JP5678635B2 - シリコン単結晶の製造装置、シリコン単結晶の製造方法 - Google Patents
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Description
また、例えば、特許文献2の発明では、種結晶(シード)が融液面と接触したことを検出し、この接触位置を基準に液面位置とする方法が記載されている。
すなわち、本発明のシリコン単結晶の製造装置は、ルツボに形成したシリコン融液からシリコン単結晶を引上げるシリコン単結晶の製造装置であって、
前記シリコン単結晶の引上げ軸に対して所定の角度で傾斜した方向から、前記シリコン融液の液面を含む領域を撮像する撮像手段と、
前記シリコン融液の融液面の一部を覆うように配され、引上げ時に前記シリコン単結晶が貫通する円形の開口をもつ遮熱部材と、
前記撮像手段を用いて、前記遮熱部材の少なくとも開口を含む実像と、該遮熱部材が前記シリコン融液の表面に映った遮熱部材の鏡像とを撮像し、前記実像と前記鏡像との間隔を測定して、前記シリコン融液の液面位置を算出する第一の演算部と、
前記撮像手段を用いて、前記シリコン融液と前記シリコン単結晶との固液界面近傍に生じる高輝度帯の画像を撮像し、該高輝度帯の画像から得られる前記シリコン単結晶の中心位置に基づいて、前記シリコン融液の液面位置を算出する第二の演算部と、
前記第一の演算部で得られたシリコン融液の液面位置情報と、前記第二の演算部で得られたシリコン融液の液面位置情報と、を参照してシリコン単結晶の引上げ時のシリコン融液の液面位置を制御する制御部と、
を少なくとも備え、前記第一の演算部は、前記撮像手段によって撮像された前記遮熱部材の前記実像と前記鏡像の輪郭線のうち、予め定めた所定の面積以上のものを前記遮熱部材の中心位置の算出に用いることを特徴とする。
本発明のシリコン単結晶の製造装置は、ルツボに形成したシリコン融液からシリコン単結晶を引上げるシリコン単結晶の製造装置であって、
前記シリコン単結晶の引上げ軸に対して所定の角度で傾斜した方向から、前記シリコン融液の液面を含む領域を撮像する撮像手段と、前記シリコン融液の融液面の一部を覆うように配され、引上げ時に前記シリコン単結晶が貫通する円形の開口をもつ遮熱部材と、前記撮像手段を用いて、前記遮熱部材の少なくとも開口を含む実像と、該遮熱部材が前記シリコン融液の表面に映った遮熱部材の鏡像とを撮像し、前記実像と前記鏡像との間隔を測定して、前記シリコン融液の液面位置を算出する第一の演算部と、前記撮像手段を用いて、前記シリコン融液と前記シリコン単結晶との固液界面近傍に生じる高輝度帯の画像を撮像し、該高輝度帯の画像から得られる前記シリコン単結晶の中心位置に基づいて、前記シリコン融液の液面位置を算出する第二の演算部と、前記第一の演算部で得られたシリコン融液の液面位置情報と、前記第二の演算部で得られたシリコン融液の液面位置情報と、を参照してシリコン単結晶の引上げ時のシリコン融液の液面位置を制御する制御部と、を少なくとも備えたことができる。
また、前記第一の演算部は、前記撮像手段によって撮像された前記遮熱部材の前記実像と前記鏡像の微分情報を用いて、前記実像と前記鏡像の輪郭線を特定すればよい。
遮熱部材の少なくとも円形の開口を含む実像と、該遮熱部材が前記シリコン融液の表面に映った遮熱部材の鏡像とを撮像し、前記実像と前記鏡像との間隔を測定して、前記シリコン融液の液面位置を算出するとともに、撮像した前記遮熱部材の前記実像と前記鏡像の輪郭線のうち、予め定めた所定の面積以上のものを前記遮熱部材の中心位置の算出に用いる第一の演算工程と、
前記シリコン融液と前記シリコン単結晶との固液界面近傍に生じる高輝度帯の画像を撮像し、該高輝度帯の画像から得られる前記シリコン単結晶の中心位置に基づいて、前記シリコン融液の液面位置を算出する第二の演算工程と、を少なくとも備え、
前記第一の演算工程で得られたシリコン融液の液面位置情報と、前記第二の演算工程で得られたシリコン融液の液面位置情報と、を参照してシリコン単結晶の引上げ時のシリコン融液の液面位置を制御することを特徴とする。
本発明は、ルツボに形成したシリコン融液からシリコン単結晶を引上げるシリコン単結晶の製造方法であって、
遮熱部材の少なくとも円形の開口を含む実像と、該遮熱部材が前記シリコン融液の表面に映った遮熱部材の鏡像とを撮像し、前記実像と前記鏡像との間隔を測定して、前記シリコン融液の液面位置を算出する第一の演算工程と、前記シリコン融液と前記シリコン単結晶との固液界面近傍に生じる高輝度帯の画像を撮像し、該高輝度帯の画像から得られる前記シリコン単結晶の中心位置に基づいて、前記シリコン融液の液面位置を算出する第二の演算部と、を少なくとも備え、前記第一の演算工程で得られたシリコン融液の液面位置情報と、前記第二の演算工程で得られたシリコン融液の液面位置情報と、を参照してシリコン単結晶の引上げ時のシリコン融液の液面位置を制御することができる。
本実施形態で演算に用いる遮熱部材17の開口17a形状は円形であるとする。その開口部の像は以下の式(4)に示す円の方程式を満たす。
図11は、第二の演算部による融液面の液面位置の設定を示す模式図である。
