(57)【要約】結晶成長炉の一部である坩堝の中においてシートウエハ溶融物原料材料を形成するための方法および装置は、複数のフィラメントに坩堝を通過させて、シートウエハを形成し、シートウエハの一部を切断して、より小さいシートウエハを形成する。方法および装置は、次いで、より小さいシートウエハの重量を決定し、溶融された原料材料の温度を決定された重量の関数として制御する（例えば、坩堝温度を制御することによって、または別の温度制御システムとインターフェースをとることによって）。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートウエハからウエハ製品を形成する方法であって、
該方法は、
坩堝の中において原料材料を溶融することであって、該坩堝は、結晶成長炉の一部である、ことと、
複数のフィラメントに該坩堝を通過させて、シートウエハを形成することと、
該シートウエハの一部を切断して、より小さいシートウエハを形成することと、
該より小さいシートウエハを計量することと、
該溶融された原料材料の温度を該より小さいシートウエハの重量の関数として制御することと
を含む、方法。
【請求項２】
前記温度を制御することは、
前記重量が所定の上方閾値を上回るときに、前記溶融された原料の温度を上昇させることと、
該重量が所定の下方閾値を下回るときに、該溶融された原料の温度を低下させることと
のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記温度を制御することは、坩堝加熱システムを制御することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
厚さ制御システムによって切断する前に、前記シートウエハの厚さを測定することをさらに含み、該厚さ制御システムは、前記溶融物温度を該シートウエハの厚さの関数として制御するように構成され、
該温度を制御することは、制御信号を該厚さ制御システムに転送して、該厚さ制御システムに、該溶融物温度を変更させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記厚さ制御システムは、前記ウエハ厚さが事前に選択された厚さ範囲外であると測定されるときに、前記溶融物温度を変更するように構成され、該温度を制御することは、該事前に選択された厚さ範囲を前記より小さいシートウエハの重量の関数として変更することを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記事前に選択された厚さ範囲は、上方厚さおよび下方厚さを有し、前記温度を制御することは、
前記重量が下方設定重量点を下回る場合に、該厚さ範囲の上方厚さを増加させることと、
該重量が上方設定重量点を上回る場合に、該厚さ範囲の下方厚さを減少させることと
のうちの少なくとも１つを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記厚さ範囲の上方厚さを増加させることは、前記事前に選択された厚さ範囲を上方に移行させることを含み、
該厚さ範囲の下方厚さを減少させることは、該事前に選択された厚さ範囲を下方に移行させることを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記厚さ範囲は、実質的に単一の厚さを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
シートウエハを形成する方法であって、
該方法は、
坩堝の中において原料材料を溶融することであって、該坩堝は、結晶成長炉の一部である、ことと、
複数のフィラメントに該坩堝を通過させて、シートウエハを形成することと、
該シートウエハの厚さを厚さ制御システムを使用して測定することであって、該厚さ制御システムは、該溶融された原料の温度を該厚さの関数として制御するように較正される、ことと、
該シートウエハの一部を切断して、より小さいシートウエハを形成することと、
該より小さいシートウエハを計量することと、
該厚さ制御システムの該較正を該より小さいシートウエハの重量の関数として制御することと
を含む、方法。
【請求項１０】
前記厚さ制御システムは、前記シートウエハが事前に選択された厚さを有するか否かを決定するように較正され、該較正を制御することは、
前記より小さいシートウエハが事前に選択された重量を上回る重量を有する場合に、該較正された事前に選択された厚さを減少させることと、
該より小さいシートウエハが事前に選択された重量未満の重量を有する場合に、該較正された事前に選択された厚さを増加させることと
のうちの少なくとも１つを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記事前に選択された厚さは、厚さ範囲および単一の厚さのうちの１つである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記事前に選択された重量は、重量範囲および単一の重量のうちの１つである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
シートウエハ成長炉システムであって、
該システムは、
溶融された原料を含有するように構成される坩堝であって、該坩堝は、複数の孔を有し、該複数の孔は、複数のフィラメントに溶融された原料を通過させて、シートウエハを形成する、坩堝と、
分離器であって、該分離器は、該シートウエハの一部を切断して、より小さいシートウエハを形成する、分離器と、
該より小さいシートウエハを計量する計器と、
該坩堝と動作可能に連結されるコントローラであって、該コントローラは、該溶融された原料材料の温度を該より小さいシートウエハの重量の関数として制御する、コントローラと
を含む、システム。
【請求項１４】
前記コントローラは、
前記重量が上方設定重量点よりも高いときに、前記溶融された原料の温度を上昇させることと、
該重量が下方設定重量点よりも低いときに、該溶融された原料の温度を低下させることと
