JPS62123091A - 単結晶引上装置における液面温度制御方法 - Google Patents

単結晶引上装置における液面温度制御方法

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JPS62123091A
JPS62123091A JP26462685A JP26462685A JPS62123091A JP S62123091 A JPS62123091 A JP S62123091A JP 26462685 A JP26462685 A JP 26462685A JP 26462685 A JP26462685 A JP 26462685A JP S62123091 A JPS62123091 A JP S62123091A
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heater
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deviation
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Toshio Abe
安部 登志男
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NIPPON SILICON KK
Mitsubishi Metal Corp
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NIPPON SILICON KK
Mitsubishi Metal Corp
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、シリコン単結晶等の引上成長を行う場合に
用いて好適な単結晶引上装置における液面温度制御方法
に関する。
「従来の技術」 CZ法(Czochralski法)は、単結晶の製造
方法として一般に広く用いられている方法であり、この
方法を採用した引上装置も種々開発されている。
この種の引上装置においては、ルツボ内の多結晶融液中
に種結晶(シード)を浸漬させ、その後において種結晶
を上方に引き上げて単結晶を成長させるようにしている
。この結果、単結晶が自由空間で成長するため、大口掻
、長尺化が容易であるとともに、成長結晶の断面形状が
円形となる利点を有しており、さらに、不純物の混入も
防止できるというpH点を有している。
ところで、単結晶を引き上げる場合は、形状精度を上げ
るためにも、無転位化を図るためにも融液面の温度を正
確に制御する必要がある。ここで、従来の液面の温度制
御方法について説明する。
まず、第2図は、単結晶引上装置における一般的な融液
温度制御装置の構成例を示すブロック図である。この図
において、1は融液(シリコン多結晶)2が蓄えられろ
ルツボであり、3.3は融液2を過熱するヒータである
。5は装置各部を制御する制御部であり、CPU、プロ
グラムROM。
RAM、および各M110インターフェイス等から成っ
ている。この制御部5内に示すブロック58〜5cは、
各々制御部5の機能を示すもので、5aは融液2の表面
温度目標値が予め記憶される液面温度目標値記憶部、5
bは液面温度目標値記憶部5a内のデータと二色温度計
6が出力する温度データとの偏差に基づいてヒータ温度
の目標値を演算するヒータ温度目標値算出部であり、5
Cはヒータ温度目標値算出部の演算結果であるヒータ温
度目標値とヒータ温度のフィードバック値である放射温
度計8の出力データとの偏差に対してPID(比例、積
分、微分)演算を行い、この結果えられるデータをサイ
リスク装置7に供給するP I i)演算部である。
二色温度計6は、融液2の表面から放射される光を入力
し、この光のうちの2つの周波数成分の強さの差から、
融液2の表面温度を検出するらのであり、放射される光
の強度等によらず極めて精度の高い温度測定が行える乙
のである。放射温度計8は、ヒータ3の放射光から温度
を検出する放射温度計であり、サイリスタ装置7はPI
D演算部5cが出力するデータ値に応じてヒータ3への
供給電力を制御するものである。すなわち、PID演算
装置5c、サイリスタ装置7およびヒータ3は閉ループ
を構成し、偏差検出点5dに得られる偏差を0とするよ
うに動作する。なお、第2図に示す制御部5内の各ブロ
ックは、実際にはCPUがプログラムに従ってソフト的
に処理する機能である。
次に、上記温度制御装置を用いる従来の温度制御方法に
ついて第3図に示すフローチャートを参照して説明する
まず、ステップSPIから動作を開始し、次いで、ステ
ップSP2に移、って二色温度計6から温度データを入
力する。そして、ステップSP3に移ると、ステップS
P2において入力した温度データと液面温度目標値記憶
部5a内の目標値データとの偏差を算出し、所定の記憶
エリアに記憶させてステップSP4に移る。ステップS
P4では、予め定められた変換定数kにステップSP3
で求めた液面温度偏差を乗じ、前回のヒータ温度目串値
(あるいは初期値)から前記乗算結果を減算して今回の
ヒータ温度目標値を算出する。この場合の変換定数には
