特許 6265575 シリコン単結晶引き上げ方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6265575

(24)【登録日】2018年1月5日

(45)【発行日】2018年1月24日

(54)【発明の名称】シリコン単結晶引き上げ方法

(51)【国際特許分類】

   C30B 29/06 20060101AFI20180115BHJP

   C30B 15/10 20060101ALI20180115BHJP

   C30B 15/20 20060101ALI20180115BHJP

   G01B 11/24 20060101ALI20180115BHJP

【ＦＩ】

   C30B29/06 502B

   C30B15/10

   C30B15/20

   G01B11/24 K

【請求項の数】7

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2017-39352(P2017-39352)

(22)【出願日】2017年3月2日

(62)【分割の表示】特願2015-523818(P2015-523818)の分割

【原出願日】2013年6月29日

(65)【公開番号】特開2017-132690(P2017-132690A)

(43)【公開日】2017年8月3日

【審査請求日】2017年3月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】302006854

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＭＣＯ

(74)【代理人】

【識別番号】100139240

【弁理士】

【氏名又は名称】影山 秀一

(74)【代理人】

【識別番号】100113826

【弁理士】

【氏名又は名称】倉地 保幸

(74)【代理人】

【識別番号】100204526

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 靖

(74)【代理人】

【識別番号】100208568

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 孔一

(72)【発明者】

【氏名】須藤 俊明

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 忠広

(72)【発明者】

【氏名】北原 賢

(72)【発明者】

【氏名】北原 江梨子

【審査官】 今井 淳一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１３９３５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭４９−０９８４４６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１３−１３３２２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２８１０２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ３０Ｂ ２９／０６

Ｃ３０Ｂ １５／１０

Ｃ３０Ｂ １５／２０

Ｇ０１Ｂ １１／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シリカガラスルツボの内表面および外表面に対しレーザー光を照射し、該内表面および該外表面からの反射光を検出することによって、前記ルツボの三次元形状を測定し、前記ルツボの三次元データを取得する工程、
前記ルツボを保持可能なサセプターの内表面に対しレーザー光を照射し、該内表面からの反射光を検出することによって、前記サセプターの内表面の三次元形状を測定し、前記サセプターの内面形状の三次元データを取得する工程、
および、前記サセプターの内面形状の三次元データと前記ルツボの三次元データに基づき且つ前記サセプターの内表面と前記ルツボの外表面との間に敷設すると前記サセプターの中心軸と前記ルツボの中心軸が実質的に一致する様に形成された成形体を、前記サセプターの内表面と前記ルツボの外表面との間に敷設する工程を備える、シリコン単結晶引き上げ方法において、
前記サセプターの中心軸を、サセプターを水平方向に回転させる略鉛直方向に通過する軸とする、シリコン単結晶引き上げ方法。

【請求項2】

シリカガラスルツボの内表面および外表面に対しレーザー光を照射し、該内表面および該外表面からの反射光を検出することによって、前記ルツボの三次元形状を測定し、前記ルツボの三次元データを取得する工程、
前記ルツボを保持可能なサセプターの内表面に対しレーザー光を照射し、該内表面からの反射光を検出することによって、前記サセプターの内表面の三次元形状を測定し、前記サセプターの内面形状の三次元データを取得する工程、
および、前記サセプターの内面形状の三次元データと前記ルツボの三次元データに基づき且つ前記サセプターの内表面と前記ルツボの外表面との間に敷設すると前記サセプターの中心軸と前記ルツボの中心軸が実質的に一致する様に形成された成形体を、前記サセプターの内表面と前記ルツボの外表面との間に敷設する工程を備える、シリコン単結晶引き上げ方法において、
前記成形体を、前記サセプターの内表面と前記ルツボの外表面との間に敷設する工程において、前記ルツボを前記成形体に装填し、次に、前記成形体に装填された前記ルツボを前記サセプターに装填することにより、前記ルツボの中心軸と前記サセプターの中心軸とを一致させる、シリコン単結晶引き上げ方法。

