JPH06316484A - Cz法における融液レベル制御装置 - Google Patents
Cz法における融液レベル制御装置Info
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Abstract
ゆらぎに影響されることなく融液面位置を検出し、所望
の位置に制御することができるようにする。 【構成】 レーザ光をチャンバ1上方から拡大された平
行光線3として融液面2に照射する。CCDカメラ4は
融液面2を斜め上方から捕捉し、前記レーザスポット光
の重心位置を現在値Vf として出力する。制御装置は、
指令部11が所定の融液面位置として出力する指令値V
c と前記現在値Vf とを比較し、その差が許容値を超え
たときはるつぼ軸昇降用サーボモータのパワーアンプに
駆動速度指令信号を出力して、るつぼ軸の駆動を調節す
る。融液面上のスポット径が大きく、CCDカメラ4は
そのスポット光の重心位置を検出するものであるため、
融液面2のゆらぎにかかわらず融液面位置を高精度で制
御することができる。
Description
造装置に使用する融液レベル制御装置に関する。
によって製造する場合、単結晶の成長に伴ってるつぼ内
の融液レベルが下降するが、良質の単結晶を得るためる
つぼ軸を駆動してるつぼを上昇させ、ヒータに対して融
液面が常に一定の位置に維持されるように制御する必要
がある。前記融液レベルの制御に当たり、まず融液面位
置を測定しなければならないが、その手段としてたとえ
ば下記のものが知られている。 (1)実開平3−18171に示されるように、融液面
に向けて斜め上方から検出光を投射し、融液面からの反
射光を受光素子で検出して融液面位置を演算する。 (2)特開平2−102187に示されるように、単結
晶成長部に生じるフュージョンリングの位置をCCDカ
メラにより計測して融液面位置を制御する。 (3)実開平3−96356に示されるように、融液面
の上方に設けた部材の反射像をチャンバ外部に設けた望
遠鏡等で覗くことにより、融液面位置を計測する。
測定装置には、それぞれ下記の問題点がある。 (1)実開平3−18171は、融液面のゆらぎによっ
て融液面に投射した光の反射光が各方向に散乱するため
検出精度が低くなり、前記ゆらぎが大きい場合は融液レ
ベルを検出することができない。従って、融液レベルを
正確に制御することが困難である。 (2)特開平2−102187は、引き上げ中の単結晶
が振れると測定精度が低下する。 (3)実開平3−96356は、融液面のゆらぎにより
融液面上方に設けた部材の反射像が安定して見えないた
め融液レベル制御が不正確になるとともに、前記部材に
付着したアモルファスシリコンが落下することにより融
液が汚染されて単結晶化率を低下させる。 そこで本発明はこのような従来の問題点に着目し、融液
面のゆらぎに影響されることなく融液面位置を常に高精
度で検出し、所望の位置に制御することができるような
CZ法における融液レベル制御装置を提供することを目
的としている。
め、本発明に係るCZ法における融液レベル制御装置
は、CZ法による単結晶製造装置において、レーザ光を
拡大スポット光として融液面に照射する光学系と、前記
拡大スポット光の融液面における照射位置およびその周
辺をCCDカメラにより捕捉し、制御部に入力する検出
系と、所定の融液面位置指令信号を前記制御部に出力す
る指令部と、前記検出系が検出したスポット位置と所定
の融液面位置指令信号に基づく融液面位置の目標値とを
比較し、その結果に基づいてるつぼ昇降モータ駆動用パ
ワーアンプに駆動速度指令信号を出力する制御部とから
なる制御系を備える構成とし、このような構成におい
て、融液面に照射される拡大スポット光の重心の実測座
標と、所定の融液面位置におけるスポット光の重心に相
当する基準座標とを比較し、前記実測座標が基準座標に
一致するようにるつぼを上下動させることにより融液面
位置を制御するものとした。
として融液面に照射することにしたので、融液面上にお
けるスポット径が大きくなり、融液面のゆらぎにかかわ
らずその映像をCCDカメラで捕らえることができる。
CCDカメラは捕捉したスポット光の重心位置を検出し
て制御部に入力するので、融液面のゆらぎによってスポ
ット光映像が絶えず変動していても、融液面位置を常に
一定条件のもとで検出することができる。そして、前記
重心位置と、あらかじめ設定した重心位置とを比較し、
両者が一致するようにるつぼ昇降モータの駆動を調節す
ることにより、融液面を所定の位置に維持することがで
きる。
ル制御装置の実施例について、図面を参照して説明す
る。図1は融液レベル制御装置の概略構成を示す説明図
で、チャンバ1の上方には図示しない、たとえばHe−
Neレーザ等の発振器と、ビームエキスパンダとが設け
られている。前記レーザ光発振器から融液面2に向けて
垂直に発振されるレーザ光は、ビームエキスパンダによ
って任意のスポット径に拡大された平行光線3となり、
融液面2に照射される。また、CCDカメラ4はチャン
バ1の斜め上方に設置され、光透過窓1aを介して前記
融液面2を観察している。5はるつぼ、6はるつぼ軸、
7はるつぼ昇降モータ、8は回転→直動変換部、10は
制御装置本体である。この制御装置本体10は、所定の
融液面高さにおけるスポット位置の値Vc を設定・出力
する指令部11、前記指令値VcとCCDカメラ4が出
力するスポット位置の現在値Vf とを比較してその偏差
ΔVを出力する比較部12、前記ΔVの大きさに基づい
て指令信号Vout を出力する制御部13、モータ駆動用
パワーアンプ14からなっている。
ら照射される拡大スポット光を含む融液面の状況を斜め
上方から捕捉する。そして、前記スポット光の映像の重
心位置を算出して出力する。スポット径が大きいことと
スポットの重心位置を算出することにより、融液面のゆ
