(57)【要約】      （修正有）【課題】単結晶直径の検出精度を向上させる検出方法、及びその検出結果に基づいて精度良く直径制御を行い、単結晶を歩留まり良く、工業的に安定して育成する単結晶の製造方法及びその製造装置を提供する。【解決手段】チョクラルスキー法により、ルツボ５ａ内に収容したシリコン融液２から単結晶３を引き上げる際に、単結晶３の直径を検出する方法であって、少なくとも、単結晶３の直胴部形成時における目標直径と同じ距離だけ離れ、単結晶３と融液面との接点である単結晶３の成長点における単結晶３の直径の両端に、それぞれ正対して設置した２台のカメラ１１を用いて、単結晶３の成長点の両端をそれぞれ炉外から撮影し、撮影した画像から単結晶３の直径を検出する。【選択図】図１
2010100452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チョクラルスキー法により、ルツボ内に収容したシリコン融液から単結晶を引き上げる際に、単結晶の直径を検出する方法であって、少なくとも、前記単結晶の直胴部形成時における目標直径と同じ距離だけ離れ、前記単結晶と融液面との接点である単結晶の成長点における前記単結晶の直径の両端に、それぞれ正対して設置した２台のカメラを用いて、前記単結晶の成長点の両端をそれぞれ炉外から撮影し、該撮影した画像から前記単結晶の直径を検出することを特徴とする単結晶直径の検出方法。
【請求項２】
前記単結晶の直径は、前記２台のカメラでそれぞれ撮影した画像における前記単結晶の成長点の一端と前記撮影した画像の中心との水平方向の距離をそれぞれ検出し、該検出した距離を合計して、前記単結晶の目標直径に対する前記単結晶の直径のずれ量を求めて検出することを特徴とする請求項１に記載の単結晶直径の検出方法。
【請求項３】
前記単結晶のコーン部形成時には、コーン部直径検出用の１台または２台のカメラを用いて、前記単結晶の直径を検出し、前記単結晶の直胴部形成時には、直胴直径検出用の前記２台のカメラを用いて、前記単結晶の直径の検出を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の単結晶直径の検出方法。
【請求項４】
少なくとも、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の方法により単結晶の直径を検出し、該検出結果に基づいて、前記単結晶の直径を制御しつつ、単結晶を引き上げて製造することを特徴とする単結晶の製造方法。
【請求項５】
チョクラルスキー法により、ルツボ内に収容したシリコン融液から単結晶を引き上げてシリコン単結晶を製造する単結晶製造装置であって、少なくとも、前記シリコン融液を収容するルツボと、前記単結晶と融液面との接点である単結晶の成長点を炉外から撮影するカメラと、前記単結晶の直径を制御する直径制御装置とを備え、前記カメラが前記単結晶の直胴部形成時における目標直径と同じ距離だけ離れ、前記単結晶の成長点における前記単結晶の直径の両端に、それぞれ正対して２台設置されたものであり、該２台のカメラを用いて、前記単結晶の成長点の両端を撮影した画像から、前記単結晶の直径を検出し、該検出結果に基づいて、前記直径制御装置によって前記単結晶の直径を制御するものであることを特徴とする単結晶製造装置。
【請求項６】
前記単結晶の直径は、前記２台のカメラでそれぞれ撮影した画像における前記単結晶の成長点の一端と前記撮影した画像の中心との水平方向の距離をそれぞれ検出し、該検出した距離を合計して、前記単結晶の目標直径に対する前記単結晶の直径のずれ量を求めて検出するものであることを特徴とする請求項５に記載の単結晶製造装置。
【請求項７】
