JP2002338384A - 単結晶引上装置 - Google Patents
単結晶引上装置Info
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- JP2002338384A JP2002338384A JP2001152780A JP2001152780A JP2002338384A JP 2002338384 A JP2002338384 A JP 2002338384A JP 2001152780 A JP2001152780 A JP 2001152780A JP 2001152780 A JP2001152780 A JP 2001152780A JP 2002338384 A JP2002338384 A JP 2002338384A
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- radiant heat
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 融液面の位置の測定を高い精度で可能とする
単結晶引上装置の提供。 【解決手段】 昇降駆動装置５によって昇降可能な石英
ルツボ１内の単結晶引上領域に配置される截頭逆円錐筒
状の本体１０ａ及び本体の上端部に一体に設けられ、所
要位置に保持されるフランジ１０ｂからなる輻射熱シー
ルド１０を有する単結晶引上装置において、前記石英ル
ツボ内の融液面３ａに浮かべられるフロート１１ａ及び
フロートに垂直に立設されて上端部が輻射熱シールドの
フランジを昇降自在に貫通してフランジから突出される
細棒１１ｂからなる融液面位置センサー１１と、このセ
ンサーの細棒における輻射熱シールドのフランジからの
突出部分の長さを測定する測定手段とを備える。
単結晶引上装置の提供。 【解決手段】 昇降駆動装置５によって昇降可能な石英
ルツボ１内の単結晶引上領域に配置される截頭逆円錐筒
状の本体１０ａ及び本体の上端部に一体に設けられ、所
要位置に保持されるフランジ１０ｂからなる輻射熱シー
ルド１０を有する単結晶引上装置において、前記石英ル
ツボ内の融液面３ａに浮かべられるフロート１１ａ及び
フロートに垂直に立設されて上端部が輻射熱シールドの
フランジを昇降自在に貫通してフランジから突出される
細棒１１ｂからなる融液面位置センサー１１と、このセ
ンサーの細棒における輻射熱シールドのフランジからの
突出部分の長さを測定する測定手段とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、チョクラルスキー
（ＣＺ）法（ＭＣＺ法を含む）により単結晶を引き上げ
る単結晶引上装置に関し、特に、引き上げ中の単結晶が
受ける熱的悪影響の軽減等を図る輻射熱シールド（ルツ
ボカバー）を備えるものにおいて、融液面の位置を測定
する測定手段を改良した単結晶引上装置に関する。
（ＣＺ）法（ＭＣＺ法を含む）により単結晶を引き上げ
る単結晶引上装置に関し、特に、引き上げ中の単結晶が
受ける熱的悪影響の軽減等を図る輻射熱シールド（ルツ
ボカバー）を備えるものにおいて、融液面の位置を測定
する測定手段を改良した単結晶引上装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の単結晶引上装置として
は、融液面にレーザー光を入射させ、融液面からの反射
光を検知して融液面の位置を測定する測定手段を有する
ものが知られている（特開平６−９２７８４号公報）。
この装置によれば、加熱炉の周囲に比較的簡易な装置を
設けるだけで、融液面の位置を厳密に測定することがで
きる、というものである。
は、融液面にレーザー光を入射させ、融液面からの反射
光を検知して融液面の位置を測定する測定手段を有する
ものが知られている（特開平６−９２７８４号公報）。
この装置によれば、加熱炉の周囲に比較的簡易な装置を
設けるだけで、融液面の位置を厳密に測定することがで
きる、というものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の単結晶
