JP2000281482A - 単結晶成長装置 - Google Patents

単結晶成長装置

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JP2000281482A
JP2000281482A JP11093740A JP9374099A JP2000281482A JP 2000281482 A JP2000281482 A JP 2000281482A JP 11093740 A JP11093740 A JP 11093740A JP 9374099 A JP9374099 A JP 9374099A JP 2000281482 A JP2000281482 A JP 2000281482A
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JP
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chamber
single crystal
light
quartz crucible
window
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JP11093740A
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Inventor
Makoto Kuramoto
誠 蔵本
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Super Silicon Crystal Research Institute Corp
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Super Silicon Crystal Research Institute Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 単結晶成長装置の周辺に単結晶の成長に不可
欠な大きな装置が存在して、計測装置のような周辺機器
類を設置することができない場合でも、チャンバ内部の
監視、観察、計測などを可能とする単結晶成長装置を提
供する。 【解決手段】 チャンバ10と磁界発生装置28の間に
できた狭い隙間に、窓30近傍にプリズム32を、プリ
ズム32近傍に集光レンズ34を、集光レンズ34近傍
に光ファイバ36の一端を設置した。チャンバ10内部
からチャンバ10外部に発せられる光を、前記プリズム
32により偏向し、偏向した光を集光レンズ34により
集光し、集光させた光を光ファイバ36により計測機器
38へと伝送した。

