JP2002013966A - 融液面位置測定方法及び装置並びに単結晶製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】半導体単結晶製造装置内の原料融液面位置を精
度良く検出する。 【解決手段】測定用光源２２からの第１の投射光Ａ_１を
炉体内の原料融液面Ｍ_１上方に配設した炉体内構造物上
の基準点３３に直接照射する工程と、該測定用光源から
の第２の投射光Ａ_２を該原料融液面Ｍ_１に照射しその反
射光Ａ_３を該炉体内構造物の基準点３３に照射する工程
を有し、該反射光Ａ_３の照射点３５ｂと該基準点３３と
が一致したときの該反射光Ａ_３と原料融液面Ｍ_１とのな
す角（θ）及び該基準点３３に照射したときの第１の投
射光位置３５ａと該反射光Ａ_３の照射点３５ｂと該基準
点３３とが一致したときの第２の投射光位置との直線距
離（ｍ）をそれぞれ測定し、基準点３３と原料融液面Ｍ
_１との距離（Ｌ）をＬ＝ｍ×ｓｉｎθの式で算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＺ（チョクラル
スキー）法による半導体単結晶等の単結晶の製造装置に
おける原料融液面の位置を測定する方法及び装置並びに
半導体単結晶等の単結晶の製造方法及び装置に関する。

【０００２】

【関連技術】従来より半導体単結晶の製造方法の一つと
して、ルツボ内で半導体単結晶原料を融解し、種結晶を
融液面に接融させ単結晶インゴットを引上げるチョクラ
ルスキー法が広く知られている。ＣＺ法を用いた半導体
単結晶の育成技術は、シリコンやＧａＡｓ等の半導体単
結晶を得るために幅広く利用されているが、以下では、
シリコン単結晶の育成をその一例とし本発明の従来例を
説明する。

【０００３】一般的なＣＺ法でシリコン単結晶を育成す
るための装置１２は、図８に示すように、原料が収容さ
れた内側が石英製で外側が黒鉛製のルツボＣと、このル
ツボＣを取り囲むように配置されたヒータ１８が該単結
晶製造装置１２のメインチャンバ１４内に設置されてお
り、更にこのヒータ１８の外周にはメインチャンバ１４
の保護と装置炉内の保温を目的とし炉内断熱材２０が設
けられている。また、該製造装置１２のメインチャンバ
１４の上方には、育成した単結晶を収納し取り出すため
の上部チャンバ２１が連設され、上部チャンバ２１の上
方にワイヤ式の引上機であれば結晶を引上げるワイヤ２
３のためのワイヤ巻取り巻出し機構２５が取付けけられ
ている。なお、最近では高重量結晶引上げのため引上げ
ワイヤ２３に替わり金属製のシャフト（棒）を用いたシ
ャフト式引上機も用いられるようになっている。

【０００４】一方、原料融液Ｍを収容するルツボＣに
は、単結晶棒Ｓの引上げにともなって融液面低下するの
を防止するため昇降動機構（不図示）が備えられてお
り、単結晶育成中は所望の品質を有する結晶を得るため
に融液面位置が常に一定位置に保たれるよう、結晶の成
長に合わせてルツボを上昇させることができる。

【０００５】この製造装置１２を用いてシリコン単結晶
を育成する際には、該製造装置１２のワイヤ２３の先端
の種ホルダ１７に取付けけられた種結晶１９をルツボＣ
内の原料融液Ｍに浸漬し、ワイヤ巻取り巻出し機構２５
により所望の方向に種結晶１９を回転させながら静かに
ワイヤ２３を巻上げ、種結晶１９の先端部に単結晶棒Ｓ
を成長させて行く。この時、種結晶１９を融液Ｍに着液
させた際に生じる転位を消滅させるため、結晶成長の初
期は結晶径を３〜５ｍｍ程度まで細く絞り、転位が結晶
から抜けたところで径を所望の直径まで拡大して、目的
とする直径を持つ棒状の単結晶Ｓの育成を図る。

【０００６】なお、単結晶棒Ｓの育成にあたっては単結
晶を半導体ウェーハに加工した際に一定の直径が必要と
なることから、単結晶製造装置のチャンバ等に取付けけ
られた直径検出装置により育成中の結晶の径を常に検出
し、所望の直径の単結晶棒が得られるように操業条件を
調整し操業を行なっている。

【０００７】この時の結晶直径の測定方法としては、イ
メージセンサー等の撮像装置を用いて育成結晶と融液の
境界に生じるヒュージョンリング（照環）を検出し直径
を測定する光学式の測定方法と、引上げ中の結晶重量と
引上げ長さから直径を算出する重量式の直径測定方法が
主に用いられており、最近では撮像装置のコスト低下や
高性能化、小型化により光学式の結晶直径検出装置を取
付けけたＣＺ法単結晶製造装置が一般的に多く用いられ
るようになってきている。

【０００８】しかし、この光学式による直径検出方法
は、殆どのものが育成結晶と原料融液面の境界に生じる
ヒュージョンリングを光学的に検出して直径を算出する
ものであり、融液面が常に一定の位置（高さ）にあるこ
とを前提として計測を行っていることから、原料融液面
の位置が精度良く一定に保たれていないと検出誤差が大
きくなり安定した直径を持つ単結晶を得ることが難しい
とされている。そこで、通常はこの問題を解消するた
め、結晶成長にともなって融液が減少し液面が低下する
のをルツボを上昇させることによって一定に保つ工夫が
成されている。

【０００９】また、その一方で結晶品質の面においても
所望の品質を有する結晶を得るため、引上げ中の結晶育
成条件を調整して原料融液から結晶内に取り込まれるド
ーパントや酸素等の不純物量を適切に制御する必要もあ
る。これら結晶中に取り込まれる不純物濃度を制御する
技術の一つとして、育成中に製造装置チャンバ内に流す
不活性ガスをチャンバ上方から下方へ原料融液面に沿っ
て流し、融液面から蒸発する不純物の除去量をこのガス
によって制御して融液中に含まれる不純物濃度を調整
し、結果として育成結晶中の不純物濃度を所望の濃度に
制御する方法がある。特に、最近の高品質結晶では結晶
中に含まれる酸素量の低下が求められており、この要求
を満たすため、低酸素濃度結晶の育成に優れた、融液面
の直上に炉体内構造物、例えば図８に示したガス整流筒
１６や遮熱スクリーン等を備えた製造装置が多用される
傾向にある。

