JPH10114595A - 固体層消失検出方法，単結晶成長方法及びその装置 - Google Patents
固体層消失検出方法，単結晶成長方法及びその装置Info
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- JPH10114595A JPH10114595A JP8267612A JP26761296A JPH10114595A JP H10114595 A JPH10114595 A JP H10114595A JP 8267612 A JP8267612 A JP 8267612A JP 26761296 A JP26761296 A JP 26761296A JP H10114595 A JPH10114595 A JP H10114595A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 単結晶成長時における固体層消失検出方法、
均質な単結晶を成長させることが可能な単結晶成長方法
及びその実施に使用する装置を提供すること。 【解決手段】 石英坩堝1aの底部中央には直径約５mmの
透明な窓11が形成されており、この窓11の近傍に光学温
度計のセンサ部12が設置されている。光学温度計とし
て、例えば日鉱計測システム（株）製のアキュファイバ
を使用すると0.01℃の分解能が得られ、1900℃まで測定
可能である。単結晶８の成長に伴い固体層９の厚みは減
少し、遂には無くなる。このとき坩堝１の底部から測定
した単結晶用原料の見かけ上の温度である表示温度は低
下する。この温度測定により固体層９の消失を検出する
ことができる。同条件で引上げを続けると融液中の実際
の温度は上昇し、結晶径は縮小されるので、固体層９の
消失を検出した時にヒータパワーを下げる、坩堝１の回
転を速くする、引き上げ速度を下げる等の制御を行う。
均質な単結晶を成長させることが可能な単結晶成長方法
及びその実施に使用する装置を提供すること。 【解決手段】 石英坩堝1aの底部中央には直径約５mmの
透明な窓11が形成されており、この窓11の近傍に光学温
度計のセンサ部12が設置されている。光学温度計とし
て、例えば日鉱計測システム（株）製のアキュファイバ
を使用すると0.01℃の分解能が得られ、1900℃まで測定
可能である。単結晶８の成長に伴い固体層９の厚みは減
少し、遂には無くなる。このとき坩堝１の底部から測定
した単結晶用原料の見かけ上の温度である表示温度は低
下する。この温度測定により固体層９の消失を検出する
ことができる。同条件で引上げを続けると融液中の実際
の温度は上昇し、結晶径は縮小されるので、固体層９の
消失を検出した時にヒータパワーを下げる、坩堝１の回
転を速くする、引き上げ速度を下げる等の制御を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体材料として
使用されるシリコン単結晶等を成長させる単結晶成長方
法及びその実施に使用する装置に関する。
使用されるシリコン単結晶等を成長させる単結晶成長方
法及びその実施に使用する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】シリコン単結晶の成長方法として一般的
に用いられているものの１つにチョクラルスキー法（Ｃ
Ｚ法）がある。図３は、ＣＺ法に使用される単結晶成長
装置を示す模式的縦断面図である。図中１はチャンバ内
に配設された坩堝を示しており、坩堝１は図示しない回
転・昇降機構に接続された支持軸７にて支持されてい
る。坩堝１は、有底円筒状をなす石英坩堝1aと、石英坩
堝1aの外側に嵌合された黒鉛坩堝1bとから構成されてい
る。また、坩堝１の上方には引上げ棒又はワイヤ等から
なる引上げ軸４が、回転及び昇降が可能なように垂下さ
れており、引上げ軸４の下端に接続されたシードチャッ
ク（図示せず）には、種結晶５が取り付けられている。
坩堝１の外側には抵抗加熱式のヒータ２が坩堝１と同心
円筒状に配設されている。
に用いられているものの１つにチョクラルスキー法（Ｃ
Ｚ法）がある。図３は、ＣＺ法に使用される単結晶成長
装置を示す模式的縦断面図である。図中１はチャンバ内
に配設された坩堝を示しており、坩堝１は図示しない回
転・昇降機構に接続された支持軸７にて支持されてい
る。坩堝１は、有底円筒状をなす石英坩堝1aと、石英坩
堝1aの外側に嵌合された黒鉛坩堝1bとから構成されてい