Description

【発明の詳細な説明】
【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内を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
ンバの内部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なる
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、例えば直径が3〜4mmのネック
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。
【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。チャンバの内部の磁界を数百ガウスから数千ガウ
スという強さにするため、磁界発生装置はチャンバの側
面を包み込むように、チャンバのすぐ外側に設置されて
おり、チャンバと磁界発生装置との距離はわずか20m
m程度にする必要がある。
【0005】単結晶成長装置では、加熱用ヒータなどで
形成されるホットゾーンが突発的にスパークしたり、ル
ツボが何らかの原因で割れて、原料融液が流出するとい
った事故が生じることもある。そこで、安全管理のた
め、作業員が定期的に炉内を目視して、安全を確認する
方法がとられている。また、化合物半導体などの高圧封
入式引上げ法では、炉内を監視するテレビカメラの出力
信号を別室に導いて、モニタテレビにて作業員が監視す
ることが行われている。また、単結晶引上げを制御する
ため、チャンバの内部の様々な環境パラメータをテレビ
カメラやパイロメータなどの装置にて計測し、内部環境
を調節することも行われている。
【0006】こうした安全管理及び炉内環境の観測のた
め、単結晶成長装置には、装置内の現象を観察したり計
測したりできるように、種々の窓が設けられている。こ
れらの窓近傍には観察用あるいは計測用カメラ、レー
ザ、温度計測器などが設置され、チャンバの内部の状況
を観察あるいは計測できるようになっている。こうした
計測により得られたデータを用いて、単結晶引上げの制
御を行う。こうした計測に必要な計測機器は、チャンバ
周辺に存在する十分な広さのオープンスペースに設置さ
れる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年の
デバイスの高集積化に伴い、大径の単結晶を成長させる
ことが必要とされはじめている。大径の単結晶を成長さ
せる単結晶成長装置においては、原料融液の対流を制御
するために周囲に磁界発生装置を併設している。磁界発
生装置はチャンバにより近い場所に設置するほど、チャ
ンバの内部に強い磁界を効率よく発生させることが可能
である。しかし、磁界発生装置の設置によって、チャン
バの内部を観察、計測する計測機器をはじめとする周辺
機器類を、チャンバ近傍に設置できるスペースが小さく
なり、かかる周辺機器類が設置できなくなるという問題
が生じる。特に、引き上げられる単結晶の径を測定する
カメラや、チャンバの内部の温度を測定するパイロメー
タなどの設置が不可能な場合も生じている。さらに、磁
界発生装置の一部には運転時と停止時で磁石の位置を可
変できる移動機構が設けられており、そのために上記周
辺機器類を設置するために確保できるスペースがますま
す狭くなっており、必要な周辺機器類を全て取り付ける
ことが不可能な場合がある。また、磁界発生装置が作る
強い磁界の影響も、磁界発生装置近傍に周辺機器類を設
置することを不可能にしている。
【0008】本発明は上記問題に鑑み、単結晶成長装置
の周辺に単結晶成長に不可欠な大きな装置が存在して、
計測装置のような周辺機器類を設置することができない
場合でも、チャンバ内部の監視、観察、計測などを可能
とする単結晶成長装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では単結晶成長装置に設けられた窓を通し
て、チャンバの内部からチャンバの外部に発せられる光
をプリズムや鏡面板などの光学的手段により偏向し、偏
向した光をレンズなどの集光器により集光し、さらに、
集光した光を光ファイバなどのライトガイドにより、チ
ャンバの外部に設置された計測装置に伝送するようにし
たものである。なお、本発明においては、「偏向」とい
う言葉によってプリズムや鏡面など反射や屈折などによ
り光軸方向を変えることを表しており、磁界や電界によ
り光軸方向を変えるものではない。
【0010】すなわち、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、前記チャンバの内部から前記チャンバの外部へ
光を通過させる窓と、前記チャンバの外部にあって前記
チャンバの内部を観察するための計測機器とを有し、種
結晶を前記石英ルツボ内の前記原料融液に浸漬して引き
上げることにより前記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、前記チャンバの内部から
前記窓を通過して前記チャンバの外部へと発せられる光
を偏向する手段と、偏向した前記光を集光する手段と、
集光した前記光を前記計測機器に伝送する手段を有する
ことを特徴とする単結晶成長装置が提供される。
【0011】また、単結晶の原料融液を融解させる石英
ルツボと、前記石英ルツボが配置されるチャンバと、前
記チャンバの内部から前記チャンバの外部へ光を通過さ
せるためチャンバに設けられた窓と、前記チャンバの近
傍に設置され単結晶の成長に不可欠な必須装置とを有
し、種結晶を前記石英ルツボ内の前記原料融液に浸漬し
て引き上げることにより前記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、前記チャンバの内
部から前記窓を通過して前記チャンバの外部へと発せら
れる光を偏向する手段と、偏向した前記光を集光する手
段と、前記チャンバの内部を観察するため前記必須装置
により設置を妨げられることがない場所に設置されてい
る計測機器に、集光した前記光を伝送する手段を有する
ことを特徴とする単結晶成長装置が提供される。
【0012】
【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
発明の単結晶成長装置に係る一実施形態を示す模式的な
構成図である。
【0013】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14と加熱用ヒータ16が配され、
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2
0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24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26を引き上げ
る。また、チャンバ10の外部には磁界発生装置28が
チャンバ10の側面を包むように設けられている。図1
では単結晶26を引き上げている様子が示されている。
【0014】チャンバの内部、特に原料融液境界の単結
晶を観察するために、チャンバ10には石英ガラスが配
