JPH11130585A - 単結晶引上装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高精度のネックの成長制御、結晶支持用の支持
部形状の寸法精度の再現性および大口径の単結晶の直径
を正確にモニタ可能で大口径の単結晶の引き上げに適す
る単結晶引上装置を提供。 【解決手段】単結晶育成のネック成長領域Ａn に焦点が
合わせた第１二次元カメラ１５と、単結晶育成の直胴部
成長領域Ａs に焦点が合わせた第２二次元カメラ１６
と、成長単結晶のネック成長終了から直胴部成長開始ま
での間に引き上げ条件を変更する形状制御用画像信号を
第１二次元カメラ１５の画像信号から第２二次元カメラ
１６の画像信号に切り替える手段１７を具備したことを
具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は単結晶引上装置に係
わり、特に大口径の単結晶を引き上げるのに適する単結
晶引上装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にシリコンウェーハを製造するに
は、多結晶シリコンからチョコラルスキー法（以下、Ｃ
Ｚ法という。）によりシリコン単結晶のインゴットを作
り、このインゴットをスライシングマシンで所定の厚さ
に切断し、シリコンウェーハを製造する。

【０００３】しかし、半導体デバイスの製造コストの低
減等からシリコンウェーハの大口径化が要求されてお
り、これに伴いシリコンウェーハの素材となるシリコン
単結晶にも大口径化が要求されている。

【０００４】従来、ＣＺ法によるシリコン単結晶引上装
置３０は図７に示すように水冷された炉体３１内に石英
ルツボ３２が設けられている。この石英ルツボ３２は黒
鉛ルツボ３３に保持され、黒鉛ルツボ３３は回転・上下
動自在なルツボ回転軸３４に支持されている。

【０００５】石英ルツボ３２内に供給された原料のポリ
シリコンは石英ルツボ３２を囲繞するように設けられた
ヒータ３５により加熱されシリコン融液Ｍとなる。ワイ
ヤリール回転装置３７を介して引き上げ用ワイヤー３８
が石英ルツボ３２の中心線上に懸垂されている。引き上
げ用ワイヤー３８の先端にはシードチャック３９を介し
てシード４０が保持されている。

【０００６】シード４０の先端をシリコン融液Ｍに接触
させ、なじませた後引き上げを開始する。無転位成長の
ためには数ｍｍの細いネックＮを長く作製する必要があ
る。

【０００７】その後徐々に結晶を成長（太らせる）さ
せ、クラウンＣ成長を介して直胴部Ｓの結晶成長に移行
する。

【０００８】シード４０も回転、上下動自在になってい
る。成長結晶の形状はカメラポート４１を通して撮像範
囲が石英ルツボ３２の中心から周縁に至る一次元カメラ
（ラインイメージセンサ）や撮像範囲が広い二次元カメ
ラ（エリアセンサカメラ）４２等で監視し、その直径信
号に基づいてヒータ３５への供給電力や、単結晶引き上
げ速度などをパラメータとして引き上げ条件を調整して
いる。

【０００９】このような単結晶引上装置３０は、引き上
げられる単結晶が比較的小さなシード径から直胴部（ボ
ディ）まで順次大きな直径へとクラウン（コーン部）と
して成長していくため、上述直径モニタの撮像範囲は、
単結晶の回転中心から周縁に至る比較的広い範囲に設定
する必要がある。

【００１０】直径モニタの撮像範囲を単結晶の回転中心
から周縁に至る比較的広い範囲に設定する場合、直胴部
のように大きな直径を有する部分の成長に関しては、上
述直径モニタの直径信号で十分な分解能が得られるが、
きわめて小さな直径のシード、およびクラウン初期部分
の成長においては、分解能が不足して精度良く引き上げ
ることが難しくなる。

【００１１】この問題の解決として、小さな直径部の単
結晶の成長時は、二次元カメラをズームアップして使用
する方法があり、直径２００ｍｍまでの比較的小口径の
単結晶の引き上げにおいては、この方法でもあまり問題
はなかった。

【００１２】しかしながら、大口径、例えば直径３００
ｍｍや４００ｍｍと大きくなると、上述小さな直径部に
二次元カメラの焦点を合わせたズームアップする方式で
は、大きな直径の周縁部の分解能が落ちる問題が発生す
る。

