JPH0769780A - 単結晶育成装置 - Google Patents
単結晶育成装置Info
- Publication number
- JPH0769780A JPH0769780A JP21532593A JP21532593A JPH0769780A JP H0769780 A JPH0769780 A JP H0769780A JP 21532593 A JP21532593 A JP 21532593A JP 21532593 A JP21532593 A JP 21532593A JP H0769780 A JPH0769780 A JP H0769780A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reflecting mirror
- single crystal
- crucible
- chamber
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- Pending
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- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 チョクラルスキー法において、チャンバー内
の坩堝の上部に保温材を高く配置した場合でも直胴径を
評価できる単結晶育成装置を提供することを目的とす
る。 【構成】 チャンバーの坩堝直上部を除く上部に窓を配
置し、且つチャンバーの外部に移動自在な発光部及び移
動自在な受光部と前記窓部直上に回転自在な第一の反射
鏡とを配置し、且つ前記チャンバーの内部の前記窓部直
下に回転自在な第二の反射鏡と前記坩堝直上一に回転自
在な第三の反射鏡とを配置する。発光部から放射された
レーザー光を第一の反射鏡、窓、第二の反射鏡、第三の
反射鏡で反射させ融液面又は単結晶部に直上部より入射
させ、融液面で反射したレーザー光を逆の経路で受光部
に入射させて単結晶の直胴径を検出することを特徴とす
る単結晶育成装置による。
の坩堝の上部に保温材を高く配置した場合でも直胴径を
評価できる単結晶育成装置を提供することを目的とす
る。 【構成】 チャンバーの坩堝直上部を除く上部に窓を配
置し、且つチャンバーの外部に移動自在な発光部及び移
動自在な受光部と前記窓部直上に回転自在な第一の反射
鏡とを配置し、且つ前記チャンバーの内部の前記窓部直
下に回転自在な第二の反射鏡と前記坩堝直上一に回転自
在な第三の反射鏡とを配置する。発光部から放射された
レーザー光を第一の反射鏡、窓、第二の反射鏡、第三の
反射鏡で反射させ融液面又は単結晶部に直上部より入射
させ、融液面で反射したレーザー光を逆の経路で受光部
に入射させて単結晶の直胴径を検出することを特徴とす
る単結晶育成装置による。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】チョクラルスキー法による単結晶
育成装置に関する。
育成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】チョクラルスキー法により、坩堝の中で
溶解した原料に引き上げ棒の先端に固着した小さな種結
晶を接触させた後に、前記種結晶を回転させながら徐々
に引き上げて単結晶の直径を太くしていきその後はほぼ
一定の直径（以降直胴径と呼ぶ）となるＹＡＧ等の単結
晶が育成される。これらの単結晶は、細かく切断されて
使用される為に結晶欠陥や組成のばらつきが無く均質で
あることが要求される。それには直胴径を一定に維持す
ることが重要な単結晶育成条件の一つである。即ち直胴
径が一定になるということは、単結晶育成が安定した定
常状態で行われたことを意味し、単結晶の急成長や不均
一成長等によって生ずる欠陥や組成の変動が少ないこと
を意味している。また結晶の種類によってはその結晶方
位によって成長速度が大きく異なり、直胴径を均一にす
ることが難しいものがある。
溶解した原料に引き上げ棒の先端に固着した小さな種結
晶を接触させた後に、前記種結晶を回転させながら徐々
に引き上げて単結晶の直径を太くしていきその後はほぼ
一定の直径（以降直胴径と呼ぶ）となるＹＡＧ等の単結
晶が育成される。これらの単結晶は、細かく切断されて
使用される為に結晶欠陥や組成のばらつきが無く均質で
あることが要求される。それには直胴径を一定に維持す
ることが重要な単結晶育成条件の一つである。即ち直胴
径が一定になるということは、単結晶育成が安定した定
常状態で行われたことを意味し、単結晶の急成長や不均
一成長等によって生ずる欠陥や組成の変動が少ないこと
を意味している。また結晶の種類によってはその結晶方
位によって成長速度が大きく異なり、直胴径を均一にす
ることが難しいものがある。