【請求項3】

シリカガラスルツボの内表面および外表面に対しレーザー光を照射し、該内表面および該外表面からの反射光を検出することによって、前記ルツボの三次元形状を測定し、前記ルツボの三次元データを取得する工程、
前記ルツボを保持可能なサセプターの内表面に対しレーザー光を照射し、該内表面からの反射光を検出することによって、前記サセプターの内表面の三次元形状を測定し、前記サセプターの内面形状の三次元データを取得する工程、
および、前記サセプターの内面形状の三次元データと前記ルツボの三次元データに基づき且つ前記サセプターの内表面と前記ルツボの外表面との間に敷設すると前記サセプターの中心軸と前記ルツボの中心軸が実質的に一致する様に形成された成形体を、前記サセプターの内表面と前記ルツボの外表面との間に敷設する工程を備える、シリコン単結晶引き上げ方法において、
前記成形体を、前記サセプターの内表面と前記ルツボの外表面との間に敷設する工程において、前記成形体を前記サセプターに敷設し、次に、前記成形体が敷設された前記サセプターに前記ルツボを装填することにより、前記ルツボの中心軸と前記サセプターの中心軸とを一致させる、シリコン単結晶引き上げ方法。

【請求項4】

前記ルツボの中心軸は、前記ルツボの側壁部の内表面と略平行且つ開口部の中心を通過する軸である、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

前記成形体は、前記サセプターの内表面又は前記ルツボの外表面を全て覆わない、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記成形体は、耐熱性材料である、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

前記耐熱性材料は、カーボンである、請求項６に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シリコン単結晶引き上げ方法に関する。

【背景技術】

【0002】

チョクラルスキー法によるシリコン単結晶の製造には、シリカガラスルツボを用いて製造される。シリカガラスルツボにポリシリコンを充填して加熱し、高純度のポリシリコンを熔融させてシリコン融液を得る。シリカガラスルツボを保持するサセプターを回転させながら、このシリコン融液に種結晶の端部を浸けて回転させながら引上げることによって、シリコン単結晶は製造される。シリコン融液を単結晶に接触させているシリコン融液面中心部分の固液界面をシリコンの融点である１４２０℃付近に保つためにシリカガラスルツボの温度は１４５０〜１６００℃という高温となっている。２週間以上かかることがあるシリコン単結晶引き上げにおいてはシリカガラスルツボのリム部の沈み込み変形量は５ｃｍ以上となることもある。

【0003】

半導体材料となるシリコン単結晶は、シリカガラスルツボ内にてポリシリコンを約１４５０〜１５００℃程度まで加熱して、チョクラルスキー法により引き上げることで製造される。フラッシュメモリやＤＲＡＭの低価格化と高性能化が急速に進み、その要求に答える目的でシリコン単結晶の直径は、現在主流の３００ｍｍΦから、大型サイズである４００〜４５０ｍｍΦにシフトしている。それに伴って、直径の大きなシリコン単結晶の製造を可能とするために、シリカガラスルツボの口径も約６００ｍｍから１０００ｍｍ以上の大口径サイズにシフトしている。シリカガラスルツボの口径が大きくなるにつれて、シリカガラスルツボの外側に配置されるヒーターからシリコン単結晶の中心までの距離が以前より遠くなっている。例えば、口径が約６００ｍｍから１０００ｍｍにシフトすると、ヒーターから単結晶の中心までは、２００ｍｍ以上遠くなる。加えて、約１４５０〜１５００℃のシリコン融液の量もシリカガラスルツボの口径が大きくなるにつれて増加している。直径約１０００ｍｍのルツボは、重量が約１２０ｋｇという人の手で動かすには重いものであり、そこに収容されるシリコン融液の質量は９００ｋｇ以上である。つまり、シリコン単結晶の引き上げ時には、約１５００℃のシリコン融液が９００ｋｇ以上もルツボに収容されることになる。