【００１０】これらの製造装置では、例えばガス整流筒
１６を備えた装置を例に取ると、結晶育成時にガス整流
筒１６の下端と融液面Ｍの間を一定に保って、整流筒１
６内上方から下方へ流される不活性ガスの量と線速を所
望の値に調節して融液表面上に流れる不活性ガス量の制
御を行い、これによって融液面から蒸発する酸素を調整
し原料融液中の酸素濃度を所望の値にして結晶の育成を
行なうものである。

【００１１】このため結晶直径のみでなく、結晶内部の
品質を安定させ結晶全体に渡って所望の品質特性を得る
意味においても、高い精度で原料融液面位置を安定させ
て結晶成長を行なう必要がある。

【００１２】従って、ＣＺ法を用いた半導体単結晶の育
成装置において融液面位置（レベル）を正確に検出、制
御することは、結晶直径や結晶内に取り込まれる酸素等
の不純物を精度よく制御するために必要不可欠な技術で
あり、特に融液直上に炉体内構造物、例えば結晶を囲繞
するように配設されたガス整流筒や遮熱スクリーン等を
備えた製造装置では、結晶内の物理的な特性にも影響す
ることから、融液直上の構造物下端と該融液面の間隔を
正確に検出し必要とする間隔に保つことが、特性の安定
した半導体単結晶を得るための重要な要件とされてい
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】これらの理由から、原
料融液面の位置を如何に精度よく検出し、育成する単結
晶の直径を所定の直径に安定させ、かつ単結晶中の不純
物濃度を所望の値にするかについて、従来から多くの検
討が加えられてきた。そして、このような状況の中で融
液面を精度良く測定するための方法として、特開昭６４
−５９１２７号公報や特開平５−５９８７６号公報、特
開平５−１９４０７９号公報、特開平６−９２７８４号
公報、特開平６−１１６０８３号公報、特開平１０−１
６７６８１号公報等、これまで多くの提案が成されてい
る。

【００１４】その中で、チョクラルスキー法による半導
体単結晶の製造装置４０の融液面位置検出手段として代
表的なものに、図９に示された構成がある。この装置で
は、光源４２から投射された光を炉本体４４に設けられ
た第一開口窓部４６から、石英ルツボＣ内の融液Ｍの表
面Ｍ₁に照射し、第二開口窓部４８を介して反射させる
反射光を受光素子５０で受光して反射光の変位をとら
え、場面位置を検出するような構造としている。

【００１５】しかし、このような原料融液面の検出方法
では、単結晶製造装置炉内に引上げ中の単結晶やガス整
流筒、遮熱スクリーン等の炉体内構造物が存在する場合
には、これら単結晶や炉体内構造物が測定光の進行の邪
魔となり、光源４２からの投射光が融液面Ｍ₁に到達せ
ず又は湯面からの反射光が受光素子５０に届かないよう
な事態が発生し融液面位置の検出が不可能となったり、
又は単結晶育成前の湯面位置しか計測することができ
ず、結晶育成中の融液面の変化をリアルタイムに捉える
ことが難しいという問題が残される。

【００１６】そこで、結晶棒全体に渡って安定した品質
の結晶を効率良く生産する目的から、前記の融液面位置
の測定装置等によって結晶育成開始前に原料融液面の位
置を所定の位置に合わせた後は、結晶巻上げ巻出し機構
部に取付けけた結晶重量測定器や製造装置チャンバに取
付けけた直径検出器からの検出値を基に結晶育成にとも
なう融液面の低下を推定し、その推定値に基づいてルツ
ボを上昇移動させる方法が取られてきた。

【００１７】しかし、このような方法は結晶が単結晶化
した量から融液面の位置を間接的に推定する方法である
ため、実測して融液面を一定に保つのに比べ誤差を生じ
易く、特に結晶成長の後半では誤差が累積して、結晶品
質にバラツキをもたらす一因となっている。また、シリ
コン単結晶棒の育成においては融液を保持するために石
英製のルツボを使用していることから、結晶引上げ中に
融液がルツボ壁に接して起こるルツボ壁の浸蝕や、石英
ルツボを１４００℃以上の高温化で使用することにより
生じるルツボの軟化も融液面位置に誤差を与え、高精度
に結晶直径や品質を安定させるための妨げとなる要因と
考えられている。

【００１８】また、これ以外に融液面を測定する方法と
しては特開平５−５９８７６号公報に示されているよう
な方法がある。しかし、この方法は融液面位置を測定す
るために種結晶が融液面に接触した時の移動距離を元
に、結晶の成長にともなってワイヤが巻取られる距離か
ら融液面位置を算出しているものであり、結晶の成長に
より巻上げワイヤに加わる荷重が増加すると巻上げワイ
ヤに伸びが生じ、引上げる結晶重量によって誤差を生じ
易いという問題点がある。特に、昨今の高重量の大型結
晶の育成においては高精度化が難しい技術と考えられて
いる。

【００１９】これに対し、結晶育成中でも融液面を常に
直接検出できる方法として特開平５−１９４０７９号公
報に示される融液面位置の計測方法がある。この方法で
は、引上機の外からレーザ光を炉内に導入し融液面にレ
ーザ光によるスポット（点）を投射して、融液面上での
レーザ光スポットの大きさから融液面位置を検出するこ
とを特長としている。

【００２０】しかし、一般的なレーザ光源は加熱された
引上機炉内の色と殆ど同じ光源色であり、投射されたレ
ーザ光と炉内からの放射光を精度よく炉外に設置された
カメラ等の画像処理装置で識別することは難しく、結晶
育成中の融液面をとらえることは可能であるが、高精度
化に融液面を制御しようとした場合には更なる工夫が必
要とされている。

【００２１】その他にも、特開平６−９２７８４号公報
等のように炉外から融液面にレーザ光を照射し融液面か
ら反射された光を炉外で受光し、受光素子上での光の位
置変化を検知して融液面の位置を測定する方法も行われ
ているが、この方法ではレーザ光の反射を炉の外部まで
引き出しレーザ光の受光素子上での位置変化を元に融液
面位置を検出しているため、反射光の光路長さにより融
液面の波立ちの影響を大きく受け易く測定値の変動が大
きくなり、結果として融液面の検出値が安定せず誤差を
生じ易い等の問題を有しいる。

