JPS63100097A - 単結晶の直径測定方法 - Google Patents
単結晶の直径測定方法Info
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- JPS63100097A JPS63100097A JP24389086A JP24389086A JPS63100097A JP S63100097 A JPS63100097 A JP S63100097A JP 24389086 A JP24389086 A JP 24389086A JP 24389086 A JP24389086 A JP 24389086A JP S63100097 A JPS63100097 A JP S63100097A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (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ＣＺ法（チックラルスキー法）による単結晶
の製造において、単結晶の直径を精度よく測定する方法
に関する。
の製造において、単結晶の直径を精度よく測定する方法
に関する。
ＩＣ，ＬＳＩ等の製造に使用されるシリコン等の単結晶
の製造方法として、ＣＺ法がよく知られている。この方
法は、第４図の原理図に示すように、ルツボ２に容れた
シリコン等の結晶融液４をワイヤ６等によりルツボ２に
対して相対的に回転させながら円柱状に引き上げ、凝固
させるものである。引き上げられた円柱状の単結晶８は
、所定径のインゴットに切削加工されるが、この切削加
工時の切削代を少なくし製造歩留りを高める必要性から
、引き上げ中に単結晶８の直径を高精度に測定すること
が要求される。そして、この直径測定は、従来は主に次
の方法で行われていた。
の製造方法として、ＣＺ法がよく知られている。この方
法は、第４図の原理図に示すように、ルツボ２に容れた
シリコン等の結晶融液４をワイヤ６等によりルツボ２に
対して相対的に回転させながら円柱状に引き上げ、凝固
させるものである。引き上げられた円柱状の単結晶８は
、所定径のインゴットに切削加工されるが、この切削加
工時の切削代を少なくし製造歩留りを高める必要性から
、引き上げ中に単結晶８の直径を高精度に測定すること
が要求される。そして、この直径測定は、従来は主に次
の方法で行われていた。
引き上げ中の単結晶８の成長部、すなわち凝固部と結晶
融液４との境界には、メニスカスによる曲率の差が生じ
、見かけの輻射率を変えることによりいわゆるフユージ
ロンリング９が発現する。
融液４との境界には、メニスカスによる曲率の差が生じ
、見かけの輻射率を変えることによりいわゆるフユージ
ロンリング９が発現する。
このフユージッリング９は、斜め上方から観察すること
により半楕円形状に捉えられるので、その長径方向ｘ−
ｘにＣＣＤカメラ等の一次元うインセンサｌＯで撮影す
ることにより、第５図（イ）に示すようにフェージ四ン
リング９との交点ｘ、 ｘ（第４図）に対応して２つ
のピークＰａ、Ｐｂを有するアナログ信号波形が得られ
る。従来の直径測定は、第５図ヒ）（ロ）に示すように
、このアナログ信号波形を２値化し、更に、第５図（ロ
）（へ）に示すように、ピークＰａにおいて２値化信号
が最初に０から１に切り換わる画素子Ｎａから、ピーク
ｐｂにおいて２値化信号が最後に１から０に切り換わる
画素子Ｎｂまでの画素子数（Ｎａ −Ｎｂ ）に基づい
てＮａ、Ｎｂ間の実長を計算することにより行われてい
た。しかしながら、このような直径測定方法では、次の
ような理由から大きな測定誤差を生じていた。
により半楕円形状に捉えられるので、その長径方向ｘ−
ｘにＣＣＤカメラ等の一次元うインセンサｌＯで撮影す
ることにより、第５図（イ）に示すようにフェージ四ン
リング９との交点ｘ、 ｘ（第４図）に対応して２つ
のピークＰａ、Ｐｂを有するアナログ信号波形が得られ
る。従来の直径測定は、第５図ヒ）（ロ）に示すように
、このアナログ信号波形を２値化し、更に、第５図（ロ
）（へ）に示すように、ピークＰａにおいて２値化信号
が最初に０から１に切り換わる画素子Ｎａから、ピーク
ｐｂにおいて２値化信号が最後に１から０に切り換わる
画素子Ｎｂまでの画素子数（Ｎａ −Ｎｂ ）に基づい
てＮａ、Ｎｂ間の実長を計算することにより行われてい
た。しかしながら、このような直径測定方法では、次の
ような理由から大きな測定誤差を生じていた。
単結晶８の引き上げ中にフュージョンリング９の光量は
大きく変化するのが通例である。フュージョンリング９
