JP2009234879A - Single crystal production apparatus by floating zone melting method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、浮遊帯域溶融法による単結晶製造装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for producing a single crystal by a floating zone melting method.
従来より半導体生産に用いられる単結晶インゴットを成長、製造する方法として浮遊帯域溶融法(Floating Zone:FZ法)が公知である。この浮遊帯域溶融法は、単結晶シリコンの材料である多結晶シリコン棒を垂直に保持し、高周波誘導加熱コイル(以下、誘導加熱コイルという)等を用いて上記多結晶シリコン棒を部分的に加熱、溶融し、メルトゾーンを下から上又は上から下に移動させることにより、不純物の少ない高純度の単結晶を得るものである。 A floating zone melting method (Floating Zone: FZ method) is conventionally known as a method for growing and manufacturing a single crystal ingot used for semiconductor production. In this floating zone melting method, a polycrystalline silicon rod, which is a material of single crystal silicon, is held vertically, and the polycrystalline silicon rod is partially heated using a high frequency induction heating coil (hereinafter referred to as induction heating coil). By melting and moving the melt zone from the bottom to the top or from the top to the bottom, a high-purity single crystal with few impurities is obtained.
具体的には、浮遊帯域溶融法は、先ず縦形装置管の中に種結晶である単結晶シリコン棒が下から立てられると共に、素材の多結晶シリコン棒が上から吊るされる。そして、両者の先端が接合され、この接合部分が誘導加熱コイル内に挿通される。 Specifically, in the floating zone melting method, first, a single crystal silicon rod as a seed crystal is erected from below in a vertical apparatus tube, and a polycrystalline silicon rod as a material is suspended from above. And both the front-end | tips are joined and this junction part is penetrated in the induction heating coil.
次に、上記接合部分を外側から直接加熱して溶融させ、結晶全体を回転させると共に、徐々に下方に移動させてこの溶融部を相対的に上方に移動させる。こうして下側から多結晶シリコン棒が単結晶化されていくことになる。 Next, the joined portion is heated directly from the outside to be melted, and the entire crystal is rotated and gradually moved downward to move the melted portion relatively upward. Thus, the polycrystalline silicon rod is monocrystallized from the lower side.
そして、所定の直径となるまで結晶を円錐状に成長させ、所定の直径到達後は直径を一定に維持する。成長終了前は、徐々に直径を小さくするようにし、完成した単結晶シリコン棒と素材の多結晶シリコン棒とを切り放す。 Then, the crystal is grown in a conical shape until a predetermined diameter is reached, and the diameter is maintained constant after reaching the predetermined diameter. Before the growth is completed, the diameter is gradually reduced, and the completed single crystal silicon rod and the polycrystalline silicon rod of the material are cut off.
従って、この間、上記溶融部が延びすぎないよう、かつ、溶け落ちないよう、誘導加熱コイルの発振機に印加される電圧や、単結晶シリコン棒と多結晶シリコン棒の移動速度並びに回転速度を適切に制御する必要がある。 Therefore, during this time, the voltage applied to the induction heating coil oscillator and the moving speed and rotational speed of the single crystal silicon rod and polycrystalline silicon rod should be set appropriately so that the melted portion does not extend excessively and does not melt away. Need to control.
そこで、従来より、上記溶融部をCCDカメラ(テレビカメラ)等の撮像手段により撮像し、該撮像内容をコンピュータに取り込み解析を行って上記溶融部の画像変化を捉え、この結果に応じて上記制御を自動化する方法が試みられている。 Therefore, conventionally, the melting part is imaged by an imaging means such as a CCD camera (TV camera), the captured content is taken into a computer and analyzed, and an image change of the melting part is captured, and the control is performed according to the result. Attempts have been made to automate the process.
このようなテレビカメラを用いた従来技術として、撮像手段により溶融部の画像を捕らえるために、誘導加熱コイルの真横にテレビカメラを水平設置した技術も種々提供されている。 As a conventional technique using such a television camera, various techniques are also provided in which a television camera is installed horizontally next to the induction heating coil in order to capture an image of the melted portion by an imaging means.
