JP6428461B2 - 種結晶の温度測定方法、および単結晶の製造方法 - Google Patents
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Description
また、本発明は、転位の導入を抑制することができる単結晶の製造方法を提供することを目的とする。
(I)単結晶の育成にあたって原料融液の上方に配置された種結晶の温度を測定する方法であって、
前記原料融液の液面に映る前記種結晶の鏡像において前記種結晶の側面の輝度である種結晶鏡像輝度Imirrorと、前記原料融液の前記液面からの放射光の輝度である融液液面輝度Imeltとの差から、前記種結晶の温度を求める種結晶の温度測定方法。
原料融液の上方に種結晶を配置する工程と、
前記原料融液の液面に映る前記種結晶の鏡像において前記種結晶の側面の輝度である種結晶鏡像輝度Imirror、および前記原料融液の前記液面からの放射光の輝度である融液液面輝度Imeltを測定する工程と、
前記種結晶鏡像輝度Imirrorと、前記融液液面輝度Imeltとに基づいて、下記(A)式により、前記種結晶の放射輝度εsolid×Lseedを算出する種結晶放射輝度算出工程と、
放射輝度εsolid×Lseedと温度とについて予め求められた関係に基づいて、前記種結晶放射輝度算出工程で算出された前記種結晶の放射輝度εsolid×Lseedから、前記種結晶の温度を求める温度決定工程と、
を含む、種結晶の温度測定方法。
εsolid×Lseed=(Imirror−Imelt)/γmelt (A)
ただし、
εsolid:種結晶の放射率
Lseed:種結晶の本来の放射光成分
γmelt:原料融液の反射率
である。
上記(I)または(II)の温度測定方法により、種結晶の温度を測定する工程と、
前記種結晶および前記坩堝の少なくとも一方を移動させて、前記種結晶を前記坩堝内に収容された前記原料融液に接触させる工程と、
前記接触させる工程の後、前記種結晶および前記坩堝の少なくとも一方を移動させて、前記種結晶の前記下端に単結晶を成長させる工程と、を含む単結晶の製造方法。
また、この単結晶の製造方法により、転位の導入を抑制することができる。
図1は、本発明の実施に用いることができる引き上げ装置の構成を模式的に示す図である。
原料融液1は、引き上げ装置に備えられた坩堝4に収容されている。原料融液1の上方には、種結晶2が配置されている。たとえば、シリコン単結晶を育成する場合、原料融液1はシリコンの融液からなり、種結晶2はシリコンの単結晶からなる。
(i) 種結晶2の側面2Raからの放射光成分εsolid×Lseed
(ii) 種結晶2の側面2Raでの反射光成分γsolid×L’real
Ireal=εsolid×Lseed+γsolid×L’real
とすることができる。ここで、
εsolid:種結晶2の放射率
γsolid:種結晶2の反射率
Lseed:種結晶2の本来の放射光成分
L’real:種結晶2による本来の反射光成分
であり、εsolid+γsolid=1の関係がある。
ここで、ある物体について、「本来の放射光成分」とは、その物体の放射による輝度を、その物体の放射率で除したものであり、同温の黒体が放射する光のエネルギーである。また、ある物体について、「本来の反射光成分」とは、その物体の反射による輝度を、その物体の反射率で除したものである。
(iii) 見かけ上鏡像2Mの側面2Maからの放射される放射光成分(実像2Rの側面2Raからの放射光成分εsolid×Lseedに比例する成分)
(iv) 見かけ上鏡像2Mの側面2Maで反射される反射光成分(実像2Rの側面2Maでの反射光成分γsolid×L’mirrorに比例する成分)
(v) 液面1aからの放射光の輝度(以下、「融液液面輝度」という。)εmelt×Lmelt
Imirror=γmelt×(εsolid×Lseed+γsolid×L’mirror)+εmelt×Lmelt (1)
とすることができる。ここで、
εmelt:原料融液1の放射率
γmelt:原料融液1の反射率
L’mirror:原料融液1による本来の反射光成分
Lmelt:原料融液1の本来の放射光成分
である。
γsolid×L’mirror=0
とすることができる。
εsolid×Lseed=(Imirror−Imelt)/γmelt (2)
まず、駆動装置5により、種結晶2を上下方向に移動させながら、種結晶2の複数の高さ位置の各々について、実像2Rと鏡像2Mとを含む画像3を、カメラ7により得た。
Preal:実像回帰式に高さ位置zを代入したときの実像下端点P1の画像3上の位置。すなわち、Preal=zP1=a1×z+b1である。
