JPS6186493A - 半導体結晶引上機 - Google Patents
半導体結晶引上機Info
- Publication number
- JPS6186493A JPS6186493A JP20867884A JP20867884A JPS6186493A JP S6186493 A JPS6186493 A JP S6186493A JP 20867884 A JP20867884 A JP 20867884A JP 20867884 A JP20867884 A JP 20867884A JP S6186493 A JPS6186493 A JP S6186493A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- melt surface
- crucible
- reflected light
- semiconductor crystal
- 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)
- 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
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、チョクラルスキー法による半導体結晶引上機
に係り、特にルツボ内の融液面の位置（レベル）を測定
するための装置に関するものである。
に係り、特にルツボ内の融液面の位置（レベル）を測定
するための装置に関するものである。
Ｅ発明の技術的背景とその問題点〕
ルツボ内で半立体；！￥ｒｆ４？容融し、結晶インコツ
ト’ｚ ｆｊ成していくチョクラルスキー、去Ｖこよる
半導体結晶引上１幾に、ルツボの外周に固設されて上下
方向（（温度勾配を有する加熱体に対し、ルツボ金その
中の融液面位置の変化に応じて上昇させ、該融液面全引
上げの全過程において一定の位置関係（・こ買いたり、
または引上結晶中の酸素６度全調整するため前記立置関
係全所定の割合で変化させたりする必要がある。従来は
、所定量の半導体原料をルツボ内に投入して溶融し、引
上げ時には引上げられた結晶の量に見合う容積分だけ融
液面が低下するのを、引上結晶径とルツボ内径の２乗の
比（面積比）を基に引上速度に対してルツボを上昇させ
ることにより加熱体に対する融（夜回の位置をコノトロ
ールしていた。しがしながら、この方法でな、引上結晶
径やルツボ内径が変った場合、引上速度とルツボ上昇速
度の割合を設定し直す必要があり、さらにルツボ内径が
次第に減少する底部での設定および＠液面位置全故意Ｖ
ζ変化させる場合の設定がめんどうで機械の操作上好ま
しくない欠点を有していた。
ト’ｚ ｆｊ成していくチョクラルスキー、去Ｖこよる
半導体結晶引上１幾に、ルツボの外周に固設されて上下
方向（（温度勾配を有する加熱体に対し、ルツボ金その
中の融液面位置の変化に応じて上昇させ、該融液面全引
上げの全過程において一定の位置関係（・こ買いたり、
または引上結晶中の酸素６度全調整するため前記立置関
係全所定の割合で変化させたりする必要がある。従来は
、所定量の半導体原料をルツボ内に投入して溶融し、引
上げ時には引上げられた結晶の量に見合う容積分だけ融
液面が低下するのを、引上結晶径とルツボ内径の２乗の
比（面積比）を基に引上速度に対してルツボを上昇させ
ることにより加熱体に対する融（夜回の位置をコノトロ
ールしていた。しがしながら、この方法でな、引上結晶
径やルツボ内径が変った場合、引上速度とルツボ上昇速
度の割合を設定し直す必要があり、さらにルツボ内径が
次第に減少する底部での設定および＠液面位置全故意Ｖ
ζ変化させる場合の設定がめんどうで機械の操作上好ま
しくない欠点を有していた。
本発明の目的は、引上結晶径やルツボ内径の変化に左右
されずに融液面位置自身に基いて該融液面位置を的確に
コントロールし侮るようにした半導体結晶引上機を提供
するにある。
されずに融液面位置自身に基いて該融液面位置を的確に
コントロールし侮るようにした半導体結晶引上機を提供
するにある。
本発明は、ルツボ内の融液面に向けて斜めに光を投射す
る発光源と、融液面からの反射光を受ける受光素子とを
具備させ、投射光路または反射光路の変化から融液面位
置を測定するようにしたものである。
る発光源と、融液面からの反射光を受ける受光素子とを
具備させ、投射光路または反射光路の変化から融液面位
置を測定するようにしたものである。
以下本発明の一実施例を示す図について説明する。１は
加熱チャンバ、２は引上チャンバ、３は引上１ｇ動部で
ある。加熱チャンバ１内には、図示しない回転駆動部に
