JPH04300283A - Ｃｚ法における液面レベル測定法 - Google Patents
Ｃｚ法における液面レベル測定法Info
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- JPH04300283A JPH04300283A JP8987391A JP8987391A JPH04300283A JP H04300283 A JPH04300283 A JP H04300283A JP 8987391 A JP8987391 A JP 8987391A JP 8987391 A JP8987391 A JP 8987391A JP H04300283 A JPH04300283 A JP H04300283A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (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
【０００１】本発明は、ＣＺ法により単結晶を製造する
際の液面レベル測定法に関する。
際の液面レベル測定法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の素材として使用されるシリ
コン等の単結晶を製造する方法として、ＣＺ法がある。 ＣＺ法による単結晶の製造では、堆堝内で溶融されたシ
リコン等の融液を堆堝から徐々に引き上げて単結晶とな
す。このとき、融液の液面レベルを一定に管理すること
は、単結晶の直径精度および酸素濃度をコントロールす
る上で必要不可欠な技術とされている。そのため、引き
上げの全期間を通じて液面レベルが測定され、測定され
た液面レベルが一定になるように、堆堝の高さや単結晶
の引き上げ速度等が総括的に制御される。
コン等の単結晶を製造する方法として、ＣＺ法がある。 ＣＺ法による単結晶の製造では、堆堝内で溶融されたシ
リコン等の融液を堆堝から徐々に引き上げて単結晶とな
す。このとき、融液の液面レベルを一定に管理すること
は、単結晶の直径精度および酸素濃度をコントロールす
る上で必要不可欠な技術とされている。そのため、引き
上げの全期間を通じて液面レベルが測定され、測定され
た液面レベルが一定になるように、堆堝の高さや単結晶
の引き上げ速度等が総括的に制御される。
【０００３】堆堝内の融液の液面レベルを測定する方法
としては、単結晶引上量と堆堝内の融液残量との測定デ
ータから、液面レベルを算出する方法が、古くから実施
されている。また、最近では、融液の液面にレーザ光を
照射し、その反射光を用いて液面レベルを光学的に測定
する方法も、実施されている。
としては、単結晶引上量と堆堝内の融液残量との測定デ
ータから、液面レベルを算出する方法が、古くから実施
されている。また、最近では、融液の液面にレーザ光を
照射し、その反射光を用いて液面レベルを光学的に測定
する方法も、実施されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、単結晶
引上量と堆堝内の融液残量とから液面レベルを算出する
方法は、液面レベルを直接監視する方法ではないので、
堆堝の変形等による影響を強く受け、測定精度が充分と
は言えない。これに対し、レーザ光を用いた光学的測定
法は、原理的には高精度な方法である。しかし、実際の
操作では、液面の振動や表面張力による歪みなどのため
に、光軸が振れ、受光エラーの危険性が高く、また、そ
れに伴って、受光素子の位置設定が煩雑になるほどの作
業上の問題も生じる。
引上量と堆堝内の融液残量とから液面レベルを算出する
方法は、液面レベルを直接監視する方法ではないので、
堆堝の変形等による影響を強く受け、測定精度が充分と
は言えない。これに対し、レーザ光を用いた光学的測定
法は、原理的には高精度な方法である。しかし、実際の
操作では、液面の振動や表面張力による歪みなどのため
に、光軸が振れ、受光エラーの危険性が高く、また、そ
れに伴って、受光素子の位置設定が煩雑になるほどの作
業上の問題も生じる。
【０００５】本発明の目的は、高精度で且つ作業性が良
好なＣＺ法における液面レベル測定法を提供することに
ある。
好なＣＺ法における液面レベル測定法を提供することに
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の液面レベル測定
法は、ＣＺ法による単結晶の製造において、堆堝内の融
液の液面から発せられる光をレンズにより集光し、その
光路上における焦点の位置変動を検出することより、液
面レベルを測定することを特徴としてなる。
法は、ＣＺ法による単結晶の製造において、堆堝内の融
液の液面から発せられる光をレンズにより集光し、その
光路上における焦点の位置変動を検出することより、液
面レベルを測定することを特徴としてなる。
【０００７】
【作用】図１は本発明における液面レベルの測定原理を
示す模式図である。堆堝内の融液４の液面から発せられ
