TWI411709B - 單晶直徑的控制方法 - Google Patents

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Description

單晶直徑的控制方法
本發明是有關於一種藉由柴氏長晶法(Czochralski method)(以下稱作「CZ法」)自原料熔液提拉生長出單晶時的單晶直徑的控制方法，且特別是有關於一種能夠準確測量出生長中的單晶直徑的單晶直徑的控制方法。
單晶矽(silicon single crystal)為半導體裝置中所使用的矽晶圓的素材，於該單晶矽的製造中廣泛採用了量產性優異的CZ法。於藉由CZ法的單晶的生長(growth of single crystal)中，在維持成減壓下的惰性氣體環境的腔室內，將晶種(seed crystal)浸漬於坩堝(crucible)內所積存的矽的原料熔液中，並將所浸漬的晶種緩慢提拉，藉此於晶種的下方生長出單晶矽。
於生長出單晶時，對單晶的直徑進行逐次測量，並進行對單晶的提拉速度或原料熔液的溫度加以調整的直徑控制，以使單晶直徑達到目標直徑。先前，於對單晶直徑進行測量的方法中，有使用一維相機或二維相機等的光學感測器(optical sensor)的光學方式，及使用荷重計(load cell)等的重量感測器(weight sensor)的重量方式。
於光學方式中，藉由光學感測器對單晶與原料熔液的邊界部(彎液面(meniscus))進行拍攝，且根據該邊界部的圖像資料的亮度分佈而導出單晶的直徑。該方法為如下方法，即，對單晶與原料熔液的邊界部中所出現的亮度高 於周圍的環狀的部分(以下亦稱作「熔融環(fusion ring)」)進行檢測，並換算為單晶的直徑。
於使用一維相機來作為光學感測器的情況下，對相對於橫切熔融環的中心、亦即單晶的中心的線(line)而平行移動的部位進行拍攝，根據出現亮度峰值的畫素間的距離而求出單晶的直徑。於使用二維相機來作為光學感測器的情況下，對熔融環的一半進行拍攝，算出將出現亮度的峰值的畫素連結而成的圓弧，並根據該圓弧而算出熔融環的中心，藉此求出單晶的直徑。
另一方面，於重量方式中，藉由重量感測器來測定單晶的重量，並根據該重量資料與模型(model)重量的重量差而導出單晶的直徑。
通常，於採用光學方式的直徑控制的單晶的生長中，使用金屬線(wire)來作為保持晶種而提拉單晶的提拉軸，而於採用重量方式的直徑控制的單晶的生長中，則是使用被稱作加強桿(force bar)的連桿(rod)來作為提拉軸。
於單晶的直徑控制中，重要的是準確測量出生長中的單晶的直徑。其理由如下。於將所測量的單晶直徑誤判定為大於實際的直徑的情況下，因實際上單晶直徑較小，故而有可能會對製品品質造成不良影響，或進而因單晶直徑未達到製品直徑而引起製品不良的發生，從而會帶來較大的損失。另一方面，於將所測量的單晶直徑誤判定為小於實際的直徑的情況下，因實際上單晶直徑較大，故而有可能單晶的全長變短從而製品良率降低。
然而，於進行上述光學方式的直徑測量的情況下，因對成長界面的熔融環進行測定，故而瞬間直徑變化的響應性優異，從而可準確檢測出測定部位上的微觀的直徑變動的幅度。然而，因伴隨著單晶生長的進行的金屬線(提拉軸)的拉伸、或原材料(石英(quartz)坩堝、石墨(graphite)坩堝、多晶矽(polycrystalline silicon))的尺寸精度、劣化、重量變化等的影響，自光學感測器至作為測定對象的熔融環為止的距離有時會發生變動。因此，於光學方式的直徑測量中，難以檢測出結晶成長方向上所產生的直徑變動的誤差，從而測量出的單晶直徑精度的可靠性欠佳。
與此相對，於進行上述重量方式的直徑測量的情況下，由於是對所成長的單晶的自身的重量進行測定，故而能夠準確檢測出伴隨著單晶生長的進行的結晶成長方向的直徑變動的變化。然而，由於必需要進行處理以排除作用在生長中的單晶上的浮力所引起的直徑變動的影響，故而響應性較差。因此，難以檢測出微觀的直徑變動的幅度，從而測量出的單晶直徑精度的可靠性欠佳。
因此，業界期望於單晶的直徑控制中，有一種能夠準確測量出生長中的單晶的直徑的方法。