連結されると共に、昇降、躯勤モータ４により上下動を
与えられる軸５が立設され、この１ｉｌｌＩ５の上端に
黒鉛ルツボ６が搭載さｎている。黒鉛ルツボｂに（グ交
換可能に石英ルツボ７が：１・・づ込まれている。黒鉛
ルツボ６の周囲にはヒータＳが設けられ、黒鉛ルツボ６
を介して石英ルツボ７を力ロ熱するよう：τな）ている
。９は半導体１′、！式１・」の昂虫、戊である。
加熱チャンバ、２は引上チャンバ、３は引上１ｇ動部で
ある。加熱チャンバ１内には、図示しない回転駆動部に
連結されると共に、昇降、躯勤モータ４により上下動を
与えられる軸５が立設され、この１ｉｌｌＩ５の上端に
黒鉛ルツボ６が搭載さｎている。黒鉛ルツボｂに（グ交
換可能に石英ルツボ７が：１・・づ込まれている。黒鉛
ルツボ６の周囲にはヒータＳが設けられ、黒鉛ルツボ６
を介して石英ルツボ７を力ロ熱するよう：τな）ている
。９は半導体１′、！式１・」の昂虫、戊である。
１０に好ましくにレーサ発撮器などの発光源で移動台１
１に取付けられ、モータ１２により紙面と平行な平面内
で頌動可能になされている。移動台１１：１引上チ・・
ンハ２の側面に取付けられたガイド’＋１１１１３ Ｖ
Ｃ移動可能（て係合され、モータ１４に、二り移動され
るようになっている。発光源１０からの投射光１５Ａば
、窓１６を通して石英ルツボ７のに１敲面９ａに向けら
れ、その投射位桁をｍＪ記モーク１２．１４による発光
源１０の頌斜偵θと移動台１１の泣ｉｉ’ｔによって定
めるように構成されている。
１に取付けられ、モータ１２により紙面と平行な平面内
で頌動可能になされている。移動台１１：１引上チ・・
ンハ２の側面に取付けられたガイド’＋１１１１３ Ｖ
Ｃ移動可能（て係合され、モータ１４に、二り移動され
るようになっている。発光源１０からの投射光１５Ａば
、窓１６を通して石英ルツボ７のに１敲面９ａに向けら
れ、その投射位桁をｍＪ記モーク１２．１４による発光
源１０の頌斜偵θと移動台１１の泣ｉｉ’ｔによって定
めるように構成されている。
１７は受光素子全多数配列したイメージセンサで、移動
台１８に取１寸けられている。イメージセンサ−１７は
、その中の多数の受光素子が融；液面９ａから窓（９金
３Ｈ１’＋過してくる反ｊ゛１１尤１５１３を直角に横
切りかつ投射光１５Ａと反射光１５Ｂを含む平面内に１
立置するように配置され、移動台１ｇ’ｒｉ、引上チャ
ンバ２の側面に取付けられて前記イメージセンサ１７と
平行に伸びるガイド軸２０に移動可能（て係合され、パ
ルスモータ２１により移動されるようになっている。
台１８に取１寸けられている。イメージセンサ−１７は
、その中の多数の受光素子が融；液面９ａから窓（９金
３Ｈ１’＋過してくる反ｊ゛１１尤１５１３を直角に横
切りかつ投射光１５Ａと反射光１５Ｂを含む平面内に１
立置するように配置され、移動台１ｇ’ｒｉ、引上チャ
ンバ２の側面に取付けられて前記イメージセンサ１７と
平行に伸びるガイド軸２０に移動可能（て係合され、パ
ルスモータ２１により移動されるようになっている。
２２１−ｊ：、受光位置検出器で、イメージセンサ１７
中のどの位置の受光素子に反射光１５Ｂが当っているか
を検出するようになっている。２３は。
中のどの位置の受光素子に反射光１５Ｂが当っているか
を検出するようになっている。２３は。
イメージセンサ位置検出器で、パルスモータ２１への、
）ハ動パルスからガイド軸２０上における移動台１８の
位置を検出するようになっている。２４は、融ｌ板面位
置測定器で、受光位置検出器２２とイメージセンサ位置
検出器２３の出力から融液面９ａの位置を演算し出力す
るようになっている。
）ハ動パルスからガイド軸２０上における移動台１８の
位置を検出するようになっている。２４は、融ｌ板面位
置測定器で、受光位置検出器２２とイメージセンサ位置
検出器２３の出力から融液面９ａの位置を演算し出力す
るようになっている。
２５は融液面位置設定器、２６は比較器、２７に比較器
２６からの出力を零にする主うに昇降駆動モータ４を作
動させるモータコントローラである。
２６からの出力を零にする主うに昇降駆動モータ４を作
動させるモータコントローラである。
次いで作用を説明する。石英ルツボ７内に固形の半・ｊ
寧体原月を投入し、ヒータ８にてカロ熱し、半導体原料
全溶融させる。このとき、軸５は経、験的に求められた
原、１８４溶廐に適した所定位置に置く。
寧体原月を投入し、ヒータ８にてカロ熱し、半導体原料
全溶融させる。このとき、軸５は経、験的に求められた
原、１８４溶廐に適した所定位置に置く。
半導体原料が完全に溶融されたならば１発光源ＩＱから
