JPH03275587A - 半導体単結晶引上装置 - Google Patents
半導体単結晶引上装置Info
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- JPH03275587A JPH03275587A JP7528990A JP7528990A JPH03275587A JP H03275587 A JPH03275587 A JP H03275587A JP 7528990 A JP7528990 A JP 7528990A JP 7528990 A JP7528990 A JP 7528990A JP H03275587 A JPH03275587 A JP H03275587A
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
＋１１発明の目的
本発明は、半導体単結晶引上装置に関し、特に、ルツボ
装置中に収容された溶融材料の液面を監視カメラならび
にパイロスキャナーによって監視した結果から半導体単
結晶の直径ならびにルツボ装置の直径を算出し半導体単
結晶の直径とルツボ装置の直径と半導体単結晶の引上速
度と半導体単結晶の密度および溶融材料の密度とルツボ
装置の上昇速度との間で成立する関係式から求めたルツ
ボ装置の上昇速度に応じてルツボ装置を上昇せしめるこ
とにより溶融材料の液面位置を所望の高さとしてなる半
導体単結晶引上装置に関するものである。
装置中に収容された溶融材料の液面を監視カメラならび
にパイロスキャナーによって監視した結果から半導体単
結晶の直径ならびにルツボ装置の直径を算出し半導体単
結晶の直径とルツボ装置の直径と半導体単結晶の引上速
度と半導体単結晶の密度および溶融材料の密度とルツボ
装置の上昇速度との間で成立する関係式から求めたルツ
ボ装置の上昇速度に応じてルツボ装置を上昇せしめるこ
とにより溶融材料の液面位置を所望の高さとしてなる半
導体単結晶引上装置に関するものである。
【従来の技術Ｊ
従来、この種の半導体単結晶引上装置としては、ルツボ
装置中に収容された溶融材料の液面位置を光学的に検出
した結果、あるいはルツボ装置に収容された溶融材料の
重量を計測した結果に応じてルツボ装置を上昇せしめる
ことにより、ルツボ装置中の溶融材料の液面位置を所望
の高さとしてなるものが提案されていた。 ［解決すべき問題点１ しかしながら、従来の半導体単結晶引上装置では、（１
）溶融材料の液面位置を光学的に検知した結果に応じ′
てルツボ装置を上昇せしめる場合、ルツボ回転昇降装置
によるルツボ装置の回転ないしは昇降などに伴なって溶
融材料が振動してしまうこと６あるので、検知精度が低
下してしまい、溶融材料の液面位置を一定に維持できな
くなる欠点があり、また１ｉｆｔルツボ装置に収容され
た溶融材料の重量を計測した結果に応じてルツボ装置を
上昇せしめる場合、ルツボ装置の直径が底部に近づくに
つれて減少しているので、ルツボ装置の底部では溶融材
料の液面位置を所望の高さとできなくなる欠点があり、
総じて（ｉｉｉｌ溶融材料の液面位置の管理精度を向上
できず、半導体単結晶の品質を改善できない欠点があっ
た。 そこで、本発明は、これらの欠点を除去するために、溶
融材料の液面を監視カメラおよびパイロスキャナーによ
って監視しておき監視カメラの監視結果から半導体単結
晶の直径を求めかつパイロスキャナーの監視結果からル
ツボ装置の直径を求めることにより、半導体単結晶の直
径とルツボ装置の直径と半導体単結晶の引上速度と半導
体単結晶の密度および溶融材料の一密度とルツボ装置の
上昇速度との間で成立する関係式からルツボ装置の上昇
速度を求めて制御し、溶融材料の液面位置を所望の高さ
としてなる半導体単結晶引上装置を提供せんとするもの
である。 （２）発明の構成 【問題点の解決手段】 本発明により提供される問題点の解決手段は。 「引上炉の内部に配置されかつ引上炉の外部に配置され
たルツボ回転昇降装置によって回転されているルツボ装
置中に収容された溶融材料に対して種結晶を浸漬したの
ち、溶融材料の液面位置を所望の高さとするようルツボ
回転昇降装置によってルツボ装置を上昇しつつ、引上手
段によって種結晶を引上げることにより、半導体単結晶