る。また、坩堝１の上方には引上げ棒又はワイヤ等から
なる引上げ軸４が、回転及び昇降が可能なように垂下さ
れており、引上げ軸４の下端に接続されたシードチャッ
ク（図示せず）には、種結晶５が取り付けられている。
坩堝１の外側には抵抗加熱式のヒータ２が坩堝１と同心
円筒状に配設されている。
【０００３】単結晶を成長させる場合、まず坩堝１に単
結晶用原料を充填し、坩堝１を所定方向へ所定回転数に
て回転させながら、ヒータ２によりこれを溶融させ融液
３とする。次に、引上げ軸４の先端に種結晶５を取り付
け、種結晶５が融液３に接触するまで引上げ軸４を一旦
降下させる。そして、引上げ軸４を坩堝１とは逆方向に
回転させながら上方へ引き上げることにより、種結晶５
の下端に接触している融液３が冷却され単結晶８が成長
する。
結晶用原料を充填し、坩堝１を所定方向へ所定回転数に
て回転させながら、ヒータ２によりこれを溶融させ融液
３とする。次に、引上げ軸４の先端に種結晶５を取り付
け、種結晶５が融液３に接触するまで引上げ軸４を一旦
降下させる。そして、引上げ軸４を坩堝１とは逆方向に
回転させながら上方へ引き上げることにより、種結晶５
の下端に接触している融液３が冷却され単結晶８が成長
する。
【０００４】半導体材料として使用されるシリコン単結
晶を成長させる場合、所定の電気伝導度又は電気抵抗率
を得るために、通常、融液３中にドーピング不純物（ド
ーパント）を添加して成長させる。このドーパントは、
Pfann の式として知られる次式に従って単結晶８の引上
げ方向に偏析することにより、単結晶８の電気抵抗率
は、その引上げ方向に沿って異なる値をもつことにな
る。 ＣS ＝ ｋｅ・ＣC （１−ｆS ）ke-1 但し、ｋｅ：実効偏析係数 ＣS ：結晶中のドーパント濃度 ＣC ：結晶引上げ開始時の融液中のドーパント濃度 ｆS ：結晶引上げ率（原料重量に対する単結晶重量の
比）
晶を成長させる場合、所定の電気伝導度又は電気抵抗率
を得るために、通常、融液３中にドーピング不純物（ド
ーパント）を添加して成長させる。このドーパントは、
Pfann の式として知られる次式に従って単結晶８の引上
げ方向に偏析することにより、単結晶８の電気抵抗率
は、その引上げ方向に沿って異なる値をもつことにな
る。 ＣS ＝ ｋｅ・ＣC （１−ｆS ）ke-1 但し、ｋｅ：実効偏析係数 ＣS ：結晶中のドーパント濃度 ＣC ：結晶引上げ開始時の融液中のドーパント濃度 ｆS ：結晶引上げ率（原料重量に対する単結晶重量の
比）
【０００５】引上げ方向に沿って、より均一な電気抵抗
率をもつ単結晶８を製造する方法として、例えば二層引
上げ法（ＤＬＣＺ法：Double Layered Czochralski Met
hod)が知られている。図４はＤＬＣＺ法に使用される単
結晶成長装置を示す模式的縦断面図である。ＤＬＣＺ法
では、所定量のボロン，リン等のドーパントを添加した
単結晶原料を全て溶解した後、ヒータ２の出力を制御す
ることによって融液の下部を凝固させ、坩堝１の底部に
固体層９を、その上部に融液層10を形成する。次に融液
層10に種結晶５を浸した後これを坩堝１と逆方向に回転
させながら引き上げて単結晶８を成長させ、これと同時
に融液層10の減少を補うために固体層９を溶解する。単
結晶の成長中には、単結晶の引上げに伴い坩堝１内の単
結晶用原料が減少し、坩堝１内での融液表面レベルが低
下するので、単結晶成長装置に対してこのレベルが一定
に保たれるように、単結晶の成長速度に応じた速度で坩
堝１を上昇せしめる。
率をもつ単結晶８を製造する方法として、例えば二層引
上げ法（ＤＬＣＺ法：Double Layered Czochralski Met
hod)が知られている。図４はＤＬＣＺ法に使用される単
結晶成長装置を示す模式的縦断面図である。ＤＬＣＺ法
では、所定量のボロン，リン等のドーパントを添加した
単結晶原料を全て溶解した後、ヒータ２の出力を制御す
ることによって融液の下部を凝固させ、坩堝１の底部に
固体層９を、その上部に融液層10を形成する。次に融液
層10に種結晶５を浸した後これを坩堝１と逆方向に回転
させながら引き上げて単結晶８を成長させ、これと同時
に融液層10の減少を補うために固体層９を溶解する。単
結晶の成長中には、単結晶の引上げに伴い坩堝１内の単
結晶用原料が減少し、坩堝１内での融液表面レベルが低
下するので、単結晶成長装置に対してこのレベルが一定
に保たれるように、単結晶の成長速度に応じた速度で坩