のうちの少なくとも１つによって、該温度を制御するように構成される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記坩堝は、坩堝加熱システムと関連付けられており、前記コントローラは、坩堝加熱システムを制御することによって、前記溶融された原料の温度を制御するように構成される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
厚さ検出器をさらに備え、該厚さ検出器は、前記シートウエハの厚さを切断前に測定し、前記溶融物温度を該シートウエハ厚さの関数として制御するように構成される厚さ制御システムに厚さ情報を提供し、前記コントローラは、該厚さ制御システムを前記より小さいシートウエハの重量の関数として再較正するように構成される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１７】
前記厚さ制御システムは、前記ウエハ厚さが事前に選択された厚さ範囲外であると測定されるときに、前記溶融物温度を変更するように構成され、前記コントローラは、該事前に選択された厚さ範囲を前記より小さいシートウエハの重量の関数とし変更するように構成される、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記事前に選択された厚さ範囲は、上方厚さおよび下方厚さを有し、前記コントローラは、
前記重量が下方設定重量点を下回る場合に、該厚さ範囲の上方厚さを増加させることと、
該重量が上方設定重量点を上回る場合に、該厚さ範囲の下方厚さを減少させることと
のうちの少なくとも１つによって、該事前に選択された厚さ範囲を変更するように構成される、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記厚さ範囲の上方厚さを増加させることは、前記事前に選択された厚さ範囲を上方に移行させることを含み、
該厚さ範囲の下方厚さを減少させることは、該事前に選択された厚さ範囲を下方に移行させることを含む、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記厚さ範囲は、実質的に単一の厚さを含む、請求項１７に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、米国仮特許出願第６１／３８８，９２０号（名称「ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  ＷＡＦＥＲ  ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ  ＡＳ  Ａ  ＦＵＮＣＴＩＯＮ  ＯＦ  ＷＡＦＥＲ  ＷＥＩＧＨＴ」、２０１０年１０月１日出願）の利益を主張し、この出願の開示は、その全体が本明細書に参照することによって援用される。
【０００２】
（技術分野）
本発明は、概して、シートウエハに関し、より具体的には、本発明は、シートウエハの製造に関する。
【背景技術】
【０００３】
シリコンウエハは、太陽電池、集積回路、およびＭＥＭＳデバイス等の種々の半導体デバイスの構築ブロックである。例えば、Ｅｖｅｒｇｒｅｅｎ  Ｓｏｌａｒ，Ｉｎｃ．（Ｍａｒｌｂｏｒｏ、Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）は、２つのフィラメントにシリコン溶融物の坩堝を通過させることによって製造されるシリコンシートウエハから太陽電池を形成している。
【０００４】
シリコンシートの連続成長は、ウエハを形成するためのバルク生成されたシリコンのスライスの必要性を排除する。高温材料の２つのフィラメントが、「溶融物」として知られる溶融シリコンの浅層を含む坩堝の底部を貫通して導入される。シードが溶融物中に降下させられ、２つのフィラメントに接続され、次いで、溶融物から垂直方向上向きに引っ張られる。メニスカスが、シードの底部端と溶融物との間の界面に形成され、溶融シリコンが溶融物の直上において固体シートに凝固する。フィラメントは、成長シートの縁を安定化させる役割を果たす。参照することによって、全体として本明細書に組み込まれる米国特許第７，５０７，２９１号は、単一の坩堝内において、複数のフィラメントで安定化された結晶シートを同時に成長させるための方法を説明する。各シートは、複数レーン炉内の「レーン」において成長する。ウエハを製造するコストは、したがって、単一レーン炉における結晶シート製造と比較して削減される。
【０００５】
望ましくないことに、他のウエハ製造技術と同様に、このウエハ製造技法は、欠陥性のウエハを生成し得る。例えば、ウエハは、意図されるよりも厚いかまたは薄くなり得る。薄い場合、非常に脆弱となり、したがって、収率を低減させ、または最終的には、非効率的な太陽電池を生産し得る。厚い場合、より薄いウエハに対して較正されている下流プロセスによって適切に加工されない可能性がある。加えて、より厚いウエハは、より多くのシリコン原料を使用し、したがって、製造コストを増加させる。しかしながら、工場内の多数の炉は、毎時数千のウエハを生産し得る。炉のオペレータは、したがって、ウエハ毎に検査することに対する時間および資源が制限される。
【０００６】
この欠点は、多くの場合、大量の欠陥性のウエハが、デバイス製造プロセスにおける下流で生成される製品に統合される結果をもたらす。例えば、炉は、４８時間、欠陥のある薄いウエハを生産し得る。それらのウエハは、太陽電池に加工され、ソーラーパネルに組み立てられ得る。これらの下流パネルは、したがって、非効率的で、作製がより高コストとなり、破損しやすく、時として使用不可能になり得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態によると、結晶成長炉の一部である、坩堝内でシートウエハ溶融物原料材料を形成するための方法および装置は、複数のフィラメントに坩堝を通過させて、シートウエハを形成し、シートウエハの一部を切断して、より小さいシートウエハを形成する。方法および装置は、次いで、より小さいシートウエハを計量し、溶融された原料材料の温度を重量の関数として制御する（例えば、坩堝温度を制御することによって）。
