JPS61122188A - 半導体結晶引上機 - Google Patents
半導体結晶引上機Info
- Publication number
- JPS61122188A JPS61122188A JP24351284A JP24351284A JPS61122188A JP S61122188 A JPS61122188 A JP S61122188A JP 24351284 A JP24351284 A JP 24351284A JP 24351284 A JP24351284 A JP 24351284A JP S61122188 A JPS61122188 A JP S61122188A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crystal
- pulled
- pulling
- molten liquid
- image sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-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
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/20—Controlling or regulating
- C30B15/22—Stabilisation or shape controlling of the molten zone near the pulled crystal; Controlling the section of the crystal
- C30B15/26—Stabilisation 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)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
- 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
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、チョクツルスキー法による半導体結晶引上機
に係シ、特に結晶引上の制御に必要な引上結晶、融液面
およびそれらの間に生ずるフュージョン°リングの状態
を自動的に観察する手段に関するものである。
に係シ、特に結晶引上の制御に必要な引上結晶、融液面
およびそれらの間に生ずるフュージョン°リングの状態
を自動的に観察する手段に関するものである。
チョクツルスキー法による半導体結晶引上げは、ｔずル
ツ♂内に投入した半導体原料を溶融し、その融液の温度
を結晶成長に適した温度に制御しつつ、該融液に種結晶
を接触させ、融液と種結晶を相対的に回転させながら成
長する結晶の直径を制御しつつ引上げることにより行う
ものであるが、これを自動化するためには、まず、半導
体原料が完全に溶融したかどうかの判断、融液の温度、
ならびに引上げられつつある結晶の直径の測定を自動的
に行々う必要がある。
ツ♂内に投入した半導体原料を溶融し、その融液の温度
を結晶成長に適した温度に制御しつつ、該融液に種結晶
を接触させ、融液と種結晶を相対的に回転させながら成
長する結晶の直径を制御しつつ引上げることにより行う
ものであるが、これを自動化するためには、まず、半導
体原料が完全に溶融したかどうかの判断、融液の温度、
ならびに引上げられつつある結晶の直径の測定を自動的
に行々う必要がある。
しかして、融液の温度は、光学的な温度センナによシ行
ない、半導体原料の溶融判定は融液面上のある部分を光
検出器で観察し、融液と固体原料との輝度の差から行な
い、さらに結晶の直径測定は引上結晶と融液との間に生
ずる輝度の高いフユーゾ、ンリングの位置を光検出器や
テレビカメラを用いて観察することにより行なっている
が、従来の光検出器を用いた融液面および７ユージ、ン
リングの観察は、スポット的な観察であるため的確な観
察ができず、またテレビカメラを用いたものは検出信号
の処理がめんどうで装置が高価であると共に、最近注目
されつつある磁場内列上げの場合、電磁力の影響を受け
て峡像信号にゆがみを発生し、正確な直径測定ができな
い。
ない、半導体原料の溶融判定は融液面上のある部分を光
検出器で観察し、融液と固体原料との輝度の差から行な
い、さらに結晶の直径測定は引上結晶と融液との間に生
ずる輝度の高いフユーゾ、ンリングの位置を光検出器や
