JPS6021893A - 単結晶の製造装置 - Google Patents

単結晶の製造装置

Info

Publication number
JPS6021893A
JPS6021893A JP12541383A JP12541383A JPS6021893A JP S6021893 A JPS6021893 A JP S6021893A JP 12541383 A JP12541383 A JP 12541383A JP 12541383 A JP12541383 A JP 12541383A JP S6021893 A JPS6021893 A JP S6021893A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
crucible
diameter
single crystal
program signal
movement
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
Application number
JP12541383A
Other languages
English (en)
Inventor
Shoichi Sagizuka
鷺塚 章一
Masayuki Watanabe
正幸 渡辺
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba 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 Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP12541383A priority Critical patent/JPS6021893A/ja
Publication of JPS6021893A publication Critical patent/JPS6021893A/ja
Pending legal-status Critical Current

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)

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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明はチョクラルスキー法(二より単結晶例えばシリ
コン単結晶を引上げる単結晶の製造装置に関するもので
ある。
〔従来技術とその問題点〕
シリコン単結晶は多くはチョクラルスキー法で育成され
ているが、育成された単結晶は無転位の高品質であると
同時に結晶が所定の形状に制御されていることが必要で
ある。近年、超LSI等の大規模集積回路の発展に伴な
い、LSI製造工程(−適した酸素濃度を持っているこ
と、および引上げ軸方向の酸素濃度の均一性が良いこと
がさらに要求されるようになってきた。そのため、加熱
ヒータの温度分布に対応してルツボを移動させ、融液面
の位置を変化させながら結晶を育成する方法が行なわれ
ている。
従来使用されている結晶直径の自動制御様能を有する単
結晶製造装置では、所定の位置(=固定された光センサ
またはTVカメラ等により直径の変゛化を検出して直径
が一定になるように引上げ速度を調節し、これ(一対応
してルツボも上下させ、光センサまたはTVカメラ等に
対して融液面が常に一定に保持されるような制御を行な
っている。すなわち、結晶の引上げ速度をVs、ルツボ
の移動速tyをVcとすると。
vc = (psd2/plD2) ・Vs −=−曲
(1)の関係がある。ここで、ρSおよびρlはシリコ
ン結晶および融液の密度、dおよびDは結晶およびルツ
ボの直径である。
従って、加熱ヒータの温度分布に対応して、ルツボを移
動させ融液面の位置を変化させながら結晶を育成すると
、光センサまたはTVカメラ等と融液面の距離を一定に
保つことができず、光学系の焦点ずれ(二より検出され
た直径に誤差を生じる。
このため、直径制御精度が低下し、はなはだしい時(−
は制御できなくなるという難点がある。さら(−1結晶
の形状が制御できないことは結晶中のストリエイション
や不純物濃度の変化を助長することから結晶品質が低下
する。さらに外周研削時の材料損失の増大や径不良(二
よる歩留りの低下等の欠点がある。
これに対してルツボの上下移動と同期して光センサと融
液面の相対距離を一定(二保つように光センサを移動さ
せたり、または光センサの固液界面外周部に形成される
メニスカスの見込み角度を変化させる構造を有した単結
晶製造装置が提案されている(特開昭54−82383
参照)。通常、光セ/すは炉体の斜め上部に設けられた
のぞき窓を通してメニスカス部を検出している。光セン
サの移動距離が大きくなるとメニスカス部はのぞき窓の
視野からはずれ’(Lまうことや、光センサ移動機構に
は堅牢なものが必要となり装置コストが増大する、等の
問題がある。
〔発明の目的〕
本発明は上記欠点に鑑みなされたもので、加熱ヒータの
温度分布に対応してルツボを移動するに際して、融液面
と直径検出器の距離の変化による直径噴出誤差゛を?i
ti正すること(二より直径の均一な単結晶が得られる
