JPH11190662A - 単結晶引上炉内融液の表面温度測定方法及び該方法に用いる装置 - Google Patents
単結晶引上炉内融液の表面温度測定方法及び該方法に用いる装置Info
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- JPH11190662A JPH11190662A JP9358899A JP35889997A JPH11190662A JP H11190662 A JPH11190662 A JP H11190662A JP 9358899 A JP9358899 A JP 9358899A JP 35889997 A JP35889997 A JP 35889997A JP H11190662 A JPH11190662 A JP H11190662A
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Abstract
液表面17aの温度を正確に測定することが困難であっ
た。また温度計や演算手段が高価であり、コストが高く
付き易かった。また既存の単結晶引上炉10に大幅な改
造工事を施す必要があり、面倒であった。 【解決手段】 融液表面17aの放射光輝度L分布を検
出するCCDカメラ21と、CCDカメラ21で測定さ
れた放射光輝度L分布データに基づいて最小の放射光輝
度Lmin を特定すると共に、最小の放射光輝度Lmin に
基づいて単結晶引上炉10内における融液表面17aの
温度TS を演算する。
Description
の表面温度測定方法及び該方法に用いる装置に関し、よ
り詳細には非接触で温度を測定する単結晶引上炉内融液
の表面温度測定方法及び該方法に用いる装置に関する。
育成の際の融液表面の温度を最適状態に維持する必要が
あり、そのための前提条件として融液表面の温度を正確
に測定することが求められている。融液表面の温度測定
には浸漬式の熱電対や、非接触式の放射温度計等が用い
られている。しかしながら熱電対を用いた温度測定方法
の場合、熱電対が損耗し易く寿命が短い、あるいは融液
中に熱電対の構成成分が混入して引き上げられる単結晶
の品質に悪影響を及ぼす等の問題がある。したがって、
融液表面の温度を長時間にわたり連続的に測定すること
は困難であるという問題があった。
い、非接触で融液表面の温度を測定する方法が採用され
ている。この放射温度計を用いた温度測定は、測定対象
から放射される熱放射光の輝度が前記測定対象の温度及
び放射率により決定されることを利用した方法であり、
非接触で測定した前記熱放射光の輝度と、別に求めた放
射率とにより温度が求められる。したがって放射温度計
を用いた温度測定方法では、融液中への不純物の混入が
なく、単結晶引き上げ中に融液表面の温度を連続的に測
定することが可能である。
装置が組み込まれている単結晶引上炉を摸式的に示した
断面図であり、図中11は坩堝を示している。坩堝11
は略有底円筒形状に形成され、坩堝11下部には坩堝1
1を回転させながら昇降させる昇降手段(図示せず)が
連結されており、この昇降手段を駆動させると坩堝11
の高さが調整されるようになっている。坩堝11の外周
には略円筒形状をしたヒータ12が配設され、ヒータ1
2には電力供給制御部12aが接続されており、またヒ
ータ12の外周には略円筒形状をした保温筒13が配設
されている。坩堝11、ヒータ12、保温筒13の外周
にはこれらを囲う態様で下部チャンバ壁14が配設され
ており、略リング形状をした下部チャンバ上壁部14a
上には上部チャンバ壁15が立設されている。上部チャ
ンバ壁15内には引き上げ軸16aが吊設され、引き上
げ軸16a下端部には保持具16cを介して種結晶16
bが取り付けられる一方、引き上げ軸16aの上端部側
は駆動手段16に回転させられながら巻き取られるよう
になっている。また下部チャンバ側壁部14bにおける
融液表面17aと略同じ高さの箇所には窓孔部41が形
成され、窓孔部41は例えば石英ガラス部材41aを用
いて封止されている。これら坩堝11、ヒータ12、電