を弓上げてなる半導体単結晶引上装置において。 （ａｔルツボ装置中に収容されている溶融材料の液面を
監視しており、監視結 果を画像信号として出力するための 監視カメラと、 （ｂｌ監視カメラから出力された画像信号に基づき半導
体単結晶の直径を算出 するための第１の演算回路と、 ｌｃｌルツボ装置中に収容されている溶融材料の液面を
監視しており、監視結 果を温度分布信号として出力するた めのパイロスキャナーと、 ｌｄｌパイロスキャナーから出力された温度分布信号に
基づきルツボ装置の直 径を算出するための第２の演算回路 （ｅｌ引上手段に接続されており、半導体単結晶の引上
速度を算出するための 第３の演算回路と、 （ｆｌ第１ないし第３の演算回路に対して接続されてお
り、半導体単結晶の直 径とルツボ装置の直径と半導体単結 晶の引上速度と予め測定された半導 体単結晶の密度および溶融材料の密 度とルツボ装置の上昇速度との間で 成立する関係式からルツボ装置の上 昇速度を算出しルツボ回転昇降装置 に対して出力するための第４の演算 回路と を備えてなることを特徴とする半導体単結晶引上装置」 である。 【作用］ 本発明にかかる半導体単結晶引上装置は、上述の［問題
点の解決手段］に明示したごとく、溶融材料の液面を監
視カメラおよびパイロスキャナーによって監視しておき
監視カメラの監視結果から半導体単結晶の直径を求めか
つパイロスキャナーの監視結果からルツボ装置の直径を
求めることにより、半導体単結晶の直径とルツボ装置の
直径と半導体単結晶の引上速度と半導体単結晶の密度お
よび溶融材料の密度とルツボ装置の上昇速度との間で成
立する関係式からルツボ装置の上昇速度を求めて制御し
、溶融材料の液面位置を所望の高さとしてなるので。 （ｉｔ溶融材料の液面の振動に左右されることなく、溶
融材料の液面位置を所望の高さとする作用 をなし、また （ｉｉｌルツボ装置の形状に左右されることなく、溶融
材料の液面位置を所望の高さとする作用 をなし、ひいては （ｉｉｉｌ溶融材料の液面の管理精度を向上せしめ、半
導体単結晶の品質を改善する作用をなす。 【実施例Ｊ 次に、本発明にかかる半導体単結晶引上装置について、
その好ましい実施例を挙げ、添付図面を参照しつつ、具
体的に説明する。 ユ！思皿坐璽戒上 まず、第１図を参照しつつ、本発明にかかる半導体単結
晶引上装置の一実施例について、その構成を詳細に説明
する。 耳は、本発明にかかる半導体単結晶引上装置であって、
引上チャンバ２１に連通された引上孔２２が上底部に対
して形成されかつ排気手段としての真空ポンプ（図示せ
ず）に連通された排気管２３が下底部に対して開口され
た引上炉堕と、引上炉堕の内部空間に対して配設されて
おり半導体材料を保持して溶融（溶融された半導体材料
を“溶融材料Ｗ”という）せしめるためのルツボ装置並
と、ルツボ装置並の周囲に対し配設されておリルツボ装
置並に収容された半導体材料を加熱して溶融するための
加熱用ヒータｌと、引上炉赳の外側に配設されておりル
ツボ装置其の回転動作ならびに昇降動作を制御するため
の制御装置ｆ５０とを備えている。 引上炉践は、更に、引上孔２２を介して引上チャンバ２
１から延長されており先端部に取付けられた種結晶（図
示せず）をルツボ装置凹中の溶融材料Ｗに浸漬せしめた
のち半導体単結晶Ｍを引上げるために緩徐に引上げてな
る引上用線部材２４と、弓上チャンバ２１に対して処理
ガス（たとえばアルゴンガス）を供給するためのガス供
給管２５と、引上用線部材２４を引上げるための引上手
段２６とを包有している。 ルツボ装置並は、溶融材料Ｗを収容するための石英ルツ
ボ３１と１石英ルツボ３１を包囲するための黒鉛ルツボ
３２と、黒鉛ルツボ３２の下面に一端部が連結されてお
り引上炉堕の下底部に形成された貫通孔内に配設された
スラストベアリング（図示せず）を介して引上炉並の外
部へ延長された回転シャフト３３と、回転シャフト３３
の他端部に配設されており溶融材料Ｗ中の対流を均一化
するために石英ルツボ３１および黒鉛ルツボ３２を緩徐
に回転せしめかつ溶融材料Ｗの液面位置を所望の高さと
するために半導体単結晶Ｍの引上にしたがって石英ルツ
ボ３１および黒鉛ルツボ３２を上昇せしめるためのルツ
ボ回転昇降装置３４とを包有している。 加熱用ヒータ並は、ルツボ装置共を包囲しており発熱し
てルツボ装置３０を加熱するためのヒータ本体４１と、
