Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP6536345B2 - 単結晶製造装置及び融液面位置の制御方法 - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP6536345B2 - 単結晶製造装置及び融液面位置の制御方法 - Google Patents

単結晶製造装置及び融液面位置の制御方法

Info

Publication number
JP6536345B2
JP6536345B2 JP2015202572A JP2015202572A JP6536345B2 JP 6536345 B2 JP6536345 B2 JP 6536345B2 JP 2015202572 A JP2015202572 A JP 2015202572A JP 2015202572 A JP2015202572 A JP 2015202572A JP 6536345 B2 JP6536345 B2 JP 6536345B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
melt surface
surface position
measurement
melt
measuring means
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.)
Active
Application number
JP2015202572A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017075066A (ja
Inventor
泰己 山田
泰己 山田
直樹 増田
直樹 増田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Handotai Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shin Etsu Handotai Co Ltd filed Critical Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority to JP2015202572A priority Critical patent/JP6536345B2/ja
Priority to DE112016004171.3T priority patent/DE112016004171B4/de
Priority to CN201680059722.1A priority patent/CN108138355B/zh
Priority to US15/761,495 priority patent/US10233565B2/en
Priority to PCT/JP2016/004280 priority patent/WO2017064834A1/ja
Priority to KR1020187010244A priority patent/KR102357744B1/ko
Publication of JP2017075066A publication Critical patent/JP2017075066A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6536345B2 publication Critical patent/JP6536345B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B15/00Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/20Controlling or regulating
    • C30B15/22Stabilisation or shape controlling of the molten zone near the pulled crystal; Controlling the section of the crystal
    • C30B15/26Stabilisation 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02Elements
    • C30B29/06Silicon

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)