【０００８】
いくつかの技法が、溶融された原料の温度を制御する。とりわけ、方法および装置は、重量が上方設定重量点より高いか否かを決定し、次いで、重量が上方設定重量点より高いことの決定に応答して、溶融された原料の温度を上昇させてもよい。反対に、方法および装置は、重量が下方設定重量点より低いか否かを決定し、次いで、重量が下方設定重量点より低いことの決定に応答して、溶融された原料の温度を低下させてもよい。
【０００９】
いくつかの実施形態は、厚さ検出器を有し、シートウエハの厚さを切断の前に決定する。厚さ検出器は、溶融物温度をシートウエハの厚さの関数として制御するように構成される。そのような場合、方法および装置は、制御信号を厚さ検出器に転送し、厚さ検出器に溶融物温度を変更させることによって温度を制御してもよい。
【００１０】
厚さ検出器は、ウエハ厚さが事前に選択された厚さ範囲外であると測定されると、溶融物温度を変更するように構成されてもよい。その場合、方法および装置は、事前に選択された厚さ範囲をより小さいシートウエハの重量の関数として変更することによって、温度を制御してもよい。例えば、厚さ検出器の事前に選択された厚さ範囲は、上方厚さおよび下方厚さを有してもよい。方法および装置は、したがって、重量が下方設定重量点を下回る場合、厚さ範囲の上方厚さを増加させることによって、温度を制御してもよい。代替として、方法は、重量が上方設定重量点を上回る場合、厚さ範囲の下方厚さを減少させることによって、温度を制御してもよい。この厚さ範囲は、単一の厚さ（すなわち、上方および下方厚さ両方が同一である）または２つの設定点間であってもよい。
【００１１】
本発明の別の実施形態によると、結晶成長炉の一部である坩堝内において、シートウエハ溶融物原料材料を形成するための方法および装置は、複数のフィラメントを坩堝に通過させ、シートウエハを形成し、厚さ検出器を使用して、成長シートウエハの厚さを測定する。厚さ検出器は、溶融された原料の温度を厚さの関数として制御するように較正される。方法および装置は、次いで、シートウエハの一部を切断して、より小さいシートウエハを形成し、より小さいシートウエハを計量し、小さいシートウエハの重量の関数として、厚さ検出器の較正を制御する。
【００１２】
本発明の他の実施形態によると、シートウエハ成長炉システムは、溶融された原料を含有するように構成され、複数のフィラメントを溶融された原料に通過させ、シートウエハを形成するための複数の孔を伴う坩堝を有する。システムはまた、シートウエハの一部を切断し、より小さいシートウエハを形成するための分離器と、より小さいシートウエハを計量するための計器と、溶融された原料材料の温度を重量の関数として制御するためのコントローラ（坩堝と動作可能に連結される）とを有する。
【００１３】
本発明の例示的実施形態は、少なくとも部分的に、その上にコンピュータ可読プログラムコードを有するコンピュータ使用可能媒体を有するコンピュータプログラム製品として実装されてもよい。コンピュータ可読コードは、従来のプロセスに従って、コンピュータシステムによって読み取られ、利用されてもよい。
【００１４】
したがって、本発明の実施形態は、シートウエハからウエハ製品を形成する方法であって、結晶成長炉の一部である坩堝内で原料材料を溶融するステップと、複数のフィラメントを坩堝に通過させて、シートウエハを形成するステップと、シートウエハの一部を切断して、より小さいシートウエハを形成するステップと、より小さいシートウエハを計量するステップと、溶融された原料材料の温度をより小さいシートウエハの重量の関数として制御するステップとを含む、方法を含んでもよい。
【００１５】
種々の代替実施形態では、温度は、重量が所定の上方閾値を上回ると、溶融された原料の温度を上昇させることによって、および／または重量が所定の下方閾値を下回ると、溶融された原料の温度を低下させることによって制御されてもよい。温度は、坩堝加熱システムを制御することによって制御されてもよい。加えて、または代替として、実施形態は、温度が、制御信号を厚さ制御システムに転送し、厚さ制御システムに、溶融物温度を変更させることによって制御され得るように、溶融物温度をシートウエハの厚さの関数として制御するように構成される厚さ制御システムによって、切断前に、シートウエハの厚さを測定してもよい。そのような厚さ制御システムは、温度が、事前に選択された厚さ範囲をより小さいシートウエハの重量の関数として変更することによって、制御され得るように、ウエハ厚さが事前に選択された厚さ範囲外であると測定されると、溶融物温度を変更するように構成されてもよい。そのような事前に選択された厚さ範囲は、温度が重量が下方設定重量点を下回る場合、厚さ範囲の上方厚さを増加させることによって、および／または重量が上方設定重量点を上回る場合、厚さ範囲の下方厚さを減少させることによって、制御され得るように、上方厚さおよび下方厚さを有してもよい。事前に選択された厚さ範囲の上方厚さは、事前に選択された厚さ範囲を上方移行させることによって増加されてもよく、厚さ範囲の下方厚さは、事前に選択された厚さ範囲を下方移行させることによって減少されてもよい。ある実施形態では、厚さ範囲は、実質的に単一の厚さを含んでもよい。
【００１６】
本発明の実施形態はまた、シートウエハを形成する方法であって、結晶成長炉の一部である坩堝内で原料材料を溶融するステップと、複数のフィラメントに坩堝を通過させて、シートウエハを形成するステップと、厚さ制御システムを使用して、シートウエハの厚さを測定するステップであって、厚さ制御システムは、溶融された原料の温度を厚さの関数として制御するように較正される、ステップと、シートウエハの一部を切断し、より小さいシートウエハを形成するステップと、より小さいシートウエハを計量するステップと、より小さいシートウエハの重量の関数として、厚さ制御システムの較正を制御するステップとを含む、方法を含んでもよい。
【００１７】