【００１３】また、大口径の単結晶を引き上げる場合、
引き上げ速度が低下するため、輻射シールドを使用して
石英ルツボやシリコン融液の表面から結晶への輻射熱を
遮蔽し、単結晶引き上げ速度の低下を防ぐ方法は有効で
あるが、遮蔽シールドを用いる場台、単結晶の直径が直
胴部まで広がった時点では、二次元カメラによるモニタ
は、輻射シールドに遮られて単結晶の回転中心から周縁
に至る直径について行うのは不可能である。

【００１４】このような場合には、ある程度小直径部の
制御は犠牲にしても、二次元カメラの焦点を撮像範囲に
収まった直胴部の円弧の部分に当て、その円弧を真円に
画像処理して、その真円から直径を読みとる方法がとら
れる。

【００１５】さらに、特開昭５８―１３５１９７号公報
のように、２台の二次元カメラを用いて、直径の小さな
ネック部は第１の二次元カメラを用い、直径が大きくな
り第１二次元カメラの視野からはずれる場合から第２の
二次元カメラを併用する方法や、あるいは特開平４―８
６５０９号公報のように、直径の小さなネック部は二次
元カメラを用い、直径が大きくなった場合から一次元カ
メラを選択的に用いる方法もある。

【００１６】しかし、これらいずれの方法も、単結晶の
直胴部のように大きな直径を有する部分とネック部のよ
うな極めて小さな直径部をともに精度良く測定する必要
がある大口径の単結晶の引上げ装置モニタには不十分で
あった。

【００１７】また、本発明者の検討結果では、単結晶の
重量が２００Ｋｇ以上で直径が３００ｍｍや４００ｍｍ
の大口径の単結晶を引き上げる場合には、従来の２ｍｍ
ないし３ｍｍの直径のネックでは耐加重が不十分であ
り、ネックを６ｍｍに程度に太くする必要があり、かつ
無転位成長のためには一定のネック直径で長く引き上げ
る必要があり、かつこれまでよりも高精度のネック成長
制御が必要であることが判明した。

【００１８】一方、大重量の単結晶の引き上げにおける
ネック部分の重量対策として、引き上げ単結晶のクラウ
ン部を一度絞ってコブ状の支持部を作り、この支持部の
所に結晶支持用の支持装置を取付け、結晶を引き上げて
いく方法が提案されており、この方式では従来のネック
制御で十分であるが、この支持部を利用して結晶を支持
し結晶を引き上げていく方法の場合には、炉体外からの
遠隔操作で結晶用の支持装置で支持部を介して成長結晶
をうまく掴みとるためには支持部の形状の寸法精度の再
現性が必要になることが判明した。

【００１９】そこで、上述のように高精度のネックの成
長制御、結晶用の支持部形状の寸法精度の再現性および
大口径の単結晶の直径制御のために、正確にモニタ可能
な単結晶引上装置が要望されていた。

【００２０】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、高精度のネックの成長制御、結晶支持用の支持
部形状の寸法精度の再現性および大口径の単結晶の直径
を正確にモニタ可能で大口径の単結晶の引き上げに適す
る単結晶引上装置を提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた本願請求項１の発明は、シリコン融液と成長
単結晶との境界部分を二次元カメラによって撮像し、こ
の二次元カメラの画像信号に基づいて成長単結晶の直径
を制御するチョコラルスキー法による単結晶引上装置に
おいて、ネック成長領域に焦点が合わせられ境界部分を
撮像し画像信号を出力する第１二次元カメラと、直胴部
成長領域に焦点が合わせられ境界部分を撮像し画像信号
を出力する第２二次元カメラと、成長単結晶のネック成
長終了から直胴部成長開始までの間に引き上げ条件を変
更する形状制御用画像信号を第１二次元カメラの画像信
号から第２二次元カメラの画像信号に切り替える手段を
具備したことを特徴とした単結晶引上装置であることを
要旨としている。

【００２２】本願請求項２の発明は、第１二次元カメラ
を第２二次元カメラよりも低い位置に取り付け、かつ第
１二次元カメラと第２二次元カメラの光軸を交差させる
こと特徴とする請求項１記載の単結晶引上装置であるこ
とを要旨としている。

