KR20220097476A - 단결정 제조 시스템 및 단결정 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
(과제) 보정량의 계산 미스나 설정 미스를 방지할 수 있고, 적절한 보정량을 다음 배치에 반영시키는 것이 가능한 단결정 제조 시스템 및 단결정 제조 방법을 제공한다. (해결 수단) 단결정 제조 시스템 (1) 은, CZ 법에 의한 단결정의 인상 공정 중에 단결정의 직경 계측치를 구하고, 직경 보정 계수를 사용하여 직경 계측치를 보정함으로써 단결정의 제 1 직경을 구하고, 제 1 직경에 기초하여 단결정의 직경을 제어하는 단결정 인상 장치 (10) 와, 단결정 인상 장치 (10) 가 인상한 단결정의 직경을 실온하에서 계측하여 단결정의 제 2 직경을 구하는 직경 계측 장치 (50) 와, 단결정 인상 장치 (10) 및 직경 계측 장치 (50) 로부터 제 1 직경 및 제 2 직경을 각각 취득하여 관리하는 데이터베이스 서버 (60) 를 구비한다. 데이터베이스 서버 (60) 는, 실온하에서 일치하는 직경 계측 위치에 있어서의 제 1 직경 및 제 2 직경으로부터 직경 보정 계수의 보정량을 산출하고, 상기 보정량을 사용하여 직경 보정 계수를 보정한다.
Description
본 발명은, 쵸크랄스키법 (CZ 법) 에 의한 단결정 제조 시스템 및 단결정 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 단결정의 직경의 제어 시스템 및 제어 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 기판 재료가 되는 실리콘 단결정의 대부분을 CZ 법에 의해 제조되고 있다. CZ 법에서는, 석영 도가니 내에 다결정 실리콘 원료를 충전하고, 챔버 내에서 원료를 가열하여 실리콘 융액을 생성한다. 이어서, 석영 도가니의 상방으로부터 종 결정을 강하시켜 실리콘 융액에 침지하고, 종 결정 및 석영 도가니를 회전시키면서 종 결정을 서서히 상승시킴으로써, 종 결정의 하방에 큰 단결정을 성장시킨다. CZ 법에 의하면, 대구경의 실리콘 단결정의 제조 수율을 높일 수 있다.
단결정 잉곳은 어느 직경을 목적으로 하여 제조된다. 예를 들어 최종 제품이 300 ㎜ 웨이퍼이면, 그 직경보다 약간 큰 305 ∼ 320 ㎜ 의 단결정 잉곳을 육성하는 것이 일반적이다. 그 후, 단결정 잉곳은, 원 기둥 형상으로 외주 연삭되고, 웨이퍼상으로 슬라이스된 후, 모따기 공정을 거쳐, 최종적으로 목표 직경의 웨이퍼가 된다. 이와 같이, 단결정 잉곳의 목표 직경은, 최종 제품의 웨이퍼 직경보다 크지 않으면 안 되지만, 지나치게 크면 연삭 연마 여유가 증가하여 경제적이지 않게 된다. 따라서, 웨이퍼 보다 크고, 또한, 가능한 한 작은 직경의 단결정 잉곳이 요구된다.
CZ 법에서는, 결정 직경이 일정해지도록 결정 인상 속도나 히터 파워를 제어하면서 단결정을 인상한다. 단결정의 직경 제어에 관하여, 예를 들어 특허문헌 1 에는, 중량법 혹은 광학법의 추정 수법을 사용하여, 인상 단결정의 직경을 추정하면서, 인상 속도 혹은 히터 파워를 변경하고, 인상 단결정의 직경을 제어하는 방법에 있어서, 인상 완료마다 단결정 잉곳의 길이 방향의 특정 복수 지점의 직경을 실측하고, 그 실측치와 동일한 특정 복수 지점의 직경 추정치와 비교하여 직경 제어의 보정치를 취득하고, 상기 보정치를 다음 인상시의 단결정 직경의 추정, 혹은 상기 보정치의 복수를 집적하여 얻은 보정치를 다음 복수 인상시에 단결정 직경의 추정에 사용하는 것을 특징으로 하는 단결정 직경의 제어 방법이 기재되어 있다.
또한 특허문헌 2 에는, CZ 법에 의해 육성되는 단결정의 직경을 검출하는 방법에 있어서, 카메라와 로드 셀의 양방에 의해 각각 단결정의 직경을 검출하고, 카메라 검출 직경과 로드 셀에 의해 산출한 직경의 차와, 단결정의 성장 속도에 따라 미리 구해진 보정 계수에 의해 카메라 검출 직경을 보정하고, 그 보정에 의해 얻어진 값을 단결정의 직경으로 하는 것이 기재되어 있다.
단결정의 직경의 계측에서는, 인상 완료마다 단결정 잉곳으로부터 새로운 보정량을 산출하고, 이 보정량을 다음 배치에 반영시킴으로써, 결정 직경의 계측 정밀도를 향상시키는 것이 가능하다. 그러나, 오퍼레이터가 손 계산으로 새로운 보정량을 산출하고, 단결정 인상 장치에 대하여 보정량의 설정을 손 입력으로 실시하면, 손 계산에 의한 보정량의 계산 미스나 보정량의 손 입력에 의한 설정 미스가 발생하고, 이로써 단결정의 제조 수율이 저하된다고 할 우려가 있다. 최근, 제조 설비의 증강에 의해 단결정 잉곳의 생산량이 증가하고 있기 때문에, 보정량을 설정하는 오퍼레이터의 부하의 개선이 급무이다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 보정량의 계산 미스나 설정 미스를 방지할 수 있고, 적절한 보정량을 다음 배치에 반영시키는 것이 가능한 단결정 제조 시스템 및 단결정 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 의한 단결정 제조 시스템은, CZ 법에 의한 단결정의 인상 공정 중에 상기 단결정의 직경 계측치를 구하고, 직경 보정 계수를 사용하여 상기 직경 계측치를 보정함으로써 상기 단결정의 제 1 직경을 구하고, 상기 제 1 직경에 기초하여 결정 인상 조건을 제어하는 단결정 인상 장치와, 상기 단결정 인상 장치가 인상한 상기 단결정의 직경을 실온하에서 계측하여 상기 단결정의 제 2 직경을 구하는 직경 계측 장치와, 상기 단결정 인상 장치 및 직경 계측 장치로부터 상기 제 1 직경 및 상기 제 2 직경을 각각 취득하여 관리하는 데이터베이스 서버를 구비하고, 상기 데이터베이스 서버는, 실온하에서 일치하는 직경 계측 위치에 있어서의 상기 제 1 직경 및 상기 제 2 직경으로부터 상기 직경 보정 계수의 보정량을 산출하고, 상기 보정량을 사용하여 상기 직경 보정 계수를 보정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 단결정 인상 장치가 결정 인상 제어를 위해서 구한 제 1 직경과 직경 계측 장치가 결정 직경을 정확하게 계측하기 위해서 구한 제 2 직경을 자동적으로 수집할 수 있고, 제 1 직경 및 제 2 직경으로부터 직경 계측치를 보정하기 위한 직경 보정 계수의 보정량을 자동적으로 계산할 수 있다. 따라서, 오퍼레이터의 손 계산에 의한 보정량의 계산 미스나 손 입력에 의한 설정 미스를 방지할 수 있고, 적절한 보정량을 다음 배치에 반영시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 단결정 인상 장치는, 상기 단결정의 인상 공정 중에 상기 단결정과 융액의 경계부를 촬영하는 카메라를 갖고, 상기 카메라의 촬영 화상으로부터 상기 단결정의 직경 계측치를 구하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 데이터베이스 서버는, 보정 후의 상기 직경 보정 계수를 상기 단결정 인상 장치에 설정하고, 상기 단결정 인상 장치는, 보정 후의 상기 직경 보정 계수를 사용하여, 다음 배치의 단결정의 직경 계측치를 보정하는 것이 바람직하다. 