Description

本発明は、単結晶製造装置及び融液面位置の制御方法に関する。
シリコン単結晶の製造において、所望の品質のシリコン単結晶を安定して製造することは、生産ロスを防止して製品歩留まりを高めるためには重要である。特に、近年の半導体素子の高集積化及びそれに伴う微細化の進展により、シリコン単結晶内の成長欠陥(Grown−in欠陥)をいかに低減させ、低欠陥のシリコン単結晶を安定して製造できるかが課題となっている。
成長欠陥は成長界面における結晶の温度勾配とシリコン単結晶の成長速度から決まることが知られており、成長界面における結晶の温度勾配を高精度に制御することが必要となっている。
成長界面における結晶の温度勾配を制御するために、従来、融液面上方に育成されたシリコン単結晶の周囲を囲うような円筒型の輻射熱を遮断する遮熱部材を設けることが行なわれている。これにより結晶高温時における結晶温度勾配を大きくすることができ、無欠陥結晶を高速で得ることができる。
上記のように、遮熱部材を設けた前記シリコン単結晶製造装置において、成長界面における結晶の温度勾配を正確に制御するためには、融液面と遮熱部材の下端の間隔を精度良く所定の間隔となるよう制御する必要がある。
シリコン単結晶を育成する際に、シリコン単結晶の成長に伴いルツボ内に収容されたシリコン融液が減少し融液面位置が降下していく。そのため、シリコン単結晶の成長にあわせて、融液面位置の降下量を予測し、予測した値に応じて、ルツボ保持軸に上昇指令を与え、ルツボ位置を上昇させることで融液面位置の降下を防ぎ、融液面位置を所定の位置に一定に保つようにして、融液面位置を制御する方法が従来行なわれている。
しかしながら、結晶直径の大型化に伴うルツボ形状の大口径化に伴い、融液面位置はルツボの肉厚のバラつき、操業中に発生するルツボの変形及び膨張により大きく変化してしまう。そのため、上記のような予測した値に応じたルツボ位置の上昇制御のみでは、精度良く融液面位置を所定の位置に保つように制御することが困難となっている。
そのため、例えば、特許文献1や、特許文献2で開示されているような、炉外から融液面位置を測定するためのCCDカメラをチャンバー外部に設け、CCDカメラから得られた画像から測定した結果を基に、融液面位置を精度良く一定の位置に制御する方法がとられている。
具体的には、特許文献1には、シリコン融液上方にある遮熱部材下端に取り付けられた基準反射体と鏡面状となっている前記融液面に反射した前記基準反射体をCCDカメラ等の光学式装置を用いて撮像し、その映像から融液面位置を測定する方法が開示されている。
また、特許文献2には、結晶に対し任意の角度で設置されたCCDカメラを用いた第一の直径計測手段によって計測された結晶直径と、結晶両端に並行に設置された2台のCCDカメラによる第二の直径計測手段によって計測された結晶直径を比較し、前記第一の結晶直径と第二の結晶直径の差から融液面位置を算出する方法が開示されている。
これらのような測定方法により得られた融液面位置を所望の位置とするための制御方法としては、測定された融液面位置と所望の融液面位置から現在の融液面位置の偏差を算出し、算出された偏差に応じてルツボ上昇速度を補正することで融液面位置が所望の位置となるよう制御する方法が取られている。
特開2007−290906号公報 特開2013−170097号公報 国際公開第2010/047039号 特開平01−24089号公報
このような融液面位置の制御が安定的かつ精度良く行われるためには、上記のような融液面位置の測定が常時正常に行なわれていることが前提となる。しかしながら、実際の製造においては、例えば、炉外に設置しているCCDカメラ等の融液面位置測定装置の故障により測定ができなくなる場合や、基準反射体等の融液面位置を測定するための炉内構造部品の破損、炉内の構造部品に付着したシリコン融液を起因とした融液面位置の誤測定など、製造時に発生する様々な事象により、安定した測定ができなくなる(以下、測定異常ともいう)という問題がしばしばあった。
このような測定異常が発生すると、融液面位置が所定の位置となるように制御することができなる。その結果、所望の品質のシリコン単結晶を安定して製造することができなくなる。
本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、融液面位置の測定において測定異常が発生した場合であっても、異常を検知して融液面位置の制御を安定して行うことができる単結晶製造装置及び融液面位置の制御方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明によれば、チョクラルスキー法によりルツボ内に収容した原料融液からシリコン単結晶を引き上げる単結晶製造装置であって、
前記原料融液の融液面位置を測定する少なくとも2つ以上の異なる融液面位置測定手段と、測定した前記融液面位置に基づいて前記融液面位置を制御する制御手段と、前記融液面位置測定手段で測定異常が発生しているかを判断する判断手段を有し、
前記複数の融液面位置測定手段によって前記融液面位置が同時に測定され、前記複数の融液面測定手段の中から前記融液面位置の制御に採用する前記融液面位置測定手段が1つ選択され、該選択された融液面位置測定手段で測定異常が発生していると前記判断手段によって判断された場合に、前記融液面位置の制御に採用する前記融液面位置測定手段が別の前記融液面位置測定手段に切替わるものであることを特徴とする単結晶製造装置を提供する。
このようなものであれば、融液面位置の測定において測定異常が発生した場合に、これを検知して融液面位置の制御に採用する融液面位置測定手段が別の融液面位置測定手段に切替わるので、融液面位置の制御を安定して行うことができる装置となる。
このとき、前記判断手段は、
前記融液面位置測定手段によって測定された前記融液面位置の値の単位時間毎の変化量から、測定異常が発生しているか否かを判断するものであることが好ましい。
このようなものであれば、融液面位置測定手段において測定異常が発生しているか否かをより確実に判断することができる。