【００２２】特に、昨今の大直径単結晶を引上げるにあ
たっては、結晶原料の歩留りとウェーハに加工する際の
結晶研削ロス低減が重要であり、結晶中の不純物濃度等
の品質と併せ、大直径結晶を育成するための大型機にお
いて原料融液面を精度高く計測できる方法が必要とされ
ていた。

【００２３】本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑
みてなされたもので、半導体単結晶製造装置内の原料融
液面位置を精度良く検出し、引上げられる単結晶の直径
を安定させることができ、その上、特に製造装置チャン
バ内に不活性ガス整流筒や遮熱スクリーン等の炉体内構
造物が存在する場合に、単結晶の育成中であっても原料
融液面と炉体内構造物下端との隙間を検出することを可
能とし、この隙間を常に精度良く一定に保って操業行な
うことができるようになり、引上げ単結晶棒中の酸素等
の不純物濃度をバラツキ少なく安定させられることを可
能とした融液面位置測定方法及び装置並びに単結晶の製
造方法及び装置を提供することを目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の融液面位置測定方法の第１の態様は、ＣＺ
法により炉体内に設けられたルツボ内の原料融液から単
結晶を引上げる単結晶製造装置における原料融液面の位
置を測定する方法であって、測定用光源からの第１の投
射光を該炉体内の原料融液面上方に配設した炉体内構造
物上の基準点に直接照射する工程と、該測定用光源から
の第２の投射光を該原料融液面に照射しその反射光を該
炉体内構造物の基準点に照射する工程を有し、該反射光
の照射点と該基準点とが一致したときの該反射光と原料
融液面とのなす角（θ）及び該基準点に照射したときの
第１の投射光位置と該反射光の照射点と該基準点とが一
致したときの第２の投射光位置との直線距離（ｍ）をそ
れぞれ測定し、基準点と原料融液面との距離（Ｌ）を下
記式（１）によって算出することを特徴とする。

【００２５】

【数３】Ｌ＝ｍ×ｓｉｎθ・・・・・・・（１）

【００２６】このような方法によって融液面位置を測定
すれば、融液面の頂上にガス整流筒等の炉体内構造物が
配置された単結晶製造装置であっても、炉体内構造物に
妨げられることなく融液面位置を高精度で検出すること
ができる。また、単結晶の育成途中であっても、育成中
の単結晶棒に妨げられることなく融液面位置を計測でき
るので、単結晶の育成にともない融液面が変化するのを
常に知ることが可能となる。

【００２７】これにより単結晶育成中であっても適切な
ルツボ移動が実現されるため、高精度で所望の直径を有
する単結晶棒が育成できるようになり、同時に炉体内構
造物と融液面の間隔も常に一定に保たれるので酸素等の
結晶中の不純物濃度の安定も図ることが可能となる。

【００２８】本発明の融液面位置測定方法の第２の態様
は、ＣＺ法により炉本体内に設けられたルツボ内の原料
融液から単結晶を引上げる単結晶製造装置における原料
融液面の位置を測定する方法であって、測定用光源から
の投射光を該原料融液面に照射しその反射光を該炉本体
内の原料融液面上方に設けた炉体内構造物上の基準点に
照射する工程を有し、該反射光の照射点と該基準点とが
一致したときの該反射光と該原料融液面と直交する直線
とのなす角（θ）及び該測定用光源から該基準位置まで
の水平距離（ａ）及び垂直距離（ｂ）をそれぞれ測定
し、基準点と原料融液面との距離（Ｌ）を下記式（２）
によって算出することを特徴とする。

【数４】 Ｌ＝ １／２×（ａ／ｔａｎθ−ｂ）・・・（２）

【００２９】単結晶製造装置内の融液面位置をこのよう
な方法を用いて計測すれば、第１の態様と同様に、引上
機炉内の融液上方に炉内構造物が存在したり、或いは結
晶育成中であっても常時融液面位置を測定することがで
きる。また、融液面を測定する装置の構造を比較的簡単
に、更には測定方法の特性から装置が小型となり、低コ
ストで簡素な融液面測定装置を構成することも可能であ
る。

【００３０】そして、本発明の融液面位置測定方法を用
いたＣＺ法による単結晶引上げ方法において、融液面初
期位置及び融液面と炉体内構造物との相対距離を常時測
定して単結晶、例えば半導体単結晶の引上げを行ように
すれば、単結晶育成時に融液面生じる誤差を最小限に留
めることができるので、単結晶育成中常に精度よく融液
面と炉内構造物の間隔を所望の値に保持することができ
るようになる。

【００３１】本発明の融液面位置測定装置の第１の態様
は、ＣＺ法により炉体内に設けられたルツボ内の原料融
液から単結晶を引上げる単結晶製造装置における原料融
液面の位置を測定する装置であって、該炉本体内の原料
融液面上方に配設した炉体内構造物上に設けた基準点
と、第１の投射光を該炉体内構造物の基準点に直接照射
するための第１の投射光の測定用光源と、第２の投射光
を該原料融液面に照射しその反射光を該炉体内構造物上
の基準点に反射させるための第２の投射光の測定用光源
と、該測定用光源からの第２の投射光を該原料融液面に
照射しその反射光を該炉体内構造物上の基準点に反射す
るための第２の投射光の測定用光源を移動操作する測定
用光源移動操作手段と、該第１の投射光の測定用光源と
該第２の投射光の測定用光源との距離を計測する距離測
定手段と、該第２の投射光の測定用光源からの投射光を
該原料融液面に照射しその反射光を該炉体内構造物上の
該基準点に投射した時の該反射光と該原料融液面と直交
する直線とのなす角（θ）を求める角度検出手段を有す
ることを特徴とする。

【００３２】このような装置を用いることによって、本
発明の第１の態様の融液面測定方法を効率良く実施する
ことができるようになる。

【００３３】なお、本発明の融液面位置測定装置の第１
の態様では、炉体内構造物の基準点に直接照射するため
の第１の投射光の測定用光源と、第２の投射光を融液面
に反射しその反射光を炉体内構造物上の基準点に反射さ
せるための第２の投射光の測定用光源は、同じ光源を用
いても良い。即ち、測定用光源を１つとして本発明の融
液面位置測定装置を実現するには、始めに炉体内構造物
の基準点に直接投射光を照射するための第１の投射光の
測定用光源として用いた後に、第２の投射光の測定用光
源を移動操作する測定用光源移動操作手段によって平行
移動できるようにすれば、第２の投射光光源としても利
用可能なものである。