이로써, CZ 법에 의한 단결정의 인상 공정에 있어서, 단결정의 직경 계측 오차를 적절히 수정할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 직경 보정 계수의 보정량은, 실온하에서 일치하는 직경 계측 위치에 있어서의 상기 제 1 직경과 상기 제 2 직경의 차 또는 비에 게인을 곱한 값이며, 상기 게인은 0 보다 크고 1 이하의 값인 것이 바람직하고, 0.5 이하의 값인 것이 특히 바람직하다. 이로써, 직경 계측치를 보정하여 제 1 직경을 구하기 위해서 필요한 보정 계수를 안정적으로 보정할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 단결정 인상 장치 및 상기 직경 계측 장치는, 통신 네트워크를 통하여 상기 데이터베이스 서버에 접속되어 있고, 상기 단결정 인상 장치는, 상기 단결정의 상기 제 1 직경, 상기 제 1 직경을 계측했을 때의 직경 계측 위치, 및 상기 단결정의 잉곳 ID 를 상기 데이터베이스 서버에 보내고, 상기 직경 계측 장치는, 상기 단결정의 상기 제 2 직경, 상기 제 2 직경을 계측했을 때의 직경 계측 위치, 및 상기 단결정의 잉곳 ID 를 상기 데이터베이스 서버에 보내고, 상기 데이터베이스 서버는, 상기 단결정 인상 장치로부터의 상기 제 1 직경과 상기 직경 계측 장치에 의한 상기 제 2 직경을 관련 지어 등록하는 것이 바람직하다. 이로써, 단결정 인상 장치가 구한 제 1 직경 및 직경 계측 장치가 구한 제 2 직경을 자동적으로 수집하여 관리할 수 있고, 또한 제 1 직경을 구하기 위해서 필요한 직경 보정 계수의 보정량을 자동적으로 계산할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 데이터베이스 서버는, 상기 단결정의 열 팽창을 고려한 결정 길이 보정 계수를 사용하여, 상기 단결정 인상 장치가 계측한 직경 계측 위치를 보정하고, 보정 후의 직경 계측 위치를 사용하여, 직경 계측 위치가 서로 일치하는 상기 제 1 직경 및 상기 제 2 직경으로부터 상기 직경 보정 계수의 보정량을 산출하는 것이 바람직하다. 이로써, 제 1 직경 및 제 2 직경에 기초하여 직경 보정 계수를 정확하게 구하여 직경 계측치를 보정할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 단결정 제조 방법은, CZ 법에 의한 단결정의 인상 공정 중에 카메라의 촬영 화상으로부터 상기 단결정의 직경 계측치를 구하고, 직경 보정 계수를 사용하여 상기 직경 계측치를 보정함으로써 상기 단결정의 제 1 직경을 구하고, 상기 제 1 직경에 기초하여 결정 인상 조건을 제어하는 단결정 인상 스텝과, 상기 단결정 인상 스텝에서 인상한 상기 단결정의 직경을 실온하에서 계측하여 상기 단결정의 제 2 직경을 구하는 직경 계측 스텝과, 상기 제 1 직경 및 상기 제 2 직경을 각각 취득하여 관리하는 관리 스텝을 구비하고, 상기 관리 스텝은, 실온하에서 일치하는 직경 계측 위치에 있어서의 상기 제 1 직경 및 상기 제 2 직경으로부터 상기 직경 보정 계수의 보정량을 산출하고, 상기 보정량을 사용하여 상기 직경 보정 계수를 보정하는 직경 보정 계수 보정 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 단결정 인상 스텝에 있어서 결정 인상 제어를 위해서 구한 제 1 직경과 직경 계측 스텝에 있어서 결정 직경을 정확하게 계측하기 위해서 구한 제 2 직경을 자동적으로 수집할 수 있고, 제 1 직경 및 제 2 직경으로부터 직경 보정 계수의 보정량을 자동적으로 계산할 수 있다. 따라서, 오퍼레이터의 손 계산에 의한 보정량의 계산 미스나 손 입력에 의한 설정 미스를 방지할 수 있고, 적절한 보정량을 다음 배치에 반영시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 보정량의 계산 미스나 설정 미스를 방지할 수 있고, 적절한 보정량을 다음 배치에 반영시키는 것이 가능한 단결정 제조 시스템 및 단결정 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1 은, 본 발명의 실시형태에 의한 단결정 제조 시스템의 전체적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2 는, 단결정 인상 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 측면 단면도이다.
도 3 은, 카메라에 의해 촬영되는 실리콘 단결정과 실리콘 융액의 경계부의 화상을 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 4 는, 직경 계측 장치의 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 5 는, 직경 보정 계수의 보정 방법을 설명하는 플로 차트이다.
도 6(a) 및 (b) 는, 실리콘 단결정 잉곳의 길이 방향의 위치와 직경 보정 계수 (α) 의 대응 관계를 나타내는 모식도이다.
도 2 는, 단결정 인상 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 측면 단면도이다.
도 3 은, 카메라에 의해 촬영되는 실리콘 단결정과 실리콘 융액의 경계부의 화상을 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 4 는, 직경 계측 장치의 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 5 는, 직경 보정 계수의 보정 방법을 설명하는 플로 차트이다.
도 6(a) 및 (b) 는, 실리콘 단결정 잉곳의 길이 방향의 위치와 직경 보정 계수 (α) 의 대응 관계를 나타내는 모식도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1 은, 본 발명의 실시형태에 의한 단결정 제조 시스템의 전체적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 단결정 제조 시스템 (1) 은, 실리콘 단결정을 CZ 법에 의해 인상하는 복수의 단결정 인상 장치 (10) 와, 복수의 단결정 인상 장치 (10) 가 인상한 실리콘 단결정 잉곳의 직경을 실온하에서 계측하는 직경 계측 장치 (50) 와, 실리콘 단결정 잉곳에 관한 데이터를 관리하는 데이터베이스 서버 (60) 를 구비하고 있다. 복수의 단결정 인상 장치 (10) 및 직경 계측 장치 (50) 는 통신 네트워크 (70) 를 통하여 데이터베이스 서버 (60) 에 접속되어 있고, 서로 데이터 통신 가능하게 구성되어 있다.