しかしながら、誘導加熱コイル内に溶融部が位置している関係上、特に結晶成長初期において溶融部が加熱コイルに隠れてしまい、上記テレビカメラの視野内に溶融部を十分に捕捉することができず、溶融部の撮像結果に基づく制御が困難になるという問題点があった。 However, because the melting part is located in the induction heating coil, the melting part is hidden behind the heating coil particularly in the initial stage of crystal growth, and the melting part cannot be sufficiently captured in the field of view of the TV camera. There is a problem that it becomes difficult to control based on the imaging result of the melted part.
このような問題点を解決すべく、テレビカメラを用いた他の従来技術として、例えば特許文献1に係る技術が公知である。すなわち、この従来技術は、上記のような基本構成に加え、誘導加熱コイルの斜め上に設置された第1テレビカメラと、誘導加熱コイルの斜め下に設置された第2テレビカメラと、誘導加熱コイルの下部に位置する溶融帯域(溶融部)の真横に水平設置され、溶融帯域のゾーン長に略該当する範囲で垂直移動するようにした第3テレビカメラと、誘導加熱コイルの真横に水平に設置された第4テレビカメラと、からなり、各々のテレビカメラに個別に画像処理回路が接続されている。また、上記第3テレビカメラは垂直移動装置に取り付けられ、該垂直移動装置は上記ゾーン長の設定値に基づいて垂直往復移動するように構成されている。
しかしながら、上記特許文献1に係る従来技術にあっては、第3テレビカメラを垂直往復移動させるための垂直移動装置を設ける必要があるため、装置構成や制御が複雑になると共に、装置がコストアップしてしまう、という課題があった。 However, in the prior art disclosed in Patent Document 1, it is necessary to provide a vertical movement device for reciprocating the third television camera vertically, which complicates the device configuration and control and increases the cost of the device. There was a problem that it would.
また、斜め上と斜め下にそれぞれテレビカメラを配置し、素材径や結晶径、溶融部のゾーン長等の幾何学量を計測しているため、両カメラから得られる計測結果も自ずと異なる。このため、カメラの配置位置の違いによって生じた計測結果を補正する必要があり、制御が複雑になる、という課題があった。 In addition, since the television cameras are arranged obliquely above and below, and geometric quantities such as the material diameter, crystal diameter, and zone length of the melted part are measured, the measurement results obtained from both cameras are naturally different. For this reason, there is a problem that it is necessary to correct a measurement result caused by a difference in the arrangement position of the cameras, and the control becomes complicated.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、制御に必要な溶融帯域の幾何学量を簡易な構成によって容易に計測することができる浮遊帯域溶融法による単結晶製造装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and provides a single crystal manufacturing apparatus by a floating zone melting method that can easily measure a geometric amount of a melting zone necessary for control with a simple configuration. With the goal.
上記目的を達成するため、(1)本発明は、上下方向に沿って配置された多結晶素材の一部分を水平に配置された誘導加熱コイルで溶融して溶融帯域を形成し、多結晶素材及び晶出単結晶を前記誘導加熱コイルに対して相対的に移動させることにより単結晶を成長させ、前記溶融帯域の幾何学量を撮像手段によって検出し、該撮像手段によって検出された前記幾何学量に応じて前記誘導加熱コイルに供給する電力、前記多結晶素材又は前記単結晶の軸方向の移動速度、前記多結晶素材又は前記単結晶の回転速度、のうち1項目以上を調節することにより、前記溶融帯域のゾーン長及び晶出結晶径を一定に制御し前記単結晶を製造する浮遊帯域溶融法による単結晶製造装置であって、前記撮像手段は、前記誘導加熱コイルの上側外周縁を含む第1水平面に光軸を実質的に一致させることにより該第1水平面を含む上方の前記溶融帯域の幾何学量である上方幾何学量を検出可能に設けられた第1撮像手段と、前記誘導加熱コイルの下側外周縁を含む第2水平面に光軸を実質的に一致させることにより該第2水平面を含む下方の前記溶融帯域の幾何学量である下方幾何学量を検出可能に設けられた第2撮像手段と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, (1) the present invention forms a melting zone by melting a part of a polycrystalline material arranged along the vertical direction with an induction heating coil arranged horizontally, The single crystal is grown by moving the crystallized single crystal relative to the induction heating coil, the geometric amount of the melting zone is detected by an imaging means, and the geometric amount detected by the imaging means By adjusting one or more of the electric power supplied to the induction heating coil according to, the moving speed in the axial direction of the polycrystalline material or the single crystal, the rotational speed of the polycrystalline material or the single crystal, A single crystal manufacturing apparatus using a floating zone melting method for manufacturing the single crystal by controlling a zone length and a crystallized crystal diameter of the melting zone to be constant, wherein the imaging unit includes an upper outer periphery of the induction heating coil. First A first imaging means provided so as to be able to detect an upper geometric amount that is a geometric amount of the upper melting zone including the first horizontal plane by making the optical axis substantially coincide with the horizontal plane; and the induction heating coil A lower geometric amount that is a geometric amount of the melting zone below the second horizontal plane including the second horizontal plane can be detected by making the optical axis substantially coincide with the second horizontal plane including the lower outer peripheral edge of the second horizontal plane. And 2 imaging means.