の光量が変化した場合、第６図に示すように、ピークＰ
ａ、Ｐｂの最大値が変化するのみならず、裾の広がり具
合が変化し、これにともなって直径測定値も変わってく
る。具体的に言えば、単結晶８の直径が同一でも、フュ
ージョンリング９の光量が増大すれば、Ｐａ、Ｐｂにつ
いての２値化出力は幅が広がり、Ｎａ、Ｎｂ間の間隔が
増して測定値を増大させ、逆にフュージョンリング９の
光量が減少すればＮａ、Ｎｂ間の間隔が狭まって測定値
が小さくなるのである。
大きく変化するのが通例である。フュージョンリング９
の光量が変化した場合、第６図に示すように、ピークＰ
ａ、Ｐｂの最大値が変化するのみならず、裾の広がり具
合が変化し、これにともなって直径測定値も変わってく
る。具体的に言えば、単結晶８の直径が同一でも、フュ
ージョンリング９の光量が増大すれば、Ｐａ、Ｐｂにつ
いての２値化出力は幅が広がり、Ｎａ、Ｎｂ間の間隔が
増して測定値を増大させ、逆にフュージョンリング９の
光量が減少すればＮａ、Ｎｂ間の間隔が狭まって測定値
が小さくなるのである。
また、このような測定誤差は、−次元ラインセンサｌＯ
の受光感度の差によっても生じる。
の受光感度の差によっても生じる。
本発明は、これらの測定誤差を完全に排除し得る高精度
な直径測定方法を提供することを目的とする。
な直径測定方法を提供することを目的とする。
ところで、フュージョンリング９をＣＣＤカメラ等の一
次元うインセンサｌＯで逼影した場合、その出力波形の
ピークＰａ、Ｐｂは、厳密には第１図（イ）（ロ）に示
されるように、それぞれ２つのピークＰ ａ ’ ＋
Ｐ ａ ”およびｐｂ”、ｐｂ’からなる。
次元うインセンサｌＯで逼影した場合、その出力波形の
ピークＰａ、Ｐｂは、厳密には第１図（イ）（ロ）に示
されるように、それぞれ２つのピークＰ ａ ’ ＋
Ｐ ａ ”およびｐｂ”、ｐｂ’からなる。
すなわち、フュージョンリング９はＰａ ’ 、 Ｐｂ
′で表される外側の光輝環と、ピークｐ ａ ＩＩ 、
ｐｂＩＩで表される内側の光輝環の２つからなるの
である０本発明者らは、フュージョンリング９が内外２
本の光輝環からなることに着目し、これら光輝環と単結
晶８成長部との位１関係とについて種々調査・考察を行
った結果、内側の光輝環が結晶融液４と単結晶８ａ固部
との境界、すなわち単結晶８成長部の外周に相当し、外
側の光輝環はルツボ２の縁等が結晶融液４の表面に反射
した反射像であることを見出した。
′で表される外側の光輝環と、ピークｐ ａ ＩＩ 、
ｐｂＩＩで表される内側の光輝環の２つからなるの
である０本発明者らは、フュージョンリング９が内外２
本の光輝環からなることに着目し、これら光輝環と単結
晶８成長部との位１関係とについて種々調査・考察を行
った結果、内側の光輝環が結晶融液４と単結晶８ａ固部
との境界、すなわち単結晶８成長部の外周に相当し、外
側の光輝環はルツボ２の縁等が結晶融液４の表面に反射
した反射像であることを見出した。
本発明はこの知見に基づきなされたものであって、ＣＺ
法により単結晶を引き上げ製造する際に、引き上げ中の
単結晶の成長部周囲にフュージョンリングとして発現す
る２本の光輝環のうち、内側の光輝環の直径を前記単結
晶成長部の直径として光学測定することを特徴とする単
結晶の直径測定方法を要旨とする。
法により単結晶を引き上げ製造する際に、引き上げ中の
単結晶の成長部周囲にフュージョンリングとして発現す
る２本の光輝環のうち、内側の光輝環の直径を前記単結
晶成長部の直径として光学測定することを特徴とする単
結晶の直径測定方法を要旨とする。
ここで、光学測定とはピークｐａ″、ｐｈｔｔ間の実長
を検出することを言う。
を検出することを言う。
内側の光輝環が単結晶８成長部の外周に相当することか
ら、内側の光輝環について得られるピークｐａ＃＃、ｐ
ｂｔｅ間の実長を検出することにより、単結晶８成長部
の直径が高精度に求まる。
ら、内側の光輝環について得られるピークｐａ＃＃、ｐ
ｂｔｅ間の実長を検出することにより、単結晶８成長部
の直径が高精度に求まる。
また、ピークｐ Ｂ ” Ｉ Ｐ ｂ ”は、フュージ
ョンリングの光量やセンサの感度が変化した場合、その
高さは変化するものの、Ｐ ａ ” ＊ Ｐ ｂ ”
間の実長は変化しないので、測定される直径は、フュー
ジョンリングの光量変化やセンサの感度差による影響を
受けないものとなる。
ョンリングの光量やセンサの感度が変化した場合、その
高さは変化するものの、Ｐ ａ ” ＊ Ｐ ｂ ”
間の実長は変化しないので、測定される直径は、フュー
ジョンリングの光量変化やセンサの感度差による影響を