ヒータ本体４１の下部から引上炉践の下底部に形成され
た貫通孔を介して外部へ延長されており適宜の電源（図
示せず）に接続された引出綿４２とを包有している。 制御装置共は、引上炉堕に配設されておリルツボ装置其
中に収容された溶融材料Ｗの液面を上方から監視し監視
結果を画像信号として出力するための監視カメラ（たと
えばビジコンカメラ）５１と、引上炉υに配設されてお
りルツボ装置並中に収容された溶融材料Ｗの液面を上方
から監視し監視結果を温度分布信号として出力するため
のパイロスキャナー５２と、監視カメラ５１に対して接
続されており監視結果としての画像信号から半導体単結
晶Ｍの周囲のメニスカスをよりどころに半導体単結晶Ｍ
の直径ｄを算出するための演算回路５３と、パイロスキ
ャナー５２に接続されており監視結果としての温度分布
信号からルツボ装置共（詳細には石英ルツボ３０の直径
りを算出するための演算口１８５４と、引上手段２６に
対して接続されており引上手段２６による種結晶（ひい
ては半導体単結晶Ｍ）の引上速度Ｖ、を算出するための
演算回路５５と、演算回路５３．〜．５５に対して接続
されておりルツボ装置共の上昇速度ＶＣを算出してルツ
ボ回転昇降装置３４に与えるための演算回路５６とを包
有している。 」去１津封運を里り 更に、第１図を参照しつつ、本発明にかかる半導体単結
晶引上装置の一実施例について、その作用を詳細に説明
する。 ° 士Ｉ！１Ｍの 半導体材料は、引上炉践の外部でルツボ装置共の石英ル
ツボ３１中に収容されたのち、ルツボ回転昇降装置３４
によって引上炉並内にその下方より挿入される。 そののち、引上炉堕の内部は、排気手１’ｊ （図示せ
ず）によって排気管２３を介して１０〜２０Ｔｏｒｒと
なるまで矢印Ａ、〜Ａ、方向に向けて排気され、かつ引
上チャンバ２１．引上孔２２およびガス供給管２５を介
して不活性ガス源（図示せず）から不活性ガス（たとえ
ばアルゴンガス）が矢印Ｂ、〜Ｂ４方向に供給されるこ
とにより、所望の雰囲気とされる。 この状態で、ルツボ装置共は１回転シャフト３３を介し
てルツボ回転昇降装置３４により適宜の回転速度で回転
しつつ、加熱用ヒータ■に対して適宜の電Ｓ（図示せず
）から適宜の電圧を供給することにより、加熱される。 これに伴なって、ルツボ装置共の石英ルツボ３１に収容
された半導体材料は、溶融され、溶融材料Ｗとされる。 半導体材料が十分に溶融されると、引上手段２６によっ
て引上チャンバ２１から引上炉赳の引上孔２２を介して
引上用線部材２４を垂下し、その先端部に取付けられた
種結晶をルツボ装置並中の溶融材料Ｗに対して浸漬した
のち、緩徐に引上げる。これに伴なって、半導体単結晶
Ｍが成長され、引上孔２２を介して引上チャンバ２１に
向けて引上げられる。 日Ｍの ｄの 監視カメラ５１によってルツボ装置並中に収容された溶
融材料Ｗの液面を監視した結果（すなわち画像信号）は
、演算回路５３で適宜に処理されることにより、半導体
単結晶Ｍの直径方向にそった第２図のごとき輝度信号と
される。 輝度信号は、高輝度部分が半導体単結晶Ｍの周囲に形成
されたメニスカスに対応しているので。 この場合、高輝度位置と高輝度位置との間の距離が半導
体単結晶Ｍの直径ｄに相当している。 このため、演算回路５３は、輝度信号の高輝度位置と高
輝度位置との間の距離を計測することにより、半導体単
結晶Ｍの直径ｄを算出する。 ルツボ装置１３Ｇの直径りの算出 パイロスキャナー５２によってルツボ装置並中に収容さ
れた溶融材料Ｗの液面を監視した結果は、ルツボ装置共
の石英ルツボ３１の直径方向にそった第３図のごとき温
度分布信号として演算回路５４に与えられている。 演算回路５４は、温度分布信号のうち温度が低下し始め
る位置がルツボ装置３０（詳細には石英ルツボ３１）の
縁部に対応しているので、温度が低下し始める位置の間
の距離を計測することにより、ルツボ装置共（詳細には
石英ルツボ３１）の直径りを算出する。 ルツボ装置３０の上昇速度Ｖｃの算出 演算回路５３で算出された半導体単結晶Ｍの直径ｄと演
算回路５４によって算出されたルツボ装置３０の直径り
とは、演算回路５６に与えられている。 演算回路５６は、演算回路５５によって算出された引上
手段２６による半導体単結晶Ｍの引上速度ｖｓと予め測
定された半導体単結晶Ｍの密度ρ、および溶融材料Ｗの