(1)の発明によれば、第1撮像手段によって全工程で多結晶素材の直径の計測を行うことができると共に、溶融帯域の上方幾何学量の計測を行うことができる。また、第2撮像手段によって晶出結晶径の計測を行い、溶融帯域の下方幾何学量の計測を行うことができる。すなわち、制御に必要な溶融帯域の幾何学量を簡易な構成によって容易に計測することができる According to the invention of (1), the first imaging means can measure the diameter of the polycrystalline material in all steps, and can measure the upper geometric amount of the melting zone. Further, the crystallized crystal diameter can be measured by the second imaging means, and the lower geometric amount of the melting zone can be measured. That is, the geometric amount of the melting zone necessary for control can be easily measured with a simple configuration.
(2) (1)の発明においては、前記撮像手段は、斜め方向から前記単結晶と前記誘導加熱コイルとの隙間を通して前記溶融帯域の幾何学量を検出する第3撮像手段を更に備えることが好ましい。 (2) In the invention of (1), the imaging means further includes third imaging means for detecting a geometric amount of the melting zone through a gap between the single crystal and the induction heating coil from an oblique direction. preferable.
(2)の発明によれば、従来、誘導加熱コイルによって正確に計測できなかった絞り工程からテーパ工程の初期の晶出結晶径や融液部直径の計測を、第3撮像手段によって行うことができる。 According to the invention of (2), the third imaging means can measure the crystallized crystal diameter and the melt part diameter in the initial stage of the taper process from the drawing process that could not be accurately measured by the induction heating coil. it can.
(3) (1)又は(2)に記載の発明においては、前記上方幾何学量を検出する光路と、前記下方幾何学量を検出する光路とを所定の方向に変換する光路変換手段を備えることが好ましい。 (3) In the invention described in (1) or (2), an optical path conversion unit that converts the optical path for detecting the upper geometric amount and the optical path for detecting the lower geometric amount in a predetermined direction is provided. It is preferable.
(3)の発明によれば、水平方向の光路を所定の方向(例えば、下方直角方向)に変換することで、水平方向の設置スペースを削減することができるので、装置の設計レイアウトの自由度を高めることができる。 According to the invention of (3), the installation space in the horizontal direction can be reduced by converting the optical path in the horizontal direction into a predetermined direction (for example, the direction perpendicular to the lower side). Can be increased.
本発明によれば、制御に必要な溶融帯域の幾何学量を簡易な構成によって容易に計測することができる浮遊帯域溶融法による単結晶製造装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the single crystal manufacturing apparatus by the floating zone melting method which can measure easily the geometrical amount of a melting zone required for control with a simple structure can be provided.
以下に、本発明に係る浮遊帯域溶融法による単結晶製造装置(以下、単に単結晶製造装置という)を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。
〔第1実施形態〕
第1実施形態に係る単結晶製造装置の構成について図1及び図2に基づいて説明する。ここで、図1は、第1実施形態に係る単結晶製造装置の構成を模式的に示す側面図であり、テーパ工程初期の結晶状態を示すものである。また、図2は、絞り工程における溶融帯域の計測ポイント(幾何学量)と制御パラメータを示す説明図である。
Below, the single crystal manufacturing apparatus (henceforth a single crystal manufacturing apparatus) by the floating zone melting method which concerns on this invention is demonstrated in detail based on drawing. In addition, this invention is not limited by this embodiment.
