JP2000272993A - Method for measuring quake of ingot and device therefor - Google Patents

Method for measuring quake of ingot and device therefor

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JP2000272993A
JP2000272993A JP11083438A JP8343899A JP2000272993A JP 2000272993 A JP2000272993 A JP 2000272993A JP 11083438 A JP11083438 A JP 11083438A JP 8343899 A JP8343899 A JP 8343899A JP 2000272993 A JP2000272993 A JP 2000272993A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for measuring the quake of an ingot in a CZ type semiconductor single crystal pulling device, wherein the method uses a dummy ingot, enables the accurate measurement of the quake width of the ingot by the use of numerical values, and further enables the separated measurements of the quake characteristics at respective processes with the growth of the ingot, and to provide the device therefor. SOLUTION: This device for measuring the quake of the ingot comprises a dummy ingot 7 hung from the tip of a seed wire 2, a laser type transmission type sensor 12, a sensor attaching jig 13 for adjusting the position of the sensor 12, a data-collecting and analyzing member 14 for collecting the detected dummy ingot quake width data and analyzing the prescribed quake characteristics of the ingot from the collected data, and a display 15 for outputting the obtained ingot quake characteristics by a prescribed method in a prescribed form. The dummy ingot is an assembly type ingot which comprises plural small divided blocks, and the small blocks are assembled in response to the shapes of the portions of the practically produced ingot at respective processes.

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(チョクラル
スキー)式半導体単結晶引上装置のためのインゴットの
振れ測定方法とその装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and a device for measuring the deflection of an ingot for a CZ (Czochralski) type semiconductor single crystal pulling apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、CZ式シリコン単結晶引上装置
おいて、種結晶の先端から成長していくシリコンインゴ
ットの結晶方位や断面形状を正確に制御して高品質の単
結晶を得るには、シードワイヤのワイヤ軸芯とるつぼの
回転中心とが正確に一致するようにセンター合わせし、
シードワイヤ先端に吊り下げられたシリコンインゴット
がるつぼの回転中心のまわりで振れることがないように
する必要がある。
2. Description of the Related Art For example, in a CZ type silicon single crystal pulling apparatus, it is necessary to precisely control the crystal orientation and cross-sectional shape of a silicon ingot growing from the tip of a seed crystal to obtain a high quality single crystal. , So that the wire axis of the seed wire and the center of rotation of the crucible are exactly aligned,
It is necessary to prevent the silicon ingot suspended at the tip of the seed wire from swinging around the center of rotation of the crucible.

【0003】従来、このシードワイヤのセンター合わせ
には、適当な大きさからなる先の尖った円錐形のおもり
をシードワイヤの先端に吊るし、シードワイヤの振れ幅
の許容誤差範囲に相当する径からなる円、例えば直径2
〜3mmの円を描いた紙を、るつぼの回転シャフト上あ
るいはるつぼ上面に位置して回転軸芯と同心になるよう
に置き、CZ式シリコン単結晶引上装置のプルヘッド部
のワイヤ回転機構部によってシードワイヤを所定の速度
(5〜25rpm)で回転させ、シードワイヤ先端に吊
り下げた円錐形のおもりの先端部の振れが許容誤差範囲
を示す円内に入っているか否かを目視で確認することに
より判定していた。
Conventionally, in order to align the center of the seed wire, a pointed conical weight having an appropriate size is hung at the tip of the seed wire, and a diameter corresponding to a permissible error range of the swing width of the seed wire is set. Circle, for example, diameter 2
A paper drawing a circle of about 3 mm is placed on the rotating shaft of the crucible or on the upper surface of the crucible so as to be concentric with the axis of the rotating shaft, and the wire rotating mechanism of the pull head of the CZ type silicon single crystal pulling apparatus is used. The seed wire is rotated at a predetermined speed (5 to 25 rpm), and it is visually checked whether or not the deflection of the tip of the conical weight suspended from the tip of the seed wire is within a circle indicating an allowable error range. It was judged by doing.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来方法の場合、良否の判定は作業者の目視に頼って
いるため、正確かつ客観的な判定を下すことが難しく、
また、振れ幅を数値で表したり、データとして残すこと
ができないという課題があった。また、インゴットの成
長に伴った各工程(ネック工程、クラウン工程、ボディ
工程およびテール工程)におけるインゴットの振れを個
別に測定することができないという課題もあった。
However, in the case of the above-described conventional method, it is difficult to make an accurate and objective judgment because the judgment of good or bad depends on the visual observation of an operator.
In addition, there has been a problem that the fluctuation width cannot be represented by a numerical value or left as data. There is also a problem that it is not possible to individually measure ingot runout in each process (neck process, crown process, body process, and tail process) accompanying the growth of the ingot.

【0005】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、CZ式半導体単結晶引上装置において、イ
ンゴットの振れ幅を数値によって正確に測定することが
できるとともに、インゴットの成長に伴った各工程(ネ
ック工程、クラウン工程、ボディ工程およびテール工
程)における振れ特性を個別に測定可能とした、ダミー
インゴットを用いたインゴットの振れ測定方法とその装
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 problem. In a CZ type semiconductor single crystal pulling apparatus, the swing width of an ingot can be accurately measured by a numerical value, and the growth width of the ingot can be increased. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for measuring ingot runout using a dummy ingot, which can individually measure runout characteristics in each of the steps (a neck step, a crown step, a body step, and a tail step).