단결정 인상 장치 (10) 는, 실리콘 단결정을 CZ 법에 의해 제조하는 주지의 장치이다. 상세한 것은 후술하지만, 단결정 인상 장치 (10) 는, 단결정 인상 공정 중에 여러 가지 물리량을 계측하고 있고, 그것들 계측치는 단결정의 인상 제어에 사용됨과 함께, 통신 네트워크 (70) 를 통하여 데이터베이스 서버 (30) 에 보내져 관리된다. 또한, 단결정 인상 장치 (10) 는, 실리콘 단결정의 직경이 일정하게 유지되도록 결정 인상 속도나 히터 파워를 제어하면서 실리콘 단결정의 육성을 실시한다. 그 때문에, 결정 인상 공정 중에는 단결정과 융액의 경계부를 카메라로 촬영하고, 고액 계면에 나타나는 퓨전 링의 직경으로부터 실제의 단결정의 직경을 추정하고, 이 추정 직경에 기초하여 실리콘 단결정의 직경 제어를 실시한다. 또한 단결정 인상 장치 (10) 는, 데이터베이스 서버 (60) 로부터 제공되는 직경 보정 계수를 사용하여, 결정 인상 공정 중의 고온하에서 계측되는 실리콘 단결정의 직경 계측치를 실온일 때의 직경 (제 1 직경) 으로 보정하고, 보정 후의 직경에 기초하여 결정 직경의 제어를 실시한다.
단결정 인상 장치 (10) 에 의해 인상된 실리콘 단결정 잉곳은 직경 계측 장치 (50) 까지 반송되고, 직경 계측 장치 (50) 는 실리콘 단결정 잉곳의 실온하에서의 직경 (제 2 직경) 을 계측한다. 이 직경 데이터는 통신 네트워크 (70) 를 통하여 데이터베이스 서버 (60) 에 보내져 관리된다.
데이터베이스 서버 (60) 는, 데이터베이스 기능을 갖는 컴퓨터이며, 복수의 단결정 인상 장치 (10) 로부터 제공된 실리콘 단결정 잉곳에 관한 데이터를 관리함과 함께, 직경 계측 장치 (50) 가 계측한 실리콘 단결정 잉곳의 직경 데이터를 단결정 인상 장치 (10) 로부터 제공된 당해 실리콘 단결정 잉곳에 관한 데이터와 관련 지어 관리한다. 또한, 데이터베이스 서버 (60) 는, 단결정 인상 장치 (10) 의 카메라가 촬영한 화상으로부터 결정 직경을 산출하기 위해서 필요한 직경 보정 계수를 관리하고 있고, 단결정 인상 장치 (10) 가 결정 인상 공정 중에 계측한 실리콘 단결정 잉곳의 직경 데이터와 직경 계측 장치 (50) 가 실온하에서 실제로 측정한 당해 실리콘 단결정 잉곳의 직경 데이터의 차에 기초하여 직경 보정 계수를 산출한다. 이 직경 보정 계수는 대응하는 단결정 인상 장치 (10) 에 보내지고, 단결정 인상 장치 (10) 가 결정 인상 공정 중에 카메라의 촬영 화상으로부터 구한 실리콘 단결정의 직경 계측치를 보정할 때에 사용된다.
도 2 는, 단결정 인상 장치 (10) 의 구성을 개략적으로 나타내는 측면 단면도이다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 단결정 인상 장치 (10) 는, 수냉식의 챔버 (11) 와, 챔버 (11) 내에 있어서 실리콘 융액 (2) 을 유지하는 석영 도가니 (12) 와, 석영 도가니 (12) 를 유지하는 흑연 도가니 (13) 와, 흑연 도가니 (13) 를 지지하는 회전 샤프트 (14) 와, 흑연 도가니 (13) 의 주위에 배치된 히터 (15) 와, 석영 도가니 (12) 의 상방에 배치된 열 차폐체 (16) 와, 석영 도가니 (12) 의 상방이고 회전 샤프트 (14) 와 동축 상에 배치된 결정 인상 축인 인상 와이어 (17) 와, 챔버 (11) 의 상방에 배치된 결정 인상 기구 (18) 와, 회전 샤프트 (14) 및 흑연 도가니 (13) 를 통하여 석영 도가니 (12) 를 회전 및 승강 구동하는 샤프트 구동 기구 (19) 를 구비하고 있다.
또한, 단결정 인상 장치 (10) 는, 챔버 (11) 내를 촬영하는 카메라 (20) 와, 카메라 (20) 의 촬영 화상을 처리하는 화상 처리부 (21) 와, 단결정 인상 장치 (10) 내의 각 부를 제어하는 제어부 (22) 와, 결정 인상 공정 중에 계측되는 여러 가지 물리량을 기억하는 메모리 (23) 와, 메모리 (23) 에 기억되어 있는 데이터를 데이터베이스 서버 (60) 에 보내는 통신부 (24) 를 구비하고 있다.
챔버 (11) 는, 메인 챔버 (11a) 와, 메인 챔버 (11a) 의 상부 개구에 연결된 가늘고 긴 원통상의 풀 챔버 (11b) 로 구성되어 있고, 석영 도가니 (12), 흑연 도가니 (13), 히터 (15) 및 열 차폐체 (16) 는 메인 챔버 (11a) 내에 형성되어 있다. 풀 챔버 (11b) 에는 챔버 (11) 내에 아르곤 가스 등의 불활성 가스 (퍼지 가스) 나 도펀트 가스를 도입하기 위한 가스 도입구 (11c) 가 형성되어 있고, 메인 챔버 (11a) 의 하부에는 챔버 (11) 내의 분위기 가스를 배출하기 위한 가스 배출구 (11d) 가 형성되어 있다. 또한, 메인 챔버 (11a) 의 상부에는 엿보기 창 (11e) 이 형성되어 있어, 실리콘 단결정 (3) 의 육성 상황을 엿보기 창 (11e) 으로부터 관찰 가능하다.
석영 도가니 (12) 는, 원통상의 측벽부와 저부를 갖는 실리카 유리제의 용기이다. 흑연 도가니 (13) 는, 가열에 의해 연화한 석영 도가니 (12) 의 형상을 유지하기 위해서, 석영 도가니 (12) 의 외표면에 밀착하여 석영 도가니 (12) 를 싸도록 유지한다. 석영 도가니 (12) 및 흑연 도가니 (13) 는 챔버 (11) 내에 있어서 실리콘 융액 (2) 을 지지하는 이중 구조의 도가니를 구성하고 있다.
흑연 도가니 (13) 는 회전 샤프트 (14) 의 상단부에 고정되어 있고, 회전 샤프트 (14) 의 하단부는 챔버 (11) 의 저부를 관통하여 챔버 (11) 의 외측에 형성된 샤프트 구동 기구 (19) 에 접속되어 있다. 흑연 도가니 (13), 회전 샤프트 (14) 및 샤프트 구동 기구 (19) 는, 석영 도가니 (12) 의 회전 기구 및 승강 기구를 구성하고 있다. 샤프트 구동 기구 (19) 에 의해 구동되는 석영 도가니 (12) 의 회전 및 승강 동작은 제어부 (22) 에 의해 제어된다.