[First Embodiment]
The configuration of the single crystal manufacturing apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. Here, FIG. 1 is a side view schematically showing the configuration of the single crystal manufacturing apparatus according to the first embodiment, and shows the crystal state in the initial stage of the taper process. FIG. 2 is an explanatory diagram showing measurement points (geometric amounts) and control parameters of the melting zone in the drawing process.
本明細書では、単結晶を精製する工程において、結晶を無転位化するために結晶を直径数mmで数十mm成長させる工程を絞り工程と称し、単結晶の直径を所定径まで徐々に拡大していく工程をテーパ工程と称することとする。 In this specification, in the process of refining a single crystal, the process of growing the crystal to several tens of millimeters with a diameter of several millimeters in order to make the crystal dislocation-free is called a drawing process, and the diameter of the single crystal is gradually expanded to a predetermined diameter. This process is referred to as a taper process.
<全体構成の説明>
単結晶製造装置は、例えば鉛直方向に沿って配置されたシリコン棒の多結晶素材10をその真上に位置する上軸(図示せず)に装着して保持すると共に、単結晶たる種結晶14を多結晶素材10の直下に位置する下軸(図示せず)に装着して保持するように構成されている。この上軸及び下軸は、それぞれ回転可能に構成され、かつ、上下方向に送り可能に構成されている。
<Description of overall configuration>
The single crystal manufacturing apparatus, for example, attaches and holds a
そして、単結晶製造装置は、高周波式の誘導加熱コイル16によって多結晶素材10を囲み、これを溶融して融液部(溶融帯域)11を形成する。更に、単結晶製造装置は、融液部11に種結晶14を融着させた後に多結晶素材10及び単結晶12(絞り工程においては種結晶14)を回転させ、かつ軸線方向に下降させながら該融液部11から単結晶(晶出単結晶)12を成長させる。
The single crystal manufacturing apparatus surrounds the
誘導加熱コイル16は、ほぼ円環状に形成されている。また、誘導加熱コイル16への発振電圧は、高周波発振器(図示せず)によって出力される。
The
ここで、説明の便宜上、誘導加熱コイル16の上記上面であって、上側外周縁P1を含む上記水平面を第1水平面H1と称することとする。また、誘導加熱コイル16の下側外周縁P2を含む仮想の水平面を第2水平面H2と称することとする。
また、第1水平面H1を含む上方の融液部11の幾何学量を上方幾何学量と称すると共に、第2水平面H2を含む下方の融液部11の幾何学量を下方幾何学量と称する。
Here, for convenience of explanation, the horizontal surface that is the upper surface of the
The geometric amount of the
<幾何学量の定義>
次に、計測対象である幾何学量について説明する。図1中に示すゾーン長Lは、融液部11の上下方向の長さであり、後述する撮像手段によって計測されるものである。すなわち、ゾーン長Lは、後述する撮像手段を用いて素材溶融面11aと固液界面11bとの間隔を測定することによって求められる。
<Definition of geometric quantities>
Next, the geometric amount that is a measurement target will be described. The zone length L shown in FIG. 1 is the length of the
また、このゾーン長Lは、テーパ工程初期においては、後述する距離L1、距離L2及び距離L3を合計した距離である。 Further, the zone length L is a total distance of a distance L1, a distance L2, and a distance L3 described later in the initial stage of the taper process.