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明方法は、プルヘッド部に繋がれたシードワイ
ヤを所定の回転速度で回転させながら所定の速度で引き
上げていくようにしたCZ式半導体単結晶引上装置のた
めのインゴットの振れ測定方法であって、実際に製造さ
れるインゴットとほぼ同一形状ならびに同一重さからな
るダミーインゴットを前記シードワイヤの先端に吊り下
げ、CZ式半導体単結晶引上装置のプルヘッド部のワイ
ヤ回転機構部によってシードワイヤを所定の速度で回転
させながら、該回転するダミーインゴットの水平方向の
振れ幅を検出し、該得られたダミーインゴットの振れ幅
からインゴットの振れ特性を求めるようにしたものであ
る。
In order to achieve the above object, a method of the present invention comprises a CZ type in which a seed wire connected to a pull head is pulled up at a predetermined speed while rotating at a predetermined rotation speed. A method for measuring runout of an ingot for a semiconductor single crystal pulling apparatus, comprising: suspending a dummy ingot having substantially the same shape and weight as an actually manufactured ingot at the tip of said seed wire; While rotating the seed wire at a predetermined speed by the wire rotating mechanism of the pulling head unit of the crystal pulling apparatus, the horizontal swing width of the rotating dummy ingot is detected, and the swing width of the obtained dummy ingot is used as the ingot. Is determined.

【0007】また、本発明装置は、プルヘッド部に繋が
れたシードワイヤを所定の回転速度で回転させながら所
定の速度で引き上げていくようにしたCZ式半導体単結
晶引上装置のためのインゴットの振れ測定装置であっ
て、前記シードワイヤの先端に吊り下げるための実際の
インゴットとほぼ同一形状ならびに同一重さからなるダ
ミーインゴットと、るつぼ部に設置され、前記ダミーイ
ンゴットの水平方向の振れ幅を検知する振れ検出手段
と、該振れ検出手段の位置調整を行なう位置調整手段
と、前記振れ検出手段によって検出されたダミーインゴ
ットの振れ幅データを収集し、該収集した振れ幅データ
からインゴットの所定の振れ特性を生成するデータ収集
・分析手段と、該データ収集・分析手段で得られたイン
ゴットの振れ特性を所定の方法ならびに形式で出力する
表示手段とを備えることにより構成したものである。
Further, the present invention provides an ingot for a CZ type semiconductor single crystal pulling apparatus in which a seed wire connected to a pull head is pulled up at a predetermined speed while rotating at a predetermined rotation speed. A shake measuring device, a dummy ingot having substantially the same shape and the same weight as an actual ingot for hanging at the tip of the seed wire, and a dummy ingot installed in a crucible portion, and measuring a horizontal shake width of the dummy ingot. A shake detecting means for detecting, a position adjusting means for adjusting a position of the shake detecting means, and a swing width data of the dummy ingot detected by the shake detecting means, and a predetermined ingot of the ingot is collected from the collected swing width data. Data collection / analysis means for generating a vibration characteristic and a predetermined vibration characteristic of an ingot obtained by the data collection / analysis means Those constituted by a display unit for outputting in a manner well format.

【0008】なお、本発明の振れ測定方法および装置で
用いる前記ダミーインゴットは、全体を複数個の小ブロ
ックに分割した組立式とし、実際に製造されるインゴッ
トのネック工程、クラウン工程、ボディ工程およびテー
ル工程の各工程におけるインゴット形状に合わせて、前
記小ブロックを組み合わせるようにすることが望まし
い。また、本発明の振れ測定装置で用いる前記振れ検出
手段としては、ダミーインゴットの振れ幅を非接触式に
検出可能なレーザ式透過型センサを用いることが望まし
い。
The dummy ingot used in the runout measuring method and apparatus of the present invention is of an assembling type in which the whole is divided into a plurality of small blocks, and a neck step, a crown step, a body step, and a step of an actually manufactured ingot are performed. It is desirable to combine the small blocks according to the shape of the ingot in each step of the tail step. In addition, as the shake detecting means used in the shake measuring device of the present invention, it is desirable to use a laser transmission type sensor capable of detecting the shake width of the dummy ingot in a non-contact manner.

【0009】上記の構成とした場合、実際に製造される
インゴットの代わりにダミーインゴットを用いて、イン
ゴットの水平方向の振れ幅を数値データとして正確に測
定して記録し、この測定データからインゴットの必要な
振れ特性を求めることができる。このため、シードワイ
ヤのセンター合わせを簡単かつ正確に行なうことがで
き、高品質のインゴットを製造することができる。
[0009] In the case of the above configuration, the horizontal swing width of the ingot is accurately measured and recorded as numerical data using a dummy ingot instead of the actually manufactured ingot, and the ingot of the ingot is measured from the measured data. Necessary shake characteristics can be obtained. Therefore, the centering of the seed wire can be performed easily and accurately, and a high-quality ingot can be manufactured.