された窓30が設けられている。窓30近傍にプリズム
32が設置され、プリズム32近傍には集光レンズ34
が設置されている。さらに、集光レンズ34近傍には光
ファイバ36の一端が配されている。光ファイバ36の
他端は、計測装置38に接続されている。チャンバ10
と磁界発生装置28の距離は非常に接近しており、チャ
ンバ10近傍には十分なスペースがないので、計測装置
38はチャンバ10から離れた場所に設置されている。
また、プリズム32、集光レンズ34、光ファイバ36
はチャンバ10と磁界発生装置28の狭い隙間に挿入可
能なほど十分に小さいものである。
【0015】上記構成の作用を以下に示す。チャンバ1
0に設けられた窓30からチャンバ10の内部から発せ
られる光を、窓30近傍に設置したプリズム32により
偏向する。プリズム32により偏向した光を、プリズム
32近傍に設置した集光レンズ34により集光する。一
端に像を投影すると他端から相似の像を取り出すことが
できるという光ファイバの性質を利用して、集光した光
の焦点近傍に光ファイバ36の一端を設置し、他端に接
続された計測装置38内部へと集光した光を伝送する。
図1中の矢印M1はチャンバ10の内部から光ファイバ
36への光の流れを示している。以上の手順によって、
チャンバ10の内部から発せられた光は、窓30を通
り、プリズム32、集光レンズ34、光ファイバ36を
経由して計測装置38内部に伝送する。なお、本装置に
おいては、プリズム32、集光レンズ34、光ファイバ
36は、光の偏向角度や焦点など、光の経路をあらかじ
め考慮して設置されている。
【0016】上記の計測装置38としてカメラやパイロ
メータなどを設置することができ、チャンバの内部の安
全管理やチャンバの内部の温度計測、単結晶の径の計測
などが可能である。本実施例においては、光を偏向する
ための光学的手段としてプリズムが用いられているが、
例えば鏡面板など光の偏向が可能なあらゆる手段を用い
ることができる。また、本実施例においては、光を集め
る集光器及び光を伝送するライトガイドに集光レンズ及
び光ファイバが用いられているが、集光器及びライトガ
イドとして、集光可能なあらゆる機器及び光の伝送が可
能なあらゆる機器を用いることができる。また、チャン
バ10の内部に対して広い視野を得るため、プリズム3
2、集光レンズ34、光ファイバ36を可動として、チ
ャンバ10の内部からの光の方向を調節することもでき
る。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、単
結晶成長装置の周辺に単結晶の成長に不可欠な大きな装
置が存在して、計測装置のような周辺機器類を設置する
ことができない場合でも、チャンバ内部の監視、観察、
計測などを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の単結晶成長装置に係る一実施形態を示
す模式的な構成図である。
【符号の説明】
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 26 単結晶 28 磁界発生装置 30 窓 32 プリズム 34 集光レンズ 36 光ファイバ 38 計測装置 M1 チャンバ内部から光ファイバへの光の流れ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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、
    前記チャンバの内部から前記チャンバの外部へ光を通過
    させる窓と、前記チャンバの外部にあって前記チャンバ
    の内部を観察するための計測機器とを有し、種結晶を前
    記石英ルツボ内の前記原料融液に浸漬して引き上げるこ
    とにより前記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、 前記チャンバの内部から前記窓を通過して前記チャンバ
    の外部へと発せられる光を偏向する手段と、偏向した前
    記光を集光する手段と、集光した前記光を前記計測機器
    に伝送する手段を有することを特徴とする単結晶成長装
    置。
  2. 【請求項2】 単結晶の原料融液を融解させる石英ルツ
    ボと、前記石英ルツボが配置されるチャンバと、前記チ
    ャンバの内部から前記チャンバの外部へ光を通過させる
    ためチャンバに設けられた窓と、前記チャンバの近傍に
    設置され単結晶の成長に不可欠な必須装置とを有し、種
    結晶を前記石英ルツボ内の前記原料融液に浸漬して引き
    上げることにより前記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、 前記チャンバの内部から前記窓を通過して前記チャンバ
    の外部へと発せられる光を偏向する手段と、偏向した前
    記光を集光する手段と、前記チャンバの内部を観察する
    ため前記必須装置により設置を妨げられることがない場
    所に設置されている計測機器に、集光した前記光を伝送
    する手段を有することを特徴とする単結晶成長装置。
  3. 【請求項3】 前記計測機器が設置できないほど狭い前
    記チャンバと前記必須装置の間の場所に、前記光を偏向
    する手段と、前記光を集光する手段と、前記光を伝送す
    る手段の一部とを設けたことを特徴とする請求項2記載
    の単結晶成長装置。
  4. 【請求項4】 前記光を偏向する手段として、プリズム
    を用いることを特徴とする請求項1から3のいずれか1
    つに記載の単結晶成長装置。
  5. 【請求項5】 前記光を偏向する手段として、鏡面板を
    用いることを特徴とする請求項1から3のいずれか1つ
    に記載の単結晶成長装置。
  6. 【請求項6】 前記光を集光する手段として、集光レン
    ズを用いることを特徴とする請求項1から5のいずれか
    1つに記載の単結晶成長装置。
  7. 【請求項7】 前記光を伝送する手段として、光ファイ
    バを用いることを特徴とする請求項1から6のいずれか
    1つに記載の単結晶成長装置。
JP11093740A 1999-03-31 1999-03-31 単結晶成長装置 Withdrawn JP2000281482A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7531038B2 (en) 2001-05-01 2009-05-12 Ricoh Company, Ltd. Crystal growth method
KR101195857B1 (ko) * 2010-12-24 2012-10-30 한국남부발전 주식회사 외부 빛을 이용한 실내 조명장치

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8623138B2 (en) 2001-05-01 2014-01-07 Ricoh Company, Ltd. Crystal growth apparatus
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