JPH0196088A - 単結晶の直径制御方法 - Google Patents
単結晶の直径制御方法Info
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- JPH0196088A JPH0196088A JP25326087A JP25326087A JPH0196088A JP H0196088 A JPH0196088 A JP H0196088A JP 25326087 A JP25326087 A JP 25326087A JP 25326087 A JP25326087 A JP 25326087A JP H0196088 A JPH0196088 A JP H0196088A
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (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制御する方法
に関する。
の製造において、単結晶の直径を精度よく制御する方法
に関する。
IC5LSI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、C2法がよく知られている。この方
法は、第2図の模式図に示すように、回転するるつぼ1
に容れたシリコン等の原料融液2を、ワイヤ3によりる
つぼ1に対して回転させながら引き上げ凝固させて、柱
状の単結晶4を製造するものである。製造された単結晶
は、円柱状のインゴットに仕上げられるが、その際の歩
留りを上げるため、単結晶4は各部分で同じ直径に制御
することが要求される。
の製造方法として、C2法がよく知られている。この方
法は、第2図の模式図に示すように、回転するるつぼ1
に容れたシリコン等の原料融液2を、ワイヤ3によりる
つぼ1に対して回転させながら引き上げ凝固させて、柱
状の単結晶4を製造するものである。製造された単結晶
は、円柱状のインゴットに仕上げられるが、その際の歩
留りを上げるため、単結晶4は各部分で同じ直径に制御
することが要求される。
従来から、特開昭48−50983、特開昭48−53
973等に提案されている様に、この直径を制御する方
法として、単結晶成長部5のフユージッンリング11を
光学的手段6で測光し、その値から単結晶4の直径を推
定し、推定された直径が目標値に一致するよう、単結晶
4の引き上げ速度を調整することが行われている。
973等に提案されている様に、この直径を制御する方
法として、単結晶成長部5のフユージッンリング11を
光学的手段6で測光し、その値から単結晶4の直径を推
定し、推定された直径が目標値に一致するよう、単結晶
4の引き上げ速度を調整することが行われている。
−mに単結晶を引上げる場合、引上速度が速い程、生産
量が増大する。しかし、引上速度を上げると単結晶の断
面が真円から外れて結晶格子に固有の不規則な外形を持
つ傾向が強くなる。第5図はこの傾向を示したもので、
結晶ミラー指数く100〉では四角形(同図(イ))、
く111〉では六角形(同図(ロ))、<511>では
五角形(同図(ハ))になる傾向が強い。そして、この
ような傾向が強まると、第4図に示すように単結晶外形
12のただし、φmax:最大直径 φmin:最小直径 が増大し、製品となるべき内接円13の部分に比し表面
の凸凹による切削代14が増え、歩留りを低下させる。
量が増大する。しかし、引上速度を上げると単結晶の断
面が真円から外れて結晶格子に固有の不規則な外形を持
つ傾向が強くなる。第5図はこの傾向を示したもので、
結晶ミラー指数く100〉では四角形(同図(イ))、
く111〉では六角形(同図(ロ))、<511>では
五角形(同図(ハ))になる傾向が強い。そして、この
ような傾向が強まると、第4図に示すように単結晶外形
12のただし、φmax:最大直径 φmin:最小直径 が増大し、製品となるべき内接円13の部分に比し表面
の凸凹による切削代14が増え、歩留りを低下させる。
本発明は、この問題点を解決して歩留りを良好ならしめ
る単結晶の直径制御法を提供するものである。
る単結晶の直径制御法を提供するものである。
