JPS6287482A

JPS6287482A - 単結晶製造装置

Info

Publication number: JPS6287482A
Application number: JP22577185A
Authority: JP
Inventors: Yukichi Horioka; 佑吉堀岡; Masayoshi Masuda; 増田　正義
Original assignee: NIPPON SILICON KK; Mitsubishi Metal Corp
Current assignee: NIPPON SILICON KK; Mitsubishi Metal Corp
Priority date: 1985-10-09
Filing date: 1985-10-09
Publication date: 1987-04-21

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】「産業上の利用分野」この発明は、例えば、シリコン単結晶等を製造する際に
用いて好適な単結晶製造装置に関する。

「従来の技術」第２図は、一般的な単結晶製造装置の構成を示す断面図
である。第２図において、■は炉体であり、炉体Ｉ内の
ほぼ中央部に石英ルツボ２が設けられている。この石英
ルツボ２は黒鉛サセプタ３によって保持されており、黒
鉛サセプタ３の下端部は軸４の上端に所定の接合部材に
よって取り付けられている。この場合、軸４の下端部に
はルツボ回転モータおよびルツボ昇降モータの駆動力が
伝達されるようになっており、これにより、ルツボ２は
所定方向に回転し得るとともに、上下方向に昇降自在と
なっている。６．６は、ルツボ２内の溶湯（シリコン多
結晶溶湯）７の温度を制御するヒータであり、ルツボ２
の外方に所定距離隔てて設けられており、このヒータ６
と炉体ｌとの間隙に保温材８が設けられている。

次に、ｌＯは炉体ｌの上端に接合されている中空回柱状
の上部ケーシングであり、この上部ケーシングの上端部
分に引」−ヘッドＩ＋が水平旋回自在に設けられている
。引」二ヘッドｌｌ内には、ワイア引上機構Ｉ２が設け
られており、ワイア引上機構１２からはワイアケーブル
Ｉ３がルツボ２の回転中心に向って延びている。このワ
イア引上機構１２には引上モータ１５の駆動力が伝達さ
れるようになっており、引上モータ１５の回転方向によ
って、ワイアケーブル１３の引き」二げ、または、引き
下げを行うようになっている。また、引上ヘッド１１は
、ヘッド回転モータ１６の駆動力が伝達されると矢印Ｔ
Ｇ力方向回転するようになっている。

次に、２０はワイアケーブル１３の下端に取り付けられ
ているシードホルダであり、図示のようにシード（単結
晶の種）２＋を保持するものである。

上記構成において、シード２１を溶湯７に浸漬させた後
に、ヘッド回転モータ１６を駆動し、かつ、引上モータ
１５を引上方向に駆動すると、ワイアケーブル１３は矢
印ＴＧ力方向駆動されながら上方に引き上げられてゆき
、このシード２１の−１−昇に伴って単結晶シリコン２
２が図示のように成長してゆく。また、この単結晶成長
工程においては、軸４が矢印ＴＧと逆方向に回転され、
これにより、単結晶シリコン２２と溶湯７とが互いに逆
方向に回転するように構成されている。さらに、単結晶
シリコン２２が成長して行くと、ルツボ２内の溶湯液面
が低下するが、溶湯液面の低下は単結晶ノリコン２２の
直径を変化させてしまい成長形状に悪影響及ぼずので、
軸４を」二部させて液面レベルを保つようにしている。

さて、引き」二げられて行く単結晶シリコン２２の成長
形状は、上端部（以下、トップという）および下端部（
以下、ボトムという）においては各々目的とする形状に
一致させるのが望ましく、また、胴体部分においては均
一直径とするのが望ましい。

そして、成長形状を決定するのは、引」二速度、溶湯温
度、単結晶ノリコン２２の相対的回転速度、および溶湯
液面レベルなどであるから、これらのパラメータを調整
しながら単結晶シリコン２２の形状が所望形状となるよ
うに制御を行う必要がある。

そこで、従来装置においては、炉体ｌの上端部分に設け
た窓部１ａからテレビカメラ２５により溶ａ７の上面を
撮影し、さらに、テレビカメラ２５の画像データを解析
して単結晶シリコン２２と溶湯液面との境界位置を検出
し、この検出結果に基づいて単結晶シリコン２２の外形
が所定形状に沿うように上記各パラメータを制御してい
る。