前記２台のカメラは、前記単結晶の直胴部形成時の直胴直径検出用に設置されたものであり、該カメラの他に、前記単結晶のコーン部形成時のコーン部直径検出用に１台または２台のカメラが設置されたものであることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の単結晶製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チョクラルスキー法（ＣＺ法）により、ルツボ内に収容したシリコン融液から単結晶を引き上げる際に、単結晶の直径を検出する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に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年のＣＺ法による単結晶は無欠陥結晶など高品質化、直径３００ｍｍ以上の大型化が進んできている。特に、大直径の単結晶の製造においては、単結晶直径の検出の誤差により、単結晶直径が目標よりも太すぎると、仕上げ加工時の切削ロスとして影響し、原料を大量に無駄にすることになる。
【０００３】
従来の単結晶直径の検出方法では、通常、チャンバー窓に固定されたＴＶカメラを用いて、炉内の結晶と融液面との境界に見られるメニスカスリングを撮影している。そして、この撮影した映像から画像処理装置でメニスカスリングの最大径（直径）や位置を測定し、カメラの取付け角度、使用しているレンズ、結晶までの距離などを基に、単結晶の直径値を算出している。
【０００４】
しかし、この検出方法は、バッチ終了後のチャンバーの再セットによるカメラのわずかな位置ずれ、結晶引上中の融液面位置が予想位置と違った場合など、カメラと結晶の相対位置が変化するような場合には、直径値の算出に誤差が発生していた。
【０００５】
例えば、単結晶引上中はルツボ内の融液は単結晶となった分だけ減少し、融液面位置は降下する。そのため、降下量を計算してルツボの上下方向の駆動装置により、融液面位置を元の位置となるようにルツボを上昇させている。しかし、計算値が実際の降下量と合わずに融液面位置が変化することがある。そして、図７のように、融液面が徐々に降下する場合には、単結晶は同一直径であってもカメラから結晶までの距離が遠くなり、撮影される像が小さくなり、その結果、直径は細く検出されて誤差が生じてしまう。
【０００６】
また、このように融液面位置によって単結晶直径の検出誤差が発生すると、製造された単結晶の直径にバラツキを生じていた。すなわち、融液面の位置が所望位置になければ、育成結晶の直径が引上げ中に変化して、下太りや下細りとなってしまう。下太りしている結晶と下細りしている結晶とでは、結晶長さに対する熱環境が異なり、品質のバラツキにつながっていた。そこで、結晶の直径を安定させるために初期融液面位置を求める方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
しかし、この方法によっても、単結晶の直径のバラツキを解消することは困難であり、設定直径として、バラツキを見込んだ太い設定になっている。そして、これによって歩留まりを低下させる問題が生じていた。
【０００８】
【特許文献１】特開平９−２３５１８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、単結晶直径の検出精度を向上させる検出方法、及びその検出結果に基づいて精度良く直径制御を行い、単結晶を歩留まり良く、工業的に安定して育成する単結晶の製造方法及びその製造装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は、チョクラルスキー法により、ルツボ内に収容したシリコン融液から単結晶を引き上げる際に、単結晶の直径を検出する方法であって、少なくとも、前記単結晶の直胴部形成時における目標直径と同じ距離だけ離れ、前記単結晶と融液面との接点である単結晶の成長点における前記単結晶の直径の両端に、それぞれ正対して設置した２台のカメラを用いて、前記単結晶の成長点の両端をそれぞれ炉外から撮影し、該撮影した画像から前記単結晶の直径を検出することを特徴とする単結晶直径の検出方法を提供する（請求項１）。
【００１１】
このように、単結晶の直胴部形成時における目標直径と同じ距離だけ離れ、単結晶の成長点における単結晶の直径の両端に、それぞれ正対して設置した２台のカメラを用いて、単結晶の成長点の両端をそれぞれ炉外から撮影し、撮影した画像から単結晶の直径を検出することで、単結晶の目標直径を基準にして、単結晶の直径を検出することができる。そのため、従来の検出方法で生じていたカメラと単結晶との相対位置の変化に伴う検出誤差の影響を受けずに、単結晶の直径を検出することができる。また、単結晶の直径の検出精度を向上することができ、単結晶の歩留まりを向上することができる。