【００２３】本願請求項３の発明は、シリコン融液表面
から結晶への輻射熱を遮蔽する輻射シールドを設けたこ
とを特徴とする請求項１記載の単結晶引上装置であるこ
とを要旨としている。

【００２４】本願請求項４の発明は、第１二次元カメラ
が、ネック成長とこのネックに設けられるコブ状の支持
部の成長および成長単結晶のクラウン初期の成長の工程
を撮像することを特徴とする請求項１記載の単結晶引上
装置であることを要旨としている。

【００２５】本願請求項５の発明は、コブ状の支持部の
直径と成長単結晶のクラウンの直径がほぼ同じになった
時点で、第１二次元カメラから第２二次元カメラに画像
信号を切り替えることを特徴とする請求項４記載の単結
晶引上装置であることを要旨としている。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る単結晶引上装
置の実施の形態について添付図面に基づき説明する。図
１は本発明に係る単結晶引上装置１で、この引き上げ装
置１は水冷された炉体２と、この炉体２に収納され原料
であるポリシリコンを溶融し溶融シリコンＭにする石英
ルツボ３と、この石英ルツボ３を保持する黒鉛ルツボ４
と、この黒鉛ルツボ４を囲繞するヒータ５とを有してい
る。この黒鉛ルツボ４は炉体２を貫通し、モータ６に結
合されて回転され、かつ昇降装置７によって昇降される
ルツボ回転軸８に取り付けられている。

【００２７】また、石英ルツボ３の上方には、単結晶引
き上げのためのシード９を保持するシードチャック１０
が取り付けられた引き上げ用のワイヤー１１が設けられ
ている。

【００２８】さらに、ワイヤー１１は炉体２外に設けら
れモータ（図示せず）により付勢されワイヤー１１を巻
き取ると共に回転させるワイヤー回転装置１２が取り付
けられている。

【００２９】またさらに、炉体２のショルダー２ａ外壁
には、透孔を耐熱ガラスにより塞ぎ透光可能な第１カメ
ラポート１３と第２カメラポート１４が設けられてい
る。第１カメラポート１３は第２カメラポート１４より
ショルダー２ａの外壁の低い位置に設けられている。

【００３０】第１カメラポート１３を貫通する光軸Ｌ1
を有する第１二次元カメラ１５はその焦点がネック成長
領域に合わされて設置されており、また第２カメラポー
ト１６を貫通する光軸Ｌ2 を有する第２二次元カメラ１
４は直胴部成長領域Ａs に合わされて設置されている。
炉体２のルツボ３内において、ネック成長領域Anは直胴
部成長領域Ａs の常に内側（炉芯側）あるため、炉体２
の外壁の低い位置に設けられた第１二次元カメラ１５の
光軸Ｌ1 と第１二次元カメラ１５より高い位置に設けら
れた第２二次元カメラ１６の光軸Ｌ2 は常に交差する関
係になる。

【００３１】なお、第１二次元カメラ１５は、石英ルツ
ボ３の軸方向の位置や原料のチャージ量によって変わる
融液面レベルに応じて焦点を微調整できる。第１二次元
カメラ１６は、引き上げる単結晶の狙い直径（２００ｍ
ｍ，３００ｍｍ，４００ｍｍ等）に応じて焦点を微調整
できる。

【００３２】第１二次元カメラ１５と第２二次元カメラ
１６は切替スイッチ１７に接続され、この切替スイッチ
１７により、第１二次元カメラ１５と第２二次元カメラ
１６の画像信号はそのいずれか一方が選択的に２値化回
路１８に供給される。

【００３３】切替スイッチ１７は第１二次元カメラ１５
からの画像信号を用いて成長結晶の直径制御を行うか、
第２二次元カメラ１６からの画像信号を用いて成長結晶
の直径制御を行うかの選択切り替えを行うもので、スイ
ッチ制御回路１９により制御される。２値化回路Ｘによ
り入力電圧は２値化され画像処理装置２０に供給され、
画像処理装置２０により画像処理されて成長結晶直径を
検出して出力する。

【００３４】この出力は制御装置２１に供給され、シリ
コン融液の温度を制御するヒータ５の供給電力量を制御
するヒータ制御器２２、石英ルツボ３の回転数を制御す
るモータ制御器２３、石英ルツボ３の高さを制御する昇
降装置制御器２４、成長結晶の引き上げ速度と回転数を
制御するワイヤーリール回転装置制御装置２５などを制
御する。これら各制御器２２、２３、２４、２５などを
制御して、引き上げ条件を変更し、成長結晶の直径を制
御する。