密度ρ、とルツボ装置３０の上昇速度Ｖｃとの間で成立
する関係式にしたがってルツボ装置共の上昇速度Ｖｃを
算出し、ルツボ回転昇降装置３４に与えている。ルツボ
回転昇降装置３４は、これにより、ルツボ装ｒａ３０を
適宜の速度で上昇せしめて溶融材料Ｗの液面位置を所望
の高さとできる。 の場合（ｒ ＝ｄ／２． Ｒ＝Ｄ／２１．本発明は、溶
融材料Ｗの液面位置をその関係式で決定される一定の高
さに維持できる。 これに対し、関係式が別の数式で表現される場合、本発
明は、溶融材料Ｗの液面位置をその関係式によって決定
される所望の高さに維持できる。 このため、本発明によれば、ルツボ装置３ｏ中に収容さ
れた溶融材ｔ４ｗの液面位置を所望に応じて高精度に管
理でき、半導体単結晶の品質を改善できる。 ユ旦生廻上 加えて、本発明にかかる半導体単結晶引上装置の一実施
例について、−層十分に理解を深めるために、具体的な
数値などを挙げ説明する。 衷狙廻 本発明にかかる半導体単結晶引上装置刊にょれかってル
ツボ装置共の上昇速度ｖｃを算出して管理したところ、
ルツボ装置並中に収容された溶融材料Ｗの液面位置を一
定の高さ位置に維持でき、その変化量を１＋＋＋＋＋以
内の精度で制御できた。 その結果、半導体単結晶Ｍの無転位化率を。 ８２％とできた。 比較舅 ルツボ装置並中に収容された溶融材ＩＪＷの液面位置を
光学的に監視する従来技術によれば、溶融材料Ｗの液面
位置を一定の高さ位置に維持しようとしたとき、その変
化量を１０ｇｇ−程度の精度でしか制御できなかった。 その結果、半導体単結晶Ｍの無転位化率を７６％とでき
るにすぎなかった。 と −との 一 実施例と比較例とを比較すれば明らかなごとく１本発明
によれば、従来技術に比べ、溶融材料の液面位置を高精
度で管理でき、半導体単結晶の無転位化率を向上できる
ことが判明した。 （３）発明の効果 上述より明らかなように１本発明にかかる半導体単結晶
引上装置では、上述のＥ問題点の解決手段］に明示した
ごとく、溶融材料の液面を監視カメラおよびパイロスキ
ャナーによって監視しておき監視カメラの監視結果から
半導体単結晶の直径を求めかつパイロスキャナーの監視
結果がらルツボ装置の直径を求めることにより、半導体
単結晶の直径とルツボ装置の直径および半導体単結晶の
引上速度と半導体単結晶の密度と溶融材ネ４の密度とル
ツボ装置の上昇速度との間で成立する関係式からルツボ
装置の上昇速度を求めて制御卸し、溶融材料の液面位置
を所望の高さとしてなるので、 （ｉｌ溶融材料の液面の振動に左右されることなく、溶
融材料の液面位置を所望の高さとできる効果 を有し、また １ｉｉ１ルツボ装置の形状に左右されることなく、溶融
材料の液面位置を所望の高さとできる効果 を有し、ひいては （ｉｉｉｌ溶融材料の液面の管理精度を向上でき、半導
体単結晶の品質を改善できる効果 を有する。
装置中に収容された溶融材料の液面位置を光学的に検出
した結果、あるいはルツボ装置に収容された溶融材料の
重量を計測した結果に応じてルツボ装置を上昇せしめる
ことにより、ルツボ装置中の溶融材料の液面位置を所望
の高さとしてなるものが提案されていた。 ［解決すべき問題点１ しかしながら、従来の半導体単結晶引上装置では、（１
）溶融材料の液面位置を光学的に検知した結果に応じ′
てルツボ装置を上昇せしめる場合、ルツボ回転昇降装置
によるルツボ装置の回転ないしは昇降などに伴なって溶
融材料が振動してしまうこと６あるので、検知精度が低
下してしまい、溶融材料の液面位置を一定に維持できな
くなる欠点があり、また１ｉｆｔルツボ装置に収容され
た溶融材料の重量を計測した結果に応じてルツボ装置を
上昇せしめる場合、ルツボ装置の直径が底部に近づくに
つれて減少しているので、ルツボ装置の底部では溶融材
料の液面位置を所望の高さとできなくなる欠点があり、
総じて（ｉｉｉｌ溶融材料の液面位置の管理精度を向上
できず、半導体単結晶の品質を改善できない欠点があっ
た。 そこで、本発明は、これらの欠点を除去するために、溶
融材料の液面を監視カメラおよびパイロスキャナーによ
って監視しておき監視カメラの監視結果から半導体単結
晶の直径を求めかつパイロスキャナーの監視結果からル
ツボ装置の直径を求めることにより、半導体単結晶の直
径とルツボ装置の直径と半導体単結晶の引上速度と半導