【００１２】
また、本発明の検出方法では、前記単結晶の直径は、前記２台のカメラでそれぞれ撮影した画像における前記単結晶の成長点の一端と前記撮影した画像の中心との水平方向の距離をそれぞれ検出し、該検出した距離を合計して、前記単結晶の目標直径に対する前記単結晶の直径のずれ量を求めて検出することが好ましい（請求項２）。
このように、単結晶の目標直径に対する単結晶の直径のずれ量を求めて、単結晶の直径を検出することで、単結晶の目標直径を基準にして、単結晶の直径を検出することができる。そのため、単結晶の直径のずれ量から、検出した単結晶直径と単結晶の目標直径との大小関係が正確かつ迅速に判別することができる。また、画像における水平方向の距離から、単結晶の直径のずれ量を求めることで、カメラと単結晶との相対位置の鉛直方向の変化に伴う検出誤差の影響を受けることがなく、高精度に単結晶の直径を検出することができる。
【００１３】
また、前記単結晶のコーン部形成時には、コーン部直径検出用の１台または２台のカメラを用いて、前記単結晶の直径を検出し、前記単結晶の直胴部形成時には、直胴直径検出用の前記２台のカメラを用いて、前記単結晶の直径の検出を行うことができる（請求項３）。
このように、単結晶のコーン部形成時と直胴部形成時において、異なるカメラを用いて単結晶の直径を測定することで、測定視野の狭いカメラを用いることができ、大口径の単結晶の直径を確実に精度良く検出することができる。
【００１４】
また、少なくとも、上記のいずれかに記載の方法により単結晶の直径を検出し、該検出結果に基づいて、前記単結晶の直径を制御しつつ、単結晶を引き上げて製造することを特徴とする単結晶の製造方法を提供する（請求項４）。
前述のように、本発明の単結晶直径の検出方法によれば、単結晶の直径をカメラと単結晶との相対位置の変化の影響を受けることがなく、精度良く検出することができる。そして、本発明では、この検出結果に基づいて、高精度に単結晶の直径を制御することができるため、直径の安定した単結晶を歩留まり良く製造することができる。
【００１５】
さらに、本発明は、チョクラルスキー法により、ルツボ内に収容したシリコン融液から単結晶を引き上げてシリコン単結晶を製造する単結晶製造装置であって、少なくとも、前記シリコン融液を収容するルツボと、前記単結晶と融液面との接点である単結晶の成長点を炉外から撮影するカメラと、前記単結晶の直径を制御する直径制御装置とを備え、前記カメラが前記単結晶の直胴部形成時における目標直径と同じ距離だけ離れ、前記単結晶の成長点における前記単結晶の直径の両端に、それぞれ正対して２台設置されたものであり、該２台のカメラを用いて、前記単結晶の成長点の両端を撮影した画像から、前記単結晶の直径を検出し、該検出結果に基づいて、前記直径制御装置によって前記単結晶の直径を制御するものであることを特徴とする単結晶製造装置を提供する（請求項５）。
【００１６】
このように、本発明の単結晶製造装置は、単結晶の直胴部形成時における目標直径と同じ距離だけ離れ、単結晶の成長点における単結晶の直径の両端に、それぞれ正対して設置された２台のカメラを用いて、単結晶の成長点の両端を撮影し、撮影した画像から単結晶の直径を検出し、この検出結果に基づいて、単結晶の直径を制御するものである。そのため、単結晶の目標直径を基準にして、単結晶の直径を検出することができ、カメラと単結晶との相対位置が変化した場合であっても、誤差を生じることがなく、単結晶の直径を精度良く検出することができる装置とすることができる。また、単結晶直径の検出結果に基づき、精度良く単結晶直径を制御することができるため、単結晶の製造歩留まりを向上した装置とすることができる。
【００１７】
また、本発明の製造装置では、前記単結晶の直径は、前記２台のカメラでそれぞれ撮影した画像における前記単結晶の成長点の一端と前記撮影した画像の中心との水平方向の距離をそれぞれ検出し、該検出した距離を合計して、前記単結晶の目標直径に対する前記単結晶の直径のずれ量を求めて検出するものであることが好ましい（請求項６）。