【００３４】そして、本発明の融液面位置測定装置の第
２の態様は、ＣＺ法により炉体内に設けられたルツボ内
の原料融液から単結晶を引上げる単結晶製造装置におけ
る原料融液面の位置を測定する装置であって、該炉本体
内の原料融液面上方に配設した炉体内構造物上に設けた
基準点と、原料融液面の位置を測定するために該原料融
液面に照射光を照射するための測定用光源と、該測定用
光源からの投射光を該原料融液面に照射しその反射光を
該炉体内構造物上の基準点に反射するための測定用光源
を回転操作し該反射光の照射点と該基準点とが一致した
時の該反射光と該原料融液面と直交する直線とのなす角
（θ）を求める角度検出手段とを有することを特徴とす
る。

【００３５】このような装置を用いることによって、本
発明の第２の態様の融液面測定方法を効率良く実施する
ことができるようになる。

【００３６】また、本発明の融液面位置測定装置の第１
の態様及び第２の態様に用いる炉体内構造物上に設けら
れる基準点は、炉体内構造物上に直接基準点となる印を
設けても良いし、又は、炉体の外から基準点となる位置
に光を投射し炉体内構造物上に光点を設け、この光点を
基準点として用いても良い。

【００３７】このように光点による基準点の設け方であ
れば、単結晶育成にともなう操業条件の変更等で炉体内
構造物が入れ替えられても依然として同じところに容易
に基準点を作ることができる。

【００３８】更に、本発明の融液面位置測定装置の第１
の態様及び第２の態様において、単結晶製造装置内に照
射する前記測定用光源の照射光は、可視領域の波長を有
するレーザー光を用いるのが望ましい。

【００３９】本発明の融液面位置測定装置の測定用光源
として可視領域の波長を有するレーザー光を用いれば、
炉体内構造物上の基準点と光源の距離が離れている場合
でも、明確に投射光スポットを炉内の構造物上に投影す
ることができる。この時、可視領域のレーザ光であれば
炉外から容易に肉眼で観察できるが、炉内が１４００℃
以上の高温に加熱されていることを考えると、可視領域
でもさらに緑に近い領域あるいは緑色から青色の波長を
持つレーザ光を測定用光源として用いれば、より明瞭に
炉体内構造物上の投射あるいは反射スポットを確認する
ことができる。

【００４０】本発明の単結晶製造装置は、本発明の融液
面位置測定装置と、該融液面位置測定装置に接続される
操業条件制御用コンピュータと、該操業条件制御用コン
ピュータからの制御命令によってルツボの位置を制御す
るルツボ位置制御装置とを有し、前記原料融液面からの
反射光の照射点の位置と前記基準点位置とが一致しない
場合には該操業条件制御用コンピュータからの制御命令
により該ルツボ位置制御装置がルツボ位置を制御するこ
とによって該照射点の位置と該基準点位置とを一致させ
るようにしたことを特徴とする。

【００４１】このように、本発明の融液面位置測定装置
を単結晶製造装置に用いれば、常に原料融液面の位置を
測定し所望の位置に合わせて操業を行なうことができる
ようになるので、結晶全体にわたって品質の安定した単
結晶棒を育成することができる。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面を参照しながら、ＣＺ法シリコン単結晶の育成を例
にあげて説明するが、本発明はこれらシリコン単結晶の
育成のみに限定されるものではない。例えば、本発明の
測定方法並びに装置は、原料融液に磁場を印加しながら
単結晶を育成するＭＣＺ法を用いた製造装置でも利用す
ることも当然可能であり、更には化合物半導体等の他の
ＣＺ法を利用した半導体単結晶の育成においても利用す
ることも勿論可能である。

【００４３】図１は、本発明の単結晶製造装置の一つの
実施の形態を示す断面概略図である。図１において図８
と同一又は類似部材は同一の符号を用いて示されてい
る。図１の単結晶製造装置１２は、炉本体１４（メイン
チャンバ）と上部チャンバ２１を有している。該炉本体
１４の内部中央部には支持軸１５を介して内側を石英製
で外側が黒鉛製のルツボＣが回転可能かつ上下動可能に
設けられている。該ルツボＣ内にはシリコン単結晶原料
である原料融液Ｍが収容されており、その上方には円筒
状ないしはその下端部径が狭められた円錐状の形状を有
した炉体内構造物１６、図示例では不活性ガス整流筒が
配置されており、ルツボＣの中心位置の直上かつ直近に
あって引上げられる単結晶を囲繞するように配置されて
いる。

【００４４】そして単結晶Ｓは、原料融液Ｍに種結晶を
接融し引上げワイヤ２３をワイヤ巻取り巻出し機構２５
によって静かに巻取り絞り部を形成した後に、結晶径を
拡大して一定の直径を持つ定径部を育成させる。

【００４５】その他に、炉本体１４内には原料融液Ｍを
溶融するためのヒータ１８と炉本体を保護し断熱するた
めの熱遮蔽部材２０が配設されている。

【００４６】また、該単結晶製造装置１２のメインチャ
ンバ１４の外側には、融液面位置を検出するための装置
が設けられている。この原料融液面Ｍ₁を検出するため
の装置として、まず、メインチャンバ１４内の炉体内構
造物１６に設けられた基準点３３（図６）に第１の投射
光を投射し、その後に融液面Ｍ₁の位置を知るための第
２の投射光を照射する測定用光源２２が、メインチャン
バ１４の光源用窓３０の外側に測定用光源の取付け台２
４に支持されている。そして、この取付け台２４からは
測定用光源２２の位置と炉内への照射光の投射角を知る
ための信号が操業条件制御用コンピュータ３８に送られ
る。

【００４７】測定用光源２２の近傍には、該単結晶製造
装置１２の炉内の基準点３３付近を撮像するための炉内
撮像用カメラ３４が設けられており、カメラ３４はメイ
ンチャンバ１４のカメラ用窓３２を通して炉内の基準点
３３と測定用光源２２からの投射光及び融液面Ｍ₁から
の反射光の照射点３５ｂを捕らえることができる（図
６）。

【００４８】融液面位置の検出方法は、原料多結晶の融
液溶融が完了したら融液面Ｍ₁の位置を所定の位置にル
ツボ支持軸１５を移動して合わせ、その後、炉体内構造
物１６の基準点３３に直接測定用光源２２から第１の測
定光を照射し、即ち、基準点３３と第１の測定光の照射
点３５ａとを一致させ、第１の光源位置を定めその位置
を読み取る。次に、測定用光源２２を移動し融液面Ｍ₁
に向けて第２の測定光を照射し、融液からの反射光が炉
体内構造物１６の基準点３３に投影される位置、即ち、
基準点３３と第２の測定光の反射光による照射点３５ｂ
とを一致させた位置に第２の光源位置を定めその時の光
源位置を読み取り、第１の光源位置と第２の光源位置と
の関係から炉内構造物上の基準点３３と融液面Ｍ₁の位
置の距離を求めることができる。