体単結晶の密度および溶融材料の一密度とルツボ装置の
上昇速度との間で成立する関係式からルツボ装置の上昇
速度を求めて制御し、溶融材料の液面位置を所望の高さ
としてなる半導体単結晶引上装置を提供せんとするもの
である。 （２）発明の構成 【問題点の解決手段】 本発明により提供される問題点の解決手段は。 「引上炉の内部に配置されかつ引上炉の外部に配置され
たルツボ回転昇降装置によって回転されているルツボ装
置中に収容された溶融材料に対して種結晶を浸漬したの
ち、溶融材料の液面位置を所望の高さとするようルツボ
回転昇降装置によってルツボ装置を上昇しつつ、引上手
段によって種結晶を引上げることにより、半導体単結晶
を弓上げてなる半導体単結晶引上装置において。 （ａｔルツボ装置中に収容されている溶融材料の液面を
監視しており、監視結 果を画像信号として出力するための 監視カメラと、 （ｂｌ監視カメラから出力された画像信号に基づき半導
体単結晶の直径を算出 するための第１の演算回路と、 ｌｃｌルツボ装置中に収容されている溶融材料の液面を
監視しており、監視結 果を温度分布信号として出力するた めのパイロスキャナーと、 ｌｄｌパイロスキャナーから出力された温度分布信号に
基づきルツボ装置の直 径を算出するための第２の演算回路 （ｅｌ引上手段に接続されており、半導体単結晶の引上
速度を算出するための 第３の演算回路と、 （ｆｌ第１ないし第３の演算回路に対して接続されてお
り、半導体単結晶の直 径とルツボ装置の直径と半導体単結 晶の引上速度と予め測定された半導 体単結晶の密度および溶融材料の密 度とルツボ装置の上昇速度との間で 成立する関係式からルツボ装置の上 昇速度を算出しルツボ回転昇降装置 に対して出力するための第４の演算 回路と を備えてなることを特徴とする半導体単結晶引上装置」 である。 【作用］ 本発明にかかる半導体単結晶引上装置は、上述の［問題
点の解決手段］に明示したごとく、溶融材料の液面を監
視カメラおよびパイロスキャナーによって監視しておき
監視カメラの監視結果から半導体単結晶の直径を求めか
つパイロスキャナーの監視結果からルツボ装置の直径を
求めることにより、半導体単結晶の直径とルツボ装置の
直径と半導体単結晶の引上速度と半導体単結晶の密度お
よび溶融材料の密度とルツボ装置の上昇速度との間で成
立する関係式からルツボ装置の上昇速度を求めて制御し
、溶融材料の液面位置を所望の高さとしてなるので。 （ｉｔ溶融材料の液面の振動に左右されることなく、溶
融材料の液面位置を所望の高さとする作用 をなし、また （ｉｉｌルツボ装置の形状に左右されることなく、溶融
材料の液面位置を所望の高さとする作用 をなし、ひいては （ｉｉｉｌ溶融材料の液面の管理精度を向上せしめ、半
導体単結晶の品質を改善する作用をなす。 【実施例Ｊ 次に、本発明にかかる半導体単結晶引上装置について、
その好ましい実施例を挙げ、添付図面を参照しつつ、具
体的に説明する。 ユ！思皿坐璽戒上 まず、第１図を参照しつつ、本発明にかかる半導体単結
晶引上装置の一実施例について、その構成を詳細に説明
する。 耳は、本発明にかかる半導体単結晶引上装置であって、
引上チャンバ２１に連通された引上孔２２が上底部に対
して形成されかつ排気手段としての真空ポンプ（図示せ
ず）に連通された排気管２３が下底部に対して開口され
た引上炉堕と、引上炉堕の内部空間に対して配設されて
おり半導体材料を保持して溶融（溶融された半導体材料
を“溶融材料Ｗ”という）せしめるためのルツボ装置並
と、ルツボ装置並の周囲に対し配設されておリルツボ装
置並に収容された半導体材料を加熱して溶融するための
加熱用ヒータｌと、引上炉赳の外側に配設されておりル
ツボ装置其の回転動作ならびに昇降動作を制御するため
の制御装置ｆ５０とを備えている。 引上炉践は、更に、引上孔２２を介して引上チャンバ２
１から延長されており先端部に取付けられた種結晶（図
示せず）をルツボ装置凹中の溶融材料Ｗに浸漬せしめた
のち半導体単結晶Ｍを引上げるために緩徐に引上げてな
る引上用線部材２４と、弓上チャンバ２１に対して処理
ガス（たとえばアルゴンガス）を供給するためのガス供
給管２５と、引上用線部材２４を引上げるための引上手
段２６とを包有している。 ルツボ装置並は、溶融材料Ｗを収容するための石英ルツ