【0004】

この結果、サセプターの中心軸からシリカガラスルツボの縁までの距離が長くなっている。従って、サセプターの中心軸とシリカガラスルツボの中心軸との間のズレが無視できなくなり、単結晶引き上げに問題が生じるようになった。例えば、サセプターとシリカガラスルツボの中心軸に角度が生じる場合や互いの中心軸が平行にズレている場合は、シリコン融液に乱流が生じ種結晶の着液が困難になったり、シリコンインゴットの単結晶化率を低下させたりする問題が生じる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、サセプターとシリカガラスルツボの中心軸を合わせることは、これまで経験を頼りに、ＣＺ炉内で人が行なっていた。シリカガラスルツボの破損を避けるために、シリカガラスルツボは、サセプターに装填した後は、通常動かしたりはしない。たとえ動かす場合であっても、サセプターから慎重に割れやすいシリカガラスルツボを取り出すため、非常に時間を費やす作業である。特に、近年の大口径シリカガラスルツボは、１００ｋｇを超える重量があるため、サセプターにシリカガラスルツボを装填した後は、シリカガラスルツボを動かして、中心軸を合わせ直すことは非常に困難であった。

【0006】

加えて、大口径シリカガラスルツボは単結晶引き上げの時間が、従来のシリカガラスルツボと比較して長いため、シリカガラスルツボの加熱時間も長くなっている。この長時間の加熱の結果、内倒れや座屈といったシリカガラスルツボの変形が生じ、シリコン単結晶の引き上げに悪影響を与えている。シリカガラスルツボの変形を回避するため、シリカガラスルツボの外表面にカーボンシート材料を設置することでルツボの変形を防止している。このカーボンシート材料の厚みにより、シリカガラスルツボとサセプターの隙間が埋まり、サセプターに挿入後のシリカガラスルツボを動かすことが更に困難になっていた。

【0007】

本発明は、このような事情を鑑み、サセプターとシリカガラスルツボとの中心軸を調節することなく、サセプターの内表面とシリカガラスルツボの外表面との間に敷設するだけで互いの中心軸が実質的に一致するようになる、シリコン単結晶引き上げ方法を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明は次のようなシリコン単結晶引き上げ方法を提供する。即ち、シリカガラスルツボを保持可能なサセプターの内面形状の三次元データと上記ルツボの三次元データに基づき且つ上記サセプターの内表面と上記ルツボの外表面との間に敷設すると上記サセプターの中心軸と上記ルツボの中心軸が実質的に一致する様に形成された成形体を、上記サセプターの内表面と上記ルツボの外表面との間に敷設する工程を備える、シリコン単結晶引き上げ方法が提供される。

【0009】

サセプターとシリカガラスルツボの中心軸を一致させることは経験で行われていたため、簡便且つ確実に中心軸を一致させる方法は検討されて来なかった。本発明者らは、シリカガラスルツボの外表面をカーボンシートで覆い、サセプターとシリカガラスルツボの隙間を全て埋めることで、それぞれの中心軸を一致させることができると考えた。しかしながら、隙間を全て埋めたとしても中心軸は一致しなかった。

【0010】

本発明者らは更に解析を進めたところ、回転モールド法で製造されたシリカガラスルツボにおいては、一つ一つのルツボ外表面の三次元形状にバラツキが生じていることが明らかとなった。ルツボ型となる回転するモールド内に、天然シリカ粉を供給し、更に合成シリカ粉を天然シリカ粉上に供給し、アーク放電のジュール熱によりシリカ粉を溶融することで、合成シリカ粉からガラス化される内面層（合成層）と天然シリカ粉からガラス化される外面層（天然層）からなるシリカガラスルツボが製造される。ルツボ型となるモールドの形状が摩耗により常に同じ形状でなかったり、連続製造などで溶融温度や雰囲気温度が一定でなかったりすると、ルツボ三次元形状にバラツキが生じると考えられる。
また、サセプターも内表面の三次元形状にバラツキが生じていることが明らかとなった。特にサセプターは、シリコン単結晶引き上げ毎に少しずつ内表面の三次元形状が変わることも明らかとなった。これらの解析から、サセプターとルツボの中心軸が一致しないのは、サセプター内表面の三次元形状とルツボ外表面の三次元形状が一致しないためであることが明らかとなった。しかしながら、製造段階でサセプター内表面の三次元形状に合わせてシリカガラスルツボを製造するのは困難であった。特に、サセプターはシリコン単結晶の引き上げ前と後で内表面形状が一致しないため、よりシリカガラスルツボの外表面形状を一致させるのは困難であった。

