JPH06263585A - 単結晶引上げ装置 - Google Patents
単結晶引上げ装置Info
- Publication number
- JPH06263585A JPH06263585A JP6943493A JP6943493A JPH06263585A JP H06263585 A JPH06263585 A JP H06263585A JP 6943493 A JP6943493 A JP 6943493A JP 6943493 A JP6943493 A JP 6943493A JP H06263585 A JPH06263585 A JP H06263585A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- single crystal
- level
- measuring system
- light
- light source
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- Pending
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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】
【目的】 バッチ間での品質差を少なくする。
【構成】 種付け時に、光源１１と受光素子１３によ
り、原料融液３の融液面レベルを測定する。引上げ時に
は、光源１２と受光素子１３により、融液面レベルの測
定を行う。種付け時にも融液面レベルを光学的に測定す
ることにより、操業間でのレベル変動を抑える。
り、原料融液３の融液面レベルを測定する。引上げ時に
は、光源１２と受光素子１３により、融液面レベルの測
定を行う。種付け時にも融液面レベルを光学的に測定す
ることにより、操業間でのレベル変動を抑える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハの製造原
料となるシリコン等の単結晶の製造に使用される単結晶
引上げ装置に関し、特に単結晶への輻射熱の伝達を抑え
る熱遮蔽体を備えた単結晶引上げ装置に関する。
料となるシリコン等の単結晶の製造に使用される単結晶
引上げ装置に関し、特に単結晶への輻射熱の伝達を抑え
る熱遮蔽体を備えた単結晶引上げ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣ，ＬＳＩ等の製造に使用されるシリ
コン等の単結晶を製造する方法としてチョクラルキー法
（ＣＺ法）がよく知られている。この方法では、図１に
示すように、るつぼ１内に収容したシリコン等の原料を
ヒータ２により溶解し、その原料融液３に種結晶を浸し
た後、これを回転させながら上方へ引上げて、種結晶の
下に単結晶４を成長させる。ヒータ２による加熱は単結
晶４の引上げ中も続けられる。
コン等の単結晶を製造する方法としてチョクラルキー法
（ＣＺ法）がよく知られている。この方法では、図１に
示すように、るつぼ１内に収容したシリコン等の原料を
ヒータ２により溶解し、その原料融液３に種結晶を浸し
た後、これを回転させながら上方へ引上げて、種結晶の
下に単結晶４を成長させる。ヒータ２による加熱は単結
晶４の引上げ中も続けられる。
【０００３】この種の単結晶引上げでは、原料融液３お
よびヒータ２からの輻射熱により単結晶４の冷却が阻害
される。最近の研究によれば、この輻射熱による冷却速
度の低下が、ＯＳＦ（酸素誘起積層欠陥）等の結晶欠陥
の原因になることが分かってきた。そのため、単結晶４
の周囲を筒状（通常は逆裁頭円錐形状）の熱遮蔽体５に
より包囲する単結晶引上げ装置が注目を集めている。
よびヒータ２からの輻射熱により単結晶４の冷却が阻害
される。最近の研究によれば、この輻射熱による冷却速
度の低下が、ＯＳＦ（酸素誘起積層欠陥）等の結晶欠陥
の原因になることが分かってきた。そのため、単結晶４
の周囲を筒状（通常は逆裁頭円錐形状）の熱遮蔽体５に
より包囲する単結晶引上げ装置が注目を集めている。
【０００４】一方、この種の引上げでは、るつぼ１内の
原料融液３の融液面レベルが一定に管理される。通常
は、このレベル管理が次のような液面計を用いて行われ
る。原料融液３の融液面に光源６からレーザ光等を入射
し、その反射光を受光素子７で受光する。受光素子７で
の受光位置の変化から、融液面のレベルを求める。求め
た融液面のレベルが所定値となるように、るつぼ１を昇
降させる。
原料融液３の融液面レベルが一定に管理される。通常
は、このレベル管理が次のような液面計を用いて行われ
る。原料融液３の融液面に光源６からレーザ光等を入射
し、その反射光を受光素子７で受光する。受光素子７で
の受光位置の変化から、融液面のレベルを求める。求め
た融液面のレベルが所定値となるように、るつぼ１を昇
降させる。
【０００５】そして、熱遮蔽体５を備えた単結晶引上げ
装置では、単結晶４と熱遮蔽体５の隙間が狭いために、
単結晶４と原料融液３の境界部に表面張力によって生じ