また、本発明によれば、チョクラルスキー法によりルツボ内に収容された原料融液からシリコン単結晶を引き上げる際に、前記原料融液の融液面位置を制御する方法であって、
前記融液面位置を少なくとも2つ以上の異なる融液面位置測定手段により同時に測定する工程と、前記複数の融液面測定手段の中から前記融液面位置の制御に採用する前記融液面位置測定手段を1つ選択する工程と、該選択した融液面位置測定手段で測定異常が発生しているかを判断する工程と、前記測定異常が発生していると判断された場合に、前記融液面位置の制御に採用する前記融液面位置測定手段を別の融液面位置測定手段に切替える工程とを有することを特徴とする融液面位置の制御方法が提供される。
このようにすれば、融液面位置の測定において測定異常が発生した場合に、これを検知して融液面位置の制御に採用する融液面位置測定手段を別の融液面位置測定手段に切替えるので、融液面位置の制御を安定して行うことができる。
このとき、前記測定異常が発生しているかを判断する工程において、
前記融液面位置測定手段によって測定された前記融液面位置の値の単位時間毎の変化量から、測定異常が発生しているか否かを判断することが好ましい。
このようにすれば、融液面位置測定手段において測定異常が発生しているか否かをより確実に判断することができる。
本発明の単結晶製造装置及び融液面位置の制御方法であれば、融液面位置の測定において測定異常が発生した場合に、これを検知して融液面位置の制御に採用する融液面位置測定手段が別の融液面位置測定手段に切替わるので、融液面位置の制御を安定して行うことができる。
本発明の単結晶製造装置の一例を示した概略図である。 第1の融液面位置測定手段の一例を示した概略図である。 第2の融液面位置測定手段の一例を示した概略図である。 第2の融液面位置測定手段の説明図である。 本発明の融液面位置の制御方法の一例を示した工程図である。 測定異常が発生しているかを判断する工程において、測定異常が発生しているか否かを判断する処理の一例を示したフローチャートである。 実施例におけるルツボ上昇速度を示したグラフである。 比較例におけるルツボ上昇速度を示したグラフである。
以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
上述したように、融液面位置の測定において測定異常が発生すると、融液面位置を所定の位置となるように制御することができなり、その結果、所望の品質のシリコン単結晶を安定して製造することができなくなるという問題があった。
そこで、本発明者らはこのような問題を解決すべく鋭意検討を重ねた。その結果、原料融液の融液面位置の測定を少なくとも2つ以上の異なる融液面位置測定手段で同時に行い、融液面位置の制御に採用した融液面位置測定手段で測定異常が発生していると判断された場合に、融液面位置の制御に採用する融液面位置測定手段が別の前記融液面位置測定手段に切替わるものとすることを想到した。これにより、融液面位置の測定において測定異常が発生した場合に、これを検知して融液面位置の制御に採用する融液面位置測定手段が別の融液面位置測定手段に切替わるので、融液面位置の制御を安定して行うことができることを発見した。そして、これらを実施するための最良の形態について精査し、本発明を完成させた。
まず、本発明の単結晶製造装置について説明する。図1に示すように、本発明の単結晶製造装置1はチャンバー2と、内側の石英ルツボ3及び外側の黒鉛ルツボ4の二重構造からなるルツボ5、ルツボ5を保持するルツボ保持軸6、ルツボ5の外周に設けられるヒーター7、ヒーター7の外周に設けられるヒーター断熱材8、ルツボ保持軸6と同軸上に設けられる、種結晶9を保持する為のシードチャック10およびシードチャック10を引き上げる為のワイヤー11等から構成される。そして、ルツボ5内に収容された原料融液12の上方には、育成されたシリコン単結晶13の周囲を囲うようにして、輻射熱を遮断する円筒型の遮熱部材14が設けられてる。
そして、原料融液12の融液面位置を測定する少なくとも2つ以上の異なる融液面位置測定手段15と、測定した融液面位置に基づいて融液面位置を制御する制御手段16と、融液面位置測定手段15で測定異常が発生しているかを判断する判断手段17を有する。
以下では、少なくとも2つ以上の異なる融液面位置測定手段15として、第1の融液面位置測定手段15aと、第2の融液面位置測定手段15bの2つを用いた場合を例に説明する。ただし、本発明はこれに限定されず、少なくとも2つ以上の異なる融液面位置測定手段15は例えば3つ以上でもよい。
第1及び第2の融液面位置測定手段15a、15bとして、具体的には、例えば、それぞれ下記に示すようなものを用いることができる。ただし、本発明はこれに限定されず、少なくとも2つ以上の異なる融液面位置測定手段15は、測定方法が同じものであっても、互いに異なるものであってもよい。測定方法が互いに異なるものの場合の方が、どちらか1つで測定異常が発生したとしても互いに影響を及ぼさないので好ましいが、測定方法が同じものであった場合であっても、CCDカメラ等の機器の故障に対してバックアップすることが可能である。
図2に示すように、第1の融液面位置測定手段15aによる融液面位置の測定では、遮熱部材14の下端に取り付けられた石英材等で作製された基準反射体18を用いる。この状態でシリコン単結晶13の製造を行なった場合、鏡面状となっている原料融液12の表面に基準反射体18の反射像19が映る。
このときの基準反射体18及び反射像19が、チャンバー外部に設置したCCDカメラ20aによって撮像される。そして、この撮像結果の画像処理が制御手段16によって行なわれ、画像処理によって得られた基準反射体18と反射像19の距離から、現在の融液面位置が測定される。
図3に示すように、第2の融液面位置測定手段15bによる融液面位置の測定では、シリコン単結晶13に対し任意の角度θとなるように配置されたCCDカメラ20bと、シリコン単結晶13の両端に対し並行となるよう配置されたCCDカメラ20c、20dを用いる。