【0011】

この結果から、単に隙間を埋めるためにカーボンシート材料でシリカガラスルツボを覆っただけではシリカガラスルツボとサセプターの中心軸を一致させることができないことが明らかとなった。

【0012】

以上の解析の結果、サセプターの内表面とシリカガラスルツボの外表面の三次元形状を考慮して形成された成形体を、上記サセプターの内表面と上記ルツボの外表面との間に敷設することで、互いの中心軸を実質的に一致させることができ、本発明は完成された。この構成によれば、サセプターとシリカガラスルツボとの中心軸を調節することなく、サセプターの内表面とシリカガラスルツボの外表面との間に敷設するだけで互いの中心軸が実質的に一致するようになる、シリコン単結晶引き上げ方法を提供することができる。

【0013】

すなわち、サセプターとシリカガラスルツボの中心軸を同一軸線上におく方法は経験的に調整する以外にこれまで知られていなかったが、以上の方法により、経験に基づく方法によらず、サセプターとシリカガラスルツボの中心軸を同一軸線上おくことができるため、サセプターへのシリカガラスルツボの挿入ミスを減らし、種結晶をシリコン融液へスムーズに着液させ、シリコンインゴットの単結晶化率を向上させ、シリコンウェーハの価格を安定的に供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態のシリカガラスルツボの三次元形状測定方法の説明図である。

【図2】図１の内部測距部及びその近傍のシリカガラスルツボの拡大図である。

【図3】シリカガラスルツボとサセプターの三次元形状を測定した結果に基づいて、隙間に対応する成形体を用いてシリカガラスルツボの中心軸とサセプターの中心軸とを一致させる工程の説明図である。

【図4】サセプターにシリカガラスルツボを装填した際に生じる隙間を埋める成形体であって、上記ルツボ側壁部の外表面まで覆う成形体にルツボを装填し、成形体に覆われたルツボをサセプターに装填することで、シリカガラスルツボの中心軸とサセプターの中心軸とを一致させる工程の説明図である。図４（ｂ）と（ｃ）の成形体は、説明のために、部分的な断面図としている。

【図5】サセプターにシリカガラスルツボを装填した際に生じる隙間を埋める成形体であって、上記ルツボ側壁部の外表面まで覆う成形体をサセプターに敷設し、上記成形体を敷設したサセプターにシリカガラスルツボを装填することで、シリカガラスルツボの中心軸とサセプターの中心軸とを一致させる工程の説明図である。図５（ａ）と（ｃ）の成形体は、説明のために、部分的な断面図としている。

【図6】成形体を設置したシリカガラスルツボをシート又はクロス状成形体に装填して、それをサセプターに装填することで、シリカガラスルツボの中心軸とサセプターの中心軸とを一致させる方法の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本実施形態は、シリカガラスルツボを保持可能なサセプターの内面形状の三次元データと上記ルツボの三次元データに基づき且つ上記サセプターの内表面と上記ルツボの外表面との間に敷設すると上記サセプターの中心軸と上記ルツボの中心軸が実質的に一致する様に形成された成形体を、上記サセプターの内表面と上記ルツボの外表面との間に敷設する工程を備える、シリコン単結晶引き上げ方法である。以下、各構成要素について詳細に検討する。

【0016】

＜シリカガラスルツボ＞
測定対象であるシリカガラスルツボ１１は、内表面側に透明なシリカガラス層１３と、外表面側に気泡を含有するシリカガラス層１５を有するものであり、開口部が下向きになるように回転可能な回転台９上に載置されている。シリカガラスルツボ１１は、曲率が比較的大きいコーナー部１１ｂと、上面に開口した縁部を有する円筒状の側壁部１１ａと、直線または曲率が比較的小さい曲線からなるすり鉢状の底部１１ｃを有する。本発明において、コーナー部とは、側壁部１１ａと底部１１ｃを連接する部分で、コーナー部の曲線の接線がシリカガラスルツボの側壁部１１ａと重なる点から、底部１１ｃと共通接線を有する点までの部分のことを意味する。言い換えると、シリカガラスルツボ１１の側壁部１１ａが曲がり始める点が側壁部１１ａとコーナー部１１ｂの境界である。さらに、ルツボの底の曲率が一定の部分が底部１１ｃであり、ルツボの底の中心からの距離が増したときに曲率が変化し始める点が底部１１ｃとコーナー部１１ｂとの境界である。