るメニスカスと呼ばれる湾曲した融液面に入射光を当
て、且つ、その反射光を受光できるように、光源６およ
び受光素子７の各光軸が設定される。
装置では、単結晶４と熱遮蔽体５の隙間が狭いために、
単結晶４と原料融液３の境界部に表面張力によって生じ
るメニスカスと呼ばれる湾曲した融液面に入射光を当
て、且つ、その反射光を受光できるように、光源６およ
び受光素子７の各光軸が設定される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、熱遮蔽体５
を備えた単結晶引上げ装置では、融液面レベルの管理が
特に重要である。即ち、るつぼ１内の原料融液３の融液
面レベルが変化すると、図２（Ａ）に示すように、融液
面をシールするＡｒ等のシールドガスの融液面での流速
が変化し、単結晶の〔Ｏｉ〕量が変化する。また、図２
（Ｂ）に示すように、原料融液３から単結晶４が受ける
輻射熱の量も変化する。従って、高精度な融液面レベル
の管理が要求され、その測定精度も高いことが要求され
る。
を備えた単結晶引上げ装置では、融液面レベルの管理が
特に重要である。即ち、るつぼ１内の原料融液３の融液
面レベルが変化すると、図２（Ａ）に示すように、融液
面をシールするＡｒ等のシールドガスの融液面での流速
が変化し、単結晶の〔Ｏｉ〕量が変化する。また、図２
（Ｂ）に示すように、原料融液３から単結晶４が受ける
輻射熱の量も変化する。従って、高精度な融液面レベル
の管理が要求され、その測定精度も高いことが要求され
る。
【０００７】このような要求に対し、熱遮蔽体５を備え
た従来の単結晶引上げ装置では、単結晶４の引上げ中
は、液面計により融液面のレベルが±0.３ｍｍ程度の精
度で測定される。しかし、正規の太さの単結晶４が引き
上げられ始めるまでの所謂種付け時には、入射光が当た
る融液面が平坦となり、反射光の光路が受光素子７の光
軸から大きく離れ、融液面のレベル測定が不可能とな
る。そのため、種付け時にはやむなく、融液面のレベル
が目視によって検出されていた。
た従来の単結晶引上げ装置では、単結晶４の引上げ中
は、液面計により融液面のレベルが±0.３ｍｍ程度の精
度で測定される。しかし、正規の太さの単結晶４が引き
上げられ始めるまでの所謂種付け時には、入射光が当た
る融液面が平坦となり、反射光の光路が受光素子７の光
軸から大きく離れ、融液面のレベル測定が不可能とな
る。そのため、種付け時にはやむなく、融液面のレベル
が目視によって検出されていた。
【０００８】しかし、目視精度は±2.０ｍｍ程度と、液
面計の測定精度に比して著しく劣る。しかも、その目視
測定されたレベルに基づいて液面計が初期設定される。
そのため、融液面のレベルが操業のたびに大きくばらつ
く。
面計の測定精度に比して著しく劣る。しかも、その目視
測定されたレベルに基づいて液面計が初期設定される。
そのため、融液面のレベルが操業のたびに大きくばらつ
く。
【０００９】その結果として、製造された単結晶の〔Ｏ
ｉ〕量が操業間で大きくばらつく。そのばらつきは本発
明者らの調査によれば１ｍｍのレベル差に対して0.１５
×１０17atomc/ccに及ぶ。
ｉ〕量が操業間で大きくばらつく。そのばらつきは本発
明者らの調査によれば１ｍｍのレベル差に対して0.１５
×１０17atomc/ccに及ぶ。
【００１０】しかも、単結晶が受ける輻射熱量が変化
し、単結晶の冷却速度が変わるため、結晶品質への影響
が懸念されると共に、単結晶の直径変動等が生じ、操業
安定性が悪化する。
し、単結晶の冷却速度が変わるため、結晶品質への影響
が懸念されると共に、単結晶の直径変動等が生じ、操業
安定性が悪化する。
【００１１】更に、単結晶の引上げ中は光学的センサに
より単結晶の直径が測定されるが、そのピント合わせが
種付け時に測定した融液面レベルに基づいて行われるた
め、直径計測精度も操業のたびにばらついてしまう。
より単結晶の直径が測定されるが、そのピント合わせが
種付け時に測定した融液面レベルに基づいて行われるた
め、直径計測精度も操業のたびにばらついてしまう。
【００１２】本発明の目的は、熱遮蔽体に起因する操業
間の融液面レベル変動を防止できる単結晶引上げ装置を
提供することにある。
間の融液面レベル変動を防止できる単結晶引上げ装置を
提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の単結晶引上げ装
置は、原料融液から引き上げられる単結晶の周囲を覆う
筒状の熱遮蔽体を備えた単結晶引上げ装置において、単
結晶と原料融液の境界部に生じる湾曲した融液面に対し
て光軸を設定して、その融液面のレベルを光学的に測定
する第１の測定系と、前記原料融液の平坦な融液面に対
して光軸を設定して、その融液面のレベルを光学的に測
定する第２の測定系とを具備することを特徴とする。
置は、原料融液から引き上げられる単結晶の周囲を覆う
筒状の熱遮蔽体を備えた単結晶引上げ装置において、単
結晶と原料融液の境界部に生じる湾曲した融液面に対し
て光軸を設定して、その融液面のレベルを光学的に測定
