JP2011037667A - Apparatus for producing single crystal and method for producing single crystal - Google Patents

Apparatus for producing single crystal and method for producing single crystal Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus for producing a single crystal by which a single crystal controlled in quality more highly precisely can be produced by correctly controlling the rotation speed of the single crystal. <P>SOLUTION: The apparatus 10 for producing a single crystal includes: a seed crystal holder 18 holding a seed crystal 17 for growing a single crystal 16 by bringing the seed crystal into contact with a melt 13 of the raw material substance in a crucible 12; a wire rope 19 to which the seed crystal holder 18 is attached; and a winding mechanism 20 that winds up the wire rope 19 while rotating and pulls the seed crystal and the single crystal grown on the seed crystal while rotating. The apparatus further includes: a single crystal rotation speed measuring means 22 that measures the actual rotation speed of the single crystal 16 to be pulled; and a control means 23 that controls the winding mechanism 20 in such a manner that the rotation speed of the single crystal reaches a target rotation speed by using the actual rotation speed of the single crystal measured by the single crystal rotation speed measuring means 22. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、チョクラルスキー法、特には磁場印加式チョクラルスキー法により単結晶を製造する際に、育成する単結晶の品質を高精度に制御することができる単結晶製造装置および単結晶製造方法に関するものである。   The present invention relates to a single crystal manufacturing apparatus and a single crystal manufacturing method capable of controlling the quality of a single crystal to be grown with high accuracy when a single crystal is manufactured by the Czochralski method, in particular, a magnetic field application type Czochralski method. It is about the method.

従来、チョクラルスキー法(CZ法、MCZ法)による単結晶の製造は、例えば、ワイヤーロープの先端に取り付けた種結晶をるつぼ中の原料物質の融液に接触させ、該種結晶を回転させながら引き上げることにより行われている。   Conventionally, the production of a single crystal by the Czochralski method (CZ method, MCZ method) is performed, for example, by bringing a seed crystal attached to the tip of a wire rope into contact with a melt of a raw material in a crucible and rotating the seed crystal. It is done by pulling up.

具体的には、チョクラルスキー法による単結晶の製造は、例えば図8に示す一般的な単結晶製造装置80において、ワイヤーロープ81の先端に取り付けたシードチャック(種結晶保持器)82に保持されている種結晶83を、ヒーター84で加熱されたるつぼ85中の原料物質融液86に接触させた後、るつぼ85をるつぼ回転機構87で回転させつつ、巻き取り機構88でワイヤーロープ81をるつぼ85と反対方向に回転させながら巻き取って、種結晶83および単結晶89を引き上げることにより行われている。   Specifically, the production of a single crystal by the Czochralski method is carried out by a seed chuck (seed crystal holder) 82 attached to the tip of a wire rope 81 in, for example, a general single crystal production apparatus 80 shown in FIG. The seed crystal 83 is brought into contact with the raw material melt 86 in the crucible 85 heated by the heater 84, and then the crucible 85 is rotated by the crucible rotating mechanism 87, and the wire rope 81 is moved by the winding mechanism 88. The seed crystal 83 and the single crystal 89 are pulled up while being rotated in the direction opposite to the crucible 85 to pull up the seed crystal 83 and the single crystal 89.

ここで、一般に、チョクラルスキー法で単結晶を製造する際には、種結晶(単結晶)の回転速度や、るつぼの回転速度に対する種結晶(単結晶)の回転速度の比(即ち、るつぼに対する単結晶の相対的な回転速度)が、育成した結晶の品質(欠陥の取り込み量、酸素の面内分布など)に影響を及ぼすことが知られている。そのため、チョクラルスキー法による単結晶の製造において単結晶を引き上げる際には、種結晶(単結晶)の回転速度や、るつぼの回転速度に対する単結晶の回転速度の比を制御する必要がある。   Here, in general, when producing a single crystal by the Czochralski method, the rotation speed of the seed crystal (single crystal) and the ratio of the rotation speed of the seed crystal (single crystal) to the rotation speed of the crucible (that is, the crucible) It is known that the relative rotation speed of the single crystal with respect to the crystal has an influence on the quality of the grown crystal (defect incorporation, oxygen in-plane distribution, etc.). Therefore, when pulling a single crystal in the production of a single crystal by the Czochralski method, it is necessary to control the rotation speed of the seed crystal (single crystal) and the ratio of the rotation speed of the single crystal to the rotation speed of the crucible.

これに対し、単結晶の回転速度や、るつぼに対する単結晶の回転速度を制御する方法としては、巻き取り機構でワイヤーロープを回転させる速度を実際の単結晶の回転速度とみなし、巻き取り機構の回転速度に基づき単結晶の回転速度を制御する方法が知られている。   On the other hand, as a method of controlling the rotation speed of the single crystal and the rotation speed of the single crystal relative to the crucible, the speed of rotating the wire rope with the winding mechanism is regarded as the actual rotation speed of the single crystal, and the winding mechanism A method for controlling the rotation speed of a single crystal based on the rotation speed is known.

ここで、近年、育成した結晶の品質をより高精度に制御する方法の確立が求められている。そこで、結晶品質に影響を与える、単結晶の回転速度や、るつぼに対する単結晶(種結晶)の回転速度の制御に関して本発明者が検討を行ったところ、単結晶の実際の回転速度は、結晶重量の増加に伴うワイヤーロープの撚り戻りや、原料物質融液の粘性等の影響を受けて巻き取り機構の回転速度と完全には一致しないため、巻き取り機構の回転速度を単結晶の回転速度とみなす従来の制御方法では、単結晶の回転速度や、るつぼの回転速度に対する単結晶の回転速度の比を正確に制御することができない(結晶の品質を高精度に制御できない)という問題があることが明らかとなった。また、このような単結晶の回転速度と巻き取り機構の回転速度との差は、磁場印加式チョクラルスキー法で単結晶を製造する際に特に大きいということも明らかとなった。   Here, in recent years, establishment of a method for controlling the quality of the grown crystal with higher accuracy has been demanded. Therefore, when the present inventor examined the single crystal rotation speed that affects the crystal quality and the control of the single crystal (seed crystal) rotation speed relative to the crucible, the actual single crystal rotation speed is The rotational speed of the winding mechanism is not the same as the rotational speed of the winding mechanism due to the influence of twisting back of the wire rope accompanying the increase in weight and the viscosity of the raw material melt. In the conventional control method that is considered to be, there is a problem that the rotation speed of the single crystal and the ratio of the rotation speed of the single crystal to the rotation speed of the crucible cannot be accurately controlled (the crystal quality cannot be controlled with high accuracy). It became clear. It has also been clarified that the difference between the rotation speed of the single crystal and the rotation speed of the winding mechanism is particularly large when the single crystal is produced by the magnetic field application type Czochralski method.

そのため、単結晶の回転速度や、るつぼに対する単結晶の回転速度を正確に制御し、品質をより高精度に制御した単結晶を製造することができる単結晶製造装置および単結晶製造方法を開発する必要があった。   Therefore, a single crystal manufacturing apparatus and a single crystal manufacturing method that can accurately control the rotation speed of the single crystal and the rotation speed of the single crystal with respect to the crucible and can control the quality with higher precision are developed. There was a need.