本発明の直径制御方法は、第1図に示すように単結晶4
が1回転する間に複数回単結晶4の直径を測定し、その
最大寸法と最小寸法との差の最小寸法に対する比、すな
わち変形率を0に近づけるよう、好ましくはO〜0.0
2の間の任意の値で制御するよう単結晶4の引上速度お
よび/または原料融液2の温度を制御し、これを単結晶
4の全長にわたって続けるものである。
が1回転する間に複数回単結晶4の直径を測定し、その
最大寸法と最小寸法との差の最小寸法に対する比、すな
わち変形率を0に近づけるよう、好ましくはO〜0.0
2の間の任意の値で制御するよう単結晶4の引上速度お
よび/または原料融液2の温度を制御し、これを単結晶
4の全長にわたって続けるものである。
本発明の方法において、単結晶1回転当りの直径測定回
数は、多いほど精度が向上し好ましいが、特に1回転当
り10回以上が好ましい、その理由は次のとおりである
。
数は、多いほど精度が向上し好ましいが、特に1回転当
り10回以上が好ましい、その理由は次のとおりである
。
例えばミラー指数HOO)の方位で単結晶を引上げた場
合、最も細い部分は晶癖線の両側10度付近に出現する
。すなわち最大でも20度毎に測定する必要がある。従
って測定誤差を0.1mm以下にするには円周を最低2
0分割することが必要であり、これは1回転当りの直径
測定回数を工0回にすることで実現できる。
合、最も細い部分は晶癖線の両側10度付近に出現する
。すなわち最大でも20度毎に測定する必要がある。従
って測定誤差を0.1mm以下にするには円周を最低2
0分割することが必要であり、これは1回転当りの直径
測定回数を工0回にすることで実現できる。
単結晶の引き上げに際して、変形率を0に近づけるよう
に制?コするので、変形率を最適に保つことができる。
に制?コするので、変形率を最適に保つことができる。
したがって生産能率は高く、歩留りも良くすることがで
きる。
きる。
以下、本発明の方法を実施例をまじえ具体的に説明する
。
。
直径測定の行い方は、従来の方法がそのまま適用できる
。第2図および第3図面の簡単な説明すると、CCDカ
メラ6がるつぼ1の斜め上方から原料融液2と単結晶4
との境界面中央に向けて水平方向の輝度分布を測定する
ように設置しである。CCDカメラ6の出力信号は処理
装置7を経て直径計算装置8に入力される。処理装置8
では、第3図(イ)(ロ)に示すように、上記輝度分布
をしきい値9により二硫化する。そして同図(ハ)に示
すように、フュージョンリングの測光方向両端に対応す
る2つの1信号の両端の画素子番号をNA 、NAとす
れば単結晶の直径φ(鶴)は φ−8×(NA−NI)〔1〕A) ただし、S:画素子の幅(n) として計算装置日により測定される。
。第2図および第3図面の簡単な説明すると、CCDカ
メラ6がるつぼ1の斜め上方から原料融液2と単結晶4
との境界面中央に向けて水平方向の輝度分布を測定する
ように設置しである。CCDカメラ6の出力信号は処理
装置7を経て直径計算装置8に入力される。処理装置8
では、第3図(イ)(ロ)に示すように、上記輝度分布
をしきい値9により二硫化する。そして同図(ハ)に示
すように、フュージョンリングの測光方向両端に対応す
る2つの1信号の両端の画素子番号をNA 、NAとす
れば単結晶の直径φ(鶴)は φ−8×(NA−NI)〔1〕A) ただし、S:画素子の幅(n) として計算装置日により測定される。
本発明の直径制御方法においては、このような直径測定
を単結晶が1回転する間に複数回、好ましくは10回以
上行う。そして、その中から最小寸法と最大寸法をとり
出し、変形率を求める。
を単結晶が1回転する間に複数回、好ましくは10回以
上行う。そして、その中から最小寸法と最大寸法をとり
出し、変形率を求める。
例えば、直径測定を単結晶1回転当り13回行うとして
、第1図に1.2.−・−、13で示した部分の直径φ
1.φ2.・−−一−−−・・、φ1.がφ+=129
n φ、−128,4tm φ3=129.1曹婁 φ、=131.On φS−129,5曹曹 φへ=128.5−1 φ、、−129.On であったとすれば、これらのφ、〜φ1.を小さな順に
並び換え、最大値φma x(この場合φ4−131.