【0017】

＜内部ロボットアーム、内部測距部＞
ルツボ１１に覆われる位置に設けられた基台１上には、内部ロボットアーム５が設置されている。内部ロボットアーム５は、複数のアーム５ａと、これらのアーム５ａを回転可能に支持する複数のジョイント５ｂと、本体部５ｃを備える。本体部５ｃには図示しない外部端子が設けられており、外部とのデータ交換が可能になっている。内部ロボットアーム５の先端にはルツボ１１の内表面形状の測定を行う内部測距部１７が設けられている。内部測距部１７は、ルツボ１１の内表面に対してレーザー光を照射し、内表面からの反射光を検出することによって内部測距部１７からルツボ１１の内表面までの距離を測定する。本体部５ｃ内には、ジョイント５ｂ及び内部測距部１７の制御を行う制御部が設けられている。制御部は、本体部５ｃに設けられたプログラム又は外部入力信号に基づいてジョイント５ｂを回転させてアーム５を動かすことによって、内部測距部１７を任意の三次元位置に移動させる。具体的には、内部測距部１７をルツボ内表面に沿って非接触で移動させる。従って、制御部には、ルツボ内表面の大まかな形状データを与え、そのデータに従って、内部測距部１７の位置を移動させる。より具体的には、例えば、図１（ａ）に示すようなルツボ１１の開口部近傍に近い位置から測定を開始し、図１（ｂ）に示すように、ルツボ１１の底部１１ｃに向かって内部測距部１７を移動させ、移動経路上の複数の測定点において測定を行う。測定間隔は、例えば、１〜５ｍｍであり、例えば２ｍｍである。測定は、予め内部測距部１７内に記憶されたタイミングで行うか、又は外部トリガに従って行う。測定結果は、内部測距部１７内の記憶部に格納されて、測定終了後にまとめて本体部５ｃに送られるか、又は測定の度に、逐次本体部５ｃに送られるようにする。内部測距部１７は、本体部５ｃとは別に設けられた制御部によって制御するように構成してもよい。

【0018】

ルツボの開口部から底部１１ｃまでの測定が終わると、回転台９を少し回転させ、同様の測定行う。この測定は、底部１１ｃから開口部に向かって行ってもよい。回転台９の回転角は、精度と測定時間とを考慮して決定されるが、例えば、２〜１０度である。回転角が大きすぎると測定精度が十分でなく、小さすぎると測定時間が掛かりすぎる。回転台９の回転は、内蔵プログラム又は外部入力信号に基づいて制御される。回転台９の回転角は、ロータリーエンコーダ等によって検出可能である。回転台９の回転は、内部測距部１７及び後述する外部測距部１９の移動と連動してすることが好ましく、これによって、内部測距部１７及び外部測距部１９の三次元座標の算出が容易になる。

【0019】

後述するが、内部測距部１７は、内部測距部１７から内表面までの距離（内表面距離）、及び内部測距部１７から透明層１３と気泡含有層１５の界面までの距離（界面距離）の両方を測定することができる。ジョイント５ｂの角度はジョイント５ｂに設けられたロータリーエンコーダ等によって把握でき、各測定点での内部測距部１７の位置の三次元座標及び方向が把握できるので、内表面距離及び界面距離が求まれば、内表面での三次元座標、及び界面での三次元座標が把握できる。そして、ルツボ１１の開口部から底部１１ｃまでの測定が、ルツボ１１の全周に渡って行われるので、ルツボ１１の内表面の三次元形状、及び界面の三次元形状が把握できる。また、内表面と界面の間の距離が把握できるので、透明層１３の厚さも把握でき、透明層の厚さの三次元分布が求められる。