レーザー光などの光？投射する。この投射光＋５Ａは、
窓１５を通過して融液面９ａで反射され、反射光１５Ｊ
３Ｖｉ窓１９を通過してイメージセンサ）７に当たる。
レーザー光などの光？投射する。この投射光＋５Ａは、
窓１５を通過して融液面９ａで反射され、反射光１５Ｊ
３Ｖｉ窓１９を通過してイメージセンサ）７に当たる。
この反射光１５Ｂの光路は、発光源１ｏの頌斜角θとガ
イド’＋柚１３上における移動台１１の位置全所定位置
に定めて投射光１５、■の光路を一定にしておけば、融
液面９ａの位置すなわち高さによって定まシ、融液面９
ａが高けれ１ず図示の反射光１５Ｂに対して図において
左へ平行に移動し、低くければ右へ平行に移動する。イ
メージセンサ１７の長さは、半導体原料の投入量誤差、
軸５の高さ立置誤差などによる融液面９ａの位置誤差が
あっても反射光１５Ｂがイメージセンサ１７の中のいず
れかの受光素子に当たるように設定することが好ましく
、このイメージセンサ１７の中のどの受光素子に反射光
１５Ｂが当っているかが受光位置検出器２２によって検
出され、この出力とイメージセンナ位置検出器２３との
出力から融液面位置測定器２４で測定される。
イド’＋柚１３上における移動台１１の位置全所定位置
に定めて投射光１５、■の光路を一定にしておけば、融
液面９ａの位置すなわち高さによって定まシ、融液面９
ａが高けれ１ず図示の反射光１５Ｂに対して図において
左へ平行に移動し、低くければ右へ平行に移動する。イ
メージセンサ１７の長さは、半導体原料の投入量誤差、
軸５の高さ立置誤差などによる融液面９ａの位置誤差が
あっても反射光１５Ｂがイメージセンサ１７の中のいず
れかの受光素子に当たるように設定することが好ましく
、このイメージセンサ１７の中のどの受光素子に反射光
１５Ｂが当っているかが受光位置検出器２２によって検
出され、この出力とイメージセンナ位置検出器２３との
出力から融液面位置測定器２４で測定される。
なお、反射光１５Ｂがイメージセンサ１７に当らナイ場
合には、パルスモータ２１により移動台１８を移動させ
、反射光＋５１１−イメージセンサ１７に当てるように
する。また、移動台１８は。
合には、パルスモータ２１により移動台１８を移動させ
、反射光＋５１１−イメージセンサ１７に当てるように
する。また、移動台１８は。
反射光１５Ｂがイメージセンサ１７のほぼ中央に当たる
ように５受光泣置検出器２２の出力に基いテ、＋動また
は自動でパルスモータ２１により立置全調整設定する。
ように５受光泣置検出器２２の出力に基いテ、＋動また
は自動でパルスモータ２１により立置全調整設定する。
前記融液面位置測定器２４の測定値は、比較器２６によ
ジ融液面位置設定器２５の設定値と比較され、差分がモ
ータコントローラ２７に送られ。
ジ融液面位置設定器２５の設定値と比較され、差分がモ
ータコントローラ２７に送られ。
このモータコントローラ２７により前記差分な零にする
ようにモータ４により軸５を上昇または下降させる。
ようにモータ４により軸５を上昇または下降させる。
前記イメージセンサ１７による反射光１５Ｂの検出は、
例えばレーザー光のように融液面９ａでの反射の際の偏
向角が小さい光を用いることにより確実に行なわれる。
例えばレーザー光のように融液面９ａでの反射の際の偏
向角が小さい光を用いることにより確実に行なわれる。
また、この検出をより確実に行なうため、イメージセン
サ１７の前にレンズ２８を設け、融液面９ａでの乱反射
を収速するよう（τＦ１４成することが好ましい。この
場合、融液面・？２］上；（投射された光のスボノトヲ
イメージ七ンサ１７上に結像させるためには、レンズ２
８の焦、壱ｊ巨離全ｆとしたとき。
サ１７の前にレンズ２８を設け、融液面９ａでの乱反射
を収速するよう（τＦ１４成することが好ましい。この
場合、融液面・？２］上；（投射された光のスボノトヲ
イメージ七ンサ１７上に結像させるためには、レンズ２
８の焦、壱ｊ巨離全ｆとしたとき。
なる関係が成立するように、レンズ２８に対するイメー
ジセンサ１７の立置全設定する。たたし。
ジセンサ１７の立置全設定する。たたし。
上式におけるａばＩ独、液面９ａ上の前記光のスポット
とレンズ２８との間の距離、ｂＨレンズ２８とイメージ
センサ１７との間の距離である。なお、融液面９ａの設
定位置が変化した場合にも対応できるようにするため、
イメージセンナ１７に移動台１８に対し反射光１５Ｂの
方向へ移動可能に取付けることが好ましい。
とレンズ２８との間の距離、ｂＨレンズ２８とイメージ
センサ１７との間の距離である。なお、融液面９ａの設
定位置が変化した場合にも対応できるようにするため、
イメージセンナ１７に移動台１８に対し反射光１５Ｂの
