JPH04300283A - Cz法における液面レベル測定法 - Google Patents
Cz法における液面レベル測定法Info
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- JPH04300283A JPH04300283A JP8987391A JP8987391A JPH04300283A JP H04300283 A JPH04300283 A JP H04300283A JP 8987391 A JP8987391 A JP 8987391A JP 8987391 A JP8987391 A JP 8987391A JP H04300283 A JPH04300283 A JP H04300283A
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- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
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Landscapes
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】本発明は、CZ法により単結晶を製造する
際の液面レベル測定法に関する。
際の液面レベル測定法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体素子の素材として使用されるシリ
コン等の単結晶を製造する方法として、CZ法がある。 CZ法による単結晶の製造では、堆堝内で溶融されたシ
リコン等の融液を堆堝から徐々に引き上げて単結晶とな
す。このとき、融液の液面レベルを一定に管理すること
は、単結晶の直径精度および酸素濃度をコントロールす
る上で必要不可欠な技術とされている。そのため、引き
上げの全期間を通じて液面レベルが測定され、測定され
た液面レベルが一定になるように、堆堝の高さや単結晶
の引き上げ速度等が総括的に制御される。
コン等の単結晶を製造する方法として、CZ法がある。 CZ法による単結晶の製造では、堆堝内で溶融されたシ
リコン等の融液を堆堝から徐々に引き上げて単結晶とな
す。このとき、融液の液面レベルを一定に管理すること
は、単結晶の直径精度および酸素濃度をコントロールす
る上で必要不可欠な技術とされている。そのため、引き
上げの全期間を通じて液面レベルが測定され、測定され
た液面レベルが一定になるように、堆堝の高さや単結晶
の引き上げ速度等が総括的に制御される。
【0003】堆堝内の融液の液面レベルを測定する方法
としては、単結晶引上量と堆堝内の融液残量との測定デ
ータから、液面レベルを算出する方法が、古くから実施
されている。また、最近では、融液の液面にレーザ光を
照射し、その反射光を用いて液面レベルを光学的に測定
する方法も、実施されている。
としては、単結晶引上量と堆堝内の融液残量との測定デ
ータから、液面レベルを算出する方法が、古くから実施
されている。また、最近では、融液の液面にレーザ光を
照射し、その反射光を用いて液面レベルを光学的に測定
する方法も、実施されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、単結晶
引上量と堆堝内の融液残量とから液面レベルを算出する
方法は、液面レベルを直接監視する方法ではないので、
堆堝の変形等による影響を強く受け、測定精度が充分と
は言えない。これに対し、レーザ光を用いた光学的測定
法は、原理的には高精度な方法である。しかし、実際の
操作では、液面の振動や表面張力による歪みなどのため
に、光軸が振れ、受光エラーの危険性が高く、また、そ
れに伴って、受光素子の位置設定が煩雑になるほどの作
業上の問題も生じる。
引上量と堆堝内の融液残量とから液面レベルを算出する
方法は、液面レベルを直接監視する方法ではないので、
堆堝の変形等による影響を強く受け、測定精度が充分と
は言えない。これに対し、レーザ光を用いた光学的測定
法は、原理的には高精度な方法である。しかし、実際の
操作では、液面の振動や表面張力による歪みなどのため
に、光軸が振れ、受光エラーの危険性が高く、また、そ
れに伴って、受光素子の位置設定が煩雑になるほどの作
業上の問題も生じる。
【0005】本発明の目的は、高精度で且つ作業性が良
好なCZ法における液面レベル測定法を提供することに
ある。
好なCZ法における液面レベル測定法を提供することに
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の液面レベル測定
法は、CZ法による単結晶の製造において、堆堝内の融
液の液面から発せられる光をレンズにより集光し、その
光路上における焦点の位置変動を検出することより、液
面レベルを測定することを特徴としてなる。
法は、CZ法による単結晶の製造において、堆堝内の融
液の液面から発せられる光をレンズにより集光し、その
光路上における焦点の位置変動を検出することより、液