堝１を上昇せしめる。
【０００６】ＤＬＣＺ法に使用される単結晶成長装置に
は、上，下２段に分かれたヒータ（ダブルヒータ）を備
えるもの、さらに底部側にもヒータを備えるトリプルヒ
ータを採用したもの等がある。
は、上，下２段に分かれたヒータ（ダブルヒータ）を備
えるもの、さらに底部側にもヒータを備えるトリプルヒ
ータを採用したもの等がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ＤＬＣＺ法において
は、融液層10と固体層９とが共存した状態で単結晶を成
長させるが、固体層９は引き上げの進行に伴い減少し、
遂には全てが溶解されることになる。固体層９が消失す
ると、ヒータ２から放出される熱のうち、固体層９の溶
解に使用されていた潜熱としての熱消費がなくなるの
で、融液層10の温度が上昇し、生成する単結晶８の直径
が急激に縮径する現象がおきる。またヒータからの熱に
より坩堝近傍の融液温度が過大となることにより、坩堝
近傍で融液の上昇流が生じ、これが単結晶８直下に流れ
込むことになる。これによってさらに単結晶８直下の温
度が上昇し単結晶８の縮径がさらに促進されることにな
る。このようにＤＬＣＺ法においては、固体層９の消失
に伴う融液中の対流挙動の変化が単結晶８の品質に影響
を及ぼすことが多い。従来はこの固体層消失の検知は行
われておらず、固体層消失の前後において、育成する単
結晶８の抵抗値及び酸素濃度等の均質性が低く、歩留り
が低かった。
は、融液層10と固体層９とが共存した状態で単結晶を成
長させるが、固体層９は引き上げの進行に伴い減少し、
遂には全てが溶解されることになる。固体層９が消失す
ると、ヒータ２から放出される熱のうち、固体層９の溶
解に使用されていた潜熱としての熱消費がなくなるの
で、融液層10の温度が上昇し、生成する単結晶８の直径
が急激に縮径する現象がおきる。またヒータからの熱に
より坩堝近傍の融液温度が過大となることにより、坩堝
近傍で融液の上昇流が生じ、これが単結晶８直下に流れ
込むことになる。これによってさらに単結晶８直下の温
度が上昇し単結晶８の縮径がさらに促進されることにな
る。このようにＤＬＣＺ法においては、固体層９の消失
に伴う融液中の対流挙動の変化が単結晶８の品質に影響
を及ぼすことが多い。従来はこの固体層消失の検知は行
われておらず、固体層消失の前後において、育成する単
結晶８の抵抗値及び酸素濃度等の均質性が低く、歩留り
が低かった。
【０００８】本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたも
のであり、光学温度計にて単結晶用原料の温度を坩堝の
外部から測定することにより、正確に固体層の消失を把
握することが可能な固体層消失検出方法を提供すること
を目的とする。また固体層の消失を予測又は検知するこ
とにより、成長条件を制御して均質な単結晶を成長させ
ることが可能な単結晶成長方法及びその実施に使用する
装置を提供することを目的とする。
のであり、光学温度計にて単結晶用原料の温度を坩堝の
外部から測定することにより、正確に固体層の消失を把
握することが可能な固体層消失検出方法を提供すること
を目的とする。また固体層の消失を予測又は検知するこ
とにより、成長条件を制御して均質な単結晶を成長させ
ることが可能な単結晶成長方法及びその実施に使用する
装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の固体層消
失検出方法は、坩堝内の単結晶用原料を、その下部を固
体層とし上部を融液層とした状態での単結晶の引き上げ
中に、前記固体層の消失を検出する方法において、坩堝
底部にある単結晶用原料の温度を坩堝の外部から光学温
度計にて測定し、この測定結果に基づいて固体層の消失
を検出することを特徴とする。
失検出方法は、坩堝内の単結晶用原料を、その下部を固
体層とし上部を融液層とした状態での単結晶の引き上げ
中に、前記固体層の消失を検出する方法において、坩堝
底部にある単結晶用原料の温度を坩堝の外部から光学温
度計にて測定し、この測定結果に基づいて固体層の消失
を検出することを特徴とする。
【００１０】請求項２，３，４記載の本発明は、坩堝内
の単結晶用原料を、その下部を固体層とし上部を融液層
とした状態で単結晶を融液層から引き上げて成長させる
方法及びその実施に使用する装置において、坩堝底部に
ある単結晶用原料の温度を光学温度計にて検出すること