、ある定常的な条件を仮定した場合の液面温度とヒータ
温度との関係から設定される定数であり、言い替えれば
、液面温度偏差をヒータ温度目標値補正用データに変換
する定数である。
このようにして今回のヒータ温度目標値が算出されると
、次に、ステップSP5に移り放射温度計8が出力する
ヒータ温度データを取り込み、さらに、ステップSP6
に移って、ステップSP5で取り込んだ入力ヒータ温度
からステップSP4で算出した今回のヒータ温度目標値
を減算してヒータ温度偏差を算出する。そして、ステッ
プSl’7に移ると、PID演算部5cがヒータ温度偏
差に対してPID演算を行い、この演算結果から得られ
るデータをサイリスク装置7に供給する。これにより、
サイリスク装置7はPID演算されたデータに基づいて
ヒータ3への供給電力を制御する。
この結果、ヒータ3の発熱量は液面温度を目標値に近付
けるような値に制御される。そして、ステップSP7の
処理が終了すると、一連の温度制御ザイクルが終了する
(ステップ5P8)。以後は所定時間置きに、第3図に
示すルーチンが起動され、上述と同様の温度制御動作が
行なわれるようになっている。
[発明が解決しようとする問題点」 ところで、上述した従来の温度制御方法においては、ス
テップSP4において用いる変換定数kが固定値である
ため、例えば、ルツボl内の融液量が変わったり、ある
いは、ヒータ3に対する液面の相対位置の変化があった
りすると、ヒータ温度と液面温度との関係が変化するた
め変換値が不適当になってしまい、この結果、液面温度
を目標値に一致させるのに時間がかかってしまうという
欠点があった。
この発明は上述した事情に鑑みてなされた乙ので、ヒー
タ温度と液面温度との関係が変化した場合においてら、
制御の応答を速くすることができる単結晶引上装置にお
ける液面温度制御方法を提供することを目的としている
[問題点を解決するための手段J この発明は、上記問題点を解決するために、多結晶融液
を加熱するヒータを有するとともに、前記融液液面の検
出温度と液面温度目標値との偏差を求め、この偏差と所
定の変換定数の積をヒータ温度目標値から減じて新たな
ヒータ温度目標値を算出し、この新たなヒータ温度目標
値に一致するようなヒータ温度検出値が得られるように
前記ヒータへの供給電力を制御する単結晶引上装置にお
いて、前記偏差の現時点値と前回値との比を求め、この
比に応じて前記変換定数を補正するようにしている。
「作用」 ヒータ検出温度と液面検出温度との関係が、引上条件や
引上環境によって変化してら、この変化に応じた変換定
数が前記補正にj;って設定される。
「実施例J 以下、図面を参照1.てこの発明の実施例について説明
する。
第1図はこの発明の一実施例である液面温度制御方法を
示すフローチャートである。なお、この図において第3
図に示す各部と対応する処理には同一の符号を付しその
説明を省略する。
この実施例は、第2図に示す温度制御装置にこの発明を
適用した場合の実施例であり、図から判るようにステッ
プ5P3a、4aおよびステップ5PIO以外は面述し
た従来の温度制御方法と同様である。以下に、これらの
ステップについて説明する。
まず、ステップ5P3aは、第3図のステップSP3と
ほぼ同様の処理であるが、液面温度偏差データに対して
、番号データnが付加されている点か異なっている。こ
の番0号データnは、第1図に示すルーチンが起動され
る毎にインクリメントされるデータであり、初期値はl
に設定されている。次に、ステップ5PIOは、番号デ
ータnがIの場合は所定の初期値を変換定数knとして
設定する処理を行い、番号データnが2以上の場合は、
図に示す演算を行う処理である。この場合の変換定数k
nは、前述した変換定数にと同様に、液面温度偏差をヒ
ータ温度目標値補正用データに変換する定数であるが、
番号データnがインクリメントされるたびにステップ5
PIOの演算処理にかけられ、諸条件が変化した場合に
は、書き替えられるようになっている。また、ステップ
5PIOにおける初期値は、面述した変換定数にと同様
に、予め実験等によって求められる値である。
次に、ステップ5PIOにおける演算処理について説明
する。この演算処理は、図に示すように、前回(n−1
)と今回(n)の温度偏差の和を求め、この和を前回の
温度偏差で除して比をとり、この比と前回の変換定数k
(n −1)を乗じて今回の変換定数knを求める演算
である。この演算のき味は以下の通りである。すなわち
、前回の変換定数k(n −1)が適切な値であるなら
今回の液面温度偏差は0になるはずであり、この場合に
は上記比の値か1となって今回の変換定数knには前回
値がそのまま採用され、ステップ5P4aで算出される
ヒータ温度目標値ら前回の値と一致した値となる。一方
、融液1や液面位置等が変化して前回の変換定数k(n
 −1)が不適切になれば、ステップ5P4aで算出さ
れるヒータ温度目標値が不適切な値となるから、今回偏
差は当然に0にはならない。この場合、変換定数を補正
する必要が生じるが、この実施例においては、今回偏差
が正であれば変換定数を増やす必要があり、かつ、増加
させる虫は今回偏差と前回偏差の比に対応するため、図
に示す演算を行っている。また、今回偏差が負である場
