JPS58135197A - 結晶製造装置 - Google Patents

結晶製造装置

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Publication number
JPS58135197A
JPS58135197A JP1506382A JP1506382A JPS58135197A JP S58135197 A JPS58135197 A JP S58135197A JP 1506382 A JP1506382 A JP 1506382A JP 1506382 A JP1506382 A JP 1506382A JP S58135197 A JPS58135197 A JP S58135197A
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JP
Japan
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crystal
diameter
camera
crystals
itv
Prior art date
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Pending
Application number
JP1506382A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshinaru Abe
阿部 昌匠
Kazue Sekikawa
関川 一枝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS58135197A publication Critical patent/JPS58135197A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/20Controlling or regulating
    • C30B15/22Stabilisation or shape controlling of the molten zone near the pulled crystal; Controlling the section of the crystal
    • C30B15/26Stabilisation or shape controlling of the molten zone near the pulled crystal; Controlling the section of the crystal using television detectors; using photo or X-ray detectors

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分計〕 本発明は1C2法(チ、タラルスキー法)を利用した結
晶製造装置の改良に関する。
[発明技術的背景とその問題点〕 従来、CZ結晶を製造するには、第1図に示すように結
晶融液10を収容した石英製ルッケ11において、種結
晶12を結晶融液10につけ引き上げを行表い、一定の
引上操作と融液温度の調整のあとにネックダウン13、
肩づくり14および一定径15の制御を行なっている・
この場合においては、ネックダウン13および肩づ<9
14はオ(レータによりて行なわれるが、一定径になる
とITV 16を固液界面I7にセットし信号レベルを
合せて一定径の自動制御を行なう・なお、第1図中18
はカメラコントローラ、19はモニタ画像をそれぞれ示
している。
ところが、このような従来方法では容易に2値化ができ
る固液界面に幅センサーをセ、トシである九め、石英ル
ツ?11と結晶融液1oとのぬれ性の問題や、融液10
の対流による液面の上下移動によって幅センサーの出力
にノイズが発生し直径±2〔■〕程度の制御しか行なう
ことができなかった。
また、近年マイクロプロセッサ−の開発が急速に進み、
種づけ、ネックダウンおよび贋作シと云うオイレータが
行なっていた操作を自動化しようとする動きが進められ
ている。しかし、成長結晶の外形信号を電気的に取シ出
すことが困礫なためにそれらの動きは停滞している。
〔発明の目的〕
本発明の目的とするところは、結晶外径の直径制御精度
の向上および成長結晶の処理の簡略化をはかシ得て、さ
らに結晶成長工程におけるネックダウン、贋作シおよび
一定直径制御等の自動化に寄与し得る結晶製造装置を提
供することにある。
〔発明の概要〕
結晶外径の直径制御精度を上げるためには、形状が変化
しやすい固液界面をモニタせずに、界面から1〜2〔■
〕程度上の成長結晶の外形を検出すればよい、また±1
00〔μm〕程度の分y!ll′@をセンサーにもたせ
る高倍率の光学系を備え、ネックダウンから一定直径(
100smφ)まで連続的に結晶直径を測定できる幅セ
ンサーが作成できれh高精度の直径制御、ネックダウン
から一定直径制御までの自動化が可能となる。
以上の観点から、本発明では2台のITVカメラを使用
し、それぞれを高倍率にして±100〔μm〕の分解能
とし、測定は固液界面の1〔■〕〜2〔■〕根度上の成
長結晶の外径を2fMを使用して傾斜と外径を測定する
・測定においてネックダウン部は1台で測定しカメラ1
台の測定範囲をこえた時点で2台のカメラを移動させな
がら両端部の位置測定する方式を採用する。
