
自動的に引上げ速度を増加させ結晶６を融液から切り離
したのち冷却を行って結晶製造を終了させる。
次に具体的な例として、本発明の機能を具備した単結晶
製造装置により、シリコン単結晶を製造する場合につい
て詳しく説明する。第１図においＣ１直径３００＋＋＋
ｍの石英製ルツボ３にシリコン多結晶原料を〜１５ｋｌ
Ｊ入れ、〜１４５０℃まで加熱した。次に（１１１）軸
の種結晶を〜１８ｒｐｍで回転させながら融液４に接触
させたのち〜５０ｍｎ＋／ ｈの速度で結晶引上げを開
始し直径１００＋ｕの結晶を育成した。
製造装置により、シリコン単結晶を製造する場合につい
て詳しく説明する。第１図においＣ１直径３００＋＋＋
ｍの石英製ルツボ３にシリコン多結晶原料を〜１５ｋｌ
Ｊ入れ、〜１４５０℃まで加熱した。次に（１１１）軸
の種結晶を〜１８ｒｐｍで回転させながら融液４に接触
させたのち〜５０ｍｎ＋／ ｈの速度で結晶引上げを開
始し直径１００＋ｕの結晶を育成した。
光検出器１０はあらかじめのぞき窓５を通してメニスカ
ス８が視野の中心にくるように取付けられている。この
出力を次の同期検出器１５の一方の入力＠号としている
。同時に結晶回転数検出器１３の出力を周波数逓倍器１
４に入力し〜０．９Ｈｚの信号を得て、同期検出器１５
の他方の入力とした。結晶６の成良稜７の大きさは、概
略２〜３−であったが、成長稜が消滅したとき、検出器
１５の出力は約１／１０以下に低下した。この出力信号
を次の振幅比較器１６に入力しあらかじめ定めた基準値
設定器１７の値と比較して成長稜の有無を判定できた。
ス８が視野の中心にくるように取付けられている。この
出力を次の同期検出器１５の一方の入力＠号としている
。同時に結晶回転数検出器１３の出力を周波数逓倍器１
４に入力し〜０．９Ｈｚの信号を得て、同期検出器１５
の他方の入力とした。結晶６の成良稜７の大きさは、概
略２〜３−であったが、成長稜が消滅したとき、検出器
１５の出力は約１／１０以下に低下した。この出力信号
を次の振幅比較器１６に入力しあらかじめ定めた基準値
設定器１７の値と比較して成長稜の有無を判定できた。
この振幅比較器１６の出力により引上げ速度を〜５００
１ｎｌＲ／ｈに増加させ、結晶６を融液４から切り離し
たのも温度プログラマ−（ここでは図示せず）を動作さ
せ、冷却を行った。このようにして連続５０回の引上げ
を行ったところ途中で有転位化したものが１２本あった
。そのうち、１１本は成艮稜の消滅を検知して自動的に
結晶を切り離し引上げを終了していた。このように９０
％以上の確率で検出することができ製造歩留りも向上し
た。
１ｎｌＲ／ｈに増加させ、結晶６を融液４から切り離し
たのも温度プログラマ−（ここでは図示せず）を動作さ
せ、冷却を行った。このようにして連続５０回の引上げ
を行ったところ途中で有転位化したものが１２本あった
。そのうち、１１本は成艮稜の消滅を検知して自動的に
結晶を切り離し引上げを終了していた。このように９０
％以上の確率で検出することができ製造歩留りも向上し
た。
また、本発明は以上説明した実施例に限定されるもので
はない。たとえば結晶回転数検出器１３に光学式ロータ
リーエンコーダなどを用い、周波数逓倍器１４の機能を
同時に持たせても良い。ようするに光検出器１０の出力
信号から成長稜による成分を検出・判定して単結晶の育
成を行えば良く本実施例にのみ限定されるものではない
。
はない。たとえば結晶回転数検出器１３に光学式ロータ
リーエンコーダなどを用い、周波数逓倍器１４の機能を
同時に持たせても良い。ようするに光検出器１０の出力
信号から成長稜による成分を検出・判定して単結晶の育
成を行えば良く本実施例にのみ限定されるものではない
。
第１図は本発明の詳細な説明するための構成図、第２図
は光検出器の検出視野像を説明するための図である。 １・・・容器、 ２・・・加熱ヒータ、 ３・・・ルツ
ボ、４・・・融液、 ５・・・のぞき窓、 ６・・・結
晶、７・・・成長稜、 ８・・・メニスカス、 ９・・
・引上げ軸、１０・・・光検出器、 １１・・・結晶引
上げモータ、１２・・・引上げ速度制御器、 １３・・
・結晶回転数検出器、１４・・・周波数逓倍器、 １５
・・・同期検出器、１６・・・振幅比較器、 １７・・
・基準値設定器。
は光検出器の検出視野像を説明するための図である。 １・・・容器、 ２・・・加熱ヒータ、 ３・・・ルツ
ボ、４・・・融液、 ５・・・のぞき窓、 ６・・・結
晶、７・・・成長稜、 ８・・・メニスカス、 ９・・
・引上げ軸、１０・・・光検出器、 １１・・・結晶引
上げモータ、１２・・・引上げ速度制御器、 １３・・
・結晶回転数検出器、１４・・・周波数逓倍器、 １５
・・・同期検出器、１６・・・振幅比較器、 １７・・
・基準値設定器。
Claims (1)
- チョクラルスキー法により、シリコン単結晶を製造する
に際し、メニスカス部を含む検出領域を検出する光検出
器と、前記光検出器の信号から結晶の回転数に比例する
あらかじめ定めた特定の交流成分を検出する検出回路と
前記検出回路の信号と基準設定信号とを比較する振幅比
較回路と結晶引上げ速度制御器を備え、前記検出回路の
振幅が所定値より小さくなることにより成長績の消滅時
点を検出し、かつ自動的に結晶を融液から切り離すこと
を特徴とするシリコン単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7515482A JPS58194797A (ja) | 1982-05-07 | 1982-05-07 | シリコン単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7515482A JPS58194797A (ja) | 1982-05-07 | 1982-05-07 | シリコン単結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58194797A true JPS58194797A (ja) | 1983-11-12 |
Family
ID=13567998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7515482A Pending JPS58194797A (ja) | 1982-05-07 | 1982-05-07 | シリコン単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58194797A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009256156A (ja) * | 2008-04-21 | 2009-11-05 | Sumco Corp | シリコン単結晶の育成方法 |
-
1982
- 1982-05-07 JP JP7515482A patent/JPS58194797A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009256156A (ja) * | 2008-04-21 | 2009-11-05 | Sumco Corp | シリコン単結晶の育成方法 |
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