テレビカメラを用いて観察することにより行なっている
が、従来の光検出器を用いた融液面および７ユージ、ン
リングの観察は、スポット的な観察であるため的確な観
察ができず、またテレビカメラを用いたものは検出信号
の処理がめんどうで装置が高価であると共に、最近注目
されつつある磁場内列上げの場合、電磁力の影響を受け
て峡像信号にゆがみを発生し、正確な直径測定ができな
い。
本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的
とするところは、電磁力に影響されることなく、信号処
理も比較的簡単で安価に製作できると共に、半導体原料
の溶融判定や７１−ジ、ンリングの観察を的確に行なう
ことのできる半導体結晶引上機を提供しようとするもの
であるＯ 〔発明の概要〕 本発明は上記目的を達成するため、引上結晶の融液面に
おける中心部近傍を含み引上結晶を横切りて観察する一
次元イメージセンサを設け、この−次元イメージセンサ
によυ引上結晶、融液面およびそれらの間に生ずる７、
−ジョンリングを検知するようにしたものである。
とするところは、電磁力に影響されることなく、信号処
理も比較的簡単で安価に製作できると共に、半導体原料
の溶融判定や７１−ジ、ンリングの観察を的確に行なう
ことのできる半導体結晶引上機を提供しようとするもの
であるＯ 〔発明の概要〕 本発明は上記目的を達成するため、引上結晶の融液面に
おける中心部近傍を含み引上結晶を横切りて観察する一
次元イメージセンサを設け、この−次元イメージセンサ
によυ引上結晶、融液面およびそれらの間に生ずる７、
−ジョンリングを検知するようにしたものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を第１図ないし第゛１図によ）説
明する。第１図において、ｌはチャンバ、２はルツボ、
３は融液、４４引上けられている結晶、Ｓは種結晶、６
は引上軸である。これらは公知の半導体結晶引上機と同
様であるため、詳細な説明は省略する。７ｍ 、７ｂは
チャンバ１の観察窓８に設けられた石英ガラス、９は９
５チ程度の熱線を遮へいする遮光ガラスである。１０は
レンズ系を内蔵した一次元イメージセンサで、ＣＣＤ（
チャージ・カップルド・デバイス）を用いたものであシ
、実際に使用したものは素子数が２０４８個のものでお
る。なお。
明する。第１図において、ｌはチャンバ、２はルツボ、
３は融液、４４引上けられている結晶、Ｓは種結晶、６
は引上軸である。これらは公知の半導体結晶引上機と同
様であるため、詳細な説明は省略する。７ｍ 、７ｂは
チャンバ１の観察窓８に設けられた石英ガラス、９は９
５チ程度の熱線を遮へいする遮光ガラスである。１０は
レンズ系を内蔵した一次元イメージセンサで、ＣＣＤ（
チャージ・カップルド・デバイス）を用いたものであシ
、実際に使用したものは素子数が２０４８個のものでお
る。なお。
１１はフィルタである。
前記−次元イメージセンサ１０は、第１図および第２図
に示すように、引上結晶４の融液面３ａ上における中心
部近傍を通る直ＪｉＡ−Ａ（第２図参照）を観察すべく
ルツｚ２に対し斜め上方からルツぎ２内に向けられ・て
いる。そこで、実際には、融液面３＆上の前記直線Ａ−
Ａとその中央部に位置する引上結晶４の側面さらにはル
ツボ２の内壁面近傍を観察視野とするようになっている
。第２図において、１２はフ。
に示すように、引上結晶４の融液面３ａ上における中心
部近傍を通る直ＪｉＡ−Ａ（第２図参照）を観察すべく
ルツｚ２に対し斜め上方からルツぎ２内に向けられ・て
いる。そこで、実際には、融液面３＆上の前記直線Ａ−
Ａとその中央部に位置する引上結晶４の側面さらにはル
ツボ２の内壁面近傍を観察視野とするようになっている
。第２図において、１２はフ。
−ジョンリングでちる。
次いで作用を説明する。半導体原料をルツが２内に投入
し、ルツボ２を比較的低速で回転させつつ図示しないヒ
ータによシ加熱し、半導体原料を溶融させる。この半導
体原料の溶融途中においては、ルツボ２内の半導体原料
が塊状をしているため、直線Ａ−Ａ上の輝度にはむらが
６４Ｄ、一次元イメージセンサ１０による出力曲線は、
ルツボ２の回転に同期して変化する。溶゛融が相当進み
、第３図に示すように、一部の塊状原料１３のみが融液
３上に浮ぶ状態になりたときにも、この塊状原料１３が
直線Ａ−Ａを横切るたびに、一次元イメージセンサ１０
の出力曲線にＢで示す突部が現われる。なお、この出力
曲線の両端の突部Ｃ，Ｄはルツボ２の内壁面およびそれ