面レベルを測定することを特徴としてなる。
【0007】
【作用】図1は本発明における液面レベルの測定原理を
示す模式図である。堆堝内の融液4の液面から発せられ
る光がレンズ11により集光される。その光路上に複数
の受光素子13a〜13cを、レンズ11からの距離を
変えて設置し、液面が基準レベルのときに受光素子13
bに焦点が結ばれると仮定する。そうすると、液面レベ
ルが基準レベルのときは、図1(A)に示すように、受
光素子13bにおける受光量が最大となる。液面レベル
が基準レベルより高くなると、図1(B)に示すように
、焦点がレンズ11から離れ、レンズ11から離れた受
光素子13aにおける受光量が増大する。液面レベルが
基準レベルより低くなると、図1(C)に示すように、
焦点がレンズ11に近づき、レンズ11に近い受光素子
13cにおける受光量が増大する。従って、光路上にお
ける焦点の位置変動から液面レベルが測定される。
示す模式図である。堆堝内の融液4の液面から発せられ
る光がレンズ11により集光される。その光路上に複数
の受光素子13a〜13cを、レンズ11からの距離を
変えて設置し、液面が基準レベルのときに受光素子13
bに焦点が結ばれると仮定する。そうすると、液面レベ
ルが基準レベルのときは、図1(A)に示すように、受
光素子13bにおける受光量が最大となる。液面レベル
が基準レベルより高くなると、図1(B)に示すように
、焦点がレンズ11から離れ、レンズ11から離れた受
光素子13aにおける受光量が増大する。液面レベルが
基準レベルより低くなると、図1(C)に示すように、
焦点がレンズ11に近づき、レンズ11に近い受光素子
13cにおける受光量が増大する。従って、光路上にお
ける焦点の位置変動から液面レベルが測定される。
【0008】
【実施例】以下に本発明の実施例を図2、図3、図4に
基づいて説明する。
基づいて説明する。
【0009】図2は本発明法を用いた単結晶製造の概要
を示す模式図である。単結晶の製造では、チャンバー1
内で、堆堝2内に収容された原料がヒータ3により溶融
される。その融液4は、引上装置5により堆堝2から徐
々に引き上げられて単結晶6とされる。引き上げ中、融
液4の液面レベルを一定に保つため、昇降装置7により
堆堝2が駆動される。引上装置5、昇降装置7は、本発
明法に使用されるカメラ8と共に、CPU9により総括
的にコントロールされる。
を示す模式図である。単結晶の製造では、チャンバー1
内で、堆堝2内に収容された原料がヒータ3により溶融
される。その融液4は、引上装置5により堆堝2から徐
々に引き上げられて単結晶6とされる。引き上げ中、融
液4の液面レベルを一定に保つため、昇降装置7により
堆堝2が駆動される。引上装置5、昇降装置7は、本発
明法に使用されるカメラ8と共に、CPU9により総括
的にコントロールされる。
【0010】図3は本発明による液面レベル測定の概要
を示す模式図である。本発明法では、堆堝2内の融液4
の液面から発せられる光が、カメラ8のレンズ11によ
り集められる。集められた光は、レンズ11の後方に傾
斜配置された反射板12の非鏡面反射面により乱反射さ
れる。乱反射された光は、反射板12の反射面に平行な
平面X−X上に焦点を結び、平面X−Xに沿って配設さ
れた複数の受光素子13a〜13cに入光する。受光素
子13a〜13cは、反射板12の反射面からの距離が
順に近くなるように配設され、液面レベルが基準レベル
のとき、平面X−Xが受光素子13bの受光面に一致す
るようになっている。
を示す模式図である。本発明法では、堆堝2内の融液4
の液面から発せられる光が、カメラ8のレンズ11によ
り集められる。集められた光は、レンズ11の後方に傾
斜配置された反射板12の非鏡面反射面により乱反射さ
れる。乱反射された光は、反射板12の反射面に平行な
平面X−X上に焦点を結び、平面X−Xに沿って配設さ
れた複数の受光素子13a〜13cに入光する。受光素
子13a〜13cは、反射板12の反射面からの距離が
順に近くなるように配設され、液面レベルが基準レベル
のとき、平面X−Xが受光素子13bの受光面に一致す
るようになっている。
【0011】図4は受光素子13a〜13cにおける受
光量の変化を示す模式図である。堆堝2内の融液4の液
面レベルが基準レベルのときは、焦点を結ぶ平面X−X
が受光素子13bの受光面に一致するので、図4(A)
に示すように、受光素子13bにおける受光量が最も多
くなり、受光素子13a,13cにおける受光量は、こ
れより少なくなる。融液4の液面レベルが基準レベルよ
り高くなると、焦点の位置する平面X−Xが反射板12
の反射面から遠ざかり、その結果、図4(B)に示すよ
うに、受光素子13aにおける受光量が最大となり、受
光素子13b,13cの順で受光量が少なくなる。融液
の液面レベルが基準レベルより低くなると、焦点の位置
する平面X−Xが反射板12の反射面に近づき、その結
果、図4(C)に示すように、受光量は受光素子13c
,13b,13aの順で減少するパターンに変化する。
光量の変化を示す模式図である。堆堝2内の融液4の液
