JP2000281481A - 単結晶成長装置及び単結晶成長方法 - Google Patents
単結晶成長装置及び単結晶成長方法Info
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- JP2000281481A JP2000281481A JP11093705A JP9370599A JP2000281481A JP 2000281481 A JP2000281481 A JP 2000281481A JP 11093705 A JP11093705 A JP 11093705A JP 9370599 A JP9370599 A JP 9370599A JP 2000281481 A JP2000281481 A JP 2000281481A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 単結晶成長装置において、ネック工程からボ
ディ工程までの広い範囲にわたって単結晶の径の計測を
行い、得られた径のデータより単結晶引上げの制御を行
う。 【解決手段】 ネック工程において原料融液と単結晶の
境界を撮像する小径用カメラ２８と、ボディ工程におい
て前記原料融液と前記単結晶の境界を撮像する大径用カ
メラ３０を設置した。これらのカメラによって撮像され
た画像から単結晶の円弧を計測し、得られた円弧のデー
タから結晶断面である円の径を算出し、さらにその径の
データを用いて、単結晶引上げ速度や原料融液の温度を
調節する単結晶引上げの制御を行った。
ディ工程までの広い範囲にわたって単結晶の径の計測を
行い、得られた径のデータより単結晶引上げの制御を行
う。 【解決手段】 ネック工程において原料融液と単結晶の
境界を撮像する小径用カメラ２８と、ボディ工程におい
て前記原料融液と前記単結晶の境界を撮像する大径用カ
メラ３０を設置した。これらのカメラによって撮像され
た画像から単結晶の円弧を計測し、得られた円弧のデー
タから結晶断面である円の径を算出し、さらにその径の
データを用いて、単結晶引上げ速度や原料融液の温度を
調節する単結晶引上げの制御を行った。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、引上げＣＺ（Czoc
hralski）法によりＳｉ（シリコン）の無転位の単結晶
を製造するための単結晶成長装置及び単結晶成長方法に
関する。
hralski）法によりＳｉ（シリコン）の無転位の単結晶
を製造するための単結晶成長装置及び単結晶成長方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、引上げＣＺ法による単結晶成長
装置では、高耐圧気密チャンバの内部を１０torr程度に
減圧して新鮮なＡｒ（アルゴン）ガスを流すとともに、
チャンバ内の下方に設けられた石英ルツボ内の多結晶を
加熱して溶融し、かかる融液の表面に種結晶を上から浸
漬し、種結晶と石英ルツボを回転、上下移動させながら
種結晶を引き上げることにより、種結晶の下に上端が突
出した円錐形の上部コーン部と、円筒形の単結晶ボディ
部（直胴部）と下端が突出した円錐形の下部コーン部よ
り成る単結晶棒（いわゆるインゴット）を成長させるよ
うに構成されている。
装置では、高耐圧気密チャンバの内部を１０torr程度に
減圧して新鮮なＡｒ（アルゴン）ガスを流すとともに、
チャンバ内の下方に設けられた石英ルツボ内の多結晶を
加熱して溶融し、かかる融液の表面に種結晶を上から浸
漬し、種結晶と石英ルツボを回転、上下移動させながら
種結晶を引き上げることにより、種結晶の下に上端が突
出した円錐形の上部コーン部と、円筒形の単結晶ボディ
部（直胴部）と下端が突出した円錐形の下部コーン部よ
り成る単結晶棒（いわゆるインゴット）を成長させるよ
うに構成されている。
【０００３】また、この成長方法として、種結晶を融液
の表面に浸漬したときの熱衝撃により種結晶に発生する
転位を除去（無転位化）するために、種結晶を融液の表
面に浸漬した後、引上げ速度を比較的速くすることによ
り種結晶より小径の、例えば径が３〜４ｍｍの単結晶ネ
ック部を形成した後に、上記の上部コーン部の引上げを
開始するダッシュ（Dash）法が知られている。こうした
径の制御は単結晶引上げ速度や原料融液の温度を制御す
る入熱量を調節することによって行われる。
の表面に浸漬したときの熱衝撃により種結晶に発生する
転位を除去（無転位化）するために、種結晶を融液の表
面に浸漬した後、引上げ速度を比較的速くすることによ
り種結晶より小径の、例えば径が３〜４ｍｍの単結晶ネ
ック部を形成した後に、上記の上部コーン部の引上げを
開始するダッシュ（Dash）法が知られている。こうした
径の制御は単結晶引上げ速度や原料融液の温度を制御す