力供給制御部12a、保温筒13、チャンバ壁14、1
5、引き上げ軸16a、窓孔部41等を含んで単結晶引
上炉40が構成されている。坩堝11内には例えば多結
晶シリコン(Si)等の原料をヒータ12により加熱・
溶融させた融液17が充填されるようになっている。そ
して種結晶16bを融液表面17aに接触させ、引き上
げ軸16aを引き上げることにより、融液表面17aか
ら単結晶18が凝固・成長させられる。
射温度計43が設置され、放射温度計43は演算手段4
4に接続されており、これら放射温度計43、演算手段
44を含んで温度測定装置42が構成されており、さら
に演算手段44は電力供給制御部12aに接続されてい
る。融液表面17a近傍の保温筒13から放射された熱
放射光輝度が放射温度計43により測定され、この測定
した熱放射光輝度に基づき、演算手段44において演算
・検出された温度により、電力供給制御部14bではヒ
ータ12への供給電力を制御し、融液表面17aを所定
温度に維持するようになっている。
た温度測定方法では、LSI製造の効率化を目的とした
単結晶18の大口径化および単結晶引上炉40の大形化
に伴い、保温筒13の温度と、融液表面17aの温度と
が一致せず、融液表面17aの温度を正確に測定するこ
とが難しくなってきている。また融液17の熱容量は比
較的大きいので、ヒータ12に接近した坩堝11近傍の
融液17と、ヒータ12から離れた単結晶18近傍の融
液17との間には温度差が生じ易く、単結晶18近傍の
融液表面17aの温度を正確に測定することは難しい。
また前記温度差に基づいて融液17に対流が発生し、融
液表面17aの温度が時間的に変動し易く、この変動に
追随して融液表面17aの温度を正確に測定することは
難しく、これらの結果、融液表面17aを所定温度に維
持することが難しいという問題があった。
を放射温度計により直接的に測定することが望ましい。
融液表面17aにおいては、その周囲にある高温の坩堝
11側壁上部、ヒータ12、保温筒13、下部チャンバ
上壁部14a等を放射源とする放射光が鏡面反射してい
る。したがって放射温度計で融液表面17aの温度を測
定しようとすると、融液表面17a自体からの熱放射光
に加え、前記鏡面反射した放射光(迷光)も放射温度計
に入射し、その結果、融液表面17aの温度に関して誤
差が生じ易いという問題があった。
向上を図るため、各種の温度測定装置が提案されてい
る。図8は従来のこの種の温度測定装置が組み込まれて
いる単結晶引上炉を摸式的に示した断面図であり(特開
昭58−168927号公報)、図中14aは下部チャ
ンバ上壁部を示している。下部チャンバ上壁部14aの
所定箇所には融液表面17aに向けて窓孔部19が形成
され、この窓孔部19は例えば石英ガラス部材19aを
用いて封止されている。その他窓孔部41、石英ガラス
部材41aが省略された以外は図7に示したものと略同
様であるので、ここではその構成の詳細な説明は省略す
ることとする。これら坩堝11、ヒータ12、電力供給
制御部12a、保温筒13、チャンバ壁14、15、引
き上げ軸16a、窓孔部19等を含んで単結晶引上炉1
0が構成されている。
4上には偏光フィルタ51、シリコン起電力素子52が
配設され、シリコン起電力素子52は増幅器53を介し
て電力供給制御部12aに接続されている。これら偏光
フィルタ51、シリコン起電力素子52、増幅器53を
含んで温度測定装置50が構成されている。このように
構成された温度測定装置50では、偏光フィルタ51に
より融液表面17aに平行に偏光している成分S1 と、
垂直に偏光している成分S2 (共に図示せず)とを分離
測定し、(S1 +S2 )−α(S1 −S2 )を演算する
ことにより迷光成分の除去を図っている。なお、αは測
定波長領域、反射角等に関する関数であり、実用上はこ
の値を経験的に設定している。
装置が組み込まれている単結晶引上炉を摸式的に示した
断面図であり(特開平6−129911号公報)、図中
15は上部チャンバ壁を示している。上部チャンバ壁1
5の側壁部15aの所定箇所には斜め下方に向けて窓孔