する第１の測定系と、前記原料融液の平坦な融液面に対
して光軸を設定して、その融液面のレベルを光学的に測
定する第２の測定系とを具備することを特徴とする。
【００１４】
【作用】第２の測定系により種付け時の融液面レベルが
高精度に測定される。単結晶の引上げ中は、第１の測定
系により融液面レベルが測定される。
高精度に測定される。単結晶の引上げ中は、第１の測定
系により融液面レベルが測定される。
【００１５】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。図３は本
発明を実施した単結晶引上げ装置の一例についてその主
要部を示す立面図、図４はその平面図である。
発明を実施した単結晶引上げ装置の一例についてその主
要部を示す立面図、図４はその平面図である。
【００１６】本引上げ装置は、図１の従来装置とは液面
計が異なる。液面計以外は同一構成であるので、同一部
分に同一番号を付して詳しい説明を省略する。
計が異なる。液面計以外は同一構成であるので、同一部
分に同一番号を付して詳しい説明を省略する。
【００１７】本引上げ装置に装備された液面計は、るつ
ぼ１内の原料融液３から引き上げられる単結晶４とこれ
を包囲する熱遮蔽体５との間を通して、単結晶４周囲の
融液面にレーザ光を照射する２つの光源１１，１２と、
その融液面からの反射光を受光する一つの受光素子１３
とを有している。入射光が当たる融液面は、種付け時に
は平坦であるが、単結晶４の引上げ時には表面張力によ
って湾曲する。
ぼ１内の原料融液３から引き上げられる単結晶４とこれ
を包囲する熱遮蔽体５との間を通して、単結晶４周囲の
融液面にレーザ光を照射する２つの光源１１，１２と、
その融液面からの反射光を受光する一つの受光素子１３
とを有している。入射光が当たる融液面は、種付け時に
は平坦であるが、単結晶４の引上げ時には表面張力によ
って湾曲する。
【００１８】光源１１と受光素子１３は、入射融液面が
平坦な場合を想定した光軸設定となっていて、第２の測
定系を構成する。光源１２と受光素子１３は、入射融液
面が湾曲した場合を想定した光軸設定となっていて、第
１の測定系を構成する。受光素子１３は、いずれの場合
も受光位置の変化に基づいて、融液面レベルの測定に必
要なデータを図示されないレベル演算器に与える。
平坦な場合を想定した光軸設定となっていて、第２の測
定系を構成する。光源１２と受光素子１３は、入射融液
面が湾曲した場合を想定した光軸設定となっていて、第
１の測定系を構成する。受光素子１３は、いずれの場合
も受光位置の変化に基づいて、融液面レベルの測定に必
要なデータを図示されないレベル演算器に与える。
【００１９】本引上げ装置では、種付け時の平坦な融液
面のレベルが、光源１１と受光素子１３（第２の測定
系）を用いて高精度に測定される。単結晶４の引上げが
開始されると、光源が１１から１２に切り換わり、光源
１２と受光素子１３（第１の測定系）を用いて、湾曲し
た融液面のレベルが測定される。第１の測定系の初期設
定は、第２の測定系を用いて測定したレベルに基づいて
行われる。従って、操業間での融液面レベルのばらつき
が、液面計の精度である±0.３ｍｍ程度まで抑制され
る。
面のレベルが、光源１１と受光素子１３（第２の測定
系）を用いて高精度に測定される。単結晶４の引上げが
開始されると、光源が１１から１２に切り換わり、光源
１２と受光素子１３（第１の測定系）を用いて、湾曲し
た融液面のレベルが測定される。第１の測定系の初期設
定は、第２の測定系を用いて測定したレベルに基づいて
行われる。従って、操業間での融液面レベルのばらつき
が、液面計の精度である±0.３ｍｍ程度まで抑制され
る。
【００２０】これにより、融液面と熱遮蔽体５の間隔が
操業のたびに一定に保たれ、その結果例えば単結晶の
〔Ｏｉ〕量の操業間のばらつきは、種付け時のレベル測
定を目視で行った場合の±0.３０×１０17atomc/ccから
±0.０５×１０17atomc/ccに大幅に小さくなる。
操業のたびに一定に保たれ、その結果例えば単結晶の
〔Ｏｉ〕量の操業間のばらつきは、種付け時のレベル測
定を目視で行った場合の±0.３０×１０17atomc/ccから
±0.０５×１０17atomc/ccに大幅に小さくなる。
【００２１】また、単結晶が受ける輻射熱量が安定し、
ＯＳＦ等の結晶欠陥のおそれがなくなると共に、単結晶
の直径安定化等により操業安定性が改善される。
ＯＳＦ等の結晶欠陥のおそれがなくなると共に、単結晶
の直径安定化等により操業安定性が改善される。
【００２２】また、引上げ中の単結晶の直径が光学的セ
ンサにより測定され、そのピント合わせが種付け時に測
定した融液面レベルに基づいて行われる。種付け時の測
定レベルにばらつきが少ないため、光学的センサのピン
ト合わせが常に正確となり、直径計測精度の操業間のば
らつきも少なくなる。
ンサにより測定され、そのピント合わせが種付け時に測
定した融液面レベルに基づいて行われる。種付け時の測
定レベルにばらつきが少ないため、光学的センサのピン