【0020】

＜外部ロボットアーム、外部測距部＞
ルツボ１１の外部に設けられた基台３上には、外部ロボットアーム７が設置されている。外部ロボットアーム７は、複数のアーム７ａと、これらのアームを回転可能に支持する複数のジョイント７ｂと、本体部７ｃを備える。本体部７ｃには図示しない外部端子が設けられており、外部とのデータ交換が可能になっている。外部ロボットアーム７の先端にはルツボ１１の外表面形状の測定を行う外部測距部１９が設けられている。外部測距部１９は、ルツボ１１の外表面に対してレーザー光を照射し、外表面からの反射光を検出することによって外部測距部１９からルツボ１１の外表面までの距離を測定する。本体部７ｃ内には、ジョイント７ｂ及び外部測距部１９の制御を行う制御部が設けられている。制御部は、本体部７ｃに設けられたプログラム又は外部入力信号に基づいてジョイント７ｂを回転させてアーム７を動かすことによって、外部測距部１９を任意の三次元位置に移動させる。具体的には、外部測距部１９をルツボ外表面に沿って非接触で移動させる。従って、制御部には、ルツボ外表面の大まかな形状データを与え、そのデータに従って、外部測距部１９の位置を移動させる。より具体的には、例えば、図１（ａ）に示すようなルツボ１１の開口部近傍に近い位置から測定を開始し、図１（ｂ）に示すように、ルツボ１１の底部１１ｃに向かって外部測距部１９を移動させ、移動経路上の複数の測定点において測定を行う。測定間隔は、例えば、１〜５ｍｍであり、例えば２ｍｍである。測定は、予め外部測距部１９内に記憶されたタイミングで行うか、又は外部トリガに従って行う。測定結果は、外部測距部１９内の記憶部に格納されて、測定終了後にまとめて本体部７ｃに送られるか、又は測定の度に、逐次本体部７ｃに送られるようにする。外部測距部１９は、本体部７ｃとは別に設けられた制御部によって制御するように構成してもよい。

【0021】

内部測距部１７と外部測距部１９は、同期させて移動させてもよいが、内表面形状の測定と外表面形状の測定は独立して行われるので、必ずしも同期させる必要はない。

【0022】

外部測距部１９は、外部測距部１９から外表面までの距離（外表面距離）を測定することができる。ジョイント７ｂの角度はジョイント７ｂに設けられたロータリーエンコーダ等によって把握でき、外部測距部１９の位置の三次元座標及び方向が把握できるので、外表面距離が求まれば、外表面での三次元座標が把握できる。そして、ルツボ１１の開口部から底部１１ｃまでの測定が、ルツボ１１の全周に渡って行われるので、ルツボ１１の外表面の三次元形状が把握できる。
以上より、ルツボの内表面及び外表面の三次元形状が把握できるので、ルツボの壁厚の三次元分布が求められる。

【0023】

＜距離測定の詳細＞
次に、図２を用いて、内部測距部１７及び外部測距部１９による距離測定の詳細を説明する。
図２に示すように、内部測距部１７は、ルツボ１１の内表面側（透明なシリカガラス層１３側）に配置され、外部測距部１９は、ルツボ１１の外表面側（気泡を含有するシリカガラス層１５側）に配置される。内部測距部１７は、出射部１７ａ及び検出部１７ｂを備える。外部測距部１９は、出射部１９ａ及び検出部１９ｂを備える。また、内部測距部１７及び外部測距部１９は、図示しない制御部及び外部端子を備える。出射部１７ａ及び１９ａは、レーザー光を出射するものであり、例えば、半導体レーザーを備えるものである。出射されるレーザー光の波長は、特に限定されないが、例えば、波長６００〜７００ｎｍの赤色レーザー光である。検出部１７ｂ及び１９ｂは、例えばＣＣＤで構成され、光が当たった位置に基づいて三角測量法の原理に基づいてターゲットまでの距離が決定される。