なお、テレビカメラ２５に代えて、撮像範囲がルツボ２
の回転中心から周縁に至るラインイメージセンサを使用
し、上記と同様の制御を行う場合もある。

「発明が解決しようとする問題点」ところで、上述した従来の単結晶製造装置においては、
引き上げられる単結晶が比較的小さな径（シードの径）
から順次大きな径へと成長して行くので、テレビカメラ
の撮影範囲は、単結晶の回転中心から周縁に至る比較的
広い範囲に設定する必要がある。この場合、直胴部のよ
うに大きな径を有する部分については、テレビカメラの
画像信号で充分な分解能が得られるが、シードおよびそ
の直下のように径の小さな部分においては、“テレビカ
メラの画像信号の分解能が不足して、精度よく引き上げ
ることが難しくなり、著しい場合には、成長中の単結晶
の径が細くなり過ぎて切れてしまうという事態が発生し
た。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、シ
ードや単結晶の径の小さな部分でも精度よく引き上げる
ことができる単結晶製造装置を提供することを目的とし
ている。

「問題点を解決するための手段」上記問題点を解決するために、ルツボ内で溶融している
多結晶溶湯から単結晶を回転させながら成長させるとと
もに、前記溶湯と単結晶との境界部分をテレビカメラに
よって撮影し、このテレビカメラの画像信号に基づいて
前記単結晶の径を検出し、検出した径が目標値に一致す
るように形状制御を行う単結晶製造装置において、前記
テレビカメラに付設されるズームレンズと、このズーム
レンズを駆動して倍率を変化させるズームレンズ駆動手
段と、このズームレンズ駆動手段の駆動量を認識し、こ
れにより、前記倍率を検出する倍率検出手段と、前記テ
レビカメラの画像信号と前記倍率検出手段が検出した倍
率とに基づいて前記単結晶の径を検出する径算出手段と
を具備している。

「作用」ズームレンズの倍率を任意に設定することができ、また
、設定した倍率が倍率検出手段によって検出されるため
、現時点におけるテレビカメラの分解能を認識し、かつ
、その分解能を任意に変化させることができる。

「実施例」以下、図面を参照してこの発明の実施例について説明す
る。

第１図は、この発明の一実施例の構成を示す断面図であ
り、前述した第２図の各部と対応する部分には同一の符
号を付しその説明を省略する。

第１図において、３Ｉは装置各部を制御する制御部であ
り、ＣＰＵ（中央処理装置）、プログラムＲＯＭ、およ
び各種データが一時記憶されるＲＡＭ等から構成されて
いる。３２はパルスモータインターフェイスであり、制
御部３１から供給されるパルスモータ駆動データに基づ
いてパルスモータ駆動信号を作成し、このパルスモータ
駆動信号ヲハルスモータ駆動部３３に供給する。パルス
モータ駆動部３３は、パルスモータ駆動信号に対応する
駆動パルスを発生し、ズームレンズ３４内に設けられて
いるパルスモータに供給する。ズームレンズ３４はテレ
ビカメラ２５に対物レンズとして付設されており、内蔵
されているパルスモータが駆動されると、倍率が変化す
るようになっている。このような構成によると、ズーム
レンズ３４内のパルスモータが、制御部３１によってオ
ープンループ制御されるから、ズームレンズ３４の倍率
は、制御部３１が出力するパルスモータ駆動データによ
って一義的に決定される。したがって、制御部３１は、
ズームレンズ３４の倍率を制御しながら、前記パルスモ
ータ駆動データの値から倍率値を知ることができる。