これにより、単結晶の直胴部形成時における目標直径を基準にして、単結晶の直径を検出することができる。そのため、検出した単結晶直径と単結晶の目標直径との大小関係が正確かつ迅速に判別可能な装置とすることができる。また、画像における水平方向の距離から、単結晶の直径のずれ量を求めることで、カメラと単結晶との相対位置の鉛直方向の変化に伴う検出誤差の影響を受けることがなく、高精度に単結晶の直径を検出することができる装置とすることができる。
【００１８】
また、本発明の製造装置では、前記２台のカメラは、前記単結晶の直胴部形成時の直胴直径検出用に設置されたものであり、該カメラの他に、前記単結晶のコーン部形成時のコーン部直径検出用に１台または２台のカメラが設置されたものであることが好ましい（請求項７）。
このように、単結晶のコーン部直径検出用と直胴直径検出用として、用途別にカメラが設置されていることで、用途に関係なく１台のカメラで単結晶の直径を測定する場合と比較して、測定視野の狭いカメラを設置することが可能である。また、測定視野の狭いカメラを用いることができることで、大口径の単結晶の直径を確実に精度良く検出することができる装置とすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明の単結晶直径の検出方法によれば、単結晶の直径を精度良く検出することができる。そして、この検出結果に基づいて、高精度に単結晶の直径を制御することが可能である。そのため、直径が安定した単結晶を歩留まり良く製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明についてより具体的に説明する。
前述のように、従来は、１台のカメラで結晶と融液面との境界に見られるメニスカスリングを撮影して、その画像から単結晶の直径を検出していたが、この方法では、カメラの位置ずれや融液面位置の変化により、カメラと単結晶との相対位置が変化して、単結晶直径の検出に誤差が生じていた。
【００２１】
そこで、本発明者らは、単結晶の直胴部形成時における目標直径と同じ距離だけ離れ、単結晶の成長点における単結晶の直径の両端に、それぞれ正対して設置した２台のカメラを用いて、単結晶の直径を検出することで、カメラと単結晶との相対位置の変化による影響を受けずに単結晶の直径を検出することができることに想到し、単結晶の直胴部形成時における目標直径を基準にして、単結晶の直径を検出することを試みた。
【００２２】
具体的には、カメラを２台使用して、それぞれのカメラを単結晶の直胴部形成時における目標直径と同じ距離を離して設置し、さらに、そのカメラを単結晶の成長点における単結晶の直径の両端に、それぞれ正対して設置した。すなわち、２台のカメラは単結晶の目標直径分だけ離れた位置に、それぞれのカメラを結ぶ直線とルツボ内に収容したシリコン融液面における単結晶の成長点の両端とが平行となるように設置されたことになる。そして、これらのカメラを用いて、単結晶の成長点の両端をそれぞれ炉外から撮影し、その画像から単結晶の直径を検出した。
【００２３】
その結果、検出した単結晶の直径は、実際の単結晶の直径に一致することがわかった。
続いて、同一直径の単結晶を用いて、カメラの設置角度を変更して、単結晶の直径を検出したところ、実際の単結晶の直径と一致することがわかった。
ここで、図２は本発明におけるカメラの撮影範囲およびカメラ画像の概略図である。また、図３は本発明の単結晶製造装置のカメラの設置角度を変更した場合におけるカメラ画像の概略図である。
【００２４】
このとき、２台のカメラを目標直径と同じ距離だけ離れた位置に設置しているため、図２および図３の画像上の中心線は、目標直径の両端と同じ距離だけ離れていると考えられる。そこで、例えば、図２に示すように、単結晶の直径が目標直径＋差分Ａ＋差分Ｂと検出することができ、この場合にカメラの設定角度を変更しても、図３に示すように、単結晶の直径は目標直径＋差分Ａ＋差分Ｂとなり、カメラの設定角度を変更する前と同じになる。