第二の演算部25では、シリコン単結晶15の引上げ中に、シリコン融液13とシリコン単結晶15との固液界面近傍に生じる高輝度帯(フュージョンリング)FRを、撮像装置18、例えばCCDカメラによって撮像する。そして、得られた高輝度帯FRの画像データをを円近似、または楕円近似させ、シリコン単結晶15の中心位置を特定する。
まず、石英ルツボ11にポリシリコンを投入し、図1に示すように、石英ルツボ11を取り巻くように配された側面ヒータによって石英ルツボ11を加熱する。そして、ポリシリコンを溶融し、石英ルツボ11内にシリコン融液13を形成する。
Claims (8)
- ルツボに形成したシリコン融液からシリコン単結晶を引上げるシリコン単結晶の製造装置であって、
前記シリコン単結晶の引上げ軸に対して所定の角度で傾斜した方向から、前記シリコン融液の液面を含む領域を撮像する撮像手段と、
前記シリコン融液の融液面の一部を覆うように配され、引上げ時に前記シリコン単結晶が貫通する円形の開口をもつ遮熱部材と、
前記撮像手段を用いて、前記遮熱部材の少なくとも開口を含む実像と、該遮熱部材が前記シリコン融液の表面に映った遮熱部材の鏡像とを撮像し、前記実像と前記鏡像との間隔を測定して、前記シリコン融液の液面位置を算出する第一の演算部と、
前記撮像手段を用いて、前記シリコン融液と前記シリコン単結晶との固液界面近傍に生じる高輝度帯の画像を撮像し、該高輝度帯の画像から得られる前記シリコン単結晶の中心位置に基づいて、前記シリコン融液の液面位置を算出する第二の演算部と、
前記第一の演算部で得られたシリコン融液の液面位置情報と、前記第二の演算部で得られたシリコン融液の液面位置情報と、を参照してシリコン単結晶の引上げ時のシリコン融液の液面位置を制御する制御部と、
を少なくとも備え、前記第一の演算部は、前記撮像手段によって撮像された前記遮熱部材の前記実像と前記鏡像の輪郭線のうち、予め定めた所定の面積以上のものを前記遮熱部材の中心位置の算出に用いることを特徴とするシリコン単結晶の製造装置。 - 前記第一の演算部は、前記撮像手段によって撮像された前記遮熱部材の開口の見かけ上楕円形を成す開口の画像から、円近似によって前記遮熱部材の中心位置を算出することを特徴とする請求項1記載のシリコン単結晶の製造装置。
- 前記第一の演算部は、前記撮像手段によって撮像された前記遮熱部材の前記実像と前記鏡像の微分情報を用いて、前記実像と前記鏡像の輪郭線を特定することを特徴とする請求項1または2記載のシリコン単結晶の製造装置。
- 前記第一の演算部は、前記撮像手段によって撮像された前記遮熱部材の前記実像と前記鏡像の輪郭線を、前記遮熱部材の画像の下端位置に投影変換することを特徴とする請求項1または2記載のシリコン単結晶の製造装置。
- 前記撮像手段は、前記遮熱部材の前記実像と前記鏡像の輪郭線と、円近似させた前記遮熱部材の開口画像との偏差が最小となるような角度から撮像することを特徴とする請求項1ないし4いずれか1項記載のシリコン単結晶の製造装置。
- 前記第一の演算部は、シリコン単結晶の引上げ初期段階において、前記遮熱部材の前記実像と前記鏡像との間隔に基づいて、前記シリコン融液の液面位置の設定を行い、また、前記初期段階終了から前記シリコン単結晶の直径が所定値に達するまでの段階において、前記遮熱部材の前記実像と前記鏡像との間隔に基づいて、前記制御部を介して前記シリコン融液の液面位置を制御し、
前記第二の演算部は、前記シリコン単結晶の直径が所定値に達した後の段階において、前記高輝度帯の画像から得られる前記シリコン単結晶の中心位置に基づいて、前記制御部を介して前記シリコン融液の液面位置を制御することを特徴とする請求項1ないし5いずれか1項記載のシリコン単結晶の製造装置。 - 前記シリコン単結晶の直径が所定値に達した時点で、前記第一の演算部で得られた前記
シリコン融液の液面位置の値と、前記第二の演算部で得られた前記シリコン融液の液面位置の値との差を補正する制御を行うことを特徴とする請求項6記載のシリコン単結晶の製造装置。 - ルツボに形成したシリコン融液からシリコン単結晶を引上げるシリコン単結晶の製造方法であって、
遮熱部材の少なくとも円形の開口を含む実像と、該遮熱部材が前記シリコン融液の表面に映った遮熱部材の鏡像とを撮像し、前記実像と前記鏡像との間隔を測定して、前記シリコン融液の液面位置を算出するとともに、撮像した前記遮熱部材の前記実像と前記鏡像の輪郭線のうち、予め定めた所定の面積以上のものを前記遮熱部材の中心位置の算出に用いる第一の演算工程と、
前記シリコン融液と前記シリコン単結晶との固液界面近傍に生じる高輝度帯の画像を撮像し、該高輝度帯の画像から得られる前記シリコン単結晶の中心位置に基づいて、前記シリコン融液の液面位置を算出する第二の演算工程と、を少なくとも備え、
前記第一の演算工程で得られたシリコン融液の液面位置情報と、前記第二の演算工程で得られたシリコン融液の液面位置情報と、を参照してシリコン単結晶の引上げ時のシリコン融液の液面位置を制御することを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。
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