히터 (15) 는, 석영 도가니 (12) 내에 충전된 실리콘 원료를 융해하여 실리콘 융액 (2) 을 생성함과 함께, 실리콘 융액 (2) 의 용융 상태를 유지하기 위해서 사용된다. 히터 (15) 는 카본제의 저항 가열식 히터이며, 흑연 도가니 (13) 내의 석영 도가니 (12) 를 둘러싸도록 형성되어 있다. 또한 히터 (15) 의 외측에는 단열재 (11f) 가 히터 (15) 를 둘러싸도록 형성되어 있고, 이로써 챔버 (11) 내의 보온성이 높아져 있다. 히터 (15) 의 출력은 제어부 (22) 에 의해 제어된다.
열 차폐체 (16) 는, 실리콘 융액 (2) 의 온도 변동을 억제하여 결정 성장 계면 근방에 적절한 열 분포를 부여함과 함께, 히터 (15) 및 석영 도가니 (12) 로부터의 복사열에 의한 실리콘 단결정 (3) 의 가열을 방지하기 위해서 형성되어 있다. 열 차폐체 (16) 는 대략 원통상의 흑연제의 부재로서, 실리콘 단결정 (3) 의 인상 경로를 제외한 실리콘 융액 (2) 의 상방의 영역을 덮도록 형성되어 있다.
열 차폐체 (16) 의 하단의 개구의 직경은 실리콘 단결정 (3) 의 직경보다 크고, 이로써 실리콘 단결정 (3) 의 인상 경로가 확보되어 있다. 또한 열 차폐체 (16) 의 하단부의 외경은 석영 도가니 (12) 의 구경보다 작고, 열 차폐체 (16) 의 하단부는 석영 도가니 (12) 의 내측에 위치하기 때문에, 석영 도가니 (12) 의 림 상단을 열 차폐체 (16) 의 하단보다 상방까지 상승시켜도 열 차폐체 (16) 가 석영 도가니 (12) 와 간섭하는 경우는 없다.
실리콘 단결정 (3) 의 성장과 함께 석영 도가니 (12) 내의 융액량은 감소하는데, 융액면과 열 차폐체 (16) 의 간격 (갭) 이 일정해지도록 석영 도가니 (12) 를 상승시킨다. 이와 같은 갭 제어에 의해, 실리콘 단결정 (3) 의 인상 축 방향의 결정 결함 분포, 산소 농도 분포, 저항률 분포 등의 안정성을 향상시킬 수 있다.
석영 도가니 (12) 의 상방에는, 실리콘 단결정 (3) 의 인상 축인 인상 와이어 (17) 와, 인상 와이어 (17) 를 권취하는 것에 의해 실리콘 단결정 (3) 을 인상하는 결정 인상 기구 (18) 가 형성되어 있다. 결정 인상 기구 (18) 는 인상 와이어 (17) 와 함께 실리콘 단결정 (3) 을 회전시키는 기능을 가지고 있다. 결정 인상 기구 (18) 는 제어부 (22) 에 의해 제어된다. 결정 인상 기구 (18) 는 풀 챔버 (11b) 의 상방에 배치되어 있고, 인상 와이어 (17) 는 결정 인상 기구 (18) 로부터 풀 챔버 (11b) 내를 통과하여 하방으로 연장되어 있고, 인상 와이어 (17) 의 선단부는 메인 챔버 (11a) 의 내부 공간까지 이르러 있다. 도 1 에는, 육성 도중의 실리콘 단결정 (3) 이 인상 와이어 (17) 에 매달려 형성된 상태가 나타나 있다. 실리콘 단결정 (3) 의 인상시에는 석영 도가니 (12) 와 실리콘 단결정 (3) 을 각각 회전시키면서 인상 와이어 (17) 를 서서히 인상함으로써 실리콘 단결정 (3) 을 성장시킨다. 결정 인상 속도는 제어부 (22) 에 의해 제어된다.
챔버 (11) 의 외측에는 카메라 (20) 가 설치되어 있다. 카메라 (20) 는 예를 들어 CCD 카메라이고, 챔버 (11) 에 형성된 엿보기 창 (11e) 을 통하여 챔버 (11) 내를 촬영한다. 카메라 (20) 의 설치 각도는 연직 방향에 대하여 소정 각도를 이루고 있고, 카메라 (20) 는 실리콘 단결정 (3) 의 인상 축에 대하여 경사진 광 축을 갖는다. 즉, 카메라 (20) 는, 열 차폐체 (16) 의 개구, 실리콘 융액 (2) 의 액면 및 단결정을 비스듬히 상방으로부터 촬영한다.
카메라 (20) 는, 화상 처리부 (21) 에 접속되어 있고, 화상 처리부 (21) 는 제어부 (22) 에 접속된다. 화상 처리부 (21) 는, 카메라 (20) 의 촬영 화상에 비치는 단결정의 윤곽 패턴으로부터 고액 계면 근방에 있어서의 결정 직경을 산출한다.
제어부 (22) 는, 카메라 (20) 의 촬영 화상으로부터 얻어진 결정 직경 데이터에 기초하여 결정 인상 속도 등을 제어함으로써 결정 직경을 제어한다. 구체적으로는, 결정 직경의 계측치가 목적으로 하는 직경보다 큰 경우에는 결정 인상 속도를 크게 하고, 목적으로 하는 직경보다 작은 경우에는 인상 속도를 작게 한다. 또한 제어부 (22) 는, 결정 인상 기구 (18) 의 센서로부터 얻어진 실리콘 단결정 (3) 의 결정 길이 데이터와, 카메라 (20) 의 촬영 화상으로부터 구한 결정 직경 데이터에 기초하여, 석영 도가니 (12) 의 이동량 (도가니 상승 속도) 을 제어한다.
다음으로, 실리콘 단결정 (3) 의 직경 계측 방법에 대하여 설명한다. 실리콘 단결정 (3) 의 인상 공정 중에 그 직경을 제어하기 위해서, 카메라 (20) 로 실리콘 단결정 (3) 과 융액면의 경계부를 촬영하고, 경계부에 발생하는 퓨전 링의 중심 위치 및 퓨전 링의 2 개의 휘도 피크간 거리로부터 실리콘 단결정 (3) 의 직경을 구한다. 또한, 실리콘 융액 (2) 의 액면 위치를 제어하기 위해서, 퓨전 링의 중심 위치로부터 액면 위치를 구한다. 제어부 (22) 는, 실리콘 단결정 (3) 의 직경이 목적으로 하는 직경이 되도록 인상 와이어 (17) 의 인상 속도, 히터 (15) 의 파워, 석영 도가니 (12) 의 회전 속도 등의 인상 조건을 제어한다. 또한 제어부 (22) 는, 액면 위치가 원하는 위치가 되도록 석영 도가니 (12) 의 상하 방향의 위치를 제어한다.