種々の代替実施形態では、厚さ制御システムは、シートウエハが事前に選択された厚さを有するか否かを決定するように較正されてもよく、較正は、より小さいシートウエハが事前に選択された重量を上回る重量を有する場合、較正された事前に選択された厚さを減少させることによって、および／またはより小さいシートウエハが事前に選択された重量未満の重量を有する場合、較正された事前に選択された厚さを増加させることによって制御されてもよい。事前に選択された厚さは、厚さ範囲または単一の厚さであってもよい。事前に選択された重量は、重量範囲または単一の重量であってもよい。
【００１８】
本発明の実施形態はまた、シートウエハ成長炉システムであって、溶融された原料を含有するように構成される坩堝であって、複数のフィラメントに溶融された原料を通過させて、シートウエハを形成するための複数の孔を有する坩堝と、シートウエハの一部を切断して、より小さいシートウエハを形成するための分離器と、より小さいシートウエハを計量するための計器と、溶融された原料材料の温度をより小さいシートウエハの重量の関数として制御するために、坩堝と動作可能に連結されるコントローラとを含む、システムを含んでもよい。
【００１９】
種々の代替実施形態では、温度は、重量が所定の上方閾値を上回ると、溶融された原料の温度を上昇させることによって、および／または重量が所定の下方閾値を下回ると、溶融された原料の温度を低下させることによって制御されてもよい。温度は、坩堝加熱システムを制御することによって制御されてもよい。加えて、または代替として、実施形態は、温度が、厚さ制御システムによってより小さいシートウエハの重量の関数として再較正されることによって制御され得るように、シートウエハの厚さを切断前に測定し、溶融物温度をシートウエハ厚さの関数として制御するように構成される厚さ制御システムに、厚さ情報を提供するための厚さ検出器を含んでもよい。そのような厚さ制御システムは、温度が、事前に選択された厚さ範囲をより小さいシートウエハの重量の関数として変更することによって制御され得るように、ウエハ厚さが事前に選択された厚さ範囲外であると測定されると、溶融物温度を変更するように構成されてもよい。そのような事前に選択された厚さ範囲は、温度が、重量が下方設定重量点を下回る場合に、厚さ範囲の上方厚さを増加させることによって、および／または重量が上方設定重量点を上回る場合に、厚さ範囲の下方厚さを減少させることによって、制御され得るように、上方厚さおよび下方厚さを有してもよい。事前に選択された厚さ範囲の上方厚さは、事前に選択された厚さ範囲を上方移行させることによって増加されてもよく、厚さ範囲の下方厚さは、事前に選択された厚さ範囲を下方移行させることによって減少されてもよい。ある実施形態では、厚さ範囲は、実質的に単一の厚さを含んでもよい。
【００２０】
付加的実施形態が、開示および請求され得る。
【００２１】
当業者は、直下に要約された図面を参照して論じられる、以下の「発明を実施するための形態」から本発明の種々の実施形態の利点をより完全に理解するはずである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、複数のシートウエハを成長させる坩堝を図式的に示す。
【図２】図２は、図２に示される坩堝を組み込むことができる炉を図式的に示す。この炉は、本発明の例示的実施形態を組み込む。
【図３】図３は、本発明の例示的実施形態による、シートウエハを形成するプロセスを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
前述の図およびその中に描写される要素は、必ずしも、一貫した尺度または任意の尺度で描かれていないことに留意されたい。文脈が別様に示唆しない限り、同一要素は、同一数字によって示される。
【００２４】
例示的実施形態では、方法および装置は、シートウエハ厚さをウエハ重量の関数として制御する。このため、種々の実施形態は、成長シートウエハからより小さいウエハを切断し、新しく切断されたウエハを計量し、容認可能重量限度内にあるか否かを決定する。許容限度外にある場合に、方法は、ウエハ重量を許容限度内に戻すように、溶融物温度を修正する。例示的実施形態の詳細は、以下に論じられる。
【００２５】
図１は、４つのシートウエハ１０を成長させる複数レーン坩堝１８を図式的に示す一方、図２は、図１の坩堝１８を組み込む、より大型のシステムを図式的に示す。このより大型のシステムはまた、ウエハ厚さをその重量の関数として制御するために、欠陥論理４８を有するコントローラを有する。このため、本実施形態の坩堝１８は、その長さに沿った並置配列において、複数のシリコンシートウエハ１０を成長させるための領域を有する細長い形状を有する。
【００２６】
図１の坩堝１８は、黒鉛から形成され、その融点を超えてシリコンを維持可能な温度まで抵抗加熱される。前述のように、溶融物温度を制御するものは、坩堝１８である。したがって、図３を論じる際に、以下により詳細に論じられるように、坩堝１８の温度は、ウエハ厚さを制御するために変動させられる。
【００２７】
結果を改善するために、坩堝１８は、その幅を遥かに上回る長さを有する。例えば、坩堝１８の長さは、その幅を３倍以上だけ上回ってもよい。当然ながら、いくつかの実施形態では、坩堝１８は、このように細長くはない。例えば、坩堝１８は、略正方形の形状または非長方形の形状を有してもよい。
【００２８】
示されるように、坩堝１８は、ポリシリコンまたは他の原料を受容するための供給入口部分２２と、４つのシートウエハ１０を成長させるための成長領域２０と、溶融物を除去するための溶融物放出領域２４とを有する。加えて、坩堝１８は、４つの対のフィラメント２８を受容するために、成長領域２０内に、４つの対のフィラメント開口部２６を有する。各対のフィラメント２８は、成長シートウエハ１０を形成するための制御方法において、溶融されたシリコンを通過する。以下に論じられるように、自動コンピュータ制御プロセスが、成長シートウエハ１０が上向きに移動することに伴って、これをより小さいシートウエハ１０に切断する。
【００２９】