る光がレンズ１１により集光される。その光路上に複数
の受光素子１３ａ〜１３ｃを、レンズ１１からの距離を
変えて設置し、液面が基準レベルのときに受光素子１３
ｂに焦点が結ばれると仮定する。そうすると、液面レベ
ルが基準レベルのときは、図１（Ａ）に示すように、受
光素子１３ｂにおける受光量が最大となる。液面レベル
が基準レベルより高くなると、図１（Ｂ）に示すように
、焦点がレンズ１１から離れ、レンズ１１から離れた受
光素子１３ａにおける受光量が増大する。液面レベルが
基準レベルより低くなると、図１（Ｃ）に示すように、
焦点がレンズ１１に近づき、レンズ１１に近い受光素子
１３ｃにおける受光量が増大する。従って、光路上にお
ける焦点の位置変動から液面レベルが測定される。
示す模式図である。堆堝内の融液４の液面から発せられ
る光がレンズ１１により集光される。その光路上に複数
の受光素子１３ａ〜１３ｃを、レンズ１１からの距離を
変えて設置し、液面が基準レベルのときに受光素子１３
ｂに焦点が結ばれると仮定する。そうすると、液面レベ
ルが基準レベルのときは、図１（Ａ）に示すように、受
光素子１３ｂにおける受光量が最大となる。液面レベル
が基準レベルより高くなると、図１（Ｂ）に示すように
、焦点がレンズ１１から離れ、レンズ１１から離れた受
光素子１３ａにおける受光量が増大する。液面レベルが
基準レベルより低くなると、図１（Ｃ）に示すように、
焦点がレンズ１１に近づき、レンズ１１に近い受光素子
１３ｃにおける受光量が増大する。従って、光路上にお
ける焦点の位置変動から液面レベルが測定される。
【０００８】
【実施例】以下に本発明の実施例を図２、図３、図４に
基づいて説明する。
基づいて説明する。
【０００９】図２は本発明法を用いた単結晶製造の概要
を示す模式図である。単結晶の製造では、チャンバー１
内で、堆堝２内に収容された原料がヒータ３により溶融
される。その融液４は、引上装置５により堆堝２から徐
々に引き上げられて単結晶６とされる。引き上げ中、融
液４の液面レベルを一定に保つため、昇降装置７により
堆堝２が駆動される。引上装置５、昇降装置７は、本発
明法に使用されるカメラ８と共に、ＣＰＵ９により総括
的にコントロールされる。
を示す模式図である。単結晶の製造では、チャンバー１
内で、堆堝２内に収容された原料がヒータ３により溶融
される。その融液４は、引上装置５により堆堝２から徐
々に引き上げられて単結晶６とされる。引き上げ中、融
液４の液面レベルを一定に保つため、昇降装置７により
堆堝２が駆動される。引上装置５、昇降装置７は、本発
明法に使用されるカメラ８と共に、ＣＰＵ９により総括
的にコントロールされる。
【００１０】図３は本発明による液面レベル測定の概要
を示す模式図である。本発明法では、堆堝２内の融液４
の液面から発せられる光が、カメラ８のレンズ１１によ
り集められる。集められた光は、レンズ１１の後方に傾
斜配置された反射板１２の非鏡面反射面により乱反射さ
れる。乱反射された光は、反射板１２の反射面に平行な
平面Ｘ−Ｘ上に焦点を結び、平面Ｘ−Ｘに沿って配設さ
れた複数の受光素子１３ａ〜１３ｃに入光する。受光素
子１３ａ〜１３ｃは、反射板１２の反射面からの距離が
順に近くなるように配設され、液面レベルが基準レベル
のとき、平面Ｘ−Ｘが受光素子１３ｂの受光面に一致す
るようになっている。
を示す模式図である。本発明法では、堆堝２内の融液４
の液面から発せられる光が、カメラ８のレンズ１１によ
り集められる。集められた光は、レンズ１１の後方に傾
斜配置された反射板１２の非鏡面反射面により乱反射さ
れる。乱反射された光は、反射板１２の反射面に平行な
平面Ｘ−Ｘ上に焦点を結び、平面Ｘ−Ｘに沿って配設さ
れた複数の受光素子１３ａ〜１３ｃに入光する。受光素
子１３ａ〜１３ｃは、反射板１２の反射面からの距離が
順に近くなるように配設され、液面レベルが基準レベル
のとき、平面Ｘ−Ｘが受光素子１３ｂの受光面に一致す
るようになっている。
【００１１】図４は受光素子１３ａ〜１３ｃにおける受
光量の変化を示す模式図である。堆堝２内の融液４の液
面レベルが基準レベルのときは、焦点を結ぶ平面Ｘ−Ｘ
が受光素子１３ｂの受光面に一致するので、図４（Ａ）
に示すように、受光素子１３ｂにおける受光量が最も多
くなり、受光素子１３ａ，１３ｃにおける受光量は、こ
れより少なくなる。融液４の液面レベルが基準レベルよ
り高くなると、焦点の位置する平面Ｘ−Ｘが反射板１２
の反射面から遠ざかり、その結果、図４（Ｂ）に示すよ
うに、受光素子１３ａにおける受光量が最大となり、受
光素子１３ｂ，１３ｃの順で受光量が少なくなる。融液
の液面レベルが基準レベルより低くなると、焦点の位置
する平面Ｘ−Ｘが反射板１２の反射面に近づき、その結
果、図４（Ｃ）に示すように、受光量は受光素子１３ｃ
，１３ｂ，１３ａの順で減少するパターンに変化する。
光量の変化を示す模式図である。堆堝２内の融液４の液
面レベルが基準レベルのときは、焦点を結ぶ平面Ｘ−Ｘ
が受光素子１３ｂの受光面に一致するので、図４（Ａ）