【００４９】こうして求められた融液面Ｍ₁の位置が所
定の位置と違っていた場合には、必要量だけルツボ支持
軸１５を上下動させて所望の位置に融液面Ｍ₁がくるよ
うに調整すれば良い。

【００５０】操業時においては、作業者が原料融液面Ｍ
₁の位置を常時監視しているのは難しいので、本発明の
装置のように炉内撮像用カメラ３４を用いて単結晶育成
時の基準点３３と炉体内構造物１６上の第２の照射光の
照射点を撮像し、操業条件制御用コンピュータ３８等を
用いて自動的に融液面Ｍ₁位置が常に一定位置となるよ
うに制御可能とすることができる。

【００５１】本発明の装置では、まず炉内撮像用カメラ
３４によって撮影された画像を画像処理装置３６によっ
て処理し、基準点３３と第２の投射光が融液面Ｍ₁で反
射され炉体内構造物１６に投射された照射点３５ｂの位
置関係を求め、そのデータを操業条件制御用コンピュー
タ３８に送り基準点３３上に第２の投射光の照射点３５
ｂが無い場合は、基準点３３と第２の投射光の照射点３
５ｂが重なるようにルツボ位置制御装置に信号を送っ
て、ルツボ支持軸１５を上方或いは下方に移動させ、原
料融液面Ｍ₁の位置が基準点３３から常に一定距離とな
るように保持することができる。

【００５２】なお、融液面Ｍ₁を所望の位置に合わせる
には、基準点３３と融液面Ｍ₁で反射された第２の投射
光の照射点３５ｂが重なるように制御してもよいが、単
結晶の成長条件によっては融液面を決められた基準点３
３との距離以上に離すかあるいは近づける等して操業し
た方が好ましい場合があり、このような場合は第２の投
射光の照射点３５ｂが、基準点３３から操業中常に一定
距離離れた位置にあるように制御して操業を行ってもよ
い。このようにすれば、育成する単結晶の成長条件にあ
わせて融液面の位置を変えることができる。

【００５３】上記した構成によって、本発明の方法を用
いて融液面位置を計測する手順を説明する。 （１）本発明の第１の融液面位置測定方法による融液面
位置測定手順図４は、本発明の第１の融液面位置測定方
法の原理を示す説明図である。 まず最初に炉体内構造物の基準点に対して測定用光源
２２からの第１の投射光Ａ₁を、直接基準点３３に照射
する。照射光Ａ₁の炉体内構造物１６での照射点３５ａ
が基準点上にない場合は、測定用光源２２を移動回転動
させて照射点３５ａが基準点３３位置にくるように調整
する。

【００５４】次に、測定用光源２２を第１の投射光Ａ
₁と平行を保ちながら移動させて第２の投射光Ａ₂を原料
融液面Ｍ₁に投射し、その反射光Ａ₃の照射点３５ｂを基
準点３３にあたるように測定用光源２２の位置を決め
る。

【００５５】この時の投射光Ａ₁，Ａ₂の水平面（融液
面Ｍ₁）となす角θ、及び第１の投射光Ａ₁を投射した測
定用光源２２の位置と第２の投射光を投射した測定用光
源２２の位置の距離ｍを測定する。

【００５６】そして、基準点３３と融液面Ｍ₁の距離
Ｌは、

【００５７】

【数５】Ｌ＝ｍ×ｓｉｎθ・・・・（１）

【００５８】により求められるので、θ及びｍを式
（１）に代入すれば基準点３３と融液面Ｍ ₁の距離Ｌが
算出される。この値Ｌが所定の値でない場合には、必要
量だけルツボを上下動させて基準点３３と融液面Ｍ₁を
所望の値に設定する。

【００５９】単結晶棒の引上げにあたっては、融液面
Ｍ₁の位置を所定の位置に調整し炉体内構造物１６の基
準点３３と第２の投射光による反射光の照射点３５ｂの
高さ位置（融液面Ｍ₁に垂直な方向の位置）を一致さ
せ、その後に結晶引上げを開始し、結晶の引上げ中は炉
体内構造物１６の基準点３３と第２の投射光による照射
点３５ｂが常に同じ高さ位置になるように融液面Ｍ₁を
調整すれば、融液面Ｍ₁の位置を引上げ開始から終了ま
で一定位置に保って操業を行なうことができる。

【００６０】（２）本発明の第２の融液面位置測定方法
による融液面位置測定手順図５は、本発明の第２の融液
面位置測定方法の原理を示す説明図である。 まず最初に炉体内構造物１６の基準点３３に対して、
測定用光源２２から第１の投射光Ｂ₁を直接基準点３３
に照射し、測定光が炉体内構造物１６の基準点３３に投
影されること、即ち、基準点３３と照射点３５ａとが一
致することを確認する。

【００６１】次に、測定用光源２２を回転させて第２
の投射光Ｂ₂を原料融液面Ｍ₁に投射し、その反射光Ｂ₃
の照射点３５ｂを基準点３３にあたるように測定用光源
２２を設定する。

【００６２】そして、投射光Ｂ₂の垂直位置（融液面
Ｍ₁と直交する方向）となす角θを計測する。

【００６３】その後、あらかじめ求めておいた基準点
３３から測定用光源２２までの水平距離ａと垂直距離ｂ
により基準点３３と融液面Ｍ₁までの距離Ｌを、

【００６４】

【数６】 Ｌ＝１／２×（ａ／ｔａｎθ−ｂ）・・・・（２）

【００６５】により求める。これによって基準点３３と
融液面Ｍ₁の距離Ｌが算出され、Ｌの値が所定の値でな
い場合には、必要量だけルツボＣを上下動させて基準点
と融液面を調整し原料融液面Ｍ₁の位置を所望の値に設
定する。