る入熱量を調節することによって行われる。
【０００４】原料融液から単結晶を引き上げる場合、原
料融液の対流によるミクロな結晶成長の乱れが問題とな
るので、これを防止するために、例えば特開昭６０−１
６８９１号公報、特公平２−１２９２０号公報、特開昭
５９−１９９５９７号公報に示されるように、原料融液
に対して縦磁界、横磁界、カスプ型磁界を印加すること
により原料融液の動きを抑制するとともに、単結晶を低
酸素濃度化するＭＣＺ法（磁界印加ＣＺ法）が知られて
いる。
料融液の対流によるミクロな結晶成長の乱れが問題とな
るので、これを防止するために、例えば特開昭６０−１
６８９１号公報、特公平２−１２９２０号公報、特開昭
５９−１９９５９７号公報に示されるように、原料融液
に対して縦磁界、横磁界、カスプ型磁界を印加すること
により原料融液の動きを抑制するとともに、単結晶を低
酸素濃度化するＭＣＺ法（磁界印加ＣＺ法）が知られて
いる。
【０００５】カメラなどを用いた単結晶の径の計測は、
単結晶を引き上げるうえで非常に重要である。単結晶引
上げにおいては、引き上げられる単結晶の径をカメラな
どにて計測し、単結晶の径を調節するために入熱量の制
御や引上げ速度の制御が行われており、単結晶の径を所
定の範囲内に維持した単結晶引上げが可能となってい
る。また、安全管理のためにカメラによる炉内の監視も
行われている。
単結晶を引き上げるうえで非常に重要である。単結晶引
上げにおいては、引き上げられる単結晶の径をカメラな
どにて計測し、単結晶の径を調節するために入熱量の制
御や引上げ速度の制御が行われており、単結晶の径を所
定の範囲内に維持した単結晶引上げが可能となってい
る。また、安全管理のためにカメラによる炉内の監視も
行われている。
【０００６】小径の結晶に対しては、ネック工程におい
て作成される単結晶ネック部の径や、ボディ工程におい
て作成される単結晶ボディ部の径を、１台のカメラを用
いて計測することが可能であった。この場合、カメラに
より撮像される単結晶ネック部の映像から単結晶の幅を
計測し、それを単結晶の径とみなしていた。しかし、単
結晶ネック部の径がおよそ３ｍｍであるのに対して、単
結晶ボディ部の径が４００ｍｍにもなる大径の単結晶を
引き上げる場合、１台のカメラのみを用いて撮像された
映像から、撮像された単結晶の幅を単結晶の径とみなす
方法では、単結晶ネック部の径に比べて単結晶ボディ部
の径が極端に大きいため、計測精度が悪くなり不都合が
生じてきた。この解決法として、例えば特開昭５８−１
３５１９７号公報に、２台のカメラを設置して結晶の両
端をそれぞれのカメラで計測する方法が開示されてい
る。
て作成される単結晶ネック部の径や、ボディ工程におい
て作成される単結晶ボディ部の径を、１台のカメラを用
いて計測することが可能であった。この場合、カメラに
より撮像される単結晶ネック部の映像から単結晶の幅を
計測し、それを単結晶の径とみなしていた。しかし、単
結晶ネック部の径がおよそ３ｍｍであるのに対して、単
結晶ボディ部の径が４００ｍｍにもなる大径の単結晶を
引き上げる場合、１台のカメラのみを用いて撮像された
映像から、撮像された単結晶の幅を単結晶の径とみなす
方法では、単結晶ネック部の径に比べて単結晶ボディ部
の径が極端に大きいため、計測精度が悪くなり不都合が
生じてきた。この解決法として、例えば特開昭５８−１
３５１９７号公報に、２台のカメラを設置して結晶の両
端をそれぞれのカメラで計測する方法が開示されてい
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、２台の
カメラを設置する従来の方法においては、２台のカメラ
間の距離が正確である必要があり、２台のカメラを正確
に設置しなくてはならなかった。また、単結晶引上げは
バッチ方式であり、単結晶引上げのたびに装置を開閉す
るので、２台のカメラの位置がずれやすいという欠点が
あった。また、単結晶の径が数ミリメートルという小径
のネックを作成するネック工程から、径が数百ミリメー
トルという大径の単結晶を作成するボディ工程までを、
この２台のカメラでカバーしなくてはならなかった。し
たがって、この方法では大径のボディ工程では正確に計
測できても、一方で小径のネック工程での計測精度が悪
くなり、単結晶ネック部の両端を正確に２台のカメラで
捉えて、単結晶ネック部の径を計測することは困難だっ
た。
カメラを設置する従来の方法においては、２台のカメラ
間の距離が正確である必要があり、２台のカメラを正確
に設置しなくてはならなかった。また、単結晶引上げは
バッチ方式であり、単結晶引上げのたびに装置を開閉す
るので、２台のカメラの位置がずれやすいという欠点が
あった。また、単結晶の径が数ミリメートルという小径
のネックを作成するネック工程から、径が数百ミリメー