坩堝１８は、図２に示されるもの等、より大型のシートウエハ成長炉３０内のプロセスの一部として使用される。便宜上、本明細書で論じられる溶融材料は、溶融シリコンであってもよい。当然ながら、本発明の種々の実施形態は、他の溶融材料に適用されてもよい。さらに、当業者は、種々の実施形態の原理が、４つを上回るかまたはそれより少ない別個のシートウエハ１０を加工する炉に適用されるならば、１つ以上のレーンを有する炉および／または複数レーン炉の個々のレーンに適用することができることを理解するはずである。例えば、いくつかの実施形態は、２つのシートウエハ１０または６つのシートウエハ１０を成長させる炉に適用される。故に、４つのシートウエハ１０を成長させる単一炉についての議論は、単に例示的目的のためのものにすぎない。
【００３０】
炉３０は、選択的に、成長シートウエハ１０を分離（例えば、切断）し、次いで、分離された部分（もはや成長していないので、この時点では、より小さいウエハの形態にある）を計量し、適切な重量であるか否かを決定するための可動アセンブリ３２を有する。より小さいウエハ１０を形成するこの分離された部分は、次いで、従来のトレイ３４内に載置されてもよい。例えば、可動アセンブリ３２は、１）成長に伴って、第１のシートウエハ１０から一部を分離し、２）それを計量し、次いで、３）分離された部分をトレイ３４内に載置することによって、第１のシートウエハ１０を加工してもよい。第１のシートウエハ１０の分離された部分をトレイ３４内に載置した後に、可動アセンブリ３２は、第２の成長シートウエハ１０に対して同一プロセスを反復してもよい。このプロセスは、ある遮断または停止事象（例えば、炉３０を清掃するため、あるいは重過ぎるまたは軽過ぎるもの等の欠陥シートウエハ１０を検出した後に、炉３０を修理するため）まで、４つの成長シートウエハ１０の間において、無限に反復してもよい。便宜上、シートウエハの分離された部分は、より大型のシートウエハと区別するために、以下、「ウエハ製品」と称され得る。概して、ソーラーパネル等、他の製品に統合されるものは、これらのウエハ製品である。
【００３１】
この機能を果たすために、可動アセンブリ３２は、とりわけ、シートウエハ１０の一部を分離するための分離機構／装置（例えば、直下に論じられる、レーザアセンブリ３６を有する）と、より小さいウエハ１０（除去されるのに伴って）および成長シートウエハ１０の両方を把持し、把持されたウエハ１０をトレイ３４内に配置するための回転可能ロボットアーム３７とを有する。その結果、炉３０は、結晶成長プロセスを中断せずに、実質的に連続的にシリコンウエハ１０を生成し得る。しかしながら、いくつかの実施形態は、結晶成長が停止したときに、シートウエハ１０を切断することができる。
【００３２】
このため、可動アセンブリ３２はまた、可動アセンブリ３２の残りのものとともに、垂直ステージ３８に沿って垂直方向に可動であり、かつ水平ステージ４０に沿って水平に可動であるレーザアセンブリ３６を含んでもよい。ステッパモータ等の従来のモータ制御デバイス（そのうちの１つが、参照番号４２によって図示および識別される）が、可動アセンブリ３２の移動を制御する。例えば、垂直ステッパモータ（図示せず）は、成長ウエハ１０の垂直移動の関数として、可動アセンブリ３２を垂直に移動させる（以下により詳細に論じられる）。水平ステッパモータ４２は、アセンブリ３２を水平に移動させる。当然ながら、留意されるように、他のタイプのモータが使用されてもよく、したがって、ステッパモータの議論は、例示であって、全実施形態を限定するようには意図されない。
【００３３】
垂直および水平ステージ３８および４０によってもたらされるフレキシビリティは、レーザアセンブリ３６が、複数の成長シートウエハ１０を連続して切断することを可能にする。例示的実施形態では、垂直および水平ステージ３８および４０は、主に、シリコンから絶縁されており、研削材であり得るアルミニウム部材から形成される。具体的には、ステージ３８および４０をシリコンに暴露させることは、その機能性を損なわせ、かつ劣化させ得る。故に、例示的実施形態は、ステージ３８および４０を密閉および加圧することにより、それらをその環境内のシリコンから絶縁する。
【００３４】
炉３０はまた、４つの別個のシートウエハ１０を同時に成長させるために、４つの別個のガイド４４Ａ−４４Ｄ（すなわち、各成長チャネルに対して１つ）を有するガイドアセンブリ４４を有する。特定のチャネルを考慮することなく、個々に、または集合的に参照されたときに、ガイドは、概して、参照番号４４によって識別されるであろう。例示的目的のため、唯１つのシートウエハ１０が、ガイド／チャネル４４Ｄの中に示されているが、一般的には、ガイド／チャネル４４のそれぞれの中にシートウエハ１０が存在するであろう。
【００３５】
主に、黒鉛から形成される各ガイド４４は、その面に沿って、非常に僅かな真空を生成する。この真空は、成長シートウエハ１０をガイド４４の面に沿ってゆっくり摺動させることにより、シートウエハ１０が前方に垂下することを防止する。このため、例示的実施形態は、１水柱インチオーダーの圧力を有するベルヌーイ真空を発生させるために、各ガイド４４の面にポートを提供する。
【００３６】
各ガイド４４はまた、成長シートウエハ１０がある高さ／長さに到達すると、それを検出するためのウエハ検出センサ４６を有する。以下に論じられるように、検出センサ４６はそれぞれ、可動アセンブリ３２による加工およびその配置を制御する信号を生成する。具体的には、所与のシートウエハ１０がある高さ／長さに到達したことを検出した後に、所与のシートウエハ１０を監視する所与のガイド４４上の検出センサ４６は、所定の信号を可動アセンブリ３２を制御する論理に転送する。受信後に、可動アセンブリ３２は、所与のガイド４４に対して水平に移動し、より小さいウエハ１０を生成するはずである。当然ながら、可動アセンブリ３２は、他のガイド４４／チャネルにおけるセンサ４６からの要求が、十分に提供されていない場合、遅延されてもよい。
【００３７】
多くの異なるタイプのデバイスを使用して、検出センサ４６の機能性を実装してもよい。視覚システムは、その１つである。例えば、光学信号を伝送し、得られた光学反射を測定する逆反射センサは、満足のゆく結果を提供するはずである。別の実施例として、別個の伝送および受信ポートを有する光学センサもまた、検出センサの機能性を実装してもよい。さらに別の実施例として、視覚システムは、低コストライン走査カメラを含んでもよい。他の実施形態は、非光学センサを実装してもよい。
