JPH0331674B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0331674B2
JPH0331674B2 JP23279885A JP23279885A JPH0331674B2 JP H0331674 B2 JPH0331674 B2 JP H0331674B2 JP 23279885 A JP23279885 A JP 23279885A JP 23279885 A JP23279885 A JP 23279885A JP H0331674 B2 JPH0331674 B2 JP H0331674B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
molten metal
crucible
seed
single crystal
capacitance
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.)
Expired
Application number
JP23279885A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6296389A (ja
Inventor
Yasuyuki Kasanami
Jukichi Horioka
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.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
Priority to JP23279885A priority Critical patent/JPS6296389A/ja
Publication of JPS6296389A publication Critical patent/JPS6296389A/ja
Publication of JPH0331674B2 publication Critical patent/JPH0331674B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)

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4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4図において、1は炉体であ
り、炉体1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
によつて保持されており、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つて取り付
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つており、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
に昇降自在となつている。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1との間
〓に保温材8が設けられている。
次に、10は炉体1の上端に接合されている中
空円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上ヘツド11が水平旋回自
在に設けられている。引上ヘツド11内には、ワ
イア引上機構12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13がルツボ2の
回転中心に向つて延びている。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
ようになつており、引上モータ15の回転方向に
よつて、ワイアケーブル13の引き上げ、また
は、引き下げを行うようになつている。また、引
上ヘツド11は、ヘツド回転モータ16の駆動力
が伝達されると矢印TG方向に回転するようにな
つている。
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)21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、ヘツド回転モータ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方向に駆動されなが
ら上方に引き上げられてゆき、このシード21の
上昇に伴つて単結晶シリコン22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。
さて、引き上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、トツプという)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、直胴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、引上
速度、溶湯温度、単結晶シリコン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。
この形状制御は、炉体1の上端部分に設けた窓
部1aからテレビカメラ25により溶湯7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するようにしている。ま
た、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
は単結晶シリコン22の直径を変化させてしまい
成長形状に悪影響及ぼすので、軸4を上昇させて
液面レベルを一定に保つようにしている。
「発明が解決しようとする問題点」 ところで、単結晶シリコン22の製造工程にお
いては、以下に述べる事項を正確に検出すことが
極めて重要なポイントとなつている。
シード21を下降させた際に、溶湯7とシー
ド21との接触を検知する。この接触を検知し