が融液面３＆に反射した部分である。
し、ルツボ２を比較的低速で回転させつつ図示しないヒ
ータによシ加熱し、半導体原料を溶融させる。この半導
体原料の溶融途中においては、ルツボ２内の半導体原料
が塊状をしているため、直線Ａ−Ａ上の輝度にはむらが
６４Ｄ、一次元イメージセンサ１０による出力曲線は、
ルツボ２の回転に同期して変化する。溶゛融が相当進み
、第３図に示すように、一部の塊状原料１３のみが融液
３上に浮ぶ状態になりたときにも、この塊状原料１３が
直線Ａ−Ａを横切るたびに、一次元イメージセンサ１０
の出力曲線にＢで示す突部が現われる。なお、この出力
曲線の両端の突部Ｃ，Ｄはルツボ２の内壁面およびそれ
が融液面３＆に反射した部分である。
また、場合によっては半溶融の塊状原料１３′がルツボ
２の内壁面に付着することもあるが、これも−次元イメ
ージセンサＩＯＫ、よって検知される。
２の内壁面に付着することもあるが、これも−次元イメ
ージセンサＩＯＫ、よって検知される。
そこで、予じめ求めである両端の突部Ｃ，Ｄ間に周期的
に突部Ｂが現われるか否かを、電気的処理によって検知
するととによシ、半導体原料が完全に溶融したか否かが
判定できる。
に突部Ｂが現われるか否かを、電気的処理によって検知
するととによシ、半導体原料が完全に溶融したか否かが
判定できる。
こうして半導体原料が完全に溶融したことが検知される
と、図示しない温度センナにて融液３の温度をコントロ
ールし、第１図に示す引上軸６を下降させて、その下端
に取付けられている種結晶５を融液３に接触させる。こ
の接触によシ種結晶５０下端に単結晶が成長を始め、成
長部分の周囲に輝度の高いフュージョンリング１２を生
ずる。第５図は、この引上は開始時の一次元イメージセ
ンサ１０の出力曲線を示しており、中央の２つ山の突部
Ｅが種結晶５の周囲に生じたフュージョンリング１２を
現わしている。この−次元イメージセンサ１０は、本実
施例では素子数２０４８個のものを用い、ルツ？２の内
径を３４０ ｍとすれば、直線Ａ−Ａ上における単位累
子当りの長さを０．１７ 間と設定することにより、 ２０４８Ｘ０．１７＝３４８．１６（ｍ）となシ、ルツ
デ２の内壁間を完全に観察でき、そのときの最小観測長
単位は上記０．１７ ｍで、より正確な直径制御が可能
である。
と、図示しない温度センナにて融液３の温度をコントロ
ールし、第１図に示す引上軸６を下降させて、その下端
に取付けられている種結晶５を融液３に接触させる。こ
の接触によシ種結晶５０下端に単結晶が成長を始め、成
長部分の周囲に輝度の高いフュージョンリング１２を生
ずる。第５図は、この引上は開始時の一次元イメージセ
ンサ１０の出力曲線を示しており、中央の２つ山の突部
Ｅが種結晶５の周囲に生じたフュージョンリング１２を
現わしている。この−次元イメージセンサ１０は、本実
施例では素子数２０４８個のものを用い、ルツ？２の内
径を３４０ ｍとすれば、直線Ａ−Ａ上における単位累
子当りの長さを０．１７ 間と設定することにより、 ２０４８Ｘ０．１７＝３４８．１６（ｍ）となシ、ルツ
デ２の内壁間を完全に観察でき、そのときの最小観測長
単位は上記０．１７ ｍで、より正確な直径制御が可能
である。
前記第５図に示す出力曲線の突部Ｅを例えば、あるしき
い値レベルＳ 、Ｈ，Ｌで切って、その最外点間の巾Ｍ
を求め、この値Ｍにて引上結晶４の直径制御を行なう。
い値レベルＳ 、Ｈ，Ｌで切って、その最外点間の巾Ｍ
を求め、この値Ｍにて引上結晶４の直径制御を行なう。
直径制御は、前記値Ｍを引上軸６の上昇速度および融液
３の温度にフィードバックして行なわれるが、この値Ｍ
による制御自身は基本的には従来と同様であるため、詳
細な説明は省略する。
３の温度にフィードバックして行なわれるが、この値Ｍ
による制御自身は基本的には従来と同様であるため、詳
細な説明は省略する。
なお、第５図は前述したように種結晶５の下端に結晶が
成長し始めた状態を示すもので、その後、前記値Ｍによ
シ引上げられる結晶１２の直径を制御し、まず、ネック
ダウン部４ａ（第２図参照）を形成し、次いで肩部４ｂ
を形成する。この肩部４ｂの形成すなわち肩広げ時には
、１線Ａ−ＡＫよって切られるフュージョンリング１２
の左右２個所に対応した出力曲線の２つの突部は明確に
Ｌ現われないが、第６図に示すように、明確な１つの突
部Ｆを生ずる。なお、ルツが２は図示しない昇降装置に
より融液面３＆を一定高さに置くように、位置を制御さ
れる。
成長し始めた状態を示すもので、その後、前記値Ｍによ
シ引上げられる結晶１２の直径を制御し、まず、ネック