【００３８】
可動アセンブリ３２は、したがって、検出センサ４６による検出に応答して、適切なガイド４４へと移動する。このように、可動アセンブリ３２は、４つの成長シートウエハ１０の連続加工および切断が可能である。例示的実施形態は、他の構成に、および前述に示唆されるように、異なる数のガイド４４／チャネルにも適用されることに留意されたい。４つの並置ガイド４４の議論は、したがって、例示的目的のためだけのものである。炉３０の種々の実施形態の付加的詳細については、同時係属中の米国特許出願第１１／９２５，１６９号（代理人整理番号第３２５３／１３０号）に対応する米国公開特許出願第ＵＳ−２００８−０１０２６０５−Ａ１号（全体として、参照することによって本明細書に組み込まれる）を参照されたい。
【００３９】
センサ４６を介してウエハ位置を監視すること、およびアセンブリ３２を動作させて、種々のレーンからのウエハ製品を切断すること等、炉の種々の動作は、概して、適切なハードウェアおよび／またはソフトウェア論理を含むコントローラ４７によって管理される。
【００４０】
前述のように、種々の実施形態は、ウエハ製品を計量し、容認可能な重量限界内にあるか否かを決定する。許容限度外である場合、溶融物温度は、ウエハ製品重量を許容限度内に戻すように修正される。当業者によって公知であるように、溶融物の冷却は、シートウエハ１０の厚さを増加させる一方、溶融物の加熱は、シートウエハ１０の厚さを低下させる。したがって、ウエハ製品が、重過ぎる場合（ウエハが厚過ぎることを含意する）、溶融物温度は上昇させられる。ウエハ製品が、軽過ぎる場合（ウエハが薄過ぎることを含意する）、溶融物温度は、低下させられる。これらの温度変化は、本質的には、閉ループ制御システムであるものにおいて、概して、徐々に行われる。
【００４１】
したがって、例示的実施形態では、システムは、少なくとも１つの計器３９を有し、除去されたシートウエハ１０を計量する。計器３９は、可動アセンブリ３２に統合され、例えば、除去されることに伴ってシートウエハを計量してもよい。代替として、計器３９は、炉３０の別の部品にあってもよく、または炉３０の外部にあってもよい。いずれの場合も、計器３９は、炉３０に、特に、以下により詳細に論じられるように、ウエハ製品の重量を監視し、溶融物温度を制御する欠陥論理４８（ここでは、コントローラ４７の一部として示される）に電気的に接続される。
【００４２】
ある例示的実施形態では、欠陥論理４８は、直接、坩堝加熱システム（例えば、溶融物または坩堝加熱制御回路内のヒータ（図示せず））とインターフェースをとることによって、溶融物温度を制御してもよい。他の例示的実施形態では、欠陥論理４８は、炉３０内の他の温度制御システムを利用することによって、溶融物温度を制御してもよい。いずれの場合も、溶融物の温度の制御は、溶融物温度を制御する、装置の温度を制御することを含意する。この場合、溶融物温度の制御は、本質的には、坩堝１８の温度の制御を意味する。
【００４３】
一般的には、炉３０内の溶融物温度は、少なくとも部分的に、シートウエハの厚さに基づいて制御され、ある例示的実施形態では、欠陥論理４８は、厚さ制御システムとインターフェースをとり、ウエハ製品の重量に基づいて溶融物温度を制御してもよい。例えば、ウエハ厚さの監視および制御を支援する（すなわち、所定の厚さ範囲内にあるウエハを生成する）ために、炉３０の各レーンは、一般的には、測定されたウエハ厚さの関数として、厚さ検出器較正点を制御するための制御論理（コントローラ４７の一部であってもよい）によって、成長シートウエハ１０の厚さを決定するために、局所厚さ検出器４１（概して、図２において、ボックスとして示される）を有する。具体的には、図３を参照して以下により詳細に論じられるように、厚さ検出器４１は、成長シートウエハ１０の一方または両方の縁の厚さを測定する。次に、厚さ検出器較正点が、厚さ検出器制御論理によって使用され、シートウエハが、所定の厚さ範囲内にあるか否か決定し、そうではない場合、例えば、直接または間接的に、坩堝加熱システム（例えば、溶融物または坩堝加熱制御回路内のヒータ（図示せず））とインターフェースをとることによって、溶融物温度を制御する。
【００４４】
多くのタイプの厚さ検出器が、これを充足させるはずである。例えば、優れた結果を提供している、ある厚さ検出器は、シートウエハ１０の片側／片面に発光ダイオード、シートウエハ１０の反対側／反対面にセンサを有する。シートウエハの厚さ１０は、シートウエハ１０を通して放たされるダイオード光の量に関連する。したがって、センサは、ウエハ１０を通る光を検出し、その結果、ウエハ厚さを決定する。
【００４５】
前述のように、溶融物の冷却は、シートウエハ１０の厚さを増加させる一方、溶融物の加熱は、シートウエハ１０の厚さを減少させる。故に、厚さ検出器４１が、厚さが厚過ぎると決定する場合、自動的に、坩堝１８を加熱し、シリコン溶融物を加熱する。反対に、厚さが薄過ぎると決定する場合、厚さ検出器４１は、自動的に、坩堝１８を冷却し（例えば、単に、一定周期の間、加熱信号を坩堝１８に印加しなくてもよい）、溶融物を冷却する。
【００４６】
このため、厚さ検出器４１は、所望の厚さ範囲を表すデータによって較正される。例えば、その厚さ範囲は、単一の値（例えば、１９５ミクロン）または２つの値の間（例えば、１９０ミクロンから１９５ミクロン）であることができる。
【００４７】
本発明の例示的実施形態によると、欠陥論理４８は、シートウエハ１０の重量の関数として、その較正を変更することができる。例えば、シートウエハ１０が、軽過ぎる場合、欠陥論理４８は、較正された範囲を増加させる（例えば、１９５ミクロンの厚さ限界を１９６ミクロンに増加させる）ことによって、坩堝１８を冷却させてもよい。反対に、シートが重過ぎる場合、欠陥論理４８は、較正された範囲を減少させる（例えば、１９０ミクロンの厚さ限界を１８９ミクロンに減少させる）ことによって、坩堝１８を加熱させてもよい。代替として、欠陥論理４８は、単に、上方と下方との間の厚さの厚さ範囲全体を（例えば、５ミクロン範囲）上方または下方に移行してもよい（例えば、１９０−１９５ミクロンの範囲は、１９１−１９６ミクロンに増加されるか、または１８９−１９４ミクロンに減少されてもよい）。