を特徴とする。そしてこの温度変化から固体層の消失を
予測又は検知し、ヒータの出力，坩堝の回転数，又は引
き上げ速度等の単結晶の引上条件を制御することを特徴
とする。
の単結晶用原料を、その下部を固体層とし上部を融液層
とした状態で単結晶を融液層から引き上げて成長させる
方法及びその実施に使用する装置において、坩堝底部に
ある単結晶用原料の温度を光学温度計にて検出すること
を特徴とする。そしてこの温度変化から固体層の消失を
予測又は検知し、ヒータの出力，坩堝の回転数，又は引
き上げ速度等の単結晶の引上条件を制御することを特徴
とする。
【００１１】固体層消失前後においてもその成長を均一
化する方法としては、融液層の温度の上昇を防ぐために
ヒータパワーを下げることが挙げられる。一方、融液層
の温度上昇に起因する単結晶の縮径を抑制するために
は、引き上げ速度を低下させる方法が用いられる。ま
た、坩堝の回転数を大きくすれば、融液に作用する遠心
力により、坩堝壁から中央への融液流による熱輸送が抑
制され、縮径を抑制することができる。
化する方法としては、融液層の温度の上昇を防ぐために
ヒータパワーを下げることが挙げられる。一方、融液層
の温度上昇に起因する単結晶の縮径を抑制するために
は、引き上げ速度を低下させる方法が用いられる。ま
た、坩堝の回転数を大きくすれば、融液に作用する遠心
力により、坩堝壁から中央への融液流による熱輸送が抑
制され、縮径を抑制することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面に基づき具体的に説明する。図１は、本発明に
係る単結晶成長装置を示す模式的縦断面図である。図中
１はチャンバ内に配設された坩堝を示しており、坩堝１
は図示しない回転・昇降機構に接続された支持軸７にて
その底部を支持されている。坩堝１は、有底円筒状をな
す石英坩堝1aと、石英坩堝1aの外側に嵌合された黒鉛坩
堝1bとから構成されている。
示す図面に基づき具体的に説明する。図１は、本発明に
係る単結晶成長装置を示す模式的縦断面図である。図中
１はチャンバ内に配設された坩堝を示しており、坩堝１
は図示しない回転・昇降機構に接続された支持軸７にて
その底部を支持されている。坩堝１は、有底円筒状をな
す石英坩堝1aと、石英坩堝1aの外側に嵌合された黒鉛坩
堝1bとから構成されている。
【００１３】また坩堝１の上方には引上げ棒又はワイヤ
等からなる引上げ軸４が、回転及び昇降が可能なように
垂下されており、引上げ軸４の下端に接続されたシード
チャック（図示せず）には、種結晶５が取り付けられて
いる。坩堝１の外側には抵抗加熱式のヒータ２が坩堝１
と同心円筒状に配設されている。以上は従来と同様の構
成である。
等からなる引上げ軸４が、回転及び昇降が可能なように
垂下されており、引上げ軸４の下端に接続されたシード
チャック（図示せず）には、種結晶５が取り付けられて
いる。坩堝１の外側には抵抗加熱式のヒータ２が坩堝１
と同心円筒状に配設されている。以上は従来と同様の構
成である。
【００１４】本発明では、このような従来のＤＬＣＺ法
に用いられる装置構成に加え、石英坩堝1aの底部中央に
直径約５mmの光透過性が高い窓11（例えば透明石英）が
形成されている。そして支持軸７の中心には、その基端
部がコネクタ14を介してシステム部13に接続された光学
温度計のセンサ部12が貫通されており、センサ部12の先
端部分は黒鉛坩堝1b中に位置し、かつ窓11に近接して設
置されている。システム部13は、センサ部12で検出した
光学信号を電気信号に変換し、温度表示を行う働きをす
る。センサ部12は支持軸７の空洞部分に設置されてお
り、ケーブルは支持軸７の側部又は基部から引き出され
ている。支持軸７のケーブル引出口には、スリップリン
グが設置されており、支持軸７の回転によって捩じれな
い構造となっている。
に用いられる装置構成に加え、石英坩堝1aの底部中央に
直径約５mmの光透過性が高い窓11（例えば透明石英）が
形成されている。そして支持軸７の中心には、その基端
部がコネクタ14を介してシステム部13に接続された光学
温度計のセンサ部12が貫通されており、センサ部12の先
端部分は黒鉛坩堝1b中に位置し、かつ窓11に近接して設
置されている。システム部13は、センサ部12で検出した
光学信号を電気信号に変換し、温度表示を行う働きをす
る。センサ部12は支持軸７の空洞部分に設置されてお
り、ケーブルは支持軸７の側部又は基部から引き出され