【００６６】続いて、本発明の融液面位置測定方法の第
１の態様に好適に用いられる第１の測定用光源の係止機
構の構成の１例を、図２に基づいて説明する。この第１
の測定用光源の係止機構２７は、測定用光源２２と、該
測定用光源２２が係止され且つ支点２６を中心に回動可
能なバーニア２８と、そしてこれらを支える取付け台２
４とから構成されている。取付け台２４は、図１に示さ
れるが如く炉内融液面Ｍ₁を観察できる結晶製造装置１
２のメインチャンバ１４に設置され、バーニア２８を支
点２６に支持しているが、この支点２６にはバーニア２
８が鉛直方向となす角θを知ることができるようにロー
タリーエンコーダ（不図示）を設けバーニア２８の傾き
を常に電気信号として取り出すことができる。

【００６７】また、バーニア２８上にある測定用光源２
２は、バーニア２８上であれば自在に平行移動可能であ
り、前述した第１の投射光Ａ₁及び第２の投射光Ａ₂を照
射するときに適宜の位置に移動できると同時に、測定用
光源２２にもバーニア２８上での位置及び測定用光源２
２の移動距離がわかるようにロータリーエンコーダ（不
図示）が取付けられており、測定用光源２２の位置を電
気信号として取り出すことが可能である。本発明の第１
の融液面位置測定装置は、この第１の測定用光源の係止
機構２７を用いて構成される。

【００６８】そして、図１に示されるように、この第１
の測定用光源の係止機構２７が設けられる光源用窓３０
に隣接するカメラ用窓３２には、測定用光源２２からメ
インチャンバ１４内に照射され炉体内構造物１６上に投
影された照射点３５ａ，３５ｂを観察するためのテレビ
カメラ３４が設置され、常に炉体内構造物１６上の基準
点３３と測定用光源２２の照射点３５ａ，３５ｂが観察
測定できる。なお、テレビカメラ３４の撮像素子として
ＣＣD半導体撮像素子を、測定用光源２２には半導体レ
ーザ素子を用いるのが好適である。

【００６９】原料融液面Ｍ₁の測定にあたっては、多結
晶原料の溶融が終了した後にルツボ位置を概ね所定の位
置に合わせ、測定用光源２２とバーニア２８を移動回転
させて製造装置１２の炉体内構造物１６の基準点３３に
向け第１の測定光を照射し、基準点３３と第１の測定光
Ａ₁による炉体内構造物１６上の照射点３５ａが一致す
るように調整を行なう。

【００７０】その調整の後、今度は測定用光源２２をバ
ーニア２８を動かすことなく下方へ平行移動し測定用光
源２２のレーザー光を原料融液面Ｍ₁で反射させ第２の
測定光Ａ₂を作り、この反射光Ａ₃が炉体内構造物１６に
投射された照射点３５ｂが高さ方向において基準点３３
位置と同じ位置になるよう光源位置をセットする。図６
は、炉体内構造物１６に設けられた基準点３３に対し、
第２の測定光による反射光が炉体内構造物１６に形成す
る反射光の照射点３５ｂの状態を示すカメラ画像の概略
図である。図６において、１６ａは炉体内構造物１６の
下端である。

【００７１】そして、反射光Ａ₃の照射点と基準点の高
さ方向の位置が同じになった時にバーニア２８の鉛直方
向となす角θ及び第１の投射光Ａ₁を投射した時の光源
位置と第２の投射光Ａ₂を投射した時の光源位置との距
離ｍから、融液面と構造物基準点までの距離Ｌを前記し
た（１）式により算出することができる。

【００７２】実際に図２に示した測定用光源の係止機構
２７と同様の機構を具備した融液面位置測定装置を作成
して測定したところ、ｍ＝９０ｍｍ、θ=３８°であっ
たことから、融液面Ｍ₁と基準点３３の距離Ｌ=ｍ×ｓｉ
ｎθ=９０ｍｍ×ｓｉｎ３８°=５５．４ｍｍと求めるこ
とができた。しかし、本発明の融液面の位置測定装置で
は融液面Ｍ₁位置と基準点３３の距離は５０ｍｍが好ま
しいため、図７（ａ）に示されるように、ルツボ支持軸
１５を操作して融液面Ｍ₁を少しの距離ｎ、上記の場合
であれば、５．４ｍｍだけ上方に移動させて融液面
Ｍ₁’とし所望の値に調整した。図７は、融液面Ｍ₁が変
化したときの反射光の炉体内構造物１６上の変位を示す
説明図である。

【００７３】この操作によって、反射光Ａ₃の照射点３
５ｂも上方に移動して反射光Ａ₃’となったため再度測
定用光源２２を調整し、反射光Ａ₃の照射点３５ｂと基
準点３３の位置が重なるように調整した後、操業条件制
御用コンピュータ３８を用いてこの状態を保ちながら結
晶を引上げたところ、所望の直径に対する誤差が少なく
結晶直径のバラツキも５ｍｍ以内の安定した形状を持つ
結晶を得ることができた。また、結晶軸方向の酸素濃度
のバラツキも少なく、全て製品規格の規格値内であっ
た。

【００７４】なお、上記した図示例では測定用光源２２
を投射光Ａ₁と投射光Ａ₂の両方の光源として用いたが、
投射光Ａ₁を形成する光源と投射光Ａ₂を形成する光源を
各々別にしても同じように融液面位置の計測が可能であ
る。このような装置構成とすれば、操業中に測定装置に
誤差が生じた場合でも、直ちにその誤差を修正して操業
を継続することが可能となる。

【００７５】本発明の融液面位置測定方法の第２の態様
に好適に用いられる第２の測定用光源の係止機構の構成
の１例を、図３に基づいて説明する。この第２の測定用
光源の係止機構２９は、測定用光源２２と、該測定用光
源２２が係止され旦つ支点２６を中心に回動可能なよう
に取付けられた取付け台２４とから構成されている。取
付け台２４は、図１に示されるが如く炉内融液面Ｍ₁を
観察できる結晶製造装置１２のメインチャンバ１４に設
置され、測定用光源２２を支点２６で支持しているが、
この支点２６には測定用光源２２が鉛直方向となす角θ
を知ることができるようにロータリーエンコーダ（不図
示）を設け測定用光源２２の傾きを常に電気信号として
取り出すことができる。本発明の第２の融液面位置測定
装置は、この第２の測定用光源の係止機構２９を用いて
構成される。