部61が形成され、この窓孔部61は例えば石英ガラス
部材61aを用いて封止されている。その他の構成は図
8に示した装置と略同様であるので、ここではその構成
の詳細な説明は省略することとする。これら坩堝11、
ヒータ12、電力供給制御部12a、保温筒13、チャ
ンバ壁14、15、引き上げ軸16a、窓孔部19、6
1等を含んで単結晶引上炉60が構成されている。
定箇所には温度測定補助板63が取り付けられ、温度測
定補助板63は放射率が既知で、かつ該放射率の角度依
存性が少ない例えば黒鉛材料を用いて形成されている。
他方、窓孔部19、61の外方には放射温度計64、2
色放射温度計65がそれぞれ配設されており、放射温度
計64は融液表面17aの測定点Aから放射される熱放
射光67aの軸上に設置され、2色放射温度計65は温
度測定補助板63の放射源Bからの放射光67bの軸上
に設置されている。そして放射源Bから放射された放射
光67cが測定点Aにおいて反射され、この反射光(迷
光)67dが熱放射光67aと共に放射温度計64に入
射するように、温度測定補助板63、放射温度計64、
65の位置及び取り付け角がそれぞれ設定されている。
また放射温度計64、65は演算手段66に接続され、
演算手段66には電力供給制御部12aが接続されてい
る。これら温度測定補助板63、放射温度計64、6
5、演算手段66を含んで温度測定装置62が構成され
ている。
は、反射光67dと測定点Aから放射される熱放射光6
7aとが混合された放射光67の輝度が放射温度計64
により測定され、この輝度信号68が演算手段66に伝
送される。同時に、2色放射温度計65により測定され
た放射源Bの温度信号69が演算手段66に伝送され
る。演算手段66では、放射源Bから放射された放射光
67bの輝度が温度信号69のデータを用いて演算さ
れ、この放射光67bの輝度が放射光67の輝度から差
し引かれて熱放射光67aの輝度が演算される。そして
この熱放射光67aの輝度データを用いて演算すること
により、融液表面17aにおける測定点Aの温度が正確
に検出される。
定装置が組み込まれている単結晶引上炉を摸式的に示し
た断面図であり(特願平8−74979号)、図中14
aは下部チャンバ上壁部を示している。下部チャンバ上
部壁14aの下面所定箇所には迷光除去板72が取り付
けられており、この迷光除去板72は反射率が比較的低
く、かつ融液17に不純物として混入し難い例えば黒鉛
材料を用いて形成されている。また下部チャンバ上部壁
14aにおける迷光除去板72の取り付け箇所近傍には
冷却手段(図示せず)が装備されており、この冷却手段
を作動させると迷光除去板72が常時所定値以下の温度
に維持されるようになっている。その他の構成は図8に
示した装置と略同様であるので、ここではその構成の詳
細な説明は省略することとする。これら坩堝11、ヒー
タ12、電力供給制御部12a、保温筒13、チャンバ
壁14、15、引き上げ軸16a、窓孔部19、前記冷
却手段等を含んで単結晶引上炉70が構成されている。
3が配設されており、放射温度計73は融液表面17a
の測定点Aから放射される熱放射光75aの軸上に設置
されている。そして迷光除去板72の放射源Bから放射
された放射光75bが測定点Aにおいて反射され、この
反射光(迷光)75cが熱放射光75aと共に放射温度
計73に入射するように、迷光除去板72、放射温度計
73の位置及び取り付け角がそれぞれ設定されている。
また放射温度計73は演算手段74に接続され、演算手
段74には電力供給制御部12aが接続されている。こ
れら迷光除去板72、放射温度計73、演算手段74を
含んで温度測定装置71が構成されている。
は、反射光75cと、測定点Aから放射される熱放射光
75aとが混合された放射光75の輝度が放射温度計7
3により測定され、この輝度信号76が演算手段74に
伝送される。この際、放射源Bが所定温度(例えば融液
17がSiの場合、800℃以下の温度)に冷却されて
いると、反射光75cの輝度が無視し得る程小さくなる