【００２５】
このことより、画像における水平方向の距離を検出することで、単結晶の目標直径を基準として、単結晶の直径を検出することができるため、鉛直方向の位置の変化は無視することができることがわかった。
また、２台のカメラの距離が基準となる単結晶の目標直径に保たれていることで、カメラの撮影範囲内に単結晶の成長点の両端が撮影できれば、単結晶直径の検出には影響しないこともわかった。
【００２６】
さらに、２台のカメラで撮影された画像の中心線上に単結晶の成長点の両端が存在する場合、すなわち、単結晶の直径が目標直径と一致している場合について、融液面を降下させ、カメラと単結晶との相対位置を変更して、単結晶の直径を検出した。このときのカメラで撮影した画像の概略図を図４に示す。
カメラと単結晶との相対位置を変更したことで、図４に示すように、単結晶は小さく見えるが、単結晶の成長点の両端は、常に画像の中心線上に存在することがわかった。そのため、カメラと単結晶との相対位置の変化の影響を受けることなく、単結晶直径を検出することができることがわかった。すなわち、被写体とカメラの相対位置の変化で、カメラから被写体の距離が変化する場合、カメラに写る被写体は、画面中心位置は変化せず、像の大きさのみが変化する。したがって、直径が目標直径通りの場合、融液面の位置が変化しても、検出点はカメラの画像の中心線上に存在することになる。
【００２７】
このように、単結晶の目標直径を基準として、単結晶の直径を検出することで、検出した直径と目標直径との大小関係が正確に判別できるため、精度良くかつ迅速に単結晶の直径を制御して、安定した直径の単結晶を製造することができることもわかった。
【００２８】
本発明は、上記の発見に基づいて完成されたものであり、以下、本発明について図面を参照しながらさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
図１は本発明の単結晶の製造装置の一例を示す概略図である。
【００２９】
この単結晶製造装置２０は、中空円筒状のチャンバー１を具備し、その中心部にルツボ５が配設されている。このルツボは二重構造であり、有底円筒状をなす石英製の内側保持容器（以下、単に「石英ルツボ５ａ」という）と、その石英ルツボ５ａの外側を保持すべく適合された同じく有底円筒状の黒鉛製の外側保持容器（「黒鉛ルツボ５ｂ」）とから構成されている。
【００３０】
これらのルツボ５は、回転および昇降が可能になるように支持軸６の上端部に固定されていて、ルツボの外側には抵抗加熱式ヒーター８が概ね同心円状に配設されている。さらに、ヒーター８の外側周辺には断熱材９が同心円状に配設されている。そして、ヒーター８により、シリコン原料を溶融したシリコン融液２がルツボ内に収容されている。
【００３１】
シリコン融液２を充填したルツボ５の中心軸には、支持軸６と同一軸上で逆方向または同方向に所定の速度で回転する引上ワイヤー（または引上シャフト、以下両者を合わせて「引上軸７」という）が配設され、引上軸７の下端には種結晶４が保持されている。そして、種結晶４の下端面にはシリコン単結晶３が形成される。
【００３２】
さらに、単結晶製造装置２０は、単結晶３と融液面との接点である単結晶の成長点を炉外から撮影するカメラ１１と、単結晶３の直径を制御する直径制御装置１２とを具備する。
【００３３】
この直径制御装置１２は、カメラ１１を用いた単結晶の直径の検出結果に応じて、支持軸６および引上軸７あるいはヒーター８に信号を出力して、ルツボ位置、ルツボ上昇速度、種結晶位置、引上速度、あるいはヒーターパワー等を制御することで、単結晶の直径を制御する。
【００３４】
単結晶製造装置２０は、単結晶３の直胴部形成時における目標直径と同じ距離だけ離れ、単結晶の成長点における単結晶の直径の両端に、それぞれ正対して設置された２台のカメラ１１を用いて、単結晶の成長点の両端を撮影し、撮影した画像から単結晶の直径を検出し、この検出結果に基づいて、単結晶の直径を制御するものである。そのため、単結晶３の目標直径を基準にして、単結晶の直径を検出することができ、カメラ１１と単結晶３との相対位置が変化した場合であっても、誤差を生じることがなく、単結晶の直径を精度良く検出することができる装置とすることができる。また、単結晶直径の検出結果に基づき、精度良く単結晶直径を制御することができるため、単結晶の製造歩留まりを向上した装置とすることができる。