例如，專利文獻1中揭示有如下的單晶直徑的控制方法，即，於單晶的生長過程中的直至生長出直體(straight body)部為止的過程中，藉由光學方式的直徑測量來進行直徑控制，其後於使單晶直徑逐漸減小的尾部的形成過程中，切換為重量方式的直徑測量的直徑控制。於該文獻所 揭示的方法中，於尾部的形成過程中，由於熔融環完全被直體部所遮住而無法拍攝到，故而藉由採用重量方式來代替光學方式而進行單晶的直徑控制。
然而，即便為上述專利文獻1中所揭示的單晶直徑的控制方法，在各自的生長過程中，無論利用光學方式及重量方式中的哪一方式來進行直徑測量，均無差別，均無法準確測量出生長中的單晶的直徑。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2003-176199號公報
本發明是鑒於上述問題而完成的，其目的在於提供一種於單晶的生長中進行直徑控制時，能夠準確測量出生長中的單晶的直徑的單晶直徑的控制方法。
本發明者為了達成上述目的而再一次進行積極研究後得到如下見解：於單晶的生長中進行直徑控制時，為了準確測量出單晶的直徑，有效的是同時進行光學方式的直徑測量與重量方式的直徑測量，且根據各自的直徑測量中所導出的單晶直徑的測量值而運算出單晶的直徑值。
本發明是根據上述見解而完成的，其主旨為下述的單晶直徑的控制方法。亦即，於藉由CZ法自原料熔液提拉生長出單晶時，利用光學感測器對單晶與原料熔液的邊界部進行拍攝，同時利用重量感測器對單晶的重量進行測定，根據自上述光學感測器所取得的圖像資料而導出的單 晶直徑的第1測量值、與自上述重量感測器所取得的重量資料而導出的單晶直徑的第2測量值，而運算出單晶的直徑值；根據運算出的直徑值來對單晶的提拉速度及原料熔液的溫度加以調整，從而進行單晶的直徑控制。
該直徑控制方法中，較佳為依序儲存上述第1測量值及第2測量值，並根據所儲存的上述第1測量值及第2測量值的規定期間內的平均值，來對上述直徑值的運算中所使用的運算式的係數進行更新。
根據本發明的單晶直徑的控制方法，同時進行光學方式的直徑測量與重量方式的直徑測量，並根據各自的直徑測量中所導出的單晶直徑的第1測量值與第2測量值而運算出單晶的直徑值，因此與僅在光學方式的直徑測量中、或僅在重量方式的直徑測量中所獲得的直徑值進行比較，而能夠準確測量出生長中的單晶的直徑，從而可進行適當的直徑控制。
以下對本發明的單晶直徑的控制方法的實施形態進行詳細說明。
圖1是模式性地表示可適用本發明的單晶直徑的控制方法的單晶生長裝置的構成的圖。如圖1所示，單晶生長裝置的外圍由腔室1而構成，於腔室1內的中心部配置著坩堝2。坩堝2為雙重結構(double structure)，由內側的石英坩堝2a與外側的石墨坩堝2b而構成。該坩堝2固定 於支持軸3的上端部，且藉由該支持軸3的旋轉驅動及升降驅動，沿圓周方向旋轉的同時沿軸方向升降。
於坩堝2的外側配置著包圍坩堝2的電阻加熱式(resistance heating)的加熱器4，進而於該加熱器4的外側，沿腔室1的內面而配置著隔熱材料5。加熱器4使填充於坩堝2內的多晶矽等的固形原料熔融，藉此，於坩堝2內形成原料熔液6。
於坩堝2的上方，與支持軸3同軸地配置著金屬線等的提拉軸7。提拉軸7藉由設置於腔室1的上端的提拉機構10，於旋轉的同時進行升降。於提拉軸7的前端安裝著晶種8。伴隨提拉軸7的驅動，將晶種8浸漬於坩堝2內的原料熔液6中，在與原料熔液6融合後，使該晶種8一邊旋轉一邊緩慢上升，藉此於晶種8的下方生長出單晶9。
該單晶生長裝置中，為了對生長中的單晶9的直徑進行測量而設置著光學感測器11與重量感測器12。光學感測器11配設於腔室1的外部，並透過設置在腔室1上的觀察窗1a來對單晶9與原料熔液6的邊界部的熔融環進行拍攝。作為光學感測器11，可使用一維相機或二維相機。重量感測器12配設於提拉機構10中，對生長中的單晶9的重量進行測定。作為重量感測器12，可使用荷重計。