ている。支持軸７のケーブル引出口には、スリップリン
グが設置されており、支持軸７の回転によって捩じれな
い構造となっている。
【００１５】光学温度計として通常の放射温度計を使用
する場合、センサ部12は、例えば光電子増倍管と、特定
波長（例えば0.65μm 程度）のみを通過させるフィルタ
とを備える。光電子増倍管で光電変換された信号は、ケ
ーブルを介してシステム部13へ伝送され、ここで予め一
定に設定した放射率に基づいて温度を算出し、温度表示
を行う。単結晶用原料であるシリコンの固体層９と、融
液層10の融点近傍とにおける放射率は異なり以下のとお
りである。 固体層９の放射率εs ≒ 0.6 融液層10の放射率εl ≒ 0.25 この放射率の違いにより坩堝内底部の単結晶原料が融点
近傍で固体であるか、液体であるかが判定可能である。
する場合、センサ部12は、例えば光電子増倍管と、特定
波長（例えば0.65μm 程度）のみを通過させるフィルタ
とを備える。光電子増倍管で光電変換された信号は、ケ
ーブルを介してシステム部13へ伝送され、ここで予め一
定に設定した放射率に基づいて温度を算出し、温度表示
を行う。単結晶用原料であるシリコンの固体層９と、融
液層10の融点近傍とにおける放射率は異なり以下のとお
りである。 固体層９の放射率εs ≒ 0.6 融液層10の放射率εl ≒ 0.25 この放射率の違いにより坩堝内底部の単結晶原料が融点
近傍で固体であるか、液体であるかが判定可能である。
【００１６】通常の放射温度計では分解能が0.5 ℃程度
であるが、例えば日鉱計測システム（株）製のアキュフ
ァイバを使用すると0.01℃の分解能が得られ、約1900℃
まで測定可能である。この場合、センサ部12は、アルミ
ナの単結晶棒からなる光ファイバでできており、石英光
ファイバケーブルによりシステム部13に接続されてい
る。従って、センサ部12で受光された光信号は、光ファ
イバケーブルを介してシステム部13へ伝送され、光電変
換されて温度を算出し、温度表示を行う。この温度計を
使用すると約1900℃まで測定可能であるので、1300℃程
度まで上昇する坩堝１に極めて接近させることができ、
正確に温度を検出することができる。
であるが、例えば日鉱計測システム（株）製のアキュフ
ァイバを使用すると0.01℃の分解能が得られ、約1900℃
まで測定可能である。この場合、センサ部12は、アルミ
ナの単結晶棒からなる光ファイバでできており、石英光
ファイバケーブルによりシステム部13に接続されてい
る。従って、センサ部12で受光された光信号は、光ファ
イバケーブルを介してシステム部13へ伝送され、光電変
換されて温度を算出し、温度表示を行う。この温度計を
使用すると約1900℃まで測定可能であるので、1300℃程
度まで上昇する坩堝１に極めて接近させることができ、
正確に温度を検出することができる。
【００１７】なお、以上は、石英坩堝の底部中央に光透
過性が高い窓を設置する場合について述べたが、黒鉛坩
堝の底部中央にも光透過性が高い窓を設置し、黒鉛坩堝
の外部から坩堝内部の温度を検出するようにしてもよ
い。また、何ら光透過性が高い窓を設けることなく、通
常の石英坩堝の底部中央を直接測定してもよいが、この
場合は測定誤差が少々増大する。いずれの場合も坩堝外
部から坩堝内底部の固層の有無を判定できればよい。
過性が高い窓を設置する場合について述べたが、黒鉛坩
堝の底部中央にも光透過性が高い窓を設置し、黒鉛坩堝
の外部から坩堝内部の温度を検出するようにしてもよ
い。また、何ら光透過性が高い窓を設けることなく、通
常の石英坩堝の底部中央を直接測定してもよいが、この
場合は測定誤差が少々増大する。いずれの場合も坩堝外
部から坩堝内底部の固層の有無を判定できればよい。
【００１８】図２は、光学温度計にて検出した場合の単
結晶成長時の表示温度変化を示すグラフである。放射温
度計を使用した固体層消失時点の検出は、上述した如
く、結晶（固体）と融液とにおける放射率の違いを利用
する。先ず、システム部13において検知機の放射率εを
任意の値、例えばε＝εS （固体層９の放射率）に設定
する。この値は結晶育成中には変更しない。この設定で
坩堝底部にある固体が1414℃になり（表示温度も1414
℃）溶融すると、融液の放射率が検出される。このとき
ε＝εL （融液層10の放射率）に変更した場合は、表示
温度は1414℃で変化しないが、実際にはε＝εS （＞ε