トルという大径の単結晶を作成するボディ工程までを、
この２台のカメラでカバーしなくてはならなかった。し
たがって、この方法では大径のボディ工程では正確に計
測できても、一方で小径のネック工程での計測精度が悪
くなり、単結晶ネック部の両端を正確に２台のカメラで
捉えて、単結晶ネック部の径を計測することは困難だっ
た。
【０００８】また、単結晶成長装置には原料融液の対流
を抑制するために、数千ガウスという強い磁界が印加さ
れた場合、カメラの焦点を変えるズーム機能などは磁界
の影響で作動しない。したがって、磁界に影響されるこ
とのない単結晶ネック部及び単結晶ボディ部の径の計測
が必要だった。
を抑制するために、数千ガウスという強い磁界が印加さ
れた場合、カメラの焦点を変えるズーム機能などは磁界
の影響で作動しない。したがって、磁界に影響されるこ
とのない単結晶ネック部及び単結晶ボディ部の径の計測
が必要だった。
【０００９】したがって、本発明は上記従来の問題点に
鑑み、小径の単結晶ネック部の径及び大径の単結晶ボデ
ィ部の径を計測可能とする単結晶成長装置及び単結晶成
長方法を提供することを目的とする。また、本発明は１
台のカメラによって単結晶の円弧の計測を行い、かかる
円弧から結晶断面である円の径を算出することにより、
単結晶の径を計測することができる単結晶成長装置及び
単結晶成長方法を提供することを目的とする。
鑑み、小径の単結晶ネック部の径及び大径の単結晶ボデ
ィ部の径を計測可能とする単結晶成長装置及び単結晶成
長方法を提供することを目的とする。また、本発明は１
台のカメラによって単結晶の円弧の計測を行い、かかる
円弧から結晶断面である円の径を算出することにより、
単結晶の径を計測することができる単結晶成長装置及び
単結晶成長方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、単結晶成長装置に、ネック工程において原
料融液と単結晶の境界を撮像する小径用カメラと、ボデ
ィ工程において前記原料融液と前記単結晶の境界を撮像
する大径用カメラを設置する。これらのカメラによって
撮像された画像から単結晶の円弧を計測し、かかる円弧
から結晶断面である円の径を算出し、かかる径のデータ
を用いて単結晶引上げ速度や原料融液の温度を制御しな
がら単結晶を成長させる。
するために、単結晶成長装置に、ネック工程において原
料融液と単結晶の境界を撮像する小径用カメラと、ボデ
ィ工程において前記原料融液と前記単結晶の境界を撮像
する大径用カメラを設置する。これらのカメラによって
撮像された画像から単結晶の円弧を計測し、かかる円弧
から結晶断面である円の径を算出し、かかる径のデータ
を用いて単結晶引上げ速度や原料融液の温度を制御しな
がら単結晶を成長させる。
【００１１】すなわち本発明によれば、単結晶の原料融
液を融解させる石英ルツボと、前記石英ルツボが内部に
配置されるチャンバと、単結晶引上げ制御に用いる前記
単結晶の径のデータを得るために、前記原料融液と前記
単結晶の境界を撮像するカメラとを有し、種結晶を前記
石英ルツボ内の前記融液に浸漬して引き上げることによ
り、種結晶の下に小径の単結晶ネック部を形成するネッ
ク工程、前記単結晶ネック部の下方に徐々に結晶径を増
大させるショルダ工程、大径の単結晶を形成するボディ
工程を経て、単結晶を引き上げるように構成された単結
晶成長装置において、前記カメラとして、前記ネック工
程において前記原料融液と前記単結晶の境界を撮像する
小径用カメラと、前記ボディ工程において前記原料融液
と前記単結晶の境界を撮像する大径用カメラを設置した
ことを特徴とする単結晶成長装置が提供される。
液を融解させる石英ルツボと、前記石英ルツボが内部に
配置されるチャンバと、単結晶引上げ制御に用いる前記
単結晶の径のデータを得るために、前記原料融液と前記
単結晶の境界を撮像するカメラとを有し、種結晶を前記
石英ルツボ内の前記融液に浸漬して引き上げることによ
り、種結晶の下に小径の単結晶ネック部を形成するネッ
ク工程、前記単結晶ネック部の下方に徐々に結晶径を増
大させるショルダ工程、大径の単結晶を形成するボディ
工程を経て、単結晶を引き上げるように構成された単結
晶成長装置において、前記カメラとして、前記ネック工
程において前記原料融液と前記単結晶の境界を撮像する
小径用カメラと、前記ボディ工程において前記原料融液
と前記単結晶の境界を撮像する大径用カメラを設置した
ことを特徴とする単結晶成長装置が提供される。
【００１２】上記発明に、前記ショルダ工程において、
前記小径用カメラによる撮像に引き続いて前記大径用カ
メラによる撮像が連続的に行われるように、撮像するカ
メラを切り替える手段、又は前記小径用カメラによる撮
像と前記大径用カメラによる撮像が時間的に重複して行
われるように、撮像するカメラを切り替える手段を付加
