JPH0196089A - 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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- JPH0196089A JPH0196089A JP25326187A JP25326187A JPH0196089A JP H0196089 A JPH0196089 A JP H0196089A JP 25326187 A JP25326187 A JP 25326187A JP 25326187 A JP25326187 A JP 25326187A JP H0196089 A JPH0196089 A JP H0196089A
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Landscapes
- 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(チョクラルスキー法)による単結晶
の製造において、単結晶の直径を制御する方法に関する
。
の製造において、単結晶の直径を制御する方法に関する
。
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2図の模式図に示すように、るつぼl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
対して相対的に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す
ることが要求される。
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2図の模式図に示すように、るつぼl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
対して相対的に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す
ることが要求される。
従来から、特開昭48−50988、特開昭48−58
978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のフュージョンリング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直径(〉製品直径)に一致
するよう、単結晶4の引き上げ速度等を調整することが
行われている。
978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のフュージョンリング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直径(〉製品直径)に一致
するよう、単結晶4の引き上げ速度等を調整することが
行われている。
ところで、従来の直径制御の基本は単結晶の断面形状を
真円とみなし、もっばら長手方向で如何に均一な直径分
布を確保するかという点にあった。
真円とみなし、もっばら長手方向で如何に均一な直径分
布を確保するかという点にあった。
しかし、単結晶の断面形状は、実際には真円でなく、結
晶方位に固存な多角形を示す傾向がある。
晶方位に固存な多角形を示す傾向がある。
第4図はこの傾向を示したもので、結晶ミラー指数<1
00>では四角形(同図(イ))、(111〉では六角
形(同図(ロ))、<51Nでは五角形(同図(ハ))
になる傾向が強い。
00>では四角形(同図(イ))、(111〉では六角
形(同図(ロ))、<51Nでは五角形(同図(ハ))
になる傾向が強い。
引き上げられた単結晶は、前述したとおりウェハーに切
断される前に、切削加工により直径が長手方向で均一(
製品直径)に仕上げられるが、従来のような長手方向主
体の直径制御では、上述した断面形状の多角形化に起因
して、この切削加工時に大きな無駄を生しているのであ
る。
断される前に、切削加工により直径が長手方向で均一(
製品直径)に仕上げられるが、従来のような長手方向主
体の直径制御では、上述した断面形状の多角形化に起因
して、この切削加工時に大きな無駄を生しているのであ
る。
すなわち、第4図に示すように断面形状が多角形化する
と、長手方向に十分な直径側jnが行われていても周方
向で局部的に小径な部分が生じ、場合によっては製品直
径を下回ることも有り得る。
と、長手方向に十分な直径側jnが行われていても周方
向で局部的に小径な部分が生じ、場合によっては製品直
径を下回ることも有り得る。
直径が一部でも製品直径に満たない場合その単結晶は全
体が欠陥品となり、大きなロスを生じる。
体が欠陥品となり、大きなロスを生じる。
したがって実際の制御では、この危険をなくするために
、引き上げ段階で目標直径を大きくとっており、このた
めに切削加工によるロスが増大し、歩留りの低下は避け
られなかった。
、引き上げ段階で目標直径を大きくとっており、このた
めに切削加工によるロスが増大し、歩留りの低下は避け
られなかった。
本発明は、斯かる問題を解決した単結晶の直径制御方法
を提供するものである。
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
が1回転する間に複数回単結晶の直径を測定し、その中
の最小寸法を目標直径に近づけるように単結晶の引上速
度および/または原料融液の温度を制御し、これを単結
晶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の直径を測定し、その中
の最小寸法を目標直径に近づけるように単結晶の引上速
度および/または原料融液の温度を制御し、これを単結
晶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回転当たりの直径測定
回数は、多いほど精度が向上し好ましいが、特に10回
以上が好ましい。その理由は次のとおりである。
回数は、多いほど精度が向上し好ましいが、特に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(100)の場合、最も細いのは晶癖線からの角
度が±10’以内に発生しており、直径の測定誤差を±
0.11以下にする為には20等分(18°)以上、直
径測定回数では10回以上を必要とする。