面レベルが基準レベルのときは、焦点を結ぶ平面X−X
が受光素子13bの受光面に一致するので、図4(A)
に示すように、受光素子13bにおける受光量が最も多
くなり、受光素子13a,13cにおける受光量は、こ
れより少なくなる。融液4の液面レベルが基準レベルよ
り高くなると、焦点の位置する平面X−Xが反射板12
の反射面から遠ざかり、その結果、図4(B)に示すよ
うに、受光素子13aにおける受光量が最大となり、受
光素子13b,13cの順で受光量が少なくなる。融液
の液面レベルが基準レベルより低くなると、焦点の位置
する平面X−Xが反射板12の反射面に近づき、その結
果、図4(C)に示すように、受光量は受光素子13c
,13b,13aの順で減少するパターンに変化する。
【0012】本発明法では、受光素子13a,13b,
13cにおける受光量のパターンを検出することより、
焦点の位置変動を捉え、液面レベルを測定する。測定に
必要な演算はCPU9で行われ、CPU9は、測定した
液面レベルが一定に維持されるように、引上装置5、昇
降装置7およびヒータ3を制御する。受光素子の数は必
要とする精度に応じて適宜決められ、通常は5〜7個に
設定される。
13cにおける受光量のパターンを検出することより、
焦点の位置変動を捉え、液面レベルを測定する。測定に
必要な演算はCPU9で行われ、CPU9は、測定した
液面レベルが一定に維持されるように、引上装置5、昇
降装置7およびヒータ3を制御する。受光素子の数は必
要とする精度に応じて適宜決められ、通常は5〜7個に
設定される。
【0013】本発明法によれば、液面レベルが直接光学
的に測定されるので、堆堝2の変形などによる影響が排
除されると共に、受光エラーの危険性も排除され、高精
度な測定が可能となり、且つ、受光素子の位置設定等の
作業も容易となる。また、反射板12による乱反射を用
いることにより、カメラ8のレンズ11により集められ
た光が受光素子13a,13b,13cの方向へ均等に
向かい、各受光素子での受光量の比較が簡単かつ高精度
に行われる。
的に測定されるので、堆堝2の変形などによる影響が排
除されると共に、受光エラーの危険性も排除され、高精
度な測定が可能となり、且つ、受光素子の位置設定等の
作業も容易となる。また、反射板12による乱反射を用
いることにより、カメラ8のレンズ11により集められ
た光が受光素子13a,13b,13cの方向へ均等に
向かい、各受光素子での受光量の比較が簡単かつ高精度
に行われる。
【0014】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のCZ法における液面レベル測定法は、液面から発せら
れる光から直接的に液面レベルを測定するので、測定精
度が高く、しかも、液面の振動や表面張力による歪みな
どに起因する光軸の振れが吸収され、受光エラーによる
測定精度の低下や受光素子の位置設定の煩雑さからも解
放される。
のCZ法における液面レベル測定法は、液面から発せら
れる光から直接的に液面レベルを測定するので、測定精
度が高く、しかも、液面の振動や表面張力による歪みな
どに起因する光軸の振れが吸収され、受光エラーによる
測定精度の低下や受光素子の位置設定の煩雑さからも解
放される。
【図1】本発明法の測定原理を示す模式図である。
【図2】本発明法を使用した単結晶製造の概要を示す模
式図である。
式図である。
【図3】本発明法による液面レベル測定の概念を示す模
式図である。
式図である。
【図4】本発明法における受光素子の受光量変化を示す
模式図である。
模式図である。
2 堆堝
4 融液
6 単結晶
8 カメラ
11 レンズ
12 反射板
13a〜13c 受光素子
Claims (2)
- 【請求項1】 CZ法による単結晶の製造において、
堆堝内の融液の液面から発せられる光をレンズにより集
光し、その光路上における焦点の位置変動を検出するこ
とより、液面レベルを測定することを特徴とするCZ法
における液面レベル測定法。 - 【請求項2】 CZ法による単結晶の製造において、
堆堝内の融液の液面から発せられる光をレンズにより集
め、集めた光を反射板により乱反射させて、反射板から
の距離が異なる複数の受光素子に受光させ、複数の受光
素子における受光量の変化から、焦点の位置変動を検出
することより、液面レベルを測定することを特徴とする
CZ法における液面レベル測定法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8987391A JPH04300283A (ja) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | Cz法における液面レベル測定法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8987391A JPH04300283A (ja) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | Cz法における液面レベル測定法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04300283A true JPH04300283A (ja) | 1992-10-23 |