ので、演算手段74では放射光75の輝度を用いて演算
しても、融液表面17aにおける測定点Aの温度を正確
に求めることができる。
50においては、関数αを経験的に設定しており、迷光
成分を確実に除去することが難しく、融液表面17aの
温度を正確に測定することが困難である。また温度測定
装置62においては、1基の単結晶引上炉60に放射温
度計64、2色放射温度計65の2個を必要としてお
り、コストが高く付き易い。また温度測定装置71にお
いては、前記冷却手段を下部チャンバ上壁部14aに装
備する必要があり、既存の単結晶引上炉に大幅な改造工
事を施すのが面倒であるという課題があった。
り、特別の改造工事を施す必要もなく、既存の単結晶引
上炉をそのまま使用し、通常1個の温度測定手段を用い
て融液表面の温度を正確、かつ安価に測定することがで
きる単結晶引上炉内融液の表面温度測定方法及び該方法
に用いる装置を提供することを目的としている。
た記号は、下記のごとく定義する。 L:融液表面より炉の外方に放射される放射光の輝度 Lb(T):温度Tの黒体における放射光の輝度 Ln ′:迷光の輝度 n:チャンバ壁面における迷光の反射回数 TS :融液の表面温度 TH :迷光放射源(チャンバ壁)の温度 εS :融液表面の放射率(1以下の小数) εC :チャンバ壁の放射率(1以下の小数) τW :石英ガラス部材の透過率(1以下の小数) 図5は本発明に係る温度測定装置の作用を説明するため
に摸式的に示した単結晶引上炉の断面図であり、図8に
示した装置と同様に構成されている。石英ガラス部材1
9aの外方には、例えば図10に示したものと同じ放射
温度計73が配設されており、放射温度計73の入射光
軸は融液表面17aの例えば測定点A1〜A3 方向に随
時設定し得るようになっている。
9を介して単結晶引上炉10の外方に放射される放射光
81〜82の輝度Lは、それぞれ下記の数1により求め
られる。
L′} 数1における第1項のτW ・εS Lb(TS )は、融液表
面17aの測定点A1〜A3 より放射される熱放射光成
分であり、第2項のτW ・(1−εS)L′は反射点B1
〜B3 より放射され、融液表面17aにおける測定点A
1 〜A3 で反射される迷光成分である。
高いような例えばヒータ12より放射され、反射点B1
において1回反射された迷光81aの輝度L1 ′は、下
記の数2により求められる。
ので、迷光81aの輝度L1 ′を無視することが難し
く、これを無視すると検出温度に誤差が生じることとな
る。
放射され、チャンバ壁14、15内をn−1回反射さ
れ、反射点B2 、B3 においてn回目の反射をした迷光
82a、83aの輝度Ln ′は、下記の数3により求め
られる。
83aの輝度Ln ′が減衰して小さく(暗く)なるの
で、迷光82a、83aの輝度Ln ′を無視し得ること
となり、したがってこれを無視した際にも検出温度に誤
差が生じ難くなる。例えば上部チャンバ壁15の放射率
εC が0.5、反射回数nが1回の迷光81aの場合に
比べ、上部チャンバ壁15での反射回数nが3回の迷光
82aの場合、その輝度Ln=3 ′が約1/4に減少する
こととなる。
した曲線図であり、図中Cは融液表面17aからの放射
光の輝度、Dは迷光の輝度、Eは測定された放射光の輝
度をそれぞれ示している。融液表面17aからの放射光
の輝度Cは融液表面17aのいずれの測定箇所において
も略一定値である。一方、迷光の輝度Dは融液表面17
aの測定箇所により異なっており、反射回数nが最も多
い箇所では輝度Ln ′が最小値D0 となる。またE=C
+Dの関係であり、したがって測定した放射光の輝度E
の中より最小の値E0 を求めると、融液表面17aの温
度をもっとも誤差が小さく検出し得ることとなる。
温度測定方法について研究した結果、融液表面17a内
でもっとも小さい輝度Lを測定し、これに基づいて温度
を演算すると、融液表面17aの温度を正確、かつ簡単
に求め得ることを知見し、本発明を完成するに至った。
の表面温度測定方法は、温度分布測定手段を用いて単結
晶引上炉内融液の表面から放射される放射光輝度分布を