このとき、図4に示すように、融液面位置が(x)に対し(x’)へ上昇もしくは(x”)へ下降した場合、CCDカメラ20bで撮像した画像から得られる第一の結晶直径値(結晶半径A×2)は融液面位置変化の影響を受け、第一の結晶直径値が(結晶半径A’×2)、(結晶半径A”×2)のように変化する。これに対して2台のCCDカメラ20c、20dでそれぞれ撮像した画像より得られる第二の結晶直径(B)は、融液面位置の変化に対して視野が上下するのみで、その第二の結晶直径値(B)は変化しない(特許文献3)。
このような融液面位置の変化に対し発生する前記二種類の結晶直径値の差分及びCCDカメラ20bの設置角度θから、結晶製造中の融液面位置の変化量が、制御手段16により算出される。この変化量と特許文献4に挙げられるようなシリコン単結晶製造前の融液面位置測定結果を併せることで、現在の融液面位置を得ることができる。
このような第1及び第2の融液面位置測定手段15a、15bであれば、融液面位置の測定方法が互いに異なるものであるので、どちらか1つで測定異常が発生したとしても、互いに影響を及ぼさない。
シリコン単結晶の引き上げの際には、これらの第1及び第2の融液面位置測定手段15a、15bによって融液面位置が同時に測定される。そして、これらの第1及び第2の融液面位置測定手段15a、15bの中から融液面位置の制御に採用する融液面位置測定手段が1つ選択される。
このときの選択については、例えば、各融液面位置測定手段の持つ測定精度や、単結晶製造中に発生する事象に対する測定の安定性などを考慮し、予め制御手段16に設定された各融液面位置測定手段の採用優先順位に基づいて決定される。
このとき、選択された融液面位置測定手段を用いて得られた融液面位置の値と、予め設定しておいた融液面位置設定データの差分が、制御手段16によって演算され算出される。このとき得られた差分の値が、所定の融液面位置に対する測定によって得られた融液面位置のズレ量であり、融液面位置を所定の位置とするために行なうべき融液面位置補正量となる。
そして、融液面位置を補正するためにルツボ保持軸6に与える速度補正量が、制御手段16の演算によって算出される。融液面位置が所定の位置より低かった場合はルツボ位置上昇速度を加速、高かった場合は減速させるように前記ルツボ位置の上昇速度に速度補正量が加算される。このように、融液面位置のズレ量に応じてルツボ位置上昇速度が変化させられることにより、融液面位置が所定の位置に保たれる。
融液面位置の制御に採用された融液面位置測定手段については、その測定結果データより、測定異常が発生していないか判断手段17によって逐次判定される。これによって、測定異常を素早く検知することができる。判定の結果、測定異常が発生しているとされた場合には、融液面位置測定手段が別の融液面位置測定手段に切替わる。例えば、予め各融液面位置測定手段の採用優先順位が制御手段16に設定されている場合には、優先順位が次点の融液面位置測定手段に切替わり、その後、融液面位置の制御が継続される。なお、測定異常の発生が検知されなかった場合には、融液面位置測定手段が切替わらずに、そのまま融液面位置の制御が継続される。
また、判断手段17は、融液面位置測定手段15によって測定された融液面位置の値の単位時間毎の変化量から、測定異常が発生しているか否かを判断するものであることが好ましい。このようなものであれば、融液面位置測定手段15において測定異常が発生しているか否かをより確実に判断することができる。
このような本発明の単結晶製造装置であれば、液面位置の測定において測定異常が発生した場合に、すばやく融液面位置の制御に採用する融液面位置測定手段が別の融液面位置測定手段に切替わるので、融液面位置の制御を安定して行うことができる。
次に、本発明の融液面位置の制御方法について説明する。ここでは、上述した図1に示した本発明の単結晶製造装置1を用いた場合を例に説明するが、本発明はこれに限定されない。
まず、ルツボ5に高純度シリコン多結晶を収容し、ヒーター7でシリコンの融点である約1420℃以上に加熱して溶融し、原料融液12とする。
次にワイヤー11を巻き下げて、シードチャック10に保持される種結晶9の先端を原料融液12の液面に接触させる。その後、ルツボ保持軸6及びワイヤー11をそれぞれ所定の回転方向及び回転速度にて回転させながらワイヤー11を所定の速度で巻き上げ、種結晶9を引き上げることで、種結晶9の下にシリコン単結晶13を育成させる。
この際に、融液面位置を少なくとも2つ以上の異なる融液面位置測定手段15(第1及び第2の融液面位置測定手段15a、15b)により同時に測定する(図5のSP1)。
そして、複数の融液面測定手段の中から融液面位置の制御に採用する融液面位置測定手段を1つ選択する(図5のSP2)。
複数の融液面測定手段より一つを採用する際の方法についてはどのような方法でもよく、例えば、各融液面位置測定手段の持つ測定精度や、単結晶製造中に発生する事象に対する測定の安定性などを考慮し、予め各融液面位置測定手段の採用優先順位を定義しておき、これに基づいて決定することが望ましい。
選択した融液面位置測定手段で測定異常が発生しているかを判断する(図5のSP3)。
融液面位置の制御に選択した融液面位置手段で測定異常が発生しているか否かについては、その測定結果データより、測定異常が発生していないか逐次判定することが好ましい。例えば、融液面位置測定手段によって測定された前記融液面位置の値の単位時間毎の変化量から、測定異常が発生しているか否かを判断することが好ましい。このようにすれば、融液面位置測定手段において測定異常が発生しているか否かを素早く且つより確実に判断することができる。
SP3において、融液面位置測定手段で測定異常が発生しているか否かを判断する判定処理について、具体的には、例えば、図6に示すようなフローチャートに従って行うことができる。