ダウン部４ａ（第２図参照）を形成し、次いで肩部４ｂ
を形成する。この肩部４ｂの形成すなわち肩広げ時には
、１線Ａ−ＡＫよって切られるフュージョンリング１２
の左右２個所に対応した出力曲線の２つの突部は明確に
Ｌ現われないが、第６図に示すように、明確な１つの突
部Ｆを生ずる。なお、ルツが２は図示しない昇降装置に
より融液面３＆を一定高さに置くように、位置を制御さ
れる。
こうして所定の直径に達したならば、前記値Ｍが一定に
なるように直径制御を行なう。この直胴部の形成時には
、第２図に示すように、直線Ａ−Ａによって切られる引
上結晶４の左右に位置するフュージョンリング１２が、
第７図に示すように、２つの突部Ｇ１＋Ｏｆが現われる
。
なるように直径制御を行なう。この直胴部の形成時には
、第２図に示すように、直線Ａ−Ａによって切られる引
上結晶４の左右に位置するフュージョンリング１２が、
第７図に示すように、２つの突部Ｇ１＋Ｏｆが現われる
。
このときの値Ｍは、２つの突部Ｇ １ ｐ Ｇ２をち
るしきい値レベルＳ、Ｈ，Ｌで切ったときの最外側の点
の間の巾で表わす。
るしきい値レベルＳ、Ｈ，Ｌで切ったときの最外側の点
の間の巾で表わす。
直胴部が所定長さ引上げられると、次第に直径を縮小さ
せるテール部の形成が行なわれるが、このテール形成を
行ない易くするため、−次元イメージセンサ１０による
観察角度０（第１図参照）はあｔ、ｂ大きくしない方が
よい。
せるテール部の形成が行なわれるが、このテール形成を
行ない易くするため、−次元イメージセンサ１０による
観察角度０（第１図参照）はあｔ、ｂ大きくしない方が
よい。
以上述べたように本発明によれば、ＣＯＤなどの一次元
イメージセンサを用いているため、電磁力の影響を受け
ず、かつ該−次元イメージセンサは比較的安価であフ、
かつ引上結晶の融液面における中心部近傍を横切る直線
Ａ−Ａの輝度の差によるイメージが直接出力されるため
検知信号の電気的処理がテレビカメラを用いたものに対
して簡単罠なるため、装置のコストを低減でき、さらに
引上結晶の両側のフュージョンリングによって直径制御
を行逢うため該引上結晶の振れなどに基く制御誤差の発
生はなく、さらに融液面やさらにはルツが内壁の近傍の
観察も同時にでき、半導体原料の溶融完了やその他の異
常の判定にも使用できるなどの効果が得られる。
イメージセンサを用いているため、電磁力の影響を受け
ず、かつ該−次元イメージセンサは比較的安価であフ、
かつ引上結晶の融液面における中心部近傍を横切る直線
Ａ−Ａの輝度の差によるイメージが直接出力されるため
検知信号の電気的処理がテレビカメラを用いたものに対
して簡単罠なるため、装置のコストを低減でき、さらに
引上結晶の両側のフュージョンリングによって直径制御
を行逢うため該引上結晶の振れなどに基く制御誤差の発
生はなく、さらに融液面やさらにはルツが内壁の近傍の
観察も同時にでき、半導体原料の溶融完了やその他の異
常の判定にも使用できるなどの効果が得られる。
図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は半導体
結晶引上機の要部概要断面図、第２図は一次元イメージ
センサによるルツ？および引上結晶の観測部を示す斜視
図、第３図は半導体原料が完全に溶融する前のルツぎ内
の状態を示す斜視図、第４図は融液面に塊状原料が浮ん
でいる場の一次元イメージセンサの出力曲線の一例を示
す図、第５図、第６図、第７図はそれぞれネックダウン
部、肩部；直胴部の形成時における一次元イメージセン
サの出力曲線の一例を示す図でおる。 ２・・・ルツが、３・・・融液、３ ＊ ＝融液面、４
・・・引上結晶、５・・・糧結晶、６−・引上軸、１０
・・−一次元イメージセンサ、１２・・・７ユージヨン
リング、１３，１３′・−塊状原料。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 第２図 箪３図 第４図 ｇｓＷＪ １！６図 １７２
結晶引上機の要部概要断面図、第２図は一次元イメージ
センサによるルツ？および引上結晶の観測部を示す斜視
図、第３図は半導体原料が完全に溶融する前のルツぎ内
の状態を示す斜視図、第４図は融液面に塊状原料が浮ん
でいる場の一次元イメージセンサの出力曲線の一例を示
す図、第５図、第６図、第７図はそれぞれネックダウン
部、肩部；直胴部の形成時における一次元イメージセン
サの出力曲線の一例を示す図でおる。 ２・・・ルツが、３・・・融液、３ ＊ ＝融液面、４