L ）に設定されていることにより、表示温度は1414℃よ
りも低くなる。これは放射エネルギがεＴ4 に比例する
ことによる。またシステム部13の設定をε＝εL に固定
した場合でも表示温度の変化は同じであり、固体層消失
後に温度は低く表示される。
結晶成長時の表示温度変化を示すグラフである。放射温
度計を使用した固体層消失時点の検出は、上述した如
く、結晶（固体）と融液とにおける放射率の違いを利用
する。先ず、システム部13において検知機の放射率εを
任意の値、例えばε＝εS （固体層９の放射率）に設定
する。この値は結晶育成中には変更しない。この設定で
坩堝底部にある固体が1414℃になり（表示温度も1414
℃）溶融すると、融液の放射率が検出される。このとき
ε＝εL （融液層10の放射率）に変更した場合は、表示
温度は1414℃で変化しないが、実際にはε＝εS （＞ε
L ）に設定されていることにより、表示温度は1414℃よ
りも低くなる。これは放射エネルギがεＴ4 に比例する
ことによる。またシステム部13の設定をε＝εL に固定
した場合でも表示温度の変化は同じであり、固体層消失
後に温度は低く表示される。
【００１９】図２において出力温度表示が低下し始めた
時点が、固体層９の部分消失時点を示しており、その後
の低い温度で安定した時点が完全消失時点を示してい
る。従って部分消失から完全消失までの時間を予め把握
しておくことにより、単結晶成長途中における固体層９
の消失時点を予測することができる。
時点が、固体層９の部分消失時点を示しており、その後
の低い温度で安定した時点が完全消失時点を示してい
る。従って部分消失から完全消失までの時間を予め把握
しておくことにより、単結晶成長途中における固体層９
の消失時点を予測することができる。
【００２０】従って本発明では、この部分消失時点の検
出に基づいて固体層９の完全消失時点を予測し、直ちに
又は所定時間後に、ヒータパワーを下げる、また引き上
げ速度を低下させる等の制御を開始する。これにより融
液層10の温度上昇を防いで、単結晶８の直径が縮小する
のを抑制することができる。また、坩堝の回転数を大き
くする制御を行うと、融液層10に働く遠心力が大きくな
り、坩堝壁から単結晶直下への高温化した融液流れによ
る熱輸送が抑制され、縮径を抑制することができる。こ
れらの方法を適宜組み合わせることにより、均質で長尺
の単結晶８を得ることができる。これにより従来はスペ
ックアウトとなっていた部分を製品に使用することがで
きるので、歩留りを大幅に向上させるとが可能となる。
出に基づいて固体層９の完全消失時点を予測し、直ちに
又は所定時間後に、ヒータパワーを下げる、また引き上
げ速度を低下させる等の制御を開始する。これにより融
液層10の温度上昇を防いで、単結晶８の直径が縮小する
のを抑制することができる。また、坩堝の回転数を大き
くする制御を行うと、融液層10に働く遠心力が大きくな
り、坩堝壁から単結晶直下への高温化した融液流れによ
る熱輸送が抑制され、縮径を抑制することができる。こ
れらの方法を適宜組み合わせることにより、均質で長尺
の単結晶８を得ることができる。これにより従来はスペ
ックアウトとなっていた部分を製品に使用することがで
きるので、歩留りを大幅に向上させるとが可能となる。
【００２１】なお、システム部13に制御手段を設け、固
体層９の消失を検出したときにヒータの出力，坩堝の回
転数，又は引き上げ速度の制御を自動的に行ってもよ
い。また窓11は透明であることが望ましいが、温度変化
を検出することが可能な程度であれば必ずしも透明であ
る必要はない。
体層９の消失を検出したときにヒータの出力，坩堝の回
転数，又は引き上げ速度の制御を自動的に行ってもよ
い。また窓11は透明であることが望ましいが、温度変化
を検出することが可能な程度であれば必ずしも透明であ
る必要はない。
【００２２】
【発明の効果】以上のように本発明は、単結晶用原料の
融液層と固体層とを共存させて単結晶を成長させる場合
に、固体層の消失を正確に把握することができるので、
この消失の前後でヒータパワー，坩堝の回転数，又は引
き上げ速度の制御を行えば、歩留りを大幅に向上させる
ことができる等、本発明は優れた効果を奏する。
融液層と固体層とを共存させて単結晶を成長させる場合
に、固体層の消失を正確に把握することができるので、
この消失の前後でヒータパワー，坩堝の回転数，又は引
き上げ速度の制御を行えば、歩留りを大幅に向上させる