光學感測器11及重量感測器12連接於控制部20。控制部20同時取得自光學感測器11而逐次輸出的圖像資料、與自重量感測器12而逐次輸出的重量資料，並根據該些圖像資料與重量資料的雙方進行後述的運算，從而算出 生長中的單晶9的直徑值。而且，控制部20根據所算出的直徑值來對單晶的提拉速度及原料熔液的溫度加以調整，從而進行單晶的直徑控制。
圖2是表示本發明的單晶直徑的控制方法中所使用的控制部的構成的方塊圖。如圖2所示，控制部20包括第1測量值運算部21、第2測量值運算部22、直徑值運算部23、輸出運算部24、及記憶體25。
第1測量值運算部21按照光學方式的直徑測量，根據自光學感測器11所取得的圖像資料而導出單晶直徑的第1測量值。第2測量值運算部22按照重量方式的直徑測量，根據自重量感測器12所取得的重量資料而導出單晶直徑的第2測量值。直徑值運算部23根據由第1測量值運算部21所導出的第1測量值、與由第2測量值運算部22所導出的第2測量值，而運算出單晶的直徑值。
輸出運算部24將直徑值運算部23所算出的直徑值、與應生長的單晶的目標直徑進行比較，以使上述直徑值與目標直徑的直徑差縮小的方式，運算出與提拉速度相對應的提拉機構10的輸出值、及與原料熔液的溫度相對應的加熱器4的輸出值，並將該些輸出值的信號輸出至提拉機構10及加熱器4。藉此，對單晶的提拉速度及原料熔液的溫度加以調整，從而進行單晶的直徑控制。
記憶體25中儲存著與第1測量值運算部21、第2測量值運算部22、直徑值運算部23及輸出運算部24中所使用的運算式相關的資料。而且，記憶體25中按照時間序列 (time series)而依序儲存著由第1測量值運算部21所導出的第1測量值、及由第2測量值運算部22所導出的第2測量值。所儲存的第1測量值及第2測量值能夠用於由直徑值運算部23進行的直徑值的運算中所使用的運算式的校正。
如上述般，本發明中，同時進行光學方式的直徑測量與重量方式的直徑測量，並根據各自的直徑測量中所導出的單晶直徑的第1測量值與第2測量值而運算出單晶的直徑值，因而與僅在光學方式的直徑測量中、或僅在重量方式的直徑測量中所獲得的直徑值進行比較，而能夠準確測量出生長中的單晶的直徑，從而可進行適當的直徑控制。
以下表示上述控制部20中所進行的運算的具體例。該例中，使用一維相機來作為光學感測器11。
直徑值運算部23使用下述(1)的運算式來運算出直徑值。
D=N×A×B…(1)
該式中，D表示直徑值[mm]，N表示一維相機所取得的圖像資料中的亮度峰值間所包含的畫素數[畫素(pixel)個數]，A表示加權因數(weighting factor)[無因次(dimensionless)]，B表示考慮到實際運算效能(actual operational performance)的直徑換算係數[mm/畫素個數]。
此處，加權因數A是根據由第1測量值運算部21所導出的第1測量值、與由第2測量值運算部22所導出的第2測量值而規定的係數，且是每次執行直徑值運算部23的 運算時或規定的週期內被更新的係數。加權因數A例如由下述(2)式來規定。
A=A'×{1-(D1-D2)/D2}…(2)
該式中，A表示更新後的加權因數，A'表示更新前的加權因數，D1表示按照光學方式的直徑測量而儲存的第1測量值的規定期間內的平均值，D2表示按照重量方式的直徑測量而儲存的第2測量值的規定期間內的平均值。光學方式的第1測量值的平均值D1藉由移動平均數(moving average)而求出，重量方式的第2測量值的平均值D2藉由移動平均數或最小平方法(least square method)的平均數而求出。此時，於藉由最小平方法而求出的情況下，因有時所算出的平均值突變，故而有效的是編入與該突變相關的修正。
光學方式的第1測量值的平均值D1藉由移動平均數而求出，且可由下述(3)式來規定。
D1=(D1m-o +D1m-o+1 +…+D1m-1 +D1m )/(o+1)…(3)
上述(3)式中，m表示測量編號，o表示各測量編號中的第1測量值的個數。
重量方式的第2測量值的平均值D2於藉由移動平均數而求出的情況下，可由下述(4)式來規定。
D2=(D2m-o +D2m-o+1 +…+D2m-1 +D2m )/(o+1)…(4)