【００７６】そして、図１に示されかつ前述した第１の
測定用光源の係止機構２７の場合と同様に、この第２の
測定用光源の係止機構２９が設けられる光源用窓３０に
隣接するカメラ用窓３２には、測定用光源２２からメイ
ンチャンバ１４内に照射され炉体内構造物１６上に投影
された照射点３５ａ，３５ｂを観察するためのテレビカ
メラ３４が設置され、常に炉体内構造物１６上の基準点
３３と測定用光源の照射点３５ａ，３５ｂが観察測定で
きるように配置されている。この第２の融液面位置測定
装置においても、テレビカメラ３４の撮像素子としてＣ
ＣD半導体撮像素子が、測定用光源２２には半導体レー
ザ素子が好適に使用される。

【００７７】実際に図３に示した測定用光源の係止機構
２９と同様の機構を具備した融液面位置測定装置を作成
し、次の測定を行った。原料融液面Ｍ₁の測定にあたっ
ては、多結晶原料の溶融が終了した後にルツボ位置を概
ね所定の位置に合わせ、測定用光源２２を回動させて製
造装置１２の炉体内構造物１６の基準点３３に向け第１
の測定光を照射し、基準点３３上に第１の測定光Ｂ₁に
よる投射光が問題なく照射点３５ａとして投影されるこ
とを確認した。

【００７８】次に、測定用光源２２を下方に回転し、測
定用光源２２のレーザー光を原料融液面で反射させ第２
の測定光Ｂ₂を作り、この反射光Ｂ₃が炉体内構造物１６
に投射された照射点３５ｂが高さ方向において基準点３
３位置と同じ位置になるよう測定用光源２２を回転させ
た。

【００７９】そして、反射光Ｂ₃の照射点３５ｂと基準
点３３の高さ方向の位置が同じになった時の測定用光源
２２が鉛直方向となす角θを測定検知し、融液面と構造
物基準点までの距離Ｌを（２）式により算出した。

【００８０】なお、操業前に事前に測定用光源２２と炉
体内構造物上の基準点３３の水平方向の距離ａと垂直方
向の距離ｂは計測しており、ａ＝５００ｍｍ，ｂ=６５
０ｍｍ、そして測定用光源２２が鉛直方向となす角θは
θ=３３°であった。

【００８１】これらの計測値から、融液面と基準点の距
離Ｌ＝１／２×（ａ／ｔａｎθ−ｂ）=１／２×（５０
０ｍｍ／ｔａｎ３３°−６５０ｍｍ）=６０．０ｍｍと
求めることができた。しかし、本装置での融液面位置と
基準点の距離は５０ｍｍが好ましいため、図７（ｂ）に
示されるように、ルツボ支持軸１５を操作して融液面Ｍ
₁をｎ＝１０ｍｍだけ上方に移動させて融液面Ｍ₁’と
し、所望の値に調整した。

【００８２】この操作によって、反射光Ｂ₃の照射点３
５ｂも上方に移動して反射光Ｂ₃’となったため再度測
定用光源を調整し、反射光Ｂ₃の照射点３５ｂと基準点
３３の位置が重なるように調整した後、操業条件制御用
コンピュータ３８を用いてこの状態を保ちながら結晶を
引上げたところ、所望の直径に対する誤差が少なく結晶
直径のバラツキも５ｍｍ以内の安定した形状を持つ結晶
を得ることができた。また、結晶軸方向の酸素濃度のバ
ラツキも少なく全て製品規格の規格値内で、結晶全長に
わたって品質の安定した結晶を得ることができた。

【００８３】従って、本発明の融液面位置測定方法、融
液面位置測定装置を用いることによって育成する単結晶
棒の定径部径のバラツキが小さく、そして、融液面上方
に設けられた炉体内構造物と融液面の間隔が常に一定に
保たれることで、結晶全体にわたって不純物濃度の分布
が安定した単結晶棒の育成が達成されることが確認され
た。

【００８４】なお、本発明は上記した実施の形態に限定
されるものではない。上記の実施の形態は単なる例示で
あり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想
と実質的に同一な構成を有し、同様の効果を奏するもの
はいかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含さ
れることは勿論である。

【００８５】例えば、本発明の装置の基準点として炉体
内構造物に基準点を設ける方法や、炉体内構造物に外か
ら光源を投射して基準点とする方法を例示したが、画像
処理装置や記憶装置を組み合わせることによって電気的
に基準点を記憶装置に読みとり、このデータを基に融液
面の位置制御を行うような方法や装置としてもよいし、
基準点あるいは融液面位置に関するデータ等を外部から
入力して融液面位置制御を行う装置としてもよい。ま
た、本発明の装置は磁場を印加しないで単結晶を育成す
るＣＺ法単結晶育成装置を例にあげて説明したが、原料
融液に磁場を印加しながら単結晶を育成するＭＣＺ法に
よる単結晶の育成においても同様の効果が得られること
は言うまでもない。そして、本発明をシリコン以外の単
結晶成長にも利用可能なことは当然であり、ＣＺ法を用
いた例えばＧａＡｓ結晶等の化合物半導体の育成に適用
した場合でもその効果を十分に発揮することができる。

【００８６】

【発明の効果】以上述べたごとく、ＣＺ法を用いた半導
体単結晶の引上げにおいて本発明の原料融液面位置の測
定方法及び装置を用いれば、単結晶棒の育成中であって
も融液面位置を常時計測できるので、結晶育成開始から
終了まで融液面位置を一定に保つことができる。これに
より結晶全長にわたって定径部径の安定した単結晶棒を
得ることが可能となり、以降の単結晶をウェーハに加工
する工程での単結晶棒の研削ロスが軽減でき、併せて作
業時間の短縮も図ることができる。

【００８７】また、炉体内構造物と融液面の間隔を精度
良く一定に保って操業できるようになったことで、結晶
中の不純物濃度、特に酸素濃度の結晶軸方向でのバラツ
キを抑えられるようになり安定した品質の結晶を生産す
るが可能となる。特に、同じ品質の単結晶棒を量産する
場合の工程間バラツキ、製造装置間での機差バラツキを
軽減することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の融液面位置測定装置を備えた単結晶
製造装置の断面的説明図である。

【図２】 本発明の第１の測定用光源の係止機構の概略
側面説明図である。

【図３】 本発明の第２の測定用光源の係止機構の概略
側面説明図である。

【図４】 本発明の第１の融液面位置測定方法の原理を
示す説明図である。

【図５】 本発明の第２の融液面位置測定方法の原理を
示す説明図である。

【図６】 炉体内構造物の基準点と反射光の照射点の状
態を示すカメラ画像の概略図である。

【図７】 融液面が変位したときの反射光の炉体内構造
物上の変化を示す説明図で、（ａ）は第１の融液面位置
測定装置の場合及び（ｂ）は第２の融液面位置測定装置
の場合をそれぞれ示す。