受けないものとなる。
第３図は、直径制御を導入した実際の単結晶製造装置を
例示したものである。
例示したものである。
図中、ｌは透明の窓を持ったチャンバーで、その内部に
おいてルツボ２が回転支持台３上に載置されている。ル
ツボ２の周囲には、ルツボ２内の結晶融液４を適正温度
に保持するためのヒータ５が設けられている。チャンバ
ー１の上部からチャンバーｌ内へ垂直に挿入されたワイ
ヤ６は先端にシード７を有し、これを結晶融液４に浸漬
した状態から回転させながら徐々に引き上げることによ
り単結晶８を成長させる。
おいてルツボ２が回転支持台３上に載置されている。ル
ツボ２の周囲には、ルツボ２内の結晶融液４を適正温度
に保持するためのヒータ５が設けられている。チャンバ
ー１の上部からチャンバーｌ内へ垂直に挿入されたワイ
ヤ６は先端にシード７を有し、これを結晶融液４に浸漬
した状態から回転させながら徐々に引き上げることによ
り単結晶８を成長させる。
単結晶８の直径を測定するための光学的手段は、ＣＣＤ
カメラ等の一次元うインセンサｌＯがチャンバー１の斜
め上方からチャンバー１の窓を通して、単結晶８の成長
部に発現するフエージッンリング（半楕円形状に見える
）を長径方向Ｘ−Ｘ（第４図参照）に撮影するものとな
っている。１１はこの撮影データより単結晶８成長部の
直径を計算する計算器、１２は計算された直径が目標値
に一致するよう、単結晶８の引き上げ速度を制御する制
御器である。
カメラ等の一次元うインセンサｌＯがチャンバー１の斜
め上方からチャンバー１の窓を通して、単結晶８の成長
部に発現するフエージッンリング（半楕円形状に見える
）を長径方向Ｘ−Ｘ（第４図参照）に撮影するものとな
っている。１１はこの撮影データより単結晶８成長部の
直径を計算する計算器、１２は計算された直径が目標値
に一致するよう、単結晶８の引き上げ速度を制御する制
御器である。
このような単結晶製造装置において、本発明の直径測定
方法を実施するには、第２図のフロシートに示すように
、先ず一次元うインセンサｌＯで撮影して得たアナログ
波形信号をデジタル信号に変換し、メモリ空間に展開す
る。アナログ信号をデジタル信号に変換するアナプロ／
デジタル変換器としては７ビツト以上のものが望ましい
０次に、展開されたデジタル信号波形の特徴を抽出し、
ピークＰａ“、ｐｂ”の位置を検出する。これには通常
のパターン認識手法が用いられる。ピークＰａｆｌ、Ｐ
ｂＩＩの位置が検出されると、最後にＰａＩＩ 、
ｐｂＩＩ間の長さが単結晶８成長部の直径として測定さ
れる。この長さ測定は、第１図（ロ）（ハ）に示される
ように、Ｐ ａ ” ＋ Ｐ ｂ ”間の素子数（Ｎｂ
Ｉｆ Ｎ ａ ＩＩ ）に１素子の長さを乗じること
により可能である０以上の計算は計算器１１により行わ
れる。
方法を実施するには、第２図のフロシートに示すように
、先ず一次元うインセンサｌＯで撮影して得たアナログ
波形信号をデジタル信号に変換し、メモリ空間に展開す
る。アナログ信号をデジタル信号に変換するアナプロ／
デジタル変換器としては７ビツト以上のものが望ましい
０次に、展開されたデジタル信号波形の特徴を抽出し、
ピークＰａ“、ｐｂ”の位置を検出する。これには通常
のパターン認識手法が用いられる。ピークＰａｆｌ、Ｐ
ｂＩＩの位置が検出されると、最後にＰａＩＩ 、
ｐｂＩＩ間の長さが単結晶８成長部の直径として測定さ
れる。この長さ測定は、第１図（ロ）（ハ）に示される
ように、Ｐ ａ ” ＋ Ｐ ｂ ”間の素子数（Ｎｂ
Ｉｆ Ｎ ａ ＩＩ ）に１素子の長さを乗じること
により可能である０以上の計算は計算器１１により行わ
れる。
一次元うインセンサｌＯで撮影して得たヒエ−ジョンリ
ング９の信号波形を２値化して直径を算出する従来方法
の場合（第５図）、実際の結晶径に変化がなくてもヒエ
−ジョンリングの光量変化やセンサの受光感度の変化に
よって測定径に変化を生じるが、上述のようにピークｐ
ａｎ、ｐｂｐｔ間の長さをパターン認識により直接測定
した場合、ヒエ−ジョンリングの光量変化やセンサの感
度変化による影響がなく、またピークＰａＩｆ、ｐｂｌ
ｌで表される内側の光輝環は本来的に単結晶８成長部の
外周とよく一致するので、これらがあいまって正確な直
径測定を可能ならしめる。
ング９の信号波形を２値化して直径を算出する従来方法
の場合（第５図）、実際の結晶径に変化がなくてもヒエ
−ジョンリングの光量変化やセンサの受光感度の変化に
よって測定径に変化を生じるが、上述のようにピークｐ
ａｎ、ｐｂｐｔ間の長さをパターン認識により直接測定