図6に示すように、判定処理は予め設定した単位時間毎に、定周期で行なう。この単位時間の設定については、測定異常の発生後、即座に判定処理による測定異常検出及び切り替え処理が行なわれるように、単結晶製造にかかる時間に対してなるべく短い時間、おおよそ1分以内で設定するのが望ましい。
判定処理にて、判定処理実施直前に得られた融液面位置測定結果(以下、今回値ともいう)と、一周期前の判定処理実施時に保存した、前回の融液面位置測定結果(以下、前回値ともいう)との差分を算出する。算出された差分は、結晶製造工程において上記設定した単位時間が経過した間に融液面位置が変化した量(以下、融液面位置変化量ともいう)を意味する。
この融液面位置変化量が、融液面位置の測定及び制御が正常に行なわれている際の測定結果データを鑑みて予め設定した判定閾値、つまり正常な融液面位置変化量の範疇を超えた場合には、測定異常が発生していると判定できる。
そして、測定異常が発生していると判断された場合に、融液面位置の制御に採用する融液面位置測定手段を別の融液面位置測定手段に切替える(図5のSP4)。
上述したように、予め融液面位置測定手段の採用順位を定義しておいた場合、このように測定異常が発生していると判断されたら、融液面位置の制御に採用している融液面位置測定手段を、優先順位次点のものに切替えればよい。そして、切替えた融液面位置測定手段を用いて融液面位置の制御を継続する。なお、測定異常の発生が検知されなかった場合には、融液面位置測定手段の切替えを行わずに、そのまま融液面位置の制御を継続する。
このように、本発明の融液面位置の制御方法であれば、融液面位置の測定において測定異常が発生した場合に、すばやくこれを検知して融液面位置の制御に採用する融液面位置測定手段を別の融液面位置測定手段に切替えるので、融液面位置の制御を安定して行うことができる。
以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例)
図1に示すような本発明の単結晶製造装置を用いて、図5に示すような本発明の融液面位置の制御方法に従って、融液面位置の制御を行いつつシリコン単結晶の製造を行った。
結晶成長工程時の融液面位置を測定する融液面位置測定手段15としては、測定方法の異なる二種類の第1及び第2の融液面位置測定手段15a、15bを単結晶製造装置1にそれぞれ設置した。融液面位置の制御には、第1の融液面位置測定手段15aの測定結果を優先して採用する設定とした。
第1の融液面位置測定手段15aは、図2に示すような遮熱部材14の下端に取り付けられた基準反射体18と鏡面状の融液面に反射した基準反射体18の反射像19をCCDカメラ20a等の光学式装置を用いて撮像し、その映像から融液面位置を測定する方法とした。また、第2の融液面位置測定手段15bは、図3、4に示すようなシリコン単結晶13に対し45°で設置されたCCDカメラ20bを用いた第一の直径計測手段によって計測された結晶直径と、シリコン単結晶13の両端に平行に設置された2台のCCDカメラ20c、20dによる第二の直径計測手段によって計測された結晶直径を比較し、その差から融液面位置を算出する方法とした。
そして、直径812mmのルツボ5内にシリコン多結晶360kgを収容し、そのシリコン多結晶をヒーター7で加熱溶融してシリコン融液(原料融液12)とした。製造するシリコン単結晶13の直径は300mmとした。
このとき融液面位置の測定異常の判断は1分経過毎に行い、判定閾値は融液面位置変化量1mmとして行った。そして結晶成長工程中の融液面位置補正処理は、直胴部が長さ50mm分成長する間に行われる補正を、結晶の直胴部長さ50mmから100mmにかけてと100mmから150mmにかけて計2回行なう設定とした。この際のルツボ上昇速度設定は0.1mm/minとし、融液面位置の測定結果からルツボ速度補正量は−0.01mm/minとした。
そして、融液面位置補正処理が行なわれている状態で、1回目の補正が終了した後に第1の融液面位置測定手段に対して意図的に測定異常を発生させ、測定異常発生前後のルツボ上昇速度の推移を観察し、図7に示した。
(比較例)
従来の方法でシリコン単結晶の製造を行った。すなわち、融液面位置測定手段を単数とし、実施例のような融液面位置測定手段で測定異常の発生の有無の判別を行わなかった。そして、実施例と同様にして、意図的に測定異常を発生させた。比較例における測定異常発生前後のルツボ上昇速度の推移を観察し、図8に示した。
その結果、比較例では図8に示したように、測定異常を意図的に発生させた2回目の補正処理においては、測定異常により実際の融液面位置に対し低く測定した結果を補正処理に適用したことから、−0.01mm/minの補正量を加えるべきところ、+0.015mm/min程度のルツボ上昇速度補正が行われてしまっている。
一方、実施例では図7に示したように、第1の融液面位置測定手段が測定異常となった2回目の補正処理において、第2の融液面位置測定手段の測定結果を使用した融液面位置制御処理に切り換えられていることにより、安定して−0.01mm/minの補正が加えられており、測定異常発生の影響を受けず融液面位置補正処理が行なわれていることが分かる。
以上のように、融液面位置の制御方法に関して、本発明を用いることで、融液面位置測定時に発生する測定異常の影響を受けること無く、安定して融液面位置を制御することができた。これにより、無欠陥領域を含む高品質なシリコン単結晶を、安定して効率よく得ることができるようになった。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
1…単結晶製造装置、 2…チャンバー、 3…石英ルツボ、 4…黒鉛ルツボ、
5…ルツボ、 6…ルツボ保持軸、 7…ヒーター、 8…ヒーター断熱材、
9…種結晶、 10…シードチャック、 11…ワイヤー、 12…原料融液、
13…シリコン単結晶、 14…遮熱部材、
15、15a、15b…融液面位置測定手段、 16…制御手段、 17…判断手段、
18…基準反射体、 19…反射像、
20a、20b、20c、20d…CCDカメラ。