た後は、シード21を上昇させて直ちに成長工
程に移行する。
結晶の成長が終了し、ボトム形状が整えられ
ると、溶湯7と単結晶シリコン22とが切り離
されるが、この切り離し時点を検出して結晶冷
却工程に移行する。
単結晶シリコン22の成長中においては、溶
湯7の減少量を正確に検出し、減少量に対応す
る分だけルツボ2を上昇させる。
しかしながら、上述した従来の単結晶製造装置
においては、上記、の検出事項を目視によつ
て行つていたため、精度の点で問題があつた。ま
た、の検出事項においては、直接溶湯減少量を
検出せず、各制御パラメータの値や予め求めたデ
ータ等に基づいて溶湯減少量を算出し、この算出
結果に対応してルツボ2の上昇を制御していたの
で、実際の減少量に対して誤差が生じることが多
く、この結果、直胴部の直径が不均一となつてし
まうという問題が発生した。
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたも
ので、シードと溶湯との接触、ボトム部と溶湯の
分離、および溶湯減少に起因する表面位置低下
を、自動的にかつ正確に検出することができる単
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」 この発明は、上記問題点を解決するために、装
置枠体から吊り下げられるワイヤケーブルの下端
にシードホルダを介して取り付けられるシード
と、内部に多結晶溶湯が収納される絶縁性のルツ
ボと、このルツボを覆うようにして支持する導電
性の支持部材とを設け、前記シードを前記溶湯に
接触させた後に引き上げ、これによつて、前記シ
ードの下端部に単結晶を成長させる単結晶製造装
置において、前記ワイヤケーブルを装置枠体から
絶縁するとともに、前記ワイヤケーブルに電気的
に連なる部分と前記支持部材に電気的に連なる部
分との間の静電容量を検出する静電容量検出部を
具備している。
「作用」 シードと溶湯の接触、単結晶の成長による溶湯
の減少量および成長単結晶と溶湯の離間が、前記
静電容量検出部の検出信号の変化となつて現れ
る。
「実施例」 以下、図面を参照してこの発明の実施について
説明する。
第1図はこの発明の一実施例の構成を示す概略
構成図であり、前述した第4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、30は絶縁材であり、引上ヘ
ツド11と上部ケーシング10とを絶縁してい
る。次に、32は静電容量計であり、その一方の
入力端子と引上ヘツド11との間には高周波発振
器31が設けられており、また、静電容量計32
の他方の入力端子は、上部ケーシング10および
軸4に接続されるとともに接地されている。この
場合、静電容量計32は、両入力端間に流れる電
流の値から、検出対象の静電容量を検出するよう
になつており、この静電容量計32の出力信号は
アンプ34およびコンパレータ33の各入力端に
各々供給されるようになつている。また、コンパ
レータ33は、静電容量計32の出力信号が所定
のしきい値を超えると“H”レベル、しきい値以
下であると“L”レベルの信号を出力するように
なつている。
次に、35はコンパレータ33およびアンプ3
4の出力信号に基づいて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等からなつている。この場合、制御部35
は、インターフエイス36を介してモータ駆動回
路38に制御信号を供給し、これによつて、ルツ
ボ昇降モータ39の回転を制御し、ルツボ2の上
下位置を調整する。また、制御部35はテレビカ
メラ25の画像信号に基づいて、単結晶22の形
状制御を行うために、インターフエイス37を介
して引上モータ15およびヘツド回転モータ16
を制御し、これによつて、引上速度およびシード
回転速度を調整し、さらに、図示せぬ経路を介し
てヒータ6,6の発熱量を調整する。
次に、上記構成によるこの実施例の動作を説明
する。まず、制御部35はシード21を溶湯7に
接触させるためにワイヤケーブル13を下降させ
る。この場合、シード21が溶湯7に接する以前
においては、静電容量計32の検出対象となる容
量は、以下の通りとなる。すなわち、引上ヘツド
11、ワイヤケーブル13、シードホルダ20、
およびシード21からなる一連の導体が第1の電
極となり、黒鉛サセプタ3、軸4およびこれらと
電気的に連なる部分が第2の電極となるから、こ
の第1、第2の電極の間に形成される容量が検出
対象となる。そして、この場合に形成される静電
容量は、各第1、第2の電極の間〓が比較的大き
いために、その値は極めて小さくなり、第2図の
期間T1に示すようになる。
次に、シード22が下降して溶湯7に接する
と、シード22と溶湯7とが導通するために、溶
湯7が上記第1の電極に加わり、この結果、第
1、第2の電極がルツボ(石英ルツボ)2を誘電
体として極めて近接する状態となる。この場合、
ルツボ2を誘電体とする静電容量は、電極間距離
が小さく、また、電極対向面積が大きくなるか
ら、比較的大きな容量となり、このため、静電容
量計32の検出値は、大きな値となる。そして、
例えば第2図に示す時刻t1において、シード21
が溶湯7に接したとすると、静電容量計32の検
出値が時刻t1において急激に上昇する。第1図に
示すコンパレータ33のしきい値は、第2図に示
すように静電容量の急変を検出し得る値に設定さ
れており、この結果、時刻t1においては、コンパ
レータ33の出力信号が“L”レベルから“H”
レベルに立ち上がる。そして、制御部35はコン
パレータ33の出力信号変化からシード21と溶
湯7との接触を検出し、これにより、引上モータ
15を反転させてシード21の引き上げ工程、す
なわち、単結晶22の成長工程に移行する。
次に、時刻t1から単結晶成長工程に入ると、単
結晶の成長量に応じてルツボ2内の溶湯7が減少
してゆく。そして、溶湯7が減少すると、ルツボ
2を誘電体とする静電容量の一方の電極(第1の
電極の先端部)の表面積が順次小さくなつてゆ