測定し、該測定した放射光輝度分布データを用いて演算
手段により放射光輝度の最小箇所を演算・検出してお
き、該箇所の表面温度を放射温度測定手段を用いて測定
することを特徴としている(1)。
定方法(1)によれば、前記単結晶引上炉が複数台設置
されている場合においても、前記温度分布測定手段及び
前記演算手段は1組準備しておけばよく、これら温度測
定装置を用いて迷光成分の影響がもっとも少ない前記箇
所を演算・検出した後は、比較的安価な前記放射温度測
定手段を用い、前記箇所の表面温度を正確に測定するこ
とができると共に、前記単結晶引上炉の改造、追加設備
も全く必要とせず、コストを大幅に削減することができ
る。
面温度測定方法は、上記表面温度測定方法(1)におい
て、前記放射温度測定手段が単色放射温度計であること
を特徴としている(2)。
定方法(2)によれば、前記放射温度測定手段に安価な
単色放射温度計を用いているので、コストを一層削減す
ることができる。
面温度測定方法は、温度分布測定手段を用いて単結晶引
上炉内融液の表面から放射される放射光輝度分布を測定
し、該測定した放射光輝度分布データを用いて演算手段
により放射光輝度の最小箇所を演算・検出すると共に、
該箇所の表面温度を求めることを特徴としている
(3)。
定方法(3)によれば、単結晶引き上げ工程中に操業条
件が大幅に変動しても、前記温度分布測定手段及び前記
演算手段を用い、迷光成分の影響がもっとも少ない箇所
を正確に把握し、該箇所の表面温度を常時正確に測定す
ることができる。また前記単結晶引上炉の改造、追加設
備も全く必要とせず、コストアップを招くこともない。
面温度測定方法は、上記表面温度測定方法(1)〜
(3)のいずれかにおいて、前記温度分布測定手段がC
CDカメラを用いたものであることを特徴としている
(4)。上記した単結晶引上炉内融液の表面温度測定方
法(4)によれば、前記温度分布測定手段に前記CCD
カメラを用いているので、比較的簡単な操作で正確に表
面温度分布を測定することができる。
面温度測定方法は、上記表面温度測定方法(1)〜
(3)のいずれかにおいて、前記温度分布測定手段が熱
画像測定装置を用いたものであることを特徴としている
(5)。
定方法(5)によれば、前記温度分布測定手段に前記熱
画像測定装置を用いているので、一層正確に表面温度分
布及び表面温度を測定することができる。
面温度測定装置は、融液表面の放射光輝度分布を検出す
る温度分布測定手段と、該温度分布測定手段で測定され
た前記放射光輝度分布データに基づいて最小の放射光輝
度を特定すると共に、該最小の放射光輝度に基づいて温
度を演算する演算手段とを備えていることを特徴として
いる(1)。
定装置(1)によれば、別の放射温度計を組み合わせる
必要がなく、操作がきわめて簡単になるので、測定精度
を確実に高めることができる。
内融液の表面温度測定方法及び該方法に用いる装置の実
施の形態を図面に基づいて説明する。なお、従来例と同
一機能を有する構成部品には同一の符号を付すこととす
る。
炉内融液の表面温度測定方法の第1工程に用いる装置を
摸式的に示した断面図であり、図中11は坩堝を示して
いる。坩堝11は略有底円筒形状に形成され、坩堝11
下部には坩堝11を回転させながら昇降させる昇降手段
(図示せず)が連結されており、この昇降手段を駆動さ
せると坩堝11の高さが調整されるようになっている。
坩堝11の外周には略円筒形状をしたヒータ12が配設
され、ヒータ12には電力供給制御部12aが接続され
ており、またヒータ12の外周には略円筒形状をした保
温筒13が配設されている。坩堝11、ヒータ12、保
温筒13の外周にはこれらを囲う態様で下部チャンバ壁
14が配設されており、略リング形状をした下部チャン
バ上壁部14a上には上部チャンバ壁15が立設されて
いる。上部チャンバ壁15内には引き上げ軸16aが吊
設され、引き上げ軸16a下端部には保持具16cを介
して種結晶16bが取り付けられる一方、引き上げ軸1
6aの上端部側は駆動手段16に回転させられながら巻