することは、本発明の好ましい態様である。
前記小径用カメラによる撮像に引き続いて前記大径用カ
メラによる撮像が連続的に行われるように、撮像するカ
メラを切り替える手段、又は前記小径用カメラによる撮
像と前記大径用カメラによる撮像が時間的に重複して行
われるように、撮像するカメラを切り替える手段を付加
することは、本発明の好ましい態様である。
【００１３】さらに本発明によれば、単結晶の原料融液
を融解させる石英ルツボと、前記石英ルツボが内部に配
置されるチャンバと、単結晶引上げ制御に用いる前記単
結晶の径のデータを得るために、前記原料融液と前記単
結晶の境界を撮像するカメラとを有し、種結晶を前記石
英ルツボ内の前記融液に浸漬して引き上げることによ
り、種結晶の下に小径の単結晶ネック部を形成するネッ
ク工程、前記単結晶ネック部の下方に徐々に結晶径を増
大させるショルダ工程、大径の単結晶を形成するボディ
工程を経て、単結晶を引き上げるように構成された単結
晶成長装置において、前記カメラによって撮像された画
像から前記単結晶の円弧を計測するステップと、前記円
弧から結晶断面である円の径を算出するステップとを、
有することを特徴とする単結晶成長方法が提供される。
を融解させる石英ルツボと、前記石英ルツボが内部に配
置されるチャンバと、単結晶引上げ制御に用いる前記単
結晶の径のデータを得るために、前記原料融液と前記単
結晶の境界を撮像するカメラとを有し、種結晶を前記石
英ルツボ内の前記融液に浸漬して引き上げることによ
り、種結晶の下に小径の単結晶ネック部を形成するネッ
ク工程、前記単結晶ネック部の下方に徐々に結晶径を増
大させるショルダ工程、大径の単結晶を形成するボディ
工程を経て、単結晶を引き上げるように構成された単結
晶成長装置において、前記カメラによって撮像された画
像から前記単結晶の円弧を計測するステップと、前記円
弧から結晶断面である円の径を算出するステップとを、
有することを特徴とする単結晶成長方法が提供される。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の好ましい実施の形態について説明する。図１は本発
明に係る単結晶の撮像する装置の構成を、適用される単
結晶成長装置とともに示した模式図である。本発明の適
用される単結晶成長装置には、チャンバ１０の内部に、
回転可能なペデスタル１２により回転する石英ルツボ１
４と、加熱用ヒータ１６が配される。石英ルツボ１４内
には原料融液１８が保持されている。図示省略の種結晶
昇降機構により、昇降可能なワイヤ２０の先端には種結
晶ホルダ２２が取り付けられ、種結晶ホルダ２２は種結
晶２４の端部をその凹部に接合して保持する。種結晶２
４を石英ルツボ１４内の原料融液１８に浸漬して引き上
げることにより単結晶を引き上げる。
明の好ましい実施の形態について説明する。図１は本発
明に係る単結晶の撮像する装置の構成を、適用される単
結晶成長装置とともに示した模式図である。本発明の適
用される単結晶成長装置には、チャンバ１０の内部に、
回転可能なペデスタル１２により回転する石英ルツボ１
４と、加熱用ヒータ１６が配される。石英ルツボ１４内
には原料融液１８が保持されている。図示省略の種結晶
昇降機構により、昇降可能なワイヤ２０の先端には種結
晶ホルダ２２が取り付けられ、種結晶ホルダ２２は種結
晶２４の端部をその凹部に接合して保持する。種結晶２
４を石英ルツボ１４内の原料融液１８に浸漬して引き上
げることにより単結晶を引き上げる。
【００１５】小径用の単結晶の径計測用ＣＣＤカメラ２
８及び大径用の単結晶の径計測用ＣＣＤカメラ３０をチ
ャンバ１０の上部に設置して、原料融液１８と単結晶の
境界を撮像する。図１では、磁場発生装置、耐熱材、温
度センサなどは図示省略されている。
８及び大径用の単結晶の径計測用ＣＣＤカメラ３０をチ
ャンバ１０の上部に設置して、原料融液１８と単結晶の
境界を撮像する。図１では、磁場発生装置、耐熱材、温
度センサなどは図示省略されている。
【００１６】小径用の単結晶の径計測用ＣＣＤカメラ２
８及び大径用の単結晶の径計測用ＣＣＤカメラ３０は、
ネック工程において単結晶ネック部３２を撮像する小径
用カメラ２８と、ボディ工程において単結晶ボディ部３
４を撮像する大径用カメラ３０として利用される。ネッ
ク工程で径が数ミリメートルの単結晶ネック部３２を作
成する場合、小径用カメラ２８で単結晶ネック部３２を
撮像して、図示省略の計測機構により単結晶ネック部３
２の径を計測する。計測された単結晶ネック部３２の径
のデータを用いて、単結晶引上げ速度や入熱量を調節
し、単結晶ネック部３２の径をフィードバック制御す
る。一方、ボディ工程で径が数百ミリメートルの単結晶
ボディ部３４を作成する場合、大径用カメラ３０で単結
晶ボディ部３４を撮像して、図示省略の計測機構により