した場合、ヒエ−ジョンリングの光量変化やセンサの感
度変化による影響がなく、またピークＰａＩｆ、ｐｂｌ
ｌで表される内側の光輝環は本来的に単結晶８成長部の
外周とよく一致するので、これらがあいまって正確な直
径測定を可能ならしめる。
単結晶８成長部の直径が求まると、制御部１２において
この直径を目標値と比較し、両者の差がＯとなるように
単結晶８の引き上げ速度を制御する。
この直径を目標値と比較し、両者の差がＯとなるように
単結晶８の引き上げ速度を制御する。
このとき、測定径が正確であると、それに応じて実績径
精度が高まり、その分、目標径を小さくでき製品歩留り
を向上させ得ることは言うまでもない。
精度が高まり、その分、目標径を小さくでき製品歩留り
を向上させ得ることは言うまでもない。
本発明者らの経験によると、６インチ級のシリコン単結
晶の製造において、従来の２値化波形処理による直径測
定を採用した場合、測定誤差に起因する仕上がり誤差は
±２鶴を見込まなければならず、それにともなって目標
径を（最終製品径＋５鶴）に設定しなければならなかっ
たのに対し、上述のピークＰ ａ ” ＋ Ｐ ｂ
”間直接測長の場合には、測定誤差に起因する仕上がり
誤差は±０．５ｍｍ程度を見込めばよく、これにより目
標径を（最終製品径＋３鶴）まで小さくでき、製品歩留
りを４％向上させることができた。
晶の製造において、従来の２値化波形処理による直径測
定を採用した場合、測定誤差に起因する仕上がり誤差は
±２鶴を見込まなければならず、それにともなって目標
径を（最終製品径＋５鶴）に設定しなければならなかっ
たのに対し、上述のピークＰ ａ ” ＋ Ｐ ｂ
”間直接測長の場合には、測定誤差に起因する仕上がり
誤差は±０．５ｍｍ程度を見込めばよく、これにより目
標径を（最終製品径＋３鶴）まで小さくでき、製品歩留
りを４％向上させることができた。
以上の説明から明らかなように、本発明の直径測定方法
によれば、直径の測定精度が向上し、その分、厳密な直
径制御が可能になるので、制御目標径を最終製品径に近
づけることができ、これにより切削ロスが減少して製品
歩留りの向上、製品コストの引き下げに大きな効果が発
揮される。
によれば、直径の測定精度が向上し、その分、厳密な直
径制御が可能になるので、制御目標径を最終製品径に近
づけることができ、これにより切削ロスが減少して製品
歩留りの向上、製品コストの引き下げに大きな効果が発
揮される。
第１図（イ）〜（ハ）は本発明の測定方法の処理手順を
図化により模式的に示したグラフ、第２図は同処理手順
を段階的に示したフローシート、第３図は本発明の測定
方法を用いた単結晶製造装置の一例を示した模式図、第
４図はＣＺ法の原理図、第５図（イ）〜（ハ）は従来の
測定方法の処理手順を示したグラフ、第６図は従来法に
おける測定誤差要因を示すグラフである。 図中、２ニルツボ、４：結晶融液、８：単結晶、９：フ
ュージョンリング、ｌＯニー次元ラインセンサ。 出 願 人 大阪チタニウム製造株式会社第 １ 図
４５２ 図 Ｐａ Ｐｂ 第 ３ 図 第４図 第５図
図化により模式的に示したグラフ、第２図は同処理手順
を段階的に示したフローシート、第３図は本発明の測定
方法を用いた単結晶製造装置の一例を示した模式図、第
４図はＣＺ法の原理図、第５図（イ）〜（ハ）は従来の
測定方法の処理手順を示したグラフ、第６図は従来法に
おける測定誤差要因を示すグラフである。 図中、２ニルツボ、４：結晶融液、８：単結晶、９：フ
ュージョンリング、ｌＯニー次元ラインセンサ。 出 願 人 大阪チタニウム製造株式会社第 １ 図
４５２ 図 Ｐａ Ｐｂ 第 ３ 図 第４図 第５図
Claims (1)
- （１）ＣＺ法により単結晶を引き上げ製造する際に、引
き上げ中の単結晶の成長部周囲にフュージョンリングと
して発現する２本の光輝環のうち、内側の光輝環の直径
を前記単結晶成長部の直径として光学測定することを特
徴とする単結晶の直径測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24389086A JPS63100097A (ja) | 1986-10-14 | 1986-10-14 | 単結晶の直径測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24389086A JPS63100097A (ja) | 1986-10-14 | 1986-10-14 | 単結晶の直径測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63100097A true JPS63100097A (ja) | 1988-05-02 |