【００４８】
当業者は、シートウエハの断面厚が変動することを把握している。例えば、いくつかの場所では、シートウエハは、１９５ミクロン程度と厚くあり得る（例えば、縁近傍）一方、他の場所では、１４０ミクロン程度と薄くあり得る（例えば、中心近傍）。前述のダイオードベースの厚さ検出器４１は、厚さがシートウエハの長さに沿って測定され得るように、ウエハに厚さ検出器４１を通過させながら、単一場所を通して、一般的には、ウエハ縁の近傍において厚さを測定するという点において定常である。したがって、欠陥論理４８が、厚さ範囲を増加または減少させる場合、ウエハは、同様に、そのプロファイルにわたって変化する。例えば、１９５ミクロンから１９６ミクロンまでのシートウエハの縁における厚さの増加をもたらす厚さ範囲の変更は、ウエハ１０の中心のより近くにおいて、対応する１−２ミクロン厚の変化を生じさせ得る（例えば、中心は、１４０ミクロンから１４１ミクロンまで変化し得る）。いずれの場合も、ウエハ厚さの増加または減少は、対応して、ウエハ１０にわたる平均厚を増加または減少させるであろう。
【００４９】
発明者らは、欠陥論理４８が、厚さ検出器４１を少しずつ再較正するであろうと想定する。具体的には、当技術分野において公知のいくつかのシートウエハ炉では、１℃の溶融物温度変化は、約２５ミクロンのウエハ厚さの変化を生じさせる。故に、坩堝／溶融物温度の変化は、１０分の１℃または１００分の１℃等のように、ごく僅かずつ行うことができる。
【００５０】
欠陥論理４８は、ウエハ製品が規定の有効重量範囲内にある場合でも、重量測定に基づいて溶融物温度の変更を開始してもよいことに留意されたい。例えば、欠陥論理４８は、ウエハ製品の重量が、他方の重量限界よりも一方の重量限界により近い場合（例えば、一貫性のためにウエハ重量／厚さをほぼ公称値に維持するように試みるため、またはいくつかのウエハ製品が一般的プロセス変動のために有効重量範囲から外れる可能性を低減させるため）、または経時的に測定されたウエハ製品の重量が、一方または他方の重量限界に向かう傾向にある場合（例えば、ウエハ製品が「規格外」となる前に、補正を行うため）に、溶融物温度の変更を開始してもよい。
【００５１】
本明細書で留意されるように、欠陥モジュール４８は、ウエハ成長が他のレーンで継続している間、複数レーン炉のうちの１つのレーンにおいて、ウエハ１０に対応する（例えば、ウエハ製品を計量する溶融物温度を制御する等）ことができる。
【００５２】
加えて、炉３０はまた、概して、ウエハ製造プロセスに、特に、重量ベースの側面に関連する指標を生成するアラームモジュール５０（ここでは、コントローラ４７の一部として示される）を含んでもよい。例えば、指標は、可聴信号（例えば、アラーム）、可視信号（例えば、明滅光または赤色光）、オペレータによって制御される制御コンソールまたはハンドヘルドデバイスへの電子メッセージ、および／またはログファイル等を含んでもよい。指標は、例えば、エラー状態が生じた（例えば、「規格外」ウエハ製品が検出された）ことの指示、エラー状態が迫りつつある（例えば、ウエハ製品の重量が、限界に向かう傾向にある）ことの指示、状態が検出されたレーン、レーンにおいて生成されたウエハ製品の重量、生成された有効および無効ウエハ製品の数等、種々のプロセス情報のいずれかを含んでもよい。
【００５３】
図３は、本発明の例示的実施形態による、複数レーン炉３０の複数のウエハ１０を形成するプロセスを示す。便宜上、この説明されるプロセスは、複数レーン炉３０において、複数の成長シートウエハ１０を形成するために使用される、実際のプロセスの有意に簡略化されたバージョンであることに留意されたい。故に、当業者は、プロセスが、図３に明示的に示されない付加的ステップを有するであろうことを理解するであろう。さらに、ステップのうちのいくつかは、示されるものと異なる順番で行われるか、または実質的に同時に行われてもよい。当業者は、過剰な実験を伴わずにプロセスを修正し、その特定の要件に適合させることが可能であるはずである。
【００５４】
プロセスは、ステップ３００から開始し、原料を坩堝１８に添加する。他の材料の中でも、原料は、バロン等のｐ−型ドーパントでコーティングされたポリシリコンペレットを含んでもよい。次に、ステップ３０２は、フィラメント２８を坩堝１８内のフィラメント開口部２６およびポリシリコン溶融物に通過させ、４つのレーンにわたって、複数の同時成長シートウエハ１０を形成する。当業者に公知のシーディングおよび他の開始技法もまた、行われる。ステップ３００および３０２は両方とも、従来のものである。
【００５５】
ある時点において、プロセスは、ステップ３０４において、各成長シートウエハ１０をより小さいシートウエハ１０に切断する。故に、レーザアセンブリ３６を伴う可動アセンブリ３２は、従来の方法において、ウエハ１０を切断する。ステップ３０６は、次いで、所与のウエハ１０（具体的レーンの）が、所定の重量限界内であるか否か決定する。このため、計器３９は、切断されたウエハ１０を計量し、ウエハ重量に関連する情報を有するメッセージを欠陥論理４８に配信する。欠陥論理４８は、次いで、重量が、重量上方と重量下方との間に延在する所定の重量の範囲内にあるか、または別様に、措置が要求される（例えば、限界に向かう傾向にある）ことを示すか否か決定する。計器３９は、欠陥論理４８に、切断されたウエハ１０の絶対重量、切断されたウエハ１０の相対重量、もしくは切断されたウエハ１０が所定の重量範囲内にあるか否か、あるいは代替として、切断されたウエハ１０の重量が、重量下方を下回るか、または重量上方を上回るか否かの指示を提供してもよいことに留意されたい。
【００５６】
重量限界内にあり、重量に基づいて温度変化が要求されない場合（ステップ３０６において「はい」）、通常成長がステップ３０８まで継続し、そこで、可動アセンブリ３２が新しく分離されたウエハ１０をトレイ３４内に載置する。代替として、ステップ３０６が、ウエハ１０が所定の重量限界内にないか、または温度変化が重量に基づいて別様に要求されると決定する場合、プロセスはステップ３１０まで継続し、そこで、欠陥論理４８は、ウエハ１０が重過ぎるかまたは軽過ぎるか（例えば、いずれの所定の重量限界をウエハ１０が超えるか）否かを決定する。