距離L1は、第1水平面H1から素材溶融面11aまでの距離であり、融液部11の上方幾何学量の一つである。距離L2は、第2水平面H2から固液界面11bまでの距離であり、融液部11の下方幾何学量の一つである。
The distance L1 is a distance from the first horizontal plane H1 to the
距離L3は、誘導加熱コイル16の厚みに相当する距離である。また、融液部11の直胴部であって、該距離L3部分に対応する直胴部の直径も幾何学量に含まれる。
The distance L3 is a distance corresponding to the thickness of the
また、素材径Dpは、多結晶素材10の素材溶融面11aにおける直径である。結晶径Dsは、単結晶12の固液界面11bにおける直径である。
The material diameter Dp is the diameter of the
また、図2に示すように、多結晶素材10の下降速度をVp、回転速度をRpとする。また、単結晶12(絞り部12a)の下降速度をVs、回転速度をRsとする。
In addition, as shown in FIG. 2, the descending speed of the
上述の幾何学量としてのゾーン長L、素材径Dp及び結晶径Dsは、後述する撮像手段としての第1カメラ18、第2カメラ20及び第3カメラ22によって検出される。
これら第1カメラ18、第2カメラ20及び第3カメラ22の検出結果は、画像処理装置(図示せず)により算出される。
The zone length L, the material diameter Dp, and the crystal diameter Ds as the geometric quantities described above are detected by a
The detection results of the
そして、検出された上記幾何学量に応じて誘導加熱コイル16に供給する電力又は多結晶素材10の相対移動速度を調節する。
これにより、融液部11のゾーン長L及び結晶径Dsを所定の値に制御して単結晶を製造する。
Then, the electric power supplied to the
Thereby, the zone length L and the crystal diameter Ds of the
<撮像手段の説明>
上記撮像手段は、第1水平面H1に光軸を実質的に一致させることにより上方幾何学量を検出可能に設けられた第1カメラ(第1撮像手段)18と、第2水平面H2に光軸を実質的に一致させることにより下方幾何学量を検出可能に設けられた第2カメラ(第2撮像手段)20と、斜め下方向から単結晶(晶出単結晶)12と誘導加熱コイル16との隙間を通して融液部11の幾何学量を検出する第3カメラ(第3撮像手段)22と、を備える。
<Description of imaging means>
The imaging means includes a first camera (first imaging means) 18 provided so that an upper geometric amount can be detected by making the optical axis substantially coincide with the first horizontal plane H1, and the optical axis on the second horizontal plane H2. The second camera (second imaging means) 20 provided so that the lower geometric amount can be detected by substantially matching the two, the single crystal (crystallized single crystal) 12 and the
ここで、第1カメラ18の光軸を「第1水平面H1に実質的に一致させる」とは、第1カメラ18の光軸を上方幾何学量が検出可能な範囲で第1水平面H1に一致させるという意味である。従って、上側外周縁P1における実際の光軸の偏差は、例えば8mm以内が好ましい。
Here, “the optical axis of the
同様に、第2カメラ20の光軸を「第2水平面H2に実質的に一致させる」とは、第2カメラ20の光軸を下方幾何学量が検出可能な範囲で第2水平面H2に一致させるという意味である。従って、下側外周縁P2における実際の光軸の偏差は、例えば8mm以内が好ましい。
Similarly, “substantially match the optical axis of the
また、斜め下方向から単結晶12と誘導加熱コイル16との隙間を通して融液部11の幾何学量を検出する第3カメラ22は、その光軸が水平線となす角度が、例えば5度〜30度が好ましい。
In addition, the
第3カメラ22では、絞り工程からテーパ工程の初期(結晶径が約30mmに至るまで)の結晶径Ds(図2参照)の計測を行うことができる。
The
また、第1カメラ18では、全工程で素材径Dpの計測を行い、融液部11の上方幾何学量(距離L1)の計測を行うことができる。
Further, in the
また、第2カメラ20では、テーパ工程において結晶径Dsが例えば約30mmを超えた辺りからの該結晶径Dsの計測を行い、融液部11の下方幾何学量(距離L2)の計測を行うことができる。
Further, in the
従って、従来の水平配置カメラ40(図1参照)では捉えられなかった結晶径Ds(図2参照)を第3カメラ22によって撮影することができる。
Therefore, the
<制御の説明>
次に、絞り部12a(図2参照)を形成する絞り制御について説明する。
以上のように計測された各幾何学量に基づいて、ゾーン長Lを適切な長さに保ちながら誘導加熱コイル16に印加する電圧を制御する。
<Description of control>
Next, the aperture control for forming the
Based on each geometric amount measured as described above, the voltage applied to the
すなわち、多結晶素材10に供給される熱量を操作し、溶融量を変化させることにより晶出する結晶径Dsを所定の値に制御するものである。これは、ゾーン長Lが長く伸び過ぎると融液部11が切れてしまい、ゾーン長Lが短くなり過ぎると融液部11がメルトダウンしてしまうからである。
That is, the crystal diameter Ds to be crystallized is controlled to a predetermined value by manipulating the amount of heat supplied to the
また、結晶径Dsを監視し、最適値から逸脱した場合には、多結晶素材10の下降速度Vpを微調整する。多結晶素材10のトップの加工精度、誘導加熱コイル16の使用状態により、製造工程のバッチ毎に同じゾーン形状が得られる訳ではないからである。
このように制御することにより、結晶径Dsを所定の径に形成することができる。
Further, the crystal diameter Ds is monitored, and when the deviation from the optimum value is made, the descending speed Vp of the
By controlling in this way, the crystal diameter Ds can be formed to a predetermined diameter.