引上装置では、通常、単結晶の引き上げに際し、程度の
差はあるものの、融液が振動し、融液面が小波を打って
いるので、反射光が散乱してノイズが発生し、融液面の
位置の測定が不正確となる不具合がある。又、輻射熱シ
ールドの形状によっては、レーザー光の通路が輻射熱シ
ールドによって遮られ、融液面の位置の測定が困難とな
る不具合もある。
引上装置では、通常、単結晶の引き上げに際し、程度の
差はあるものの、融液が振動し、融液面が小波を打って
いるので、反射光が散乱してノイズが発生し、融液面の
位置の測定が不正確となる不具合がある。又、輻射熱シ
ールドの形状によっては、レーザー光の通路が輻射熱シ
ールドによって遮られ、融液面の位置の測定が困難とな
る不具合もある。
【０００４】そこで、本発明は、融液面の位置の測定を
高い精度で可能とする単結晶引上装置を提供することを
主目的とする。
高い精度で可能とする単結晶引上装置を提供することを
主目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の第１の単結晶引上装置は、昇降駆動装置に
よって昇降可能な石英ルツボ内の単結晶引上領域に配置
される截頭逆円錐筒状の本体及び本体の上端部に一体に
設けられ、所要位置に保持されるフランジからなる輻射
熱シールドを有する単結晶引上装置において、前記石英
ルツボ内の融液面に浮かべられるフロート及びフロート
に垂直に立設されて上端部が輻射熱シールドのフランジ
を昇降自在に貫通してフランジから突出される細棒から
なる融液面位置センサーと、このセンサーの細棒におけ
る輻射熱シールドのフランジからの突出部分の長さを測
定する測定手段とを備えることを特徴とする。
め、本発明の第１の単結晶引上装置は、昇降駆動装置に
よって昇降可能な石英ルツボ内の単結晶引上領域に配置
される截頭逆円錐筒状の本体及び本体の上端部に一体に
設けられ、所要位置に保持されるフランジからなる輻射
熱シールドを有する単結晶引上装置において、前記石英
ルツボ内の融液面に浮かべられるフロート及びフロート
に垂直に立設されて上端部が輻射熱シールドのフランジ
を昇降自在に貫通してフランジから突出される細棒から
なる融液面位置センサーと、このセンサーの細棒におけ
る輻射熱シールドのフランジからの突出部分の長さを測
定する測定手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】又、第２の単結晶引上装置は、第１のもの
において、前記測定手段によって測定される単結晶引上
中における融液面位置センサーの細棒の輻射熱シールド
のフランジからの突出部分の長さが単結晶引上開始時に
おけるそれとほぼ一致するように前記昇降駆動装置を制
御する制御手段を備えることを特徴とする。
において、前記測定手段によって測定される単結晶引上
中における融液面位置センサーの細棒の輻射熱シールド
のフランジからの突出部分の長さが単結晶引上開始時に
おけるそれとほぼ一致するように前記昇降駆動装置を制
御する制御手段を備えることを特徴とする。
【０００７】
【作用】第１の単結晶引上装置においては、融液面位置
センサーのフロートが溶液面の小波による悪影響を吸収
緩和する。
センサーのフロートが溶液面の小波による悪影響を吸収
緩和する。
【０００８】又、第２の単結晶引上装置においては、第
１のものによる作用の他、輻射熱シールドの下端と融液
面との間隔がほぼ一定に保持され、その変動に起因する
固液界面近傍の融液温度の変動なくなり、かつ、引上チ
ャンバー内を流れる雰囲気ガス（Ａｒガス）の流れの状
態が一定に保持される。
１のものによる作用の他、輻射熱シールドの下端と融液
面との間隔がほぼ一定に保持され、その変動に起因する
固液界面近傍の融液温度の変動なくなり、かつ、引上チ
ャンバー内を流れる雰囲気ガス（Ａｒガス）の流れの状
態が一定に保持される。
【０００９】フロート材としては、石英又は窒化珪素が
用いられ、又、細棒材としては、石英又は珪素が用いら