【0010】また、ダミーインゴットとして、複数個の
小ブロックに分割した組立式のものを用いた場合、実際
に製造されるインゴットのネック工程、クラウン工程、
ボディ工程およびテール工程の各工程におけるインゴッ
ト形状に合わせて前記小ブロックを組み合わせていくこ
とにより、インゴットの成長に伴った各工程における振
れ特性を得ることができ、より高品質のインゴットを製
造することが可能となる。
In the case where a dummy ingot is of an assembling type divided into a plurality of small blocks, a neck step, a crown step,
By combining the small blocks according to the ingot shape in each of the body process and the tail process, it is possible to obtain the runout characteristics in each process accompanying the growth of the ingot, and to manufacture a higher quality ingot. Becomes possible.

【0011】[0011]

【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。図1および図2に、本発明
に係るインゴットの振れ測定装置の一実施の形態を示
す。図1は実施の形態の要部構造を示す縦断面図、図2
はその平面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 show an embodiment of an ingot shake measuring apparatus according to the present invention. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a main structure of an embodiment, and FIG.
Is a plan view thereof.

【0012】図において、1はシリコンCZ式半導体単
結晶引上装置のプルヘッド部であって、シードワイヤ2
はこのプルヘッド部1の回転駆動軸筒1a内を通ってプ
ルヘッド部1内のワイヤ引上機構1bに繋がれ、所定の
速度でゆっくりと引き上げられていくとともに、サーボ
ドライバ3、サーボモータ4およびロータリーエンコー
ダ5から構成されるワイヤ回転機構部によってプルヘッ
ド部1を回転駆動することにより、シードワイヤ2を所
定の速度でゆっくりと回転させるように構成されてい
る。
In the drawing, reference numeral 1 denotes a pull head of a silicon CZ type semiconductor single crystal pulling apparatus, and a seed wire 2 is provided.
Is connected to a wire pulling mechanism 1b in the pull head unit 1 through the rotary drive shaft barrel 1a of the pull head unit 1 and is slowly pulled up at a predetermined speed, and the servo driver 3, the servo motor 4, and the rotary By rotating the pull head unit 1 by a wire rotating mechanism unit including the encoder 5, the seed wire 2 is configured to be slowly rotated at a predetermined speed.

【0013】このシードワイヤ2の先端には、シードチ
ャック6が取り付けられており、このシードチャック6
にインゴットの振れ特性の測定のためのダミーヘッド7
が吊り下げられようになっている。
At the tip of the seed wire 2, a seed chuck 6 is attached.
Dummy head 7 for measuring runout characteristics of ingot
Is to be suspended.

【0014】また、図中の符号8は、CZ式シリコン単
結晶引上装置のるつぼ部であって、内側から図示を略し
た石英ガラス製のるつぼ本体、シリコン溶融用のヒータ
9、保温材10、るつぼ枠体11などを配置して構成し
ている。前記保温材10の頂面部にはセンサ取付治具1
3が着脱自在に載置固定されており、このセンサ取付治
具13に、シードワイヤ2に吊り下げられて回転するダ
ミーインゴット7の振れ幅を検出するためのレーザ式透
過型センサ12のレーザ発光素子12aとレーザ受光素
子12bが組み付けられている。
Reference numeral 8 in the drawing denotes a crucible portion of the CZ type silicon single crystal pulling apparatus, which includes a quartz glass crucible body not shown from the inside, a heater 9 for melting silicon, and a heat insulating material 10. , A crucible frame 11 and the like are arranged. A sensor mounting jig 1 is provided on the top surface of the heat insulating material 10.
The laser transmission of the laser transmission type sensor 12 for detecting the swing width of the dummy ingot 7 suspended and rotated by the seed wire 2 is mounted on the sensor mounting jig 13 so as to be detachable. The element 12a and the laser light receiving element 12b are assembled.

【0015】前記センサ取付治具13は、ダミーインゴ
ット7の周りを取り囲んだ四角形の枠部材13a(図2
参照)からなり、この枠部材13aの下面に垂設された
左右の垂直片部13b,13c部分に、前記レーザ発光
素子12aとレーザ受光素子12bが送りねじ機構13
d,13eによって矢印方向へ位置調節自在に取り付け
られている。なお、送りねじ機構13d,13e部分に
はスケール13f,13gが目盛られており、位置を正
確に調節できるようになっている。
The sensor mounting jig 13 is a rectangular frame member 13a (FIG. 2) surrounding the dummy ingot 7.
The laser light emitting element 12a and the laser light receiving element 12b are attached to the left and right vertical pieces 13b and 13c vertically suspended from the lower surface of the frame member 13a.
It is attached so that the position can be adjusted in the direction of the arrow by d and 13e. The scales 13f and 13g are graduated on the feed screw mechanisms 13d and 13e so that the positions can be adjusted accurately.

【0016】また、図中の符号12cは、レーザ駆動制
御部であって、レーザ発光素子12aを駆動してレーザ
光Lを発光させるとともに、レーザ受光素子12bで受
光したレーザ光Lの光量の変化からダミーインゴット7
の振れ幅を検出する回路である。これらレーザ駆動制御
部12c、レーザ発光素子12a,レーザ受光素子12
bによって、いわゆるレーザ式透過型センサ12が構成
されている。
Reference numeral 12c in the figure denotes a laser drive control unit which drives the laser light emitting element 12a to emit laser light L and changes the amount of light of the laser light L received by the laser light receiving element 12b. From dummy ingot 7
This is a circuit for detecting the swing width of the signal. These laser drive control unit 12c, laser light emitting element 12a, laser light receiving element 12
The laser transmission type sensor 12 is constituted by b.

【0017】また、図中の符号14は、パソコンなどか
ら構成されたデータ収集・分析部であって、前記レーザ
式透過型センサ12によって検出されたダミーインゴッ
ト7の振れ幅データを収集して記録するとともに、該収
集した振れ幅データを基にインゴットの所定の振れ特性
を分析するものである。15はプリンタやモニタなどか
ら構成された表示部であって、前記データ収集・分析部
14で生成されたインゴットの振れ特性を所定の方法な
らびに形式で出力して表示するものである。
Reference numeral 14 in the figure denotes a data collection / analysis unit constituted by a personal computer or the like, which collects and records swing width data of the dummy ingot 7 detected by the laser transmission type sensor 12. At the same time, predetermined shake characteristics of the ingot are analyzed based on the collected shake width data. Reference numeral 15 denotes a display unit composed of a printer, a monitor, and the like, which outputs and displays the shake characteristics of the ingot generated by the data collection / analysis unit 14 in a predetermined method and format.

【0018】図3および図4に、前記シードワイヤ2に
吊り下げられるダミーインゴット7の詳細な構造を示
す。図3はダミーインゴットの縦断面図、図4は図3中
のA−A線断面図である。図示例のダミーインゴット7
は、ダミーインゴット7の全体を複数個の小ブロック7
1 〜7n に分割されており、これら小ブロック71 〜7
n をネジ部21によって連結して組み付けるようにした
ものである。このダミーインゴット7の材質としては、
シリコンと比重が近く、加工性や強度に優れ、価格もそ
れほど高くないアルミニウムを用いることが望ましい。
また、アルミニウムはシリコンより多少比重が大きいの
で実際のシリコンインゴットより小さくなるが、その形
状と重量をできるだけ実際に製造されるシリコンインゴ
ットと同じに形成するとともに、腐食防止のため、表面
にアルマイト処理を行なうことが望ましい。さらに、安
全を確保するとともに、一人作業も可能とするために、
1ブロックが10kg以下となるように分割することが
望ましい。
FIGS. 3 and 4 show a detailed structure of the dummy ingot 7 suspended from the seed wire 2. FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the dummy ingot, and FIG. 4 is a sectional view taken along line AA in FIG. Dummy ingot 7 in the illustrated example
Represents the entire dummy ingot 7 as a plurality of small blocks 7
1 to 7n, and these small blocks 71 to 7
n are connected by a screw portion 21 and assembled. As a material of this dummy ingot 7,
It is desirable to use aluminum which is close to silicon in specific gravity, excellent in workability and strength, and not so expensive.
In addition, aluminum has a smaller specific gravity than silicon, so it is smaller than the actual silicon ingot.However, the shape and weight of the aluminum are made as same as those of the actually manufactured silicon ingot as much as possible, and the surface is anodized to prevent corrosion. It is desirable to do. Furthermore, in order to ensure safety and enable one-person work,
It is desirable to divide one block into 10 kg or less.

【0019】このように、ダミーインゴット7を小ブロ
ック71 〜7n からなる組立式とすることにより、実際
の単結晶の各引き上げ工程(ネック工程、クラウン工
程、ボディ工程およびテール工程)におけるシリコンイ
ンゴットとほぼ同じ形状ならびに重さからなるダミーイ
ンゴットを簡単に作ることができ、実際に製造されるシ
リコンインゴットに極めて近い状態で振れ特性を測定す
ることが可能となる。
As described above, by forming the dummy ingot 7 into an assembling system including the small blocks 71 to 7n, the silicon ingot in each of the actual single crystal pulling steps (neck step, crown step, body step and tail step) can be obtained. A dummy ingot having substantially the same shape and weight can be easily formed, and the runout characteristics can be measured in a state very close to a silicon ingot actually manufactured.

【0020】なお、小ブロック71 〜7n の外周面にそ
れぞれ穿たれた2つの小穴22は、組立時に小ブロック
を回してねじ込むためのハンドル23を差し込む穴であ
る。また、最上段の小ブロック71 によって構成された
クラウン部には、ダミーのネック部24とダミーの種結
晶部25を取り付けることがより望ましい。
The two small holes 22 formed in the outer peripheral surfaces of the small blocks 71 to 7n are holes into which a handle 23 for turning and screwing the small blocks during assembly is inserted. It is more desirable to attach a dummy neck portion 24 and a dummy seed crystal portion 25 to the crown portion formed by the uppermost small block 71.