以上のように、この第1実施形態に係る浮遊帯域溶融法による単結晶製造装置によれば、制御に必要な融液部11の幾何学量を簡易な構成によって容易に計測することができる。
As described above, according to the single crystal manufacturing apparatus using the floating zone melting method according to the first embodiment, the geometric amount of the
また、第1カメラ18と第2カメラ20は、それぞれ光軸を第1水平面H1と第2水平面H2に実質的に一致させて配置したので、幾何学量を直接的に精度良く計測することができる。
In addition, since the
よって、第1実施形態による単結晶製造装置によれば、簡易な構成によって、絞り工程以降のすべての工程で多結晶素材10と単結晶12及び融液部11の幾何学量の撮影を行うことができる。
Therefore, according to the single crystal manufacturing apparatus according to the first embodiment, the geometric quantities of the
なお、上記第1実施形態においては、絞り工程からテーパ工程の初期(結晶径が約30mmに至るまで)の結晶径Ds(図2参照)の計測を第3カメラ22によって行うものとして説明したが、テーパ工程の初期以降(結晶径が例えば約30mmを超える場合)の結晶径Dsの計測のみをする場合には、これに限定されず、第3カメラ22を設けなくてもよい。
In the first embodiment, it has been described that the measurement of the crystal diameter Ds (see FIG. 2) from the drawing process to the initial stage of the taper process (until the crystal diameter reaches about 30 mm) is performed by the
また、第3カメラ22を斜め下方に設けるものとして説明したが、これに限定されず、斜め上方に設けてもよい。この場合も、上記と同様の効果を期待できる。
〔第2実施形態〕
この第2実施形態は、図3に示すように、上方幾何学量を検出する光路と、下方幾何学量を検出する光路とを下方直角方向に変換する直角プリズムミラー(光路変換手段)30を備え、更に、上方幾何学量及び下方幾何学量を一つのカメラ25で撮影できるように構成したものである。
Although the
[Second Embodiment]
In the second embodiment, as shown in FIG. 3, a right-angle prism mirror (optical path conversion means) 30 that converts an optical path for detecting an upper geometric amount and an optical path for detecting a lower geometric amount into a lower right angle direction is provided. In addition, the upper geometric amount and the lower geometric amount can be photographed by one
ここで、図3は、第2実施形態に係る単結晶製造装置の構成を模式的に示す側面図である。なお、以下の説明において、既に説明した部材と同一もしくは相当する部材には、同一の符号を付して重複説明を省略又は簡略化する。 Here, FIG. 3 is a side view schematically showing the configuration of the single crystal manufacturing apparatus according to the second embodiment. In the following description, members that are the same as or correspond to those already described are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted or simplified.
直角プリズムミラー(光路変換手段)30は、上方幾何学量を検出する光路を下方直角方向に変換する第1直角プリズムミラー(光路変換手段)30aと、下方幾何学量を検出する光路を下方直角方向に変換する第2直角プリズムミラー(光路変換手段)30bと、を備えている。その他の構成及び制御方法は、上記第1実施形態の場合と同様である。 The right-angle prism mirror (optical path conversion means) 30 is a first right-angle prism mirror (optical path conversion means) 30a for converting the optical path for detecting the upper geometric amount in the lower right direction, and the optical path for detecting the lower geometric amount at the lower right angle. A second right-angle prism mirror (optical path conversion means) 30b for converting the direction. Other configurations and control methods are the same as those in the first embodiment.
以上のように、この第2実施形態に係る浮遊帯域溶融法による単結晶製造装置によれば、水平方向の光路を下方直角方向に変換することで、水平方向の設置スペースを削減することができるので、装置の設計レイアウトの自由度を高めることができる。
また、上方幾何学量及び下方幾何学量を一つのカメラ25で撮影できるので、上記第1実施形態の場合よりも更に装置構成を簡略化することができる。
As described above, according to the single crystal manufacturing apparatus using the floating zone melting method according to the second embodiment, the horizontal installation space can be reduced by converting the optical path in the horizontal direction into the lower right angle direction. Therefore, the degree of freedom in the device design layout can be increased.