れる。測定手段としては、細棒のフランジからの突出部
分を撮像するＣＣＤカメラ等の撮像装置、撮像装置によ
る画像を処理する画像処理装置等が用いられる。
用いられ、又、細棒材としては、石英又は珪素が用いら
れる。測定手段としては、細棒のフランジからの突出部
分を撮像するＣＣＤカメラ等の撮像装置、撮像装置によ
る画像を処理する画像処理装置等が用いられる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１、図２はそれぞれ本発
明に係る単結晶引上装置の実施の形態の一例を示す概略
構成図、要部の拡大図である。図中１は引上チャンバー
２内に配設された石英ルツボで、この石英ルツボ１は、
単結晶原料とすべく図示しないヒーターによって融解さ
れた融液３を収容するものであり、ルツボ軸４を介して
支持されると共に、昇降駆動装置５によって回転かつ昇
降可能に設けられている。６は石英ルツボ１の中央上方
に吊下された引上ワイヤーで、この引上ワイヤー６は、
シードチャック７を介して掴んだシード８を融液３に接
触させて引き上げることにより成長するロッド状の単結
晶９を、石英ルツボ１とは逆方向に回転しつつゆっくり
引き上げるためのものである。１０は石英ルツボ１内の
単結晶引上領域に配置される截頭逆円錐筒状の本体１０
ａ、及び本体１０ａの上端部に一体に設けられ、所要位
置、例えば、ヒーターの上端部に保持されるフランジ１
０ｂからなる輻射熱シールドである。輻射熱シールド１
０は、引き上げ中の単結晶９が受ける熱的悪影響（融液
及びヒーターによる）を軽減すると共に、引上チャンバ
ー２内に流されるＡｒガス等の雰囲気ガスの流れを一定
に保持するためのもので、熱膨張率の小さな材料によっ
て形成されている。
て図面を参照して説明する。図１、図２はそれぞれ本発
明に係る単結晶引上装置の実施の形態の一例を示す概略
構成図、要部の拡大図である。図中１は引上チャンバー
２内に配設された石英ルツボで、この石英ルツボ１は、
単結晶原料とすべく図示しないヒーターによって融解さ
れた融液３を収容するものであり、ルツボ軸４を介して
支持されると共に、昇降駆動装置５によって回転かつ昇
降可能に設けられている。６は石英ルツボ１の中央上方
に吊下された引上ワイヤーで、この引上ワイヤー６は、
シードチャック７を介して掴んだシード８を融液３に接
触させて引き上げることにより成長するロッド状の単結
晶９を、石英ルツボ１とは逆方向に回転しつつゆっくり
引き上げるためのものである。１０は石英ルツボ１内の
単結晶引上領域に配置される截頭逆円錐筒状の本体１０
ａ、及び本体１０ａの上端部に一体に設けられ、所要位
置、例えば、ヒーターの上端部に保持されるフランジ１
０ｂからなる輻射熱シールドである。輻射熱シールド１
０は、引き上げ中の単結晶９が受ける熱的悪影響（融液
及びヒーターによる）を軽減すると共に、引上チャンバ
ー２内に流されるＡｒガス等の雰囲気ガスの流れを一定
に保持するためのもので、熱膨張率の小さな材料によっ
て形成されている。
【００１１】１１は融液面３ａの位置を検出する融液面
位置センサーで、この融液面位置センサー１１は、石英
又は窒化珪素によって形成され、石英ルツボ１内の融液
面３ａに浮かべられるフロート１１ａ、及び石英又は珪
素によって形成され、フロート１１ａに垂直に立設され
て上端部が輻射熱シールド１０のフランジ１０ｂに設け
た透孔１２を昇降自在に貫通してフランジ１０ｂから突
出する細棒１１ｂから構成されている。１３はＣＣＤカ
メラ等の撮像装置で、融液面位置センサー１１の細棒１
１ｂにおける輻射熱シールド１０のフランジ１０ｂから
の突出部分を、引上チャンバー２の覗き窓１４を通して
撮像するものである。１５は撮像装置１３から入力した
画像信号を表示するＴＶモニター等の表示装置であり、
又、１６は撮像装置１３から入力した画像信号を処理
し、融液面位置センサー１１の細棒１１における輻射熱
シールド１０のフランジ１０ｂからの突出部分の長さＸ
（ｔ）を算出する画像処理装置であり、撮像装置１３と