【００３５】
この場合、上記製造装置は、単結晶の直径は、図２に示すように、２台のカメラで撮影したそれぞれの画像において、単結晶の成長点の一端と撮影した画像の中心との水平方向の距離（図２中の差分Ａ、Ｂ）をそれぞれ検出し、その距離を合計して、単結晶の目標直径に対する単結晶の直径のずれ量を求めて検出するものであることが好ましい。
これにより、図２に示すように、単結晶の直胴部形成時における目標直径を基準にして、単結晶の直径＝目標直径＋差分Ａ＋差分Ｂとして、検出することができる。そのため、検出した単結晶直径と単結晶の目標直径との大小関係が正確かつ迅速に判別可能な装置とすることができる。また、画像における水平方向の距離から、単結晶の直径のずれ量を求めることで、カメラと単結晶との相対位置の鉛直方向の変化に伴う検出誤差の影響を受けることがなく、高精度に単結晶の直径を検出することができる装置とすることができる。
【００３６】
また、上記製造装置では、単結晶の直胴部形成時の直胴直径検出用に上記のように２台のカメラを設置し、さらに、これとは別に単結晶のコーン部形成時のコーン部直径検出用に１台または２台のカメラを設置することもできる。
このように、単結晶のコーン部直径検出用と直胴直径検出用として、用途別にカメラが設置されることで、用途に関係なく１台のカメラで単結晶の直径を測定する場合と比較して、測定視野の狭いカメラを設置することが可能である。また、測定視野の狭いカメラを用いることで、測定精度を向上させることができ、大口径の単結晶の直径を確実に精度良く検出することができる装置とすることができる。
【００３７】
本発明では、例えばこのような単結晶の製造装置を用いて、ＣＺ法によりルツボ内の融液からシリコン単結晶を引上げる際に、次のように、単結晶の直径を検出する。
【００３８】
まず、図２に示すように、左右の２台のカメラを用いて、単結晶の成長点の両端をそれぞれ撮影して画像を得る。次に、その画像から、単結晶の直径を検出する。
このとき、図２に示すように、左右の２台のカメラは、目標直径分だけ離れた位置にあり、さらに単結晶の成長点の両端にそれぞれ正対して設置したものを用いて、炉外から撮影する。そのため、単結晶の目標直径を基準にして、単結晶の直径を検出することができる。従って、従来の検出方法で生じていたカメラと単結晶との相対位置の変化に伴う検出誤差の影響を受けることがなく、単結晶の直径を検出することができ、単結晶の直径の検出精度を向上して、また、単結晶の歩留まりを向上することができる。
【００３９】
また、このとき、単結晶の直径は、図２に示すように、２台のカメラで撮影したそれぞれの画像において、単結晶の成長点の一端と撮影した画像の中心との水平方向の距離（図２中の差分Ａ、Ｂ）をそれぞれ検出し、その距離を合計して、単結晶の目標直径に対する単結晶の直径のずれ量を求めて検出することが好ましい。
これにより、図２に示すように、単結晶の直胴部形成時における目標直径を基準にして、単結晶の直径＝目標直径＋差分Ａ＋差分Ｂとして、検出することができる。そのため、検出した単結晶直径と単結晶の目標直径との大小関係が正確かつ迅速に判別することができる。また、画像における水平方向の距離から、単結晶の直径のずれ量を求めることで、カメラと単結晶との相対位置の鉛直方向の変化に伴う検出誤差の影響を受けることがなく、高精度に単結晶の直径を検出することができる。
【００４０】
また、単結晶のコーン部形成時には、コーン部直径検出用の１台または２台のカメラを用いて、単結晶の直径を検出し、単結晶の直胴部形成時には、直胴直径検出用の２台のカメラを用いて、単結晶の直径の検出を行うこともできる。
このように、単結晶のコーン部形成時と直胴部形成時において、異なるカメラを用いて単結晶の直径を測定することで、測定視野の狭いカメラを用いて測定した場合であっても、大口径の単結晶の直径を精度良く検出することができる。
【００４１】