ボ３１と１石英ルツボ３１を包囲するための黒鉛ルツボ
３２と、黒鉛ルツボ３２の下面に一端部が連結されてお
り引上炉堕の下底部に形成された貫通孔内に配設された
スラストベアリング（図示せず）を介して引上炉並の外
部へ延長された回転シャフト３３と、回転シャフト３３
の他端部に配設されており溶融材料Ｗ中の対流を均一化
するために石英ルツボ３１および黒鉛ルツボ３２を緩徐
に回転せしめかつ溶融材料Ｗの液面位置を所望の高さと
するために半導体単結晶Ｍの引上にしたがって石英ルツ
ボ３１および黒鉛ルツボ３２を上昇せしめるためのルツ
ボ回転昇降装置３４とを包有している。 加熱用ヒータ並は、ルツボ装置共を包囲しており発熱し
てルツボ装置３０を加熱するためのヒータ本体４１と、
ヒータ本体４１の下部から引上炉践の下底部に形成され
た貫通孔を介して外部へ延長されており適宜の電源（図
示せず）に接続された引出綿４２とを包有している。 制御装置共は、引上炉堕に配設されておリルツボ装置其
中に収容された溶融材料Ｗの液面を上方から監視し監視
結果を画像信号として出力するための監視カメラ（たと
えばビジコンカメラ）５１と、引上炉υに配設されてお
りルツボ装置並中に収容された溶融材料Ｗの液面を上方
から監視し監視結果を温度分布信号として出力するため
のパイロスキャナー５２と、監視カメラ５１に対して接
続されており監視結果としての画像信号から半導体単結
晶Ｍの周囲のメニスカスをよりどころに半導体単結晶Ｍ
の直径ｄを算出するための演算回路５３と、パイロスキ
ャナー５２に接続されており監視結果としての温度分布
信号からルツボ装置共（詳細には石英ルツボ３０の直径
りを算出するための演算口１８５４と、引上手段２６に
対して接続されており引上手段２６による種結晶（ひい
ては半導体単結晶Ｍ）の引上速度Ｖ、を算出するための
演算回路５５と、演算回路５３．〜．５５に対して接続
されておりルツボ装置共の上昇速度ＶＣを算出してルツ
ボ回転昇降装置３４に与えるための演算回路５６とを包
有している。 」去１津封運を里り 更に、第１図を参照しつつ、本発明にかかる半導体単結
晶引上装置の一実施例について、その作用を詳細に説明
する。 ° 士Ｉ！１Ｍの 半導体材料は、引上炉践の外部でルツボ装置共の石英ル
ツボ３１中に収容されたのち、ルツボ回転昇降装置３４
によって引上炉並内にその下方より挿入される。 そののち、引上炉堕の内部は、排気手１’ｊ （図示せ
ず）によって排気管２３を介して１０〜２０Ｔｏｒｒと
なるまで矢印Ａ、〜Ａ、方向に向けて排気され、かつ引
上チャンバ２１．引上孔２２およびガス供給管２５を介
して不活性ガス源（図示せず）から不活性ガス（たとえ
ばアルゴンガス）が矢印Ｂ、〜Ｂ４方向に供給されるこ
とにより、所望の雰囲気とされる。 この状態で、ルツボ装置共は１回転シャフト３３を介し
てルツボ回転昇降装置３４により適宜の回転速度で回転
しつつ、加熱用ヒータ■に対して適宜の電Ｓ（図示せず
）から適宜の電圧を供給することにより、加熱される。 これに伴なって、ルツボ装置共の石英ルツボ３１に収容
された半導体材料は、溶融され、溶融材料Ｗとされる。 半導体材料が十分に溶融されると、引上手段２６によっ
て引上チャンバ２１から引上炉赳の引上孔２２を介して
引上用線部材２４を垂下し、その先端部に取付けられた
種結晶をルツボ装置並中の溶融材料Ｗに対して浸漬した
のち、緩徐に引上げる。これに伴なって、半導体単結晶
Ｍが成長され、引上孔２２を介して引上チャンバ２１に
向けて引上げられる。 日Ｍの ｄの 監視カメラ５１によってルツボ装置並中に収容された溶
融材料Ｗの液面を監視した結果（すなわち画像信号）は
、演算回路５３で適宜に処理されることにより、半導体
単結晶Ｍの直径方向にそった第２図のごとき輝度信号と
される。 輝度信号は、高輝度部分が半導体単結晶Ｍの周囲に形成
されたメニスカスに対応しているので。 この場合、高輝度位置と高輝度位置との間の距離が半導
体単結晶Ｍの直径ｄに相当している。 このため、演算回路５３は、輝度信号の高輝度位置と高
輝度位置との間の距離を計測することにより、半導体単
結晶Ｍの直径ｄを算出する。 ルツボ装置１３Ｇの直径りの算出 パイロスキャナー５２によってルツボ装置並中に収容さ
れた溶融材料Ｗの液面を監視した結果は、ルツボ装置共