この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の単結晶製造装置は、るつぼ中の原料物質の融液に接触させて単結晶を育成するための種結晶を保持する種結晶保持器と、該種結晶保持器が取り付けられているワイヤーロープと、該ワイヤーロープを回転させながら巻き取って前記種結晶および該種結晶上に成長させた単結晶を回転させながら引き上げる巻取り機構とを備える単結晶製造装置であって、引き上げる単結晶の実際の回転速度を測定する単結晶回転速度測定手段と、前記単結晶回転速度測定手段で測定した実際の単結晶回転速度を用いて、単結晶回転速度が目標回転速度となるように前記巻き取り機構を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。このように、引き上げ中の単結晶の実際の回転速度を単結晶回転速度測定手段で測定し、実際の単結晶回転速度に基づき巻き取り機構を制御すれば、単結晶の回転速度を正確に制御し、品質をより高精度に制御した単結晶を製造することができる。   An object of the present invention is to advantageously solve the above-described problems, and a single crystal manufacturing apparatus according to the present invention is a seed crystal for growing a single crystal in contact with a raw material melt in a crucible. A seed crystal holder that holds the seed crystal, a wire rope to which the seed crystal holder is attached, and the seed crystal and a single crystal grown on the seed crystal by rotating the wire rope while rotating the wire rope. A single-crystal manufacturing apparatus comprising a winding mechanism for pulling up, while measuring a single-crystal rotational speed measuring means for measuring an actual rotational speed of the single crystal to be pulled up, and an actual single-crystal rotation measured by the single-crystal rotational speed measuring means And a control means for controlling the winding mechanism so that the single crystal rotation speed becomes the target rotation speed by using the speed. Thus, if the actual rotation speed of the single crystal being pulled is measured by the single crystal rotation speed measuring means, and the winding mechanism is controlled based on the actual single crystal rotation speed, the rotation speed of the single crystal is accurately controlled. Thus, it is possible to manufacture a single crystal whose quality is controlled with higher accuracy.

また、本発明の単結晶製造装置は、るつぼと、該るつぼを回転させるるつぼ回転機構と、前記るつぼ中の原料物質の融液に接触させて単結晶を育成するための種結晶を保持する種結晶保持器と、該種結晶保持器が取り付けられているワイヤーロープと、該ワイヤーロープをるつぼの回転方向とは反対の方向に回転させながら巻き取って前記種結晶および該種結晶上に成長させた単結晶を回転させながら引き上げる巻取り機構とを備える単結晶製造装置であって、引き上げる単結晶の実際の回転速度を測定する単結晶回転速度測定手段と、前記るつぼの回転速度を測定するるつぼ回転速度測定手段と、前記単結晶回転速度測定手段で測定した実際の単結晶回転速度と、前記るつぼ回転速度測定手段で測定したるつぼ回転速度とを用いて、単結晶回転速度とるつぼ回転速度との比(回転速度比)が目標回転速度比となるように前記巻き取り機構および前記るつぼ回転機構の少なくとも一方を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。このように、引き上げ中の単結晶の実際の回転速度を単結晶回転速度測定手段で測定し、実際の単結晶回転速度およびるつぼ回転速度に基づき巻き取り機構やるつぼ回転機構を制御すれば、るつぼに対する単結晶の回転速度を正確に制御し、品質をより高精度に制御した単結晶を製造することができる。   The single crystal production apparatus of the present invention includes a crucible, a crucible rotating mechanism for rotating the crucible, and a seed for holding a seed crystal for growing the single crystal in contact with the melt of the raw material in the crucible. A crystal holder, a wire rope to which the seed crystal holder is attached, and winding the wire rope in a direction opposite to the direction of rotation of the crucible to grow on the seed crystal and the seed crystal A single crystal manufacturing apparatus comprising a winding mechanism for pulling up the single crystal while rotating the single crystal, a single crystal rotational speed measuring means for measuring an actual rotational speed of the single crystal to be pulled up, and a crucible for measuring the rotational speed of the crucible. Using the rotational speed measuring means, the actual single crystal rotational speed measured by the single crystal rotational speed measuring means, and the crucible rotational speed measured by the crucible rotational speed measuring means, a single crystal Rolling speed and the ratio of the crucible rotation speed (rotational speed ratio) and a controlling means for controlling at least one of the winding mechanism and the crucible rotation mechanism such that the target revolution speed ratio. Thus, if the actual rotation speed of the single crystal being pulled is measured by the single crystal rotation speed measuring means, and the winding mechanism and the crucible rotation mechanism are controlled based on the actual single crystal rotation speed and the crucible rotation speed, the crucible is Thus, it is possible to manufacture a single crystal having a controlled quality with higher accuracy by accurately controlling the rotation speed of the single crystal.

ここで、本発明の単結晶製造装置は、前記制御手段が、前記巻き取り機構を制御して単結晶回転速度を変更することで、単結晶回転速度とるつぼ回転速度との比(回転速度比)が目標回転速度比となるようにする手段であっても良い。このようにすれば、巻き取り機構のみを制御して簡便に目標回転速度比を達成することができるからである。   Here, in the single crystal manufacturing apparatus of the present invention, the control means controls the winding mechanism to change the single crystal rotation speed, thereby changing the ratio of the single crystal rotation speed to the crucible rotation speed (rotational speed ratio). ) May be a means for achieving a target rotational speed ratio. This is because the target rotational speed ratio can be easily achieved by controlling only the winding mechanism.

また、本発明の単結晶製造装置は、前記制御手段が、前記るつぼ回転機構を制御してるつぼ回転速度を変更することで、単結晶回転速度とるつぼ回転速度との比(回転速度比)が目標回転速度比となるようにする手段であっても良い。このようにすれば、るつぼ回転機構のみを制御して簡便に目標回転速度比を達成することができるからである。   Further, in the single crystal production apparatus of the present invention, the control means controls the crucible rotation mechanism to change the crucible rotation speed, so that the ratio (rotational speed ratio) with the crucible rotation speed taking the single crystal rotation speed is It may be a means for achieving a target rotational speed ratio. This is because it is possible to easily achieve the target rotational speed ratio by controlling only the crucible rotating mechanism.

更に、本発明の単結晶製造装置は、前記単結晶回転速度測定手段が、レーザーを用いて前記種結晶保持器の回転速度を測定することにより前記単結晶の実際の回転速度を測定する手段であっても良い。レーザーを用いて種結晶保持器の回転速度を測定すれば、単結晶装置内の汚染を防止することができるからである。   Furthermore, the single crystal production apparatus of the present invention is a means for measuring the actual rotational speed of the single crystal by measuring the rotational speed of the seed crystal holder using a laser. There may be. This is because if the rotational speed of the seed crystal holder is measured using a laser, contamination in the single crystal device can be prevented.

また、本発明の単結晶製造装置は、前記単結晶回転速度測定手段が、画像処理を用いて前記単結晶の回転速度を測定することにより該単結晶の実際の回転速度を測定する手段であっても良い。簡素で設置が容易な装置を用いて、低コストで単結晶の実際の回転速度を測定することができるからである。   In the single crystal production apparatus of the present invention, the single crystal rotation speed measuring means is a means for measuring the actual rotation speed of the single crystal by measuring the rotation speed of the single crystal using image processing. May be. This is because the actual rotation speed of the single crystal can be measured at a low cost using a simple and easy-to-install apparatus.