相俟って突出部分の長さＸ（ｔ）を測定する測定手段を
構成する。１７は画像処理装置１６からの算出値、すな
わち、測定手段によって測定される単結晶引上中におけ
る融液面位置センサー１１の細棒１１ｂの輻射熱シール
ド１０のフランジ１０ｂからの突出部分の長さＸ（ｔ）
が、単結晶引上開始時における突出部分の長さＸ（ｏ）
とほぼ一致するように、換言すれば、Ｘ（ｏ）とＸ
（ｔ）との差δ（ｔ）がほぼ零になるように、石英ルツ
ボ１を上昇すべく昇降駆動装置５を制御する制御手段で
ある。
位置センサーで、この融液面位置センサー１１は、石英
又は窒化珪素によって形成され、石英ルツボ１内の融液
面３ａに浮かべられるフロート１１ａ、及び石英又は珪
素によって形成され、フロート１１ａに垂直に立設され
て上端部が輻射熱シールド１０のフランジ１０ｂに設け
た透孔１２を昇降自在に貫通してフランジ１０ｂから突
出する細棒１１ｂから構成されている。１３はＣＣＤカ
メラ等の撮像装置で、融液面位置センサー１１の細棒１
１ｂにおける輻射熱シールド１０のフランジ１０ｂから
の突出部分を、引上チャンバー２の覗き窓１４を通して
撮像するものである。１５は撮像装置１３から入力した
画像信号を表示するＴＶモニター等の表示装置であり、
又、１６は撮像装置１３から入力した画像信号を処理
し、融液面位置センサー１１の細棒１１における輻射熱
シールド１０のフランジ１０ｂからの突出部分の長さＸ
（ｔ）を算出する画像処理装置であり、撮像装置１３と
相俟って突出部分の長さＸ（ｔ）を測定する測定手段を
構成する。１７は画像処理装置１６からの算出値、すな
わち、測定手段によって測定される単結晶引上中におけ
る融液面位置センサー１１の細棒１１ｂの輻射熱シール
ド１０のフランジ１０ｂからの突出部分の長さＸ（ｔ）
が、単結晶引上開始時における突出部分の長さＸ（ｏ）
とほぼ一致するように、換言すれば、Ｘ（ｏ）とＸ
（ｔ）との差δ（ｔ）がほぼ零になるように、石英ルツ
ボ１を上昇すべく昇降駆動装置５を制御する制御手段で
ある。
【００１２】上記構成の単結晶引上装置においては、融
液面位置センサー１１のフロート１１ａが融液面３ａの
小波による悪影響を吸収緩和するので、融液面３ａの位
置、すなわち、細棒１１ｂのフランジ１０ｂからの突出
部分の長さを正確に測定することができる。又、輻射熱
シールド１０の下端と融液面３ａとの間隔がほぼ一定に
保持され、その変動に起因する固液界面近傍の融液温度
の変動がなくなり、かつ、引上チャンバー２内を流れる
雰囲気ガスの流れの状態が一定に保持されるので、引き
上げられた単結晶の良品歩留率を格段に改善することが
できる。
液面位置センサー１１のフロート１１ａが融液面３ａの
小波による悪影響を吸収緩和するので、融液面３ａの位
置、すなわち、細棒１１ｂのフランジ１０ｂからの突出
部分の長さを正確に測定することができる。又、輻射熱
シールド１０の下端と融液面３ａとの間隔がほぼ一定に
保持され、その変動に起因する固液界面近傍の融液温度
の変動がなくなり、かつ、引上チャンバー２内を流れる
雰囲気ガスの流れの状態が一定に保持されるので、引き
上げられた単結晶の良品歩留率を格段に改善することが
できる。
【００１３】
【実施例】ここで、上述した構成の単結晶引上装置を用
い、先ず、１８インチの石英ルツボに単結晶原料となる
約４０kgのポリシリコンを収容し、これをヒーターによ
り融解した後、輻射熱シールドを所要位置に保持した。
この輻射熱シールドの所要位置への保持に伴って、予め
輻射熱シールドにセットされている融液面位置センサー
のフロートが自動的に融液面に浮かべられた。次に、シ
リコン種結晶（シード）を融液に浸し、かつ、融液温度
をシリコン単結晶の引き上げに適した温度に調整し、引
上チャンバー内にＡｒガスを流しながら６インチのシリ
コン単結晶約３５kgを引き上げた。上記シリコン単結晶
の引き上げに際し、輻射熱シールドの下端と融液面との
間隔Ｄ（ｔ）を１５mmに保持するため、引上開始時にお
ける突出部分の長さＸ（ｏ）と引上中における突出部分
の長さＸ（ｔ）との差δ（ｔ）を１mm以下となるように