도 3 은, 카메라 (20) 에 의해 촬영되는 실리콘 단결정 (3) 과 실리콘 융액 (2) 의 경계부의 화상을 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 화상 처리부 (21) 는, 실리콘 단결정 (3) 과 실리콘 융액 (2) 의 경계부에 발생하는 퓨전 링 (4) 의 중심 (C0) 의 좌표 위치와 퓨전 링 (4) 상의 임의의 1 점의 좌표 위치로부터 퓨전 링 (4) 의 반경 (r) 및 직경 R = 2r 을 산출한다. 요컨대, 화상 처리부 (21) 는, 고액 계면에 있어서의 실리콘 단결정 (3) 의 직경 (R) 을 산출한다. 퓨전 링 (4) 의 중심 (C0) 의 위치는, 실리콘 단결정 (3) 의 인상 축의 연장선 (5) 과 융액면의 교점이다.
카메라 (20) 는, 실리콘 단결정 (3) 과 융액면의 경계부를 비스듬히 상방으로부터 촬영하기 때문에, 퓨전 링 (4) 을 진원으로서 파악할 수 없다. 그러나, 카메라 (20) 가 설계 상의 정해진 위치에 정해진 각도로 정확하게 설치되어 있으면, 융액면에 대한 시인 각도에 기초하여 대략 타원상의 퓨전 링 (4) 을 진원으로 보정할 수 있고, 보정된 퓨전 링 (4) 으로부터 그 직경을 기하학적으로 산출하는 것이 가능하다.
퓨전 링 (4) 은 메니스커스에서 반사한 광에 의해 형성되는 링상의 고휘도 영역으로서, 실리콘 단결정 (3) 의 전체 둘레에 발생하는데, 엿보기 창 (11e) 으로부터 실리콘 단결정 (3) 의 뒤쪽의 퓨전 링 (4) 까지 볼 수는 없다. 또한 열 차폐체 (16) 의 개구 (16a) 와 실리콘 단결정 (3) 사이의 간극으로부터 퓨전 링 (4) 을 볼 때, 실리콘 단결정 (3) 의 직경이 큰 경우에는, 시인 방향의 가장 앞쪽 (도 7 중 하측) 에 위치하는 퓨전 링 (4) 의 일부도 열 차폐체 (16) 의 뒤쪽에 숨어서 볼 수 없는 경우가 있다. 이 경우, 퓨전 링 (4) 의 시인할 수 있는 부분은, 시인 방향으로부터 보아 앞쪽 좌측의 일부 (4L) 와 앞쪽 우측의 일부 (4R) 뿐이다. 본 발명은, 이와 같이 퓨전 링 (4) 의 일부 밖에 관찰할 수 없는 경우에도 그 일부로부터 그 직경을 산출하는 것이 가능하다.
이상과 같이, 단결정 인상 장치 (10) 는, 챔버 (11) 내를 촬영하는 카메라 (20) 를 구비하고 있고, 카메라 (20) 의 촬영 화상으로부터 고액 계면 근방에 있어서의 실리콘 단결정 (3) 의 직경을 추정하고, 이 직경이 원하는 직경 (예를 들어 300 ㎜ 웨이퍼인 경우 305 ∼ 320 ㎜) 이 되도록, 결정 인상 속도 등의 결정 인상 조건을 제어한다.
단결정 인상 공정 중의 실리콘 단결정은 고온하에서 열 팽창하고 있기 때문에, 그 직경은 챔버 (11) 로부터 취출되어 냉각되었을 때의 직경보다 커져 있다. 이와 같은 열 팽창한 결정 직경에 기초하여 실리콘 단결정의 직경 제어를 실시한 경우에는, 실온하에서의 결정 직경이 목적으로 하는 직경이 되도록 제어하는 것이 어렵다. 그 때문에, 단결정 인상 공정 중의 실리콘 단결정의 직경 제어에서는, 카메라 (20) 의 촬영 화상에 비치는 실리콘 단결정의 고온하에서의 직경을 실온하에서의 직경으로 변환하고, 이 실온하에서의 결정 직경에 기초하여 결정 인상 속도 등의 결정 성장 조건을 제어한다. 이와 같이, 실온일 때의 결정 직경에 기초하여 결정 인상 조건을 제어하는 이유는, 실온일 때의 결정 직경의 관리가 중요하기 때문이다. 즉, 고온하에서 목적으로 하는 직경 대로 인상해도 실온으로 되돌렸을 때에 목적으로 하는 직경보다 작아져 있는 경우에는 제품화할 수 없을 우려가 있기 때문에, 실온일 때의 결정 직경이 목적으로 하는 직경이 되도록 직경 제어를 실시하고 있다.
상기와 같이, 결정 인상 공정 중의 직경 계측치는, 결정 직경을 고온하에서 계측한 값이며, 적어도 열 팽창에서 기인하는 오차를 포함하고 있다. 그 때문에, 실제로 인상된 실리콘 단결정 잉곳의 직경과 비교하여 직경 계측 오차를 분명히 함과 함께, 직경 계측 오차를 수정할 필요가 있다. 그 때문에, 결정 인상 장치 (10) 에 의해 인상된 실리콘 단결정 잉곳은, 그 결정 직경이 실온하에서 정확하게 계측된다.
도 4 는, 직경 계측 장치 (50) 의 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 4 에 나타내는 바와 같이, 직경 계측 장치 (50) 는, 실리콘 단결정 잉곳 (3) 이 탑재되는 스테이지 (51) 와, 스테이지 (51) 상의 실리콘 단결정 잉곳 (3) 의 직경을 측정하는 레이저 측거 장치 (52) 와, 레이저 측거 장치 (52) 를 실리콘 단결정 잉곳 (3) 의 결정 길이 방향을 따라 슬라이드시키는 슬라이드 기구 (53) 와, 레이저 측거 장치 (52) 가 측정한 직경 데이터 및 그 직경 계측 위치를 기억하는 메모리 (54) 와, 메모리 (54) 내의 직경 데이터를 데이터베이스 서버 (60) 에 보내는 통신부 (55) 를 구비하고 있다. 실리콘 단결정 잉곳 (3) 의 직경 데이터는 그 잉곳 ID 및 결정 길이 방향의 직경 계측 위치 데이터와 함께 데이터베이스 서버 (60) 에 보내진다. 실리콘 단결정 잉곳 (3) 의 직경은, 예를 들어 실리콘 단결정 잉곳 (3) 의 선단 (3a) 부터 후단 (3b) 까지 10 ㎜ 간격으로 측정되고, 직경 데이터는 잉곳 ID 및 직경 계측 위치 데이터와 관련 지어진 데이터 테이블로서 메모리 (54) 내에 보존된다. 그 후, 메모리 (54) 내의 데이터 테이블은, 통신부 (55) 로부터 데이터베이스 서버 (60) 에 전송된다.
