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 |
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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 |
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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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