簡便で安価な装置を提供するも。
のである。
〔発明の1既要〕 本発明の装置はルツボ移動の情報(二もとづいて、融液
面と直径検出器の耐重の変化(二よる光学系の焦点すれ
と倍率の変化を補正するよう(二構成されている。すな
わち、千ヨクラルスキー法による単結晶製造装置におい
て、ルツボ移動のプログラム信号(二より、前記プログ
ラム信号を潰分してルツボの移@II准を算出し、前記
プログラム信号に従って光学系の位置を制御して単結晶
の直径を検出し、前記ルツボの移動量に従って利得を制
御して前記検出信号を増幅して、直径噴出誤差を補正す
るようにしたことを特徴とするものである。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明の単結晶製造装置では従来装
置の光センサー自体を移動させるもの(−比べて、駆動
機構および回路が小型で簡単であり。
消費電力が少くてよい。またルツボの移動距離を大きく
してものぞき窓の視野からのはずれが少なくルツボ移動
の範囲が広い。そして通常の単結晶製造装置を改造する
ことなく簡便(二実施でき、装置コストが低下する。こ
れにより加熱ヒータの温度分布に対応してルツボを移動
し、融叡面の位置を変化させる条件において直径の均一
な単結晶を歩留りよく作成できる。そのため、酸素濃度
の均一性の良い単結晶が得られるなど結晶品質の改善が
可能であり、工業的に使用することにより生伍性が向」
ニする。以上のような効果がある。
〔発明の実施例〕
以下本発明の一実hh例を図面(二基づき詳細にt況明
する。
第1図は不発明、による機能を具(+i& した単結晶
製造装置の一例である。図(=おいてlは容器、2は加
熱ヒータ、3はルツボ、4は融液、5はのぞき窓、6は
結晶、7は引上(ザ輔、8はルツボ移動・袖。
9は引上げモーター、lOはルツボ移動モータ、11は
一引上げ速度制御器、 12はルツボ移動速度制御器、
13はルツボ移動プログラム信号発生器、14は積分1
、f;、15はTVカメラ、16は結像面、17は対物
レンズ、18は対物レンズ移動モータ、19は対物レン
ズ。
移動速度制御器、20は増幅器、21は基準直径設定器
、nは直径制御装置である。
容器l内にルツボ移動@bst二より上丁に移動できる
ルツボ3があり、その周囲(二加熱ヒータ2が配設され
ている。ルツボ3内に融液4を保持し、引上げ軸7によ
り所定の速反で引上げ結晶6が製造されるよう(二構成
されている。
容器lに取付けたのぞき窓5の近く(二゛v■カメラ1
5が配設され、結晶6のメニスカスリングの大きさを測
定して結晶11径を検出する。そのため、結晶6とTV
カメラ15の距1渠に応じて、あらかじめ光学系の焦点
合せを行ない対物レンズ17と撮像管(ここでは図示せ
ず)の結像面16の距離を精密に調整しておく必要があ
る。このTVカメラ15の検出信号と基準直径設定器2
】からの基準信号とを比較して誤差信号を得、IP+:
 ’&制御装置22i二よりこの差が零になるように引
上げ速度制御器11を介して引上げモータ9を駆動し、
引上げ速度を変化させる。同時(二、融液面の位置がハ
′に一定に保たれるようにルツボ移動速度制御器12を
介してルツボ移動モータ10を駆動し、(1)式に従が
ってルツボ移動速度が設定される。
ルツボ移動プログラム信号発生器13は加熱ヒータ2の
温度分布(二対応して最適な融液面の位置を実現するよ
う(二あらかじめ設定されたプログラム信号を発生する
。このプログラム信号もまたルツボ移動速度制御器12
に加えられる。すなイつち、ルツボ移動速度は(11式
で定まる値とプログラム信号を加−はした値に設定され
る。このときプログラム信号口よるルツボ移動距離分だ
け結晶6とTVカメラ15の距離が変化するため焦点の
ずれが生じる。
そこで、プログラム4N号を対物レンズ移動速産制 −
1卸器19に入力して対物レンズ移動モータ18を駆動
し、焦点のずれを補正するよう(二、対物レンズ17と
結像面16の距離を自動設定する。同時に積分器14(
−も入力してルツボの移動時を算出し、この値(二より
光学系の倍率の変化を補正するように増幅器側の利得を
設定する。これにより融液面の位置が変化しても正しい
直径信号を検出することかできるため、高精度な直径i
l?IJ御が実現できる。゛ここで、焦点のずれ、およ
び倍率の変化の補正ih次の公矧のレンズの公式よりめ
ればよい。
但し1.fけ対物レンズ17の焦点距離、aは結晶6の
メニスカス界面と対を吻レンズ17の距離、bは結像面
16と対物レンズJ7の距離、M4;i倍率を示してい
る。aが倣少姫雌Δaだけ変化したとすると、焦点のず
れΔbおよび倍率の変化ΔMの間には次式が成立する。
次に具体的な例として本発明の単結晶製造装置により、
たとえば結晶中の酸素濃度の均一化を計るためにルツボ
を押上げながらシリコン単結晶を製造する場合について
詳しく説明する。a1図において、直径20園の石英ル
ツボ3内の重−15Kyの融液4から直径8CrfL1
長さ30 (mのシリコン単結晶を育成する。はじめに
、ルツボ3の位14をルツボ3と加熱ヒータ2の高さが
等しい・立1dを原点として−2(!l二設定した。対
物レンズ17は焦点用If% 10礪のものを使用し、