Further, since the upper geometric amount and the lower geometric amount can be photographed by one
なお、上記第2実施形態においては、水平方向の光路を直角方向下向きに変換するものとして説明したが、これに限定されず、例えば、直角方向上向き、あるいはその他の方向であってもよく、上記と同様の効果を期待できる。 In the second embodiment, the description has been given on the assumption that the horizontal optical path is converted downward in the perpendicular direction. However, the present invention is not limited to this, and may be, for example, upward in the perpendicular direction or other directions. The same effect can be expected.
10 多結晶素材
11 融液部(溶融帯域)
11a 素材溶融面
11b 固液界面
12 単結晶
12a 絞り部
14 種結晶
16 誘導加熱コイル
18 第1カメラ(第1撮像手段)
20 第2カメラ(第2撮像手段)
22 第3カメラ(第3撮像手段)
25 カメラ
30 直角プリズムミラー(光路変換手段)
30a 第1直角プリズムミラー(光路変換手段)
30b 第2直角プリズムミラー(光路変換手段)
Dp 素材径(幾何学量)
Ds 結晶径(幾何学量)
H1 第1水平面
H2 第2水平面
L ゾーン長(幾何学量)
L1 距離(幾何学量)
L2 距離(幾何学量)
L3 距離(幾何学量)
P1 上側外周縁
P2 下側外周縁
Vp 下降速度
Rp 回転速度
Vs 下降速度
Rs 回転速度
10
11a
20 Second camera (second imaging means)
22 3rd camera (3rd imaging means)
25
30a First right angle prism mirror (optical path changing means)
30b Second right angle prism mirror (optical path changing means)
Dp Material diameter (geometric amount)
Ds Crystal diameter (geometric amount)
H1 1st horizontal plane H2 2nd horizontal plane L Zone length (geometric amount)
L1 distance (geometric amount)
L2 distance (geometric amount)
L3 distance (geometric amount)
P1 Upper outer periphery P2 Lower outer periphery Vp Lowering speed Rp Rotational speed Vs Lowering speed Rs Rotational speed
Claims (3)
前記撮像手段は、
前記誘導加熱コイルの上側外周縁を含む第1水平面に光軸を実質的に一致させることにより該第1水平面を含む上方の前記溶融帯域の幾何学量である上方幾何学量を検出可能に設けられた第1撮像手段と、
前記誘導加熱コイルの下側外周縁を含む第2水平面に光軸を実質的に一致させることにより該第2水平面を含む下方の前記溶融帯域の幾何学量である下方幾何学量を検出可能に設けられた第2撮像手段と、
を備えることを特徴とする浮遊帯域溶融法による単結晶製造装置。 A portion of the polycrystalline material arranged along the vertical direction is melted by an induction heating coil arranged horizontally to form a melting zone, and the polycrystalline material and the crystallized single crystal are relative to the induction heating coil. A single crystal is grown by moving to the position, the geometric amount of the melting zone is detected by an imaging means, and the electric power supplied to the induction heating coil according to the geometric amount detected by the imaging means, By adjusting one or more items of the moving speed in the axial direction of the crystal material or the single crystal and the rotational speed of the polycrystalline material or the single crystal, the zone length and the crystallized crystal diameter of the melting zone are set to a predetermined value. A single crystal manufacturing apparatus by a floating zone melting method for controlling the value to manufacture the single crystal,
The imaging means includes
An upper geometric amount that is a geometric amount of the upper melting zone including the first horizontal plane is provided so as to be detected by substantially matching the optical axis with the first horizontal plane including the upper outer peripheral edge of the induction heating coil. First imaging means provided;
By making the optical axis substantially coincide with the second horizontal plane including the lower outer peripheral edge of the induction heating coil, it is possible to detect a lower geometric amount that is a geometric amount of the lower melting zone including the second horizontal plane. Provided second imaging means;
An apparatus for producing a single crystal by a floating zone melting method.
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JP2015218076A (en) * | 2014-05-15 | 2015-12-07 | 信越半導体株式会社 | Manufacturing method for single crystal and single crystal manufacturing apparatus |
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-
2008
- 2008-03-28 JP JP2008085581A patent/JP2009234879A/en active Pending
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