单结晶制造装置及制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供能够比较早地发现构成结晶提拉机构的零件的误动作或故障的单结晶制造装置及制造方法。单结晶制造装置具备从熔液（2）提拉单结晶（3）的结晶提拉机构（14）和控制结晶提拉机构（14）的控制部（30）。结晶提拉机构（14）具备升降驱动单结晶的提拉丝线（20）的马达（23）、连接于马达（23）的旋转轴的减速齿轮、检测马达（23）的旋转速度的旋转编码器（27）和检测提拉丝线（20）的移动量的位置编码器（26）。控制部（30）根据将根据位置编码器（26）及旋转编码器（27）的至少一方的输出信号求出的单结晶（3）的实际的提拉速度和目标提拉速度比较的结果，诊断结晶提拉机构（14）的提拉动作异常的有无。

【技术实现步骤摘要】
单结晶制造装置及制造方法
本专利技术涉及单结晶制造装置及制造方法，特别涉及在由切克劳斯基法（以下称作CZ法）进行的单结晶的提拉工序中使用的单晶提拉机构的故障诊断功能。
技术介绍
作为半导体设备的基板材料的硅单结晶的多数都借助CZ法制造。在CZ法中，将种晶浸渍到收容于石英坩埚内的硅熔液中，在使种晶及坩埚旋转的同时使种晶逐渐上升，由此使较大直径的单结晶在种晶的下端生长。在硅单结晶的提拉中采用例如使用丝线的结晶提拉机构。种晶经由种夹盘安装在丝线的下端，将丝线的上端侧用卷取鼓筒卷取，由此将种晶向上方提拉。驱动卷取鼓筒的马达的旋转力经由减速齿轮被向卷取鼓筒传递，所以丝线被以足够低的旋转速度卷取，单结晶被丝线缓缓地提拉。在硅单结晶的培养工序中，单结晶的提拉速度的控制是非常重要的。这是因为，提拉速度会给直径控制及结晶品质带来影响。硅单结晶的品质由提拉速度V与固液界面的提拉轴向的温度梯度G的比V/G决定，已知提拉速度V的稍稍的误差就会给单结晶中的缺陷的种类及分布等带来较大的影响。为了防止结晶提拉机构的误动作、使单结晶的品质提高，例如在专利文献1中，提出了修正结晶培养中的实际的提拉速度与目标提拉速度的速度偏差的方法。此外，在专利文献2中，记载有下述这样的方法：使用设置在腔室的上方的激光测距计测量种保持部的位置，根据种保持部的位置的变化量计算实际的提拉速度，根据实际的提拉速度和目标的提拉速度控制丝线的卷取速度，由此修正因丝线的伸长带来的单结晶的提拉速度的误差。在专利文献3中，记载有将多个单结晶控制装置的运转状况集中地监视的集中管理系统。在该系统中，各单结晶制造装置的运转异常检测部将传感器的检测值与工艺处方比较，在检测值从许容范围偏离的情况下判断为异常，将异常通知信号向群管理计算机发送。专利文献1：日本特开2011－57545号公报。专利文献2：日本特开2008－195577号公报。专利文献3：日本特开2001－72489号公报。专利文献1所记载的以往的结晶提拉机构具有将实际的提拉速度与目标的提拉速度的速度偏差修正的功能，但在发生了因马达或脉冲编码器等零件的精度劣化造成的误动作或故障的情况下，有结晶品质下降而带来制品损失的可能。也可以考虑根据坩埚的上升停止时间及错误发生时间来判断零件的不良状况，但如果从错误的发生起经过某种程度的时间则恢复为通常动作，所以如果错误的原因是由构成结晶提拉机构的零件的劣化造成的，则难以直观地判断。因此，以往当在下个批次中也出现相同错误时，才开始怀疑是以零件的劣化为原因的错误而进行设备检修，有带来两个批次量的制品损失的可能。
技术实现思路