単結晶ボディ部３４の径を計測する。計測された単結晶
ボディ部３４の径のデータを用いて、図示省略の計測機
構により単結晶引上げ速度や入熱量を調節し、単結晶ボ
ディ部３４の径をフィードバック制御する。これによっ
て、単結晶の径が数ミリメートルの小径から数百ミリメ
ートルの大径までの広い径範囲にわたって、単結晶の径
の制御が可能となる。
８及び大径用の単結晶の径計測用ＣＣＤカメラ３０は、
ネック工程において単結晶ネック部３２を撮像する小径
用カメラ２８と、ボディ工程において単結晶ボディ部３
４を撮像する大径用カメラ３０として利用される。ネッ
ク工程で径が数ミリメートルの単結晶ネック部３２を作
成する場合、小径用カメラ２８で単結晶ネック部３２を
撮像して、図示省略の計測機構により単結晶ネック部３
２の径を計測する。計測された単結晶ネック部３２の径
のデータを用いて、単結晶引上げ速度や入熱量を調節
し、単結晶ネック部３２の径をフィードバック制御す
る。一方、ボディ工程で径が数百ミリメートルの単結晶
ボディ部３４を作成する場合、大径用カメラ３０で単結
晶ボディ部３４を撮像して、図示省略の計測機構により
単結晶ボディ部３４の径を計測する。計測された単結晶
ボディ部３４の径のデータを用いて、図示省略の計測機
構により単結晶引上げ速度や入熱量を調節し、単結晶ボ
ディ部３４の径をフィードバック制御する。これによっ
て、単結晶の径が数ミリメートルの小径から数百ミリメ
ートルの大径までの広い径範囲にわたって、単結晶の径
の制御が可能となる。
【００１７】図１は、単結晶のボディ部３４の作成する
ボディ工程の様子を表している。矢印Ｍ２によって示さ
れる方向は大径用カメラ３０の撮像方向であり、大径用
カメラ３０は原料融液１８と単結晶の境界を撮像する。
また、単結晶ネック部３２を作成するネック工程の場合
には、小径用カメラ２８は矢印Ｍ１によって示される方
向を撮像する。小径の単結晶ネック部３２を撮像するた
め、小径用カメラ２８は大径用カメラ３０に比べて、原
料融液１８の回転中心付近、すなわち石英ルツボ１４内
に配された原料融液１８の中央付近を撮像する。
ボディ工程の様子を表している。矢印Ｍ２によって示さ
れる方向は大径用カメラ３０の撮像方向であり、大径用
カメラ３０は原料融液１８と単結晶の境界を撮像する。
また、単結晶ネック部３２を作成するネック工程の場合
には、小径用カメラ２８は矢印Ｍ１によって示される方
向を撮像する。小径の単結晶ネック部３２を撮像するた
め、小径用カメラ２８は大径用カメラ３０に比べて、原
料融液１８の回転中心付近、すなわち石英ルツボ１４内
に配された原料融液１８の中央付近を撮像する。
【００１８】図２は引き上げられる単結晶における、小
径用カメラ及び大径用カメラの撮像領域を示した模式図
である。単結晶の径が数ミリメートルから数百ミリメー
トルにまで広がるショルダ工程において、小径用カメラ
２８から大径用カメラ３０に切り替える。ショルダ工程
において常に単結晶ショルダ部３６を撮像するため、小
径用カメラ２８による撮像に引き続いて、大径用カメラ
３０による撮像が連続的におこなわれるよう小径用カメ
ラ２８から大径用カメラ３０に切り替える。また、小径
用カメラ２８による撮像に引き続いて、大径用カメラ３
０による撮像が時間的に重複して行われるよう小径用カ
メラ２８から大径用カメラ３０に切り替えることもでき
る。つまり、ショルダ工程において小径用カメラによる
撮像領域３３と大径用カメラによる撮像領域３５を連続
させることも可能であり、小径用カメラによる撮像領域
３３と大径用カメラによる撮像領域３５を重複させるこ
とも可能である。
径用カメラ及び大径用カメラの撮像領域を示した模式図
である。単結晶の径が数ミリメートルから数百ミリメー
トルにまで広がるショルダ工程において、小径用カメラ
２８から大径用カメラ３０に切り替える。ショルダ工程
において常に単結晶ショルダ部３６を撮像するため、小
径用カメラ２８による撮像に引き続いて、大径用カメラ
３０による撮像が連続的におこなわれるよう小径用カメ
ラ２８から大径用カメラ３０に切り替える。また、小径
用カメラ２８による撮像に引き続いて、大径用カメラ３
０による撮像が時間的に重複して行われるよう小径用カ
メラ２８から大径用カメラ３０に切り替えることもでき
る。つまり、ショルダ工程において小径用カメラによる
撮像領域３３と大径用カメラによる撮像領域３５を連続
させることも可能であり、小径用カメラによる撮像領域
３３と大径用カメラによる撮像領域３５を重複させるこ
とも可能である。
【００１９】図３は図１の原料融液表面での単結晶の水
平断面図である。ボディ工程では、単結晶の径がカメラ
の撮像範囲３７に対して大きいため、撮像された単結晶
の幅は単結晶の径３８ではなく弦４０となる。単結晶の
径３８が小さいときには、単結晶の両側面をある程度平