制御手段を介して石英ルツボの上昇を制御したところ、
突出部分の長さＸ（ｏ）とＸ（ｔ）の差δ（ｔ）の変動
は、図３において（ａ）で示すようになり、間隔Ｄ
（ｔ）がほぼ一定に保持された。図３において、
（ｂ），（ｃ）は、共に上述した場合と同一の引上条件
の下で比率制御によって引き上げた従来例を示すもの
で、（ｂ）は、結晶径が設定径より小さい場合、（ｃ）
は結晶径が設定径より大きい場合を示す。
い、先ず、１８インチの石英ルツボに単結晶原料となる
約４０kgのポリシリコンを収容し、これをヒーターによ
り融解した後、輻射熱シールドを所要位置に保持した。
この輻射熱シールドの所要位置への保持に伴って、予め
輻射熱シールドにセットされている融液面位置センサー
のフロートが自動的に融液面に浮かべられた。次に、シ
リコン種結晶（シード）を融液に浸し、かつ、融液温度
をシリコン単結晶の引き上げに適した温度に調整し、引
上チャンバー内にＡｒガスを流しながら６インチのシリ
コン単結晶約３５kgを引き上げた。上記シリコン単結晶
の引き上げに際し、輻射熱シールドの下端と融液面との
間隔Ｄ（ｔ）を１５mmに保持するため、引上開始時にお
ける突出部分の長さＸ（ｏ）と引上中における突出部分
の長さＸ（ｔ）との差δ（ｔ）を１mm以下となるように
制御手段を介して石英ルツボの上昇を制御したところ、
突出部分の長さＸ（ｏ）とＸ（ｔ）の差δ（ｔ）の変動
は、図３において（ａ）で示すようになり、間隔Ｄ
（ｔ）がほぼ一定に保持された。図３において、
（ｂ），（ｃ）は、共に上述した場合と同一の引上条件
の下で比率制御によって引き上げた従来例を示すもの
で、（ｂ）は、結晶径が設定径より小さい場合、（ｃ）
は結晶径が設定径より大きい場合を示す。
【００１４】この結果、引き上げ途中でのＤＦ（Disloc
ation Free）崩れ（結晶欠陥である転位が発生するこ
と）が顕著に改善され、本発明に係るシリコン単結晶の
良品歩留率が９５％以上であるのに対し、従来例に係る
シリコン単結晶の良品歩留率が８０％以下となり、良品
歩留率を大幅に改善し得ることが分った。なお、良品歩
留率の改善効果は、特に、輻射熱シールドと融液面との
間隔Ｄ（ｔ）を２０mm以下に設定した場合に顕著であっ
た。
ation Free）崩れ（結晶欠陥である転位が発生するこ
と）が顕著に改善され、本発明に係るシリコン単結晶の
良品歩留率が９５％以上であるのに対し、従来例に係る
シリコン単結晶の良品歩留率が８０％以下となり、良品
歩留率を大幅に改善し得ることが分った。なお、良品歩
留率の改善効果は、特に、輻射熱シールドと融液面との
間隔Ｄ（ｔ）を２０mm以下に設定した場合に顕著であっ
た。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１の単
結晶引上装置によれば、融液面位置センサーのフロート
が融液面の小波による悪影響を吸収緩和するので、従来
のようにノイズが発生して融液面の位置の測定が不正確
となることはなく、融液面の位置、すなわち、細棒のフ
ランジからの突出部分の長さを正確に測定することがで
きる。又、第２の単結晶引上装置によれば、第１のもの
による作用効果の他、輻射熱シールドの下端と融液面と
の間隔がほぼ一定に保持され、その変動に起因する固液
界面近傍の融液温度の変動がなくなり、かつ、引上チャ
ンバー内を流れる雰囲気ガスの流れの状態が一定に保持
されるので、引き上げられた単結晶の良品歩留率を格段
に改善することができる。
結晶引上装置によれば、融液面位置センサーのフロート
が融液面の小波による悪影響を吸収緩和するので、従来
のようにノイズが発生して融液面の位置の測定が不正確
となることはなく、融液面の位置、すなわち、細棒のフ
ランジからの突出部分の長さを正確に測定することがで
きる。又、第２の単結晶引上装置によれば、第１のもの
による作用効果の他、輻射熱シールドの下端と融液面と
の間隔がほぼ一定に保持され、その変動に起因する固液
界面近傍の融液温度の変動がなくなり、かつ、引上チャ