すなわち、本発明は結晶融液を収納したルツがと、この
ルツボ内の結晶融液に種結晶を接触させ該種結晶を引き
上げることによシ得られる結晶インゴットを成長せしめ
る手段と、上記成長中の結晶インゴットの直径をモニタ
する手段とを具備し、上記モニタされ九直径に応じて結
晶引上速度或いは結晶融液温度を制御することによって
一定径の結晶インが、トを得る結晶製造装置において1
前記結晶直径をモニタするセンサーとして2台のITV
を使用し、ネックダウン部t[1のITVで測定し、肩
作シ途中で結晶直径がセンサー視野より大きくなった場
合に第1および第2のITVを使用して結晶インゴット
の両端の位置を測定し、この測定によシ得られた値から
結晶径を算出するようにしたものである。
〔発明の効果〕
従来例が固液界面端部の位置変動しか読みとれなく、シ
かも制御n度が結晶直径の±2〔箇〕ifしかないのに
比して、本発明によれば直径1〜50〔■φ〕li度ま
で(目的とする成長結晶の径まで)±100 (Jim
 )の精度で測定できる・さらに、本発明のセンナによ
れば、直径1〜100 (si ) tで高n度<±1
00μm)で連続的に測定でき、かつ結1両側の傾きが
同時に測定できるため、iイクロコンビ、−夕を使用す
ることで穫づけ後の結晶成長工程の自動化が可能となる
〔発明の実施例〕
第2図および第3図はそれぞれ本発明の一実施例を説明
するためのもので、第2図は幅センサの光学部を示す概
略構成図、第3図は幅センサの全体構成を示す概略構成
図である。第2図において21 a m 2 l bは
光学装置、22a。
22bはマウント、j 3 a # j 3 b Fi
ITV pメラ、24は被測定物を示している・ITV
カメラ23&e23bC)撮像面における視野は25[
sm)×25〔■〕とする。このときのセンサの分解能
は±100〔μm〕である・第3図において拡31はリ
ミットセンナz32he32bは第1および第2のIT
Vカメラ、33m 、33bは移動ステージ、34m、
34bはパルスモータ、35a。
ssbはマグネスケール、56mm36bはモニタTV
、  り7はコントローラを示している。なお、コント
ローラ37は、カメラコントローラ31a1 ドライバ
37 b = ’37 e e A / D変換器37
d1カウンタ37・、CPUJ7fs出力装置37gお
よび操作板37b等から構成されている。
次に、このように構成された本装置の作用を説明する。
第4図は上記実施例装置の動作を示す流れ作業図である
。まず、メイン電源をONにし前記カメラ! 21 #
 32 bを第5図(a)に示す如くそれぞれ原点Sム
e SBへ移動する。続いて、カメラ32&(第1のカ
メラ)のみXo移動する。そして、マグネスケール35
mからXo = Xo十ΔXを読み込みカメラ32mを
第5図(b)に示す基準線Aに合わせる。カメラ32龜
が基準@Aに合った時点でスタート鎧をON L、ネッ
クダウン工程へと移る。ネックダウン工程では、まずサ
ンシリングラインY1ムv Y2ムのデータを読み込み
第5 FIA (c) K示す距離&gbeCtdをそ
れぞれ算出する。結晶外径Wおよび左右の結晶の傾きα
L、αz (W =a + b eαb= (a −e
 )/ L 、 (Xa = (b −d )/ A 
#ΔX=(a −b )/2)を算出する・そして、上
記工程はIkeb*eedがそれぞれ所定の値D1(D
I=6.4■)を越えるまで繰シ返される。
a e b e e * (1)D 1とな−zfc時
点でカメラ32a。
szbを第5図(d)に示す如く移動する。すなわち、
カメラ32aはXA = X□  D!+カメラ32b
はXs = X6 +Dlの位置に移動する。そして、
リニアスケールを読み込みXA、 Xmをリニアスケー
ル値に合わせる。この状態で第5図(、)に示す各サン
プリングラインY1ム、 Y2ム#’YIB s Y2
Bの各データを読み込み、a@1)@e+dをそれぞれ
算出する・次いで一前記と同様にW#αLtα凰、ΔX
(W=2Ih+(e+d )”)を算出するO次いで、
b>Ds或いはa)p、(Ds=3)となるとき再び前
記第5図(d)に示したカメラ32鳳*32bの移動工
程に戻る。b < D s 、IL <Diとなるとき
は前記第5図(・)に示した工程に戻p各値の算出金貸
なう。
次に、本実施例装置を実際の結晶成長の自動化に適用し
九例を第6図乃至第7図を適時参照して説明する拳なお
、図中40は結晶、50は融液を示している。第5図は
ネックダウンの工程を示しており、カメラは32aの1
台のみ使用している・このときの状態は第4図のフロー
チャートのネックダウン工程に対応する。カメラ321
によシサンゾリングラインY1ム、Y2ムにおける長さ
*eb*Wが求められ1結晶外径W (W = a +
 b )、左右の結晶の傾きαL。
α、(αx、=(a−e)/l−αi+−(b  d)
/z)が算出される・そして% apbse*dの各値
が6.4(m)を越えると2台のITVカメラ32a。
JZbを使用し第7図に示す如くして夏作シ部の測定を
始める。このとき、結晶外径はW=2D!+(a + 
b )として算出される。
ま九、一定直径制御は第8図に示す如くして行なう。
かくして得られた結晶は3インチφxi(m)であった
、この実施例における特徴を従来例と比較すると次の通
pである・すなわち、従来例は1.111界面端部の位