き、この結果、静電容量の値が第2図の期間T2
に示すように溶湯減少量に応じて減少してゆく。
そして、制御部35は静電容量値の減少量から、
ルツボ2内における溶湯表面位置の相対的低下量
を求め、この求めた表面位置低下量に対応する分
だけルツボ昇降モータ39を駆動し、これによ
り、溶湯7の絶対的表面位置を一定位置に保持す
る。この場合、溶湯7の減少量は、静電容量の電
極面積の変化として確実に現れるので、制御部3
5が検出する溶湯減少量は極めて正確なものとな
るため、溶湯表面位置一定化のためのルツボ昇降
モータ39の駆動量を正確に指示することができ
る。また、期間T2において、静電容量の低下が
やや急になつている期間T2aは、溶湯7の残量が
少なくなつた状態に対応する期間であり、溶湯7
の表面位置が第3図に示すようにルツボ2の下部
の湾曲部(いわゆるアール部)2aに位置してい
る状態である。すなわち、この状態においては、
ルツボ2の断面積が下方に行くにしたがつて順次
小さくなつていくから、同一の溶湯減少量であつ
ても、ルツボ2内においてその表面位置が低下す
る速度は、断面積一定の部分に比べて速くなる。
したがつて、このような状態においては、ルツボ
2の上昇率を上げる必要があるが、この実施例の
場合においては、上述のように、ルツボ2の形状
変化も静電容量変化として反映されるから、溶湯
7の表面位置の低下に応じて正確にルツボ2を上
昇させることができる。このように、期間T2
おける静電容量変化は、ルツボ2の断面積変化に
かかわりなく、ルツボ2内における溶湯7の相対
的な表面位置を正確に反映する。
次に、第2図に示す時刻t2において、単結晶2
2が成長し終えてボトム形状制御がなされると、
ボトム下端部と溶湯7とが切り離される。そし
て、この切り離しが行なわれた後は、第1の電極
はワイヤケーブル13、シードホルダ20、シー
ド21および単結晶22からなる一連の導体によ
つて構成される。この場合、第1の電極と第2の
電極とは空間的に離れており、また、その対向面
積も小さいために、検出される静電容量は大幅に
減少する。そして、この静電容量の急激な減少が
コンパレータ33のしきい値を下回り、これによ
つて、コンパレータ33の出力信号が“L”レベ
ルに変化し、制御部35はコンパレータ33の出
力信号の変化からボトムと溶湯7との切り離しを
検出する。そして、切り離し検出後は、結晶冷却
工程に移行する。
上述したように、この実施例においては、静電
容量計32の出力信号に基づいて、シードと溶湯
との接触、ルツボ内における溶湯表面位置の低
下、およびボトムと溶湯の切り離しを極めて正確
に、かつ、自動的に検出することができる。した
がつて、単結晶製造工程の自動化を大幅に促進す
ることができる。
「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、装置
枠体から吊り下げられるワイヤケーブルの下端に
シードホルダを介して取り付けられるシードと、
内部に多結晶溶湯が収納される絶縁性のルツボ
と、このルツボを覆うようにして支持する導電性
の支持部材とを設け、前記シードを前記溶湯に接
触させた後に引き上げ、これによつて、前記シー
ドの下端部に単結晶を成長させる単結晶製造装置
において、前記ワイヤケーブルを装置枠体から絶
縁するとともに、前記ワイヤケーブルに電気的に
連なる部分と前記支持部材に電気的に連なる部分
との間の静電容量を検出する静電容量検出部を具
備したので、シードと溶湯との接触、ボトム部と
溶湯の分離、および溶湯減少に起因する相対的な
表面位置低下を、自動的にかつ正確に検出するこ
とができる利点が得られる。したがつて、これら
の検出結果を用いて、単結晶の形状制御を正確に
かつ自動的に行うことができる。
【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図は第1図に示す静電容量計32の
出力信号の変化の一例を示す特性図、第3図はル
ツボ2の形状変化部分を示す断面図、第4図は従
来の単結晶製造装置の構成を示す断面図である。 2……ルツボ、3……黒鉛サセプタ(支持部
材)、4……軸、10……上部ケーシング(枠
体)、13……ワイヤケーブル、20……シード
ホルダ、21……シード、22……単結晶シリコ
ン。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 装置枠体から吊り下げられるワイヤケーブル
    の下端にシードホルダを介して取り付けられるシ
    ードと、内部に多結晶溶湯が収納される絶縁性の
    ルツボと、このルツボを覆うようにして支持する
    導電性の支持部材とを設け、前記シードを前記溶
    湯に接触させた後に引き上げ、これによつて、前
    記シードの下端部に単結晶を成長させる単結晶製
    造装置において、前記ワイヤケーブルを装置枠体
    から絶縁するとともに、前記ワイヤケーブルに電
    気的に連なる部分と前記支持部材に電気的に連な
    る部分との間の静電容量を検出する静電容量検出
    部を具備することを特徴とする単結晶製造装置。
JP23279885A 1985-10-18 1985-10-18 単結晶製造装置 Granted JPS6296389A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23279885A JPS6296389A (ja) 1985-10-18 1985-10-18 単結晶製造装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23279885A JPS6296389A (ja) 1985-10-18 1985-10-18 単結晶製造装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6296389A JPS6296389A (ja) 1987-05-02
JPH0331674B2 true JPH0331674B2 (ja) 1991-05-08