次に、３５はテレビカメラインターフェイスであり、テ
レビカメラ２５の映像信号をパラレル・デジタルデータ
に変換して制御部３１に供給する。

次に、上述した構成によるこの実施例の動作について説
明する。

まず、制御部３１はズームレンズ３４の倍率を大とし、
テレビカメラ２５の分解能を高くする。

そして、この状態において、ワイアケーブル１３　゛を
下降させてシード２１を溶湯７に浸漬させ、こ　１の状
態からワイアケーブル１３を回転させながら徐々に上昇
させて行く。この場合、引き上げられて行くシード２１
およびその下端に成長している単結晶の直径は極めて小
さいが、ズームレンズ３４の倍率が大きく設定されてい
るため、テレビカメラインターフェイス３５を介して制
御部３’ｔｉｇ供給される画像データは、シード２Ｉお
よびその下端に成曇している単結晶の直径を拡大視した
画像データとなる。そして、制御部３１は、この、拡大
された画像データと、予め認識しているズームレンズ３
４の倍率とに基づいて、シード２１およびその直下の単
結晶２２の直径を順次検出し、この検出した直径が目標
形状に沿うように、ルツボ温度、引上速度、および回転
速度等を制御する。

この場合、ズームレンズ３４の倍率が大きいから直径検
出の分解能は高く、したがって、シード２１の直径が小
さくても直径検出の精度が高いために検出誤差は小さく
なり、この結果、良好に引上制御を行うことができ、引
上途中においてシード２１が切れるということがない。

次に、成長が進んでトップ部に達すると、制御部３１は
ズームレンズ３４の倍率を下げ、テレビカメラ２５の撮
影範囲を広げる。これはトップ部およびそれに続く直胴
部は、シード２２に比べ直径がかなり大きくなるので、
倍率を高くして撮影範囲を狭くしていると、単結晶２２
の外周位置が撮影範囲を外れてしまうからである。そし
て、制゛　御部３１は、ズームレンズ３４の倍率を下げ
た後は、」二連した場合と同様にして、単結晶２２の直
径制御を行う。この際、直径検出の分解能は上述の場合
に比べて下がるが、引き上げられる単結晶２２の直径が
大となっているから、分解能が低くなっても検出誤差の
割合は充分に小さく押さえることができ、直径制御は良
好に行なわれる。また、以後はズームレンズ３４の倍率
を下げたまま、直胴部、ボトム部の形状制御を順次行っ
ていく。

なお、上述した実施例においては、ズームレンズ３４の
倍率制御を、パルスモータを用いるオープンループ制御
によって行ったが、これに代えて、例えば、サーボモー
タとこのサーボモータの回転を検出するパルスエンコー
ダを使用し、これにより、ズームレンズ３４の倍率をク
ローズトループ制御してもよい。

「発明の効果」以上説明したように、この発明によれば、ルツボ内で溶
融している多結晶溶湯から単結晶を回転させながら成長
させるとともに、前記溶湯と単結晶との境界部分をテレ
ビカメラによって撮影し、このテレビカメラの画像信号
に基づいて前記単結晶の径を検出し、検出した径が目標
値に一致するように形状制御を行う単結晶製造装置にお
いて、前記テレビカメラに付設されるズームレンズと、
このズームレンズを駆動して倍率を変化させるズームレ
ンズ駆動手段と、このズームレンズ駆動手段の駆動量を
認識し、これにより、前記倍率を検出する倍率検出手段
と、前記テレビカメラの画像信号と前記倍率検出手段が
検出した倍率とに基づｔ）で前記単結晶の径を検出する
径算出手段とを具備したので、シードや単結晶の径の小
さな部分でも精度よく、かつ、切れることなく引き上げ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示す概略構成図、
第２図は従来の単結晶製造装置の構成を示す断面図であ
る。３１・・・・・・制御部（倍率検出手段；径算出手段）
、３３・・・・・パルスモータ駆動部（ズームレンズ駆
動手段）、３４・・・・・・ズームレンズ。

Claims

【特許請求の範囲】

ルツボ内で溶融している多結晶溶湯から単結晶を回転さ
せながら成長させるとともに、前記溶湯と単結晶との境
界部分をテレビカメラによって撮影し、このテレビカメ
ラの画像信号に基づいて前記単結晶の径を検出し、検出
した径が目標値に一致するように形状制御を行う単結晶
製造装置において、前記テレビカメラに付設されるズー
ムレンズと、このズームレンズを駆動して倍率を変化さ
せるズームレンズ駆動手段と、このズームレンズ駆動手
段の駆動量を認識し、これにより、前記倍率を検出する
倍率検出手段と、前記テレビカメラの画像信号と前記倍
率検出手段が検出した倍率とに基づいて前記単結晶の径
を検出する径算出手段とを具備することを特徴とする単
結晶製造装置。