そして、本発明の単結晶製造装置は、前記るつぼ中の原料物質の融液に磁場を印加する磁場印加器を更に備えることが好ましい。磁場印加式チョクラルスキー法(MCZ法)で結晶を製造する場合、種結晶保持器やワイヤーロープが磁場の影響を受け、単結晶の実際の回転速度と巻き取り機構の回転速度との差が大きくなるところ、本発明の単結晶製造装置によれば、そのような条件下でも単結晶の回転速度や、るつぼに対する単結晶の回転速度を正確に制御することができるからである。   And it is preferable that the single crystal manufacturing apparatus of this invention is further equipped with the magnetic field applicator which applies a magnetic field to the melt of the raw material in the said crucible. When a crystal is produced by the magnetic field application type Czochralski method (MCZ method), the seed crystal holder and the wire rope are affected by the magnetic field, and the difference between the actual rotation speed of the single crystal and the rotation speed of the winding mechanism is This is because the single crystal production apparatus of the present invention can accurately control the rotation speed of the single crystal and the rotation speed of the single crystal relative to the crucible even under such conditions.

また、本発明の単結晶製造方法は、るつぼ中の原料物質の融液に対して、ワイヤーロープの先端に取り付けた種結晶保持器に保持された種結晶を接触させ、ワイヤーロープを回転させながら巻き取って前記種結晶および該種結晶上に成長させた単結晶を回転させながら引き上げ、単結晶を製造する方法において、引き上げる単結晶の実際の回転速度を単結晶回転速度測定手段で測定し、前記単結晶回転速度測定手段で測定した実際の単結晶回転速度を用いて、単結晶回転速度が目標回転速度となるように単結晶回転速度を制御することを特徴とする。このように、引き上げ中の単結晶の実際の回転速度を単結晶回転速度測定手段で測定し、実際の単結晶回転速度に基づき単結晶の回転速度を制御すれば、単結晶の回転速度を正確に制御し、品質をより高精度に制御した単結晶を製造することができる。   Moreover, the single crystal production method of the present invention is such that the seed crystal held in the seed crystal holder attached to the tip of the wire rope is brought into contact with the raw material melt in the crucible and the wire rope is rotated. In the method of winding and winding the seed crystal and the single crystal grown on the seed crystal while rotating the single crystal, the actual rotational speed of the single crystal to be pulled is measured by the single crystal rotational speed measuring means, Using the actual single crystal rotation speed measured by the single crystal rotation speed measuring means, the single crystal rotation speed is controlled so that the single crystal rotation speed becomes the target rotation speed. Thus, if the actual rotation speed of the single crystal being pulled is measured by the single crystal rotation speed measuring means and the single crystal rotation speed is controlled based on the actual single crystal rotation speed, the single crystal rotation speed can be accurately determined. It is possible to manufacture a single crystal whose quality is controlled with higher accuracy.

更に、本発明の単結晶製造方法は、るつぼ中の原料物質の融液に対して、ワイヤーロープの先端に取り付けた種結晶保持器に保持された種結晶を接触させ、るつぼを回転させると共に、ワイヤーロープをるつぼの回転方向とは反対の方向に回転させながら巻き取って前記種結晶および該種結晶上に成長させた単結晶を回転させながら引き上げ、単結晶を製造する方法において、引き上げる単結晶の実際の回転速度を単結晶回転速度測定手段で測定し、前記るつぼの回転速度をるつぼ回転速度測定手段で測定し、前記単結晶回転速度測定手段で測定した実際の単結晶回転速度と、前記るつぼ回転速度測定手段で測定したるつぼ回転速度とを用いて、単結晶回転速度とるつぼ回転速度との比(回転速度比)が目標回転速度比となるように単結晶回転速度およびるつぼ回転速度の少なくとも一方を制御することを特徴とする。このように、引き上げ中の単結晶の実際の回転速度を単結晶回転速度測定手段で測定し、実際の単結晶回転速度およびるつぼ回転速度に基づき回転速度比を制御すれば、るつぼに対する単結晶の回転速度を正確に制御し、品質をより高精度に制御した単結晶を製造することができる。   Furthermore, in the method for producing a single crystal of the present invention, the seed crystal held in the seed crystal holder attached to the tip of the wire rope is brought into contact with the melt of the raw material in the crucible, and the crucible is rotated. In the method for producing a single crystal by winding the wire rope while rotating it in a direction opposite to the direction of rotation of the crucible and pulling up the seed crystal and the single crystal grown on the seed crystal, the single crystal to be pulled up The actual rotation speed of the crucible is measured with a single crystal rotation speed measurement means, the rotation speed of the crucible is measured with a crucible rotation speed measurement means, and the actual single crystal rotation speed measured with the single crystal rotation speed measurement means, Using the crucible rotation speed measured by the crucible rotation speed measuring means, the ratio of the single crystal rotation speed to the crucible rotation speed (rotational speed ratio) becomes the target rotation speed ratio. And controlling at least one of speed and crucible rotation rates. Thus, if the actual rotational speed of the single crystal being pulled is measured by the single crystal rotational speed measuring means, and the rotational speed ratio is controlled based on the actual single crystal rotational speed and the crucible rotational speed, the single crystal relative to the crucible can be controlled. It is possible to manufacture a single crystal in which the rotation speed is accurately controlled and the quality is controlled with higher accuracy.

ここで、本発明の単結晶製造方法は、単結晶回転速度とるつぼ回転速度との比(回転速度比)が目標回転速度比となるように単結晶回転速度を制御しても良い。このようにすれば、単結晶回転速度のみを制御して簡便に目標回転速度比を達成することができるからである。   Here, in the method for producing a single crystal of the present invention, the single crystal rotation speed may be controlled so that the ratio (rotation speed ratio) between the single crystal rotation speed and the crucible rotation speed becomes the target rotation speed ratio. This is because the target rotational speed ratio can be easily achieved by controlling only the single crystal rotational speed.

また、本発明の単結晶製造方法は、単結晶回転速度とるつぼ回転速度との比(回転速度比)が目標回転速度比となるようにるつぼ回転速度を制御しても良い。このようにすれば、るつぼ回転速度のみを制御して簡便に目標回転速度比を達成することができるからである。   In the method for producing a single crystal of the present invention, the crucible rotation speed may be controlled so that the ratio (rotation speed ratio) between the single crystal rotation speed and the crucible rotation speed becomes the target rotation speed ratio. This is because the target rotational speed ratio can be easily achieved by controlling only the crucible rotational speed.

更に、本発明の単結晶製造方法は、前記るつぼ中の原料物質の融液に磁場を印加しながら前記種結晶および単結晶を引き上げることが好ましい。磁場印加式チョクラルスキー法で結晶を製造する場合、種結晶保持器やワイヤーロープが磁場の影響を受け、単結晶の実際の回転速度と巻き取り機構の回転速度との差が大きくなるところ、本発明の単結晶製造方法によれば、そのような条件下でも単結晶の回転速度や、るつぼに対する単結晶の回転速度を正確に制御することができるからである。   Furthermore, in the method for producing a single crystal of the present invention, it is preferable to pull up the seed crystal and the single crystal while applying a magnetic field to the raw material melt in the crucible. When a crystal is produced by the magnetic field application type Czochralski method, the seed crystal holder and the wire rope are affected by the magnetic field, and the difference between the actual rotation speed of the single crystal and the rotation speed of the winding mechanism increases. This is because the single crystal production method of the present invention can accurately control the rotation speed of the single crystal and the rotation speed of the single crystal relative to the crucible even under such conditions.