此處，m表示測量編號，o表示各測量編號中的第2測量值D2i 的個數。而且，D2i 是根據規定區間內的由荷重測量出的單晶重量的實測值而換算的直徑的平均值，且由 下述(5)式而求出(2.33：單晶矽的比重)。
D2i =2√((Wi+1 -Wi )/(π×(Xi+1 -Xi )×2.33))…(5)
其中，將單晶的直體部的提拉方向上的任意的位置設為Xi ，將Xi 處的單晶的重量(荷重計的實測值)設為Wi ，將相對於Xi 僅離開了規定距離的位置設為Xi+1 ，將Xi+1 處的單晶的重量(荷重計的實測值)設為Wi+1 。
其次，重量方式的第2測量值的平均值D2於藉由最小平方法而求出的情況下，可由下述(6)式來規定(2.33：單晶矽的比重)。
D2=2√(W/2.33 π L)…(6)
此處，W是將單晶直體部的區間長度設為L的情況下與L相對應的單晶的重量，且由W=aL+b來表示。
a及b是在如下情況下根據下述(7)式及(8)式而求出的係數，即，當將單晶的直體部的提拉方向上的任意的位置設為Xi 、將Xi 處的單晶的重量(荷重計的實測值)設為Wi 時，將最適合於(Xi 、Wi )的n個資料(X1 、W1 )、(X2 、W2 )…(Xn 、Wn )的1次函數設為W=aX+b。
上述(1)式中的畫素數N藉由如下而獲得：與先前 的使用一維相機的直徑測量同樣地，利用一維相機對相對於橫切熔融環的中心、亦即單晶的中心的線而平行移動的部位進行拍攝，並對所取得的圖像資料進行解析從而求出亮度分佈，且根據該亮度分佈來對亮度峰值間所包含的畫素數進行計數。
而且，上述(1)式中的直徑換算係數B是可根據實際運算效能而設定的常數(constant)，且根據製造條件或裝置構成而成為不同的值。例如，直徑換算係數B可藉由如下數值而設定，即，取得利用游標卡尺(vernier caliper)等實測直徑所得的單晶的圖像，將實測出的直徑除以相機元件數(所取得的單晶的圖像的左右兩端間的畫素數)所得的數值。
於單晶生長中，使用上述(2)式來對上述(1)式的加權因數A進行更新，並對上述(1)式進行校正，藉此能夠跨及單晶的全長而更準確測量出單晶的直徑值D。於使用金屬線來作為提拉軸的情況下，有可能會因伴隨著單晶生長的進行的金屬線的拉伸或金屬線的劣化，而使算出的直徑值D中產生誤差，而藉由對直徑值運算部23中所使用的運算式(上述(1)式)進行校正，則可防止該誤差的產生。
然而，於上述(2)式的情況下，若更新加權因數A的週期過短，則光學方式的第1測量值的平均值D1、及重量方式的第2測量值的平均值D2中，特別是第2測量值的平均值D2中可能產生誤差。因此，為了使平均值D2 中不產生誤差，必需根據所使用的設備機器的構成來適當地設定更新週期。
而且，於根據上述(2)式並利用移動平均數來求出平均值D1、D2的情況下，若求出平均值D1、D2所採用的期間過短，則平均值D1、D2中容易產生不均。因此，為了使平均值D1、D2中不會產生不均，亦必需適當設定求出平均值D1、D2所採用的期間。
[實例] (實例1)
進行生長出外周加工後的直徑為300 mm的單晶錠(single crystal ingot)的試驗。此時，進行使用一維相機的光學方式的直徑測量、及使用荷重計的重量方式的直徑測量，並對結晶長度方向上，藉由光學方式測量出的直徑值的行為(behavior)、及利用重量方式測量出的直徑值修正該光學方式的測量直徑值時的直徑差(修正量)的行為進行調査。於實例1的試驗中，利用移動平均數來求出上述(2)式中的直徑測量值的平均值，且採用60分鐘、45分鐘、30分鐘及15分鐘來作為求出該平均值的期間。
圖3(a)至圖3(d)是表示實例1的試驗結果的圖，圖3(a)表示60分鐘期間內、圖3(b)表示45分鐘期間內、圖3(c)表示30分鐘期間內、及圖3(d)表示15分鐘期間內分別求出直徑測量值的平均值的情況。如圖3(a)至圖3(d)所示，於將算出期間設為15分鐘的情況下，修正量的不均顯著從而無法用於修正。於將算出期間 設為30分鐘、45分鐘及60分鐘的情況下，修正量的不均較小，從而可實現穩定的修正。
(實例2)