行に撮像することができ、単結晶の径３８と撮像された
単結晶の幅である弦４０とのずれは小さい。しかし、単
結晶の径３８が大きくなると、単結晶の径３８と撮像さ
れた単結晶の幅である弦４０とのずれが大きくなり、計
測精度が悪くなってしまう。本発明では、撮像された単
結晶の画像から単結晶の縁の円弧４２を計測し、その円
弧４２より結晶の断面である円の中心４４を推定するこ
とによって単結晶の径３８を求める。円弧４２の計測
は、円弧４２上の点をプロットしていくことによって行
われる。最低３点の円弧４２上の点が定まれば円の中心
４４を推定することが可能である。円弧４２上の点を数
多くプロットすることによって、推定される円の中心４
４の精度が高くなり、その結果、算出される径３８の精
度も高くなる。また、本発明においては結晶の両端を計
測していないので、単結晶に対してカメラの設置位置を
厳密に定める必要はない。
平断面図である。ボディ工程では、単結晶の径がカメラ
の撮像範囲３７に対して大きいため、撮像された単結晶
の幅は単結晶の径３８ではなく弦４０となる。単結晶の
径３８が小さいときには、単結晶の両側面をある程度平
行に撮像することができ、単結晶の径３８と撮像された
単結晶の幅である弦４０とのずれは小さい。しかし、単
結晶の径３８が大きくなると、単結晶の径３８と撮像さ
れた単結晶の幅である弦４０とのずれが大きくなり、計
測精度が悪くなってしまう。本発明では、撮像された単
結晶の画像から単結晶の縁の円弧４２を計測し、その円
弧４２より結晶の断面である円の中心４４を推定するこ
とによって単結晶の径３８を求める。円弧４２の計測
は、円弧４２上の点をプロットしていくことによって行
われる。最低３点の円弧４２上の点が定まれば円の中心
４４を推定することが可能である。円弧４２上の点を数
多くプロットすることによって、推定される円の中心４
４の精度が高くなり、その結果、算出される径３８の精
度も高くなる。また、本発明においては結晶の両端を計
測していないので、単結晶に対してカメラの設置位置を
厳密に定める必要はない。
【００２０】図４に示されるフィードバック制御機構に
よって、引き上げられる単結晶の径を制御する。まずＳ
１において、カメラによって単結晶を撮像する。次にＳ
２において、Ｓ１で撮像された画像より単結晶断面の円
弧を計測して、単結晶断面の円の径を算出する。そして
Ｓ３において、Ｓ２で算出された単結晶の径のデータを
用いて単結晶引上げ速度や入熱量を制御し、所望の単結
晶の径を得る。以上の過程を連続的に行うことによっ
て、引き上げられる単結晶全体の形を所望のものにする
ことができる。こうしたフィードバック制御機構は、コ
ンピュータにより自動化されている。このとき、コンピ
ュータによる制御を行うために、計測された単結晶の径
のデータを用いて、単結晶引上げ速度や入熱量を制御
し、所望の単結晶の径が得られるようにするプログラム
があらかじめ記憶装置に格納されている。また、上記の
フィードバック制御機構を手動化することも可能であ
る。
よって、引き上げられる単結晶の径を制御する。まずＳ
１において、カメラによって単結晶を撮像する。次にＳ
２において、Ｓ１で撮像された画像より単結晶断面の円
弧を計測して、単結晶断面の円の径を算出する。そして
Ｓ３において、Ｓ２で算出された単結晶の径のデータを
用いて単結晶引上げ速度や入熱量を制御し、所望の単結
晶の径を得る。以上の過程を連続的に行うことによっ
て、引き上げられる単結晶全体の形を所望のものにする
ことができる。こうしたフィードバック制御機構は、コ
ンピュータにより自動化されている。このとき、コンピ
ュータによる制御を行うために、計測された単結晶の径
のデータを用いて、単結晶引上げ速度や入熱量を制御
し、所望の単結晶の径が得られるようにするプログラム
があらかじめ記憶装置に格納されている。また、上記の
フィードバック制御機構を手動化することも可能であ
る。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、単
結晶成長装置に、ネック工程において原料融液と単結晶
の境界を撮像する小径用カメラと、ボディ工程において
前記原料融液と前記単結晶の境界を撮像する大径用カメ
ラを設置し、これらのカメラによって撮像された画像か
ら単結晶の円弧を計測し、かかる円弧から結晶断面であ
る円の径を算出し、この径のデータを用いて単結晶引上
げ速度や原料融液の温度を調節し、単結晶の径を制御し
たので、単結晶の径が数ミリメートルの小径から数百ミ
リメートルの大径までの広い径の範囲にわたって、単結
晶の径の制御が可能となるという効果を奏する。
結晶成長装置に、ネック工程において原料融液と単結晶
の境界を撮像する小径用カメラと、ボディ工程において
前記原料融液と前記単結晶の境界を撮像する大径用カメ