に示すように、受光素子１３ｂにおける受光量が最も多
くなり、受光素子１３ａ，１３ｃにおける受光量は、こ
れより少なくなる。融液４の液面レベルが基準レベルよ
り高くなると、焦点の位置する平面Ｘ−Ｘが反射板１２
の反射面から遠ざかり、その結果、図４（Ｂ）に示すよ
うに、受光素子１３ａにおける受光量が最大となり、受
光素子１３ｂ，１３ｃの順で受光量が少なくなる。融液
の液面レベルが基準レベルより低くなると、焦点の位置
する平面Ｘ−Ｘが反射板１２の反射面に近づき、その結
果、図４（Ｃ）に示すように、受光量は受光素子１３ｃ
，１３ｂ，１３ａの順で減少するパターンに変化する。
【００１２】本発明法では、受光素子１３ａ，１３ｂ，
１３ｃにおける受光量のパターンを検出することより、
焦点の位置変動を捉え、液面レベルを測定する。測定に
必要な演算はＣＰＵ９で行われ、ＣＰＵ９は、測定した
液面レベルが一定に維持されるように、引上装置５、昇
降装置７およびヒータ３を制御する。受光素子の数は必
要とする精度に応じて適宜決められ、通常は５〜７個に
設定される。
１３ｃにおける受光量のパターンを検出することより、
焦点の位置変動を捉え、液面レベルを測定する。測定に
必要な演算はＣＰＵ９で行われ、ＣＰＵ９は、測定した
液面レベルが一定に維持されるように、引上装置５、昇
降装置７およびヒータ３を制御する。受光素子の数は必
要とする精度に応じて適宜決められ、通常は５〜７個に
設定される。
【００１３】本発明法によれば、液面レベルが直接光学
的に測定されるので、堆堝２の変形などによる影響が排
除されると共に、受光エラーの危険性も排除され、高精
度な測定が可能となり、且つ、受光素子の位置設定等の
作業も容易となる。また、反射板１２による乱反射を用
いることにより、カメラ８のレンズ１１により集められ
た光が受光素子１３ａ，１３ｂ，１３ｃの方向へ均等に
向かい、各受光素子での受光量の比較が簡単かつ高精度
に行われる。
的に測定されるので、堆堝２の変形などによる影響が排
除されると共に、受光エラーの危険性も排除され、高精
度な測定が可能となり、且つ、受光素子の位置設定等の
作業も容易となる。また、反射板１２による乱反射を用
いることにより、カメラ８のレンズ１１により集められ
た光が受光素子１３ａ，１３ｂ，１３ｃの方向へ均等に
向かい、各受光素子での受光量の比較が簡単かつ高精度
に行われる。
【００１４】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のＣＺ法における液面レベル測定法は、液面から発せら
れる光から直接的に液面レベルを測定するので、測定精
度が高く、しかも、液面の振動や表面張力による歪みな
どに起因する光軸の振れが吸収され、受光エラーによる
測定精度の低下や受光素子の位置設定の煩雑さからも解
放される。
のＣＺ法における液面レベル測定法は、液面から発せら
れる光から直接的に液面レベルを測定するので、測定精
度が高く、しかも、液面の振動や表面張力による歪みな
どに起因する光軸の振れが吸収され、受光エラーによる
測定精度の低下や受光素子の位置設定の煩雑さからも解
放される。
【図１】本発明法の測定原理を示す模式図である。
【図２】本発明法を使用した単結晶製造の概要を示す模
式図である。
式図である。
【図３】本発明法による液面レベル測定の概念を示す模
式図である。
式図である。
【図４】本発明法における受光素子の受光量変化を示す
模式図である。
模式図である。
２ 堆堝
４ 融液
６ 単結晶
８ カメラ
１１ レンズ
１２ 反射板
１３ａ〜１３ｃ 受光素子
Claims (2)
- 【請求項１】 ＣＺ法による単結晶の製造において、
堆堝内の融液の液面から発せられる光をレンズにより集
光し、その光路上における焦点の位置変動を検出するこ
とより、液面レベルを測定することを特徴とするＣＺ法
における液面レベル測定法。 - 【請求項２】 ＣＺ法による単結晶の製造において、
堆堝内の融液の液面から発せられる光をレンズにより集
め、集めた光を反射板により乱反射させて、反射板から
の距離が異なる複数の受光素子に受光させ、複数の受光
素子における受光量の変化から、焦点の位置変動を検出
することより、液面レベルを測定することを特徴とする
ＣＺ法における液面レベル測定法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8987391A JPH04300283A (ja) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | Ｃｚ法における液面レベル測定法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8987391A JPH04300283A (ja) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | Ｃｚ法における液面レベル測定法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04300283A true JPH04300283A (ja) | 1992-10-23 |