實例2中，與上述實例1同樣地，實施單晶錠的生長試驗並進行調査。實例2的試驗中，利用最小平方法來求出直徑測量值的平均值，且採用60分鐘及15分鐘來作為求出該平均值的期間。
圖4(a)及圖4(b)是表示實例2的試驗結果的圖，圖4(a)表示60分鐘期間內、圖4(b)表示15分鐘期間內分別求出直徑測量值的平均值的情況。如該圖所示，於將算出期間設為15分鐘及60分鐘的任一情況下，修正量的不均較小，且可進行穩定的修正。
[產業上的可利用性]
藉由本發明的單晶直徑的控制方法，根據光學方式的直徑測量中所導出的單晶直徑的第1測量值、與重量方式的直徑測量中所導出的單晶直徑的第2測量值而運算出單晶的直徑值，因而與僅在光學方式的直徑測量中、或僅在重量方式的直徑測量中所獲得的直徑值進行比較，而可準確測量出生長中的單晶的直徑，從而可進行適當的直徑控制。
1‧‧‧腔室
1a‧‧‧觀察窗
2‧‧‧坩堝
2a‧‧‧石英坩堝
2b‧‧‧石墨坩堝
3‧‧‧支持軸
4‧‧‧加熱器
5‧‧‧隔熱材料
6‧‧‧原料熔液
7‧‧‧提拉軸
8‧‧‧晶種
9‧‧‧單晶
10‧‧‧提拉機構
11‧‧‧光學感測器
12‧‧‧重量感測器
20‧‧‧控制部
21‧‧‧第1測量值運算部
22‧‧‧第2測量值運算部
23‧‧‧直徑值運算部
24‧‧‧輸出運算部
25‧‧‧記憶體
圖1是模式性地表示可適用本發明的單晶直徑的控制方法的單晶生長裝置的構成的圖。
圖2是表示本發明的單晶直徑的控制方法中所使用的 控制部的構成的方塊圖。
圖3(a)至圖3(d)是表示實例1的試驗結果的圖。
圖4(a)及圖4(b)是表示實例2的試驗結果的圖。
1‧‧‧腔室
1a‧‧‧觀察窗
2‧‧‧坩堝
2a‧‧‧石英坩堝
2b‧‧‧石墨坩堝
3‧‧‧支持軸
4‧‧‧加熱器
5‧‧‧隔熱材料
6‧‧‧原料熔液
7‧‧‧提拉軸
8‧‧‧晶種
9‧‧‧單晶
10‧‧‧提拉機構
11‧‧‧光學感測器
12‧‧‧重量感測器
20‧‧‧控制部

Claims (2)

  1. 一種單晶直徑的控制方法，其特徵在於：於藉由柴氏長晶法自原料熔液提拉生長出單晶時，利用光學感測器對上述單晶與上述原料熔液的邊界部進行拍攝，同時利用重量感測器對上述單晶的重量進行測定；根據自上述光學感測器所取得的圖像資料而導出的上述單晶直徑的第1測量值、與自上述重量感測器所取得的重量資料而導出的上述單晶直徑的第2測量值，而運算出上述單晶的直徑值；以及根據運算出的上述直徑值來對上述單晶的提拉速度及上述原料熔液的溫度加以調整，從而進行上述單晶的直徑控制。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之單晶直徑的控制方法，其中在對上述單晶的上述直徑值進行運算時，使用下述(1)式運算出上述單晶的直徑值D[mm]，依序儲存上述第1測量值及上述第2測量值，藉由下述(2)式並根據所儲存的上述第1測量值的規定期間內的平均值D1[mm]及所儲存的上述第2測量值的規定期間內的平均值D2[mm]，來對上述直徑值的運算中所使用的下述(1)式的加權因數A[無因次]進行更新，D=N×A×B…(1) A=A'×{1-(D1-D2)/D2}…(2)其中，N表示一維相機所取得的圖像資料中的亮度峰 值間所包含的畫素數[畫素個數]，B表示考慮到實際運算效能的直徑換算係數[mm/畫素個數]，上述(2)式中的A表示更新後的加權因數[無因次]，上述(2)式中的A'表示更新前的加權因數。
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101218847B1 (ko) 2010-12-13 2013-01-21 주식회사 엘지실트론 단결정 잉곳 직경 제어시스템 및 이를 포함하는 단결정 잉곳 성장장치
KR101379800B1 (ko) * 2012-07-18 2014-04-01 주식회사 엘지실트론 실리콘 단결정 성장 장치 및 그 제조 방법
KR101554394B1 (ko) * 2013-12-19 2015-09-18 주식회사 엘지실트론 잉곳의 성장공정을 관찰하기 위한 뷰 포트 및 이를 포함하는 잉곳성장장치
