[发明专利]单晶制造装置以及熔液面位置的控制方法

说明书

本发明是一种单晶制造装置，其特征在于，其具有：测量原料熔液的熔液面位置的至少两个以上不同的熔液面位置测量单元；基于测量的熔液面位置来控制熔液面位置的控制单元；以及判断在熔液面位置测量单元是否发生测量异常的判断单元，通过多个熔液面位置测量单元同时测量熔液面位置，从多个熔液面测量单元中选择一个采用于熔液面位置控制的熔液面位置测量单元，在通过判断单元判断为该选择的熔液面位置测量单元中发生了测量异常的情况下，采用于熔液面位置控制的熔液面位置测量单元切换为别的熔液面位置测量单元。由此，提供一种单晶制造装置以及熔液面位置的控制方法，其即使在熔液面位置的测量中发生了测量异常的情况下，也能够稳定地进行熔液面位置的控制。

技术领域

本发明涉及一种单晶制造装置以及熔液面位置的控制方法。

背景技术

在单晶硅的制造中，稳定地制造所需品质的单晶硅，对防止生产损失而提高产品的成品率非常重要。尤其是，近年来随着半导体器件的高度集成化以及与之相伴的微细化的进展，如何减少单晶硅内的生长缺陷(Grown-in缺陷)并稳定地制造低缺陷的单晶硅成为课题。

已知生长缺陷是由生长界面上的晶体的温度梯度和单晶硅的生长速度决定的，需要高精度地控制生长界面上的晶体的温度梯度。

为了控制生长界面上的晶体的温度梯度，以往是以围绕在熔液面上方所育成的单晶硅周围的方式设置圆筒型的遮蔽辐射热的遮热部件。由此能够增大晶体高温时的晶体温度梯度，高速地获得无缺陷晶体。

如上所述，在设置有遮热部件的所述单晶硅制造装置中，为了正确地控制生长界面上的晶体的温度梯度，需要将熔液面与遮热部件下端的间隔高精度地控制为规定的间隔。

在育成单晶硅时，随着单晶硅的生长，收容在坩埚内的硅熔液减少而熔液面位置持续下降。因此，以往是通过如下方法来控制熔液面位置：按照单晶硅的生长来预测熔液面位置的下降量，并根据预测值针对坩埚保持轴发出上升指令，使坩埚位置上升来防止熔液面位置下降，从而将熔液面位置恒定地保持于规定位置。

然而，随着晶体直径大型化而导致坩埚形状大口径化，熔液面位置则会由于坩埚壁厚的偏差、在操作中发生的坩埚的变形以及膨胀而大幅变化。因此，仅通过上述依据预测值的坩埚位置上升控制，是很难高精度地控制熔液面位置而使其保持于规定位置的。

因此，例如专利文献1、专利文献2所公开的方法，是在腔室外部设置用于从炉外测量熔液面位置的CCD摄像机，并基于从由CCD摄像机获取的影像测量得出的结果，将熔液面位置高精度地控制在一定的位置。

具体而言，专利文献1公开了如下方法：使用CCD摄像机等光学式装置对在位于硅熔液上方的遮热部件下端安装的基准反射体、和在呈镜面状的所述熔液面反射的所述基准反射体进行摄像，根据其影像来测量熔液面位置。

另外，专利文献3中公开了如下方法：对通过采用了相对于晶体以任意角度设置的CCD摄像机的第一直径测量单元所测量的晶体直径、以及通过采用在晶体两端并列设置的两台CCD摄像机的第二直径测量单元所测量的晶体直径进行比较，根据所述第一晶体直径与第二晶体直径的差算出熔液面位置。

作为用于使以这些测量方法获取的熔液面位置处于所希望的位置的控制方法采取如下方法：由所测量的熔液面位置和所希望的熔液面位置算出当前的熔液面位置的偏差，并按照算出的偏差来修正坩埚上升速度，从而将熔液面位置控制在所希望的位置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开2007-290906号公报

专利文献2：日本专利公开2010-100452号公报

专利文献3：日本专利公开2013-170097号公报

专利文献4：日本专利公开平成01-24089号公报

发明内容