【０００３】直胴径を一定とするには、直胴径を測定し
てその変化に応じて坩堝を過熱するヒーターの出力を制
御する方法が一般に行われる。直胴径を測定するには、
直接融液面をサーモビュウアー（Termo Viewer）で観察
して、結晶部と融液部との温度の違いから固液界面を判
断する方法や、引き上げている最中の結晶の重量と引き
上げ距離から直胴径を見積る方法等が知られている。
てその変化に応じて坩堝を過熱するヒーターの出力を制
御する方法が一般に行われる。直胴径を測定するには、
直接融液面をサーモビュウアー（Termo Viewer）で観察
して、結晶部と融液部との温度の違いから固液界面を判
断する方法や、引き上げている最中の結晶の重量と引き
上げ距離から直胴径を見積る方法等が知られている。
【０００４】サーモビュウアーを用いる方法では、融液
面を直接覗くためにサーモビュウアーを坩堝の直上に配
置する必要がある。チャンバーの坩堝真上部には回転軸
やそれに付随した部品があるため、チャンバーの坩堝真
上部に直接サーモビュウアーを配置することは難しい。
特に融点の高い結晶を育成する場合には保温を良くする
ために坩堝直上部に保温材を組み上げるため、融液面を
坩堝直上から覗き込むことができなかった。
面を直接覗くためにサーモビュウアーを坩堝の直上に配
置する必要がある。チャンバーの坩堝真上部には回転軸
やそれに付随した部品があるため、チャンバーの坩堝真
上部に直接サーモビュウアーを配置することは難しい。
特に融点の高い結晶を育成する場合には保温を良くする
ために坩堝直上部に保温材を組み上げるため、融液面を
坩堝直上から覗き込むことができなかった。
【０００５】また前記の結晶の重量を測定する方法では
結晶自体を直接観察しないため、平均値としての直胴径
は把握できても異方的に急成長をした直胴部の様子を正
しく判断でき無い。
結晶自体を直接観察しないため、平均値としての直胴径
は把握できても異方的に急成長をした直胴部の様子を正
しく判断でき無い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は坩堝の上部に
保温材を高く配置した場合でも直胴径を評価できる単結
晶育成装置を提供することを目的とする。
保温材を高く配置した場合でも直胴径を評価できる単結
晶育成装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的は、前記チャン
バーの前記坩堝直上部を除く上部に窓を配置し、且つ前
記チャンバーの外部に移動自在な発光部及び移動自在な
受光部と前記窓部直上に回転自在な第一の反射鏡とを配
置し、且つ前記チャンバーの内部に前記窓部直下に回転
自在な第二の反射鏡と前記坩堝直上一に回転自在な第三
の反射鏡とを配置し、前記発光部から放射されたレーザ
ー光を前記第一の反射鏡で反射させて前記窓を介して前
記チャンバー内部に導き、続いて前記第二の反射鏡、前
記第三の反射鏡で反射させ前記融液面と前記単結晶部の
境界部に直上部より入射させ、前記融液面で反射したレ
ーザー光を前記第三の反射鏡、第二の反射鏡、前記窓、
前記第一の反射鏡を経由して前記受光部に入射させて前
記単結晶の直胴径を検出することを特徴とする単結晶育
成装置により達成される。
バーの前記坩堝直上部を除く上部に窓を配置し、且つ前
記チャンバーの外部に移動自在な発光部及び移動自在な
受光部と前記窓部直上に回転自在な第一の反射鏡とを配
置し、且つ前記チャンバーの内部に前記窓部直下に回転
自在な第二の反射鏡と前記坩堝直上一に回転自在な第三
の反射鏡とを配置し、前記発光部から放射されたレーザ
ー光を前記第一の反射鏡で反射させて前記窓を介して前
記チャンバー内部に導き、続いて前記第二の反射鏡、前
記第三の反射鏡で反射させ前記融液面と前記単結晶部の
境界部に直上部より入射させ、前記融液面で反射したレ
ーザー光を前記第三の反射鏡、第二の反射鏡、前記窓、
前記第一の反射鏡を経由して前記受光部に入射させて前
記単結晶の直胴径を検出することを特徴とする単結晶育
成装置により達成される。
【０００８】
【実施例】図１は本発明の一実施例を示す正面から見た
概念図であり、図２はその側面から見た概念図である。
１はチャンバーで、その内部には坩堝２と、坩堝２を取
り囲む保温部材３と、保温部材３を取囲むヒーター４と
が収容されている。５は引き上げ棒で、回転自在及び引
き上げ引き下げ自在に坩堝２の直上中央部位置にチャン
バー１内に取り付けられている。
概念図であり、図２はその側面から見た概念図である。
１はチャンバーで、その内部には坩堝２と、坩堝２を取
り囲む保温部材３と、保温部材３を取囲むヒーター４と
が収容されている。５は引き上げ棒で、回転自在及び引
き上げ引き下げ自在に坩堝２の直上中央部位置にチャン
バー１内に取り付けられている。