き取られるようになっている。また下部チャンバ上壁部
14aの所定箇所には融液表面17aに向けて窓孔部1
9が形成され、この窓孔部19は例えば石英ガラス部材
19aを用いて封止されている。これら坩堝11、ヒー
タ12、電力供給制御部12a、保温筒13、チャンバ
壁14、15、引き上げ軸16a、窓孔部19等を含ん
で単結晶引上炉10が構成されている。坩堝11内には
例えば多結晶Si等の原料をヒータ12により加熱・溶
融させた融液17が充填されるようになっている。そし
て種結晶16bを融液表面17aに接触させ、引き上げ
軸16aを引き上げることにより、融液表面17aから
単結晶18が凝固・成長させられる。
手段としてのCCDカメラ21が設置され、CCDカメ
ラ21の取り付け角は、融液表面17aで反射した上部
チャンバ壁15の部分が視野Dに写し込まれるように設
定されている。CCDカメラ21は演算手段22に接続
されており、これらCCDカメラ21、演算手段22を
含んで温度測定装置20が構成されている。演算手段2
2はさらに電力供給制御部12aに接続されており、電
力供給制御部12aではヒータ12への供給電力を制御
し、融液表面17aを所定温度に維持するようになって
いる。
算手段22の動作を概略的に示したフローチャートであ
り、演算手段22のスイッチ(図示せず)をオンして動
作を開始すると、ステップ(以下、Sと記す)1におい
てCCDカメラ21からの放射光輝度信号Lの出力を判
断し、まだ出力されていないと判断すると元に戻る。一
方、出力され始めたと判断すると、視野D内における各
箇所ごとの放射光輝度信号Lデータ(放射光輝度L分布
データ)を取り込み、演算手段22のメモリ(図示せ
ず)に記憶する(S2)。次にS3において前記箇所ご
との放射光輝度信号Lデータを全て入力・記憶したか否
かを判断し、前記データがまだ全ては入力・記憶されて
いないと判断すると、S2に戻る。一方、前記データが
全て入力・記憶されたと判断すると、各箇所ごとの放射
光輝度信号Lを呼び出し(S4)、S5においてこの放
射光輝度信号Lの中から最小の放射光輝度信号Lmin を
選択する。そして最小の放射光輝度信号Lmin を選択す
ると、この信号を放射する箇所Aを演算・検出・記憶す
ると共に、ディスプレイ(図示せず)等に表示する指令
を出力する(S6)。次にS7においてCCDカメラ2
1のスイッチがオンされているか否かを判断し、オンさ
れていると判断するとS1に戻り、再び放射光輝度信号
Lmin の放射箇所Aを確認する。一方、オンされていな
いと判断すると、演算手段22の動作を終了する。その
後、温度測定装置20を取り外し、表面温度測定方法の
第1工程を終了する。
炉内融液の表面温度測定方法の第2工程に用いる装置を
摸式的に示した断面図であり、図中10は図1に示した
ものと同一の単結晶引上炉を示している。単結晶引上炉
10における窓孔部19の外方には放射温度測定手段と
しての単色放射温度計31が設置され、単色放射温度計
31の取り付け角は、単色放射温度計31の比較的狭い
視野E内に放射光輝度信号Lmin の放射箇所Aが写し込
まれるように設定されている。単色放射温度計31は演
算手段32に接続されており、これら単色放射温度計3
1、演算手段32を含んで温度測定装置30が構成され
ている。演算手段32はさらに電力供給制御部12aに
接続されており、この電力供給制御部12aではヒータ
12への供給電力を制御し、融液表面17aを所定温度
に維持するようになっている。
算手段32の動作を概略的に示したフローチャートであ
り、演算手段32のスイッチ(図示せず)をオンして動
作を開始すると、S8において単色放射温度計31から
の放射光輝度信号Lmin の出力を判断し、まだ出力され
ていないと判断すると元に戻る。一方、出力され始めた
と判断すると、放射光輝度信号Lmin に基づいて融液表
面17aの温度TS を演算・測定し(S9)、この温度
TS をディスプレイ(図示せず)に表示すると共に、こ
の温度TS 信号を電力供給制御部12aに伝送する(S
10)。次にS11において単色放射温度計31のスイ