の石英ルツボ３１の直径方向にそった第３図のごとき温
度分布信号として演算回路５４に与えられている。 演算回路５４は、温度分布信号のうち温度が低下し始め
る位置がルツボ装置３０（詳細には石英ルツボ３１）の
縁部に対応しているので、温度が低下し始める位置の間
の距離を計測することにより、ルツボ装置共（詳細には
石英ルツボ３１）の直径りを算出する。 ルツボ装置３０の上昇速度Ｖｃの算出 演算回路５３で算出された半導体単結晶Ｍの直径ｄと演
算回路５４によって算出されたルツボ装置３０の直径り
とは、演算回路５６に与えられている。 演算回路５６は、演算回路５５によって算出された引上
手段２６による半導体単結晶Ｍの引上速度ｖｓと予め測
定された半導体単結晶Ｍの密度ρ、および溶融材料Ｗの
密度ρ、とルツボ装置３０の上昇速度Ｖｃとの間で成立
する関係式にしたがってルツボ装置共の上昇速度Ｖｃを
算出し、ルツボ回転昇降装置３４に与えている。ルツボ
回転昇降装置３４は、これにより、ルツボ装ｒａ３０を
適宜の速度で上昇せしめて溶融材料Ｗの液面位置を所望
の高さとできる。 の場合（ｒ ＝ｄ／２． Ｒ＝Ｄ／２１．本発明は、溶
融材料Ｗの液面位置をその関係式で決定される一定の高
さに維持できる。 これに対し、関係式が別の数式で表現される場合、本発
明は、溶融材料Ｗの液面位置をその関係式によって決定
される所望の高さに維持できる。 このため、本発明によれば、ルツボ装置３ｏ中に収容さ
れた溶融材ｔ４ｗの液面位置を所望に応じて高精度に管
理でき、半導体単結晶の品質を改善できる。 ユ旦生廻上 加えて、本発明にかかる半導体単結晶引上装置の一実施
例について、−層十分に理解を深めるために、具体的な
数値などを挙げ説明する。 衷狙廻 本発明にかかる半導体単結晶引上装置刊にょれかってル
ツボ装置共の上昇速度ｖｃを算出して管理したところ、
ルツボ装置並中に収容された溶融材料Ｗの液面位置を一
定の高さ位置に維持でき、その変化量を１＋＋＋＋＋以
内の精度で制御できた。 その結果、半導体単結晶Ｍの無転位化率を。 ８２％とできた。 比較舅 ルツボ装置並中に収容された溶融材ＩＪＷの液面位置を
光学的に監視する従来技術によれば、溶融材料Ｗの液面
位置を一定の高さ位置に維持しようとしたとき、その変
化量を１０ｇｇ−程度の精度でしか制御できなかった。 その結果、半導体単結晶Ｍの無転位化率を７６％とでき
るにすぎなかった。 と −との 一 実施例と比較例とを比較すれば明らかなごとく１本発明
によれば、従来技術に比べ、溶融材料の液面位置を高精
度で管理でき、半導体単結晶の無転位化率を向上できる
ことが判明した。 （３）発明の効果 上述より明らかなように１本発明にかかる半導体単結晶
引上装置では、上述のＥ問題点の解決手段］に明示した
ごとく、溶融材料の液面を監視カメラおよびパイロスキ
ャナーによって監視しておき監視カメラの監視結果から
半導体単結晶の直径を求めかつパイロスキャナーの監視
結果がらルツボ装置の直径を求めることにより、半導体
単結晶の直径とルツボ装置の直径および半導体単結晶の
引上速度と半導体単結晶の密度と溶融材ネ４の密度とル
ツボ装置の上昇速度との間で成立する関係式からルツボ
装置の上昇速度を求めて制御卸し、溶融材料の液面位置
を所望の高さとしてなるので、 （ｉｌ溶融材料の液面の振動に左右されることなく、溶
融材料の液面位置を所望の高さとできる効果 を有し、また １ｉｉ１ルツボ装置の形状に左右されることなく、溶融
材料の液面位置を所望の高さとできる効果 を有し、ひいては （ｉｉｉｌ溶融材料の液面の管理精度を向上でき、半導
体単結晶の品質を改善できる効果 を有する。
第１図は本発明にかかる半導体単結晶引上装置の一実施
例を示すための断面図、第２図および第３図はそれぞれ
第１図実施例の動作を説明するためのグラフである。
例を示すための断面図、第２図および第３図はそれぞれ
第１図実施例の動作を説明するためのグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 引上炉の内部に配置されかつ引上炉の外部に配置され
たルツボ回転昇降装置によって回転されているルツボ装
置中に収容された溶融材料に対して種結晶を浸漬したの
ち、溶融材料の液面位置を所望の高さとするようルツボ