【００５７】
重過ぎる場合、プロセスは、ステップ３１２まで継続して、溶融物温度を増加させる。例えば、前述のように、欠陥論理４８は、厚さ検出器４１を再較正して、例えば、厚さ検出器４１の較正された厚さ範囲を下方に移行させることによって、または直接坩堝加熱システムを制御することによって、溶融物温度を上昇させてもよい。反対に、ウエハ１０が軽過ぎる場合、プロセスは、ステップ３１４まで継続して、溶融物温度を低下させる。例えば、欠陥論理４８は、厚さ検出器４１を再較正して、例えば、厚さ検出器４１の較正された厚さ範囲を上方に移行させることによって、または直接坩堝加熱システムを制御することによって、溶融物温度を低下させてもよい。
【００５８】
ステップ３１２および３１４のいずれかの後に、プロセスは、ステップ３０８において通常シートウエハ成長を継続する。
【００５９】
溶融物温度の制御に加え、またはその代わりに、アラームモジュール５０は、前述のように指標を生成し、例えば、関連プロセス情報のある方法でオペレータに通知してもよい。この通知を受信した後に、オペレータは、適切な措置、例えば、欠陥源の特定および修理を行うことができる。例えば、オペレータは、以下の是正措置のいずれかを講じることができる。
・厚さ検出器４１の設定を検証する、
・厚さ検出器４１の読取に支障を来し得る、炉３０の煙突内の埃またはシリコン破片を確認する、
・炉３０が成長ウエハ１０を冷却するガスジェットを有する場合、ガスジェット内のガス流を確認する、
・システムの内部試験を実行する、
・炉３０の熱プロファイルが、意図された仕様に一致することを確実にする、
・フィラメント開口部２６を通過するフィラメント２８の張力を監視する、
・炉３０を清掃すべきか否か決定する、
・溶融物中の破損したフィラメント２８等の遊離または破損破片を探す、
・ウエハ１０の厚さプロファイルを分析する、
・溶融物の高さが、高過ぎもせず、低過ぎもしないことを確認する、および／または
・溶融物温度を確認／調節する。
【００６０】
是正選択肢のこのリストは、完全ではなく、したがって、オペレータは、アラーム条件に応じて他の是正ステップを講じてもよいことを理解されたい。
【００６１】
加えて、または代替として、これらの是正措置のうちのいくつかは、システム、例えば、欠陥論理４８またはアラームモジュール５０に応答して、システムによって自動的に開始／実施されてもよい。
【００６２】
いくつかの実施形態は、重量測定に基づいて、プロセス制御機能および指標生成の両方を行わない。代わりに、いくつかの実施形態は、プロセス制御機能のみ行う（例えば、重量測定に基づいて、溶融物温度を調節する）一方、他の実施形態は、指標のみ生成し、例えば、次いで、温度を調節することができるオペレータに通知する。いくつかの実施形態は、これらの機能が選択的に行われることを可能にし、例えば、オペレータに、一方、他方、両方が行われるか、またはいずれも行われないか否かを構成させる。したがって、少なくとも内部的に、システムは、アラームモジュール５０および／または温度制御決定を駆動するために使用することができる出力信号を生成する。
【００６３】
故に、種々の実施形態は、シートウエハが適切なサイズおよび重量を有することを確実にするための効果的技法をもたらす。
【００６４】
本発明の種々の実施形態は、少なくとも部分的に、従来のコンピュータプログラミング言語において実装されてもよい。例えば、いくつかの実施形態は、手続き型プログラミング言語（例えば、「Ｃ」）、またはオブジェクト指向型プログラミング言語（例えば、「Ｃ＋＋」）で実装されてもよい。本発明の他の実施形態は、事前にプログラムされたハードウェア要素（例えば、特定用途向け集積回路、ＦＰＧＡ、およびデジタル信号プロセッサ）、または他の関連構成要素として実装されてもよい。
【００６５】
代替実施形態では、開示される装置および方法の少なくとも一部は、コンピュータシステムと併用するためのコンピュータプログラム製品として実装されてもよい。そのような実装は、コンピュータ可読媒体（例えば、ディスケット、ＣＤ−ＲＯＭ、ＲＯＭ、または固定ディスク）等の有形媒体上のいずれかに固定される、一連のコンピュータ命令を含んでもよい。一連のコンピュータ命令は、システムに対して、本明細書で以前に説明される機能性の全部または一部を具現化することができる。
【００６６】
当業者は、そのようなコンピュータ命令が、多くのコンピュータアーキテクチャまたはオペレーティングシステムと併用するためのいくつかのプログラミング言語で書くことができることを理解するはずである。さらに、そのような命令は、半導体、磁気、光学または他のメモリデバイス等の任意のメモリデバイス内に記憶されてもよく、光学、赤外線、マイクロ波、または他の伝送技術等、任意の通信技術を使用して伝送されてもよい。
【００６７】
他の方法の中でも、そのようなコンピュータプログラム製品は、付随する印刷文書または電子文書（例えば、市販のソフトウェア）を伴う取外し可能な媒体として配布されるコンピュータシステム（例えば、システムＲＯＭまたは固定ディスク上）にプリインストールされる、ネットワーク（例えば、インターネットまたはワールドワイドウェブ）を通じてサーバまたは電子掲示板から配信されてもよい。当然ながら、本発明のいくつかの実施形態は、ソフトウェア（例えば、コンピュータプログラム製品）およびハードウェアの両方の組み合わせとして実装されてもよい。本発明のさらに他の実施形態は、完全なハードウェア、または完全なソフトウェアとして、実装される。
【００６８】
前述の議論は、本発明の種々の例示的実施形態を開示するが、当業者が、本発明の真の範囲から逸脱することなく、本発明の利点のうちのいくつかを達成するであろう、種々の修正を行うことができることは、明確であるはずである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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