【０００９】６はチャンバー１外に設置された発光部
で、チャンバー１外に固定具（図示せず）で回転自在に
設置された第一の反射鏡７に向けてレーザー光１３ａを
発射する位置に配置されている。前記チャンバー１の上
部にはレーザー光１３ｂ及び後述の反射レーザー光１３
ｄを透過する窓１１が設けられている。前記窓１１には
レーザー光に近い波長において透明なガラスが嵌められ
ている。
で、チャンバー１外に固定具（図示せず）で回転自在に
設置された第一の反射鏡７に向けてレーザー光１３ａを
発射する位置に配置されている。前記チャンバー１の上
部にはレーザー光１３ｂ及び後述の反射レーザー光１３
ｄを透過する窓１１が設けられている。前記窓１１には
レーザー光に近い波長において透明なガラスが嵌められ
ている。
【００１０】発光部６は高温に晒されると損傷してしま
う虞れがあるため、チャンバー１の外に設置されてい
る。
う虞れがあるため、チャンバー１の外に設置されてい
る。
【００１１】８はチャンバー１内に固定具（図示せず）
で設置された回転自在な第二の反射鏡で、第一の反射鏡
７に反射した発光部６からの反射したレーザー光１３ｂ
が、窓１１を透過して到達する位置に配置されている。
９はチャンバー１内に固定具（図示せず）で設置された
回転自在な第三の反射鏡で、坩堝２の直上部で引き上げ
棒５に接しない位置に取り付けられている。
で設置された回転自在な第二の反射鏡で、第一の反射鏡
７に反射した発光部６からの反射したレーザー光１３ｂ
が、窓１１を透過して到達する位置に配置されている。
９はチャンバー１内に固定具（図示せず）で設置された
回転自在な第三の反射鏡で、坩堝２の直上部で引き上げ
棒５に接しない位置に取り付けられている。
【００１２】前記第一、第二及び第三の反射鏡７、８、
９としては通常のガラス材に前記レーザー光の波長に対
してのみ、例えば９５％以上の反射率を有するコートを
施したものを使用するのが好適である。これにより融液
面１２からの融液自身の放射光が受光部１０に到達する
のを防止し、前記の反射したレーザー光１３ｅのみ受光
部１０に到達する。
９としては通常のガラス材に前記レーザー光の波長に対
してのみ、例えば９５％以上の反射率を有するコートを
施したものを使用するのが好適である。これにより融液
面１２からの融液自身の放射光が受光部１０に到達する
のを防止し、前記の反射したレーザー光１３ｅのみ受光
部１０に到達する。
【００１３】１０はチャンバー１外に設置された受光部
１０で、第三の反射鏡９に反射した発光部６からのレー
ザー光１３ｂの融液面１２で反射した反射光１３ｅが、
第三の反射鏡９、第二の反射鏡８、窓１１、第一の反射
鏡を経て到達する位置に配置されている。受光部１０は
高温に晒されると損傷してしまう虞れがあるため、チャ
ンバー１の外側に設置されている。
１０で、第三の反射鏡９に反射した発光部６からのレー
ザー光１３ｂの融液面１２で反射した反射光１３ｅが、
第三の反射鏡９、第二の反射鏡８、窓１１、第一の反射
鏡を経て到達する位置に配置されている。受光部１０は
高温に晒されると損傷してしまう虞れがあるため、チャ
ンバー１の外側に設置されている。
【００１４】１６はレーザー光１３ａと直角方向に発光
部６及び受光部１０を移動できるガイドで、発光部６及
び受光部１０が固定治具（図示せず）により固定してい
る。
部６及び受光部１０を移動できるガイドで、発光部６及
び受光部１０が固定治具（図示せず）により固定してい
る。
【００１５】発光部６から放射されたレーザー光１３ａ
は第一の反射鏡７に達し、第一の反射鏡７から反射され
たレーザー光１３ｂは第二の反射鏡８に達し、第二の反
射鏡８から反射されたレーザー光１３ｃは第三の反射鏡
９に達し、第三の反射鏡９から反射されたレーザー光１
３ｄは融液面１２あるいは単結晶１４に達する。
は第一の反射鏡７に達し、第一の反射鏡７から反射され
たレーザー光１３ｂは第二の反射鏡８に達し、第二の反
射鏡８から反射されたレーザー光１３ｃは第三の反射鏡
９に達し、第三の反射鏡９から反射されたレーザー光１
３ｄは融液面１２あるいは単結晶１４に達する。
【００１６】前記レーザー光１３ｄが融液面１２に達し
た場合は、レーザー光１３ｄは融液面１２で反射し、反
射されたレーザー光１３ｅは前記と逆の行程で、前記第
三の反射鏡９、前記第二の反射鏡８、前記窓１１、前記
第一の反射鏡７を経て受光部１０に到達する。 前記レ
ーザー光１３ｄが単結晶１４に達した場合は、レーザー
光１３ｄは単結晶１４で散乱されてしまい、受光部１０
にほとんど到達しない。
た場合は、レーザー光１３ｄは融液面１２で反射し、反
射されたレーザー光１３ｅは前記と逆の行程で、前記第
三の反射鏡９、前記第二の反射鏡８、前記窓１１、前記
第一の反射鏡７を経て受光部１０に到達する。 前記レ