回転昇降装置によってルツボ装置を上昇しつつ、引上手
段によって種結晶を引上げることにより、半導体単結晶
を引上げてなる半導体単結晶引上装置において、 （ａ）ルツボ装置中に収容されている溶融材料の液面を
監視しており、監視結果を画像信号として出力するため
の監視カメラと、 （ｂ）監視カメラから出力された画像信号に基づき半導
体単結晶の直径を算出するための第１の演算回路と、 （ｃ）ルツボ装置中に収容されている溶融材料の液面を
監視しており、監視結果を温度分布信号として出力する
ためのパイロスキャナーと、 （ｄ）パイロスキャナーから出力された温度分布信号に
基づきルツボ装置の直径を算出するための第２の演算回
路と、 （ｅ）引上手段に接続されており、半導体単結晶の引上
速度を算出するための第３の演算回路と、 （ｆ）第１ないし第３の演算回路に対して接続されてお
り、半導体単結晶の直径とルツボ装置の直径と半導体単
結晶の引上速度と予め測定された半導体単結晶の密度お
よび溶融材料の密度とルツボ装置の上昇速度との間で成
立する関係式からルツボ装置の上昇速度を算出しルツボ
回転昇降装置に対して出力するための第４の演算回路と
を備えてなることを特徴とする半導体単結晶引上装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7528990A JP2843098B2 (ja) | 1990-03-23 | 1990-03-23 | 半導体単結晶引上装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7528990A JP2843098B2 (ja) | 1990-03-23 | 1990-03-23 | 半導体単結晶引上装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03275587A true JPH03275587A (ja) | 1991-12-06 |
| JP2843098B2 JP2843098B2 (ja) | 1999-01-06 |
Family
ID=13571931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7528990A Expired - Fee Related JP2843098B2 (ja) | 1990-03-23 | 1990-03-23 | 半導体単結晶引上装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2843098B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016132590A (ja) * | 2015-01-19 | 2016-07-25 | トヨタ自動車株式会社 | 単結晶製造装置 |
| JPWO2021044907A1 (ja) * | 2019-09-03 | 2021-03-11 |
-
1990
- 1990-03-23 JP JP7528990A patent/JP2843098B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016132590A (ja) * | 2015-01-19 | 2016-07-25 | トヨタ自動車株式会社 | 単結晶製造装置 |
| US9982366B2 (en) | 2015-01-19 | 2018-05-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Single crystal production apparatus |
| JPWO2021044907A1 (ja) * | 2019-09-03 | 2021-03-11 | ||
| WO2021044907A1 (ja) * | 2019-09-03 | 2021-03-11 | 国立大学法人東海国立大学機構 | 熱流体状態演算装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2843098B2 (ja) | 1999-01-06 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |