JP2000169288A - Automatic discrimination of single crystallization and device for producing semiconductor single crystal by utilization of the method - Google Patents

Automatic discrimination of single crystallization and device for producing semiconductor single crystal by utilization of the method

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JP2000169288A
JP2000169288A JP10361877A JP36187798A JP2000169288A JP 2000169288 A JP2000169288 A JP 2000169288A JP 10361877 A JP10361877 A JP 10361877A JP 36187798 A JP36187798 A JP 36187798A JP 2000169288 A JP2000169288 A JP 2000169288A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for automatically discriminating single crystallization, enabling the automatic discrimination of the single crystallization of a semi-conductor crystal in a seed process by detecting the appearance of a seam line by the treatment of images, and to provide a semiconductor single crystal production device utilizing the method. SOLUTION: This semiconductor single crystal production device by CZ method comprises a CCD cameral 21 for photographing a seed crystal 1 and a fused liquid surface 2 in a crucible 11 through a through-window 20, a device 24 for automatically discriminating the single crystallization, and a control device 25 for pulling up the single crystal. The device 24 for automatically discriminating the single crystallization calculates a distance between a horizontal standard position line preliminarily set in the photographed image and used for measuring the distance and the lowest end of the meniscus of the semiconductor crystal in the image photographed with the CCD camera 21 by an image treating method, and detects as the appearance of the seam line showing single crystallization, when the measured distance is not larger than a preliminarily set threshold value. The control device 25 for pulling up the single crystal controls the automatic transfer of the treating process of the semiconductor single crystal production device from a seed process to a neck process according to the discrimination result of the device 24 for automatically discriminating the single crystallization.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、CZ法(チョクラ
ルスキー法)による半導体単結晶製造法のシード工程に
おける半導体結晶の単結晶化自動判別方法と、この方法
を利用して構成した半導体単結晶製造装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an automatic discrimination method for a semiconductor crystal in a seed step of a semiconductor single crystal manufacturing method by the CZ method (Czochralski method), and a semiconductor single crystal formed by using this method. The present invention relates to a crystal manufacturing apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】シリコン等の半導体の単結晶製造装置と
して、CZ法を利用したものが知られている。このCZ
法は、棒状多結晶シリコンを砕いて石英ガラス製のるつ
ぼ内に入れて溶融し、その融液に核となる種結晶(シー
ド)をワイヤで吊るして浸し、種結晶をゆっくりと回転
させながら引き上げていくことにより、種結晶の先端か
ら単結晶を成長させていくものである。
2. Description of the Related Art As an apparatus for producing a single crystal of a semiconductor such as silicon, an apparatus utilizing the CZ method is known. This CZ
In the method, a rod-shaped polycrystalline silicon is crushed and melted in a quartz glass crucible, and a seed crystal (seed) serving as a nucleus is immersed in the melt by suspending it with a wire and pulled up while slowly rotating the seed crystal. By doing so, a single crystal is grown from the tip of the seed crystal.

【0003】ところで、上記CZ法における単結晶の引
き上げ過程を細かく分けると、種結晶を融液に漬けて種
結晶の先端から単結晶を成長させるシード工程と、該シ
ード工程に引き続いて単結晶の無転位化を図るために結
晶径を細く絞りながら所定の距離引き上げていくネック
工程と、該ネック工程に引き続いて製品となる大径の単
結晶を安定に成長させていくボディ工程とに分けること
ができるが、前記シード工程からネック工程への移行に
際しては、シード工程において種結晶の先端から単結晶
が安定に成長したか否かを正確に見極める必要がある。
[0003] By the way, the process of pulling a single crystal in the CZ method is subdivided into a seed step of soaking a seed crystal in a melt to grow a single crystal from the tip of the seed crystal, and a subsequent step of seeding the single crystal. A neck process in which the crystal diameter is increased by a predetermined distance while narrowing the crystal diameter in order to eliminate dislocations, and a body process in which a large-diameter single crystal as a product is grown stably following the neck process. However, when shifting from the seed step to the neck step, it is necessary to accurately determine whether the single crystal has grown stably from the tip of the seed crystal in the seed step.

【0004】従来、このシード工程からネック工程へ移
行するためのシリコン結晶の単結晶化の判定は、作業者
が透視窓からるつぼ内を覗き、結晶表面に単結晶に特有
なシーム線(晶癖線)が現れるのを目視で確認すること
により行なっていた。
Conventionally, in order to determine whether a silicon crystal is to be single-crystallized in order to shift from the seeding process to the necking process, an operator looks into the crucible from a see-through window and places a seam line (crystal habit) unique to the single crystal on the crystal surface. Line) appeared by visually checking.

【0005】図15(a)(b)に、このシーム線が現
れた場合と現れない場合の画像例を示す。これらの図に
おいて、1は種結晶、2は加熱溶融された多結晶シリコ
ンの融液面、3は種結晶1の先端から成長したシリコン
結晶のメニスカス、4は結晶表面に現れたシーム線であ
る。従来においては、図15(a)に示すような単結晶
化を示すシーム線4が結晶表面に現れたことを目視で確
認することにより、シード工程からネック工程へ移行す
るように手動で制御していた。なお、結晶表面に現れる
シーム線の本数は、結晶方位で決まる特有の数となる。
FIGS. 15A and 15B show examples of images when the seam line appears and when it does not appear. In these figures, 1 is a seed crystal, 2 is a melt surface of polycrystalline silicon melted by heating, 3 is a meniscus of a silicon crystal grown from the tip of the seed crystal 1, and 4 is a seam line appearing on the crystal surface. . Conventionally, by visually confirming that a seam line 4 indicating single crystallization as shown in FIG. 15A has appeared on the crystal surface, manual control is performed so as to shift from the seed process to the neck process. I was Note that the number of seam lines appearing on the crystal surface is a unique number determined by the crystal orientation.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにシーム線の出現を目視で確認する従来方法の場
合、次のような技術的課題があった。 (1)目視による確認は作業者の負担が極めて大きい。 (2)シード工程からネック工程への移行タイミングの
自動化が困難である。 (3)種結晶を融液に漬けてから単結晶が成長してシー
ム線が現れるまでには時間がかかるため、作業者は一定
時間毎に監視を行なう必要がある。 (4)監視のタイミングが合わないと、シーム線が出現
しているにもかかわらずそのまま放置することになり、
スループットの低下、使用電力量の増大、部材の劣化を
招く。
However, in the conventional method for visually confirming the appearance of the seam line as described above, there are the following technical problems. (1) Visual confirmation places an extremely heavy burden on the operator. (2) It is difficult to automate the transition timing from the seed process to the neck process. (3) Since it takes time from the immersion of the seed crystal in the melt to the growth of the single crystal and the appearance of the seam line, it is necessary for the operator to monitor at regular intervals. (4) If the monitoring timing does not match, the seam line will be left as it is despite the appearance,
This leads to a decrease in throughput, an increase in power consumption, and deterioration of members.

【0007】本発明は、上記のような技術的課題を解決
するためになされたもので、画像処理によってシーム線
の出現を検出することにより、シード工程における半導
体結晶の単結晶化を自動判別できるようにした単結晶化
自動判別方法と、この方法を利用して構成した半導体単
結晶製造装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned technical problems. By detecting the appearance of a seam line by image processing, it is possible to automatically determine whether a semiconductor crystal is single-crystallized in a seed step. An object of the present invention is to provide a method for automatically determining single crystallization and a semiconductor single crystal manufacturing apparatus configured by using the method.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項1記載の単結晶化自動判別方法は、
CZ法による半導体単結晶の製造方法において、シード
工程からネック工程への移行のための成長結晶の単結晶
化判定に際して、撮像手段によって種結晶と融液面部分
を撮影し、予め撮影画像中に設定した距離測定のための
水平基準位置線と撮像手段によって撮影した半導体結晶
のメニスカスの最下端部との間の距離を画像処理によっ
て算出し、該距離が予め設定したしきい値以下となった
ときに単結晶化を示すシーム線の出現として検出するよ
うにしたものである。
In order to solve the above-mentioned problems, a method for automatically determining single crystallization according to claim 1 of the present invention comprises:
In the method of manufacturing a semiconductor single crystal by the CZ method, when determining the single crystal growth of the grown crystal for shifting from the seed process to the neck process, the seed crystal and the melt surface are photographed by the imaging means, and the The distance between the set horizontal reference position line for distance measurement and the lowermost end of the meniscus of the semiconductor crystal photographed by the imaging means was calculated by image processing, and the distance became equal to or less than a preset threshold value. Sometimes, it is detected as the appearance of a seam line indicating single crystallization.

【0009】このような構成とした場合、撮影画像中に
設定した水平基準位置線と半導体結晶のメニスカスの最
下端部との間の距離の変化から単結晶化を示すシーム線
の出現を自動的に検出することができ、半導体結晶の単
結晶化が達成されたか否かを自動的に判別できる。
In such a configuration, the appearance of a seam line indicating single crystallization is automatically determined from a change in the distance between the horizontal reference position line set in the photographed image and the lowermost end of the meniscus of the semiconductor crystal. And it can be automatically determined whether or not the single crystallization of the semiconductor crystal has been achieved.

【0010】本発明の請求項2記載の単結晶化自動判別
方法は、CZ法による半導体単結晶の製造方法におい
て、シード工程からネック工程への移行のための成長結
晶の単結晶化判定に際して、撮像手段によって種結晶と
融液面部分を撮影し、予めシーム線が出現した状態にお
ける種結晶と融液面部分の画像を比較パターンとして用
意しておき、撮像手段によって撮影した種結晶と融液面
部分の撮影画像と前記比較パターンとのパターンマッチ
ングを行なうことによって単結晶化を示すシーム線の出
現を検出するようにしたものである。
According to a second aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor single crystal by the CZ method, the method for determining the single crystallization of a grown crystal for shifting from a seed step to a neck step is provided. The seed crystal and the melt surface portion are photographed by the imaging means, and an image of the seed crystal and the melt surface portion in a state where a seam line has appeared is prepared as a comparison pattern, and the seed crystal and the melt photographed by the imaging means are prepared. The appearance of a seam line indicating single crystallization is detected by performing pattern matching between a captured image of a surface portion and the comparison pattern.

【0011】このような構成とした場合、種結晶と融液
面部分の撮影画像と比較パターンとのパターンマッチン
グによって単結晶化を示すシーム線の出現を自動的に検
出することができ、半導体結晶の単結晶化が達成された
か否かを自動的に判別できる。
With this configuration, the appearance of a seam line indicating single crystallization can be automatically detected by pattern matching between the seed crystal, the photographed image of the melt surface portion, and the comparison pattern. Can be automatically determined whether or not single crystallization has been achieved.

【0012】本発明の請求項3記載の単結晶化自動判別
方法は、CZ法による半導体単結晶の製造方法におい
て、シード工程からネック工程への移行のための成長結
晶の単結晶化判定に際して、撮像手段によって種結晶と
融液面部分を撮影し、撮像手段によって撮影した種結晶
と融液面部分の撮影画像中における半導体結晶のメニス
カス部分の画素数を画像処理によって計数し、該画素数
が所定のしきい値を越えたときに単結晶化を示すシーム
線の出現として検出するようにしたものである。
According to a third aspect of the present invention, in the method for manufacturing a semiconductor single crystal by the CZ method, the method for determining the single crystallization of a grown crystal for shifting from a seed process to a neck process is provided. The seed crystal and the melt surface portion are photographed by the imaging means, and the number of pixels of the meniscus portion of the semiconductor crystal in the photographed image of the seed crystal and the melt surface portion photographed by the imaging means is counted by image processing. When a predetermined threshold value is exceeded, it is detected as the appearance of a seam line indicating single crystallization.

【0013】このような構成とした場合、種結晶と融液
面部分の撮影画像中における半導体結晶のメニスカス部
分の画素数の変化から単結晶化を示すシーム線の出現を
自動的に検出することができ、半導体結晶の単結晶化が
達成されたか否かを自動的に判別できる。
With this configuration, the appearance of a seam line indicating single crystallization is automatically detected from a change in the number of pixels of the meniscus portion of the semiconductor crystal in the images of the seed crystal and the melt surface. It is possible to automatically determine whether or not single crystallization of the semiconductor crystal has been achieved.

【0014】本発明の請求項4記載の単結晶化自動判別
方法は、CZ法による半導体単結晶の製造方法におい
て、シード工程からネック工程への移行のための成長結
晶の単結晶化判定に際して、撮像手段によって種結晶と
融液面部分を撮影し、予め撮影画像上に半導体結晶のメ
ニスカス部分を横切る測定ラインを設定しておき、撮像
手段によって撮影した種結晶と融液面部分の撮影画像中
のメニスカスの外郭線と前記測定ラインとが交わる交点
位置における輝度の変化を測定し、該輝度変化が所定の
しきい値を越えたときに単結晶化を示すシーム線の出現
として検出するようにしたものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor single crystal by the CZ method, the method for determining single crystallization of a grown crystal for shifting from a seed step to a neck step is provided. The seed crystal and the melt surface are photographed by the imaging means, and a measurement line that crosses the meniscus part of the semiconductor crystal is previously set on the photographed image. Measure the change in luminance at the intersection of the contour line of the meniscus and the measurement line, and detect as the appearance of a seam line indicating single crystallization when the luminance change exceeds a predetermined threshold. It was done.

【0015】このような構成とした場合、メニスカスの
外郭線と測定ラインとが交わる交点位置における輝度の
変化から単結晶化を示すシーム線の出現を自動的に検出
することができ、半導体結晶の単結晶化が達成されたか
否かを自動的に判別できる。
With this configuration, the appearance of a seam line indicating single crystallization can be automatically detected from a change in luminance at the intersection of the contour line of the meniscus and the measurement line, and the semiconductor crystal can be detected. Whether or not single crystallization has been achieved can be automatically determined.

【0016】本発明の請求項5記載の半導体単結晶製造
装置は、CZ法による半導体単結晶製造装置において、
透視窓を通してるつぼ内の種結晶と融液面部分を撮影す
る撮像手段と、予め撮影画像中に設定しておいた距離測
定のための水平基準位置線と前記撮像手段によって撮影
した撮影画像中の半導体結晶のメニスカスの最下端部と
の間の距離を画像処理によって算出し、該距離が予め設
定したしきい値以下となったときに単結晶化を示すシー
ム線の出現として検出する単結晶化自動判別装置と、該
単結晶化自動判別装置の判別結果に従って半導体単結晶
製造装置の処理工程をシード工程からネック工程へ自動
的に移行せしめる制御手段を備えることにより構成した
ものである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor single crystal manufacturing apparatus according to the CZ method.
Imaging means for photographing the seed crystal and the melt surface portion in the crucible through the see-through window; a horizontal reference position line for distance measurement set in advance in the photographed image; The distance between the semiconductor crystal and the lowermost end of the meniscus is calculated by image processing, and when the distance becomes equal to or less than a predetermined threshold value, single crystallization is detected as the appearance of a seam line indicating single crystallization. An automatic discriminating apparatus and a control means for automatically shifting a processing step of a semiconductor single crystal manufacturing apparatus from a seed step to a neck step according to a discrimination result of the single crystallizing automatic discriminating apparatus are provided.

【0017】このような構成とした場合、撮影画像中に
設定した水平基準位置線と半導体結晶のメニスカスの最
下端部との間の距離の変化から単結晶化を示すシーム線
の出現を自動的に検出することができ、半導体結晶の単
結晶化が達成されたか否かを自動的に判別してシード工
程からネック工程へ移行することができる半導体単結晶
製造装置を得ることができる。
In such a configuration, the appearance of a seam line indicating single crystallization is automatically determined from a change in the distance between the horizontal reference position line set in the photographed image and the lowermost end of the meniscus of the semiconductor crystal. Thus, it is possible to obtain a semiconductor single crystal manufacturing apparatus capable of automatically determining whether or not single crystallization of a semiconductor crystal has been achieved and shifting from a seed process to a neck process.

【0018】本発明の請求項6記載の半導体単結晶製造
装置は、CZ法による半導体単結晶製造装置において、
透視窓を通してるつぼ内の種結晶と融液面部分を撮影す
る撮像手段と、予めシーム線が出現した状態における種
結晶と融液面部分の画像を比較パターンとして用意して
おき、前記撮像手段によって撮影した種結晶と融液面部
分の撮影画像と前記比較パターンとのパターンマッチン
グを行なうことによって単結晶化を示すシーム線の出現
を検出する単結晶化自動判別装置と、該単結晶化自動判
別装置の判別結果に従って半導体単結晶製造装置の処理
工程をシード工程からネック工程へ自動的に移行せしめ
る制御手段を備えることにより構成したものである。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor single crystal manufacturing apparatus according to the CZ method.
An imaging means for photographing the seed crystal and the melt surface portion in the crucible through the see-through window, and an image of the seed crystal and the melt surface portion in a state where the seam line has appeared in advance are prepared as a comparison pattern, and the imaging means A single crystallizing automatic discrimination device for detecting the appearance of a seam line indicating single crystallization by performing pattern matching between a photographed seed crystal, a photographed image of a melt surface portion, and the comparison pattern; The apparatus is provided with control means for automatically shifting the processing steps of the semiconductor single crystal manufacturing apparatus from the seed step to the neck step in accordance with the determination result of the apparatus.

【0019】このような構成とした場合、種結晶と融液
面部分の撮影画像と比較パターンとのパターンマッチン
グによって単結晶化を示すシーム線の出現を自動的に検
出することができ、半導体結晶の単結晶化が達成された
か否かを自動的に判別してシード工程からネック工程へ
移行することができる半導体単結晶製造装置を得ること
ができる。
In such a configuration, the appearance of a seam line indicating single crystallization can be automatically detected by pattern matching between the photographed image of the seed crystal and the melt surface portion and the comparison pattern. It is possible to obtain a semiconductor single crystal manufacturing apparatus capable of automatically determining whether or not single crystallization has been achieved and shifting from the seed step to the neck step.

【0020】本発明の請求項7記載の半導体単結晶製造
装置は、CZ法による半導体単結晶製造装置において、
透視窓を通してるつぼ内の種結晶と融液面部分を撮影す
る撮像手段と、該撮像手段によって撮影した種結晶と融
液面部分の撮影画像中における半導体結晶のメニスカス
部分の画素数を画像処理によって計数し、該画素数が所
定のしきい値を越えたときに単結晶化を示すシーム線の
出現として検出する単結晶化自動判別装置と、該単結晶
化自動判別装置の判別結果に従って半導体単結晶製造装
置の処理工程をシード工程からネック工程へ自動的に移
行せしめる制御手段を備えることにより構成したもので
ある。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a semiconductor single crystal manufacturing apparatus according to the CZ method.
Imaging means for photographing the seed crystal and the melt surface in the crucible through the see-through window; and image processing the number of pixels of the meniscus portion of the semiconductor crystal in the photographed image of the seed crystal and the melt surface taken by the imaging means. A single crystallizing automatic discriminating device for counting and detecting as the appearance of a seam line indicating single crystallizing when the number of pixels exceeds a predetermined threshold value; and a semiconductor unit according to the discrimination result of the single crystallizing automatic discriminating device. The apparatus is provided with control means for automatically shifting the processing steps of the crystal manufacturing apparatus from the seed step to the neck step.

【0021】このような構成とした場合、種結晶と融液
面部分の撮影画像中における半導体結晶のメニスカス部
分の画素数の変化から単結晶化を示すシーム線の出現を
自動的に検出することができ、半導体結晶の単結晶化が
達成されたか否かを自動的に判別してシード工程からネ
ック工程へ移行することができる半導体単結晶製造装置
を得ることができる。
With this configuration, the appearance of a seam line indicating single crystallization is automatically detected from a change in the number of pixels in the meniscus portion of the semiconductor crystal in the images of the seed crystal and the melt surface. Accordingly, it is possible to obtain a semiconductor single crystal manufacturing apparatus capable of automatically determining whether or not single crystallization of a semiconductor crystal has been achieved and shifting from a seed process to a neck process.

【0022】本発明の請求項8記載の半導体単結晶製造
装置は、CZ法による半導体単結晶製造装置において、
透視窓を通してるつぼ内の種結晶と融液面部分を撮影す
る撮像手段と、予め撮影画像上に半導体結晶のメニスカ
ス部分を横切る測定ラインを設定しておき、前記撮像手
段によって撮影した種結晶と融液面部分の撮影画像中の
メニスカスの外郭線と前記測定ラインとが交わる交点位
置における輝度の変化を測定し、該輝度変化が所定のし
きい値を越えたときに単結晶化を示すシーム線の出現と
して検出する単結晶化自動判別装置と、該単結晶化自動
判別装置の判別結果に従って半導体単結晶製造装置の処
理工程をシード工程からネック工程へ自動的に移行せし
める制御手段を備えることにより構成したものである。
According to the present invention, there is provided a semiconductor single crystal manufacturing apparatus according to the CZ method.
An imaging means for photographing the seed crystal and the melt surface in the crucible through the see-through window, and a measurement line crossing the meniscus portion of the semiconductor crystal are set on the photographed image in advance, and the seed crystal and the melt photographed by the imaging means are set. A change in luminance at an intersection point where the contour line of the meniscus in the photographed image of the liquid surface portion and the measurement line intersect is measured, and a seam line indicating single crystallization when the luminance change exceeds a predetermined threshold value And a control means for automatically shifting a processing step of the semiconductor single crystal manufacturing apparatus from a seed step to a neck step in accordance with a result of the discrimination of the single crystallizing automatic discriminating apparatus. It is composed.

【0023】このような構成とした場合、メニスカスの
外郭線と測定ラインとが交わる交点位置における輝度の
変化から単結晶化を示すシーム線の出現を自動的に検出
することができ、半導体結晶の単結晶化が達成されたか
否かを自動的に判別してシード工程からネック工程へ移
行することができる半導体単結晶製造装置を得ることが
できる。
With such a configuration, the appearance of a seam line indicating single crystallization can be automatically detected from a change in luminance at the intersection of the contour line of the meniscus and the measurement line, and the semiconductor crystal can be detected. It is possible to obtain a semiconductor single crystal manufacturing apparatus capable of automatically determining whether or not single crystallization has been achieved and shifting from the seed step to the neck step.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。 [第1の実施の形態]図1乃至図5に、本発明を適用し
て構成したシリコン単結晶製造装置の第1の実施の形態
を示す。図1はシリコン単結晶製造装置の全体構成図、
図2は図1中の単結晶化自動判別装置の回路構成例を示
す図、図3は動作説明のためのモニタ画面を示す図、図
4は動作説明のための波形図、図5は、モニタ画面の画
面下縁からシリコン結晶のメニスカスの最下端部までの
距離の変化特性を示す図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. [First Embodiment] FIGS. 1 to 5 show a first embodiment of a silicon single crystal manufacturing apparatus to which the present invention is applied. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a silicon single crystal manufacturing apparatus,
2 is a diagram showing an example of the circuit configuration of the single crystallizing automatic discriminating apparatus in FIG. 1, FIG. 3 is a diagram showing a monitor screen for explaining the operation, FIG. 4 is a waveform diagram for explaining the operation, and FIG. FIG. 7 is a diagram illustrating a change characteristic of a distance from a lower edge of a monitor screen to a lowermost end of a meniscus of a silicon crystal.

【0025】この第1の実施の形態は、図3に示すよう
に、種結晶1と融液面2部分を撮影したモニタ画面26
上における画面下端縁とシリコン結晶のメニスカス3の
最下端部との間の距離Lを画像処理によって算出し、こ
の距離Lが予め設定したしきい値以下となったときに、
単結晶化を示すシーム線4が出現したものとして検出す
るようにしたものである。なお、この第1の実施の形態
では、距離Lを測定するための水平基準位置線をモニタ
画面26の画面下端縁に設定したが、この水平基準位置
線はメニスカス3よりも下方側であれば、モニタ画面上
のどの位置に設定してもよい。
In the first embodiment, as shown in FIG. 3, a monitor screen 26 in which the seed crystal 1 and the melt surface 2 are photographed.
The distance L between the lower edge of the upper screen and the lowermost edge of the meniscus 3 of the silicon crystal is calculated by image processing, and when this distance L becomes equal to or less than a preset threshold value,
This is detected as the appearance of a seam line 4 indicating single crystallization. In the first embodiment, the horizontal reference position line for measuring the distance L is set at the lower edge of the monitor screen 26. However, if the horizontal reference position line is below the meniscus 3, May be set at any position on the monitor screen.

【0026】図1において、11は石英ガラス製のるつ
ぼ、12はその周囲に配置された黒鉛製のヒータ、13
はるつぼ回転機構、14はるつぼ昇降機構である。
In FIG. 1, 11 is a crucible made of quartz glass, 12 is a heater made of graphite disposed around the crucible, 13
The crucible rotating mechanism 14 is a crucible lifting mechanism.

【0027】るつぼ11はその周囲は真空容器15で囲
まれており、この真空容器15の首部上端部にモータや
巻き上げドラム等で構成された種結晶昇降機構16が設
置され、この昇降機構16につながれたステンレス製の
ワイヤ17の先端に種結晶1を把持するためのシードチ
ャック18が取り付けられている。また、種結晶昇降機
構16の下部には種結晶回転機構19が設けられてお
り、この種結晶回転機構19によって種結晶昇降機構1
6全体を回転させることにより、ワイヤ17の先端に吊
り下げられた種結晶1を回転できるように構成されてい
る。
The crucible 11 is surrounded by a vacuum vessel 15, and a seed crystal elevating mechanism 16 composed of a motor, a hoisting drum and the like is installed at the upper end of the neck of the vacuum vessel 15. A seed chuck 18 for holding the seed crystal 1 is attached to the end of the connected stainless steel wire 17. A seed crystal rotating mechanism 19 is provided below the seed crystal elevating mechanism 16.
The seed crystal 1 suspended at the tip of the wire 17 can be rotated by rotating the whole 6.

【0028】真空容器15の肩部には透明な石英ガラス
製の透視窓20が形成されており、この窓部分にCCD
カメラ21等の撮像手段がるつぼ11内に向けて設置さ
れている。このCCDカメラ21は、シリコン単結晶の
引き上げに当たり、種結晶1と融液面2の部分を斜め上
方から撮影することにより、図3に示すような撮影画像
を得るものである。
A transparent window 20 made of transparent quartz glass is formed at the shoulder of the vacuum vessel 15, and a CCD is provided in this window.
An imaging unit such as a camera 21 is provided facing the crucible 11. The CCD camera 21 obtains a photographed image as shown in FIG. 3 by photographing the portion of the seed crystal 1 and the melt surface 2 from obliquely above when pulling up the silicon single crystal.

【0029】22はカメラ制御ユニット、23はCCD
カメラ21の撮影画像を映し出す監視用のテレビモニ
タ、24はカメラ制御ユニット22を介して送られてく
るCCDカメラ21の撮影画像から画像処理によって単
結晶化を示すシーム線の出現を検出する単結晶化自動判
別装置、25は単結晶化自動判別装置24の判別結果に
従ってるつぼ回転機構13、るつぼ昇降機構14、種結
晶昇降機構16、種結晶回転機構19等の動作やヒータ
12の温度制御等を総合的に行なうための単結晶引き上
げ制御装置である。
Reference numeral 22 denotes a camera control unit, and 23 denotes a CCD.
A monitoring television monitor 24 for displaying an image captured by the camera 21; a single crystal 24 for detecting the appearance of a seam line indicating single crystallization by image processing from an image captured by the CCD camera 21 transmitted via the camera control unit 22 An automatic discrimination device 25 controls the operation of the crucible rotating mechanism 13, the crucible elevating mechanism 14, the seed crystal elevating mechanism 16, the seed crystal rotating mechanism 19, the temperature control of the heater 12, and the like according to the discrimination result of the single crystallizing automatic discriminating device 24. This is a single crystal pulling control device for performing comprehensively.

【0030】上記単結晶化自動判別装置24は、図2に
示すような回路構成になる。すなわち、図2において、
241はCCDカメラ21から送られてくるビデオ信号
を所定のしきい値VS でパルス化して出力するコンパレ
ータ、242は所定パルス幅以下のパルス信号を除去し
てノイズを除去するパルス幅弁別回路、243はビデオ
信号中から水平同期信号(H信号)を抽出するH信号抽
出回路、244はビデオ信号中から垂直同期信号(V信
号)を抽出するV信号抽出回路、245はH信号抽出回
路243から出力されるH信号パルスをカウントするH
信号パルスカウンタ、246は水平走査線の数をカウン
トすることによりモニタ画面26(図3参照)の画面下
端縁に対応する水平走査線ln の位置を検出する水平走
査線カウンタ、247はV信号抽出回路244の出力す
るV信号パルスをわずかの時間遅延させる遅延回路、2
48はOR回路である。
The single crystallizing automatic discriminating apparatus 24 has a circuit configuration as shown in FIG. That is, in FIG.
Reference numeral 241 denotes a comparator for pulsating a video signal sent from the CCD camera 21 at a predetermined threshold value V S and outputting the pulse signal. Reference numeral 242 denotes a pulse width discrimination circuit for removing a pulse signal having a predetermined pulse width or less to remove noise. Reference numeral 243 denotes an H signal extraction circuit that extracts a horizontal synchronization signal (H signal) from a video signal, 244 denotes a V signal extraction circuit that extracts a vertical synchronization signal (V signal) from a video signal, and 245 denotes an H signal extraction circuit. H counting output H signal pulses
Signal pulse counter, 246 is a horizontal scan line counter for detecting the position of the horizontal scanning line l n corresponding to the screen bottom edge of the monitor screen 26 (see FIG. 3) by counting the number of horizontal scanning lines, 247 V signals A delay circuit for slightly delaying the V signal pulse output from the extraction circuit 244,
48 is an OR circuit.

【0031】また、249はH信号パルスカウンタ24
5のH信号カウント値を読み出して一時保持するカウン
ト値ホールド回路、250は検出誤差をなくすためにシ
リコン結晶の1回転毎のH信号カウント値の平均値を算
出する平均値算出回路、251は平均値算出回路250
から出力される平均値化されたH信号カウント値からモ
ニタ画面26の画面下端縁とシリコン結晶のメニスカス
3の最下端部との間の距離Lを算出し、該距離Lが予め
設定しておいたしきい値L0 以下となったときに、結晶
表面に単結晶化を示すシーム線4が出現したものとして
判定する判定回路である。
249 is an H signal pulse counter 24
5 is a count value hold circuit that reads out and temporarily holds the H signal count value, 250 is an average value calculation circuit that calculates the average value of the H signal count values for each rotation of the silicon crystal to eliminate a detection error, and 251 is the average value. Value calculation circuit 250
The distance L between the lower edge of the monitor screen 26 and the lowermost edge of the silicon crystal meniscus 3 is calculated from the averaged H signal count value output from This is a determination circuit for determining that the seam line 4 indicating single crystallization has appeared on the crystal surface when the threshold value L 0 or less has been reached.

【0032】次に、上記構成になる第1の実施の形態に
おけるシーム線4の検出動作について説明する。まず、
原材料となる棒状多結晶シリコンはブロック状に砕かれ
てるつぼ11内に投入され、ヒータ12で加熱すること
によって溶融される。また、種結晶1はワイヤ17先端
のシードチャック18に把持され、るつぼ11内に吊り
下げられる。
Next, the operation of detecting the seam line 4 in the first embodiment having the above configuration will be described. First,
The rod-shaped polycrystalline silicon as a raw material is put into a crucible 11 crushed in a block shape, and is melted by being heated by a heater 12. The seed crystal 1 is held by the seed chuck 18 at the tip of the wire 17 and suspended in the crucible 11.

【0033】この状態でシリコン単結晶の製造が開始さ
れると、種結晶昇降機構16によってワイヤ17が下方
へ向かって降ろされ、ワイヤ17の先端に吊り下げられ
た種結晶1の先端がるつぼ11内の多結晶シリコンの融
液面2に漬けられると共に、種結晶回転機構19とるつ
ぼ回転機構13が駆動開始され、種結晶1とるつぼ11
が反対方向または同方向に向かって所定の速度でゆっく
りと回転開始される。これによってシード工程が開始さ
れる。
When the production of the silicon single crystal is started in this state, the wire 17 is lowered downward by the seed crystal elevating mechanism 16, and the tip of the seed crystal 1 suspended at the tip of the wire 17 is moved to the crucible 11. The seed crystal 1 and the crucible 11 are immersed in the melt surface 2 of the polycrystal silicon therein, and the drive of the seed crystal rotation mechanism 19 and the crucible rotation mechanism 13 is started.
Starts rotating slowly at a predetermined speed in the opposite direction or in the same direction. Thereby, a seed process is started.

【0034】CCDカメラ21は、透視窓20を通して
前記種結晶1と融液面2部分を撮影しており、そのビデ
オ信号はカメラ制御ユニット22に送られ、図3に示す
ようなモニタ画面26として監視用のテレビモニタ23
に映し出されると共に、単結晶化自動判別装置24へと
送られる。
The CCD camera 21 takes an image of the seed crystal 1 and the melt surface 2 through the see-through window 20, and the video signal is sent to the camera control unit 22 to form a monitor screen 26 as shown in FIG. TV monitor 23 for monitoring
And sent to the single crystallizing automatic discriminating device 24.

【0035】上記CCDカメラ21から送られてくるビ
デオ信号の波形例を図4(a)に示す。このビデオ信号
中、Hは水平同期信号(H信号)、Vは1/60秒毎に
現れる垂直同期信号(V信号)であって、図4(a)中
の水平走査線l1 〜l3 ,ln が図3のモニタ画面26
中の水平走査線l1 〜l3 ,ln にそれぞれ対応してい
るものとする。
FIG. 4A shows an example of the waveform of the video signal sent from the CCD camera 21. In this video signal, H is a horizontal synchronizing signal (H signal), V is a vertical synchronizing signal (V signal) appearing every 1/60 second, and the horizontal scanning lines l 1 to l 3 in FIG. , L n are the monitor screens 26 of FIG.
It assumed to correspond to the horizontal scanning lines l 1 ~l 3, l n in.

【0036】図3のモニタ画面26を参照すれば明らか
なように、シリコン結晶のメニスカス3の表面にシーム
線4が出現すると、このシーム線4部分が画面の下方へ
突出するため、モニタ画面26の画面下端縁とシリコン
結晶のメニスカス3の最下端部との間の距離Lがその分
だけ小さくなる。従って、この距離Lを監視することに
より、単結晶化を示すシーム線4が出現したか否かを検
出することができる。図2に示した単結晶化自動判別装
置24は、この距離Lを画像処理によって求め、その値
が所定のしきい値L0 よりも小さくなったときに単結晶
化を示すシーム線4が出現したものとして検出するもの
である。
As is apparent from the monitor screen 26 of FIG. 3, when the seam line 4 appears on the surface of the meniscus 3 of the silicon crystal, the seam line 4 protrudes below the screen. The distance L between the lower edge of the screen and the lowermost edge of the meniscus 3 of the silicon crystal becomes smaller by that amount. Therefore, by monitoring this distance L, it is possible to detect whether or not the seam line 4 indicating single crystallization has appeared. The single crystallizing automatic discriminating device 24 shown in FIG. 2 obtains the distance L by image processing, and when the value becomes smaller than a predetermined threshold value L 0 , a seam line 4 indicating single crystallization appears. This is detected as having been performed.

【0037】すなわち、CCDカメラ21から送られて
きたビデオ信号は、図2の単結晶化自動判別装置24の
コンパレータ241、H信号抽出回路243、V信号抽
出回路244に入力される。コンパレータ241は、図
4(a)に示すように所定のしきい値VS で信号レベル
を判定し、図4(b)に示すようにしきい値VS 以上の
信号部分を1、しきい値VS 以下の信号部分を0に変換
して出力する。
That is, the video signal sent from the CCD camera 21 is input to the comparator 241, the H signal extraction circuit 243, and the V signal extraction circuit 244 of the automatic single crystallizing discriminator 24 shown in FIG. The comparator 241, FIG. 4 determines the signal level at a predetermined threshold value V S as shown in (a), 1 signal portion equal to or greater than the threshold value V S as shown in FIG. 4 (b), the threshold value The signal portion below V S is converted to 0 and output.

【0038】コンパレータ241の出力パルスはパルス
幅弁別回路242に送られ、所定パルス幅以下のパルス
信号をノイズとして除去した後、OR回路248を介し
てH信号パルスカウンタ245のリセット端子Rに送ら
れ、H信号パルスカウンタ245をリセットするように
作用する。
The output pulse of the comparator 241 is sent to a pulse width discriminating circuit 242, and after removing a pulse signal having a pulse width equal to or less than a predetermined pulse width as a noise, it is sent to a reset terminal R of an H signal pulse counter 245 via an OR circuit 248. , H signal pulse counter 245 is reset.

【0039】一方、H信号抽出回路243は、ビデオ信
号中のH信号(図4(a)参照)を抽出してH信号パル
スを発生し、H信号パルスカウンタ245と水平走査線
カウンタ246のカウント端子Cに送る。H信号パルス
カウンタ245は、このH信号パルスをその到来の度に
カウントする。一方、水平走査線カウンタ246は、H
信号パルスをカウントしていき、そのカウント値が予め
設定したモニタ画面26の画面下端縁に対応する走査線
n の走査線番号Nと一致したときに出力パルスを発生
する。
On the other hand, the H signal extraction circuit 243 extracts the H signal (see FIG. 4A) from the video signal, generates an H signal pulse, and counts the H signal pulse counter 245 and the horizontal scanning line counter 246. Send to terminal C. The H signal pulse counter 245 counts this H signal pulse each time it arrives. On the other hand, the horizontal scanning line counter 246
Continue counting the signal pulses, to generate an output pulse when a match with the scanning line number N of the scanning lines l n corresponding to the screen bottom edge of the monitor screen 26 in which the count value is set in advance.

【0040】上記動作から明らかなように、図3のモニ
タ画面26において画面上端位置からシーム線4と交わ
る水平走査線l3 の位置までは、コンパレータ241か
らは図4(b)のようにして常にパルスが出力されるの
で、H信号パルスカウンタ245はこのパルスによって
リセットされ続け、水平走査線l3 の位置に達するまで
はそのカウント値は常に0となっている。
[0040] As apparent from the above operation, to the position of the horizontal scanning line l 3 intersects the seam line 4 from the top of the screen position on the monitor screen 26 of FIG. 3, from the comparator 241 as FIG. 4 (b) always the pulse is output, H signal pulse counter 245 continues to be reset by this pulse, until it reaches the position of the horizontal scanning line l 3 has a count value is always 0.

【0041】そして、走査位置が水平走査線l3 の位置
を過ぎると、水平走査線は多結晶シリコンの融液面2の
部分を横切るだけであるから、コンパレータ241から
は図4(b)に示すようにパルスが出力されなくなる。
これによって、H信号パルスカウンタ245にはリセッ
トがかからなくなり、H信号パルスカウンタ245は水
平走査線l3 以降のH信号パルスを順次カウントしてい
く。
[0041] When the scanning position has passed the position of the horizontal scanning line l 3, since the horizontal scanning lines is only across the melt surface 2 of the portion of the polycrystalline silicon, the comparator 241 in FIG. 4 (b) As shown, no pulse is output.
Thus, no longer applied reset the H signal pulse counter 245, the H signal pulse counter 245 sequentially counts the H signal pulses of the horizontal scanning line l 3 and later.

【0042】一方、水平走査線カウンタ246は、H信
号抽出回路243から出力されるH信号パルスをカウン
トし、ビデオ信号の水平走査線の数を順次カウントして
おり、そのカウント値が予め設定しておいたモニタ画面
26の下端位置に対応する水平走査線ln の走査線番号
Nに一致すると出力パルスを発生する。これによって、
H信号パルスカウンタ245のカウント動作が停止され
る。
On the other hand, the horizontal scanning line counter 246 counts the H signal pulses output from the H signal extracting circuit 243 and sequentially counts the number of horizontal scanning lines of the video signal, and the count value is set in advance. corresponding to previously lower end position of the monitor screen 26 and coincides with the scanning line number n of horizontal scanning lines l n generates an output pulse. by this,
The counting operation of the H signal pulse counter 245 is stopped.

【0043】従って、前記水平走査線カウンタ246の
出力パルスによってカウント動作を停止された時点にお
けるH信号パルスカウンタ245のカウント値は、図3
のモニタ画面26中の水平走査線l3 位置から画面下端
縁に相当する水平走査線lnまでの間に含まれる水平走
査線の総本数を示している。そして、CCDカメラ21
から送られてくるビデオ信号は、1フィールド1/60
秒、1フレーム1/30秒のテレビ信号であるから、前
記H信号パルスカウンタ245のカウント値は、図3の
モニタ画面26における水平走査線l3 から画面下端縁
までの距離Lを間接的に表していることになる。
Therefore, the count value of the H signal pulse counter 245 at the time when the counting operation is stopped by the output pulse of the horizontal scanning line counter 246 is as shown in FIG.
Shows the total number of horizontal scanning lines included between the horizontal scanning line l 3 position in the monitor screen 26 to the horizontal scanning line l n corresponding to the screen bottom edge. And the CCD camera 21
The video signal sent from 1 field is 1/60
Sec, since a television signal of one frame 1/30 second, the count value of the H signal pulse counter 245 indirectly the distance L from the horizontal scanning line l 3 in the monitor screen 26 of FIG. 3 until the screen lower edge It will represent.

【0044】1画面についての水平走査が終わり、ビデ
オ信号中に図4(a)に示すように垂直同期をとるため
のV信号が送られてくると、V信号抽出回路244がこ
れを抽出し、V信号パルスを出力する。カウント値ホー
ルド回路249は、このV信号パルスによってH信号パ
ルスカウンタ245の前記カウント値を読み出し、一時
格納保持する。さらに、V信号パルスは遅延回路247
でわずかの時間遅延された後、オア回路248を介して
H信号パルスカウンタ245のリセット端子Rに送ら
れ、H信号パルスカウンタ245をリセットしてそのカ
ウント値を0に戻す。
When horizontal scanning for one screen is completed and a V signal for vertical synchronization is sent in the video signal as shown in FIG. 4A, the V signal extraction circuit 244 extracts this signal. , V signal pulse. The count value hold circuit 249 reads out the count value of the H signal pulse counter 245 by the V signal pulse, and temporarily stores and holds the count value. Further, the V signal pulse is supplied to the delay circuit 247.
Then, the signal is sent to the reset terminal R of the H signal pulse counter 245 via the OR circuit 248 to reset the H signal pulse counter 245 and return its count value to zero.

【0045】H信号パルスカウンタ245は、CCDカ
メラ21から送られてくるビデオ信号の1画面毎に上記
動作を繰り返し、その都度、モニタ画面26の画面下端
縁からシリコン結晶のメニスカス3の最下端部までの距
離Lを水平走査線の本数として出力する。
The H signal pulse counter 245 repeats the above operation for each screen of the video signal sent from the CCD camera 21. Each time, the H signal pulse counter 245 starts from the lower edge of the monitor screen 26 to the lowermost edge of the meniscus 3 of the silicon crystal. Is output as the number of horizontal scanning lines.

【0046】ところで、ワイヤ17に吊り下げられた種
結晶1は、種結晶回転機構19によって所定の回転速度
でゆっくりと回転されている。このため、図3のモニタ
画面26中のシーム線4の位置も種結晶1の回転に従っ
てゆっくりと回転している。従って、シーム線4の回転
位置に従ってモニタ画面26の画面下端縁からシーム線
4までの距離Lもそれにつれて変化し、脈動する。そこ
で、このような回転に伴う誤検出を防止するために、平
均値算出回路250において種結晶1の1回転当たりの
平均値を算出し、この平均値を測定距離Lとして後段の
距離判定回路251に送る。
The seed crystal 1 suspended on the wire 17 is slowly rotated at a predetermined rotation speed by the seed crystal rotating mechanism 19. For this reason, the position of the seam line 4 on the monitor screen 26 in FIG. Therefore, the distance L from the lower edge of the monitor screen 26 to the seam line 4 changes according to the rotational position of the seam line 4 and pulsates. Therefore, in order to prevent such erroneous detection due to the rotation, the average value per rotation of the seed crystal 1 is calculated by the average value calculation circuit 250, and this average value is set as the measurement distance L, and the distance determination circuit 251 in the subsequent stage is used. Send to

【0047】距離判定回路251は、平均値算出回路2
50から送られてくる測定距離Lを与える水平走査線の
数と、予め設定しておいた規定距離L0 を与える水平走
査線の数とを比較し、例えば図5に示すように、測定さ
れた距離Lがしきい値距離L0 よりも小さくなったt1
時点で単結晶化を示すシーム線4が出現したものと判断
し、シーム線の検出出力を発生する。そして、この検出
出力は、図1の単結晶引き上げ制御装置25に送られ
る。
The distance determination circuit 251 is provided with an average value calculation circuit 2
It compares the number of horizontal scanning line for providing a measurement distance L sent from 50, and the number of horizontal scanning line for providing a prescribed distance L 0 which is set in advance, for example, as shown in FIG. 5, is measured T 1 when the distance L becomes smaller than the threshold distance L 0
At this point, it is determined that the seam line 4 indicating single crystallization has appeared, and a detection output of the seam line is generated. Then, this detection output is sent to the single crystal pulling control device 25 of FIG.

【0048】単結晶引き上げ制御装置25は、前記シー
ム線の検出出力を受信すると、るつぼ回転機構13、る
つぼ昇降機構14、種結晶昇降機構16、種結晶回転機
構19の動作を制御し、シーズ工程からネック工程へと
自動的に処理を移行する。
Upon receiving the seam wire detection output, the single crystal pulling control device 25 controls the operations of the crucible rotating mechanism 13, the crucible elevating mechanism 14, the seed crystal elevating mechanism 16, and the seed crystal rotating mechanism 19, and performs a seeding process. Automatically shifts from the process to the neck process.

【0049】以上説明したように、第1の実施の形態の
場合、モニタ画面26の画面下端縁とシリコン結晶のメ
ニスカス3の最下端部との間の距離Lを画像処理によっ
て算出し、この距離Lが規定距離L0 よりも小さくなっ
たときにシーム線4が出現したものと判断して検出出力
を発生する。このため、シリコン結晶が単結晶化したか
否かを自動的に検出することができ、この検出結果を用
いてシリコン単結晶製造装置を制御することにより、シ
ード工程からネック工程への移行を自動化することがで
きる。
As described above, in the case of the first embodiment, the distance L between the lower edge of the monitor screen 26 and the lowermost edge of the silicon crystal meniscus 3 is calculated by image processing. L seam line 4 to generate the detection output is determined that those appearing when it becomes smaller than the predetermined distance L 0. For this reason, it is possible to automatically detect whether or not the silicon crystal has been single-crystallized, and to control the silicon single-crystal manufacturing apparatus using the detection result, thereby automating the transition from the seed process to the neck process. can do.

【0050】なお、一旦単結晶化が達成された後におい
ても上記監視を続け、例えば図5中のt2 時点で示すよ
うに、モニタ画面26の画面下端縁とシーム線4との距
離Lが規定距離L0 よりも長くなった場合には単結晶化
が崩れたとして警報を発するように構成することが望ま
しい。
It should be noted that the above monitoring is continued even after the single crystallization is once achieved. For example, as shown at time t 2 in FIG. 5, the distance L between the lower edge of the monitor screen 26 and the seam line 4 is reduced. it is desirable that when a longer than a prescribed distance L 0 is configured to issue an alarm as a single crystallization is destroyed.

【0051】[第2の実施の形態]図6に、第2の実施
の形態のための単結晶化自動判別装置24の第2の構成
例を示す。なお、シリコン単結晶製造装置の全体的な構
成は図1と同じであるので、図示は省略する。
[Second Embodiment] FIG. 6 shows a second example of the structure of an automatic single-crystallizing discriminating apparatus 24 for the second embodiment. The overall configuration of the silicon single crystal manufacturing apparatus is the same as that shown in FIG.

【0052】この第2の実施の形態は、図7に示すよう
に、予め、単結晶化を示すシーム線が出現した状態の種
結晶1と融液面2部分の撮影画像を比較パターンPとし
て用意しておき、この比較パターンPと、CCDカメラ
21で撮影した種結晶1と融液面2部分の撮影画像とを
パターンマッチングすることにより、単結晶化を示すシ
ーム線4が出現したか否かを検出するようにしたもので
ある。
In the second embodiment, as shown in FIG. 7, a photographed image of the seed crystal 1 and a portion of the melt surface 2 where a seam line indicating single crystallization appears beforehand is used as a comparison pattern P. By preparing a pattern matching between the comparative pattern P and an image of the seed crystal 1 and the melt surface 2 taken by the CCD camera 21, whether or not the seam line 4 indicating single crystallization has appeared is prepared. Is to be detected.

【0053】図6において、261はCCDカメラ21
で撮影された撮影画像を2値画像に変換する2値化回
路、262は2値画像に変換された1フレーム分の撮影
画像を格納記憶するフレーム画像記憶部、263はシー
ム線出現の判定基準となる図7に示すような比較パター
ンPを予め格納した比較パターン記憶部、264はフレ
ーム画像記憶部262に格納された撮影画像と比較パタ
ーン記憶部263に格納された比較パターンPとのパタ
ーンマッチングを行ない、両者のパターンが一致したと
きにシーム線の出現として検出するパターンマッチング
部である。
In FIG. 6, reference numeral 261 denotes the CCD camera 21.
262 is a frame image storage unit that stores one frame of the captured image converted to a binary image, and 263 is a criterion for the appearance of seam lines. A comparison pattern storage unit 264 in which a comparison pattern P as shown in FIG. 7 is stored in advance is used for pattern matching between the captured image stored in the frame image storage unit 262 and the comparison pattern P stored in the comparison pattern storage unit 263. And a pattern matching unit that detects the appearance of a seam line when both patterns match.

【0054】次に、図6の単結晶化自動判別装置24の
動作を説明する。CCDカメラ21で撮影されたビデオ
信号は2値化回路261で2値画像に変換され、フレー
ム画像記憶部262に送られる。フレーム画像記憶部2
62は、この2値画像に変換された図8に示すような種
結晶1と融液面2部分の1フレーム分の画像を格納記憶
する。
Next, the operation of the single crystallizing automatic discriminating apparatus 24 shown in FIG. 6 will be described. A video signal captured by the CCD camera 21 is converted into a binary image by a binarization circuit 261 and sent to a frame image storage unit 262. Frame image storage unit 2
Reference numeral 62 stores and stores an image of one frame of the seed crystal 1 and the melt surface 2 as shown in FIG.

【0055】フレーム画像記憶部262に格納された2
値画像からなる撮影画像は、パターンマッチング部26
4に送られ、予め用意されている図7に示すような比較
パターンPとパターンマッチングされる。そして、両者
のパターンが一致した場合にシリコン結晶にシーム線4
が出現したものと判定し、シーム線4の検出出力を発生
して図1の単結晶引き上げ制御装置25に送る。
The 2 stored in the frame image storage unit 262
The captured image composed of the value image is
4 and is subjected to pattern matching with a comparative pattern P prepared in advance as shown in FIG. When the two patterns match, a seam line 4 is added to the silicon crystal.
Is detected, a detection output of the seam wire 4 is generated and sent to the single crystal pulling control device 25 of FIG.

【0056】単結晶引き上げ制御装置25は、前記シー
ム線の検出出力を受信すると、るつぼ回転機構13、る
つぼ昇降機構14、種結晶昇降機構16、種結晶回転機
構19を動作を制御し、シーズ工程からネック工程へと
自動的に処理を移行する。
Upon receiving the seam wire detection output, the single crystal pulling control device 25 controls the operations of the crucible rotating mechanism 13, the crucible elevating mechanism 14, the seed crystal elevating mechanism 16, and the seed crystal rotating mechanism 19, and performs a seeding process. Automatically shifts from the process to the neck process.

【0057】以上説明したように、第2の実施の形態の
場合、撮影画像と比較パターンとのパターンマッチング
によってシーム線4の出現を検出する。このため、シリ
コン結晶が単結晶化したか否かを自動的に検出すること
ができ、この検出結果を用いてシリコン単結晶製造装置
を制御することにより、シード工程からネック工程への
移行を自動化することができる。
As described above, in the case of the second embodiment, the appearance of the seam line 4 is detected by pattern matching between the photographed image and the comparison pattern. For this reason, it is possible to automatically detect whether or not the silicon crystal has been single-crystallized, and to control the silicon single-crystal manufacturing apparatus using the detection result, thereby automating the transition from the seed process to the neck process. can do.

【0058】なお、図6の例では、説明を簡単にするた
めに、撮影画像を2値画像に変換する場合を例示した
が、2値化回路261に代えて多値化回路を用い、撮影
画像を3値またはそれ以上の多値画像に変換してもよい
ものである。多値画像に変換した場合には、パターンマ
ッチングに時間がかかるが、検出精度はその分向上す
る。
In the example of FIG. 6, for simplicity of explanation, a case where a photographed image is converted into a binary image is exemplified. However, instead of the binarization circuit 261, a multi-valued circuit is used. The image may be converted to a ternary or higher-valued multi-valued image. When converted to a multi-valued image, it takes time to perform pattern matching, but the detection accuracy is improved accordingly.

【0059】また、この第2の実施の形態の場合も、一
旦単結晶化が達成された後においても上記監視を続け、
パターンマッチングの結果が一致しなくなった場合には
単結晶化が崩れたとして警報を発するように構成するこ
とが望ましい。
Also in the case of the second embodiment, the above-mentioned monitoring is continued even after the single crystallization is once achieved.
It is desirable to configure so that when the result of pattern matching does not match, an alarm is issued as single crystallization is broken.

【0060】[第3の実施の形態]図9に、第3の実施
の形態のための単結晶化自動判別装置24の第3の構成
例を示す。なお、シリコン単結晶製造装置の全体的な構
成は図1と同じであるので、図示は省略する。
[Third Embodiment] FIG. 9 shows a third configuration example of an automatic single-crystallizing discrimination device 24 for the third embodiment. The overall configuration of the silicon single crystal manufacturing apparatus is the same as that shown in FIG.

【0061】この第3の実施の形態は、図10に示すよ
うに、種結晶1と融液面2部分を撮影したモニタ画面2
6において、ハッチングを施して示したシリコン結晶の
メニスカス3とシーム線4部分の全画素数を数え、その
画素数が所定のしきい値を越えた時にシーム線4の出現
として検出するようにしたものである。
In the third embodiment, as shown in FIG. 10, a monitor screen 2 in which a seed crystal 1 and a melt surface 2 are photographed.
In 6, the total number of pixels in the meniscus 3 of the silicon crystal and the seam line 4 indicated by hatching is counted, and when the number of pixels exceeds a predetermined threshold value, the appearance of the seam line 4 is detected. Things.

【0062】図9において、271はビデオ信号を多値
画像に変換する多値化回路、272は多値画像を画像解
析して種結晶1、融液面2、メニスカス3及びシーム線
4の各部分に領域分離する画像領域分離部、273は分
離されたメニスカス3部分とシーム線4部分の画素数を
計数する画素数計数部、274は計数された画素数を予
め設定したしきい値と比較することによりシーム線4の
出現を検出する画素数比較部である。
In FIG. 9, reference numeral 271 denotes a multi-value conversion circuit for converting a video signal into a multi-valued image, and 272, an image analysis of the multi-valued image, and each of a seed crystal 1, a melt surface 2, a meniscus 3 and a seam line 4. An image area separating unit 273 for separating the image into parts is a pixel number counting unit for counting the number of pixels of the separated meniscus 3 and the seam line 4 and a number 274 compares the counted number of pixels with a preset threshold value. This is a pixel number comparison unit that detects the appearance of the seam line 4.

【0063】次に、図9の単結晶化自動判別装置24の
動作を説明する。CCDカメラ21で撮影されたビデオ
信号は多値化回路271で多値画像に変換され、画像領
域分離部272に送られる。画像領域分離部272は、
送られてきた多値画像を輝度差や色差等の諸特性を用い
て画像解析し、種結晶1、融液面2、メニスカス3及び
シーム線4の各部分に領域分離する。この領域分離結果
は画素数計数部273に送られる。画素数計数部273
は、領域分離結果を利用して、図10中にハッチングを
して示したメニスカス3とシーム線4部分に含まれる画
素数を計数し、画素数比較部274に送る。
Next, the operation of the single crystallizing automatic discriminating apparatus 24 shown in FIG. 9 will be described. A video signal photographed by the CCD camera 21 is converted into a multi-valued image by a multi-value conversion circuit 271 and sent to an image area separation unit 272. The image area separation unit 272
The sent multi-valued image is subjected to image analysis using various characteristics such as a luminance difference and a color difference, and is divided into respective regions of a seed crystal 1, a melt surface 2, a meniscus 3 and a seam line 4. This segmentation result is sent to the pixel number counting unit 273. Pixel counting section 273
Calculates the number of pixels included in the meniscus 3 and the seam line 4 indicated by hatching in FIG. 10 using the region separation result, and sends the result to the pixel number comparison unit 274.

【0064】画素数比較部274は、送られてきた画素
数と予め設定したしきい値とを比較し、送られてきた画
素数がしきい値よりも大きい場合にシーム線4が出現し
たものと判定し、シーム線の検出出力を発生する。すな
わち、図10において、シーム線4が出現した場合に
は、ハッチングした部分の面積はシーム線4が出現して
外方へ突出している分だけその面積が大きくなり、画素
数がその分だけ多くなる。従って、シーム線4が出現し
ている場合と出現していない場合の画素数の変化は、例
えば図11に示すようなものとなり、シーム線なしの点
線Cと、シーム線ありの実線Dとの中間位置当たりに前
記画素数比較部274のしきい値を設定しておけば、シ
ーム線4の出現を画素数の変化から検出することができ
る。
The number-of-pixels comparing section 274 compares the number of transmitted pixels with a preset threshold value, and when the number of transmitted pixels is larger than the threshold value, the portion where the seam line 4 appears. And a detection output of the seam line is generated. That is, in FIG. 10, when the seam line 4 appears, the area of the hatched portion is increased by an amount corresponding to the appearance of the seam line 4 and protruding outward, and the number of pixels is increased by that much. Become. Accordingly, the change in the number of pixels when the seam line 4 appears and when it does not appear is, for example, as shown in FIG. 11, and the dotted line C without the seam line and the solid line D with the seam line are different. If the threshold value of the pixel number comparison unit 274 is set per intermediate position, the appearance of the seam line 4 can be detected from a change in the number of pixels.

【0065】画素数比較部274から出力されるシーム
線の検出出力は、図1の単結晶引き上げ制御装置25に
送られる。そして、単結晶引き上げ制御装置25は、シ
ーム線の検出出力を受信すると、るつぼ回転機構13、
るつぼ昇降機構14、種結晶昇降機構16、種結晶回転
機構19を動作を制御し、シーズ工程からネック工程へ
と自動的に処理を移行する。
The detection output of the seam line output from the pixel number comparing section 274 is sent to the single crystal pulling control device 25 of FIG. When the single crystal pulling control device 25 receives the seam wire detection output, the crucible rotation mechanism 13,
The operations of the crucible raising / lowering mechanism 14, the seed crystal raising / lowering mechanism 16, and the seed crystal rotating mechanism 19 are controlled, and the processing is automatically shifted from the seeding step to the neck step.

【0066】以上説明したように、第3の実施の形態の
場合、撮影画像の画素数の変化からシーム線4の出現を
検出する。このため、シリコン結晶が単結晶化したか否
かを自動的に検出することができ、この検出結果を用い
てシリコン単結晶製造装置を制御することにより、シー
ド工程からネック工程への移行を自動化することができ
る。
As described above, in the case of the third embodiment, the appearance of the seam line 4 is detected from the change in the number of pixels of the captured image. For this reason, it is possible to automatically detect whether or not the silicon crystal has been single-crystallized, and to control the silicon single-crystal manufacturing apparatus using the detection result, thereby automating the transition from the seed process to the neck process. can do.

【0067】なお、この第3の実施の形態の場合も、一
旦単結晶化が達成された後においても上記監視を続け、
画素数がしきい値以下となった場合には、単結晶化が崩
れたとして警報を発するように構成することが望まし
い。
In the case of the third embodiment as well, the above monitoring is continued even after the single crystallization is once achieved.
When the number of pixels becomes equal to or less than the threshold value, it is preferable to issue a warning that single crystallization is broken.

【0068】[第4の実施の形態]図12に、第3の実
施の形態に用いられる単結晶化自動判別装置24の第4
の構成例を示す。なお、シリコン単結晶製造装置の全体
的な構成は図1と同じであるので、図示は省略する。
[Fourth Embodiment] FIG. 12 shows a fourth embodiment of the single crystallizing automatic discriminating apparatus 24 used in the third embodiment.
An example of the configuration will be described. The overall configuration of the silicon single crystal manufacturing apparatus is the same as that shown in FIG.

【0069】この第4の実施の形態は、図13に示すよ
うに、予め撮影画像上にシリコン結晶のメニスカス3部
分を横切る測定ラインEを設定しておき、この測定ライ
ンEとメニスカス3の外郭線とが交わる交点P位置にお
ける輝度の変化を測定し、その変化からシーム線4の出
現を検出するようにしたものである。
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 13, a measurement line E crossing the meniscus 3 portion of the silicon crystal is previously set on the photographed image, and the measurement line E and the outer periphery of the meniscus 3 are set. A change in luminance at the intersection P where the line intersects is measured, and the appearance of the seam line 4 is detected from the change.

【0070】すなわち、回転する単結晶について、測定
ラインEとメニスカス3の外郭線とが交わる交点P位置
における輝度の変化を測定すると、単結晶化を示すシー
ム線4が出現した場合には、図14に示すように、シー
ム線4が測光ラインEと交差する度にピーク輝度Bmax
が発生する。従って、このピーク輝度Bmax を検出する
ことにより、単結晶化を示すシーム線4の出現を検出す
ることができる。
That is, when the change in luminance at the intersection point P where the measurement line E and the outline of the meniscus 3 intersect is measured for the rotating single crystal, when the seam line 4 indicating single crystallization appears, As shown in FIG. 14, each time the seam line 4 intersects the photometry line E, the peak luminance Bmax
Occurs. Therefore, by detecting the peak luminance Bmax, the appearance of the seam line 4 indicating single crystallization can be detected.

【0071】図12において、281は測定ラインEと
メニスカス3の外郭線とが交わる交点P位置における輝
度を測定する輝度測定回路、282はピーク輝度Bmax
を検出するピーク輝度検出回路、283はピーク輝度B
max とベース輝度Bとの輝度差ΔBを算出する輝度差算
出回路、284は輝度差ΔBが所定のしきい値を越えた
ときに単結晶化を示すシーム線4の出現として検出する
輝度差判定回路である。
In FIG. 12, reference numeral 281 denotes a luminance measuring circuit for measuring the luminance at the intersection P where the measuring line E and the outer line of the meniscus 3 intersect, and 282 denotes the peak luminance Bmax
283 is a peak luminance detection circuit for detecting
A luminance difference calculating circuit 284 for calculating a luminance difference ΔB between max and the base luminance B detects a luminance difference as an appearance of a seam line 4 indicating single crystallization when the luminance difference ΔB exceeds a predetermined threshold value. Circuit.

【0072】次に、図12の単結晶化自動判別装置24
の動作を説明する。CCDカメラ21で撮影されたビデ
オ信号は交点位置輝度測定回路281に送られ、図14
に示すような交点Pにおける輝度が測定される。ピーク
輝度検出回路282は、この測定輝度中からピーク輝度
Bmax を検出し、輝度差算出回路283に送る。
Next, the single crystallizing automatic discriminating device 24 shown in FIG.
Will be described. The video signal photographed by the CCD camera 21 is sent to the intersection position luminance measuring circuit 281, and FIG.
Is measured at the intersection P as shown in FIG. The peak luminance detecting circuit 282 detects the peak luminance Bmax from the measured luminance and sends it to the luminance difference calculating circuit 283.

【0073】輝度差算出回路283は、ピーク輝度Bma
x とベース輝度Bとの輝度差ΔBを算出し、輝度差判定
回路284に送る。輝度差判定回路284は、輝度差Δ
Bが所定のしきい値と比較し、しきい値を越えた場合に
単結晶化を示すシーム線4が出現したものと判定し、シ
ーム線の検出出力を発生する。この検出出力は、図1の
単結晶引き上げ制御装置25に送られる。
The luminance difference calculation circuit 283 calculates the peak luminance Bma
The luminance difference ΔB between x and the base luminance B is calculated and sent to the luminance difference determination circuit 284. The luminance difference determination circuit 284 calculates the luminance difference Δ
B is compared with a predetermined threshold value. When B exceeds the threshold value, it is determined that the seam line 4 indicating single crystallization has appeared, and a seam line detection output is generated. This detection output is sent to the single crystal pulling control device 25 of FIG.

【0074】そして、図1の単結晶引き上げ制御装置2
5は、前記シーム線の検出出力を受信すると、るつぼ回
転機構13、るつぼ昇降機構14、種結晶昇降機構1
6、種結晶回転機構19を動作を制御し、シーズ工程か
らネック工程へと自動的に処理を移行する。
Then, the single crystal pulling control device 2 shown in FIG.
5 is a crucible rotating mechanism 13, a crucible elevating mechanism 14, and a seed crystal elevating mechanism 1 when the detection output of the seam wire is received.
6. The operation of the seed crystal rotating mechanism 19 is controlled, and the processing is automatically shifted from the seeding step to the neck step.

【0075】以上説明したように、第4の実施の形態の
場合、測定ラインとメニスカスの外郭線とが交わる交点
位置における輝度の変化からシーム線の出現を検出す
る。このため、シリコン結晶が単結晶化したか否かを自
動的に検出することができ、この検出結果を用いてシリ
コン単結晶製造装置を制御することにより、シード工程
からネック工程への移行を自動化することができる。
As described above, in the case of the fourth embodiment, the appearance of the seam line is detected from the change in luminance at the intersection point where the measurement line and the contour line of the meniscus intersect. For this reason, it is possible to automatically detect whether or not the silicon crystal has been single-crystallized, and to control the silicon single-crystal manufacturing apparatus using the detection result, thereby automating the transition from the seed process to the neck process. can do.

【0076】なお、この第4の実施の形態の場合も、一
旦単結晶化が達成された後においても上記監視を続け、
輝度差がしきい値以下になった場合には、単結晶化が崩
れたとして警報を発するように構成することが望まし
い。
In the case of the fourth embodiment as well, the above monitoring is continued even after the single crystallization is once achieved.
When the luminance difference becomes equal to or less than the threshold value, it is desirable to issue a warning that single crystallization is broken.

【0077】[0077]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項1
記載の発明によるときは、撮影画像中に設定した水平基
準位置線と半導体結晶のメニスカスの最下端部との間の
距離の変化から単結晶化を示すシーム線の出現を検出す
ることができるので、従来のように作業者がシーム線の
発生を目視で確認する必要がなくなり、作業者の負担を
軽減することができる。また、シード工程からネック工
程への移行タイミングの自動化を図ることができると共
に、目視による確認の場合のように監視タイミングが合
わないためにシーム線の出現の確認が遅れ、スループッ
トの低下、使用電力量の増大、部材の劣化を招くという
ようなこともなくすことができる。
As described above, according to the first aspect of the present invention,
According to the invention described above, the appearance of a seam line indicating single crystallization can be detected from a change in the distance between the horizontal reference position line set in the captured image and the lowermost end of the meniscus of the semiconductor crystal. This eliminates the need for the operator to visually check the occurrence of the seam line unlike the related art, thereby reducing the burden on the operator. In addition, it is possible to automate the transition timing from the seed process to the neck process, and because the monitoring timing does not match as in the case of visual confirmation, the confirmation of the appearance of the seam line is delayed, the throughput is reduced, and the power consumption is reduced. It is possible to prevent the increase in the amount and the deterioration of the members.

【0078】本発明の請求項2記載の発明によるとき
は、種結晶と融液面部分の撮影画像と比較パターンとの
パターンマッチングによって単結晶化を示すシーム線の
出現を検出することができるので、前記請求項1記載の
発明と同様な効果を奏することができる。
According to the second aspect of the present invention, the appearance of a seam line indicating single crystallization can be detected by pattern matching between a photographed image of a seed crystal, a melt surface portion, and a comparison pattern. Therefore, the same effect as the first aspect of the invention can be obtained.

【0079】本発明の請求項3記載の発明によるとき
は、種結晶と融液面部分の撮影画像中における半導体結
晶のメニスカス部分の画素数の変化から単結晶化を示す
シーム線の出現を検出することができるので、前記請求
項1記載の発明と同様な効果を奏することができる。
According to the third aspect of the present invention, the appearance of a seam line indicating single crystallization is detected from a change in the number of pixels of the meniscus portion of the semiconductor crystal in the images of the seed crystal and the melt surface. Therefore, the same effect as that of the first aspect can be obtained.

【0080】本発明の請求項4記載の発明によるとき
は、半導体結晶のメニスカスの外郭線と測定ラインとが
交わる交点位置における輝度の変化から単結晶化を示す
シーム線の出現を検出することができるので、前記請求
項1記載の発明と同様な効果を奏することができる。
According to the invention described in claim 4 of the present invention, it is possible to detect the appearance of a seam line indicating single crystallization from a change in luminance at an intersection point where the outline of the meniscus of the semiconductor crystal and the measurement line intersect. Therefore, the same effect as that of the first aspect can be obtained.

【0081】本発明の請求項5記載の発明によるとき
は、撮影画像中に設定した水平基準位置線と半導体結晶
のメニスカスの最下端部との間の距離の変化から単結晶
化を示すシーム線の出現を検出し、シード工程からネッ
ク工程への移行を自動化できる単結晶製造装置を得るこ
とができる。このため、従来のように作業者がシーム線
の出現を目視で確認する必要がなくなり、シード工程か
らネック工程への移行タイミングの自動化を図ることが
できると共に、目視による確認の場合のように監視タイ
ミングが合わないためにシーム線の出現の確認が遅れて
スループットの低下、使用電力量の増大、部材の劣化を
招くというようなこともなくすことができ、高品質で生
産性に優れた半導体単結晶製造装置を提供することがで
きる。
According to the fifth aspect of the present invention, a seam line indicating single crystallization is obtained from a change in the distance between the horizontal reference position line set in the photographed image and the lowermost end of the meniscus of the semiconductor crystal. Can be obtained, and a single crystal manufacturing apparatus capable of automating the transition from the seed step to the neck step can be obtained. This eliminates the need for the operator to visually check the appearance of the seam line as in the related art, and can automate the transition timing from the seed process to the neck process, and can perform monitoring as in the case of the visual check. Since the timing does not match, the appearance of the seam line is delayed, so that a decrease in throughput, an increase in power consumption, and deterioration of members can be prevented. A crystal manufacturing apparatus can be provided.

【0082】本発明の請求項6記載の発明によるとき
は、種結晶と融液面部分の撮影画像と比較パターンとの
パターンマッチングによって単結晶化を示すシーム線の
出現を検出し、シード工程からネック工程への移行を自
動化できる単結晶製造装置を得ることができる。このた
め、前記請求項5記載の発明と同様の効果を奏すること
ができる。
According to the invention of claim 6 of the present invention, the appearance of a seam line indicating single crystallization is detected by pattern matching between the photographed image of the seed crystal and the melt surface part and the comparison pattern, and the seeding step is performed. A single crystal manufacturing apparatus capable of automating the transition to the neck step can be obtained. Therefore, the same effect as that of the fifth aspect can be obtained.

【0083】本発明の請求項7記載の発明によるとき
は、種結晶と融液面部分の撮影画像中における半導体結
晶のメニスカス部分の画素数の変化から単結晶化を示す
シーム線の出現を検出し、シード工程からネック工程へ
の移行を自動化できる半導体単結晶製造装置を得ること
ができる。このため、前記請求項5記載の発明と同様の
効果を奏することができる。
According to the seventh aspect of the present invention, the appearance of a seam line indicating single crystallization is detected from a change in the number of pixels of the meniscus portion of the semiconductor crystal in the images of the seed crystal and the melt surface. In addition, it is possible to obtain a semiconductor single crystal manufacturing apparatus that can automate the transition from the seed step to the neck step. Therefore, the same effect as that of the fifth aspect can be obtained.

【0084】本発明の請求項8記載の発明によるとき
は、半導体結晶のメニスカスの外郭線と測定ラインとが
交わる交点位置における輝度の変化から単結晶化を示す
シーム線の出現を検出し、シード工程からネック工程へ
の移行を自動化できる半導体単結晶製造装置を得ること
ができる。このため、前記請求項5記載の発明と同様の
効果を奏することができる。
According to the invention of claim 8 of the present invention, the appearance of a seam line indicating single crystallization is detected from a change in luminance at the intersection of the contour line of the meniscus of the semiconductor crystal and the measurement line, and seeding is performed. A semiconductor single crystal manufacturing apparatus capable of automating the transition from the process to the neck process can be obtained. Therefore, the same effect as that of the fifth aspect can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、本発明を適用して構成したシリコン単
結晶製造装置の第1の実施の形態を示す全体構成図であ
る。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a first embodiment of a silicon single crystal manufacturing apparatus configured by applying the present invention.

【図2】図2は、図1中の単結晶化自動判別装置の回路
構成例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a circuit configuration of the single-crystallizing automatic discriminating apparatus in FIG. 1;

【図3】図3は、第1の実施の形態の動作説明のための
モニタ画面を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a monitor screen for explaining an operation according to the first embodiment;

【図4】図4は、図2の単結晶化自動判別装置の動作説
明のための波形図である。
FIG. 4 is a waveform chart for explaining the operation of the automatic single-crystallizing discriminating apparatus of FIG. 2;

【図5】図5は、モニタ画面の画面下端縁からシリコン
結晶のメニスカスの最下端部までの距離の変化特性を示
す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a change characteristic of a distance from a lower edge of the monitor screen to a lowermost edge of a meniscus of a silicon crystal;

【図6】図6は、第2の実施の形態で用いられる単結晶
化自動判別装置の回路構成例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a circuit configuration example of a single-crystallizing automatic discriminating apparatus used in a second embodiment;

【図7】図7は、比較パターンの例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a comparison pattern.

【図8】図8は、第2の実施の形態の動作説明のための
モニタ画面を示す図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a monitor screen for explaining an operation according to the second embodiment;

【図9】図9は、第3の実施の形態で用いられる単結晶
化自動判別装置の回路構成例を示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of a single-crystallizing automatic discrimination device used in a third embodiment.

【図10】図10は、第2の実施の形態の動作説明のた
めのモニタ画面を示す図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a monitor screen for explaining an operation according to the second embodiment;

【図11】図11は、シリコン結晶のメニスカス部分の
画素数の変化特性を示す図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating a change characteristic of the number of pixels in a meniscus portion of a silicon crystal.

【図12】図12は、第4の実施の形態で用いられる単
結晶化自動判別装置の回路構成例を示す図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of a single crystallization automatic discrimination device used in a fourth embodiment.

【図13】図13は、第4の実施の形態の動作説明のた
めのモニタ画面を示す図である。
FIG. 13 is a diagram illustrating a monitor screen for explaining an operation according to the fourth embodiment;

【図14】図14は、半導体結晶と融液面の界面が測定
ラインと交わる交点位置における輝度の変化状態の例を
示す図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a change state of luminance at an intersection point where an interface between a semiconductor crystal and a melt surface intersects a measurement line.

【図15】図15は、種結晶と融液面部分の撮影画像例
を示すもので、(a)はシーム線が出現してる場合の撮
影画像の例を示す図、(b)はシーム線が出現していな
い場合の撮影画像の例を示す図である。
FIGS. 15A and 15B show an example of a photographed image of a seed crystal and a melt surface portion. FIG. 15A is a diagram showing an example of a photographed image when a seam line appears, and FIG. FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a captured image in a case where does not appear.

【符号の説明】 1 種結晶 2 融液面 3 メニスカス 4 シーム線 11 るつぼ 16 種結晶昇降機構 17 ワイヤ 18 シードチャック 19 種結晶回転機構 20 透視窓 21 CCDカメラ(撮像手段) 22 カメラ制御ユニット 23 テレビモニタ 24 単結晶化自動判別装置 25 単結晶引き上げ制御装置(制御手段)[Description of Signs] 1 seed crystal 2 melt surface 3 meniscus 4 seam line 11 crucible 16 seed crystal raising / lowering mechanism 17 wire 18 seed chuck 19 seed crystal rotating mechanism 20 see-through window 21 CCD camera (imaging means) 22 camera control unit 23 television Monitor 24 Single crystallizing automatic discrimination device 25 Single crystal pulling control device (control means)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩田 康幸 神奈川県秦野市曽屋30番地 東芝セラミッ クス株式会社開発研究所内 Fターム(参考) 4G077 AA02 BA04 CF10 PF09  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Yasuyuki Iwata 30 Soya, Hadano-shi, Kanagawa F-term in Toshiba Ceramics Development Co., Ltd. F-term (reference) 4G077 AA02 BA04 CF10 PF09

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 CZ法による半導体単結晶の製造方法に
おいて、 シード工程からネック工程への移行のための成長結晶の
単結晶化判定に際して、撮像手段によって種結晶と融液
面部分を撮影し、 予め撮影画像中に設定した距離測定のための水平基準位
置線と撮像手段によって撮影した半導体結晶のメニスカ
スの最下端部との間の距離を画像処理によって算出し、 該距離が予め設定したしきい値以下となったときに単結
晶化を示すシーム線の出現として検出することを特徴と
する単結晶化自動判別方法。
In a method of manufacturing a semiconductor single crystal by a CZ method, a seed crystal and a melt surface portion are photographed by an imaging means when a single crystal of a grown crystal is determined for shifting from a seed process to a neck process. The distance between the horizontal reference position line for measuring the distance previously set in the photographed image and the lowermost end of the meniscus of the semiconductor crystal photographed by the imaging means is calculated by image processing, and the distance is set at a predetermined threshold. A single crystallizing automatic discrimination method, characterized in that when the value becomes equal to or less than a value, it is detected as the appearance of a seam line indicating single crystallization.
【請求項2】 CZ法による半導体単結晶の製造方法に
おいて、 シード工程からネック工程への移行のための成長結晶の
単結晶化判定に際して、撮像手段によって種結晶と融液
面部分を撮影し、 予めシーム線が出現した状態における種結晶と融液面部
分の画像を比較パターンとして用意しておき、 撮像手段によって撮影した種結晶と融液面部分の撮影画
像と前記比較パターンとのパターンマッチングを行なう
ことによって単結晶化を示すシーム線の出現を検出する
ことを特徴とする単結晶化自動判別方法。
2. A method of manufacturing a semiconductor single crystal by a CZ method, wherein when determining whether a single crystal of a grown crystal is to be shifted from a seed step to a neck step, a seed crystal and a melt surface part are photographed by an imaging means; An image of the seed crystal and the melt surface portion in a state where the seam line has appeared in advance is prepared as a comparison pattern, and pattern matching between the image of the seed crystal and the melt surface portion photographed by the imaging means and the comparison pattern is performed. A single crystallizing automatic discrimination method characterized by detecting the appearance of a seam line indicating single crystallization by performing the method.
【請求項3】 CZ法による半導体単結晶の製造方法に
おいて、 シード工程からネック工程への移行のための成長結晶の
単結晶化判定に際して、撮像手段によって種結晶と融液
面部分を撮影し、 撮像手段によって撮影した種結晶と融液面部分の撮影画
像中における半導体結晶のメニスカス部分の画素数を画
像処理によって計数し、 該画素数が所定のしきい値を越えたときに単結晶化を示
すシーム線の出現として検出することを特徴とする単結
晶化自動判別方法。
3. A method for producing a semiconductor single crystal by the CZ method, wherein when determining single crystallization of a grown crystal for shifting from a seed step to a neck step, a seed crystal and a melt surface portion are photographed by an imaging means; The number of pixels in the meniscus portion of the semiconductor crystal in the images of the seed crystal and the melt surface taken by the imaging means is counted by image processing, and when the number of pixels exceeds a predetermined threshold, single crystallization is performed. A single crystallizing automatic discrimination method characterized by detecting the appearance of the indicated seam line.
【請求項4】 CZ法による半導体単結晶の製造方法に
おいて、 シード工程からネック工程への移行のための成長結晶の
単結晶化判定に際して、撮像手段によって種結晶と融液
面部分を撮影し、 予め撮影画像上に半導体結晶のメニスカス部分を横切る
測定ラインを設定しておき、 撮像手段によって撮影した種結晶と融液面部分の撮影画
像中のメニスカスの外郭線と前記測定ラインとが交わる
交点位置における輝度の変化を測定し、 該輝度変化が所定のしきい値を越えたときに単結晶化を
示すシーム線の出現として検出することを特徴とする単
結晶化自動判別方法。
4. A method of manufacturing a semiconductor single crystal by a CZ method, wherein, when determining single crystallization of a grown crystal for shifting from a seed step to a neck step, a seed crystal and a melt surface portion are photographed by an imaging means; A measurement line crossing the meniscus portion of the semiconductor crystal is set in advance on the photographed image, and an intersection point where the contour line of the meniscus in the photographed image of the melt surface portion and the seed crystal photographed by the imaging means intersects with the measurement line Measuring the change in luminance at step (b), and detecting the appearance of a seam line indicating single crystallization when the change in luminance exceeds a predetermined threshold value.
【請求項5】 CZ法による半導体単結晶製造装置にお
いて、 透視窓を通してるつぼ内の種結晶と融液面部分を撮影す
る撮像手段と、 予め撮影画像中に設定しておいた距離測定のための水平
基準位置線と前記撮像手段によって撮影した撮影画像中
の半導体結晶のメニスカスの最下端部との間の距離を画
像処理によって算出し、該距離が予め設定したしきい値
以下となったときに単結晶化を示すシーム線の出現とし
て検出する単結晶化自動判別装置と、 該単結晶化自動判別装置の判別結果に従って半導体単結
晶製造装置の処理工程をシード工程からネック工程へ自
動的に移行せしめる制御手段を備えたことを特徴とする
半導体単結晶製造装置。
5. An apparatus for manufacturing a semiconductor single crystal by a CZ method, comprising: an imaging means for photographing a seed crystal and a melt surface portion in a crucible through a see-through window; and a distance measuring means set in a photographed image in advance. When the distance between the horizontal reference position line and the lowermost end of the meniscus of the semiconductor crystal in the image captured by the imaging unit is calculated by image processing, and when the distance becomes equal to or less than a predetermined threshold value, A single-crystallizing automatic discriminator for detecting the appearance of a seam line indicating single-crystallization, and a processing step of a semiconductor single-crystal manufacturing apparatus is automatically shifted from a seed process to a neck process according to the discrimination result of the single-crystallizing automatic discriminator. An apparatus for producing a semiconductor single crystal, comprising a control means for causing a semiconductor device to produce a single crystal.
【請求項6】 CZ法による半導体単結晶製造装置にお
いて、 透視窓を通してるつぼ内の種結晶と融液面部分を撮影す
る撮像手段と、 予めシーム線が出現した状態における種結晶と融液面部
分の画像を比較パターンとして用意しておき、前記撮像
手段によって撮影した種結晶と融液面部分の撮影画像と
前記比較パターンとのパターンマッチングを行なうこと
によって単結晶化を示すシーム線の出現を検出する単結
晶化自動判別装置と、 該単結晶化自動判別装置の判別結果に従って半導体単結
晶製造装置の処理工程をシード工程からネック工程へ自
動的に移行せしめる制御手段を備えたことを特徴とする
半導体単結晶製造装置。
6. An apparatus for producing a semiconductor single crystal by a CZ method, wherein: an imaging means for photographing a seed crystal and a melt surface portion in a crucible through a see-through window; and a seed crystal and a melt surface portion in a state where a seam line has appeared in advance. Is prepared as a comparison pattern, and the appearance of a seam line indicating single crystallization is detected by performing pattern matching between the seed crystal photographed by the imaging means, the photographed image of the melt surface part, and the comparison pattern. And a control means for automatically shifting a processing step of a semiconductor single crystal manufacturing apparatus from a seed step to a neck step in accordance with a result of the discrimination by the single crystallizing automatic discriminating apparatus. Semiconductor single crystal manufacturing equipment.
【請求項7】 CZ法による半導体単結晶製造装置にお
いて、 透視窓を通してるつぼ内の種結晶と融液面部分を撮影す
る撮像手段と、 該撮像手段によって撮影した種結晶と融液面部分の撮影
画像中における半導体結晶のメニスカス部分の画素数を
画像処理によって計数し、該画素数が所定のしきい値を
越えたときに単結晶化を示すシーム線の出現として検出
する単結晶化自動判別装置と、 該単結晶化自動判別装置の判別結果に従って半導体単結
晶製造装置の処理工程をシード工程からネック工程へ自
動的に移行せしめる制御手段を備えたことを特徴とする
半導体単結晶製造装置。
7. An apparatus for producing a semiconductor single crystal by the CZ method, wherein: an imaging means for photographing a seed crystal and a melt surface portion in a crucible through a see-through window; and a photographing of the seed crystal and the melt surface part photographed by the imaging means. A single crystallizing automatic discrimination device which counts the number of pixels of a meniscus portion of a semiconductor crystal in an image by image processing and detects the appearance of a seam line indicating single crystallization when the number of pixels exceeds a predetermined threshold value And a control means for automatically shifting a processing step of the semiconductor single crystal manufacturing apparatus from a seed step to a neck step in accordance with a determination result of the single crystallizing automatic determination apparatus.
【請求項8】 CZ法による半導体単結晶製造装置にお
いて、 透視窓を通してるつぼ内の種結晶と融液面部分を撮影す
る撮像手段と、 予め撮影画像上に半導体結晶のメニスカス部分を横切る
測定ラインを設定しておき、前記撮像手段によって撮影
した種結晶と融液面部分の撮影画像中のメニスカスの外
郭線と前記測定ラインとが交わる交点位置における輝度
の変化を測定し、該輝度変化が所定のしきい値を越えた
ときに単結晶化を示すシーム線の出現として検出する単
結晶化自動判別装置と、 該単結晶化自動判別装置の判別結果に従って半導体単結
晶製造装置の処理工程をシード工程からネック工程へ自
動的に移行せしめる制御手段を備えたことを特徴とする
半導体単結晶製造装置。
8. An apparatus for manufacturing a semiconductor single crystal by a CZ method, comprising: an imaging means for photographing a seed crystal and a melt surface portion in a crucible through a see-through window; and a measuring line previously crossing a meniscus portion of the semiconductor crystal on a photographed image. It is set, and a change in luminance at an intersection point where the contour line of the meniscus and the measurement line in the photographed image of the seed crystal and the melt surface portion photographed by the imaging unit intersect is measured, and the luminance change is a predetermined value. A single crystallizing automatic discriminating device for detecting as the appearance of a seam line indicating single crystallizing when a threshold value is exceeded, and a seeding process for a semiconductor single crystal manufacturing device according to a discrimination result of the single crystallizing automatic discriminating device. A semiconductor single crystal manufacturing apparatus characterized by comprising control means for automatically shifting from a step to a neck step.
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JP2009227509A (en) * 2008-03-21 2009-10-08 Covalent Materials Corp Method for pulling up single crystal
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KR20200089447A (en) * 2019-01-17 2020-07-27 에스케이실트론 주식회사 Apparatus for growing monocrystalline ingot
CN114481303A (en) * 2022-01-12 2022-05-13 苏州天准科技股份有限公司 Crystal pulling state monitoring device and crystal pulling equipment

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