【図８】 従来の単結晶製造装置の１例を示す断面的説
明図である。

【図９】 従来の融液面位置検出装置の１例を示す断面
的概略説明図である。

【符号の説明】

１２：単結晶製造装置、１４：メインチャンバ、１５：
ルツボ支持軸、１６：炉体内構造物、１６ａ：炉体内構
造物下端、１７：種ホルダ、１８：ヒータ、１９：種結
晶、２０：熱遮蔽部材、２１：上部チャンバ、２２：測
定用光源、２３：ワイヤ、２４：取付け台、２５：ワイ
ヤ巻取り巻出し機構、２６：支点、２７：第１の測定用
光源の係止機構、２８：バーニア、２９：第２の測定用
光源の係止機構、３０：光源用窓、３２：カメラ用窓、
３３：基準点、３４：炉内撮像用カメラ、３５ａ，３５
ｂ：照射点、３６：画像処理装置、３８：操業条件制御
用コンピュータ、４２：光源、４４：炉本体、４６：第
一開口窓部、４８：第二開口窓部、５０：受光素子、
Ｃ：石英ルツボ、Ｍ：原料融液、Ｍ₁：原料融液面、
Ｓ：単結晶。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F014 AC06 FA01 4G077 AA02 BA04 CF10 EG30 5F053 AA13 AA42 AA44 DD01 DD03 FF04 GG01

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＣＺ法により炉体内に設けられたルツボ
   内の原料融液から単結晶を引上げる単結晶製造装置にお
   ける原料融液面の位置を測定する方法であって、測定用
   光源からの第１の投射光を該炉体内の原料融液面上方に
   配設した炉体内構造物上の基準点に直接照射する工程
   と、該測定用光源からの第２の投射光を該原料融液面に
   照射しその反射光を該炉体内構造物の基準点に照射する
   工程を有し、該反射光の照射点と該基準点とが一致した
   ときの該反射光と原料融液面とのなす角（θ）及び該基
   準点に照射したときの第１の投射光位置と該反射光の照
   射点と該基準点とが一致したときの第２の投射光位置と
   の直線距離（ｍ）をそれぞれ測定し、基準点と原料融液
   面との距離（Ｌ）を下記式（１）によって算出すること
   を特徴とする融液面位置測定方法。 【数１】Ｌ＝ｍ×ｓｉｎθ ・・・・・・・（１）
2. 【請求項２】 ＣＺ法により炉本体内に設けられたルツ
   ボ内の原料融液から単結晶を引上げる単結晶製造装置に
   おける原料融液面の位置を測定する方法であって、測定
   用光源からの投射光を該原料融液面に照射しその反射光
   を該炉本体内の原料融液面上方に設けた炉体内構造物上
   の基準点に照射する工程を有し、該反射光の照射点と該
   基準点とが一致したときの該反射光と該原料融液面と直
   交する直線とのなす角（θ）及び該測定用光源から該基
   準位置までの水平距離（ａ）及び垂直距離（ｂ）をそれ
   ぞれ測定し、基準点と原料融液面との距離（Ｌ）を下記
   式（２）によって算出することを特徴とする融液面位置
   測定方法。 【数２】 Ｌ＝ １／２×（ａ／ｔａｎθ−ｂ）・・・（２）
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の原料融液面の位置
   測定方法を用いたＣＺ法による単結晶引上げ方法であ
   り、融液面初期位置及び融液面と炉体内構造物との相対
   距離を常時測定して単結晶の引上げを行うことを特徴と
   する単結晶製造方法。
4. 【請求項４】 ＣＺ法により炉体内に設けられたルツボ
   内の原料融液から単結晶を引上げる単結晶製造装置にお
   ける原料融液面の位置を測定する装置であって、該炉本
   体内の原料融液面上方に配設した炉体内構造物上に設け
   た基準点と、第１の投射光を該炉体内構造物の基準点に
   直接照射するための第１の投射光の測定用光源と、第２
   の投射光を該原料融液面に照射しその反射光を該炉体内
   構造物上の基準点に反射させるための第２の投射光の測
   定用光源と、該測定用光源からの第２の投射光を該原料
   融液面に照射しその反射光を該炉体内構造物上の基準点
   に反射するための第２の投射光の測定用光源を移動操作
   する測定用光源移動操作手段と、該第１の投射光の測定
   用光源と該第２の投射光の測定用光源との距離を計測す
   る距離測定手段と、該第２の投射光の測定用光源からの
   投射光を該原料融液面に照射しその反射光を該炉体内構
   造物上の該基準点に投射した時の該反射光と該原料融液
   面と直交する直線とのなす角（θ）を求める角度検出手
   段を有することを特徴とする融液面位置測定装置。
5. 【請求項５】 ＣＺ法により炉体内に設けられたルツボ
   内の原料融液から単結晶を引上げる単結晶製造装置にお
   ける原料融液面の位置を測定する装置であって、該炉本
   体内の原料融液面上方に配設した炉体内構造物上に設け
   た基準点と、原料融液面の位置を測定するために該原料
   融液面に照射光を照射するための測定用光源と、該測定
   用光源からの投射光を該原料融液面に照射しその反射光
   を該炉体内構造物上の基準点に反射するための測定用光
   源を回転操作し該反射光の照射点と該基準点とが一致し
   た時の該反射光と該原料融液面とが直交する直線とのな
   す角（θ）を求める角度検出手段とを有することを特徴
   とする融液面位置測定装置。
6. 【請求項６】 前記単結晶製造装置内に照射する前記測
   定用光源の照射光が、可視領域の波長を有するレーザー
   光であることを特徴とする請求項４又は５に記載の融液
   面位置測定装置。
7. 【請求項７】 請求項４〜６のいずれか１項記載の融液
   面位置測定装置と、該融液面位置測定装置に接続される
   操業条件制御用コンピュータと、該操業条件制御用コン
   ピュータからの制御命令によってルツボの位置を制御す
   るルツボ位置制御装置とを有し、前記原料融液面からの
   反射光の照射点の位置と前記基準点位置とが一致しない
   場合には該操業条件制御用コンピュータからの制御命令
   により該ルツボ位置制御装置がルツボ位置を制御するこ
   とによって該照射点の位置と該基準点位置とを一致させ
   るようにしたことを特徴とする単結晶製造装置。