ーザー光１３ｄが単結晶１４に達した場合は、レーザー
光１３ｄは単結晶１４で散乱されてしまい、受光部１０
にほとんど到達しない。
【００１７】従って直胴部径が任意の設定値より大きく
なると融液面１２からの反射したレーザー光１３ｅが受
光部１０に戻らなくなることより、直胴部径が任意の設
定値を越えたことが判別できる。また、直胴部が異常成
長して特定の方向のみ直胴部径が任意の設定値より大き
くなると、単結晶１４は回転しているため、受光部１０
に戻るレーザー光１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈは断
続的となり、異常成長したことが判別できる。
なると融液面１２からの反射したレーザー光１３ｅが受
光部１０に戻らなくなることより、直胴部径が任意の設
定値を越えたことが判別できる。また、直胴部が異常成
長して特定の方向のみ直胴部径が任意の設定値より大き
くなると、単結晶１４は回転しているため、受光部１０
に戻るレーザー光１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈは断
続的となり、異常成長したことが判別できる。
【００１８】結晶から直胴部径が大きくなる育成の初期
時期或いは定常の育成時期に直胴部径の変化する時、或
いは直胴部径の異なった単結晶を育成する時は、レーザ
ー光は融液面１２と単結晶１４の境界部に入射されな
い。その時は発光部６及び受光部１０をガイド１６に沿
って移動させて調整すれば良い。
時期或いは定常の育成時期に直胴部径の変化する時、或
いは直胴部径の異なった単結晶を育成する時は、レーザ
ー光は融液面１２と単結晶１４の境界部に入射されな
い。その時は発光部６及び受光部１０をガイド１６に沿
って移動させて調整すれば良い。
【００１９】レーザー光１３ａのビーム径が大き過ぎる
と結晶部分にビームが一部分重なった時の境界の判定が
難しく、誤差が生じる。従ってビーム径は小さい方が好
適である。ことを考慮すると光源としてはレーザーが最
適であり、その中でも緑レーザーは波長が短いため反射
率が高く優れている。
と結晶部分にビームが一部分重なった時の境界の判定が
難しく、誤差が生じる。従ってビーム径は小さい方が好
適である。ことを考慮すると光源としてはレーザーが最
適であり、その中でも緑レーザーは波長が短いため反射
率が高く優れている。
【００２０】
【作用】チャンバー１の前記坩堝２の直上部には引き上
げ棒５及びそれに付随した部品が存在するため、チャン
バー１の前記坩堝２の直上部に覗き窓を設けても直接融
液面１２と単結晶１４との境界部を観察することはでき
ない。チャンバー１内の前記坩堝２の直上部には引き上
げ棒５しか無いため、チャンバー１内の前記坩堝２の直
上部に第三の反射鏡９を配置することができる。
げ棒５及びそれに付随した部品が存在するため、チャン
バー１の前記坩堝２の直上部に覗き窓を設けても直接融
液面１２と単結晶１４との境界部を観察することはでき
ない。チャンバー１内の前記坩堝２の直上部には引き上
げ棒５しか無いため、チャンバー１内の前記坩堝２の直
上部に第三の反射鏡９を配置することができる。
【００２１】前記第三の反射鏡９に発光部６からのレー
ザー光１３ａを第一の反射鏡７、第二の反射鏡８を経て
入射させ第三の反射鏡９で反射させることにより、前記
融液面１２と単結晶１４との境界部に真上よりレーザー
光１３ｄを入射させることができる。この前記融液面１
２と単結晶１４との境界部に入射したレーザー光１３ｄ
は融液面１２に達すると反射され、一方単結晶１４に達
すると発散する。この融液面１２での反射光１３ｅを第
三の反射鏡９、第二の反射鏡８、第一の反射鏡７を経て
受光部１０に導くことにより、前記融液面１２と単結晶
１４との境界部との位置が判定でき、それにより単結晶
１４の直胴部径が判定される。
ザー光１３ａを第一の反射鏡７、第二の反射鏡８を経て
入射させ第三の反射鏡９で反射させることにより、前記
融液面１２と単結晶１４との境界部に真上よりレーザー
光１３ｄを入射させることができる。この前記融液面１
２と単結晶１４との境界部に入射したレーザー光１３ｄ
は融液面１２に達すると反射され、一方単結晶１４に達
すると発散する。この融液面１２での反射光１３ｅを第
三の反射鏡９、第二の反射鏡８、第一の反射鏡７を経て
受光部１０に導くことにより、前記融液面１２と単結晶
１４との境界部との位置が判定でき、それにより単結晶
１４の直胴部径が判定される。
【００２２】
【発明の効果】坩堝の上部に保温材を高く載せた場合で
も融液面が観察できる単結晶育成装置が提供できた。
も融液面が観察できる単結晶育成装置が提供できた。
【図１】本発明の一実施例を示す概念図の正面図であ
る。
る。
【図２】本発明の一実施例を示す概念図の側面図であ
る。
る。