合は、変換定数を減少させる必要があり、がっ、減少さ
せるmは今回偏差と前回偏差の比に対応するため、上述
の場合と同様に、図に示す演算を行っている。以上が、
ステップSP[Oにおける演算の色味である。なお、ス
テップ5PIOに示す演算を書き替えると、変換定数k
n−変換定数k(n −1)X(1+液面温度偏差n/
液面温度偏差n−1)となる。
次に、ステップ5P4aは、図から明らかなように、第
3図に示すステップSP4と同様な処理であるが、使用
する変換定数がステップ5PIOにおいて演算された変
換定数knであることが異なっている。
上述した処理に従えば、液面温度とヒータ温度との関係
が変化しても、その変化に応じて変換定数が古き替えら
れるから、引き上げ処理中において、諸条件が変化して
も液面温度を逸速く目標値に一致させることができる。
このように、この実施例によれば、環境変化によらず常
に正確で応答の速い温度制御を行うことができるから、
例えば、無転位化のために厳密な温度制御が要求される
シード引き上げ工程に用いると極めて好適である。
なお、この実施例においては、第1図のステップ5pi
oに示すような演算を行ったが、この演算においてさら
に池の定数等を乗じるような演算を付加してもよい。す
なわち、単結晶の引上環境を反映するような他のパラメ
ータを演算因子として付加してもよい。
「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、多結晶融液を
加熱するヒータを有するとともに、in記融液液面の検
出温度と液面温度目標値との偏差を求め、この偏差と所
定の変換定数の積をヒータ温度目標値から減じて新たな
ヒータ温度目標値を算出し、この新たなヒータ温度目標
値に一致するようなヒータ温度検出値が得られるように
面記ヒータへの供給電力を制御する単結晶引上装置にお
いて、前記偏差の現時点値と面回値との比を求め、この
比に応じて前記変換定数を補正するようにしたので、ヒ
ータ温度と液面温度との関係が変化した場合においても
、制御の応答を速くすることができ、液面温度を目標温
度に逸速く一致させることかできる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例である温度制御方法を示す
フローチャート、第2図は一般的な温度制御装置の構成
を示すブロック図、第3図は従来の温度制御方法を示す
フローチャー1・である。 l・・・・・・ルツボ、2・・・・・・融液、3・・・
・・・ヒータ、5・・・・制御装置、6 ・・・・二色
温度計、7・・・・サイリスク装置、8・・・・・・放
射温度計。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)多結晶融液を加熱するヒータを有するとともに、
    前記融液液面の検出温度と液面温度目標値との偏差を求
    め、この偏差と所定の変換定数の積をヒータ温度目標値
    から減じて新たなヒータ温度目標値を算出し、この新た
    なヒータ温度目標値に一致するようなヒータ温度検出値
    が得られるように前記ヒータへの供給電力を制御する単
    結晶引上装置において、前記偏差の現時点値と前回値と
    の比を求め、この比に応じて前記変換定数を補正するこ
    とを特徴とする単結晶引上装置における液面温度制御方
    法。
  2. (2)前記変換定数の補正においては、前回の変換定数
    に対し、(1+現時点値/前回値)なる値を乗じて新た
    な変換定数とすることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の単結晶引上装置における温度制御方法。
JP26462685A 1985-11-25 1985-11-25 単結晶引上装置における液面温度制御方法 Granted JPS62123091A (ja)

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JPS62123091A true JPS62123091A (ja) 1987-06-04
JPH0335280B2 JPH0335280B2 (ja) 1991-05-27

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007055886A (ja) * 2005-07-26 2007-03-08 Toshiba Ceramics Co Ltd 半導体単結晶の製造方法、半導体単結晶の製造装置、半導体単結晶の製造制御プログラムおよび半導体単結晶製造制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007055886A (ja) * 2005-07-26 2007-03-08 Toshiba Ceramics Co Ltd 半導体単結晶の製造方法、半導体単結晶の製造装置、半導体単結晶の製造制御プログラムおよび半導体単結晶製造制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体

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