融液との距離を100cmに設定して焦点合ぜを行なっ
たのち引−Eけを開始した。
結晶引上げ速度がl FIIIL / ryh+の場合
(二は、ルツボの上昇速度は(1)式より0.145 
mw / ’+となる。第2図はプログラム信号発生器
13による−げ成結晶艮l(二対するルツボの上昇;”
UitVを示す図でLj)る。第3図はプログラム信号
(二連動する対物レンズ17の移動速度Vt、と増幅器
側の利得G(相対値)の変化を示す図である。ここでは
結晶成長(二よる残留融液量の減少と加熱ヒータの7M
度分布に対応して石英ルツボと融液の反応(二よる酸素
の溶は込み隨を調節するようにルツボ移動速度を〜1.
I X 10−%m/ms2で加速していき、融液面の
位置を引上げ終了までζ二〜50fl移動させた。これ
に対応して、焦点ずれを補正するように(4)式により
対物レンズ17の移動速度を〜1.1 x 10− ’
 **/m 2で加速していき、引上げ終了まで(二〜
0.5朋移動させた。同時に(5)式(−よる倍率の変
化を補正するように利得を引上げ終了までに〜0.94
倍まで変化させた。
利得は増幅器側の利得8I変抵抗器をモータで回転させ
たり、バイアス電圧を変えるなどの公知の方法により容
易に調節できる。これ(二より直径の偏差が±0.5n
 以内のシリコン単結晶が得られた。
一方、従来の装置では、略テーパ状の結晶が得られ直径
の偏差は±3H以上見られた。第4図は育成した結晶の
同化率と酸素濃度の関係を示す図である。図で酸素濃度
の変化は〜0.11 x1018atoms /dであ
り、その分布も、通常の単調減少するものよりも平担な
ものが得られた。
以上説明したよう(二本発明の単結晶製造装置(=よれ
ば、加熱ヒータの温度分布に対応して融液面の位置が変
化しても、常(1高精度に直径制御された単結晶が得ら
れ、かつ酸素dA度の均一性の良い高品質単結晶を製造
することができる。
なお、実施例では直径検出装置としてTVカメラを、制
御系としてアナログ回路を用いているが。
本実施例に限定されるものではなく、たとえば、CCD
カメラや、コンピュータのンフトウ千アによるアルゴリ
ズムによっても本発明の単結晶製造装置を実施すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
!1°Sl興は本発明の単結晶製造装置の実施例の構成
を示す図、第2図はルツボ4動のプログラム信号の一例
を示す図、第3図は第2図のプログラム信号(二対化す
る対物レンズの移動速度、および増幅器の利得を示す図
、第4図は製造した単結晶の固化率と酸素(41度の関
係を示す図である。 1・・・容器、 2・・・加熱ヒータ、3・・・ルツボ
、 4・・・融液、 5・・・のぞき窓、 6・・・結晶、 7・・・引上げ(浦、 8・・・ルツボ移動軸、9・・
・引上げモータ、10・・・ルツボ移動モータ、11・
・・引上げ速度制御器、 12・・・ルツボ移動速度制御器、 13・・・ルツボ移動プログラム信号発生器、14・・
・積分器、 15・・・TVカメラ、]6・・・結像面
、 17・・・対4勿レンズ、18・・・対物レンズ移
動モータ。 19・・・対物し/ズ移動速度iff御器、(イ)・・
・増幅器、21・・・基準直径設定器、22・・・直径
制御装置。 代理人 弁理士 則近慝佑 ((よkS1名)第1図 第4図 イ R4イヒ千(=/、ジ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 発熱体のτ態度分布(二対応して設定されたルツボ移動
    のプログラム信号を発生するプログラム信号発生器と前
    記プログラム信号に従って前記ルツボの移動を制御する
    ルツボ移動速度1tilJ @器と、前記プログラム信
    号を精分してルツボの移動量を算出する積分器と、 前記プログラム信号に従って光学系の位置を制御して単
    結晶の直径を検出する検出器と、前記ルツボの移動量に
    従って利得を制御して前記検出信号を増幅する増幅器と
    、基準直径設定信号と比較された前記増幅器出力信号5
    二より単結晶の引上げ速度を制御する引上げ速度制御器
    とを有し、前記ルツボの移動による融液面と前記検出器
    の距離の変化による前記単結晶の直径の検出誤差を補正
    すようにしたことを特徴とする単結晶の製造装置。
JP12541383A 1983-07-12 1983-07-12 単結晶の製造装置 Pending JPS6021893A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12541383A JPS6021893A (ja) 1983-07-12 1983-07-12 単結晶の製造装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12541383A JPS6021893A (ja) 1983-07-12 1983-07-12 単結晶の製造装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6021893A true JPS6021893A (ja) 1985-02-04