데이터베이스 서버 (60) 는, 직경 계측 장치 (50) 로부터 보내져 온 실리콘 단결정 잉곳 (3) 의 직경 데이터를 포함하는 데이터 테이블을, 이미 단결정 인상 장치 (10) 로부터 취득하고 있는 당해 실리콘 단결정 잉곳 (3) 의 직경 데이터와 관련 지어 보존한다. 그 후, 단결정 인상 장치 (10) 가 측정한 직경 데이터 (제 1 직경) 와, 직경 계측 장치 (50) 가 실온하에서 실제로 계측한 직경 데이터 (제 2 직경) 를 비교하여 양자의 오차를 산출하고, 이 직경 계측 오차로부터 직경 보정 계수 (α) 의 보정량 (Δα) 을 산출하고, 이 보정량 (Δα) 을 사용하여 직경 계측치의 보정에 사용한 직경 보정 계수 (α) 를 보정한다.
또한, 단결정 인상 공정 중의 실리콘 단결정은, 직경 방향뿐만 아니라 길이 방향으로도 열 팽창하고 있고, 결정 인상 완료 후에 잉곳을 노 밖으로 취출하여 실온하에서 계측했을 때, 결정 길이의 오차도 발생해 있다. 그 때문에, 직경 계측 위치를 단결정 인상 공정 중의 직경 계측 위치와 실온하에서의 직경 계측 위치를 일치시켜 등가의 위치로 하기 위해서는, 열 팽창에 의해 길이 방향으로 단결정이 신장되어 있는 분을 고려하여, 직경 계측 위치를 보정할 필요가 있다. 직경 계측 위치의 보정에는, 미리 준비한 결정 길이 보정 계수 (β) 가 사용된다. 또한, 직경 계측 위치의 기준 위치 (원점) 로는, 단결정의 직동부 (정경부) 의 개시 위치 (직동 개시 위치), 혹은 종 결정의 착액 위치 (결정 인상 개시 위치) 로 할 수 있다.
도 5 는, 직경 보정 계수 (α) 의 보정 방법을 설명하는 플로 차트이다.
도 5 에 나타내는 바와 같이, 단결정 인상 장치 (10) 는, 결정 인상 공정 중에 카메라 (20) 가 촬영한 화상으로부터 구한 직경 계측치 (R0) 및 직경 계측치 (R0) 를 계측한 결정 길이 방향의 직경 계측 위치 (L0) 를 취득한다 (스텝 S11).
다음으로, 직경 계측치 (R0) 및 직경 계측 위치 (L0) 가 고온하에서 열 팽창한 단결정으로부터 구한 값인 것을 고려하여, 직경 보정 계수 (α) 를 사용하여 직경 계측치 (R0) 를 보정하여 실온하에서의 결정 직경 Ra = R0 - α 를 구한다 (스텝 S12). 또한 직경 계측 위치 (L0) 도, 열 팽창의 영향을 제외한 값으로 보정되고, 이로써 실온하에서의 직경 계측 위치 La = L0 - β 를 얻는다 (스텝 S12). 실온하에서의 직경 계측 위치 (La) 와 결정 인상 공정 중의 직경 계측 위치 (L0) 는, 열 팽창분의 β 만큼 상이한 값이지만, 실온하에서는 서로 일치한 직경 계측 위치이다. 이렇게 하여, 결정 인상 공정 중에 측정된 실온하에서의 결정 직경 (Ra) (제 1 직경) 과 그 결정 길이 방향의 직경 계측 위치 (La) 가 구해진다. 이렇게 하여 구해진 결정 직경 (Ra) 에 기초하여, 단결정의 직경 제어가 실시된다.
결정 인상 공정 중에 있어서, 결정 직경 (Ra) 은, 결정 길이 방향으로 예를 들어 1 ㎜ 간격으로 측정되고, 대응하는 직경 계측 위치 (La) 와 함께 데이터베이스 서버 (60) 에 보내져 보존된다. 즉, 데이터베이스 서버 (60) 는, 직경 보정 계수 (α) 에 의해 보정된 결정 직경 (Ra) 및 결정 길이 보정 계수 (β) 에 의해 보정된 직경 계측 위치 (La) 를 취득한다 (스텝 S13). 결정 인상 공정 종료 후, 실리콘 단결정 잉곳 (3) 은 냉각되고, 단결정 인상 장치 (10) 로부터 취출된다.
다음으로, 직경 계측 장치 (50) 가 실리콘 단결정 잉곳 (3) 의 결정 직경을 실온하에서 계측한다 (스텝 S14). 상기와 같이, 결정 직경의 실온하에서의 계측에는 레이저 측거 장치 (52) 가 이용되고, 결정 직경이 높은 정밀도로 계측된다. 이렇게 하여, 결정 직경 (Rb) (제 2 직경) 과 그 결정 길이 방향의 직경 계측 위치 (Lb) 가 구해진다. 결정 직경 (Rb) 도 결정 길이 방향으로 예를 들어 1 ㎜ 간격으로 측정되고, 대응하는 직경 계측 위치 (Lb) 와 함께 데이터베이스 서버 (60) 에 보내져 보존된다. 즉, 데이터베이스 서버 (60) 는, 결정 직경 (Rb) 및 그 직경 계측 위치 (Lb) 를 취득한다 (스텝 S15).
데이터베이스 서버 (60) 는, 단결정 인상 장치 (10) 및 직경 계측 장치 (50) 로부터 보내져 온 결정 직경 데이터를 서로 관련 지어 관리함과 함께, 실온하에서 서로 일치하는 결정 길이 방향의 위치 (La = Lb) 에서 각각 계측된 결정 직경 (Ra) 및 결정 직경 (Rb) 을 사용하여 직경 계측 오차 (ΔR) 를 구한다 (스텝 S16). 직경 계측 오차 (ΔR) 는, 2 개의 결정 직경의 차 ΔR = Ra - Rb 로서 구해도 되고, 2 개의 결정 직경의 비 ΔR = Ra/Rb 로서 구해도 된다.
다음으로, 직경 계측 오차 (ΔR) 에 소정 게인 (G) (0 ＜ G ≤ 1) 을 곱하여 직경 보정 계수 (α) 의 보정량 Δα = ΔR × G 를 구한다 (스텝 S17). 0 보다 크고 1 이하의 값의 게인 (G) 을 곱하지 않는 경우에는, 직경 보정 계수 (α) 를 사용하여 직경 계측치 (R0) 의 보정을 반복하는 동안에 직경 계측 오차 (ΔR) 가 오히려 커져 발산해 가는 경우가 있다. 0 보다 크고 1 이하의 값의 게인 (G) 을 곱하는 것은, 직경 계측 오차 (ΔR) 를 안정적으로 작은 값에 머무르게 하는 효과가 있다. 통상적으로, 직경 계측 오차 (ΔR) 는 매우 작은 것으로부터, 게인 (G) 은 0.5 이하인 것이 바람직하다. 그리고, 현재의 직경 보정 계수 (α) 에 보정량 (Δα) 을 더함으로써, 보정된 직경 보정 계수 α = α ＋ Δα 가 구해진다 (스텝 S18). 즉, 보정 전의 직경 보정 계수를 αold, 보정 후의 직경 보정 계수를 αnew 라고 할 때, αnew = αold ＋ Δα 가 된다. 이렇게 하여 보정된 직경 보정 계수 (αnew) 는, 데이터베이스 서버 (60) 로부터 대응하는 단결정 인상 장치 (10) 에 보내져 기존의 직경 보정 계수가 다시 적히고, 다음 배치에 있어서 결정 직경의 보정 계산에 사용된다 (스텝 S19). 즉, 직경 보정 계수 (αnew) 는, 보정된 직경 계측치 Ra = R0 - α 를 구하기 위해서 사용된다.