ッチがオンされているか否かを判断し、オンされている
と判断するとS8に戻り、融液表面17aの温度TS を
繰り返し測定する。一方、オンされていないと判断する
と、演算手段32の動作を終了する。
た後は、通常、温度測定装置30を用いた第2工程のみ
により融液表面17aの温度を測定する。この際、単結
晶18の引き上げに伴って融液17量が減っても、前記
昇降手段を駆動させて坩堝11の高さの調整を常時行な
い、放射箇所Aは略同じ位置に維持する。
(1)に係る単結晶引上炉内融液の表面温度測定方法で
は、単結晶引上炉10が複数台設置されている場合にお
いても、CCDカメラ21及び演算手段22は1組準備
しておけばよく、これら温度測定装置20を用いて迷光
成分の影響がもっとも少ない箇所Aを演算・検出した後
は、比較的安価な単色放射温度計31及び演算手段32
を用い、箇所Aの表面温度を正確、かつ安価に測定する
ことができると共に、単結晶引上炉10の改造、追加設
備を全く必要とせず、コストを大幅に削減することがで
きる。
温度計31を用いているので、コストを一層削減するこ
とができる。
1を用いているので、比較的簡単な操作で表面温度分布
を測定することができる。
液の表面温度測定方法に用いる装置は、演算手段26を
除いて図1に示したもの略同様であるため、図1を流用
してこれを説明する。図中21は図1に示したものと同
様のCCDカメラであり、CCDカメラ21は演算手段
26に接続され、演算手段26には電力供給制御部12
aが接続されている。これらCCDカメラ21、演算手
段26を含んで温度測定装置25が構成されている。そ
の他の構成は実施の形態(1)において説明したものと
略同様であるので、ここではその構成の詳細な説明は省
略することとする。
26の動作を概略的に示したフローチャートであり、S
21〜S25は図3(a)で示したフローチャートのS
1〜S5の場合と略同様であるので、ここではS21〜
S25の詳細な説明は省略することとする。S25にお
いて放射光輝度信号Lが最小の放射光輝度信号Lmin
であると判断すると、放射光輝度信号Lmin に基づ
いて融液表面17aの温度TS を演算・検出し(S2
6)、この温度TS をディスプレイ(図示せず)に表示
すると共に、この温度TS 信号を電力供給制御部12a
に伝送する(S27)。次にS28においてCCD21
のスイッチがオンされているか否かを判断し、オンされ
ていると判断するとS21に戻り、融液表面17aの温
度TS を順次演算・検出する。一方、オンされていない
と判断すると、演算手段26の動作を終了する。
(2)に係る単結晶引上炉内融液の表面温度測定方法で
は、単結晶18の引き上げ工程中に操業条件が大幅に変
動しても、CCDカメラ21及び演算手段26を用い、
迷光成分の影響がもっとも少ない箇所Aを正確に把握
し、この箇所Aの表面温度を常時正確に測定することが
できる。また単結晶引上炉10の改造、追加設備を全く
必要とせず、コストアップを招くこともない。
1を用いているので、比較的簡単な操作で正確に表面温
度分布を測定することができる。
定装置25では、別の放射温度計を組み合わせる必要が
なく、操作がきわめて簡単になるので、測定精度を確実
に高めることができる。
晶引上炉内融液の表面温度測定方法及び該方法に用いる
装置20、25では、いずれも温度分布測定手段として
CCDカメラ21を用いた場合について説明した。別の
実施の形態のものでは図示しないが、温度分布測定手段
として熱画像測定装置を用いてもよく、この場合、一層
正確に表面温度を測定することができる。
より、融液表面の温度を測定した結果について説明す
る。実施例1では実施の形態(1)に係る温度測定方法
により、視野Eの大きさが約2mmの単色放射温度計3
1を用い、その取り付け角(入射角)を約20°、平面
視放射箇所Aを坩堝11の中心から横方向に約75m
m、手前側に約90mmの位置に設定して融液表面17
aの温度TS を測定した。所定箇所Aと単色放射温度計
31との距離の変動を±5mm以内に収めると、温度T