Claims (4)

  1. チョクラルスキー法によりルツボ内に収容した原料融液からシリコン単結晶を引き上げる単結晶製造装置であって、
    前記原料融液の融液面位置を測定する少なくとも2つ以上の異なる融液面位置測定手段と、測定した前記融液面位置に基づいて前記融液面位置を制御する制御手段と、前記融液面位置測定手段で測定異常が発生しているかを判断する判断手段を有し、
    前記複数の融液面位置測定手段によって前記融液面位置が同時に測定され、前記複数の融液面測定手段の中から前記融液面位置の制御に採用する前記融液面位置測定手段が1つ選択され、該選択された融液面位置測定手段で測定異常が発生していると前記判断手段によって判断された場合に、前記融液面位置の制御に採用する前記融液面位置測定手段が別の前記融液面位置測定手段に切替わるものであることを特徴とする単結晶製造装置。
  2. 前記判断手段は、
    前記融液面位置測定手段によって測定された前記融液面位置の値の単位時間毎の変化量から、測定異常が発生しているか否かを判断するものであることを特徴とする請求項1に記載の単結晶製造装置。
  3. チョクラルスキー法によりルツボ内に収容された原料融液からシリコン単結晶を引き上げる際に、前記原料融液の融液面位置を制御する方法であって、
    前記融液面位置を少なくとも2つ以上の異なる融液面位置測定手段により同時に測定する工程と、前記複数の融液面測定手段の中から前記融液面位置の制御に採用する前記融液面位置測定手段を1つ選択する工程と、該選択した融液面位置測定手段で測定異常が発生しているかを判断する工程と、前記測定異常が発生していると判断された場合に、前記融液面位置の制御に採用する前記融液面位置測定手段を別の融液面位置測定手段に切替える工程とを有することを特徴とする融液面位置の制御方法。
  4. 前記測定異常が発生しているかを判断する工程において、
    前記融液面位置測定手段によって測定された前記融液面位置の値の単位時間毎の変化量から、測定異常が発生しているか否かを判断することを特徴とする請求項3に記載の融液面位置の制御方法。
JP2015202572A 2015-10-14 2015-10-14 単結晶製造装置及び融液面位置の制御方法 Active JP6536345B2 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015202572A JP6536345B2 (ja) 2015-10-14 2015-10-14 単結晶製造装置及び融液面位置の制御方法
DE112016004171.3T DE112016004171B4 (de) 2015-10-14 2016-09-20 Einkristall-Herstellvorrichtung und Verfahren zum Steuern einer Schmelzenoberflächen-Position
CN201680059722.1A CN108138355B (zh) 2015-10-14 2016-09-20 单晶制造装置以及熔液面位置的控制方法
US15/761,495 US10233565B2 (en) 2015-10-14 2016-09-20 Single-crystal manufacturing apparatus and method for controlling melt surface position
PCT/JP2016/004280 WO2017064834A1 (ja) 2015-10-14 2016-09-20 単結晶製造装置及び融液面位置の制御方法
KR1020187010244A KR102357744B1 (ko) 2015-10-14 2016-09-20 단결정 제조장치 및 융액면 위치의 제어방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015202572A JP6536345B2 (ja) 2015-10-14 2015-10-14 単結晶製造装置及び融液面位置の制御方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017075066A JP2017075066A (ja) 2017-04-20
JP6536345B2 true JP6536345B2 (ja) 2019-07-03