Family

ID=14909487

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP12541383A Pending JPS6021893A (ja) 1983-07-12 1983-07-12 単結晶の製造装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6021893A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
US5042891A (en) * 1990-06-21 1991-08-27 Amp Incorporated Active device mount assembly with interface mount for push-pull coupling type optical fiber connectors
JPH03275586A (ja) * 1990-03-26 1991-12-06 Mitsubishi Materials Corp シリコン単結晶ウェーハの製造方法
US5142597A (en) * 1990-07-27 1992-08-25 Amp Incorporated Interconnect assembly for wall outlet

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
JPH03275586A (ja) * 1990-03-26 1991-12-06 Mitsubishi Materials Corp シリコン単結晶ウェーハの製造方法
US5042891A (en) * 1990-06-21 1991-08-27 Amp Incorporated Active device mount assembly with interface mount for push-pull coupling type optical fiber connectors
US5142597A (en) * 1990-07-27 1992-08-25 Amp Incorporated Interconnect assembly for wall outlet

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6241818B1 (en) Method and system of controlling taper growth in a semiconductor crystal growth process
US8085985B2 (en) Method for determining distance between reference member and melt surface, method for controlling location of melt surface using the same, and apparatus for production silicon single crystal
US5138179A (en) Method of and device for diameter measurement used in automatically controlled crystal growth
US7264674B2 (en) Method for pulling a single crystal
KR101289400B1 (ko) 실리콘 단결정의 제조방법
TWI770661B (zh) 單結晶製造裝置及單結晶的製造方法
JP6645406B2 (ja) 単結晶の製造方法
WO2010047039A1 (ja) 単結晶直径の検出方法、及びこれを用いた単結晶の製造方法、並びに単結晶製造装置
CN112857297A (zh) 单晶棒直径测量装置、单晶棒生长系统及方法
US6030451A (en) Two camera diameter control system with diameter tracking for silicon ingot growth
JP7822321B2 (ja) 単結晶の製造方法
JP2979462B2 (ja) 単結晶引き上げ方法
US4866230A (en) Method of and apparatus for controlling floating zone of semiconductor rod
TWI762268B (zh) 單結晶製造裝置及單結晶的製造方法
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
JP3655355B2 (ja) 半導体単結晶製造工程における最適溶融液温度の検知方法
CN121853169A (zh) 一种半导体单晶生长炉的晶体等径棱线控制系统
JPS6287482A (ja) 単結晶製造装置
JPH06316484A (ja) Cz法における融液レベル制御装置
CN120210940A (zh) 一种直拉式单晶炉单晶硅直径检测方法
KR101607162B1 (ko) 단결정 성장 방법
JPS6042198B2 (ja) Gap結晶の製造方法
JPS63284506A (ja) 単結晶ファイバの製造装置
UA47988A (uk) Спосіб вирощування монокристала та пристрій для його здійснення