【００３５】なお、結晶育成のどの段階で使用画像信号
の切り替えを行うかは、事前に制御装置２１にプログラ
ムされ、この制御装置２１からスイッチ制御回路１９に
切り替え信号を送信する。

【００３６】本発明に係る単結晶引上装置は以上のよう
な構造になっているから、例えば口径３００ｍｍウェー
ハ用として削り代を考慮した口径３１０ｍｍのシリコン
単結晶を引き上げるには、ナゲット状ポリシリコンを石
英ルツボ３に入れ、プログラム化された引き上げ工程に
より引き上げ作業は自動的に行われる。

【００３７】一方、第１二次元カメラ１５は、ネック成
長領域Ａn 、例えばネックの直径を６ｍｍに作製するの
で石英ルツボ３の中心から３ｍｍ外側に偏位した位置に
焦点を合わせ、かつ引き上げの開始時点から撮像可能な
電源ＯＮの状態にしておく。

【００３８】第２二次元カメラ１６は、例えば石英ルツ
ボ３の中心から１５５ｍｍ外側に偏位した位置に焦点を
合わせ、かつ引き上げの開始時点では撮像不能な電源を
ＯＦＦの状態にしておく。

【００３９】引き上げ準備完了後、不活性ガス、例えば
アルゴンガスを炉体２の上方より炉体２内に流入させ、
ヒータ５を付勢して石英ルツボ３を加熱し、モータ６を
付勢してこのモータ６に結合されたルツボ回転軸８を回
転させて石英ルツボ３を回転させる。

【００４０】一定時間が経過した後、ワイヤー１１を下
ろし、シード９をシリコン融液Ｍの液面に接触させなじ
ませる。

【００４１】しかる後、引き上げを開始し、図２（Ａ）
のように第１二次元カメラ１５でネック成長領域Ａnを
モニタする。

【００４２】この第１二次元カメラ１５の画像信号は２
値化回路１８に供給され、さらに２値化回路１８からの
入力電圧は２値化され、またさらに画像処理装置２０に
供給され、画像処理装置２０により画像処理されて無転
位成長のためのネックＮの直径ｄ1 が検出されて出力さ
れる。

【００４３】この画像処理装置２０からの出力は制御装
置２１に供給され、ヒータ制御器２２、モータ制御器２
３、昇降装置制御器２４、およびワイヤーリール回転装
置制御器２５を制御し、直径ｄ1 が６ｍｍのネックＮは
一定の長さｌ、例えば３００ｍｍまで引き上が継続され
る。

【００４４】ネックＮが３００ｍｍになった時点で制御
装置２１に組み込まれた工程用のプログラムにより制御
装置２１を介してヒータ制御器２２、モータ制御器２
３、昇降装置制御器２４、およびワイヤーリール回転装
置制御器２５を制御し、単結晶の引き上げは、図２
（Ｂ）に示すクラウンＣの作製工程に入る。

【００４５】第１二次元カメラ１２でクラウン成長領域
Ｃn をモニタし、第１二次元カメラ１５からの画像信号
は２値化回路１８、２値化回路１８、画像処理装置２０
を介して制御装置２１に供給される。

【００４６】この制御装置２１からの出力によりヒータ
制御器２２、モータ制御器２３、昇降装置制御器２４、
およびワイヤーリール回転装置制御器２５を制御し、成
長結晶の直径が順次大きくなり、クラウンＣを形成する
ように引き上げ条件を制御する。

【００４７】さらに引き上げを継続し、クラウンＣを成
長させ、クラウンＣの直径が２００ｍｍにたった時点の
第１二次元カメラ１５からの画像信号が２値化回路１
８、画像処理装置２０を介して出力として制御装置２１
に供給される。

【００４８】この制御装置２１はスイッチ制御回路１９
を制御して切替スイッチ１７を作動させ、第２二次元カ
メラ１６を停止状態から動作状態し、一方第１二次元カ
メラ１５を動作状態から停止状態にする。すなわち、２
値化回路１８への画像信号を、第１二次元カメラ１５の
画像信号から第２二次元カメラ１６の画像信号に切り替
える。