JP2016121023A (ja) * 2014-12-24 2016-07-07 株式会社Sumco 単結晶の製造方法
DE102016201778A1 (de) 2016-02-05 2017-08-10 Siltronic Ag Verfahren zum Ermitteln und Regeln eines Durchmessers eines Einkristalls beim Ziehen des Einkristalls
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
KR101874712B1 (ko) * 2016-12-07 2018-07-04 에스케이실트론 주식회사 잉곳 성장 제어장치 및 그 제어방법
US10392721B1 (en) * 2017-08-05 2019-08-27 Nicholas Djeu Laser-heated crystal fiber growth system
JP6885301B2 (ja) * 2017-11-07 2021-06-09 株式会社Sumco 単結晶の製造方法及び装置
CN108624952A (zh) * 2018-04-25 2018-10-09 上海翌波光电科技股份有限公司 一种晶体生长控制装置及控制方法
JP7342847B2 (ja) 2020-11-27 2023-09-12 信越半導体株式会社 シリコン単結晶の製造方法
CN112853478A (zh) * 2021-01-07 2021-05-28 西安奕斯伟硅片技术有限公司 晶体等径生长控制方法及晶体等径生长控制装置
CN112789371A (zh) * 2021-01-11 2021-05-11 眉山博雅新材料有限公司 一种晶体生长控制方法和系统
CN114481318A (zh) * 2022-02-14 2022-05-13 北京青禾晶元半导体科技有限责任公司 一种碳化硅晶体生长的控制方法及装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6226032B1 (en) * 1996-07-16 2001-05-01 General Signal Corporation Crystal diameter control system

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3460483B2 (ja) * 1995-12-27 2003-10-27 信越半導体株式会社 融液面初期位置調整方法
JP3758743B2 (ja) * 1996-04-22 2006-03-22 コマツ電子金属株式会社 半導体単結晶製造装置
JP2003521432A (ja) * 2000-02-01 2003-07-15 エムイーエムシー・エレクトロニック・マテリアルズ・インコーポレイテッド 成長速度および径の偏差を最小にするためにシリコン結晶の成長を制御するための方法
JP2003176199A (ja) 2001-12-06 2003-06-24 Toshiba Ceramics Co Ltd 単結晶引上げ装置および引上げ方法
JP5104129B2 (ja) * 2007-08-31 2012-12-19 信越半導体株式会社 単結晶直径の検出方法および単結晶引上げ装置
JP4984091B2 (ja) * 2008-12-04 2012-07-25 信越半導体株式会社 単結晶直径の検出方法および単結晶引上げ装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6226032B1 (en) * 1996-07-16 2001-05-01 General Signal Corporation Crystal diameter control system

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