らぎの影響をほぼ皆無にすることができる。
チャートで、各ステップの左上に記載した数字はステッ
プ番号を示す。ステップ1で、あらかじめ設定・入力し
ておいた融液面高さすなわち融液面上のスポット位置に
関する指令値Vc が読み込まれ、ステップ2で現在の融
液面高さすなわちCCDカメラが検出したスポット重心
の現在値Vf が読み込まれる。次にステップ3で前記指
令値と現在値との偏差ΔV=Vc −Vf の演算が行わ
れ、ステップ4で|ΔV|とあらかじめ設定・記憶させ
ておいた偏差の許容値Ve との比較が行われる。そして
|ΔV|≦Ve であれば、現在の融液面高さが所定の範
囲内にあるものと判定し、ステップ2に戻る。また、|
ΔV|>Ve であればステップ5に進む。ステップ5で
は操作出力信号Vout =k1 ・ΔV(ただしk1 はゲイ
ン定数)をモータ駆動用パワーアンプに出力する。前記
操作出力信号Vout を受けたモータ駆動用パワーアンプ
は、ステップ6でVd =k2 ・Vout (ただしk2 はゲ
イン定数)をるつぼ昇降モータに出力し、ステップ7で
回転→直動変換部が作動してるつぼ軸が上下動すること
によって、融液面高さを所定の位置に調節する。その後
ステップ2に戻る。
明図で、(a)は融液面位置の現在値が融液面高さ指令
値に一致した状態を示し、融液面におけるスポット光の
重心位置は座標(0,0)に一致している。(b)は融
液面位置の現在値が融液面高さ指令値より20mm上方
にある場合を示し、融液面におけるスポット光の重心位
置は座標(20,0)の位置にある。また、(c)は融
液面高さの現在値が融液面高さ指令値より20mm下方
にある場合を示し、融液面におけるスポット光の重心位
置は座標(−20,0)の位置にある。本実施例では融
液面高さの変動幅が±20mmまで対応可能であり、制
御精度は±1mm以下とすることができる。
ーザ光を拡大スポット光として融液面に照射し、斜め上
方に設置したCCDカメラにより前記拡大スポット光の
重心位置を求めることにしたので、融液面のゆらぎに影
響されることなく融液面位置を常に高精度で検出するこ
とができる。そして、算出した実際の拡大スポット光重
心位置とあらかじめ設定した重心位置とを比較し、両者
が一致するようにるつぼ軸昇降用サーボモータの駆動を
調節することにより、融液面を容易に所定の位置に維持
することが可能となる。
ある。
る。
(a)は融液面高さの現在値が融液面高さ指令値に一致
した状態、(b)は前記現在値が前記指令値より高い状
態、(c)は前記現在値が前記指令値より低い状態をそ
れぞれ示す。
Claims (2)
- 【請求項1】 CZ法による単結晶製造装置において、
レーザ光を拡大スポット光として融液面に照射する光学
系と、 前記拡大スポット光の融液面における照射位置およびそ
の周辺をCCDカメラにより捕捉し、制御部に入力する
検出系と、 所定の融液面位置指令信号を前記制御部に出力する指令
部と、前記検出系が検出したスポット位置と所定の融液
面位置指令信号に基づく融液面位置の目標値とを比較
し、その結果に基づいてるつぼ昇降モータ駆動用パワー
アンプに駆動速度指令信号を出力する制御部とからなる
制御系を備えていることを特徴とするCZ法における融
液レベル制御装置。 - 【請求項2】 融液面に照射される拡大スポット光の重
心の実測座標と、所定の融液面位置におけるスポット光
の重心に相当する基準座標とを比較し、前記実測座標が
基準座標に一致するようにるつぼを上下動させることに
より融液面位置を制御することを特徴とする請求項1の
融液レベル制御装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP05125274A JP3129571B2 (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | Cz法における融液レベル制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH06316484A true JPH06316484A (ja) | 1994-11-15 |
JP3129571B2 JP3129571B2 (ja) | 2001-01-31 |
Family
ID=14906022
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP05125274A Expired - Lifetime JP3129571B2 (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | Cz法における融液レベル制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3129571B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6994748B2 (en) | 2000-05-01 | 2006-02-07 | Komatsu Denshi Kinzoku Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for measuring melt level |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP6075756B2 (ja) * | 2012-12-07 | 2017-02-08 | 株式会社Pfu | 照明装置及び撮像システム |
-
1993
- 1993-04-28 JP JP05125274A patent/JP3129571B2/ja not_active Expired - Lifetime
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