0龍)と、最小値φm1n(この場合φ2=128.4
■會)から mm i n を計算するのである。
、第1図に1.2.−・−、13で示した部分の直径φ
1.φ2.・−−一−−−・・、φ1.がφ+=129
n φ、−128,4tm φ3=129.1曹婁 φ、=131.On φS−129,5曹曹 φへ=128.5−1 φ、、−129.On であったとすれば、これらのφ、〜φ1.を小さな順に
並び換え、最大値φma x(この場合φ4−131.
0龍)と、最小値φm1n(この場合φ2=128.4
■會)から mm i n を計算するのである。
そして変形率が求まると、この変形率を0に近づけるよ
う引上速度および/または原料融液温度を制御し、この
制御を単結晶の全長にわたって実施する。この場合、目
標直径を確保するための一般的な直径制御を合せて実施
していることは言うまでもない。
う引上速度および/または原料融液温度を制御し、この
制御を単結晶の全長にわたって実施する。この場合、目
標直径を確保するための一般的な直径制御を合せて実施
していることは言うまでもない。
このような直径制御を更に実際的に説明すると、引上ら
れた単結晶の平均直径φ(1)を目標直径φ。にするた
めの引上速度vPと、測定直径φ(1)との関係は一般
的に次式のごとき直径制御関数により示され得る。
れた単結晶の平均直径φ(1)を目標直径φ。にするた
めの引上速度vPと、測定直径φ(1)との関係は一般
的に次式のごとき直径制御関数により示され得る。
VP =V (jり 十P ・(φ(t)
+110 )t ただし、vp:引上速度(mm/mi n)v<it’
>:平均引上速度で引上長さ!(直径φ によって定ま
る)の関数(mm/m1n) φ(t):測定直径で時間t(min)の関数(mm) φ。:目標直径(mm) P :係数(1/m1n) ! =積分時間(17min富) D :微分係数 すなわち、+11式で示されるように、引上速度Vpは
、平均引上速度v (gと、常時連続的に測定される測
定直径φ(1)と目標直径φ。との差について比例係数
Pをもつ比例値と、τ時間経過中の積分値に比例した積
分係数!をもつ積分比例値と、微分値についての微分係
数りをもつ微分比例値との合計にて表わされるのである
。
+110 )t ただし、vp:引上速度(mm/mi n)v<it’
>:平均引上速度で引上長さ!(直径φ によって定ま
る)の関数(mm/m1n) φ(t):測定直径で時間t(min)の関数(mm) φ。:目標直径(mm) P :係数(1/m1n) ! =積分時間(17min富) D :微分係数 すなわち、+11式で示されるように、引上速度Vpは
、平均引上速度v (gと、常時連続的に測定される測
定直径φ(1)と目標直径φ。との差について比例係数
Pをもつ比例値と、τ時間経過中の積分値に比例した積
分係数!をもつ積分比例値と、微分値についての微分係
数りをもつ微分比例値との合計にて表わされるのである
。
ところが、このような+11式による直径制御では、結
晶方向によって生じる多角形化等の外乱に対して対処で
きない、そこで、本発明の直径制御方法では、このよう
な外乱変形等に対処すべく前記〔1〕式に変形率σの関
数である補正関数F(σ)を付加して改良した下記の如
き直径制御関数式を用いるのである。
晶方向によって生じる多角形化等の外乱に対して対処で
きない、そこで、本発明の直径制御方法では、このよう
な外乱変形等に対処すべく前記〔1〕式に変形率σの関
数である補正関数F(σ)を付加して改良した下記の如
き直径制御関数式を用いるのである。
v、=v <t> +p・ (φ(1)−φ。)t
+F(σ) −・−・・−・−・・ (2
)(2)式は単結晶が一定の平均直径になるような直径
φ(【)の変化と引上速度の制御下にあって、単結晶外
形12の変形率を小さく制御することを意味し、その結
果は単結晶が一定の平均直径であってもその周方向の外
形変動が少なく、歩留りを向上させ得ることになる。
)(2)式は単結晶が一定の平均直径になるような直径
φ(【)の変化と引上速度の制御下にあって、単結晶外
形12の変形率を小さく制御することを意味し、その結
果は単結晶が一定の平均直径であってもその周方向の外
形変動が少なく、歩留りを向上させ得ることになる。
以上の方法で実際に単結晶シリコンの直径制御を行った
結果を従来法の場合と比較して次に説明する。
結果を従来法の場合と比較して次に説明する。
本発明法では単結晶が1回転する毎に13回の直径測定
を行い、その中から最小寸法と最大寸法をとり出して、
変形率を求め、変形率が0.005土o、oosに収ま