Pmirror:鏡像回帰式に高さ位置zを代入したときの鏡像点P2の画像3上の位置。すなわち、Pmirror=zP2=a2×z+b2である。
したがって、
ΔLP=(a1−a2)×z+(b1−b2) (a)
と表すことができる。距離ΔLPは、光学的手法により得た位置情報に基づく、鏡像2Mの位置を基準とした実像2Rの相対的な位置ということができる。
ΔLP=(a1−a2)×Δz
である。したがって、
Δz=ΔLP/(a1−a2)
である。
2R:実像、 2Ra:種結晶の側面、 2Rb:種結晶の下端、
3:画像、 4:坩堝、 P1:実像下端点、 P2:鏡像上端点
Claims (7)
- 単結晶の育成にあたって、坩堝内に収容された原料融液の上方に配置され、下端を有する種結晶の温度を測定する方法であって、
前記原料融液の液面に映る前記種結晶の鏡像において前記種結晶の側面の輝度である種結晶鏡像輝度Imirrorと、前記原料融液の前記液面からの放射光の輝度である融液液面輝度Imeltとの差から、前記種結晶の温度を求める種結晶の温度測定方法。 - 単結晶の育成に用いる種結晶の温度測定方法であって、
坩堝内に収容された原料融液の上方に、下端を有する種結晶を配置する工程と、
前記原料融液の液面に映る前記種結晶の鏡像において前記種結晶の側面の輝度である種結晶鏡像輝度Imirror、および前記原料融液の前記液面からの放射光の輝度である融液液面輝度Imeltを測定する工程と、
前記種結晶鏡像輝度Imirrorと、前記融液液面輝度Imeltとに基づいて、下記(A)式により、前記種結晶の放射輝度εsolid×Lseedを算出する種結晶放射輝度算出工程と、
放射輝度εsolid×Lseedと温度とについて予め求められた関係に基づいて、前記種結晶放射輝度算出工程で算出された前記種結晶の放射輝度εsolid×Lseedから、前記種結晶の温度を求める温度決定工程と、
を含む、種結晶の温度測定方法。
εsolid×Lseed=(Imirror−Imelt)/γmelt (A)
ただし、
εsolid:種結晶の放射率
Lseed:種結晶の本来の放射光成分
γmelt:原料融液の反射率
である。 - 請求項2に記載の温度測定方法であって、
前記原料融液の前記液面と前記種結晶の前記下端との間隔を測定する間隔測定工程をさらに含み、
前記間隔測定工程で、
光学的手法により、前記種結晶の前記下端における特定の点である実像下端点の位置情報と、前記液面に映った前記種結晶の鏡像で前記実像下端点に対応する点である鏡像点の位置情報とを得て、
前記実像下端点の位置と前記鏡像点の位置とが一致する点で前記原料融液の液面と前記種結晶の前記下端との間隔が0になるとして、前記原料融液の液面と前記種結晶の前記下端との間隔を求める、種結晶の温度測定方法。 - 請求項3に記載の温度測定方法であって、
前記間隔測定工程で、
前記種結晶および前記坩堝内の前記原料融液の前記液面の少なくとも一方が複数の高さ位置にあるときのそれぞれについて、光学的手法により前記実像下端点の位置情報と前記鏡像点の位置情報とを求め、
(a)前記坩堝内の前記原料融液の前記液面の高さ位置を基準として求めた前記種結晶の高さ位置の変位量と、
(b)前記(a)の変位量に対応して変化する、前記位置情報に基づく前記種結晶の前記鏡像の位置を基準とした前記実像の相対的な位置の変位量と、
に基づいて、前記原料融液の前記液面と前記種結晶の前記下端との間隔を求める、種結晶の温度測定方法。 - 請求項4に記載の温度測定方法であって、
前記原料融液を収容する前記坩堝の高さ位置を基準として前記種結晶が複数の高さ位置にあるときのそれぞれについて、前記種結晶および前記液面を撮影して、前記種結晶の前記実像および前記鏡像を含む画像を得て、前記種結晶の前記実像下端点の前記位置情報と前記鏡像点の前記位置情報とを、前記画像上で求めることを特徴とする、温度測定方法。 - 請求項4または5に記載の温度測定方法であって、
前記(a)の変位量と前記(b)の変位量との関係を、前記種結晶の前記高さ位置と前記実像下端点の位置との回帰式である実像回帰式、および前記種結晶の前記高さ位置と前記鏡像点の位置との回帰式である鏡像回帰式から求めることを特徴とする、温度測定方法。 - 単結晶の製造方法であって、
請求項1〜6のいずれかに記載の温度測定方法により、種結晶の温度を測定する工程と、
前記種結晶および前記坩堝の少なくとも一方を移動させて、前記種結晶を前記坩堝内に収容された前記原料融液に接触させる工程と、
前記接触させる工程の後、前記種結晶および前記坩堝の少なくとも一方を移動させて、前記種結晶の前記下端に単結晶を成長させる工程と、
を含むことを特徴とする、単結晶の製造方法。
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