１ チャンバー 2 坩堝 ３ 保温材 ４ ヒーター ５ 引き上げ棒 ６ 発光部 ７ 第一の反射鏡 ８ 第二の反射鏡 ９ 第三の反射鏡 １０ 受光部 １１ 窓 １２ 融液面 １３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ レーザー光 １３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈ レーザー光 １４ 単結晶 １５ 種結晶 １６ ガイド
Claims (1)
- 【請求項１】 チャンバー内に原料の融液を保持する坩
堝と、該坩堝直上部を除いて該坩堝を包む保温材と、ヒ
ーターと、引き上げ棒とを有し、前記引き上げ棒先端に
取り付けた種結晶を前記融液に接触させながら、前記引
き上げ棒を回転しながら前記坩堝の直上へ引き上げて単
結晶を製造する装置において、前記チャンバーの前記坩
堝直上部を除く上部に窓を配置し、且つ前記チャンバー
の外部に移動自在な発光部及び移動自在な受光部と前記
窓部直上に回転自在な第一の反射鏡とを配置し、且つ前
記チャンバーの内部の前記窓部直下に回転自在な第二の
反射鏡と前記坩堝直上一に回転自在な第三の反射鏡とを
配置し、前記発光部から放射されたレーザー光を前記第
一の反射鏡で反射させて前記窓を介して前記チャンバー
内部に導き、続いて前記第二の反射鏡、前記第三の反射
鏡で反射させ前記融液面と前記単結晶の境界部に直上部
より入射させ、前記融液面で反射したレーザー光を前記
第三の反射鏡、第二の反射鏡、前記窓、前記第一の反射
鏡を経由して前記受光部に入射させて前記単結晶の直胴
径を検出することを特徴とする単結晶育成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21532593A JPH0769780A (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | 単結晶育成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21532593A JPH0769780A (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | 単結晶育成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0769780A true JPH0769780A (ja) | 1995-03-14 |
Family
ID=16670436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21532593A Pending JPH0769780A (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | 単結晶育成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0769780A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009292721A (ja) * | 2009-08-06 | 2009-12-17 | Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 | シリコン単結晶引上げ装置及び引上げ方法 |
| CN104746136A (zh) * | 2015-04-14 | 2015-07-01 | 福建江夏学院 | 一种用于提拉炉的激光监控分析系统 |
| JP2021088467A (ja) * | 2019-12-02 | 2021-06-10 | 株式会社Sumco | 単結晶育成方法および単結晶育成装置 |
-
1993
- 1993-08-31 JP JP21532593A patent/JPH0769780A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009292721A (ja) * | 2009-08-06 | 2009-12-17 | Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 | シリコン単結晶引上げ装置及び引上げ方法 |
| CN104746136A (zh) * | 2015-04-14 | 2015-07-01 | 福建江夏学院 | 一种用于提拉炉的激光监控分析系统 |
| JP2021088467A (ja) * | 2019-12-02 | 2021-06-10 | 株式会社Sumco | 単結晶育成方法および単結晶育成装置 |
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