【0021】次に、上記装置におけるインゴットの振れ
測定動作を説明する。まず、測定開始に先立ち、レーザ
発光素子12aとレーザ受光素子12bが取り付けられ
たレーザ取付治具13を、るつぼ部8の保温材13の頂
面部に載置して定位置にセットするとともに、レーザ発
光素子12aとレーザ受光素子12bの入出力端子をレ
ーザ駆動制御部12cに接続する。
Next, a description will be given of an ingot shake measuring operation in the above apparatus. First, prior to the start of the measurement, the laser mounting jig 13 to which the laser light emitting element 12a and the laser light receiving element 12b are mounted is placed on the top surface of the heat insulating material 13 of the crucible portion 8 and set in a fixed position. The input / output terminals of the light emitting element 12a and the laser light receiving element 12b are connected to the laser drive control unit 12c.

【0022】一方、図7に示したダミーインゴット7の
小ブロック71 〜7n を組み合わせて結合することによ
り、測定目的とする引き上げ工程におけるインゴットと
同じ形状になるダミーインゴットを作成する。例えば、
引き上げ工程中のボディ工程の振れ特性を測定したい場
合には、クラウン部を構成する小ブロック71 と、ボデ
ィ部を構成する小ブロック72 〜7n-1 のいくつかとを
結合し、図1に示すような実際のボディ工程におけるイ
ンゴットと同じ形状になるダミーインゴット7を作成す
る。
On the other hand, by combining the small blocks 71 to 7n of the dummy ingot 7 shown in FIG. 7 and combining them, a dummy ingot having the same shape as the ingot in the pulling-up step for the purpose of measurement is created. For example,
When it is desired to measure the run-out characteristics of the body process during the pulling-up process, the small block 71 constituting the crown portion and some of the small blocks 72 to 7n-1 constituting the body portion are connected as shown in FIG. A dummy ingot 7 having the same shape as the ingot in the actual body process is created.

【0023】このようにして作成したダミーインゴット
7を、シードワイヤ2の先端のシードチャック6に取り
付けて吊り下げた後、プルヘッド部1のワイヤ引上機構
部1bを駆動し、シードワイヤ2を巻き戻してダミーイ
ンゴット7を下降させ、図1に示すように、ダミーイン
ゴット7の外周部の振れ測定部位がレーザ発光素子12
aとレーザ受光素子12bの間に位置するようにセット
する。
After the dummy ingot 7 thus prepared is attached to the seed chuck 6 at the tip of the seed wire 2 and suspended, the wire pulling mechanism 1b of the pull head 1 is driven to wind the seed wire 2. Then, the dummy ingot 7 is lowered and lowered, and as shown in FIG.
It is set so as to be located between a and the laser light receiving element 12b.

【0024】次いで、スケール13f,13gを見なが
ら送りねじ機構13d,13eを操作し、レーザ発光素
子12aとレーザ受光素子12bの矢印方向の位置を調
整することにより、ダミーインゴット7の外周部がレー
ザ光Lの一部、例えば約半分を遮るようにセットする。
なお、この位置決めを容易に行なうには、レーザ光Lの
平面視幅を10mm以上とすることが好ましい。このよ
うなレーザ光幅とすれば、2〜3mm程度のセット位置
の誤差は測定に影響を与えることもなくなる。
Next, by operating the feed screw mechanisms 13d and 13e while looking at the scales 13f and 13g, and adjusting the positions of the laser light emitting element 12a and the laser light receiving element 12b in the direction of the arrow, the outer periphery of the dummy ingot 7 is It is set so as to block a part of the light L, for example, about half.
Note that, in order to easily perform this positioning, it is preferable that the width of the laser beam L in plan view be 10 mm or more. With such a laser beam width, an error in the set position of about 2 to 3 mm does not affect the measurement.

【0025】上記のようにして、ダミーインゴット7、
レーザ発光素子12aおよびレーザ受光素子12bを所
定の位置にセットした後、サーボドライバ3,サーボモ
ータ4,ロータリーエンコーダ5からなるワイヤ回転機
構部によってシードワイヤ2を所定の速度(5〜25r
pm)で回転開始し、インゴットの振れ特性の測定を開
始する。
As described above, the dummy ingot 7,
After the laser light emitting element 12a and the laser light receiving element 12b are set at predetermined positions, the seed wire 2 is rotated at a predetermined speed (5 to 25r) by a wire rotating mechanism including a servo driver 3, a servo motor 4, and a rotary encoder 5.
pm) to start measuring the runout characteristics of the ingot.

【0026】シードワイヤ2が回転し、その先端に吊り
下げられたダミーインゴット7が回転開始すると、シー
ドワイヤ2のワイヤ軸芯とるつぼ部8の回転軸芯とが一
致している場合には、ダミーインゴット7はるつぼ部8
の回転軸芯と一致して回転し、水平方向に振れることが
ない。このため、ダミーインゴット7によるレーザ光L
の遮光量は常に一定であり、レーザ受光素子12bの受
光量が変化することはない。
When the seed wire 2 rotates and the dummy ingot 7 suspended at the tip of the seed wire 2 starts rotating, if the wire axis of the seed wire 2 and the rotation axis of the crucible portion 8 match, Dummy ingot 7 Crucible part 8
It rotates in accordance with the axis of the rotation axis and does not swing in the horizontal direction. Therefore, the laser light L by the dummy ingot 7
Is always constant, and the amount of light received by the laser light receiving element 12b does not change.