るように引上速度を調整しながら単結晶直径を目標直径
に管理した。すなわち、変形率が0.005以上の場合
には引上速度を小さ(し、変形率がo、 o o sよ
り小さい場合には引上速度を大きくした。一方、従来法
ではこのような変形率による補正は行わず、最小直径を
目標直径にすべく制御しながら引上を行った。また、従
来法としては、平均引上速度を本発明法と同一の1゜I
n/分としたもの、これより小さい1. Owm /分
としたものの二種類を実施した0条件を整理して第1表
に示す。
を行い、その中から最小寸法と最大寸法をとり出して、
変形率を求め、変形率が0.005土o、oosに収ま
るように引上速度を調整しながら単結晶直径を目標直径
に管理した。すなわち、変形率が0.005以上の場合
には引上速度を小さ(し、変形率がo、 o o sよ
り小さい場合には引上速度を大きくした。一方、従来法
ではこのような変形率による補正は行わず、最小直径を
目標直径にすべく制御しながら引上を行った。また、従
来法としては、平均引上速度を本発明法と同一の1゜I
n/分としたもの、これより小さい1. Owm /分
としたものの二種類を実施した0条件を整理して第1表
に示す。
第 1 表
第6図は、得られた単結晶の最大直径と最小直径を単結
晶長手方向の7箇所(有効部トップから0.100.2
00〜600の位置)で測定した結果を示したものであ
る。
晶長手方向の7箇所(有効部トップから0.100.2
00〜600の位置)で測定した結果を示したものであ
る。
第6図から明らかなように、本発明法では単結晶の全長
にわたって変形率が0.005±o、oos以下に制御
され、目標直径に対するズレが小さく、製品直径との間
に十分な余裕がある。これに対し、本発明法と同一の平
均引上速度を与えた従来法Iで゛は、変形率が長手方向
平均で0.02に増大しており、製品化に当っての切削
加工では、切削量が本発明法の場合に比べて約1.5%
増大した。また、この従来法Iでは特に問題となってい
ないが、変形率が大きい場合は局部的に製品直径を下回
る箇所が生じ、単結晶全体が欠陥品になる危険性も増す
、また、従来法■では変形率は0.07に収まっており
、切削量も本発明法の場合と大差はないが、引上速度は
本発明法に比べて、9%低下させており、製造能率とい
う点では著しく劣る。
にわたって変形率が0.005±o、oos以下に制御
され、目標直径に対するズレが小さく、製品直径との間
に十分な余裕がある。これに対し、本発明法と同一の平
均引上速度を与えた従来法Iで゛は、変形率が長手方向
平均で0.02に増大しており、製品化に当っての切削
加工では、切削量が本発明法の場合に比べて約1.5%
増大した。また、この従来法Iでは特に問題となってい
ないが、変形率が大きい場合は局部的に製品直径を下回
る箇所が生じ、単結晶全体が欠陥品になる危険性も増す
、また、従来法■では変形率は0.07に収まっており
、切削量も本発明法の場合と大差はないが、引上速度は
本発明法に比べて、9%低下させており、製造能率とい
う点では著しく劣る。
第7図は第1表の条件(本発明法)において、直径の測
定回数を変化させた場合の、測定回数と変形率(長手方
向平均値)との関係を示したものである。
定回数を変化させた場合の、測定回数と変形率(長手方
向平均値)との関係を示したものである。
同図から、測定回数を増すことにより変形率が小さくな
り、特に10回以上で大巾な効果の得られていることわ
かる。
り、特に10回以上で大巾な効果の得られていることわ
かる。
以上の説明から明らかなように、本発明の方法によれば
単結晶の変形率が低下され、目標直径に対するズレが抑
制される。その結果、切削加工における切削量が低減す
るとともに、製品直径を局部的に下回る危険性が減少し
、目標直径を製品直径に近づけることができるようにな
るので、この面からも歩留りの向上を測ることができ、
更に、引上速度も増大させることができるので、単結晶
乃至製品ウェハの製造コスト引下げに大きな効果が発揮
される。
単結晶の変形率が低下され、目標直径に対するズレが抑
制される。その結果、切削加工における切削量が低減す
るとともに、製品直径を局部的に下回る危険性が減少し
、目標直径を製品直径に近づけることができるようにな
るので、この面からも歩留りの向上を測ることができ、
更に、引上速度も増大させることができるので、単結晶
乃至製品ウェハの製造コスト引下げに大きな効果が発揮
される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明法に係る直径測定位置を示す模式図、第