S の測定誤差を約30℃以下に減少させることができ
た。
る温度測定方法により、CCDカメラ21を用い、その
取り付け角(入射角)を約20°に設定して融液表面1
7aの温度TS を測定した。すると、平面視放射箇所A
は坩堝11の中心から横方向に約75mm、手前側に約
90mmの位置であることが検出された。このときの放
射箇所Aにいたる迷光の反射回数nは3回であった。ま
た温度TS の測定誤差を常時約30℃以下に減少させる
ことができた。
内融液の表面温度測定方法(第1工程)に用いる装置、
及び実施の形態(2)に係る単結晶引上炉内融液の表面
温度測定方法に用いる装置を摸式的に示した断面図であ
る。
温度測定方法(第2工程)に用いる装置を摸式的に示し
た断面図である。
温度測定装置の動作を概略的に示したフローチャートで
あり、(a)は第1工程、(b)は第2工程を示してい
る。
温度測定装置の動作を概略的に示したフローチャートで
ある。
め、摸式的に示した単結晶引上炉の断面図である。
る。
込まれている単結晶引上炉を摸式的に示した断面図であ
る。
結晶引上炉を摸式的に示した断面図である。
いる単結晶引上炉を摸式的に示した断面図である。
ている単結晶引上炉を摸式的に示した断面図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 温度分布測定手段を用いて単結晶引上炉
内融液の表面から放射される放射光輝度分布を測定し、
該測定した放射光輝度分布データを用いて演算手段によ
り放射光輝度の最小箇所を演算・検出しておき、該箇所
の表面温度を放射温度測定手段を用いて測定することを
特徴とする単結晶引上炉内融液の表面温度測定方法。 - 【請求項2】 前記放射温度測定手段が単色放射温度計
であることを特徴とする請求項1記載の単結晶引上炉内
融液の表面温度測定方法。 - 【請求項3】 温度分布測定手段を用いて単結晶引上炉
内融液の表面から放射される放射光輝度分布を測定し、
該測定した放射光輝度分布データを用いて演算手段によ
り放射光輝度の最小箇所を演算・検出すると共に、該箇
所の表面温度を求めることを特徴とする単結晶引上炉内
融液の表面温度測定方法。 - 【請求項4】 前記温度分布測定手段が、CCDカメラ
を用いたものであることを特徴とする請求項1〜3のい
ずれかの項に記載の単結晶引上炉内融液の表面温度測定
方法。 - 【請求項5】 前記温度分布測定手段が、熱画像測定装
置を用いたものであることを特徴とする請求項1〜3の
いずれかの項に記載の単結晶引上炉内融液の表面温度測
定方法。 - 【請求項6】 融液表面の放射光輝度分布を検出する温
度分布測定手段と、該温度分布測定手段で測定された前
記放射光輝度分布データに基づいて最小の放射光輝度を
特定すると共に、該最小の放射光輝度に基づいて温度を
演算する演算手段とを備えていることを特徴とする単結
晶引上炉内融液の表面温度測定装置。
Priority Applications (2)
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JP9358899A JPH11190662A (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | 単結晶引上炉内融液の表面温度測定方法及び該方法に用いる装置 |
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JP9358899A JPH11190662A (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | 単結晶引上炉内融液の表面温度測定方法及び該方法に用いる装置 |
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JPH11190662A true JPH11190662A (ja) | 1999-07-13 |
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