【００４９】なお、制御装置２１はあらかじめ、上述ず
図２（Ｂ）および図３のＫ1 に示すようにクラウンＣの
直径が２００ｍｍになった状態の出力が供給されると、
第１二次元カメラ１５から第２二次元カメラ１６に成長
領域のモニタを切り替えるようにスイッチ制御回路１９
を制御するプログラムが組み込まれている。

【００５０】さらに、第２二次元カメラ１６による成長
領域のモニタ下で引き上げを継続してクラウンＣの成長
を続行する。

【００５１】図３の点Ｐ3 に示すように、クラウンＣの
直径ｄ3 が３１０ｍｍになった時点の第２二次元カメラ
１３からの画像信号が、２値化回路１８、画像処理装置
２０を介して出力として制御装置２１に供給される。

【００５２】この制御装置２１からの出力によりヒータ
制御器２２、モータ制御器２３、昇降装置制御器２４、
およびワイヤーリール回転装置制御器２５を制御し、成
長結晶の直径３１０ｍｍを維持して直胴部Ｓを形成する
よう引き上げ条件を制御する。

【００５３】すなわち、図３のように、２個の二次元カ
メラ１５、１６による単結晶成長領域のモニタを、単結
晶引き上げ工程の進捗に従って切り替えるもので、引き
上げ点Ｐ1 〜点Ｐ2 の工程（ネック領域）および点Ｐ1
〜点Ｐ2 の工程（クラウン領域）の点Ｋ1 の切り替え点
までは、第１二次元カメラ１５によってモニタし、点Ｋ
1 での切り替え以降のクラウン領域およびＰ3 点以降の
直胴部領域の工程は、第２二次元カメラ１６で行うもの
である。

【００５４】なお、本発明の実施の形態では、第１二次
元カメラ１５から第２二次元カメラ１６への切り替え
を、事前に制御装置２１にプログラム化しているが、第
１二次元カメラ１５の読み取り直径とそのときの目標直
径値との差と、第２二次元カメラ１６の読み取り直径と
第１二次元カメラ１６の目標直径値との差が一致した時
点で行うように制御装置２１にプログラム化しておいて
もよい。

【００５５】引き続きこのような引き上げ条件を維持
し、所定の長さの直胴部を形成させ引き上げは完了す
る。

【００５６】ネック直径６ｍｍ±０．１ｍｍ、ネック長
さ３００ｍｍ、直胴部直径が３１０ｍｍ±５ｍｍで２５
０ｋｇの単結晶を得ることができた。

【００５７】２個の二次元カメラを用いて結晶成長領域
にモニタを行うと共に、単結晶のネック成長の終了と直
胴部成長の開始までに２個の二次元カメラのモニタの切
り替えを行い、特に単結晶育成に重要なネック領域と直
胴部領域にそれぞれ二次元カメラの焦点を合わせること
により、両成長領域を精緻にモニタすることができる。

【００５８】従って、形状が精度良く制御されたシリコ
ン単結晶を得ることができる。

【００５９】次に本発明に係る単結晶引上装置の他の実
施の形態について図４に基づき説明する。

【００６０】図１で示される引き上げ装置１の石英ルツ
ボ３の上方に石英ルツボ３やシリコン融液Ｍの表面から
結晶への輻射熱を遮蔽し、単結晶引き上げ速度の低下を
防ぐ輻射シールド２６が設けられている。

【００６１】この輻射シールド２６は焦点がネック成長
領域に合わされた第１二次元カメラ１５の光軸Ｌ1 を遮
らないように据え付けられている。

【００６２】本実施の形態の単結晶引上装置１で引き上
げを行う場合には、図３の点ｋ2 のクラウンＣが１５０
ｍｍまで成長した時点で第１二次元カメラ１５から第２
二次元カメラ１６への切り替えを行う。

【００６３】クラウンＣが１５０ｍｍまで成長した時点
で二次元カメラ１５から二次元カメラ１６へのモニタの
切り替えを行い、輻射シールド２６が第１二次元カメラ
１５のモニタの障害になるにもかかわらず、成長領域の
モニタを第２二次元カメラ１６で確実に行うことができ
る。