置変動しか読みとれなく、しかも制御精度が結晶直径の
±2〔■〕1i度しか無い、しかるに本実施列によると
、直径1〜100〔−φ〕程度まで±100〔踊〕の精
度で測定できる・さらに本実施例の幅セ汚−は既に示し
たように直径1〜100 (vm )まで高精度で連続
的に測定でき、かつ結晶両側の傾きを同時に測定できる
。このため、マイクロコンビ、−夕を使用することで、
種づけ後の結晶成長工程の自動化が可能となる・また、
装置自体の価格は従来例と比較した場合約2倍となって
いるが、本実施例の特徴である結晶成長自動化を主体と
して使用することによ多結晶成長装置をオペレータ1人
で10台程度は監視することができる・しかも、引き上
げられた結晶はあらかじめ想定した外形とほとんど一致
したものが得られる6以上の理由から本装置は、結晶製
造グランドに特に適しておシ、装置価格の高い点は、自
動化による人件費が1/3程度になるため、成長結晶の
価格は30チ程安くなる。
【図面の簡単な説明】
1 第1図は従来のCZ結晶成長装置を示す模式図、第2図
およびWJ3図はそれぞれ本発明の一実施例を説明する
ためのもので第2図は幅センサ七学部を示す概略構成図
、第3図は幅セ汁−全体構成を示す概略構成図、第4図
および第5図(a)〜(@)はそれぞれ上記実施例装置
の動作を説明するためのもので第4図は流れ作業図、′
第5図(a)〜(・)は模式図、第6図乃至第8図はそ
れぞれ実施例装置を実際に結晶成長に使用した時のIT
Vカメラの動をと得られた出力とを示す模式図である。 10・・・結晶融液、11・・・ルツd’、12”・種
結晶、13・・・ネックダウン、14・・・肩作シ部、
15・・・一定直径、16・・・ITVカメラ、11・
・・固液界面、18・・・カメラコントローラ、19・
・・モニタTVs 21 & e 2 l b ””光
学装置、j J & ej 2 b−ffウントs J
 3 a 、 2 J b−・ITVカメラ、31・・
・リミットセンサ、J J h e J 2 b・・・
ITVカメラ、J J a I J S b ”・移動
ステージ、34m、34b=t’ルスモータ、35m、
35b・・・マグネスケール、86mm36b・・・モ
ニタTV%31・・・幅センサコントローラ、40・・
・成長結晶、50・・・結晶融液。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦111 第2図 第3図 W  JRat。 (a)   第51i(b) (C)             (d)(d) 手続補正書(方式) 昭和57年、6月−8日 特許庁長官 島田春樹 殿 1、事件の表示 特−昭57−15063号 2、発明の名称 結晶製造装置 3、補IEをする者 事件との関係 特許出願人 (3υ7)東京芝浦電気株式会社 4、代理人 昭和57年5月25日 6、補正の対象 図   向 7、補正の内容 図面の図番第5図(d)を別紙(=朱筆する通り第5図
(e)と訂正する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 結晶融液を収納したルツゲと、このルツデ内の結晶融液
    に種結晶を接触させ該種結晶を引き上げることによシ結
    晶インゴットを成長せしめる手段と、上記成長中の結晶
    インゴットの直径をモニタする手段とを具備し、上記モ
    ニタされた直径に応じて結晶引上速度或いは結晶融液温
    度を制御することによりて一定径の結晶インゴ、トラ得
    る結晶製造装置において、前記結晶直往をモニタするセ
    ンサーとして2台のITVを使用し、ネックダウン部は
    第1のITVで測定し、肩作り途中で結晶直径がセンサ
    ー視野より大きくなった場合に第1および第2のITV
    を使用して結晶インゴットの両端の位置を測定し、この
    測だによシ得られた値から結晶径を算出することを%微
    とする結晶製造装置。
JP1506382A 1982-02-02 1982-02-02 結晶製造装置 Pending JPS58135197A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0472907A2 (en) * 1990-07-28 1992-03-04 Shin-Etsu Handotai Company Limited Crystal diameter measuring device
WO1998009007A1 (fr) * 1996-08-30 1998-03-05 Sumitomo Metal Industries., Ltd. Procede et appareil de tirage de monocristal
DE19738438B4 (de) * 1997-09-03 2010-04-08 Crystal Growing Systems Gmbh Einrichtung und Verfahren für die Bestimmung des Durchmessers eines Kristalls
JP2013087039A (ja) * 2011-10-21 2013-05-13 Ftb Research Institute Co Ltd 単結晶インゴット直径制御方法

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