本発明の単結晶製造装置および単結晶製造方法によれば、単結晶の回転速度や、るつぼに対する単結晶の回転速度を正確に制御し、品質をより高精度に制御した単結晶を製造することができる。   According to the single-crystal manufacturing apparatus and single-crystal manufacturing method of the present invention, the single crystal with high-precision control can be manufactured by accurately controlling the rotation speed of the single crystal and the rotation speed of the single crystal relative to the crucible. Can do.

本発明の単結晶製造装置の一例の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of an example of the single crystal manufacturing apparatus of this invention. 図1に示す単結晶製造装置の種結晶保持器の形状を示す上面図である。It is a top view which shows the shape of the seed crystal holder of the single crystal manufacturing apparatus shown in FIG. 図1に示す単結晶製造装置のレーザー式回転速度センサが検知したレーザー光の強度の時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of the intensity | strength of the laser beam which the laser type rotational speed sensor of the single crystal manufacturing apparatus shown in FIG. 1 detected. 本発明の単結晶製造装置において、単結晶回転速度を測定する方法の他の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other example of the method of measuring a single-crystal rotational speed in the single-crystal manufacturing apparatus of this invention. 本発明の単結晶製造方法の一例を用いて単結晶を製造する際の単結晶回転速度の制御方法(第1の制御方法)を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the control method (1st control method) of the single-crystal rotational speed at the time of manufacturing a single crystal using an example of the single-crystal manufacturing method of this invention. 本発明の単結晶製造方法の他の例を用いて単結晶を製造する際のるつぼ回転速度の制御方法(第2の制御方法)を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the control method (2nd control method) of the crucible rotational speed at the time of manufacturing a single crystal using the other example of the single crystal manufacturing method of this invention. 本発明の実施例および比較例の単結晶製造方法に従い単結晶回転速度を制御して単結晶の製造を行った際の、結晶回転速度の時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of the crystal rotation speed when manufacturing a single crystal by controlling the single crystal rotation speed according to the single crystal manufacturing method of the example of the present invention and the comparative example. 従来の一般的な単結晶製造装置の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the conventional common single crystal manufacturing apparatus.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。ここに、図1に示す本発明の単結晶製造装置の一例の単結晶製造装置10は、磁場印加式チョクラルスキー法で例えば単結晶シリコンを製造するための装置である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Here, a single crystal manufacturing apparatus 10 as an example of the single crystal manufacturing apparatus of the present invention shown in FIG. 1 is an apparatus for manufacturing, for example, single crystal silicon by a magnetic field application type Czochralski method.

この単結晶製造装置10は、チャンバ11内に、単結晶シリコンの原料物質となる多結晶シリコンを収容するためのるつぼ12と、該るつぼ12内の原料物質を加熱して融液13とするためのヒーター14と、るつぼ12の下部に設けられてるつぼ12を円周方向(図1では装置上方から見て時計回り)に回転させるるつぼ回転機構15と、単結晶16を育成するための種結晶17を保持する種結晶保持器(シードチャック)18が先端に取り付けられているワイヤーロープ19と、該ワイヤーロープ19をるつぼ12の回転方向とは反対の方向(図1では装置上方から見て反時計回り)に回転させながら巻き取って単結晶16、種結晶17および種結晶保持器18を回転させつつ引き上げる巻取り機構20とを有している。   In this single crystal manufacturing apparatus 10, a crucible 12 for containing polycrystalline silicon as a raw material material for single crystal silicon in a chamber 11 and a raw material material in the crucible 12 are heated to form a melt 13. Heater 14, a crucible rotating mechanism 15 for rotating the crucible 12 provided at the lower part of the crucible 12 in the circumferential direction (clockwise as viewed from above the apparatus in FIG. 1), and a seed crystal for growing the single crystal 16. 17, a wire rope 19 having a seed crystal holder (seed chuck) 18 attached to the tip thereof, and a direction opposite to the direction of rotation of the crucible 12 (in FIG. A winding mechanism 20 that winds the single crystal 16, the seed crystal 17, and the seed crystal holder 18 while rotating it while rotating it clockwise.

また、単結晶製造装置10には、るつぼ12中の融液13に例えば0.3T(3000ガウス)の磁場を印加するための磁場印加器21が、チャンバ11の下部外側にチャンバ11を取り囲むように配置されており、また、単結晶16の回転速度を測定するためのレーザー式回転速度センサ22が、チャンバ11の上部に配置されている。更に、単結晶製造装置10は、巻き取り機構20およびるつぼ回転機構15を制御するためのコントローラ23も有している。   Further, in the single crystal manufacturing apparatus 10, a magnetic field applicator 21 for applying a magnetic field of, for example, 0.3 T (3000 gauss) to the melt 13 in the crucible 12 surrounds the chamber 11 outside the lower portion of the chamber 11. In addition, a laser-type rotational speed sensor 22 for measuring the rotational speed of the single crystal 16 is disposed in the upper part of the chamber 11. Furthermore, the single crystal manufacturing apparatus 10 also has a controller 23 for controlling the winding mechanism 20 and the crucible rotating mechanism 15.

ここで、るつぼ回転機構15は、るつぼを回転させる既知の装置からなり、るつぼと同じ回転速度で回転している。従って、エンコーダ等のセンサ(図示せず)でるつぼ回転機構の15の回転速度を測定すれば、るつぼの実際の回転速度を求めることができる。この際、エンコーダ等のセンサはるつぼ回転速度測定手段として機能することとなる。   Here, the crucible rotating mechanism 15 is a known device that rotates the crucible, and rotates at the same rotational speed as the crucible. Therefore, the actual rotational speed of the crucible can be obtained by measuring the rotational speed of the crucible rotating mechanism 15 with a sensor (not shown) such as an encoder. At this time, a sensor such as an encoder functions as a means for measuring the rotational speed of the crucible.