【００６４】なお、輻射シールド２６の高さなどの関係
で、輻射シールド２６により第１二次元カメラ１５の光
軸Ｌ1 を遮るような場合には、光軸Ｌ1 に対応する輻射
シールド２６の一部に透光可能な小さな透孔、スリット
のような透孔部を設けてもよい。透孔部の開口面積は小
さいので輻射シールド２６の機能を低下させることはな
い。

【００６５】本実施の形態の単結晶引上装置において
も、輻射シールド２６を設けたにもかかわらず、成長領
域のモニタを確実に行うことができるので、形状が精度
良く制御されたシリコン単結晶を得ることができる。

【００６６】上述図１に基づく実施の形態の単結晶引上
装置で引き上げを行った場合と同様にネック直径６ｍｍ
±０．１ｍｍ、ネック長さ３００ｍｍ、直胴部直径が３
１０ｍｍ±５ｍｍで２５０ｋｇの単結晶を得ることがで
きた。

【００６７】さらに、図４に示された本発明に係る単結
晶引上装置は図１で示される引き上げ装置１のワイヤー
１１に、外部から開閉制御される一対の支持部材２７
ａ、２７ｂを有する結晶支持用の支持装置２７が設けら
れている。

【００６８】大重量の単結晶の引き上げにおけるネック
Ｎ部分の重量対策として、単結晶の引き上げにおけるネ
ッククラウンを一度絞ってコブ状の支持部Ｔを作り、こ
の支持部Ｔを支持装置２７で支持するものである。

【００６９】なお、コブ状の支持部Ｔの形状を精度良く
制御するため、第２二次元カメラ１６も可能な限り低い
位置に取り付け成長結晶を横から見るようにすることが
望ましい。

【００７０】本実施の形態の単結晶引上装置による引き
上げも上述図１に基づく実施の形態の単結晶引上装置で
引き上げを行う場合と同様に行う。

【００７１】ネックＮが３００ｍｍになった時点で、ク
ラウンＣの作製工程に入る。

【００７２】第１二次元カメラ１５でクラウン成長領域
Ｃn をモニタし、図５に示すように、クラウンＣの直径
ｄ4 が５０ｍｍになった時点（図５の点Ｋ3 ）の画像信
号は第１二次元カメラ１５から２値化回路１８、画像処
理装置２０を介して制御装置２１供給される。この制御
装置２１からの出力によりヒータ制御器２２、モータ制
御器２３、昇降装置制御器２４、およびワイヤーリール
回転装置制御器２５を制御し、成長結晶の直径が順次小
さくなるようにクラウンＣを絞る。このクラウンＣはコ
ブ状で支持部Ｔを形成する。

【００７３】クラウンＣの直径が２５ｍｍまで絞られた
時点の画像信号に基づく制御装置２１からの出力により
ヒータ制御器２２、モータ制御器２３、昇降装置制御器
２４、およびワイヤーリール回転装置制御器２５を制御
し引き上げ条件を制御して、成長結晶の直径を再び順次
大きくしてクラウンＣを形成する。

【００７４】さらに引き上げを継続し、クラウンＣを成
長させ、クラウンＣの直径が５０ｍｍになった時点の第
１二次元カメラ１５からの画像信号が２値化回路１８、
画像処理装置２０を介して出力として制御装置２１に供
給される。この制御装置２１はスイッチ制御回路１９を
制御して切替スイッチ１７を作動させ、第２二次元カメ
ラ１６を動作状態し、２値化回路１８への画像信号を第
２二次元カメラ１６からの画像信号に切り替える。

【００７５】モニタの第１二次元カメラ１５から第２二
次元カメラ１６への切り替えに係わらず、上述図１によ
る引き上げと同様の引き上げを継続する。

【００７６】上述クラウンＣの直径５０ｍｍの時点での
より低い位置に据え付けられた第１二次カメラから高い
位置に据え付けられた第２二次カメラへの切り替えによ
り、輻射シールド２６、コブ状のＴにより第１二次カメ
ラ１５、第２二次カメラ１６の視界が遮られることもな
く、両成長領域を精緻にモニタすることができる。従っ
て、形状を精度良く制御できる。直胴部直径が３１０ｍ
ｍ±５ｍｍで２００ｋｇの単結晶を得ることができた。