ラを設置し、これらのカメラによって撮像された画像か
ら単結晶の円弧を計測し、かかる円弧から結晶断面であ
る円の径を算出し、この径のデータを用いて単結晶引上
げ速度や原料融液の温度を調節し、単結晶の径を制御し
たので、単結晶の径が数ミリメートルの小径から数百ミ
リメートルの大径までの広い径の範囲にわたって、単結
晶の径の制御が可能となるという効果を奏する。
【００２２】さらに本発明に加えて、ショルダ工程にお
いて、前記小径用カメラによる撮像に引き続いて、前記
大径用カメラによる撮像が連続的に行われるように、撮
像するカメラを切替える手段、又は前記小径用カメラに
よる撮像と前記大径用カメラによる撮像が時間的に重複
して行われるように、撮像するカメラを切替えることを
付加すれば、ショルダ工程においても、常に単結晶の撮
像を行うことができるという効果を奏する。さらに本発
明に加えて、単結晶の円弧を計測することによって単結
晶の径を算出することを付加すれば、１台のカメラによ
り単結晶の径の正確な計測が可能であるという効果を奏
する。
いて、前記小径用カメラによる撮像に引き続いて、前記
大径用カメラによる撮像が連続的に行われるように、撮
像するカメラを切替える手段、又は前記小径用カメラに
よる撮像と前記大径用カメラによる撮像が時間的に重複
して行われるように、撮像するカメラを切替えることを
付加すれば、ショルダ工程においても、常に単結晶の撮
像を行うことができるという効果を奏する。さらに本発
明に加えて、単結晶の円弧を計測することによって単結
晶の径を算出することを付加すれば、１台のカメラによ
り単結晶の径の正確な計測が可能であるという効果を奏
する。
【図１】図１は本発明に係る単結晶の撮像する装置の構
成を、適用される単結晶成長装置とともに示した模式図
である。
成を、適用される単結晶成長装置とともに示した模式図
である。
【図２】図２は引き上げられる単結晶における、小径用
カメラ及び大径用カメラの撮像領域を示した模式図であ
る。
カメラ及び大径用カメラの撮像領域を示した模式図であ
る。
【図３】図１の原料融液表面での単結晶の水平断面図で
ある。
ある。
【図４】単結晶の径の計測におけるフィードバック制御
機構を示すフローチャートである。
機構を示すフローチャートである。
１０ チャンバ １２ ペデスタル １４ 石英ルツボ １６ 加熱用ヒータ １８ 原料融液 ２０ ワイヤ ２２ 種結晶ホルダ ２４ 種結晶 ２８ 小径用カメラ（小径用の単結晶の径計測用ＣＣＤ
カメラ） ３０ 大径用カメラ（大径用の単結晶の径計測用ＣＣＤ
カメラ） ３２ 単結晶ネック部 ３４ 単結晶ボディ部 ３６ 単結晶ショルダ部 ３８ 単結晶断面の円の径 ４０ 単結晶断面の円の弦 ４２ 単結晶断面の円の円弧 ４４ 単結晶断面の円の中心 ３３ 小径用カメラによる撮像領域 ３５ 大径用カメラによる撮像領域 ４１ 小径用カメラと大径用カメラの撮像領域の連続的
切替え ４３ 小径用カメラと大径用カメラの撮像領域の時間的
な重複のある切替え Ｍ１ 小径用カメラの撮像方向 Ｍ２ 大径用カメラの撮像方向
カメラ） ３０ 大径用カメラ（大径用の単結晶の径計測用ＣＣＤ
カメラ） ３２ 単結晶ネック部 ３４ 単結晶ボディ部 ３６ 単結晶ショルダ部 ３８ 単結晶断面の円の径 ４０ 単結晶断面の円の弦 ４２ 単結晶断面の円の円弧 ４４ 単結晶断面の円の中心 ３３ 小径用カメラによる撮像領域 ３５ 大径用カメラによる撮像領域 ４１ 小径用カメラと大径用カメラの撮像領域の連続的
切替え ４３ 小径用カメラと大径用カメラの撮像領域の時間的
な重複のある切替え Ｍ１ 小径用カメラの撮像方向 Ｍ２ 大径用カメラの撮像方向
Claims (4)
- 【請求項１】 単結晶の原料融液を融解させる石英ルツ
ボと、前記石英ルツボが内部に配置されるチャンバと、
単結晶引上げ制御に用いる前記単結晶の径のデータを得
るために、前記原料融液と前記単結晶の境界を撮像する
カメラとを有し、種結晶を前記石英ルツボ内の前記融液
に浸漬して引き上げることにより、種結晶の下に小径の
単結晶ネック部を形成するネック工程、前記単結晶ネッ
ク部の下方に徐々に結晶径を増大させるショルダ工程、
大径の単結晶を形成するボディ工程を経て、単結晶を引
き上げるように構成された単結晶成長装置において、 前記カメラとして、前記ネック工程において前記原料融
液と前記単結晶の境界を撮像する小径用カメラと、前記
ボディ工程において前記原料融液と前記単結晶の境界を
撮像する大径用カメラを設置したことを特徴とする単結
晶成長装置。 - 【請求項２】 前記ショルダ工程において、前記小径用
カメラによる撮像に引き続いて、前記大径用カメラによ
る撮像が連続的に行われるように、撮像するカメラを切
り替える手段を有すること特徴とする請求項１記載の単