種結晶保持器18は、円筒状で、種結晶を保持するための構造を有しており、図2に示すように、その上面には複数のスリット24が等間隔に設けられている。また、レーザー式回転速度センサ22は、回転する種結晶保持器18の上面のスリット24を通る同一円周線L上にレーザー光を照射する投光部25と、種結晶保持器18の上面(スリット24が設けられていない部分)で反射したレーザー光を検知する受光部26とからなる。そして、このレーザー式回転速度センサ22では、種結晶保持器18の回転に伴い、図3に示すような矩形波が得られるので、例えば、単位時間あたりに受光部26がレーザー光を検知した回数(矩形波の数)を、同一円周線L上でスリット24が設けられていない部分の数で割ることにより、種結晶保持器18の回転速度を測定することができる。なお、種結晶保持器18は種結晶17および単結晶16と一体となって回転しているので、種結晶保持器18の回転速度は、単結晶16の実際の回転速度と等しい。よって、単結晶製造装置10では、レーザー式回転速度センサ22およびスリット24は、単結晶回転速度測定手段として機能する。   The seed crystal holder 18 is cylindrical and has a structure for holding a seed crystal. As shown in FIG. 2, a plurality of slits 24 are provided at equal intervals on the upper surface. The laser-type rotational speed sensor 22 includes a light projecting unit 25 that irradiates laser light on the same circumferential line L that passes through the slit 24 on the upper surface of the rotating seed crystal holder 18, and the upper surface of the seed crystal holder 18 ( And a light receiving portion 26 that detects the laser light reflected by the portion where the slit 24 is not provided. In the laser rotation speed sensor 22, a rectangular wave as shown in FIG. 3 is obtained as the seed crystal holder 18 rotates. For example, the number of times the light receiving unit 26 detects the laser light per unit time. By dividing (the number of rectangular waves) by the number of portions on the same circumferential line L where the slits 24 are not provided, the rotational speed of the seed crystal holder 18 can be measured. Since the seed crystal holder 18 rotates integrally with the seed crystal 17 and the single crystal 16, the rotation speed of the seed crystal holder 18 is equal to the actual rotation speed of the single crystal 16. Therefore, in the single crystal manufacturing apparatus 10, the laser rotational speed sensor 22 and the slit 24 function as a single crystal rotational speed measuring means.

ここで、本発明の単結晶製造装置の他の実施態様として、レーザー式回転速度センサ22を用いた種結晶保持器18の回転速度(即ち、単結晶16の回転速度)の測定は、図4に示すように、チャンバ11内に鏡27を設置し、投光部と受光部が一体となったレーザー式回転速度センサ22から鏡27を介してレーザー光を種結晶保持器18の上面に照射し、種結晶保持器18の上面で反射したレーザー光を、鏡27を介してレーザー式回転速度センサ22で受光することにより行っても良い。   Here, as another embodiment of the single crystal manufacturing apparatus of the present invention, measurement of the rotational speed of the seed crystal holder 18 (that is, the rotational speed of the single crystal 16) using the laser rotational speed sensor 22 is shown in FIG. As shown in FIG. 2, a mirror 27 is installed in the chamber 11, and laser light is irradiated to the upper surface of the seed crystal holder 18 from the laser type rotational speed sensor 22 in which the light projecting unit and the light receiving unit are integrated. The laser light reflected by the upper surface of the seed crystal holder 18 may be received by the laser rotational speed sensor 22 via the mirror 27.

また、本発明の単結晶製造装置の別の実施態様として、レーザー式回転速度センサ22およびスリット24の代わりにカメラを設置し、カメラによる画像処理により、例えば単結晶の形状(稜線の位置など)から単結晶の回転速度を測定しても良い。   Further, as another embodiment of the single crystal manufacturing apparatus of the present invention, a camera is installed instead of the laser-type rotational speed sensor 22 and the slit 24, and, for example, the shape of the single crystal (the position of the ridge line) is obtained by image processing by the camera. Alternatively, the rotational speed of the single crystal may be measured.

コントローラ23は、レーザー式回転速度センサ22で測定した単結晶16の実際の回転速度およびエンコーダ等のセンサで測定したるつぼ12の回転速度に基づき、単結晶回転速度とるつぼ回転速度との比(回転速度比)が、予め定めた目標回転速度比となるように、るつぼ回転機構15の回転速度と、巻き取り機構20がワイヤーロープ19を回転させる速度との少なくとも一方を制御するものである。なお、目標回転速度比は、所望の結晶品質などに応じて適宜定めることができる。   Based on the actual rotation speed of the single crystal 16 measured by the laser-type rotation speed sensor 22 and the rotation speed of the crucible 12 measured by a sensor such as an encoder, the controller 23 compares the ratio of the single crystal rotation speed and the crucible rotation speed (rotation). (Speed ratio) controls at least one of the rotational speed of the crucible rotating mechanism 15 and the speed at which the winding mechanism 20 rotates the wire rope 19 so that the target rotational speed ratio is determined in advance. The target rotation speed ratio can be determined as appropriate according to the desired crystal quality.

ここで、コントローラ23におけるるつぼ回転機構15および/または巻き取り機構20の制御は、制御の簡便性の観点から、るつぼ回転機構15および巻き取り機構20のうち何れか一方を制御することにより行うことが好ましく、例えば以下のようにして行うことができる。   Here, the control of the crucible rotating mechanism 15 and / or the winding mechanism 20 in the controller 23 is performed by controlling either the crucible rotating mechanism 15 or the winding mechanism 20 from the viewpoint of simplicity of control. For example, it can be carried out as follows.

まず、第1の制御方法としては、図5に示すように、コントローラ23が、
(1)単結晶16が回転しているか(巻き取り機構20が動作しているか)を判断し(S51)、
(2)単結晶16が回転している場合にはレーザー式回転速度センサ22から単結晶16の実際の回転速度Nを取得し(S52)、
(3)予め定めた目標回転速度比とエンコーダ等で測定したるつぼの回転速度とから求められる単結晶の目標回転速度N’と、実際の回転速度Nとの差X(=N’−N)を算出して、Xの絶対値が0.2超であるかを判断し(S53)、
(4)S53でXの絶対値が0.2超と判断された場合には、巻き取り機構20がワイヤーロープを回転させる速度が、N’+βX(βは微調整項であり、例えば0≦β≦1とすることができる)となるように巻き取り機構20を制御し(S54)、
(5)S53でXの絶対値が0.2以下(−0.2≦X≦0.2)と判断された場合に、或いは、S54の制御を行った後に、単結晶16の引き上げが終了したかを判断し(S55)、単結晶16の引き上げが終了していない場合にはS52へと戻り、単結晶16の引き上げが終了している場合には制御を終了する
ことにより、巻き取り機構20がワイヤーロープ19を回転させる速度を制御して、単結晶回転速度とるつぼ回転速度との比(回転速度比)が、予め定めた目標回転速度比となるように制御する方法が挙げられる。なお、上記Xの絶対値の判断基準およびβは、引き上げた単結晶の長さに応じて定まる任意の値とすることができる。
First, as a first control method, as shown in FIG.
(1) Determine whether the single crystal 16 is rotating (whether the winding mechanism 20 is operating) (S51),
(2) When the single crystal 16 is rotating, the actual rotational speed N of the single crystal 16 is acquired from the laser rotational speed sensor 22 (S52),
(3) Difference X (= N′−N) between the target rotational speed N ′ of the single crystal obtained from the predetermined target rotational speed ratio and the rotational speed of the crucible measured by an encoder or the like and the actual rotational speed N To determine whether the absolute value of X is greater than 0.2 (S53),
(4) When the absolute value of X is determined to be greater than 0.2 in S53, the speed at which the winding mechanism 20 rotates the wire rope is N ′ + βX (β is a fine adjustment term, for example, 0 ≦ the winding mechanism 20 is controlled so as to satisfy (β ≦ 1) (S54),
(5) When the absolute value of X is determined to be 0.2 or less (−0.2 ≦ X ≦ 0.2) in S53, or after the control of S54, the pulling of the single crystal 16 is completed. If the pulling of the single crystal 16 has not been completed, the process returns to S52, and if the pulling of the single crystal 16 has been completed, the control is terminated to thereby complete the winding mechanism. There is a method of controlling the speed at which the wire rope 19 is rotated by 20 so that the ratio (rotational speed ratio) between the single crystal rotational speed and the crucible rotational speed becomes a predetermined target rotational speed ratio. It should be noted that the criterion for determining the absolute value of X and β can be any value determined according to the length of the pulled single crystal.