【0027】一方、シードワイヤ2のワイヤ軸芯とるつ
ぼ部8の回転軸芯とが一致していない場合には、ダミー
インゴット7はそのずれ量に応じてるつぼ部8の回転軸
芯の周りで回転し、レーザ受光素子12bで受光するレ
ーザ光Lの受光量が変化する。この受光量の変化は、ダ
ミーインゴット7の振れ量に比例しており、受光量の変
化からダミーインゴット7の振れ量、すなわちシードワ
イヤ2の軸芯のずれ量を検出することができる。
On the other hand, when the wire axis of the seed wire 2 does not coincide with the rotation axis of the crucible part 8, the dummy ingot 7 is moved around the rotation axis of the crucible part 8 according to the amount of displacement. It rotates, and the amount of laser light L received by the laser light receiving element 12b changes. This change in the amount of received light is proportional to the amount of shake of the dummy ingot 7, and the amount of shake of the dummy ingot 7, that is, the amount of displacement of the axis of the seed wire 2 can be detected from the change in the amount of received light.

【0028】レーザ受光素子12bで受光されたダミー
インゴット7の振れ量を示す受光信号は、レーザ駆動制
御部12cを介してパソコンなどで構成されたデータ収
集・分析部14に送られ、ダミーインゴット7の振れ幅
データとして順次サンプリングされ、収集記録される。
The light receiving signal indicating the amount of shake of the dummy ingot 7 received by the laser light receiving element 12b is sent to the data collecting / analyzing unit 14 composed of a personal computer or the like via the laser drive control unit 12c. Are sequentially sampled and collected and recorded as the swing width data.

【0029】データ収集・分析部14は、この収集され
たダミーインゴット7の振れ幅データを用いて、例え
ば、図5に示すような時間と基準値(センター位置)か
らのずれ量との関係を示すグラフを作成し、さらに、サ
ーボドライバ3を経由して送られてくるシードワイヤ2
の回転位置情報を利用して、必要に応じ、図6に示すよ
うなシードワイヤの1回転毎の回転時間の変化を示すグ
ラフや、図7に示すようなシードワイヤの1回転におい
て各角度毎の回転時間の変化を示すグラフなどを作成す
る。
The data collection / analysis section 14 uses the collected swing width data of the dummy ingot 7 to determine, for example, the relationship between the time and the deviation from the reference value (center position) as shown in FIG. And a seed wire 2 sent via the servo driver 3
As shown in FIG. 6, a graph showing a change in the rotation time of each rotation of the seed wire as shown in FIG. 6, or a rotation of the seed wire as shown in FIG. A graph or the like showing the change in the rotation time of is created.

【0030】そして、このデータ収集・分析部14で生
成されたグラフデータは表示部15に送られ、プリンタ
によって印刷され、あるいはモニタ画面上に表示され
る。測定者は、この印刷された特性グラフや、モニタ画
面上に表示された特性グラフを見ることにより、シード
ワイヤ2の回転軸芯とるつぼ部8の回転軸芯とのずれ量
を数値的に正確に知ることができる。したがって、シー
ドワイヤ2の正確なセンター合わせを実現することがで
き、高品質の単結晶を製造することが可能となる。
The graph data generated by the data collection / analysis unit 14 is sent to the display unit 15 and printed by a printer or displayed on a monitor screen. By looking at the printed characteristic graph and the characteristic graph displayed on the monitor screen, the measurer can numerically accurately determine the amount of deviation between the rotation axis of the seed wire 2 and the rotation axis of the crucible portion 8. You can know. Therefore, accurate centering of the seed wire 2 can be realized, and a high-quality single crystal can be manufactured.

【0031】上記説明においては、ダミーインゴット7
をボディ工程における実際のインゴットと同じ形状に組
み立て、ボディ工程における振れ特性を測定する場合に
ついて説明したが、図8(a)に示すように、クラウン
工程と同じ形状に組み立てれば、クラウン工程における
振れ特性を測定することができ、さらに、図8(b)に
示すように、デール工程と同じ形状に組み立てれば、テ
ール工程における振れ特性を測定することができ、単結
晶の成長に伴った各工程におけるインゴットの振れ特性
を測定することができる。
In the above description, the dummy ingot 7
Has been described in the case of assembling into the same shape as the actual ingot in the body process, and measuring the runout characteristics in the body process. However, as shown in FIG. The characteristics can be measured. Further, as shown in FIG. 8 (b), by assembling in the same shape as the Dale process, the deflection characteristics in the tail process can be measured, and each process accompanying the growth of the single crystal can be performed. Can be measured.

【0032】なお、上記実施の形態の場合、図3に示し
たような組立式のダミーインゴット7を用いたが、組立
式とすることなく、例えば図9(a)〜(c)に示すよ
うに、クラウン工程、ボディ工程、テール工程の各工程
におけるインゴット形状と同じ形状になる専用のダミー
インゴット7を個々に作成しておき、各工程毎に専用の
ダミーインゴットを用いて振れ特性を測定するようにし
てもよいものである。
In the above-mentioned embodiment, the dummy ingot 7 of the assembling type as shown in FIG. 3 is used. However, without using the assembling type, for example, as shown in FIGS. 9 (a) to 9 (c). First, a dedicated dummy ingot 7 having the same shape as the ingot shape in each of the crown process, the body process, and the tail process is individually prepared, and the runout characteristic is measured using the dedicated dummy ingot for each process. It is also possible to do so.