도 6(a) 및 (b) 는, 실리콘 단결정 잉곳의 길이 방향의 위치와 직경 보정 계수 (α) 의 대응 관계를 나타내는 모식도이다.
단결정 인상 장치 (10) 가 결정 인상 공정 중에 계측하는 결정 직경을 보정하기 위한 직경 보정 계수 (α) 는, 도 6(a) 에 나타내는 바와 같이 잉곳의 전체 길이에 걸쳐서 동일해도 되고, 혹은 도 6(b) 에 나타내는 바와 같이 결정 길이 방향의 부위 별로 나뉘어 있어도 된다. 전자의 경우, 직경 계측 오차 (ΔR) 의 전체 구간에 있어서의 평균치에 게인 (G) 을 곱한 값을 직경 보정 계수 (α) 의 보정량 (Δα) 으로 할 수 있다. 또한 후자의 경우, 대응하는 직경 보정 계수의 구간 별로 직경 계측 오차 (ΔR) 의 평균치를 구하고, 각 구간에서의 직경 계측 오차 (ΔR) 의 평균치에 게인 (G) 을 곱함으로써, 직경 보정 계수 (α1) 에 대한 보정량 (Δα1) 과, 직경 보정 계수 (α2) 에 대한 보정량 (Δα2) 으로서, 결정 길이 방향으로 상이한 값을 가지는 보정량 (Δα) 을 구할 수 있다.
단결정 인상 장치 (10) 가 결정 인상 공정 중에 계측하는 결정 직경의 오차는, 퓨전 링 (4) 의 휘도 상태가 단결정의 길이 방향에서 상이하기 때문에 단결정의 길이 방향의 위치에 따라 크게 상이한 경우가 있다. 그 때문에, 예를 들어 도 6(b) 에 나타내는 바와 같이, 단결정의 길이 방향의 전반과 후반에서 직경 보정 계수를 상이하게 함으로써, 직경 보정 정밀도를 높이는 것이 가능해진다. 또한, 도 6(b) 에서는 단결정을 2 개의 구간으로 나누고 있지만, 3 개 이상의 구간으로 나누는 것도 가능하다.
직경 보정 계수 (α) 의 보정은 반드시 매 (每) 배치 실시할 필요는 없지만, 정기적으로 실시하는 것이 바람직하다. CZ 법에 의한 단결정의 인상 공정에 있어서, 인상 중인 단결정의 직경 계측은 카메라 (20) 를 사용하여 실시하고 있고, 직경 계측치는 노 내의 미소한 변화의 영향을 받기 쉽기 때문이다. 예를 들어, 단열재가 서서히 열화하여, 노 내의 열 분포가 변화함으로써, 카메라의 촬영 화상에 비치는 메니스커스의 휘도 분포가 변화하고, 이로써 직경 계측치도 변화한다. 따라서, 단결정 인상 장치 (10) 의 사용 상황에 맞추어 정기적으로 직경 보정 계수 (α) 를 보정하는 것이 바람직하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의한 단결정 제조 시스템 (1) 은, 단결정 인상 장치 (10) 의 카메라 (20) 가 결정 인상 공정 중에 촬영한 실리콘 단결정의 화상으로부터 계측한 당해 실리콘 단결정의 결정 직경과 직경 계측 장치 (50) 가 결정 인상 공정 종료 후에 실온하에서 계측한 당해 실리콘 단결정의 결정 직경을 데이터베이스 서버 (60) 에 보존하고, 데이터베이스 서버 (60) 가 이들 결정 직경에 기초하여 직경 계측 오차 (ΔR) 를 산출하고, 직경 계측 오차 (ΔR) 에 기초하여 직경 보정 계수를 보정하고, 보정 후의 직경 보정 계수를 단결정 인상 장치에 설정하기 때문에, 단결정 인상 장치 (10) 는, 다음 배치에 있어서 새로운 직경 보정 계수를 사용하여 직경 계측치를 보정할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 데이터베이스 서버 (60) 는, 새로운 직경 보정 계수를 산출하는 데에 있어서, 보정된 직경 계측치와 실측 직경 사이의 직경 계측 오차에 게인을 곱하여 얻어지는 보정량을 사용하여 기존의 직경 보정 계수를 보정하기 때문에, 직경 보정 계수의 과도한 변동을 억제하여 결정 직경을 안정적으로 보정할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 데이터베이스 서버 (60) 는, 열 팽창의 영향을 고려하여 보정한 직경 계측 위치에 기초하여, 실온하에서 서로 일치하는 직경 계측 위치에 있어서의 보정된 직경 계측치 (제 1 직경) 와 실측 직경 (제 2 직경) 의 비교를 실시하기 때문에, 직경 계측치를 정확하게 보정할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은, 상기의 실시형태로 한정되지 않고, 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변경이 가능하고, 그것들도 본 발명의 범위 내에 포함되는 것은 말할 필요도 없다.
예를 들어, 상기 실시형태에서는 실리콘 단결정의 제조를 예로 들었지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않고, CZ 법에 의해 육성되는 여러 가지 단결정의 제조에 적용할 수 있다.