第2の制御方法としては、図6に示すように、コントローラ23が、
(1)単結晶16が回転しているか(巻き取り機構20が動作しているか)を判断し(S61)、
(2)単結晶16が回転している場合にはレーザー式回転速度センサ22から単結晶16の実際の回転速度Nを取得し(S62)、
(3)予め定めた目標回転速度比Y’(=N’/C)とエンコーダで測定したるつぼの回転速度Cとから求められる単結晶の目標回転速度N’と、実際の回転速度Nとの差X(=N’−N)を算出して、Xの絶対値が0.2超であるかを判断し(S63)、
(4)S63でXの絶対値が0.2超と判断された場合には、るつぼ回転機構15がるつぼを回転させる速度がC+β’(N/Y’−C)となるようにるつぼ回転機構15を制御し(S64)、
(5)S63でXの絶対値が0.2以下(−0.2≦X≦0.2)と判断された場合に、或いは、S64の制御を行った後に、単結晶16の引き上げが終了したかを判断し(S65)、単結晶16の引き上げが終了していない場合にはS62へと戻り、単結晶16の引き上げが終了している場合には制御を終了する
ことにより、るつぼ回転機構15がるつぼ12を回転させる速度を制御して、単結晶回転速度とるつぼ回転速度との比(回転速度比)が、予め定めた目標回転速度比となるように制御する方法が挙げられる。なお、この制御を行う際、るつぼの回転速度はエンコーダを用いて高精度に制御されることとなる。また、上記Xの絶対値の判断基準およびβ’(但し、0≦β’≦1)は、引き上げた単結晶の長さに応じて定まる任意の値とすることができる。
As a second control method, as shown in FIG.
(1) Determine whether the single crystal 16 is rotating (whether the winding mechanism 20 is operating) (S61),
(2) When the single crystal 16 is rotating, the actual rotational speed N of the single crystal 16 is acquired from the laser rotational speed sensor 22 (S62),
(3) The target rotational speed N ′ obtained from a predetermined target rotational speed ratio Y ′ (= N ′ / C) and the rotational speed C of the crucible measured by the encoder, and the actual rotational speed N The difference X (= N′−N) is calculated to determine whether the absolute value of X is greater than 0.2 (S63),
(4) If the absolute value of X is determined to be greater than 0.2 in S63, the crucible rotation mechanism so that the speed at which the crucible rotation mechanism 15 rotates the crucible is C + β '(N / Y'-C). 15 (S64),
(5) When the absolute value of X is determined to be 0.2 or less (−0.2 ≦ X ≦ 0.2) in S63, or after performing the control of S64, the pulling of the single crystal 16 is completed. (S65), if the pulling of the single crystal 16 has not been completed, the process returns to S62, and if the pulling of the single crystal 16 has been completed, the control is terminated, whereby the crucible rotating mechanism There is a method of controlling the speed at which the 15 rotates the crucible 12 so that the ratio (rotational speed ratio) between the single crystal rotational speed and the crucible rotational speed becomes a predetermined target rotational speed ratio. When this control is performed, the rotational speed of the crucible is controlled with high accuracy using an encoder. Further, the above-mentioned criteria for determining the absolute value of X and β ′ (where 0 ≦ β ′ ≦ 1) can be any values determined according to the length of the pulled single crystal.

因みに、上述した第2の制御方法に従いるつぼの回転速度を制御する際には、単結晶の品質を維持する観点から、るつぼ回転速度の変更量の上限および下限を規定するようにしても良い。具体的には、Xの絶対値が0.2超と判断された場合(S64)において、β’(N/Y’−C)の値が、結晶長さに基づき定められるるつぼ回転速度の変更量の最大値より大きいとき、或いは、変更量の最小値より小さいときには、るつぼ回転速度の変化量が当該最大値、或いは、最小値となるようにるつぼ回転速度を制御しても良い。   Incidentally, when controlling the rotational speed of the crucible according to the second control method described above, an upper limit and a lower limit of the amount of change in the crucible rotational speed may be defined from the viewpoint of maintaining the quality of the single crystal. Specifically, when the absolute value of X is determined to be greater than 0.2 (S64), the value of β ′ (N / Y′−C) is changed based on the crystal length. When the amount is larger than the maximum value or smaller than the minimum amount of change, the crucible rotation speed may be controlled so that the amount of change in the crucible rotation speed becomes the maximum value or the minimum value.

そして、単結晶製造装置10では、レーザー式回転速度センサ22で測定した単結晶16の回転速度に基づき上述のようにしてコントローラ23で単結晶回転速度とるつぼ回転速度との比(回転速度比)を制御しつつ、単結晶16を製造することができる。具体的には、磁場印加器21で0.3Tの磁場をかけたるつぼ12中の原料物質の融液に対して、ワイヤーロープ19の先端に取り付けた種結晶保持器18に保持された種結晶17を接触させ、るつぼ12をるつぼ回転機構15で回転させると共に、ワイヤーロープ19をるつぼ12の回転方向とは反対の方向に回転させながら巻き取り機構20で巻き取って、種結晶17および該種結晶17上に成長させた単結晶16を回転させながら引き上げ、単結晶16を製造することができる。   Then, in the single crystal manufacturing apparatus 10, the ratio (rotational speed ratio) between the single crystal rotational speed taken by the controller 23 and the crucible rotational speed as described above based on the rotational speed of the single crystal 16 measured by the laser rotational speed sensor 22. The single crystal 16 can be manufactured while controlling the above. Specifically, the seed crystal held in the seed crystal holder 18 attached to the tip of the wire rope 19 with respect to the raw material melt in the crucible 12 subjected to a magnetic field of 0.3 T by the magnetic field applicator 21. 17, the crucible 12 is rotated by the crucible rotating mechanism 15, and the wire rope 19 is rotated by the winding mechanism 20 while rotating in the direction opposite to the rotating direction of the crucible 12. The single crystal 16 grown on the crystal 17 can be pulled up while rotating to produce the single crystal 16.

ここで、単結晶製造装置10は、単結晶16の実際の回転速度を測定して単結晶回転速度およびるつぼ回転速度を制御しているので、るつぼに対する単結晶の回転速度を正確に制御し、品質をより高精度に制御した、例えば無欠陥単結晶を製造することができる。   Here, since the single crystal manufacturing apparatus 10 measures the actual rotation speed of the single crystal 16 and controls the single crystal rotation speed and the crucible rotation speed, the single crystal manufacturing apparatus 10 accurately controls the rotation speed of the single crystal with respect to the crucible, For example, a defect-free single crystal having a controlled quality can be produced.