Family

ID=16944921

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP23279885A Granted JPS6296389A (ja) 1985-10-18 1985-10-18 単結晶製造装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6296389A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11162975B1 (en) 2020-05-27 2021-11-02 Shimadzu Corporation Surface analyzer

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2533864Y2 (ja) * 1994-04-28 1997-04-23 三菱マテリアル株式会社 単結晶引上装置
CN109610000B (zh) * 2019-02-19 2020-12-15 博兴战新产业发展有限公司 一种热场供热稳定的单晶炉
CN113502533B (zh) * 2021-09-09 2021-11-12 江苏矽时代材料科技有限公司 一种具有可控冷却装置的单晶硅直拉炉

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11162975B1 (en) 2020-05-27 2021-11-02 Shimadzu Corporation Surface analyzer

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6296389A (ja) 1987-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0301998B1 (en) Apparatus for adjusting initial position of melt surface
JP3528758B2 (ja) 単結晶引き上げ装置
KR20010080084A (ko) 결정을 정확하게 인상하는 방법 및 장치
JPH0331674B2 (ja)
JPH0977588A (ja) 浮遊帯域溶融法における晶出結晶径の自動制御方法およびその装置
JP2966322B2 (ja) シリコン単結晶インゴット及びその製造方法
EP0425837B1 (en) Method of adjusting concentration of oxygen in silicon single crystal and apparatus for use in the method
US5725660A (en) Semiconductor single crystal growing apparatus
US5269875A (en) Method of adjusting concentration of oxygen in silicon single crystal and apparatus for use in the method
EP0288605B1 (en) Method of and apparatus for controlling floating zone of semiconductor rod
US5888299A (en) Apparatus for adjusting initial position of melt surface
JPH0331673B2 (ja)
JPH07277879A (ja) Cz法による単結晶製造装置および融液レベル制御方法
JP3592909B2 (ja) 単結晶引上装置
JPS61261288A (ja) シリコン単結晶引上装置
JP4815766B2 (ja) シリコン単結晶製造装置及び製造方法
JPS6287482A (ja) 単結晶製造装置
JPS6283395A (ja) 単結晶引上装置の直径制御方法
JPS6283393A (ja) 単結晶引上装置
JP2843098B2 (ja) 半導体単結晶引上装置
JP3460483B2 (ja) 融液面初期位置調整方法
JP2000203985A (ja) シリコン単結晶引上装置およびこれを用いたシリコン単結晶の製造方法
JP2821962B2 (ja) 単結晶製造装置
JP2001261484A (ja) 単結晶引上げ機のギャップ検出方法及びそのギャップ調整装置
JP2829686B2 (ja) 半導体単結晶製造装置

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term