結晶成長装置。 - 【請求項３】 前記ショルダ工程において、前記小径用
カメラによる撮像と前記大径用カメラによる撮像が時間
的に重複して行われるように、撮像するカメラを切り替
える手段を有することを特徴とする請求項１記載の単結
晶成長装置。 - 【請求項４】 単結晶の原料融液を融解させる石英ルツ
ボと、前記石英ルツボが内部に配置されるチャンバと、
単結晶引上げ制御に用いる前記単結晶の径のデータを得
るために、前記原料融液と前記単結晶の境界を撮像する
カメラとを有し、種結晶を前記石英ルツボ内の前記融液
に浸漬して引き上げることにより、種結晶の下に小径の
単結晶ネック部を形成するネック工程、前記単結晶ネッ
ク部の下方に徐々に結晶径を増大させるショルダ工程、
大径の単結晶を形成するボディ工程を経て、単結晶を引
き上げるように構成された単結晶成長方法において、 前記カメラによって撮像された画像から前記単結晶の円
弧を計測するステップと、 前記円弧から結晶断面である円の径を算出するステップ
とを、 有することを特徴とする単結晶成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11093705A JP2000281481A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 単結晶成長装置及び単結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11093705A JP2000281481A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 単結晶成長装置及び単結晶成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000281481A true JP2000281481A (ja) | 2000-10-10 |
Family
ID=14089838
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11093705A Pending JP2000281481A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 単結晶成長装置及び単結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000281481A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101218847B1 (ko) | 2010-12-13 | 2013-01-21 | 주식회사 엘지실트론 | 단결정 잉곳 직경 제어시스템 및 이를 포함하는 단결정 잉곳 성장장치 |
| CN103215641A (zh) * | 2013-04-10 | 2013-07-24 | 江苏双良新能源装备有限公司 | 一种泡生法蓝宝石视频引晶系统及其控制方法 |
| CN115265391A (zh) * | 2022-09-30 | 2022-11-01 | 杭州利珀科技有限公司 | 一种单晶硅棒制备过程中硅料液距检测方法 |
-
1999
- 1999-03-31 JP JP11093705A patent/JP2000281481A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101218847B1 (ko) | 2010-12-13 | 2013-01-21 | 주식회사 엘지실트론 | 단결정 잉곳 직경 제어시스템 및 이를 포함하는 단결정 잉곳 성장장치 |
| US9422637B2 (en) | 2010-12-13 | 2016-08-23 | Lg Siltron Inc. | System of controlling diameter of single crystal ingot and single crystal ingot growing apparatus including the same |
| CN103215641A (zh) * | 2013-04-10 | 2013-07-24 | 江苏双良新能源装备有限公司 | 一种泡生法蓝宝石视频引晶系统及其控制方法 |
| CN115265391A (zh) * | 2022-09-30 | 2022-11-01 | 杭州利珀科技有限公司 | 一种单晶硅棒制备过程中硅料液距检测方法 |
| CN115265391B (zh) * | 2022-09-30 | 2023-02-17 | 杭州利珀科技有限公司 | 一种单晶硅棒制备过程中硅料液距检测方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040416 |