2図は一般的な単結晶引上げと単結晶の直径測定を示す
模式図、第3図は単結晶の直径測定における信号処理手
順を示す線図、第4図は単結晶外形断面の形状を示す模
式図、第5図は単結晶の結晶ミラー指数による断面変形
を示す模式図1、 第6図および第7図は本発明の効
果を示すグラフである。 l:るつぼ、2:原料融液、3:ワイヤ、4:単結晶、
5:単結晶成長部、6:光学的手段(CODカメラ)、
7:出力信号の処理装置、8:直径針n装置、9:しき
い値、11:フュージョンリング。 出 願 人 大阪チタニウム製造株式会社第 1 日 第 5 口 〔1〕1> 第6図 変形率 結晶長[mm1 ff、7図
2図は一般的な単結晶引上げと単結晶の直径測定を示す
模式図、第3図は単結晶の直径測定における信号処理手
順を示す線図、第4図は単結晶外形断面の形状を示す模
式図、第5図は単結晶の結晶ミラー指数による断面変形
を示す模式図1、 第6図および第7図は本発明の効
果を示すグラフである。 l:るつぼ、2:原料融液、3:ワイヤ、4:単結晶、
5:単結晶成長部、6:光学的手段(CODカメラ)、
7:出力信号の処理装置、8:直径針n装置、9:しき
い値、11:フュージョンリング。 出 願 人 大阪チタニウム製造株式会社第 1 日 第 5 口 〔1〕1> 第6図 変形率 結晶長[mm1 ff、7図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 〔1〕るつぼ(1)中の原料融液(2)をるつぼ(1)
に対して回転させながら柱状に引き上げて凝固させる単
結晶(4)の製造において、単結晶(4)が1回転する
間に複数回単結晶(4)の直径を測定し、その最大寸法
と最小寸法との差の最小寸法に対する比を0に近づける
よう単結晶(4)の引上速度および/または原料融液(
2)の温度を制御することを特徴とする単結晶の直径制
御方法。 〔2〕最大寸法と最小寸法との差の最小寸法に対する比
を0〜0.02の間の任意の値になるように単結晶(4
)の引上速度および/または原料融液(2)の温度を制
御することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の単
結晶の直径制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25326087A JPH0196088A (ja) | 1987-10-07 | 1987-10-07 | 単結晶の直径制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25326087A JPH0196088A (ja) | 1987-10-07 | 1987-10-07 | 単結晶の直径制御方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0196088A true JPH0196088A (ja) | 1989-04-14 |
Family
ID=17248801
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25326087A Pending JPH0196088A (ja) | 1987-10-07 | 1987-10-07 | 単結晶の直径制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0196088A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03275586A (ja) * | 1990-03-26 | 1991-12-06 | Mitsubishi Materials Corp | シリコン単結晶ウェーハの製造方法 |
CN110512279A (zh) * | 2019-10-15 | 2019-11-29 | 宁夏银和新能源科技有限公司 | 能够提高收尾成功率的单晶炉收尾方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57156397A (en) * | 1981-03-23 | 1982-09-27 | Toshiba Corp | Device for pulling up crystal |
-
1987
- 1987-10-07 JP JP25326087A patent/JPH0196088A/ja active Pending
Patent Citations (1)
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