Family

ID=58517154

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015202572A Active JP6536345B2 (ja) 2015-10-14 2015-10-14 単結晶製造装置及び融液面位置の制御方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10233565B2 (ja)
JP (1) JP6536345B2 (ja)
KR (1) KR102357744B1 (ja)
CN (1) CN108138355B (ja)
DE (1) DE112016004171B4 (ja)
WO (1) WO2017064834A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12000060B2 (en) 2019-04-29 2024-06-04 Zing Semiconductor Corporation Semiconductor crystal growth method and device

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019066204A1 (ko) 2017-09-29 2019-04-04 주식회사 엘지화학 폴리이미드 전구체 용액 및 이를 이용하여 제조된 폴리이미드 필름
TWI771007B (zh) * 2020-05-19 2022-07-11 環球晶圓股份有限公司 矽單晶錠的製造方法、矽單晶錠及其製造裝置
JP7342822B2 (ja) * 2020-09-03 2023-09-12 株式会社Sumco 単結晶製造装置及び単結晶の製造方法
DE112021005056B4 (de) 2020-12-01 2025-07-24 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Verfahren zum messen eines abstandes zwischen einer unteren endfläche eines wärmeabschirmelements und einer oberfläche einer rohstoffschmelze, verfahren zum steuern eines abstandes zwischen einer unteren endfläche eines wärmeabschirmelements und einer oberfläche einer rohstoffschmelze und verfahren zum herstellen eines siliziumeinkristalls