因而，本专利技术的目的是提供一种能够比较早地发现构成结晶提拉机构的马达或编码器等零件的误动作或故障的单结晶制造装置及制造方法。为了解决上述问题，本专利技术的单结晶制造装置的特征在于，具备：结晶提拉机构，所述结晶提拉机构从熔液提拉单结晶；控制部，所述控制部控制前述结晶提拉机构；前述结晶提拉机构具备：马达，所述马达将前述单结晶的提拉轴升降驱动；减速齿轮，所述减速齿轮连接在前述马达的旋转轴上；旋转编码器，所述旋转编码器检测前述马达的旋转速度；位置编码器，所述位置编码器检测前述提拉轴的移动量；前述控制部根据将前述单结晶的实际的提拉速度与目标提拉速度比较的结果，诊断由前述结晶提拉机构进行的提拉动作的异常的有无，前述单结晶的实际的提拉速度根据前述位置编码器及前述旋转编码器的至少一个的输出信号求出。根据本专利技术，结晶提拉机构具有自诊断功能，监视旋转编码器及位置编码器的至少一个的输出信号并与指示值比较，在两者的偏差超过阈值的情况下，判断出结晶提拉机构的动作异常，并将提拉动作中断，所以能够较早地发现结晶提拉机构的异常动作并应对，由此能够抑制单结晶的品质的下降。在本专利技术中，优选的是，前述控制部在根据前述位置编码器的输出信号求出的前述单结晶的提拉速度的第1实测值与前述指示值的偏差比第1阈值大的情况下，诊断出前述位置编码器的异常，并将前述提拉动作中断。在此情况下，前述第1阈值优选的是前述目标提拉速度的3%～10%。在第1实测值与指示值的偏差超过第1阈值的情况下，位置编码器的动作不良或故障的可能性较高，所以通过将提拉动作中断并将位置编码器修理或更换，能够将对单结晶的品质的影响抑制在最小限度。本专利技术的单结晶制造装置优选的是，还具备将前述位置编码器的输出信号包含的噪声成分除去的噪声滤波器；前述控制部使用根据经由前述噪声滤波器得到的前述位置编码器的输出信号求出的前述第1实测值，诊断前述提拉动作的异常的有无。通过将位置编码器的输出信号滤波，能够提高提拉速度的检测精度，能够准确地诊断位置编码器的异常的有无。在本专利技术中，优选的是，前述控制部在根据前述旋转编码器的输出信号求出的前述单结晶的提拉速度的第2实测值与前述指示值的偏差比第2阈值大的情况下，诊断出前述马达或前述旋转编码器的异常，并将前述提拉动作中断。在此情况下，前述第2阈值优选的是前述目标提拉速度的3%～10%。在第2实测值与指示值的偏差超过第2阈值的情况下，马达的动作不良或故障的可能性较高，所以通过将提拉动作中断并将马达修理或更换，能够将对单结晶的品质的影响抑制在最小限度。本专利技术的单结晶制造装置优选的是，还具备生成与前述目标提拉速度对应的马达驱动信号的马达驱动器；前述控制部进行由前述马达驱动器的电子齿轮设定带来的调整，并反馈控制前述实际的提拉速度，以使前述实际的提拉速度与前述目标提拉速度的偏差变小。借助这样的反馈控制，能够将实际的提拉速度的误差抑制在最小限度，还能够使结晶提拉机构的异常动作复原。在本专利技术中，优选的是，前述结晶提拉机构还具备：丝线，所述丝线构成前述提拉轴；卷取鼓筒，所述卷取鼓筒将前述丝线卷取；前述卷取鼓筒连接在前述减速齿轮的旋转轴上。使用丝线作为单结晶的提拉轴，将丝线用卷取鼓筒卷取，由此能够将单结晶精度良好地提拉。另外，也可以代替丝线而使用提拉棒。