そして、このように単結晶の直径を検出することで、単結晶の直径を精度良く検出することができる。そして、この検出結果に基づいて、単結晶の直径を制御しつつ、単結晶を引き上げることで、高精度に直径が制御され、安定した直径の単結晶を歩留まり良く製造することができる。
【実施例】
【００４２】
次に本発明の実施例、比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例）
図１に示すような単結晶製造装置を用いて、ルツボ内にシリコン原料を充填し、そのシリコン原料をヒーターで溶解して、シリコン融液とした。そして、図２に示すように２台のカメラを使用して単結晶直径を検出し、その検出結果に基づいて、単結晶直径を制御しつつ、直径２０３ｍｍのシリコン単結晶を引上げて製造した。その後、製造した単結晶の直径を炉外に出して実際に測定した。ここで、図５に単結晶の実直径と検出結果を示す。
【００４３】
図５より、単結晶の引上げ時における単結晶直径の検出結果と実際の単結晶直径とは、ほぼ同じになり、また、単結晶直径も１ｍｍ以内の精度で安定して制御することができたことがわかる。
【００４４】
（比較例）
実施例の単結晶の引上げ時において、直径制御用の２台のカメラとは別に従来の単結晶直径の検出方法のように１台のカメラを使用して、結晶と融液面との境界に見られるメニスカスリングを撮影し、その画像から単結晶の直径を検出した。ここで、図６に単結晶の実直径と検出結果を示す。
【００４５】
図６より、単結晶直径の検出結果は、引き上げが進むほど細く検出しているため、仮にこの検出結果に基づいて、単結晶直径を制御した場合には、直径が直胴部の長さ方向で徐々に太くなる、テーパー状の結晶になっていたことがわかる。また、実際の単結晶直径とは、２ｍｍ以上の誤差があった。これは融液面位置の変化による測定誤差が原因と考えられる。
【００４６】
以上より、実施例では、単結晶の直胴部の始めから終わりまで、ほぼ実直径と一致して単結晶の直径を検出することができ、１ｍｍの範囲内で安定した直径の結晶を得ることができたが、比較例では、単結晶直径の検出誤差が２ｍｍ以上あり、所望直径の結晶を得ることができないことがわかる。
【００４７】
このように、本発明の単結晶直径の検出方法によれば、単結晶の直径を精度良く検出することができる。そして、本発明の単結晶の製造方法及び単結晶製造装置によれば、精度良く単結晶の直径を検出し、その検出結果に基づいて、単結晶の直径を制御しつつ、単結晶を引き上げることができるため、高精度に単結晶の直径を制御することができる。その結果、単結晶を歩留まり良く製造することができる。
【００４８】
尚、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。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の単結晶製造装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明におけるカメラの撮影範囲およびカメラ画像の概略図である。
【図３】本発明におけるカメラの設置角度を変更した場合のカメラ画像の概略図である。
【図４】本発明における単結晶の直径が目標直径と一致している場合に融液面を降下させたときのカメラ画像の概略図である。
【図５】実施例における単結晶の実直径と検出結果を示す図である。
【図６】比較例における単結晶の実直径と検出結果を示す図である。
【図７】従来のカメラの撮影範囲およびカメラ画像の概略図である。
【符号の説明】
【００５０】
１…チャンバー、  ２…シリコン融液、  ３…シリコン単結晶、  ４…種結晶、  ５…ルツボ、  ５ａ…石英ルツボ、  ５ｂ…黒鉛ルツボ、  ６…支持軸、  ７…引上軸、  ８…ヒーター、  ９…断熱材、  １０…炉内構造物、  １１…カメラ、  １２…直径制御装置、  ２０…単結晶製造装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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