方向へ移動可能に取付けることが好ましい。
前述した実施例は１反射光１’５ Ｂの光路位置を検出
する手段として多数の受光素千金□１１記光路を横切る
方向（（配列したイメージセンサ１７’：ｔ、）用いた
例を示したが、１つの受光素子のみを用い、これ全モー
タ２１による移動台１８の移動による追従によって検出
するようにしてもよく、また、該受光素子またはイメー
ジセンサ１７８−Ｉ：固定とし。
する手段として多数の受光素千金□１１記光路を横切る
方向（（配列したイメージセンサ１７’：ｔ、）用いた
例を示したが、１つの受光素子のみを用い、これ全モー
タ２１による移動台１８の移動による追従によって検出
するようにしてもよく、また、該受光素子またはイメー
ジセンサ１７８−Ｉ：固定とし。
発光源１０の傾動または移動台１１の移動しでよって反
射光＋ｓＢが受光素子−１，りはイメージセンサ１゛７
に当るようにし、これらの傾動または移動から融液面９
ａの位置全測定するようにしてもよい。
射光＋ｓＢが受光素子−１，りはイメージセンサ１゛７
に当るようにし、これらの傾動または移動から融液面９
ａの位置全測定するようにしてもよい。
以上述べたように本発明によれば、融液面の位置を直接
測定することができ、このため、引上結晶径やルツボ内
径の変化に関係なく正確な融液面位置の調整ができると
共に、ルツボを変更しても測定系を変える必要がなく、
取扱いが非常に簡単になると共に、融液面位置を引上げ
の進行に伴って人為的に変化させたい場合の制御も非常
ンこ容易にできる等の効果が得られる。
測定することができ、このため、引上結晶径やルツボ内
径の変化に関係なく正確な融液面位置の調整ができると
共に、ルツボを変更しても測定系を変える必要がなく、
取扱いが非常に簡単になると共に、融液面位置を引上げ
の進行に伴って人為的に変化させたい場合の制御も非常
ンこ容易にできる等の効果が得られる。
図は本発明の一実施例を示す一部破断概要構成図である
。 ４・昇降Ａｑ動モータ、 ５・軸。 ７ ルツボ（石英ルツボ）、 ９・・・融液、９ａ・
融液面、 １０・・発光源、 １５Ａ 投射光、 １５Ｉ３・反射光、１７・・イ
メージセンサ（受光素子）。 瓜 ２１ パルスモータ、 ２２・・・受光位Ｒ検＊ 器
。 ２３ ・イメージセンサ位置検出器、 ２４・融）夜回泣會測定器、 ２５・融液面位置設定器 ２７・モータコントローラ。
。 ４・昇降Ａｑ動モータ、 ５・軸。 ７ ルツボ（石英ルツボ）、 ９・・・融液、９ａ・
融液面、 １０・・発光源、 １５Ａ 投射光、 １５Ｉ３・反射光、１７・・イ
メージセンサ（受光素子）。 瓜 ２１ パルスモータ、 ２２・・・受光位Ｒ検＊ 器
。 ２３ ・イメージセンサ位置検出器、 ２４・融）夜回泣會測定器、 ２５・融液面位置設定器 ２７・モータコントローラ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、半導体結晶引上機において、ルツボ内の融液面に向
けて斜めに光を投射する発光源と、前記光の融液面から
の反射光を受ける受光素子とを具備し、投射光路または
反射光路の変化から融液面位置を測定するようにしたこ
とを特徴とする半導体結晶引上機。 ２、受光素子が反射光を横切って投射光と反射光を含む
平面と平行に多数配列されていることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の半導体結晶引上機。 ３、受光素子が反射光を横切って投射光と反射光を含む
平面と平行に移動可能に設けられていることを特徴とす
る特許請求の範囲第１または２項記載の半導体結晶引上
機。 ４、発光源が投射光と反射光を含む平面と平行で投射光
路を横切る方向へ移動可能に設けられていることを特徴
とする特許請求の範囲第１または２項記載の半導体結晶
引上機。 ５、発光源が投射光と反射光を含む平面と平行な面内で
傾動可能に設けられていることを特徴とする特許請求の
範囲第１または２項記載の半導体結晶引上機。 ６、受光素子がレンズで集束された反射光を受けるよう
になつていることを特徴とする特許請求の範囲第１ない
し５項のいずれか１項記載の半導体結晶引上機。 ７、発光源がレーザー発振器であることを特徴とする特
許請求の範囲第１ないし６項のいずれか１項記載の半導