【0033】また、ダミーインゴット7の材質は、前述
したアルミニウムに限らず、シリコンそのものを用いて
もよいし、さらに、シリコンと比重が近いものであれ
ば、合成樹脂など、他の材質のものを用いることが可能
である。
The material of the dummy ingot 7 is not limited to aluminum, but may be silicon itself. If the specific gravity is close to that of silicon, another material such as synthetic resin may be used. It can be used.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上説明したように、本発明方法と装置
によれば、インゴットの振れ幅を数値によって正確に測
定することができるので、シードワイヤの回転軸芯のず
れを正確かつ客観的に判定することができる。このた
め、シードワイヤのセンター合わせを正確に行なうこと
ができ、高品質のインゴットを製造することが可能とな
る。
As described above, according to the method and apparatus of the present invention, the deflection width of the ingot can be accurately measured by numerical values, so that the deviation of the rotation axis of the seed wire can be accurately and objectively measured. Can be determined. Therefore, the center of the seed wire can be accurately adjusted, and a high-quality ingot can be manufactured.

【0035】また、全体を複数個の小ブロックに分割し
た組立式のダミーインゴットを用い、これら小ブロック
を組み合わせることによって、実際に製造されるインゴ
ットの各工程と同じ形状からなるダミーインゴットを簡
単に作ることができるようにしたので、インゴットの成
長に伴った各工程での振れ特性を個別に測定することが
可能となる。このため、どの工程においても振れ幅の管
理ができ、より品質の安定したインゴットを製造するこ
とができる。
Further, by using an assembling type dummy ingot in which the whole is divided into a plurality of small blocks and combining these small blocks, a dummy ingot having the same shape as each step of an actually manufactured ingot can be easily formed. Since the ingot can be made, it is possible to individually measure the runout characteristics in each step accompanying the growth of the ingot. For this reason, the runout width can be controlled in any process, and an ingot with more stable quality can be manufactured.

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

【図1】本発明に係るインゴットの振れ測定装置の一実
施の形態の要部構造を示す縦断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a main structure of an embodiment of an ingot deflection measuring apparatus according to the present invention.

【図2】上記実施の形態の平面図である。FIG. 2 is a plan view of the embodiment.

【図3】ダミーインゴットの縦断面図である。FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a dummy ingot.

【図4】図3中のA−A線断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line AA in FIG.

【図5】時間とシードワイヤの基準値(センター位置)
からのずれ量との関係を示すグラフである。
FIG. 5: Time and reference value of seed wire (center position)
6 is a graph showing a relationship with a deviation amount from the graph.

【図6】シードワイヤの1回転毎の回転時間の変化を示
すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing a change in rotation time for each rotation of a seed wire.

【図7】シードワイヤの1回転において各角度毎の回転
時間の変化を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing a change in rotation time for each angle during one rotation of a seed wire.

【図8】(a)はクラウン工程における振れ特性の測定
方法の説明図、(b)はテール工程における振れ特性の
測定方法の説明図である。
FIG. 8A is an explanatory diagram of a method of measuring a shake characteristic in a crown process, and FIG. 8B is an explanatory diagram of a method of measuring a shake characteristic in a tail process.

【図9】ダミーインゴットの他の構造例を示し、(a)
はクラウン工程専用のダミーインゴットの例を示す図、
(b)はボディ工程専用のダミーインゴットの例を示す
図、(c)はテール工程専用のダミーインゴットの例を
示す図である。
FIG. 9 shows another example of the structure of the dummy ingot, and FIG.
Is a diagram showing an example of a dummy ingot dedicated to the crown process,
(B) is a figure which shows the example of the dummy ingot only for a body process, (c) is a figure which shows the example of the dummy ingot only for a tail process.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 プルヘッド部 2 シードワイヤ 3 サーボドライバ 4 サーボモータ 5 ロータリーエンコーダ 6 シードチャック 7 ダミーインゴット 71 〜7n 小ブロック 8 るつぼ部 12 レーザ式透過型センサ 12a レーザ発光素子 12b レーザ受光素子 12c レーザ駆動制御部 13 レーザ取付治具 14 データ収集・分析部 14 表示部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pull head part 2 Seed wire 3 Servo driver 4 Servo motor 5 Rotary encoder 6 Seed chuck 7 Dummy ingot 71-7n Small block 8 Crucible part 12 Laser transmission sensor 12a Laser light emitting element 12b Laser light receiving element 12c Laser drive control part 13 Laser Mounting jig 14 Data collection / analysis unit 14 Display unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今 昭夫 山形県西置賜郡小国町大字小国町378番地 東芝セラミックス株式会社小国製造所内 (72)発明者 井上 勝裕 山形県西置賜郡小国町大字小国町378番地 東芝セラミックス株式会社小国製造所内 Fターム(参考) 2F065 AA21 CC17 FF02 FF17 FF65 GG06 HH15 PP01 SS11 TT02 4G077 AA02 BA04 EG14 EH00 HA12 PF15  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Akio Ima 378 Oguni-machi, Oguni-machi, Oguni-machi, Nishiokitama-gun, Yamagata Prefecture Toshiba Ceramics Co., Ltd. Toshiba Ceramics Co., Ltd. Oguni Works F-term (reference) 2F065 AA21 CC17 FF02 FF17 FF65 GG06 HH15 PP01 SS11 TT02 4G077 AA02 BA04 EG14 EH00 HA12 PF15