・・・引上結晶、５・・・糧結晶、６−・引上軸、１０
・・−一次元イメージセンサ、１２・・・７ユージヨン
リング、１３，１３′・−塊状原料。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 第２図 箪３図 第４図 ｇｓＷＪ １！６図 １７２
Claims (1)
- 半導体結晶引上機において、引上結晶の融液面におけ
る中心部近傍を含み引上結晶を横切って観察する一次元
イメージセンサを設け、該一次元イメージセンサにて引
上結晶、融液面およびそれらの間に生ずるフュージョン
リングを検知するようにしたことを特徴とする半導体結
晶引上機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24351284A JPS61122188A (ja) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | 半導体結晶引上機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24351284A JPS61122188A (ja) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | 半導体結晶引上機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61122188A true JPS61122188A (ja) | 1986-06-10 |
Family
ID=17105005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24351284A Pending JPS61122188A (ja) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | 半導体結晶引上機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61122188A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63170296A (ja) * | 1987-01-09 | 1988-07-14 | Kyushu Denshi Kinzoku Kk | Ｃｚ炉内の単結晶シリコン振れ幅検出方法 |
| JPS63239181A (ja) * | 1987-03-26 | 1988-10-05 | Kyushu Denshi Kinzoku Kk | Ｃｚ炉内の結晶直径測定方法 |
| US9959611B2 (en) | 2015-09-15 | 2018-05-01 | Sumco Corporation | Method and apparatus for manufacturing single crystal |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6027686A (ja) * | 1983-07-19 | 1985-02-12 | Fujitsu Ltd | 単結晶製造装置 |
-
1984
- 1984-11-20 JP JP24351284A patent/JPS61122188A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6027686A (ja) * | 1983-07-19 | 1985-02-12 | Fujitsu Ltd | 単結晶製造装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63170296A (ja) * | 1987-01-09 | 1988-07-14 | Kyushu Denshi Kinzoku Kk | Ｃｚ炉内の単結晶シリコン振れ幅検出方法 |
| JPS63239181A (ja) * | 1987-03-26 | 1988-10-05 | Kyushu Denshi Kinzoku Kk | Ｃｚ炉内の結晶直径測定方法 |
| US9959611B2 (en) | 2015-09-15 | 2018-05-01 | Sumco Corporation | Method and apparatus for manufacturing single crystal |
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