1 ; 단결정 제조 시스템
2 ; 실리콘 융액
3 ; 실리콘 단결정 (잉곳)
3a ; 실리콘 단결정 잉곳의 선단
3b ; 실리콘 단결정 잉곳의 후단
4 ; 퓨전 링
4L, 4R ; 퓨전 링의 일부
5 ; 인상 축의 연장선
10 ; 단결정 인상 장치
11 ; 챔버
11a ; 메인 챔버
11b ; 풀 챔버
11c ; 가스 도입구
11d ; 가스 배출구
11e ; 엿보기 창
11f ; 단열재
12 ; 석영 도가니
13 ; 흑연 도가니
14 ; 회전 샤프트
15 ; 히터
16 ; 열 차폐체
16a ; 개구
17 ; 인상 와이어
18 ; 와이어 권취 기구
19 ; 샤프트 구동 기구
20 ; 카메라
21 ; 화상 처리부
22 ; 제어부
23 ; 메모리
24 ; 통신부
30 ; 데이터베이스 서버
50 ; 직경 계측 장치
51 ; 스테이지
52 ; 레이저 측거 장치
53 ; 슬라이드 기구
54 ; 메모리
55 ; 통신부
60 ; 데이터베이스 서버
70 ; 통신 네트워크
2 ; 실리콘 융액
3 ; 실리콘 단결정 (잉곳)
3a ; 실리콘 단결정 잉곳의 선단
3b ; 실리콘 단결정 잉곳의 후단
4 ; 퓨전 링
4L, 4R ; 퓨전 링의 일부
5 ; 인상 축의 연장선
10 ; 단결정 인상 장치
11 ; 챔버
11a ; 메인 챔버
11b ; 풀 챔버
11c ; 가스 도입구
11d ; 가스 배출구
11e ; 엿보기 창
11f ; 단열재
12 ; 석영 도가니
13 ; 흑연 도가니
14 ; 회전 샤프트
15 ; 히터
16 ; 열 차폐체
16a ; 개구
17 ; 인상 와이어
18 ; 와이어 권취 기구
19 ; 샤프트 구동 기구
20 ; 카메라
21 ; 화상 처리부
22 ; 제어부
23 ; 메모리
24 ; 통신부
30 ; 데이터베이스 서버
50 ; 직경 계측 장치
51 ; 스테이지
52 ; 레이저 측거 장치
53 ; 슬라이드 기구
54 ; 메모리
55 ; 통신부
60 ; 데이터베이스 서버
70 ; 통신 네트워크
Claims (7)
- CZ 법에 의한 단결정의 인상 공정 중에 상기 단결정의 직경 계측치를 구하고, 직경 보정 계수를 사용하여 상기 직경 계측치를 보정함으로써 상기 단결정의 제 1 직경을 구하고, 상기 제 1 직경에 기초하여 상기 단결정의 직경을 제어하는 단결정 인상 장치와,
상기 단결정 인상 장치가 인상한 상기 단결정의 직경을 실온하에서 계측하여 상기 단결정의 제 2 직경을 구하는 직경 계측 장치와,
상기 단결정 인상 장치 및 직경 계측 장치로부터 상기 제 1 직경 및 상기 제 2 직경을 각각 취득하여 관리하는 데이터베이스 서버를 구비하고,
상기 데이터베이스 서버는, 실온하에서 일치하는 직경 계측 위치에 있어서의 상기 제 1 직경 및 상기 제 2 직경으로부터 상기 직경 보정 계수의 보정량을 산출하고, 상기 보정량을 사용하여 상기 직경 보정 계수를 보정하는 것을 특징으로 하는 단결정 제조 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 단결정 인상 장치는, 상기 단결정의 인상 공정 중에 상기 단결정과 융액의 경계부를 촬영하는 카메라를 갖고, 상기 카메라의 촬영 화상으로부터 상기 단결정의 직경 계측치를 구하는, 단결정 제조 시스템. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 데이터베이스 서버는, 보정 후의 상기 직경 보정 계수를 상기 단결정 인상 장치에 설정하고,
상기 단결정 인상 장치는, 보정 후의 상기 직경 보정 계수를 사용하여, 다음 배치의 단결정의 직경 계측치를 보정하는, 단결정 제조 시스템. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 직경 보정 계수의 보정량은, 실온하에서 일치하는 직경 계측 위치에 있어서의 상기 제 1 직경과 상기 제 2 직경의 차 또는 비에 게인을 곱한 값이며, 상기 게인은 0 보다 크고 1 이하의 값인, 단결정 제조 시스템. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 단결정 인상 장치 및 상기 직경 계측 장치는, 통신 네트워크를 통하여 상기 데이터베이스 서버에 접속되어 있고,
상기 단결정 인상 장치는, 상기 단결정의 상기 제 1 직경, 상기 제 1 직경을 계측했을 때의 직경 계측 위치, 및 상기 단결정의 잉곳 ID 를 상기 데이터베이스 서버에 보내고,
상기 직경 계측 장치는, 상기 단결정의 상기 제 2 직경, 상기 제 2 직경을 계측했을 때의 직경 계측 위치, 및 상기 단결정의 잉곳 ID 를 상기 데이터베이스 서버에 보내고,
상기 데이터베이스 서버는, 상기 단결정 인상 장치로부터의 상기 제 1 직경과 상기 직경 계측 장치에 의한 상기 제 2 직경을 관련 지어 등록하는, 단결정 제조 시스템. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 데이터베이스 서버는, 상기 단결정의 길이 방향의 열 팽창을 고려한 결정 길이 보정 계수를 사용하여, 상기 단결정 인상 장치가 계측한 직경 계측 위치를 보정하고, 보정 후의 직경 계측 위치를 사용하여, 실온하에서 일치하는 직경 계측 위치에 있어서의 상기 제 1 직경 및 상기 제 2 직경으로부터 상기 직경 보정 계수의 보정량을 산출하는, 단결정 제조 시스템. - CZ 법에 의한 단결정의 인상 공정 중에 상기 단결정의 직경 계측치를 구하고, 직경 보정 계수를 사용하여 상기 직경 계측치를 보정함으로써 상기 단결정의 제 1 직경을 구하고, 상기 제 1 직경에 기초하여 결정 직경을 제어하는 단결정 인상 스텝과,
상기 단결정 인상 스텝에서 인상한 상기 단결정의 직경을 실온하에서 계측하여 상기 단결정의 제 2 직경을 구하는 직경 계측 스텝과,
상기 제 1 직경 및 상기 제 2 직경을 각각 취득하여 관리하는 관리 스텝을 구비하고,
상기 관리 스텝은, 실온하에서 일치하는 직경 계측 위치에 있어서의 상기 제 1 직경 및 상기 제 2 직경으로부터 상기 직경 보정 계수의 보정량을 산출하고, 상기 보정량을 사용하여 상기 직경 보정 계수를 보정하는 직경 보정 계수 보정 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 제조 방법.
Applications Claiming Priority (3)
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| JP2009057236A (ja) | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶直径の検出方法および単結晶引上げ装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5653799A (en) * | 1995-06-02 | 1997-08-05 | Memc Electronic Materials, Inc. | Method for controlling growth of a silicon crystal |
| JP4428038B2 (ja) * | 2003-12-04 | 2010-03-10 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶の製造システム及びシリコン単結晶の製造方法並びにシリコン単結晶 |
| JP6447537B2 (ja) * | 2016-02-29 | 2019-01-09 | 株式会社Sumco | 単結晶の製造方法および製造装置 |
| CN108445040B (zh) * | 2018-03-05 | 2021-06-15 | 大连海事大学 | 一种带有热膨胀修正的接触热阻测试方法 |
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2020
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- 2020-10-30 WO PCT/JP2020/040830 patent/WO2021124708A1/ja active Application Filing
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- 2020-10-30 CN CN202080087775.0A patent/CN114761626B/zh active Active
- 2020-11-03 TW TW109138217A patent/TWI785410B/zh active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63242992A (ja) | 1987-03-30 | 1988-10-07 | Kyushu Denshi Kinzoku Kk | 単結晶直径の制御方法 |
| JP2009057236A (ja) | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶直径の検出方法および単結晶引上げ装置 |
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| Publication number | Publication date |
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