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プルヘッド部に繋がれたシードワイヤを
所定の回転速度で回転させながら所定の速度で引き上げ
ていくようにしたCZ式半導体単結晶引上装置のための
インゴットの振れ測定方法であって、 実際に製造されるインゴットとほぼ同一形状ならびに同
一重さからなるダミーインゴットを前記シードワイヤの
先端に吊り下げ、 CZ式半導体単結晶引上装置のプルヘッド部のワイヤ回
転機構部によってシードワイヤを所定の速度で回転させ
ながら、該回転するダミーインゴットの水平方向の振れ
幅を検出し、 該得られたダミーインゴットの振れ幅からインゴットの
振れ特性を求めることを特徴とするインゴットの振れ測
定方法。
1. A method for measuring the runout of an ingot for a CZ semiconductor single crystal pulling apparatus, wherein a seed wire connected to a pull head is pulled up at a predetermined speed while rotating at a predetermined rotation speed. A dummy ingot having substantially the same shape and the same weight as an actually manufactured ingot is suspended from the tip of the seed wire, and the seed wire is moved by a wire rotating mechanism of a pull head of a CZ type semiconductor single crystal pulling apparatus. A method for measuring the runout of an ingot, comprising detecting a horizontal runout of a rotating dummy ingot while rotating at a predetermined speed, and obtaining a runout characteristic of the ingot from the obtained runout of the dummy ingot.
【請求項2】 前記ダミーインゴットが全体を複数個の
小ブロックに分割した組立式とされ、 実際に製造されるインゴットのネック工程、クラウン工
程、ボディ工程およびテール工程の各工程におけるイン
ゴット形状に合わせて前記小ブロックを組み合わせるよ
うにしたことを特徴とする請求項1記載のインゴットの
振れ測定方法。
2. The method according to claim 1, wherein the dummy ingot is assembled into a plurality of small blocks, and the dummy ingot is formed into a plurality of small blocks. 2. The method according to claim 1, wherein the small blocks are combined.
【請求項3】 プルヘッド部に繋がれたシードワイヤを
所定の回転速度で回転させながら所定の速度で引き上げ
ていくようにしたCZ式半導体単結晶引上装置のための
インゴットの振れ測定装置であって、 前記シードワイヤの先端に吊り下げるための実際のイン
ゴットとほぼ同一形状ならびに同一重さからなるダミー
インゴットと、 るつぼ部に設置され、前記ダミーインゴットの水平方向
の振れ幅を検知する振れ検出手段と、 該振れ検出手段の位置調整を行なう位置調整手段と、 前記振れ検出手段によって検出されたダミーインゴット
の振れ幅データを収集し、該収集した振れ幅データから
インゴットの所定の振れ特性を生成するデータ収集・分
析手段と、 該データ収集・分析手段で得られたインゴットの振れ特
性を所定の方法ならびに形式で出力する表示手段とを備
えたことを特徴とするインゴットの振れ測定装置。
3. An ingot deflection measuring apparatus for a CZ type semiconductor single crystal pulling apparatus, wherein a seed wire connected to a pull head portion is pulled up at a predetermined speed while rotating at a predetermined rotation speed. A dummy ingot having substantially the same shape and the same weight as an actual ingot for hanging at the tip of the seed wire; and a shake detecting means installed in the crucible portion and detecting a horizontal swing width of the dummy ingot. Position adjusting means for adjusting the position of the shake detecting means; collecting the shake width data of the dummy ingot detected by the shake detecting means; and generating a predetermined shake characteristic of the ingot from the collected shake width data. A data collection / analysis means, and a method and a method for determining a swing characteristic of the ingot obtained by the data collection / analysis means. In deflection measuring device of the ingot being characterized in that a display means for outputting.
【請求項4】 前記ダミーインゴットが全体を複数個の
小ブロックに分割した組立式とされ、 実際に製造されるインゴットのネック工程、クラウン工
程、ボディ工程およびテール工程の各工程におけるイン
ゴット形状に合わせて前記小ブロックを組み合わせるよ
うにしたことを特徴とする請求項3記載のインゴットの
振れ測定装置。
4. The dummy ingot is of an assembling type in which the whole is divided into a plurality of small blocks, and is adapted to the ingot shape in each of a neck process, a crown process, a body process, and a tail process of an actually manufactured ingot. 4. The apparatus according to claim 3, wherein the small blocks are combined.
【請求項5】 前記振れ検出手段がレーザ式透過型セン
サからなることを特徴とする請求項3または請求項4記
載のインゴットの振れ測定装置。
5. The ingot shake measuring device according to claim 3, wherein said shake detecting means comprises a laser transmission type sensor.
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