| JPH0437038B2 JPH0437038B2 (ja) | 1992-06-18 |
Family
ID=17110513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24389086A Granted JPS63100097A (ja) | 1986-10-14 | 1986-10-14 | 単結晶の直径測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63100097A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03279803A (ja) * | 1990-03-29 | 1991-12-11 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 結晶育成自動制御用直径測定方法及び装置 |
| US7172656B2 (en) * | 2003-05-06 | 2007-02-06 | Sumitomo Mitsubishi Silicon Corporation | Device and method for measuring position of liquid surface or melt in single-crystal-growing apparatus |
| JP2013216556A (ja) * | 2012-04-12 | 2013-10-24 | Sumco Corp | 単結晶引き上げ方法 |
| DE102013210687A1 (de) * | 2013-06-07 | 2014-12-11 | Siltronic Ag | Verfahren zur Regelung des Durchmessers eines Einkristalls auf einen Solldurchmesser |
-
1986
- 1986-10-14 JP JP24389086A patent/JPS63100097A/ja active Granted
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03279803A (ja) * | 1990-03-29 | 1991-12-11 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 結晶育成自動制御用直径測定方法及び装置 |
| US7172656B2 (en) * | 2003-05-06 | 2007-02-06 | Sumitomo Mitsubishi Silicon Corporation | Device and method for measuring position of liquid surface or melt in single-crystal-growing apparatus |
| JP2013216556A (ja) * | 2012-04-12 | 2013-10-24 | Sumco Corp | 単結晶引き上げ方法 |
| DE102013210687A1 (de) * | 2013-06-07 | 2014-12-11 | Siltronic Ag | Verfahren zur Regelung des Durchmessers eines Einkristalls auf einen Solldurchmesser |
| US9340897B2 (en) | 2013-06-07 | 2016-05-17 | Siltronic Ag | Method for controlling the diameter of a single crystal to a set point diameter |
| DE102013210687B4 (de) | 2013-06-07 | 2018-12-06 | Siltronic Ag | Verfahren zur Regelung des Durchmessers eines Einkristalls auf einen Solldurchmesser |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0437038B2 (ja) | 1992-06-18 |
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