ト合わせが常に正確となり、直径計測精度の操業間のば
らつきも少なくなる。
【００２３】なお、上記実施例は設備費節減のため、第
１の測定系と第２の測定系との間で受光素子を共用して
いるが、光源を共用することもでき、更には両方を共用
することもできる。両方を共用した場合は、光源および
受光素子の少なくとも一方を、種付け時にはその測定位
置に、引き上げる時にはその測定位置にそれぞれ移動さ
せることが必要である。
１の測定系と第２の測定系との間で受光素子を共用して
いるが、光源を共用することもでき、更には両方を共用
することもできる。両方を共用した場合は、光源および
受光素子の少なくとも一方を、種付け時にはその測定位
置に、引き上げる時にはその測定位置にそれぞれ移動さ
せることが必要である。
【００２４】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の単結晶引上げ装置は、熱遮蔽体を装備する装置におい
てこれまで放置されていた種付け時の融液面レベルの問
題を解決し、単結晶の品質向上および安定化に多大の効
果を発揮する。
の単結晶引上げ装置は、熱遮蔽体を装備する装置におい
てこれまで放置されていた種付け時の融液面レベルの問
題を解決し、単結晶の品質向上および安定化に多大の効
果を発揮する。
【図１】単結晶引上げの概念図である。
【図２】融液面のレベル変動に起因する問題を説明する
ための模式図である。
ための模式図である。
【図３】本発明を実施した単結晶引上げ装置の一例につ
いてその主要部を示す立面図である。
いてその主要部を示す立面図である。
【図４】その主要部の平面図である。
１ るつぼ ２ ヒータ ３ 原料融液 ４ 単結晶 ５ 熱遮蔽体 １１，１２ 光源 １３ 受光素子
Claims (3)
- 【請求項１】 原料融液から引き上げられる単結晶の周
囲を覆う筒状の熱遮蔽体を備えた単結晶引上げ装置にお
いて、単結晶と原料融液の境界部に生じる湾曲した融液
面に対して光軸を設定して、その融液面のレベルを光学
的に測定する第１の測定系と、前記原料融液の平坦な融
液面に対して光軸を設定して、その融液面のレベルを光
学的に測定する第２の測定系とを具備することを特徴と
する単結晶引上げ装置。 - 【請求項２】 第１の測定系と第２の測定系が光源また
は受光部を共用することを特徴とする請求項１に記載の
単結晶引上げ装置。 - 【請求項３】 第１の測定系と第２の測定系が光源およ
び受光部を共用し、光源および／または受光部が光軸の
移動に追従する可動構造であることを特徴とする請求項
１に記載の単結晶引上げ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6943493A JPH06263585A (ja) | 1993-03-03 | 1993-03-03 | 単結晶引上げ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6943493A JPH06263585A (ja) | 1993-03-03 | 1993-03-03 | 単結晶引上げ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06263585A true JPH06263585A (ja) | 1994-09-20 |
Family
ID=13402531
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6943493A Pending JPH06263585A (ja) | 1993-03-03 | 1993-03-03 | 単結晶引上げ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06263585A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007308335A (ja) * | 2006-05-18 | 2007-11-29 | Covalent Materials Corp | 単結晶引上げ方法 |
| JP2008189522A (ja) * | 2007-02-06 | 2008-08-21 | Covalent Materials Corp | 単結晶の製造方法 |
-
1993
- 1993-03-03 JP JP6943493A patent/JPH06263585A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007308335A (ja) * | 2006-05-18 | 2007-11-29 | Covalent Materials Corp | 単結晶引上げ方法 |
| JP2008189522A (ja) * | 2007-02-06 | 2008-08-21 | Covalent Materials Corp | 単結晶の製造方法 |
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