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6424089A (en) 1987-07-21 1989-01-26 Shinetsu Handotai Kk Device for adjusting initial position of melt surface
JP3528758B2 (ja) 2000-05-31 2004-05-24 三菱住友シリコン株式会社 単結晶引き上げ装置
JP4109843B2 (ja) * 2001-07-16 2008-07-02 コバレントマテリアル株式会社 単結晶引き上げ装置および引き上げ方法
JP4929817B2 (ja) 2006-04-25 2012-05-09 信越半導体株式会社 基準反射体と融液面との距離の測定方法、及びこれを用いた融液面位置の制御方法、並びにシリコン単結晶の製造装置
JP5194295B2 (ja) * 2007-08-24 2013-05-08 Sumco Techxiv株式会社 Cz法による単結晶引き上げ装置内の液面レベル測定方法
JP5109928B2 (ja) 2008-10-21 2012-12-26 信越半導体株式会社 単結晶直径の検出方法、及びこれを用いた単結晶の製造方法、並びに単結晶製造装置
JP5664573B2 (ja) 2012-02-21 2015-02-04 信越半導体株式会社 シリコン融液面の高さ位置の算出方法およびシリコン単結晶の引上げ方法ならびにシリコン単結晶引上げ装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12000060B2 (en) 2019-04-29 2024-06-04 Zing Semiconductor Corporation Semiconductor crystal growth method and device

Also Published As

Publication number Publication date
DE112016004171T5 (de) 2018-05-24
US10233565B2 (en) 2019-03-19
KR102357744B1 (ko) 2022-02-03
KR20180063124A (ko) 2018-06-11
DE112016004171B4 (de) 2025-02-13
CN108138355A (zh) 2018-06-08
US20180266011A1 (en) 2018-09-20
CN108138355B (zh) 2020-07-24
WO2017064834A1 (ja) 2017-04-20
JP2017075066A (ja) 2017-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6536345B2 (ja) 単結晶製造装置及び融液面位置の制御方法
JP5167651B2 (ja) 遮熱部材下端面と原料融液面との間の距離の測定方法、及びその距離の制御方法
JP4918897B2 (ja) シリコン単結晶引上方法
KR101378558B1 (ko) 기준 반사체와 융액면과의 거리의 측정방법,및 이것을 이용한 융액면 위치의 제어방법,및 실리콘 단결정의 제조장치
US8349074B2 (en) Method for detecting diameter of single crystal, single-crystal manufacturing method by using the same and single-crystal manufacturing apparatus
KR101729472B1 (ko) 차열부재 하단면과 원료 융액면 사이의 거리 측정 방법 및 제어 방법, 그리고 실리콘 단결정의 제조 방법
JP4930487B2 (ja) 融液面と炉内構造物の下端部との距離の測定方法、及びこれを用いた融液面位置の制御方法、並びに単結晶の製造方法及び単結晶製造装置
JP5924090B2 (ja) 単結晶引き上げ方法
JP6036709B2 (ja) シリコン単結晶の直径検出用カメラのカメラ位置の調整方法及びカメラ位置調整治具
JP6256284B2 (ja) 遮熱部材下端面と原料融液面との間の距離の測定方法及びシリコン単結晶の製造方法
KR101339149B1 (ko) 잉곳 성장 장치의 제어 시스템 및 방법
TWI762268B (zh) 單結晶製造裝置及單結晶的製造方法
JP6642234B2 (ja) 単結晶の製造方法および装置
JP6665798B2 (ja) 単結晶製造方法及び単結晶製造装置
KR101758983B1 (ko) 잉곳 성장장치 및 그 성장방법
JP7571618B2 (ja) 原料融液の表面の状態の検出方法、単結晶の製造方法、及びcz単結晶製造装置
JP6090501B2 (ja) 単結晶引き上げ方法
KR101528106B1 (ko) Cop 발생을 판정하는 방법 및 잉곳 성장 방법
JP2025011975A (ja) シリコン単結晶製造装置及びシリコン単結晶の製造方法
JP2011032106A (ja) シリコン単結晶の製造方法
JP2016050157A (ja) 単結晶の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170920

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20181016

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190507

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190520

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6536345

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250