度が±10’以内に発生しており、直径の測定誤差を±
0.11以下にする為には20等分(18°)以上、直
径測定回数では10回以上を必要とする。
引き上げられる単結晶の最小直径部分が目標直径に制御
されるので、目標直径を製品直径に近づけても製品直径
を下回る危険性が減少し、目標直径を製品直径に近づけ
ることができる分、歩留りを向上させ得る。
されるので、目標直径を製品直径に近づけても製品直径
を下回る危険性が減少し、目標直径を製品直径に近づけ
ることができる分、歩留りを向上させ得る。
以下、本発明の方法を実施例をまじえ具体的に説明する
。
。
直径測定方法については、従来の方法がそのまま通用で
きる。第2図および第3図によりFlに説明すると、C
CDカメラ6がるつぼl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。
きる。第2図および第3図によりFlに説明すると、C
CDカメラ6がるつぼl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により二値化する。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
、NBとすれば、単結晶の直径φ(■膳)はφ=SX
(NA −NB ) (關)ただし、S:画素子の幅
(謙、m) として測定される。
記輝度分布をしきい値9により二値化する。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
、NBとすれば、単結晶の直径φ(■膳)はφ=SX
(NA −NB ) (關)ただし、S:画素子の幅
(謙、m) として測定される。
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をとり出し目標直
径との比較を行う。
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をとり出し目標直
径との比較を行う。
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φ1.φ2・・・φ1.が φ+=129m φ、=128.4龍 φ、=129.1龍 φ4=131.0fi φs”129.5+u φ+g=128.5璽璽 φ+j=129.0s寓 であったとすれば、これらのφ1〜φ1.を小さい順に
並べ換え、最小寸法(この場合φ、=128゜4鴎)を
、今回13回の直径測定における代表直径値として目標
直径(例えば12B、(lal)との比較を行うのであ
る。そして、その差(例えば128.4−128.0=
+0.4鶴)がプラスの場合、差を0に近づけるよう引
上速度を大きくするか、融液温度を低くする(双方を併
用してもよい)。
、第1図に1 、 2 、−−−−−・・−13で示し
た部分の直径φ1.φ2・・・φ1.が φ+=129m φ、=128.4龍 φ、=129.1龍 φ4=131.0fi φs”129.5+u φ+g=128.5璽璽 φ+j=129.0s寓 であったとすれば、これらのφ1〜φ1.を小さい順に
並べ換え、最小寸法(この場合φ、=128゜4鴎)を
、今回13回の直径測定における代表直径値として目標
直径(例えば12B、(lal)との比較を行うのであ
る。そして、その差(例えば128.4−128.0=
+0.4鶴)がプラスの場合、差を0に近づけるよう引
上速度を大きくするか、融液温度を低くする(双方を併
用してもよい)。
差がマイナスの場合はその差を0に近づけるように引上
速度を小さくするか、又は融液温度を高くする(双方を
併用してもよい)。
速度を小さくするか、又は融液温度を高くする(双方を
併用してもよい)。
そして、このような制御を単結晶が1回転する毎に繰り
返し、単結晶の全長にわたって直径制御を行うのである
6 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。
返し、単結晶の全長にわたって直径制御を行うのである
6 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。
本発明法では単結晶が1回転する毎に15回の直径測定
を行い、従来法では単結晶が1回転する毎に1回の直径
測定を行った。また、従来法としては、目標直径を本発
明法と同一の128mmとしたもの、これより大きい1
30flとしたものの二種類を実施した。条件を整理し
て第1表に示す。
を行い、従来法では単結晶が1回転する毎に1回の直径
測定を行った。また、従来法としては、目標直径を本発
明法と同一の128mmとしたもの、これより大きい1
30flとしたものの二種類を実施した。条件を整理し
て第1表に示す。
第5図は、得られた単結晶の直径の周方向分布(最大値
と最小値)を単結晶長手方向の7箇所(有効部トップか
ら0.100,200,300〜600の位置)で測定
した結果を示したものである。
と最小値)を単結晶長手方向の7箇所(有効部トップか
ら0.100,200,300〜600の位置)で測定
した結果を示したものである。
第 1 表
第5図から明らかなように、本発明法では最小直径が目
標直径によく一敗しており、最小直径が製品直径を下回
る部分も生じていない、これに対し、本発明法と同一の
目標直径を与えられた従来法Iでは、最小直径のバラツ
キが大きく、部分的に製品直径を下回るところが生じて
おり、この単結晶は欠陥品として処理されることになる
。一方、目標直径を引上げた従来法■では、従来法Iの
ように製品直径を下回ることはないが、最大直径が本発
明法、従来法Iと比べて大巾に増大しており、製品化に
当たってはこの分、余計に切削しなければならないので
、歩留りが極端に悪いものとなる。
標直径によく一敗しており、最小直径が製品直径を下回
る部分も生じていない、これに対し、本発明法と同一の
目標直径を与えられた従来法Iでは、最小直径のバラツ
キが大きく、部分的に製品直径を下回るところが生じて
おり、この単結晶は欠陥品として処理されることになる
。一方、目標直径を引上げた従来法■では、従来法Iの
ように製品直径を下回ることはないが、最大直径が本発
明法、従来法Iと比べて大巾に増大しており、製品化に
当たってはこの分、余計に切削しなければならないので
、歩留りが極端に悪いものとなる。
また、第6図は第1表の条件において、直径測定回数を