Family
ID=13982888
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8987391A Pending JPH04300283A (ja) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | Cz法における液面レベル測定法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04300283A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5653799A (en) * | 1995-06-02 | 1997-08-05 | Memc Electronic Materials, Inc. | Method for controlling growth of a silicon crystal |
US5656078A (en) * | 1995-11-14 | 1997-08-12 | Memc Electronic Materials, Inc. | Non-distorting video camera for use with a system for controlling growth of a silicon crystal |
US5846318A (en) * | 1997-07-17 | 1998-12-08 | Memc Electric Materials, Inc. | Method and system for controlling growth of a silicon crystal |
US5922127A (en) * | 1997-09-30 | 1999-07-13 | Memc Electronic Materials, Inc. | Heat shield for crystal puller |
US6171391B1 (en) | 1998-10-14 | 2001-01-09 | Memc Electronic Materials, Inc. | Method and system for controlling growth of a silicon crystal |
-
1991
- 1991-03-27 JP JP8987391A patent/JPH04300283A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5653799A (en) * | 1995-06-02 | 1997-08-05 | Memc Electronic Materials, Inc. | Method for controlling growth of a silicon crystal |
US5665159A (en) * | 1995-06-02 | 1997-09-09 | Memc Electronic Materials, Inc. | System for controlling growth of a silicon crystal |
US5656078A (en) * | 1995-11-14 | 1997-08-12 | Memc Electronic Materials, Inc. | Non-distorting video camera for use with a system for controlling growth of a silicon crystal |
US5846318A (en) * | 1997-07-17 | 1998-12-08 | Memc Electric Materials, Inc. | Method and system for controlling growth of a silicon crystal |
US5922127A (en) * | 1997-09-30 | 1999-07-13 | Memc Electronic Materials, Inc. | Heat shield for crystal puller |
US6053974A (en) * | 1997-09-30 | 2000-04-25 | Memc Electronic Materials, Inc. | Heat shield for crystal puller |
US6171391B1 (en) | 1998-10-14 | 2001-01-09 | Memc Electronic Materials, Inc. | Method and system for controlling growth of a silicon crystal |
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