【００７７】

【発明の効果】以上に述べたように本発明に係る単結晶
引上装置において、単結晶のネック成長の終了と直胴部
成長の開始までに２個の二次元カメラのモニタの切り替
えを行い、特に単結晶育成に重要なネック領域と直胴部
領域にそれぞれ二次元カメラの焦点を合わせることによ
り、両成長領域を精緻にモニタすることがでる。

【００７８】従って単結晶のネック、コブ状支持部、直
胴部の形状が精度良く制御された単結晶が製造できる単
結晶引上装置を提供できる。

【００７９】さらに、より低い位置に据え付けられた第
１二次カメラから高い位置に据え付けられた第２二次カ
メラへの切り替えにより、輻射シールド、コブ状の支持
部により二次カメラの視界が遮られることもなく、両成
長領域を精緻にモニタすることができる。従って、輻射
シールドを使用可能で、かつコブ状の支持部を必要とす
る大口径単結晶の引き上げにも適する単結晶引上装置を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる単結晶引上装置の概要図。

【図２】図１による単結晶の引き上げ状態を示す説明
図。

【図３】図１で用いられる二次元カメラのモニタ切り替
え時点の説明図。

【図４】本発明に係わる他の実施形態の単結晶引上装置
の概要図。

【図５】図４で用いられる二次元カメラのモニタ切り替
え時点の説明図。

【図６】本発明に係わる他の実施の形態の単結晶引上装
置の概要図。

【図７】従来の単結晶引上装置の概要図。

【符号の説明】

１ 単結晶引上装置 ２ 炉体 ３ 石英ルツボ ４ 黒鉛ルツボ ５ ヒータ ６ モータ ７ ルツボ回転軸 ８ 昇降装置 ９ シード １０ シードチャック １１ ワイヤー １２ ワイヤーリール回転装置 １３ 第１カメラポート １４ 第２カメラポート １５ 第１二次元カメラ １６ 第２二次元カメラ １７ 切換スイッチ １８ ２値化回路 １９ スイッチ制御回路 ２０ 画像処理装置 ２１ 制御装置 ２２ ヒータ制御器 ２３ モータ制御器 ２４ 昇降装置制御器 ２５ ワイヤーリール回転装置制御回路 Ｍ シリコン融液 Ｎ ネック Ｃ クラウン Ｓ 直胴 Ａn ネック領域 Ａc クラウン成長領域 Ａs 直胴部領域 ２６ 輻射シールド ２７ 支持装置 ２７ａ、２７ｂ 支持部材 Ｔ 支持部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリコン融液と成長単結晶との境界部分
   を二次元カメラによって撮像し、この二次元カメラの画
   像信号に基づいて成長単結晶の直径を制御するチョコラ
   ルスキー法による単結晶引上装置において、ネック成長
   領域に焦点が合わせられ境界部分を撮像し画像信号を出
   力する第１二次元カメラと、直胴部成長領域に焦点が合
   わせられ境界部分を撮像し画像信号を出力する第２二次
   元カメラと、成長単結晶のネック成長終了から直胴部成
   長開始までの間に引き上げ条件を変更する形状制御用画
   像信号を第１二次元カメラの画像信号から第２二次元カ
   メラの画像信号に切り替える手段を具備したことを特徴
   とした単結晶引上装置。
2. 【請求項２】 第１二次元カメラを第２二次元カメラよ
   りも低い位置に取り付け、かつ第１二次元カメラと第２
   二次元カメラの光軸を交差させることを特徴とする請求
   項１記載の単結晶引上装置。
3. 【請求項３】 シリコン融液表面から結晶への輻射熱を
   遮蔽する輻射シールドを設けたことを特徴とする請求項
   １記載の単結晶引上装置。
4. 【請求項４】 第１二次元カメラが、成長単結晶のネッ
   ク成長とこのネックに設けられるコブ状の支持部の成長
   および成長単結晶のクラウン初期の成長の工程を撮像す
   ることを特徴とする請求項１記載の単結晶引上装置。
5. 【請求項５】 コブ状の支持部の直径と成長単結晶のク
   ラウンの直径がほぼ同じになった時点で、第１二次元カ
   メラから第２二次元カメラに画像信号を切り替えること
   を特徴とする請求項４記載の単結晶引上装置。