なお、本発明の単結晶製造装置は、上記一例に限定されることなく、適宜変更を加えることができる。具体的には、本発明の単結晶製造装置は、磁場印加器を備えていなくても良い。また、種結晶保持器に設けるスリットの数は、任意の数とすることができる。更に、種結晶保持器に、スリットの代わりに凹凸部を設けて、レーザー式回転速度センサで単結晶回転速度を測定するようにしても良い。   In addition, the single crystal manufacturing apparatus of this invention is not limited to the said example, A change can be added suitably. Specifically, the single crystal manufacturing apparatus of the present invention may not include a magnetic field applicator. Moreover, the number of slits provided in the seed crystal holder can be an arbitrary number. Further, the seed crystal holder may be provided with an uneven portion instead of the slit, and the single crystal rotational speed may be measured with a laser rotational speed sensor.

また、コントローラ23は、レーザー式回転速度センサ22で測定した単結晶16の実際の回転速度に基づき、るつぼの回転速度を考慮することなく、図5に示すフローチャートに準じたフローチャートに従い、単結晶回転速度が予め定めた目標回転速度となるように、巻き取り機構20がワイヤーロープ19を回転させる速度を制御するものであっても良い。   Further, the controller 23 is based on the actual rotational speed of the single crystal 16 measured by the laser rotational speed sensor 22 and does not take into account the rotational speed of the crucible and follows the flowchart according to the flowchart shown in FIG. The winding mechanism 20 may control the speed at which the wire rope 19 is rotated so that the speed becomes a predetermined target rotational speed.

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention still in detail, this invention is not limited to the following Example.

(実施例)
図1に示す単結晶製造装置を用いて、本発明の単結晶製造方法に従い、図7に示す目標回転速度となるように単結晶の回転速度を制御して単結晶を製造した際の単結晶の実際の回転速度を測定した。単結晶回転速度の時間変化を図7に示す。
(Example)
A single crystal produced using the single crystal production apparatus shown in FIG. 1 according to the method for producing a single crystal of the present invention by controlling the rotation speed of the single crystal so as to achieve the target rotation speed shown in FIG. The actual rotation speed was measured. The time change of the single crystal rotation speed is shown in FIG.

(比較例)
図8に示す単結晶製造装置に、図1に示す単結晶製造装置と同様の磁場印加器およびレーザー式回転速度センサを設けた単結晶製造装置を用いて、巻き取り機構の回転速度を単結晶の回転速度とみなして(従来の単結晶製造方法に従い)、図7に示す目標回転速度となるように単結晶の回転速度を制御して単結晶を製造した際の単結晶の実際の回転速度を測定した。単結晶回転速度の時間変化を図7に示す。
(Comparative example)
The single crystal manufacturing apparatus shown in FIG. 8 is provided with the same magnetic field applicator and laser type rotational speed sensor as the single crystal manufacturing apparatus shown in FIG. 7 (according to the conventional single crystal production method), the actual rotation speed of the single crystal when the single crystal is produced by controlling the rotation speed of the single crystal so as to achieve the target rotation speed shown in FIG. Was measured. The time change of the single crystal rotation speed is shown in FIG.

図7より、本発明の単結晶製造方法に従えば、単結晶の回転速度を正確に制御して品質を高精度に制御した単結晶を製造し得ることが分かる。   FIG. 7 shows that according to the method for producing a single crystal of the present invention, it is possible to produce a single crystal whose quality is controlled with high accuracy by accurately controlling the rotation speed of the single crystal.

本発明の単結晶製造装置および単結晶製造方法によれば、単結晶の回転速度や、るつぼに対する単結晶の回転速度を正確に制御し、品質をより高精度に制御した単結晶を製造することができる。   According to the single-crystal manufacturing apparatus and single-crystal manufacturing method of the present invention, the single crystal with high-precision control can be manufactured by accurately controlling the rotation speed of the single crystal and the rotation speed of the single crystal relative to the crucible. Can do.

10 単結晶製造装置
11 チャンバ
12 るつぼ
13 融液
14 ヒーター
15 るつぼ回転機構
16 単結晶
17 種結晶
18 種結晶保持器
19 ワイヤーロープ
20 巻き取り機構
21 磁場印加器
22 レーザー式回転速度センサ
23 コントローラ
24 スリット
25 投光部
26 受光部
27 鏡
80 単結晶製造装置
81 ワイヤーロープ
82 シードチャック
83 種結晶
84 ヒーター
85 るつぼ
86 融液
87 るつぼ回転機構
88 種結晶
89 単結晶
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Single crystal manufacturing apparatus 11 Chamber 12 Crucible 13 Melt 14 Heater 15 Crucible rotation mechanism 16 Single crystal 17 Seed crystal 18 Seed crystal holder 19 Wire rope 20 Winding mechanism 21 Magnetic field applicator 22 Laser type rotational speed sensor 23 Controller 24 Slit 25 Light Emitting Unit 26 Light Receiving Unit 27 Mirror 80 Single Crystal Manufacturing Device 81 Wire Rope 82 Seed Chuck 83 Seed Crystal 84 Heater 85 Crucible 86 Melt 87 Crucible Rotating Mechanism 88 Seed Crystal 89 Single Crystal

Claims (12)