体結晶引上機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20867884A JPS6186493A (ja) | 1984-10-04 | 1984-10-04 | 半導体結晶引上機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20867884A JPS6186493A (ja) | 1984-10-04 | 1984-10-04 | 半導体結晶引上機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6186493A true JPS6186493A (ja) | 1986-05-01 |
Family
ID=16560247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20867884A Pending JPS6186493A (ja) | 1984-10-04 | 1984-10-04 | 半導体結晶引上機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6186493A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63112493A (ja) * | 1986-10-29 | 1988-05-17 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 結晶径測定装置 |
| JPS6424089A (en) * | 1987-07-21 | 1989-01-26 | Shinetsu Handotai Kk | Device for adjusting initial position of melt surface |
| JPH01317187A (ja) * | 1988-03-03 | 1989-12-21 | Leybold Ag | 結晶を引き上げる方法 |
| WO1992019797A1 (en) * | 1991-04-26 | 1992-11-12 | Mitsubishi Materials Corporation | Process for pulling up single crystal |
| JPH0692784A (ja) * | 1991-04-30 | 1994-04-05 | Mitsubishi Materials Corp | 液面制御方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS512211U (ja) * | 1974-06-19 | 1976-01-09 |
-
1984
- 1984-10-04 JP JP20867884A patent/JPS6186493A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS512211U (ja) * | 1974-06-19 | 1976-01-09 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63112493A (ja) * | 1986-10-29 | 1988-05-17 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 結晶径測定装置 |
| JPS6424089A (en) * | 1987-07-21 | 1989-01-26 | Shinetsu Handotai Kk | Device for adjusting initial position of melt surface |
| JPH0559876B2 (ja) * | 1987-07-21 | 1993-09-01 | Shinetsu Handotai Kk | |
| JPH01317187A (ja) * | 1988-03-03 | 1989-12-21 | Leybold Ag | 結晶を引き上げる方法 |
| WO1992019797A1 (en) * | 1991-04-26 | 1992-11-12 | Mitsubishi Materials Corporation | Process for pulling up single crystal |
| US5408952A (en) * | 1991-04-26 | 1995-04-25 | Mitsubishi Materials Corporation | Single crystal growth method |
| JPH0692784A (ja) * | 1991-04-30 | 1994-04-05 | Mitsubishi Materials Corp | 液面制御方法 |
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