ンバー内を流れる雰囲気ガスの流れの状態が一定に保持
されるので、引き上げられた単結晶の良品歩留率を格段
に改善することができる。
【図１】本発明に係る単結晶引上装置の実施の形態の一
例を示す概略構成図である。
例を示す概略構成図である。
【図２】図１の要部の拡大図である。
【図３】本発明に係る単結晶引上装置と従来の単結晶引
上装置との作用を比較した説明図である。
上装置との作用を比較した説明図である。
１ 石英ルツボ ２ 引上チャンバー ３ 融液 ３ａ 融液面 ５ 昇降駆動装置 ９ 単結晶 １０ 輻射熱シールド １０ａ 本体 １０ｂ フランジ １１ 融液面位置センサー １１ａ フロート １１ｂ 細棒 １３ 撮像装置 １４ 覗き窓 １６ 画像処理装置 １７ 制御手段
Claims (2)
- 【請求項１】 昇降駆動装置によって昇降可能な石英ル
ツボ内の単結晶引上領域に配置される截頭逆円錐筒状の
本体及び本体の上端部に一体に設けられ、所要位置に保
持されるフランジからなる輻射熱シールドを有する単結
晶引上装置において、前記石英ルツボ内の融液面に浮か
べられるフロート及びフロートに垂直に立設されて上端
部が輻射熱シールドのフランジを昇降自在に貫通してフ
ランジから突出される細棒からなる融液面位置センサー
と、このセンサーの細棒における輻射熱シールドのフラ
ンジからの突出部分の長さを測定する測定手段とを備え
ることを特徴とする単結晶引上装置。 - 【請求項２】 前記測定手段によって測定される単結晶
引上中における融液面位置センサーの細棒の輻射熱シー
ルドのフランジからの突出部分の長さが単結晶引上開始
時におけるそれとほぼ一致するように前記昇降駆動装置
を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項１
記載の単結晶引上装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001152780A JP2002338384A (ja) | 2001-05-22 | 2001-05-22 | 単結晶引上装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001152780A JP2002338384A (ja) | 2001-05-22 | 2001-05-22 | 単結晶引上装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002338384A true JP2002338384A (ja) | 2002-11-27 |
Family
ID=18997400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001152780A Pending JP2002338384A (ja) | 2001-05-22 | 2001-05-22 | 単結晶引上装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002338384A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110284185A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-09-27 | 内蒙古中环协鑫光伏材料有限公司 | 一种直拉单晶液位保护装置及控制方法 |
-
2001
- 2001-05-22 JP JP2001152780A patent/JP2002338384A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110284185A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-09-27 | 内蒙古中环协鑫光伏材料有限公司 | 一种直拉单晶液位保护装置及控制方法 |
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