変化させた場合の、測定回数と最小直径の長手方向偏差
(最大値−°最小値)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最小値のバラツキが
少なくなり、特に10回以上で大巾な効果の得られてい
ることもわかる。
変化させた場合の、測定回数と最小直径の長手方向偏差
(最大値−°最小値)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最小値のバラツキが
少なくなり、特に10回以上で大巾な効果の得られてい
ることもわかる。
以上の説明から明らかなように、本発明の方法によれば
最小直径の単結晶長手方向偏差が小さく制御されるので
、部分的な製品直径割れを生じる危険が少なくなるばか
りでなく、単結晶引上げ時の目標直径を製品直径に近づ
けることができ、製品直径に近づけた分、単結晶が小径
に引上げられるので、製品化に際しての切削代が少なく
なり、シリコンウェハー等の製造歩留りを向上させ、そ
の製造コスト低減に大きな効果が得られることになる。
最小直径の単結晶長手方向偏差が小さく制御されるので
、部分的な製品直径割れを生じる危険が少なくなるばか
りでなく、単結晶引上げ時の目標直径を製品直径に近づ
けることができ、製品直径に近づけた分、単結晶が小径
に引上げられるので、製品化に際しての切削代が少なく
なり、シリコンウェハー等の製造歩留りを向上させ、そ
の製造コスト低減に大きな効果が得られることになる。
第1図は本発明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図は単結晶の結晶ミラー指数による断
面変形を示す模式図、第5図および第6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、8;直径計算装置、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4図 −4へ0− 第 1 図 第3図 第 2 図 第5図 直径 第 6 図
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図は単結晶の結晶ミラー指数による断
面変形を示す模式図、第5図および第6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、8;直径計算装置、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4図 −4へ0− 第 1 図 第3図 第 2 図 第5図 直径 第 6 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 〔1〕るつぼ(1)の中の原料融液(2)をるつぼに対
して相対的に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、その中の
最小寸法を目標直径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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25326187A JPH0196089A (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 |
---|---|---|---|
JP25326187A JPH0196089A (ja) | 1987-10-07 | 1987-10-07 | 単結晶の直径制御方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0196089A true JPH0196089A (ja) | 1989-04-14 |
Family
ID=17248815
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25326187A Pending JPH0196089A (ja) | 1987-10-07 | 1987-10-07 | 単結晶の直径制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0196089A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5176787A (en) * | 1990-04-27 | 1993-01-05 | Nkk Corporation | Method and apparatus for measuring the diameter of a silicon single crystal |
JP2008534427A (ja) * | 2005-04-06 | 2008-08-28 | ペーファオ シリコン フォルシュングス− ウント プロドゥクツィオンス アクチエンゲゼルシャフト | ほぼ多角形の横断面を有する単結晶性のSiウェーハを製造する方法およびこのような単結晶性のSiウェーハ |
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CN110050090A (zh) * | 2016-12-07 | 2019-07-23 | 爱思开矽得荣株式会社 | 晶锭生长控制装置及其控制方法 |
-
1987
- 1987-10-07 JP JP25326187A patent/JPH0196089A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5176787A (en) * | 1990-04-27 | 1993-01-05 | Nkk Corporation | Method and apparatus for measuring the diameter of a silicon single crystal |
JP2008534427A (ja) * | 2005-04-06 | 2008-08-28 | ペーファオ シリコン フォルシュングス− ウント プロドゥクツィオンス アクチエンゲゼルシャフト | ほぼ多角形の横断面を有する単結晶性のSiウェーハを製造する方法およびこのような単結晶性のSiウェーハ |
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