るつぼ中の原料物質の融液に接触させて単結晶を育成するための種結晶を保持する種結晶保持器と、該種結晶保持器が取り付けられているワイヤーロープと、該ワイヤーロープを回転させながら巻き取って前記種結晶および該種結晶上に成長させた単結晶を回転させながら引き上げる巻取り機構とを備える単結晶製造装置であって、
引き上げる単結晶の実際の回転速度を測定する単結晶回転速度測定手段と、
前記単結晶回転速度測定手段で測定した実際の単結晶回転速度を用いて、単結晶回転速度が目標回転速度となるように前記巻き取り機構を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする、単結晶製造装置。
A seed crystal holder for holding a seed crystal for growing a single crystal in contact with a melt of a raw material in a crucible, a wire rope to which the seed crystal holder is attached, and rotating the wire rope A single crystal manufacturing apparatus comprising: a winding mechanism that pulls up while rotating the seed crystal and the single crystal grown on the seed crystal while rotating,
A single crystal rotation speed measuring means for measuring the actual rotation speed of the single crystal to be pulled up;
Control means for controlling the winding mechanism so that the single crystal rotation speed becomes the target rotation speed using the actual single crystal rotation speed measured by the single crystal rotation speed measurement means;
An apparatus for producing a single crystal, comprising:
るつぼと、該るつぼを回転させるるつぼ回転機構と、前記るつぼ中の原料物質の融液に接触させて単結晶を育成するための種結晶を保持する種結晶保持器と、該種結晶保持器が取り付けられているワイヤーロープと、該ワイヤーロープをるつぼの回転方向とは反対の方向に回転させながら巻き取って前記種結晶および該種結晶上に成長させた単結晶を回転させながら引き上げる巻取り機構とを備える単結晶製造装置であって、
引き上げる単結晶の実際の回転速度を測定する単結晶回転速度測定手段と、
前記るつぼの回転速度を測定するるつぼ回転速度測定手段と、
前記単結晶回転速度測定手段で測定した実際の単結晶回転速度と、前記るつぼ回転速度測定手段で測定したるつぼ回転速度とを用いて、単結晶回転速度とるつぼ回転速度との比が目標回転速度比となるように前記巻き取り機構および前記るつぼ回転機構の少なくとも一方を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする、単結晶製造装置。
A crucible, a crucible rotating mechanism for rotating the crucible, a seed crystal holder for holding a seed crystal for growing a single crystal in contact with the raw material melt in the crucible, and the seed crystal holder An attached wire rope, and a winding mechanism for winding the wire rope while rotating it in a direction opposite to the direction of rotation of the crucible and pulling up the seed crystal and the single crystal grown on the seed crystal while rotating A single crystal manufacturing apparatus comprising:
A single crystal rotation speed measuring means for measuring the actual rotation speed of the single crystal to be pulled up;
Crucible rotation speed measuring means for measuring the rotation speed of the crucible;
Using the actual single crystal rotation speed measured by the single crystal rotation speed measurement means and the crucible rotation speed measured by the crucible rotation speed measurement means, the ratio between the single crystal rotation speed and the crucible rotation speed is the target rotation speed. Control means for controlling at least one of the winding mechanism and the crucible rotating mechanism so as to have a ratio;
An apparatus for producing a single crystal, comprising:
前記制御手段が、前記巻き取り機構を制御して単結晶回転速度を変更することで、単結晶回転速度とるつぼ回転速度との比が目標回転速度比となるようにする手段であることを特徴とする、請求項2に記載の単結晶製造装置。   The control means is means for controlling the winding mechanism to change the single crystal rotation speed so that a ratio between the single crystal rotation speed and the crucible rotation speed becomes a target rotation speed ratio. The single crystal manufacturing apparatus according to claim 2. 前記制御手段が、前記るつぼ回転機構を制御してるつぼ回転速度を変更することで、単結晶回転速度とるつぼ回転速度との比が目標回転速度比となるようにする手段であることを特徴とする、請求項2に記載の単結晶製造装置。   The control means is means for controlling the crucible rotation mechanism to change the crucible rotation speed so that the ratio of the single crystal rotation speed to the crucible rotation speed becomes a target rotation speed ratio. The single crystal manufacturing apparatus according to claim 2. 前記単結晶回転速度測定手段が、レーザーを用いて前記種結晶保持器の回転速度を測定することにより前記単結晶の実際の回転速度を測定する手段であることを特徴とする、請求項1〜4の何れかに記載の単結晶製造装置。   The single crystal rotation speed measuring means is a means for measuring an actual rotation speed of the single crystal by measuring a rotation speed of the seed crystal holder using a laser. 4. The single crystal production apparatus according to any one of 4 above. 前記単結晶回転速度測定手段が、画像処理を用いて前記単結晶の回転速度を測定することにより該単結晶の実際の回転速度を測定する手段であることを特徴とする、請求項1〜4の何れかに記載の単結晶製造装置。   The single crystal rotation speed measuring means is a means for measuring the actual rotation speed of the single crystal by measuring the rotation speed of the single crystal using image processing. The single-crystal manufacturing apparatus in any one of. 前記るつぼ中の原料物質の融液に磁場を印加する磁場印加器を更に備えることを特徴とする、請求項1〜6の何れかに記載の単結晶製造装置。   The single crystal manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 6, further comprising a magnetic field applicator for applying a magnetic field to the melt of the raw material in the crucible. るつぼ中の原料物質の融液に対して、ワイヤーロープの先端に取り付けた種結晶保持器に保持された種結晶を接触させ、ワイヤーロープを回転させながら巻き取って前記種結晶および該種結晶上に成長させた単結晶を回転させながら引き上げ、単結晶を製造する方法において、
引き上げる単結晶の実際の回転速度を単結晶回転速度測定手段で測定し、
前記単結晶回転速度測定手段で測定した実際の単結晶回転速度を用いて、単結晶回転速度が目標回転速度となるように単結晶回転速度を制御する、
ことを特徴とする、単結晶製造方法。
The seed crystal held in the seed crystal holder attached to the tip of the wire rope is brought into contact with the melt of the raw material in the crucible, and the wire crystal is wound while being rotated to wind the seed crystal and the seed crystal on the seed crystal. In a method for producing a single crystal by pulling up the single crystal grown on
Measure the actual rotation speed of the single crystal to be pulled up with the single crystal rotation speed measuring means,
Using the actual single crystal rotation speed measured by the single crystal rotation speed measuring means, the single crystal rotation speed is controlled so that the single crystal rotation speed becomes the target rotation speed.
A method for producing a single crystal.
るつぼ中の原料物質の融液に対して、ワイヤーロープの先端に取り付けた種結晶保持器に保持された種結晶を接触させ、るつぼを回転させると共に、ワイヤーロープをるつぼの回転方向とは反対の方向に回転させながら巻き取って前記種結晶および該種結晶上に成長させた単結晶を回転させながら引き上げ、単結晶を製造する方法において、
引き上げる単結晶の実際の回転速度を単結晶回転速度測定手段で測定し、
前記るつぼの回転速度をるつぼ回転速度測定手段で測定し、
前記単結晶回転速度測定手段で測定した実際の単結晶回転速度と、前記るつぼ回転速度測定手段で測定したるつぼ回転速度とを用いて、単結晶回転速度とるつぼ回転速度との比が目標回転速度比となるように単結晶回転速度およびるつぼ回転速度の少なくとも一方を制御する、
ことを特徴とする、単結晶製造方法。
The seed crystal held in the seed crystal holder attached to the tip of the wire rope is brought into contact with the raw material melt in the crucible, the crucible is rotated, and the wire rope is opposite to the direction of rotation of the crucible. In the method of producing a single crystal by winding up while rotating in the direction and pulling up the seed crystal and the single crystal grown on the seed crystal while rotating,
Measure the actual rotation speed of the single crystal to be pulled up with the single crystal rotation speed measuring means,
Measure the rotational speed of the crucible with a crucible rotational speed measuring means,
Using the actual single crystal rotation speed measured by the single crystal rotation speed measurement means and the crucible rotation speed measured by the crucible rotation speed measurement means, the ratio between the single crystal rotation speed and the crucible rotation speed is the target rotation speed. Controlling at least one of the single crystal rotation speed and the crucible rotation speed to be a ratio,
A method for producing a single crystal.
単結晶回転速度とるつぼ回転速度との比が目標回転速度比となるように単結晶回転速度を制御することを特徴とする、請求項9に記載の単結晶製造方法。   The method for producing a single crystal according to claim 9, wherein the single crystal rotation speed is controlled so that a ratio between the single crystal rotation speed and the crucible rotation speed becomes a target rotation speed ratio. 単結晶回転速度とるつぼ回転速度との比が目標回転速度比となるようにるつぼ回転速度を制御することを特徴とする、請求項9に記載の単結晶製造方法。   The method for producing a single crystal according to claim 9, wherein the crucible rotation speed is controlled so that a ratio between the single crystal rotation speed and the crucible rotation speed becomes a target rotation speed ratio. 前記るつぼ中の原料物質の融液に磁場を印加しながら前記種結晶および単結晶を引き上げることを特徴とする、請求項8〜11の何れかに記載の単結晶製造方法。   The method for producing a single crystal according to any one of claims 8 to 11, wherein the seed crystal and the single crystal are pulled up while applying a magnetic field to a melt of the raw material in the crucible.
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