此外，本专利技术的单结晶制造装置的特征在于，具备：坩埚，所述坩埚支承熔液；坩埚升降机构，所述坩埚升降机构将前述坩埚升降；控制部，所述控制部控制前述坩埚升降机构；前述坩埚升降机构具备：马达，所述马达将支承前述坩埚的轴杆升降驱动；减速齿轮，所述减速齿轮连接在前述马达的旋转轴上；旋转编码器，所述旋转编码器检测前述马达的旋转速度；位置编码器，所述位置编码器检测前述轴杆的移动量；前述控制部根据将前述坩埚的实际的升降速度与目标升降速度比较的结果，诊断由前述坩埚升降机构进行的升降动作的异常的有无，前述坩埚的实际的升降速度根据前述位置编码器及前述旋转编码器的至少一个的输出信号求出。根据本专利技术，坩埚升降机构具有自诊断功能，监视旋转编码器及位置编码器的至少一个的输出信号并与指示值比较，在两者的偏差超过阈值的情况下，判断出坩埚升降机构的动作异常，并将动作中断，所以能够较早地发现坩埚升降机构的异常动作并应对，由此能够抑制单结晶的品质的下降。进而，本专利技术的单结晶的制造方法的特征在于，使用上述单结晶制造装置提拉单结晶。根据本专利技术，能够制造单结晶中的缺陷的种类及分布被以较高的精度控制的高品质的单结晶。这样，根据本专利技术，能够提供一种能够比较早地发现构成结晶提拉机构的马达或编码器等零件的误动作或故障的单结晶制造装置及制造方法。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单结晶制造装置，其特征在于，具备：结晶提拉机构，所述结晶提拉机构从熔液提拉单结晶；控制部，所述控制部控制前述结晶提拉机构；前述结晶提拉机构具备：马达，所述马达将前述单结晶的提拉轴升降驱动；减速齿轮，所述减速齿轮连接在前述马达的旋转轴上；旋转编码器，所述旋转编码器检测前述马达的旋转速度；位置编码器，所述位置编码器检测前述提拉轴的移动量；前述控制部根据将前述单结晶的实际的提拉速度与目标提拉速度比较的结果，诊断由前述结晶提拉机构进行的提拉动作的异常的有无，前述单结晶的实际的提拉速度根据前述位置编码器及前述旋转编码器的至少一个的输出信号求出。

【技术特征摘要】
2015.10.14 JP 2015-2029721.一种单结晶制造装置，其特征在于，具备：结晶提拉机构，所述结晶提拉机构从熔液提拉单结晶；控制部，所述控制部控制前述结晶提拉机构；前述结晶提拉机构具备：马达，所述马达将前述单结晶的提拉轴升降驱动；减速齿轮，所述减速齿轮连接在前述马达的旋转轴上；旋转编码器，所述旋转编码器检测前述马达的旋转速度；位置编码器，所述位置编码器检测前述提拉轴的移动量；前述控制部根据将前述单结晶的实际的提拉速度与目标提拉速度比较的结果，诊断由前述结晶提拉机构进行的提拉动作的异常的有无，前述单结晶的实际的提拉速度根据前述位置编码器及前述旋转编码器的至少一个的输出信号求出。2.如权利要求1所述的单结晶制造装置，其特征在于，前述控制部在根据前述位置编码器的输出信号求出的前述单结晶的提拉速度的第1实测值与前述指示值的偏差比第1阈值大的情况下，诊断出前述位置编码器的异常，并将前述提拉动作中断。3.如权利要求2所述的单结晶制造装置，其特征在于，还具备将前述位置编码器的输出信号包含的噪声成分除去的噪声滤波器；前述控制部使用根据经由前述噪声滤波器得到的前述位置编码器的输出信号求出的前述第1实测值，诊断前述提拉动作的异常的有无。4.如权利要求1～3中任一项所述的单结晶制造装置，其特征在于，前述控制部在根据前述旋转编码器的输出信号求出的前述单结晶的提拉速度的...

【专利技术属性】
技术研发人员：林田寿男，
申请(专利权)人：胜高股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP