JP2016074574A - Measuring method of distance between lower end surface of heat-shielding member and surface of raw material melt and manufacturing method of silicon single crystal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、チョクラルスキー法によりルツボ内の原料融液からシリコン単結晶を引き上げる際の、原料融液面上方に配置した遮熱部材下端面と原料融液面との間の距離の測定方法、及びその距離を制御してシリコン単結晶を引き上げるシリコン単結晶の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for measuring a distance between a lower surface of a heat shield member disposed above a raw material melt surface and a raw material melt surface when pulling up a silicon single crystal from the raw material melt in a crucible by the Czochralski method. And a silicon single crystal manufacturing method for pulling up the silicon single crystal by controlling the distance.
半導体基板に用いられるシリコン単結晶の製造方法として、石英ルツボ内の原料融液からシリコン単結晶を育成させながら引き上げるチョクラルスキー法(CZ法)が広く採用されている。さらに、シリコン単結晶の低酸素濃度化や大口径結晶を容易に製造することなどを目的に、磁場を印加しながらCZ法でシリコン単結晶を引き上げるMCZ法が広く知られている。 As a method for producing a silicon single crystal used for a semiconductor substrate, the Czochralski method (CZ method) in which the silicon single crystal is pulled up while growing from a raw material melt in a quartz crucible is widely adopted. Further, for the purpose of reducing the oxygen concentration of a silicon single crystal and easily manufacturing a large-diameter crystal, the MCZ method is widely known in which a silicon single crystal is pulled up by a CZ method while applying a magnetic field.
CZ法では、不活性ガス雰囲気下で石英ルツボ内の原料融液(シリコン融液)に種結晶を浸し、該石英ルツボ及び種結晶を回転させながら引き上げることにより所望直径のシリコン単結晶を育成するものであり、MCZ法は、石英ルツボ内の原料融液に磁場を印加しながら、CZ法でシリコン単結晶を育成するものである。 In the CZ method, a seed crystal is immersed in a raw material melt (silicon melt) in a quartz crucible under an inert gas atmosphere, and a silicon single crystal having a desired diameter is grown by pulling up the quartz crucible and the seed crystal while rotating. In the MCZ method, a silicon single crystal is grown by the CZ method while applying a magnetic field to the raw material melt in the quartz crucible.
近年、半導体素子の高集積化とそれに伴う微細化の進展により、半導体素子の特性劣化要因としてシリコンウェーハ内の成長欠陥(grown−in欠陥)が問題となっている。そのようなgrown−in欠陥としては、CZ法によるシリコン単結晶中の空孔の凝集体である八面体のボイド状欠陥や格子間シリコンの凝集体として形成される転位クラスターなどが知られている。 In recent years, with the progress of high integration of semiconductor devices and the accompanying miniaturization, growth defects (grown-in defects) in silicon wafers have become a problem as a cause of deterioration in characteristics of semiconductor devices. As such grown-in defects, octahedral void-like defects, which are aggregates of vacancies in a silicon single crystal by the CZ method, and dislocation clusters formed as aggregates of interstitial silicon are known. .
これらのgrown−in欠陥は、シリコン単結晶の成長界面における結晶温度勾配とシリコン単結晶の成長速度によりその導入量が決まることが知られており、これらを高精度に制御することで、単結晶の径方向において全面無欠陥の結晶を得る製造方法が知られている。 It is known that the amount of these grown-in defects is determined by the crystal temperature gradient at the growth interface of the silicon single crystal and the growth rate of the silicon single crystal, and by controlling these with high precision, There is known a manufacturing method for obtaining a defect-free crystal over the entire surface in the radial direction.
具体的には、grown−in欠陥を抑制する手段として、結晶温度勾配の制御のために原料融液面上方に育成するシリコン単結晶の周囲に円筒若しくは逆円錐型の輻射熱を遮断する構造(遮熱部材)を設けることが行われている。さらに、無欠陥結晶を得るためには結晶温度勾配を高精度に制御する必要があり、そのためには原料融液の液面(原料融液面)と原料融液面上方に位置する遮熱部材の下端面との間の距離(以下、DPMとも称する)を極めて精度良く所定の距離になるように制御する必要がある。 Specifically, as a means for suppressing the grown-in defects, a structure (shielding) that blocks the cylindrical or inverted conical radiant heat around the silicon single crystal grown above the raw material melt surface for controlling the crystal temperature gradient. A heat member is provided. Furthermore, in order to obtain defect-free crystals, it is necessary to control the temperature gradient of the crystal with high precision. For this purpose, the heat shielding member located above the liquid surface of the raw material melt (raw material melt surface) and the raw material melt surface. It is necessary to control the distance (hereinafter also referred to as DPM) to the predetermined distance with a very high accuracy.
しかしながら、近年、育成するシリコン単結晶の直径の大径化に伴い、原料融液面の位置は、石英ルツボの肉厚寸法誤差や操業中の変形などにより大きく変化し、融液面位置が結晶育成バッチ毎及び結晶育成途中に変化してしまうという問題が生じている。このため、DPMを精度良く所定の距離になるように制御することが益々困難となっている。 However, in recent years, as the diameter of the silicon single crystal to be grown increases, the position of the raw material melt surface changes greatly due to the thickness error of the quartz crucible, deformation during operation, etc. There is a problem that it changes every growing batch and during crystal growing. For this reason, it is increasingly difficult to control the DPM so as to be a predetermined distance with high accuracy.
この問題を解決するために、例えば特許文献1では、炉内に基準反射体を配置し、該基準反射体と原料融液面に反射した鏡像の相対位置を測定することにより、基準反射体と原料融液面の間の距離を測定することが行われている。この測定は、基準反射体の実像と原料融液面に反射した基準反射体の鏡像の画像を光学式カメラなどの検出手段で捉え、該捉えた基準反射体の実像と原料融液面に反射した基準反射体の鏡像の明暗を、一定の閾値(二値化レベルの閾値)を決めて2つの出力値に量子化(二値化処理)することにより行われている。 In order to solve this problem, for example, in Patent Document 1, a reference reflector is disposed in a furnace, and the relative position of the mirror image reflected on the reference reflector and the raw material melt surface is measured. The distance between the raw material melt surfaces is measured. In this measurement, a real image of the reference reflector and a mirror image of the reference reflector reflected on the raw material melt surface are captured by a detection means such as an optical camera, and the captured real image of the reference reflector and the reflected image on the raw material melt surface are reflected. The brightness of the mirror image of the reference reflector is determined by determining a certain threshold value (binarization level threshold value) and quantizing it into two output values (binarization process).
ところで、シリコン単結晶のgrown−in欠陥に大きく影響するのは、遮熱部材下端面と原料融液面との間の距離であるが、前述した従来の測定方法では、原料融液面の位置を高精度に測定できても、遮熱部材下端面と原料融液面との間の距離は、遮熱部材の製作寸法誤差や遮熱部材に使われた素材の熱膨張率差で生じる熱膨張差があるため、シリコン単結晶引き上げバッチ毎の相対値でしか測定できない。そのため、遮熱部材下端面と原料融液面との間を精度良く所望の距離となるように制御することができない。その結果、所望品質のシリコン単結晶を生産性良く製造できなくなる。 By the way, it is the distance between the heat shield member lower end surface and the raw material melt surface that greatly affects the grown-in defect of the silicon single crystal. In the conventional measurement method described above, the position of the raw material melt surface is the same. Even if the temperature can be measured with high accuracy, the distance between the bottom surface of the heat shield member and the melt surface of the material is the heat generated by the manufacturing dimension error of the heat shield member and the difference in thermal expansion coefficient of the material used for the heat shield member Since there is a difference in expansion, it can be measured only with the relative value for each batch of pulling silicon single crystals. For this reason, the distance between the heat shield member lower end surface and the raw material melt surface cannot be accurately controlled to be a desired distance. As a result, it becomes impossible to manufacture a silicon single crystal of desired quality with high productivity.
このような問題を解決するために、特許文献2では、遮熱部材の下端面に長さを実測した突起物を配置しておき、原料融液が入ったルツボを上昇させて原料融液面を該突起物に接触させ、その接触を電気的に瞬時に検知する方法が開示されている。この方法によれば、接触検知時の遮熱部材下端面と原料融液面との間の距離は、事前に実測しておいた突起物の長さと等しくなるため、シリコン単結晶引き上げ操業中の実際の遮熱部材下端面と原料融液面との間の距離を正確に測定することができる。そして、前述した基準反射体の実像と原料融液面に反射した鏡像の相対位置の測定結果を、この時の遮熱部材下端面と原料融液面との間の距離で校正することで、遮熱部材の製作寸法誤差や遮熱部材に使われた素材の熱膨張率差で生じる熱膨張差の影響を排除でき、シリコン単結晶引き上げバッチ毎に絶対値で遮熱部材下端面と原料融液面との間の距離を測定できる。その結果、遮熱部材下端面と原料融液面との間を精度良く所望の距離となるように制御でき、所望品質のシリコン単結晶を生産性良く製造できる。
In order to solve such a problem, in
しかし、この方法には、単結晶製造装置毎に遮熱部材下端に配置した突起物と原料融液面との接触を電気的に検知する装置が必要となる。一般的に、単結晶製造装置は水冷されたステンレス製のチャンバーで構成され、該チャンバー内に配置される炉内部材は黒鉛製の部材で構成されている。これらは導体であるため、遮熱部材下端に配置した突起物と原料融液面との接触を電気的に検知するには、これらを構成する回路を他の炉内部材及びチャンバーと絶縁する必要がある。そのため、この方法を行うには、製造装置毎に接触検知装置を設置するとともに、遮熱部材下端に配置した突起物と原料融液面との接触を検知する回路と、他の炉内部材及びチャンバーを絶縁するための大掛かりな改造、または絶縁構造を持った単結晶製造装置の新規導入が必要となり、装置コストが非常に高くなる。 However, this method requires an apparatus that electrically detects contact between the protrusions disposed at the lower end of the heat shield member and the raw material melt surface for each single crystal manufacturing apparatus. Generally, a single crystal manufacturing apparatus is constituted by a water-cooled stainless steel chamber, and an in-furnace member disposed in the chamber is constituted by a graphite member. Since these are conductors, in order to electrically detect the contact between the projections arranged at the lower end of the heat shield member and the raw material melt surface, it is necessary to insulate the circuit constituting them from other in-furnace members and chambers. There is. Therefore, in order to perform this method, a contact detection device is installed for each manufacturing device, a circuit for detecting contact between the protrusion disposed at the lower end of the heat shield member and the raw material melt surface, other in-furnace members, and Large-scale modifications to insulate the chamber or new introduction of a single crystal manufacturing apparatus having an insulating structure are required, resulting in a very high apparatus cost.
また、シリコン単結晶の引き上げ開始後、原料シリコン多結晶の溶融中に、原料シリコン多結晶と遮熱部材下端に配置した突起物が予期せず接触して突起物が破損した場合、または溶解した原料融液が飛散して該突起物に付着した場合、突起物の長さが実測しておいた値から変化してしまう。その場合、この方法では、遮熱部材下端と原料融液面との間の距離が正確に測定できなくなる。その結果、遮熱部材に配置した基準反射体の実像と原料融液面に反射した該基準反射体の鏡像との間の距離を遮熱部材下端面と原料融液面との間の距離の実測値で校正できず、精度良く所望の距離となるように制御することができないため、所望品質のシリコン単結晶を生産性良く製造できなくなる。 In addition, after starting the pulling of the silicon single crystal, when the raw material silicon polycrystal and the protrusions arranged at the lower end of the heat shield member unexpectedly contact with each other during the melting of the raw material silicon polycrystal, the protrusions were damaged or dissolved. When the raw material melt scatters and adheres to the projection, the length of the projection changes from the actually measured value. In this case, this method makes it impossible to accurately measure the distance between the lower end of the heat shield member and the raw material melt surface. As a result, the distance between the real image of the reference reflector disposed on the heat shield member and the mirror image of the reference reflector reflected on the raw material melt surface is the distance between the lower end surface of the heat shield member and the raw material melt surface. Since it cannot be calibrated with actual measurement values and cannot be controlled to have a desired distance with high accuracy, a silicon single crystal having a desired quality cannot be manufactured with high productivity.
本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、DPMを安定して正確に測定することのできる測定方法を、より低コストで提供することを目的とする。また、本発明は、このような測定方法にて測定されたDPMに基づき、シリコン単結晶引上げ中におけるDPMを適切に制御することで、確実に全面無欠陥結晶を得ることができるシリコン単結晶の製造方法を提供することをも目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a measurement method capable of measuring DPM stably and accurately at a lower cost. In addition, the present invention is based on the DPM measured by such a measurement method, and by appropriately controlling the DPM during pulling of the silicon single crystal, the silicon single crystal that can reliably obtain a defect-free crystal entirely. Another object is to provide a manufacturing method.
上記目的を達成するために、本発明は、チョクラルスキー法によりルツボ内の原料融液からシリコン単結晶を引き上げる際に、原料融液面上方に位置する遮熱部材の下端に基準反射体を設け、前記遮熱部材下端面と原料融液面との間の距離を測定する方法であって、前記シリコン単結晶の引上げを開始する前に、前記基準反射体の鏡像を映すことができる仮想原料融液面を備えた治具を該仮想原料融液面が前記遮熱部材の下方に位置するように設け、前記仮想原料融液面に映る前記基準反射体の鏡像の位置を定点測定機で測定し、該測定した前記基準反射体の鏡像の位置から、前記基準反射体の鏡像と前記基準反射体との間の距離を算出し、該基準反射体の鏡像と前記基準反射体との間の距離と、前記遮熱部材下端面と前記仮想原料融液面との間の距離との関係を求めておき、前記シリコン単結晶の引上げ中の前記遮熱部下端面と前記原料融液面との間の距離の測定において、前記定点測定機で、前記原料融液面に映る前記基準反射体の鏡像の位置を測定し、前記求めておいた該基準反射体の鏡像と前記基準反射体との間の距離と前記遮熱部材下端面と前記仮想原料融液面との間の距離との関係に基づいて、前記原料融液面に映る前記基準反射体の鏡像の位置から、前記遮熱部材下端面と前記原料融液面との間の距離を算出することを特徴とする遮熱部材下端面と原料融液面との間の距離の測定方法を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a reference reflector at the lower end of the heat shield member located above the raw material melt surface when pulling up the silicon single crystal from the raw material melt in the crucible by the Czochralski method. And a method of measuring a distance between the lower end surface of the heat shield member and the raw material melt surface, wherein the mirror image of the reference reflector can be reflected before starting to pull up the silicon single crystal. A jig provided with a raw material melt surface is provided so that the virtual raw material melt surface is located below the heat shield member, and the position of the mirror image of the reference reflector reflected on the virtual raw material melt surface is a fixed point measuring machine The distance between the mirror image of the reference reflector and the reference reflector is calculated from the measured position of the mirror image of the reference reflector, and the mirror image of the reference reflector and the reference reflector are calculated. The distance between the heat shield member lower end surface and the virtual raw material melt surface In the measurement of the distance between the lower end surface of the heat shield part and the raw material melt surface during pulling of the silicon single crystal, the fixed point measuring machine is used to obtain the raw material melt surface. Measuring the position of the mirror image of the reference reflector reflected in the above, the distance between the determined mirror image of the reference reflector and the reference reflector, the bottom surface of the heat shield member, and the virtual raw material melt surface Calculating the distance between the bottom surface of the heat shield member and the raw material melt surface from the position of the mirror image of the reference reflector reflected on the raw material melt surface Provided is a method for measuring a distance between a heat shield member lower end surface and a raw material melt surface.
このような測定方法であれば、遮熱部材の製作寸法誤差及び熱膨張によるDPMの変化に影響されることなく正確な測定が可能である。また、本発明は、シリコン単結晶の引き上げの前に原料融液面に見立てた仮想原料融液面を備えた治具を使って測定した測定値により、DPMを校正するため、必ずしもシリコン単結晶引き上げ中の装置内にDPMの校正のための測定装置等を配設する必要が無い。従って、これらの測定装置の原料融液等との接触による変形や破損の恐れがほとんど無く、安定した測定ができる。さらに、単結晶製造装置を大幅に改造する必要が無いため、低コストで正確な測定ができる。尚、ここで、本発明における「基準反射体」とは、原料融液面に鏡像を反射させるものであり、この鏡像を観測することで、遮熱部材下端面と原料融液面との距離を算出し、原料融液面の位置を制御できる。 With such a measuring method, accurate measurement is possible without being affected by the manufacturing dimension error of the heat shield member and the change in DPM due to thermal expansion. In addition, since the present invention calibrates the DPM based on the measured value measured using a jig provided with a virtual raw material melt surface that is regarded as the raw material melt surface before pulling up the silicon single crystal, the silicon single crystal is not necessarily used. There is no need to arrange a measuring device or the like for DPM calibration in the apparatus being pulled up. Accordingly, there is almost no risk of deformation or damage due to contact with the raw material melt of these measuring devices, and stable measurement can be performed. Furthermore, since it is not necessary to significantly modify the single crystal manufacturing apparatus, accurate measurement can be performed at low cost. Here, the “reference reflector” in the present invention reflects a mirror image on the raw material melt surface, and the distance between the heat shield member lower end surface and the raw material melt surface is observed by observing this mirror image. And the position of the raw material melt surface can be controlled.
このとき、前記仮想原料融液面を備えた治具として、前記仮想原料融液面と前記遮熱部材下端面との間の距離を測定するための測定器を備えるものを用い、該測定器により前記遮熱部材下端面と前記仮想原料融液面との間の距離を実測することが好ましい。 At this time, as a jig provided with the virtual raw material melt surface, a measuring instrument for measuring a distance between the virtual raw material melt surface and the lower surface of the heat shield member is used. It is preferable to actually measure the distance between the heat shield member lower end surface and the virtual raw material melt surface.
このように、上記治具に備えられた測定器により、基準反射体の鏡像と基準反射体との間の距離と、遮熱部材下端面と仮想原料融液面との間の距離を同時に効率よく測定できる。 In this way, the measuring instrument provided in the above jig can efficiently calculate the distance between the mirror image of the reference reflector and the reference reflector and the distance between the lower surface of the heat shield member and the virtual raw material melt surface simultaneously. Can measure well.
またこのとき、前記仮想原料融液面として、鏡を使用することができる。 At this time, a mirror can be used as the virtual raw material melt surface.
本発明では、基準反射体の鏡像を映すために鏡を使用することが好適である。 In the present invention, it is preferable to use a mirror to project a mirror image of the reference reflector.
このとき、前記基準反射体として、高純度の石英、シリコン、及び炭素のいずれかからなるものを使用することができる。 At this time, the reference reflector can be made of any one of high-purity quartz, silicon, and carbon.
基準反射体として、これらのいずれかからなるものを使用すれば、耐熱性が高い上に、万が一基準反射体が原料融液に接触するなどしても、原料融液の不純物汚染を抑制することができる。 If any of these is used as the reference reflector, the heat resistance is high, and even if the reference reflector comes into contact with the raw material melt, the contamination of the raw material melt is suppressed. Can do.
またこのとき、前記基準反射体の鏡像と前記基準反射体との間の距離と前記遮熱部材下端面と前記仮想原料融液面との間の距離との関係は、異なる2水準の高さの前記仮想原料融液面において、前記基準反射体の鏡像の位置を測定することによって求めることができる。 At this time, the relationship between the distance between the mirror image of the reference reflector and the reference reflector and the distance between the lower surface of the heat shield member and the virtual raw material melt surface is two different heights. It can obtain | require by measuring the position of the mirror image of the said reference | standard reflector in the said virtual raw material melt surface.
本発明では、異なる2水準の高さの仮想原料融液面において、それぞれの仮想原料融液面に映る基準反射体の鏡像の位置を用いて、基準反射体の鏡像と基準反射体との間の距離と遮熱部材下端面と仮想原料融液面との間の距離との関係を求めておくことで、シリコン単結晶の引上げの際に、確実に正確なDPMを測定をすることができる。 In the present invention, between the virtual raw material melt surfaces of two different levels of height, the position of the mirror image of the reference reflector reflected on each virtual raw material melt surface is used to determine the gap between the mirror image of the reference reflector and the reference reflector. By obtaining the relationship between the distance between the heat shield member lower end surface and the distance between the virtual raw material melt surface, accurate DPM can be reliably measured when the silicon single crystal is pulled up. .
また、本発明は、上記のいずれかに記載の方法により測定された前記遮熱部材下端面と前記原料融液面との間の距離に基づいて、前記遮熱部材下端面と前記原料融液面との間の距離を制御しながら、チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を引き上げることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法を提供する。 Further, the present invention provides the heat shield member lower end surface and the raw material melt based on the distance between the heat shield member lower end surface and the raw material melt surface measured by any one of the methods described above. Provided is a method for producing a silicon single crystal characterized by pulling up the silicon single crystal by the Czochralski method while controlling the distance between the surfaces.
このような製造方法であれば、本発明のDPMの測定方法で測定された精度の高いDPMに基づき、シリコン単結晶引上げ中におけるDPMを適切に制御でき、確実に全面無欠陥結晶を得ることができる。また、シリコン単結晶の製造装置に、大幅な改造は必要なく、従来に比べ装置コストを下げることができるため、低コストで高品質なシリコン単結晶の製造を行うことができる。 With such a manufacturing method, based on the highly accurate DPM measured by the DPM measuring method of the present invention, the DPM during pulling of the silicon single crystal can be appropriately controlled, and a defect-free crystal can be obtained with certainty. it can. In addition, the silicon single crystal manufacturing apparatus does not need to be significantly modified, and the apparatus cost can be reduced as compared with the conventional apparatus. Therefore, a high-quality silicon single crystal can be manufactured at low cost.
本発明のDPMの測定方法であれば、遮熱部材の製作寸法誤差及び熱膨張によるDPMの変化の影響を受けることなく正確な測定が可能である。また、本発明は、シリコン単結晶の引き上げの前に、仮想原料融液面を備えた治具を使ってDPMを校正するため、必ずしもシリコン単結晶引き上げ中の装置内にDPMの校正のための測定装置等を配設する必要が無く、これらの測定装置の原料融液等との接触による変形や破損の恐れがほとんど無いので、安定した測定が行える。さらに、単結晶製造装置を大幅に改造する必要が無いため、低コストで正確な測定ができる。また、本発明のシリコン単結晶の製造方法であれば、低コストで高品質なシリコン単結晶を確実に製造できる。 With the DPM measuring method of the present invention, accurate measurement is possible without being affected by the manufacturing dimension error of the heat shield member and the DPM change due to thermal expansion. Further, the present invention calibrates the DPM using a jig having a virtual material melt surface before pulling up the silicon single crystal. There is no need to provide a measuring device or the like, and there is almost no risk of deformation or breakage due to contact with the raw material melt of these measuring devices, so that stable measurement can be performed. Furthermore, since it is not necessary to significantly modify the single crystal manufacturing apparatus, accurate measurement can be performed at low cost. Moreover, the silicon single crystal manufacturing method of the present invention can reliably manufacture a high-quality silicon single crystal at a low cost.
以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 Hereinafter, although an embodiment is described about the present invention, the present invention is not limited to this.
上記のように、従来のDPMの測定方法では、遮熱部材の製作寸法誤差や遮熱部材に使われた素材の熱膨張率差で生じる熱膨張差などの影響を受けずに、DPMの測定を正確に行うには、大幅な製造装置の改造などが必要となり、コスト高になってしまうという問題が有る。更に、従来の方法では、シリコン単結晶引き上げ中の装置内にDPMの校正のための測定装置等を配設する必要が有り、該測定装置の原料融液等との接触による変形や破損が発生する恐れがあるため、安定して測定を行うことができなくなるという問題が有る。 As described above, in the conventional DPM measurement method, the measurement of DPM is not affected by the difference in thermal expansion caused by the manufacturing dimension error of the heat shield member or the difference in thermal expansion coefficient of the material used for the heat shield member. In order to accurately perform the above, there is a problem that the manufacturing apparatus needs to be greatly modified, resulting in high costs. Furthermore, in the conventional method, it is necessary to arrange a measuring device for calibrating the DPM in the device during the pulling of the silicon single crystal, and deformation or breakage due to contact with the raw material melt of the measuring device occurs. Therefore, there is a problem that measurement cannot be performed stably.
本発明者らは、上記のような問題を解決するために検討を行い、以下のような本発明の測定方法に想到した。本発明では、まず、シリコン単結晶の引き上げ前の単結晶製造装置のチャンバー内に、炉内部材をセットする時に、遮熱部材下端面よりも下方に仮想原料融液面を備えた、単結晶製造装置から脱着自在な治具を設置する。そして、その時の仮想原料融液面から遮熱部材下端面までの距離を実測すると同時に、遮熱部材に配置された基準反射体の実像と仮想原料融液面に反射した基準反射体の鏡像の画像を光学式カメラなどの検出手段を具備する定点測定機で捉える。これにより、基準反射体と仮想原料融液面の間の距離を算出する。そして、この基準反射体の鏡像と基準反射体との間の距離と遮熱部材下端面と仮想原料融液面との間の距離との関係を求めておく。そして、実際のシリコン単結晶の引上げ時におけるDPMの算出では、定点測定機により測定して得られるDPMの値に対して、上記予め求めておいた距離の関係に基づいてDPMの値を校正する。 The present inventors have made studies in order to solve the above problems, and have come up with the following measurement method of the present invention. In the present invention, first, a single crystal provided with a virtual raw material melt surface below the heat shield member lower end surface when setting the in-furnace member in the chamber of the single crystal manufacturing apparatus before pulling up the silicon single crystal. Install a jig that is detachable from the manufacturing equipment. Then, at the same time as measuring the distance from the virtual raw material melt surface to the bottom surface of the heat shield member at the same time, the real image of the reference reflector disposed on the heat shield member and the mirror image of the reference reflector reflected on the virtual raw material melt surface The image is captured by a fixed point measuring machine equipped with detection means such as an optical camera. Thereby, the distance between the reference reflector and the virtual raw material melt surface is calculated. Then, the relationship between the distance between the mirror image of the reference reflector and the reference reflector and the distance between the lower surface of the heat shield member and the virtual raw material melt surface is obtained. In calculating the DPM at the time of actually pulling up the silicon single crystal, the DPM value is calibrated based on the previously obtained distance relationship with respect to the DPM value obtained by measurement with a fixed point measuring machine. .
本発明により、遮熱部材下端面に長さが既知の突起物を配置し、該突起物と原料融液面との接触を検知することで遮熱部材と原料融液面との間の距離を実測し、その実測値により遮熱部材に配置した基準反射体の実像と原料融液面に反射した該基準反射体の鏡像との間の距離を校正する方法と同程度の精度でシリコン単結晶引き上げ中の遮熱部材下端面と原料融液面との間の距離を測定できる。さらに、単結晶製造装置毎の遮熱部材下端に配置した突起物と原料融液面との接触を電気的に検知する装置及び単結晶製造装置の絶縁改造が不要となり、装置コストを安くできる。また、シリコン単結晶引き上げの操業開始後に、遮熱部材と原料融液面との間の距離が、測定装置(突起部等)の変形、破損等により正確に実測できないという偶発的な事象を解消できる。 According to the present invention, a protrusion having a known length is disposed on the lower end surface of the heat shield member, and the distance between the heat shield member and the raw material melt surface is detected by detecting contact between the protrusion and the raw material melt surface. Is measured with the measured value, and the distance between the real image of the reference reflector arranged on the heat shield member and the mirror image of the reference reflector reflected on the raw material melt surface is calibrated with the same accuracy as the method of calibrating. The distance between the heat shield member lower end surface and the raw material melt surface during crystal pulling can be measured. Furthermore, it is not necessary to modify the insulation of the apparatus for electrically detecting the contact between the protrusion disposed at the lower end of the heat shield member for each single crystal manufacturing apparatus and the raw material melt surface and the single crystal manufacturing apparatus, and the apparatus cost can be reduced. In addition, after the start of the silicon single crystal pulling operation, the accidental phenomenon that the distance between the heat shield and the raw material melt surface cannot be measured accurately due to deformation or breakage of the measuring device (projection, etc.) is eliminated. it can.
以下、本発明の実施形態を、図1、2を参照しながら具体的に説明する。図1は、本発明において、仮想原料融液面を備えた治具21を使用することで、遮熱部材11の下端面と仮想原料融液面22との間の距離の測定する方法を説明する図である。また、図2は、本発明の遮熱部材11の下端面と原料融液面との間の距離の測定方法を使用して、シリコン単結晶を引き上げる際のシリコン単結晶製造装置30の概略図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to FIGS. FIG. 1 illustrates a method for measuring the distance between the lower end surface of the
図2に示すように、単結晶製造装置30は、石英ルツボ5などの部材を収容するメインチャンバー1と、メインチャンバー1の上に連設固定された引き上げチャンバー2と、シリコン単結晶の温度勾配を制御するための遮熱部材11と、シリコン単結晶3を導通する開口部を有する円筒状のガス整流筒10と、原料シリコン多結晶を加熱溶融するためのヒーター7とを具備する。さらに、単結晶製造装置30は、シリコン単結晶の引上げ中に原料融液4に磁場を印加する磁石13と、石英ルツボ5を支持する黒鉛ルツボ6と、ヒーター7からの熱がメインチャンバー1に直接輻射されるのを防止するための断熱材8と、シリコン単結晶3を引き上げるための引上げワイヤー18及び種結晶9と、ルツボ5、6を支持するルツボ軸12と、ルツボ5、6の高さ位置の制御装置17を具備する。
As shown in FIG. 2, the single
本発明のDMPの測定方法では、まず、図2に示すようなシリコン単結晶製造装置30において、CZ法によりルツボ5、6内の原料融液4からシリコン単結晶3の引き上げを開始する前のシリコン単結晶製造装置30への炉内部材セット時(常温・常圧時)に、図1のように遮熱部材11の下端に基準反射体14を配置する。
In the DMP measuring method of the present invention, first, in the silicon single
本発明では、基準反射体14として、高純度の石英、シリコン、及び炭素のいずれかからなるものを使用することができる。基準反射体14として、これらのいずれかからなるものを使用すれば、万が一基準反射体14が原料融液4に接触するなどしても、原料融液4の不純物汚染を抑制することができる。
In the present invention, the
次に、図1のように、基準反射体14の鏡像を映すことができる仮想原料融液面22を備えた治具21を仮想原料融液面22が遮熱部材11の下方に位置するように設ける。
Next, as shown in FIG. 1, a
このとき、仮想原料融液面22としては、鏡を使用することができる。仮想原料融液面22として、鏡を使用すれば簡便な構成とできる。
At this time, a mirror can be used as the virtual raw
また、本発明では、仮想原料融液面22と遮熱部材11の下端面の間の距離を測定するためのデプスゲージ23などの測定器を備えた治具21を用い、該測定器により遮熱部材下端面と仮想原料融液面との間の距離を実測することすることができる。このようにすれば、基準反射体14の鏡像と基準反射体14との間の距離と、遮熱部材11の下端面と仮想原料融液面22との間の距離を同時に測定できる。
In the present invention, a
次に、上記治具21に備えられた測定器などにより、図1に示すように、仮想原料融液面22と遮熱部材11下端面との間の距離Aを実測する。
Next, as shown in FIG. 1, the distance A between the virtual raw
次に、図1の(b)に示すように、基準反射体14の実像24と仮想原料融液面22に反射して映る基準反射体14の鏡像25の位置を、例えば、図1の(a)に示すメインチャンバー1等に固定された光学式カメラなどの定点測定機15で測定する。そして、図1の(b)に示すように、測定した基準反射体14の鏡像25の位置から、例えば、図1の(a)に示す画像処理装置から成る測定演算装置16等を使用して、基準反射体14の実像24と仮想原料融液面22に反射して映る基準反射体14の鏡像25との距離Bを算出する。これらの距離A、距離Bを記録しておく。
Next, as shown in FIG. 1B, the positions of the
そして、このようにして求めた基準反射体14の鏡像25と基準反射体14との間の距離Bと、遮熱部材下端面と仮想原料融液面との間の距離Aとの関係を求める。
Then, the relationship between the distance B between the
このとき、基準反射体14の鏡像25と基準反射体14との間の距離と遮熱部材11の下端面と仮想原料融液面22との間の距離との関係は、異なる2水準の高さの仮想原料融液面22において、基準反射体14の鏡像25の位置を測定することによって求めることができる。
At this time, the relationship between the distance between the
具体的には、上記治具21の仮想原料融液面22の高さ方向の位置を、図1の(c)に示すように変更し、前述した方法と同じ方法で、仮想原料融液面22と遮熱部材11の下端面との間の距離A’を実測する。次に、図1の(d)に示すように、遮熱部材11の下端に配置した基準反射体14の実像24と仮想原料融液面22に映る基準反射体14の鏡像25との間の距離B’を、前述した方法と同じ方法で測定する。これらの距離A’、距離B’を記録しておく。
Specifically, the position of the virtual raw
そして、記録しておいた距離A、距離A’、距離B、距離B’より、例えば、仮想原料融液面22が高さ方向の任意の位置に変化した場合の遮熱部材11の下端面と仮想原料融液面22との間の距離L1は、その時の遮熱部材11の下端に配置した基準反射体14の実像24と仮想原料融液面22に反射した基準反射体14の鏡像25との間の距離L2を測定すれば、
L1={(A−A’)/(B−B’)}×L2 ・・・ 式(1)
で求めることができる。
And from the recorded distance A, distance A ′, distance B, distance B ′, for example, the lower end surface of the
L1 = {(AA ′) / (BB ′)} × L2 Expression (1)
Can be obtained.
これにより、遮熱部材11に製作誤差による寸法個体差がある場合でも、本発明の方法では遮熱部材11の下端面と仮想原料融液面22との間の距離を実測で求めているため、遮熱部材11の寸法個体差の影響は排除される。したがって、遮熱部材11に寸法個体差があっても、本発明の方法によれば、遮熱部材11の下端面と任意の高さ位置の仮想原料融液面22との間の距離L1は正確に求められる。
Thereby, even if there is a dimensional individual difference due to a manufacturing error in the
次に、図2のように、CZ法によりルツボ内の原料融液から実際にシリコン単結晶を引き上げる際に、本発明を用いる場合について説明する。以下では、ルツボ内の原料融液に磁場を印加しながらシリコン単結晶を引き上げるMCZ法を例に説明する。 Next, a case where the present invention is used when actually pulling up a silicon single crystal from a raw material melt in a crucible by the CZ method as shown in FIG. 2 will be described. Hereinafter, the MCZ method in which the silicon single crystal is pulled up while applying a magnetic field to the raw material melt in the crucible will be described as an example.
シリコン単結晶の引き上げは、石英ルツボ5内に充填した原料シリコン多結晶をその周囲に配設したヒーター7で加熱融解して原料融液4とし、その後、原料融液4に種結晶9を浸し、磁石13により原料融液4に磁場を印加しながら、石英ルツボ5及び種結晶9を回転させながら引き上げることにより、所望の直径のシリコン単結晶3を育成する。その間、石英ルツボ5内の原料融液4が再凝固しないように、シリコン単結晶製造装置30の炉内をヒーター7で加熱し続ける必要があり、炉内は通常、1500〜1600℃の高温に保たれる。
The silicon single crystal is pulled up by heating and melting the raw material silicon polycrystal filled in the quartz crucible 5 with a heater 7 disposed around it to form the raw material melt 4, and then immersing the seed crystal 9 in the raw material melt 4. The quartz single crystal 3 having a desired diameter is grown by pulling up the quartz crucible 5 and the seed crystal 9 while applying a magnetic field to the raw material melt 4 by the
その結果、シリコン単結晶製造装置30の炉内に配置される遮熱部材11は熱膨張により寸法が変化する。また、熱膨張による遮熱部材11の寸法の変化は、遮熱部材11に使われた素材の熱膨張率の個体差で一律ではない。そのため、遮熱部材11の下端面の高さ方向の位置は、シリコン単結晶3の引き上げ前の常温・常圧時とは変化してしまう。
As a result, the size of the
しかし、実際のシリコン単結晶引き上げ時の基準反射体14の高さ方向の位置変化は、基準反射体14が遮熱部材11に設けられているため、遮熱部材11の高さ方向の位置変化と等しい。
However, the position change in the height direction of the
そのため、定点測定機15で捉えた基準反射体14の実像と原料融液面に反射した基準反射体14の鏡像との間の距離を、予め、シリコン単結晶引き上げ前の常温・常圧時に測定し記録しておいた基準反射体14の実像24と仮想原料融液面22に反射した基準反射体14の鏡像25との間を距離Bとなるようにルツボ5、6を移動させ原料融液面を合わせれば、その時の遮熱部材11の下端面と原料融液面との間の距離は、シリコン単結晶引き上げ前の常温・常圧時に実測し記録しておいた遮熱部材11の下端面と仮想原料融液面22との間の距離Aと等しくなる。
Therefore, the distance between the real image of the
また、同様に、基準反射体14の実像と原料融液面に反射した基準反射体14の鏡像との間の距離を、前述した距離B’となるようにルツボを移動させ原料融液面を合わせれば、その時の遮熱部材11の下端面と原料融液面との間の距離は、前述した距離A’と等しくなる。
Similarly, the crucible is moved so that the distance between the real image of the
このことは、炉内が高温に曝され続ける実際のシリコン単結晶の引き上げ中であっても、遮熱部材11の下端に配置した基準反射体14の実像と原料融液面に反射した基準反射体14の鏡像との間の距離L2’を測定すれば、その時の遮熱部材下11の端面と原料融液4の原料融液面との間の距離L1’が、上記式(1)と同様に、
L1’=(A−A’)/(B−B’)×L2’ ・・・ 式(1)’
で求められることを意味している。
This is because the actual image of the
L1 ′ = (AA ′) / (BB ′) × L2 ′ Expression (1) ′
Means that it is required.
従って、シリコン単結晶引き上げ前の常温・常圧時に、仮想原料融液面22を備えた治具を使い、遮熱部材11の下端面と仮想原料融液面22との間の距離A及びA’の実測及びその記録と、その時の定点測定機15で捉えた基準反射体14の実像と仮想原料融液面22に反射した基準反射体14の鏡像との間の距離B及びB’の測定及びその記録を行うことで、実際のシリコン単結晶引き上げを開始した後の基準反射体14の実像と原料融液面に反射した基準反射体の鏡像との間の距離L2’の測定結果より、その時の遮熱部材11の下端面と原料融液面との間の距離L1’を正確に求めることができる。
Therefore, the distances A and A between the lower end surface of the
そして、本発明では、上記のような、本発明の方法により測定された遮熱部材下端面と原料融液面との間の距離に基づいて、遮熱部材下端面と原料融液面との間の距離を制御しながら、チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を引き上げることができる。 In the present invention, based on the distance between the heat shield member lower end surface and the raw material melt surface measured by the method of the present invention as described above, the heat shield member lower end surface and the raw material melt surface The silicon single crystal can be pulled up by the Czochralski method while controlling the distance between them.
このシリコン単結晶の製造方法により、定点測定機で捉えた基準反射体の実像と原料融液面に反射した基準反射体の鏡像との間の距離L2’を、ルツボ5、6の高さ位置の制御装置17等により所望の距離に制御しながら実際のシリコン単結晶引き上げを行えば、遮熱部材下端面と原料融液面との間の距離L1’が所望の距離となり、その結果、所望品質のシリコン単結晶を生産性良く製造できる。
By this silicon single crystal manufacturing method, the distance L2 ′ between the real image of the reference reflector captured by the fixed point measuring machine and the mirror image of the reference reflector reflected on the raw material melt surface is set to the height position of the crucibles 5 and 6. If the actual silicon single crystal pulling is performed while controlling to a desired distance by the
以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples of the present invention, but the present invention is not limited to these examples.
(実施例1)
図2に示すシリコン単結晶製造装置30を用い、まず遮熱部材11の下端に基準反射体14を取り付けた。基準反射体14には、先端に白色石英を貼り付けた透明石英棒を使用した。次に、図1の(a)と同様に、引き上げチャンバー2に、高さ方向の位置変更が可能な鏡製の仮想原料融液面22を持ち、該仮想原料融液面22から遮熱部材11の下端面までの距離を測定するデプスゲージ23を備えた治具21を取り付けた。
Example 1
The
この時の仮想原料融液面22と遮熱部材11の下端面との間の距離Aをデプスゲージ23で測定した結果、20mmであった。また同時に、引き上げチャンバー2に固定された光学式カメラから成る定点測定機15と画像処理装置から成る測定演算装置16で、基準反射体14の実像24と仮想原料融液面22に反射した基準反射体14の鏡像25との距離Bを測定した結果5mmであった。
As a result of measuring the distance A between the virtual raw
次に、図1の(c)と同様に、仮想原料融液面22の高さを下げて同様の測定を行った。この時、仮想原料融液面22と遮熱部材11の下端面との間の距離A’は40mmで、基準反射体14の実像24と仮想原料融液面22に反射した基準反射体14の鏡像25との間の距離B’は10mmであった。
Next, similar to (c) of FIG. 1, the same measurement was performed with the height of the virtual raw
この結果より、遮熱部材11の下端面と仮想原料融液面22との間の距離L1は、上記式(1)、(1)’と同様に、定点測定機15で測定した基準反射体14の実像24と仮想原料融液面22に反射した基準反射体14の鏡像25との間の距離L2から、
L1=4×L2
で表される。従って、例えば、実際のシリコン単結晶引き上げ時の遮熱部材11の下端面と原料融液面との間の距離L1’を30mmに設定するには、定点測定機で測定した基準反射体14と原料融液面に反射した基準反射体14の鏡像との間の距離L2’を7.5mmに設定して制御すれば良いと算出された。
From this result, the distance L1 between the lower end surface of the
L1 = 4 × L2
It is represented by Therefore, for example, in order to set the distance L1 ′ between the lower end surface of the
上記の測定の後、実際のシリコン単結晶引き上げの操業を行った。まず、直径800mmの石英ルツボ5に原料シリコン多結晶を340kg充填し、それをヒーター7により加熱溶融して原料融液4とした後、磁石13により中心磁場強度が4000Gの水平磁場を印加した。
After the above measurement, an actual silicon single crystal pulling operation was performed. First, 340 kg of raw material silicon polycrystal was filled in a quartz crucible 5 having a diameter of 800 mm, which was heated and melted by a heater 7 to form a raw material melt 4, and then a horizontal magnetic field having a central magnetic field strength of 4000 G was applied by a
その後、ゆっくりとルツボ軸12を上昇させ、定点測定機15で捉えた基準反射体14の実像と原料融液面に反射した基準反射体14の鏡像との間の距離L2’が7.5mmとなるまで移動させた。
Thereafter, the
その後、基準反射体14の実像と原料融液面に反射した基準反射体14の鏡像との間の距離L2’が7.5mmとなるように制御しながらシリコン単結晶3の引き上げを行った。その結果、図3に示すように、ほぼ全領域に渡って無欠陥の結晶を得た。
Thereafter, the silicon single crystal 3 was pulled up while controlling the distance L2 'between the real image of the
この結果より、仮想原料融液面22を備えた測定治具21を使って、シリコン単結晶引き上げ操業の前に、2水準の高さの仮想原料融液面22と遮熱部材11の下端面との間の距離A及びA’の実測と、その時の定点測定機15で捉えた遮熱部材11に配置した基準反射体14の実像24と原料融液面に反射した基準反射体14の鏡像25との間の距離B及びB’を測定し、その関係式を算出しておくことで、実際のシリコン単結晶引き上げ中の定点測定機15で捉えた基準反射体14の実像と原料融液面に反射した基準反射体14の鏡像との間の距離L2’の測定結果から遮熱部材11の下端面と原料融液面との間の距離L1’を安定して精度良く測定及び制御できたことが分かる。さらに、本発明の測定方法であれば、装置の大幅な改造が不要となり、装置コストを低く抑えることができる。
From this result, using the measuring
(比較例1)
図4に示すシリコン単結晶製造装置130を用いたシリコン単結晶の引上げにおいて、従来のDPMの測定方法を使用した。まず、遮熱部材111の下端に突起物119と基準反射体114を取り付けた。図4のシリコン単結晶の製造装置130は、従来のDPMの測定方法を使用するために、図2のシリコン単結晶製造装置30に、突起物119が原料融液104の表面と接触したことを電気的に感知する実測機120と、シリコン単結晶製造装置の遮熱部材111から突起部119及び原料融液104及びルツボ軸112を経て実測機120に至る電気回路を構成する部分を他の部分と絶縁するための改造をシリコン単結晶の製造装置のチャンバーに行ったものである。なお、基準反射体114としては、先端に白色石英を貼り付けた透明石英棒を使用した。また突起物119には、シリコン単結晶を円錐状に切り出し、表面を鏡面状にエッチング・洗浄処理したものを使用した。また、突起物119は、シリコン単結晶103を引き上げ中の遮熱部材111の下端面と原料融液面との間の設定距離よりも短く、かつ基準反射体114よりも長く設定してあり、該突起物119の遮熱部材111の下端面から突き出した部分の長さを実測した結果、20mmであった。
(Comparative Example 1)
A conventional DPM measurement method was used in pulling a silicon single crystal using the silicon single
上記の測定の後、実際のシリコン単結晶引き上げの操業を行った。まず、直径800mmの石英ルツボ105に原料シリコン多結晶を340kg充填し、それをヒーター107により加熱溶融して原料融液104とした後、磁石113により中心磁場強度が4000Gの水平磁場を印加した。
After the above measurement, an actual silicon single crystal pulling operation was performed. First, a
その後、ゆっくりとルツボ軸112を上昇させ、遮熱部材111の下端に取り付けた突起物119が原料融液面に接触するまで移動させた。原料融液と突起物119の接触は、遮熱部材111からルツボ軸112に電気が流れたことを実測機120により感知した。この時、感知した瞬間の遮熱部材111の下端面と原料融液面との間の距離は、前述した突起物119の遮熱部材111の下端面から突き出した部分の実測長さ20mmである。また、この時の基準反射体114の実像と原料融液面に反射した基準反射体114の鏡像との間の距離を定点測定機115で捉え測定した結果、5mmであった。
Thereafter, the
次にルツボ軸112を10mm下降させ、シリコン単結晶引き上げ時の遮熱部材111の下端面と原料融液面との間の設定距離L1’を30mmに合わせた。この時の基準反射体114の実像と原料融液面に反射した基準反射体114の鏡像との間の距離L2’を定点測定機115で捉えて測定した結果、7.5mmであった。
Next, the
その後、基準反射体114の実像と原料融液面に反射した基準反射体114の鏡像との間の距離L2’が7.5mmとなるように制御しながら、シリコン単結晶103の引き上げを行った。その結果、図5に示すように、ほぼ全領域に渡って無欠陥の結晶を得た。このように、比較例1では、実施例1と同様に、ほぼ全領域に渡って無欠陥の結晶を得られたが、装置の改造が必要であるため、実施例1と比較して装置コストが上昇してしまう。また、この方法の場合、突起物119が、原料シリコン多結晶の溶融中に、原料シリコン多結晶と予期せず接触し突起物が破損したり、溶解した原料融液が飛散して該突起物に付着して突起物の長さが実測しておいた値から変化してしたりして、正確な測定ができなくなる恐れがある。
Thereafter, the silicon
このように、コスト及び測定の簡便性及び安定性を考慮した場合、本発明のDPMの測定方法及びこれを利用したシリコン単結晶の製造方法の方が、より優れていることがわかる。 Thus, when cost and the simplicity and stability of measurement are taken into consideration, it can be seen that the DPM measurement method of the present invention and the silicon single crystal manufacturing method using the same are superior.
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has any configuration that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and that exhibits the same effects. Are included in the technical scope.
1…メインチャンバー、 2…引き上げチャンバー、 3…シリコン単結晶、
4…原料融液、 5…石英ルツボ、 6…黒鉛ルツボ、
7…ヒーター、 8…断熱材、 9…種結晶、
10…ガス整流筒、 11…遮熱部材、 12…ルツボ軸、
13…磁石、 14…基準反射体、 15…定点測定機、
16…測定演算装置、 17…ルツボ位置の制御装置、 18…引き上げワイヤー、
21…治具、 22…仮想原料融液面、 23…デプスゲージ、
24…定点測定機で得られる基準反射体の実像の画像、
25…定点測定機で得られる基準反射体の鏡像の画像、
30…シリコン単結晶製造装置
A…遮熱部材下端面と仮想原料融液面の実測距離、
A’…仮想原料融液面の高さ変更後の遮熱部材下端面と仮想原料融液面の実測距離、
B…基準反射体の実像と鏡像の距離、
B’…仮想原料融液面の高さ変更後の基準反射体の実像と鏡像の距離
1 ... main chamber, 2 ... pulling chamber, 3 ... silicon single crystal,
4 ... Raw material melt, 5 ... Quartz crucible, 6 ... Graphite crucible,
7 ... heater, 8 ... heat insulating material, 9 ... seed crystal,
10 ... Gas flow straightening cylinder, 11 ... Heat shield member, 12 ... Crucible shaft,
13 ... Magnet, 14 ... Reference reflector, 15 ... Fixed point measuring machine,
16 ... Measurement operation device, 17 ... Crucible position control device, 18 ... Pull-up wire,
21 ... Jig, 22 ... Virtual raw material melt surface, 23 ... Depth gauge,
24: Real image of a reference reflector obtained by a fixed point measuring machine,
25: Mirror image of a reference reflector obtained with a fixed point measuring machine,
30 ... Silicon single crystal production apparatus A ... Actual distance between heat shield member lower end surface and virtual raw material melt surface,
A ′: The measured distance between the bottom surface of the heat shield member and the virtual raw material melt surface after changing the height of the virtual raw material melt surface,
B: Distance between the real image and the mirror image of the reference reflector,
B ′: Distance between the real image and the mirror image of the reference reflector after changing the height of the virtual raw material melt surface
Claims (6)
前記シリコン単結晶の引上げを開始する前に、前記基準反射体の鏡像を映すことができる仮想原料融液面を備えた治具を該仮想原料融液面が前記遮熱部材の下方に位置するように設け、
前記仮想原料融液面に映る前記基準反射体の鏡像の位置を定点測定機で測定し、該測定した前記基準反射体の鏡像の位置から、前記基準反射体の鏡像と前記基準反射体との間の距離を算出し、
該基準反射体の鏡像と前記基準反射体との間の距離と、前記遮熱部材下端面と前記仮想原料融液面との間の距離との関係を求めておき、
前記シリコン単結晶の引上げ中の前記遮熱部下端面と前記原料融液面との間の距離の測定において、前記定点測定機で、前記原料融液面に映る前記基準反射体の鏡像の位置を測定し、
前記求めておいた該基準反射体の鏡像と前記基準反射体との間の距離と前記遮熱部材下端面と前記仮想原料融液面との間の距離との関係に基づいて、前記原料融液面に映る前記基準反射体の鏡像の位置から、前記遮熱部材下端面と前記原料融液面との間の距離を算出することを特徴とする遮熱部材下端面と原料融液面との間の距離の測定方法。 When pulling up the silicon single crystal from the raw material melt in the crucible by the Czochralski method, a reference reflector is provided at the lower end of the heat shield member located above the raw material melt surface, and the lower surface of the heat shield member and the raw material melt A method for measuring the distance between surfaces,
Before starting the pulling of the silicon single crystal, a jig provided with a virtual raw material melt surface capable of reflecting a mirror image of the reference reflector is positioned below the heat shield member. So that
The position of the mirror image of the reference reflector reflected on the melt surface of the virtual raw material is measured with a fixed point measuring machine, and the mirror image of the reference reflector and the reference reflector are determined from the measured mirror image position of the reference reflector. Calculate the distance between
Obtain the relationship between the mirror image of the reference reflector and the reference reflector, and the distance between the heat shield member lower end surface and the virtual raw material melt surface,
In the measurement of the distance between the heat shield lower end surface and the raw material melt surface during the pulling of the silicon single crystal, the position of the mirror image of the reference reflector reflected on the raw material melt surface is measured by the fixed point measuring machine. Measure and
Based on the relationship between the determined distance between the mirror image of the reference reflector and the reference reflector and the distance between the lower surface of the heat shield member and the virtual raw material melt surface, the raw material melt is obtained. Calculating the distance between the lower end surface of the heat shield member and the raw material melt surface from the position of the mirror image of the reference reflector reflected on the liquid surface; How to measure the distance between.
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