【0024】

内部測距部１７の出射部１７ａから出射されたレーザー光は、一部が内表面（透明なシリカガラス層１３の表面）で反射し、一部が透明なシリカガラス層１３と気泡を含有するシリカガラス層１５の界面で反射し、これらの反射光（内表面反射光、界面反射光）が検出部１７ｂに当たって検出される。図２から明らかなように、内表面反射光と界面反射光は、検出部１７ｂの異なる位置に当たっており、この位置の違いによって、内部測距部１７から内表面までの距離（内表面距離）及び界面までの距離（界面距離）がそれぞれ決定される。好適な入射角θは、内表面の状態、透明なシリカガラス層１３の厚さ、気泡を含有するシリカガラス層１５の状態等によって、変化しうるが例えば３０〜６０度である。

【0025】

＜サセプター＞
シリコン単結晶引き上げの際にシリカガラスルツボを保持するサセプターの内表面の三次元形状は、上記方法と同じ原理で測定することが可能である。

【0026】

＜成形体＞
シリカガラスルツボを保持可能なサセプターの内面形状の三次元データと上記ルツボの三次元データに基づき且つ上記サセプターの内表面と上記ルツボの外表面との間に敷設すると上記サセプターの中心軸と上記ルツボの中心軸が実質的に一致する様に形成された成形体である。
サセプターの内表面とシリカガラスルツボの内表面及び外表面の三次元形状データから、それぞれの中心軸を一致させるための成形体の位置及び／又は形状を算出する。ここで、シリカガラスルツボの中心軸は、ルツボ側壁部の内表面と略平行且つ開口部の中心を通過する軸である。ルツボの外表面と内表面とが略平行でない場合もあるため、内表面を基準とした中心軸が好ましい。なぜならばルツボがサセプターと共に一般にはシリコン単結晶とは逆回転しているためルツボの内表面の偏心がシリコン融液面を乱す。サセプターの中心軸は、サセプターを水平方向に回転させる略鉛直方向に通過する軸である。これにより、ルツボの内表面がサセプターの中心軸と略平行となるため、サセプターの中心軸が水平面に対し略垂直である場合は、ルツボ内表面も水平面に対し垂直となり、シリコン融液面とルツボ内表面とが垂直になり、湯面が乱れること防止することができる。
上記成形体は、サセプター内表面又はルツボ外表面を全て覆わなくてもよい。ルツボ外表面又はサセプター内表面の一部を覆う形状であってもよく、例えば、シリカガラスルツボの底部、コーナー部及び側壁部の一部並びに底部及びコーナー部を覆う形状であってもよい。加えて、ルツボ底部だけを覆う形状であってもよい。ルツボ外表面又はサセプター内表面の全てを覆う形状の場合は、成形体の費用がかさむためである。ルツボ外表面又はサセプター内表面を覆う成形体は、厚さが均一ではなく、サセプターの内表面とシリカガラスルツボの内表面及び外表面の三次元形状に合わせて厚みが変化している形状であってもよい。また、成形体は複数であってもよい。この場合、ルツボ外表面又はサセプター内表面に、互いの中心軸が一致するような位置に対してそれぞれの成形体を敷設してもよい。ルツボ外表面とサセプター内表面との間に成形体を敷設した場合、互いの中心軸が一致するならば、ルツボ外表面とサセプター内表面との隙間が存在していてもよい。また、一部の成形体を予めサセプター内表面に敷設し、残りの成形体をルツボの外表面に敷設した上で、かかるシリカガラスルツボを上記サセプターに装填してもよい。

【0027】

＜成形体の形状及び材質＞
成形体の加工方法は、特に限定されないが、例えば、ＮＣ加工のような機械を用いて削り出す方法を採用してもよい。三次元形状のデータを用いて加工できることから有利である。また、プレート、シート又はクロス状の成形体を積層させて成形体としてもよい。部分的な隙間を埋めるのに有利である。また、上記削り出された成形体と、上記積層された成形体を組み合わせて使用してもよい。更に、ルツボ外表面に敷設した、上記削り出された成形体及び／又は上記積層された成形体をシート又はクロス状の成形体で覆ってもよく、繊維を用いて編み込むことで覆ってもよい。同様のことがサセプターの内表面に敷設した場合にも適応される。覆った後のシート又はクロスは、加熱や薬剤処理により硬化させてもよい。成形体の材質は、特に限定されないが、耐熱性材料であってもよい。シリコン単結晶引き上げは、約１４５０〜１６００℃程度の高温条件下で実行されるため、成形体が耐熱性材料でなければ単結晶引き上げ中に成形体の形状が崩れて中心軸がズレてしまう。また、耐熱性材料は、カーボンであってもよい。カーボンは、サセプターにも使用されている材料であり、耐熱性に優れているため好適である。更に、カーボン材料やセラミックス、又はこれらの組合せであってもよい。