ことができる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図１】本発明に係る単結晶成長装置を示す模式的縦断
面図である。
面図である。
【図２】単結晶成長時に検出される表示温度の変化を示
すグラフである。
すグラフである。
【図３】ＣＺ法に使用される単結晶成長装置を示す模式
的縦断面図である。
的縦断面図である。
【図４】ＤＬＣＺ法に使用される従来の単結晶成長装置
を示す模式的縦断面図である。
を示す模式的縦断面図である。
１ 坩堝 1a 石英坩堝 1b 黒鉛坩堝 ２ ヒータ ４ 引上げ軸 ７ 支持軸 ８ 単結晶 ９ 固体層 10 融液層 11 窓 12 センサ部 13 システム部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/208 Ｈ０１Ｌ 21/208 Ｐ
Claims (4)
- 【請求項１】 坩堝内の単結晶用原料を、その下部を固
体層とし上部を融液層とした状態での単結晶の引き上げ
中に、前記固体層の消失を検出する方法において、坩堝
底部にある単結晶用原料の温度を坩堝の外部から光学温
度計にて測定し、この測定結果に基づいて固体層の消失
を検出することを特徴とする固体層消失検出方法。 - 【請求項２】 坩堝内の単結晶用原料を、その下部を固
体層とし上部を融液層とした状態で単結晶を前記融液層
から引き上げて成長させる方法において、坩堝底部にあ
る単結晶用原料の温度を坩堝の外部から光学温度計にて
測定し、この測定結果に基づいて固体層の消失を検出
し、この検出に基づいて、ヒータの出力，坩堝の回転
数，又は引き上げ速度のうち少なくとも１項目を制御す
ることを特徴とする単結晶成長方法。 - 【請求項３】 坩堝内の単結晶用原料を、その下部を固
体層とし上部を融液層とした状態で単結晶を引き上げて
成長させる装置において、坩堝の底部に形成された光透
過窓と、該光透過窓を介して単結晶用原料の温度を検出
する光学温度計とを備えることを特徴とする単結晶成長
装置。 - 【請求項４】 坩堝内の単結晶用原料を、その下部を固
体層とし上部を融液層とした状態で単結晶を引き上げて
成長させる装置において、坩堝の底部を介して単結晶用
原料の温度を検出する光学温度計を備えることを特徴と
する単結晶成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8267612A JPH10114595A (ja) | 1996-10-08 | 1996-10-08 | 固体層消失検出方法，単結晶成長方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8267612A JPH10114595A (ja) | 1996-10-08 | 1996-10-08 | 固体層消失検出方法，単結晶成長方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10114595A true JPH10114595A (ja) | 1998-05-06 |
Family
ID=17447139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8267612A Pending JPH10114595A (ja) | 1996-10-08 | 1996-10-08 | 固体層消失検出方法，単結晶成長方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10114595A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200086018A (ko) * | 2019-01-08 | 2020-07-16 | 에스케이실트론 주식회사 | 단결정 잉곳 성장 장치 및 단결정 잉곳 성장 방법 |
-
1996
- 1996-10-08 JP JP8267612A patent/JPH10114595A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200086018A (ko) * | 2019-01-08 | 2020-07-16 | 에스케이실트론 주식회사 | 단결정 잉곳 성장 장치 및 단결정 잉곳 성장 방법 |
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