Family
ID=13982888
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8987391A Pending JPH04300283A (ja) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | Ｃｚ法における液面レベル測定法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04300283A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5653799A (en) * | 1995-06-02 | 1997-08-05 | Memc Electronic Materials, Inc. | Method for controlling growth of a silicon crystal |
| US5656078A (en) * | 1995-11-14 | 1997-08-12 | Memc Electronic Materials, Inc. | Non-distorting video camera for use with a system for controlling growth of a silicon crystal |
| US5846318A (en) * | 1997-07-17 | 1998-12-08 | Memc Electric Materials, Inc. | Method and system for controlling growth of a silicon crystal |
| US5922127A (en) * | 1997-09-30 | 1999-07-13 | Memc Electronic Materials, Inc. | Heat shield for crystal puller |
| US6171391B1 (en) | 1998-10-14 | 2001-01-09 | Memc Electronic Materials, Inc. | Method and system for controlling growth of a silicon crystal |
-
1991
- 1991-03-27 JP JP8987391A patent/JPH04300283A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5653799A (en) * | 1995-06-02 | 1997-08-05 | Memc Electronic Materials, Inc. | Method for controlling growth of a silicon crystal |
| US5665159A (en) * | 1995-06-02 | 1997-09-09 | Memc Electronic Materials, Inc. | System for controlling growth of a silicon crystal |
| US5656078A (en) * | 1995-11-14 | 1997-08-12 | Memc Electronic Materials, Inc. | Non-distorting video camera for use with a system for controlling growth of a silicon crystal |
| US5846318A (en) * | 1997-07-17 | 1998-12-08 | Memc Electric Materials, Inc. | Method and system for controlling growth of a silicon crystal |
| US5922127A (en) * | 1997-09-30 | 1999-07-13 | Memc Electronic Materials, Inc. | Heat shield for crystal puller |
| US6053974A (en) * | 1997-09-30 | 2000-04-25 | Memc Electronic Materials, Inc. | Heat shield for crystal puller |
| US6171391B1 (en) | 1998-10-14 | 2001-01-09 | Memc Electronic Materials, Inc. | Method and system for controlling growth of a silicon crystal |
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