【0028】

＜成形体の設置１＞
本実施形態に関して、図３を用いて、成形体の設置を詳細に説明する。
図３（ａ）は、ルツボ底部からコーナー部にかけて変形部２４を有するシリカガラスルツボ２１を示す図である。図３（ｂ）は、サセプター３１の断面視と、回転軸３４を示す図である。シリカガラスルツボの三次元形状２３（図３（ｃ））とサセプターの内表面三次元形状３３（図３（ｄ））を上述した測定方法により計測する。計測したデータに基づいてシリカガラスルツボの三次元形状２３をサセプターの内表面三次元形状３３に挿入すると、図３（ｅ）に示す通り、シリカガラスルツボの中心軸２２とサセプターの中心軸３２が一致しないことが明らかになる。図３（ｆ）に示す通り、中心軸２２と中心軸３２が一致する様にシリカガラスルツボの三次元形状２３を動かすと、ルツボ底部とサセプターに隙間４１が生じる。中心軸２２と中心軸２３が一致するような成形体４２を作成する。
図３（ｇ）に示す通り、シリカガラスルツボ２１とサセプター３１の間に成形体４２を敷設することで、中心軸２２と中心軸３２とを一致させることができる。予め成形体を敷設しておくことで、中心軸を調節する工程を省いて、シリカガラスルツボをサセプターに装填することができる。

【0029】

また、図４に示す通り、成形体は、シリカガラスルツボの一部を覆う成形体５１（図４（ｂ））であってもよい。なお、図４（ｂ）及び（ｃ）の成形体５１は、説明のため部分的な断面図としている。変形部２４に位置する成形体４３は、成形体５１と一体化している。シリカガラスルツボ２１を成形体５１に装填し、成形体５１に装填されたシリカガラスルツボ２１をサセプター３１に装填することで、中心軸２２と中心軸３２とを一致させることができる。中心軸２２と中心軸３２とを一致させることが可能な成形体で予めシリカガラスルツボを覆うことで、使用時に成形体を敷設する工程と中心軸を調節する工程を省いて、シリカガラスルツボをサセプターに挿入することができる。

【0030】

また、図５に示す通り、成形体は、サセプターの内表面を覆う成形体５１（図５（ａ））であってもよい。なお、図５（ａ）及び（ｃ）の成形体５１は、説明のため部分的な断面図としている。変形部２４に対応する成形体４３は、成形体５１と一体化している。成形体５１をサセプター３１に敷設し、成形体５１が敷設されたサセプター３１にシリカガラスルツボ２１を装填することで、中心軸２２と中心軸３２とを一致させることができる。隙間となる部分を埋めるような成形体で予めサセプターの内表面を覆うことで、使用時に成形体を敷設する工程と中心軸を調節する工程を省いて、シリカガラスルツボをサセプターに装填することができる。

【0031】

＜成形体の設置２＞
別の実施形態に関して、図６を用いて、成形体の設置を詳細に説明する。
図６（ａ）において、シリカガラスルツボ２１には、成形体４２が取り付けられている。成形体４２はカーボンである。成形体４２が取り付けられたシリカガラスルツボ２１を、シリカガラスルツボの三次元形状２３とサセプターの内表面三次元形状３３に基づいて製造されたシート状成形体５２に装填する。これにより、サセプター３１への装填工程の前にシリカガラスルツボ２１と成形体４２との位置がズレることを防止できる。シート状成形体５２により覆われたシリカガラスルツボ２１と成形体４２をサセプター３１へ装填することで、中心軸２２と中心軸３２とを一致させることができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】