JP2019043828A - 液面レベル検出装置の調整用治具および調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度な液面レベルの検出を可能とする高精度に行うための液面レベル検出装置の調整を容易に行うことができる調整用治具の提供。【解決手段】チョクラルスキー法によるシリコン単結晶の育成に際し、坩堝２２２に収容されたシリコン融液Ｍの液面レベルＭ１を三角測量の原理に基づき検出する液面レベル検出装置の調整用治具１００であって、内部に収容された液体Ｌの液面によってシリコン融液Ｍの疑似液面Ｌ１を形成可能な液体収容部１１０と、坩堝２２２または坩堝２２２を支持する坩堝支持部２６に取り付け可能に構成され、液体収容部１１０を坩堝２２２の内部の所定位置に位置決めする位置決め部とを備えている液面レベル検出装置の調整用治具１００。【選択図】図５

Description

本発明は、液面レベル検出装置の調整用治具および調整方法に関する。

チョクラルスキー法（以下ＣＺ法という）は、坩堝内のシリコン融液からシリコン単結晶を育成しながら引き上げる方法である。シリコン単結晶の育成を制御性よく行うためには、シリコン融液の液面レベル（液面の高さ位置）を的確に測定し、その位置をシリコン単結晶の育成にあわせて調整する必要がある。
このような液面レベルの測定方法として、例えば特許文献１に記載の方法が知られている。

特許文献１の方法では、熱遮蔽体の下端に基準反射体を配置した後、仮想原料融液面としての鏡を備えた治具を、仮想原料融液面が熱遮蔽体の下方に位置するように設ける。
次に、治具に設けられた測定器を用いて、仮想原料融液面と熱遮蔽体下端面との距離Ａを測定する。また、チャンバ外部の定点測定機を用いて、基準反射体の実像と仮想原料融液面に反射した鏡像との位置を測定する。そして、この測定結果に基づいて、実像と鏡像との距離Ｂを算出する。このような距離Ａの測定と距離Ｂの算出とを、異なる２水準の高さの仮想原料融液面において行うことで、距離Ａと距離Ｂとの関係を求める。
この後、シリコン単結晶の引き上げ中に、定点測定機で測定された基準反射体の実像と、シリコン融液面で反射した鏡像との距離が距離Ｂとなるように、坩堝の高さを調整することで、シリコン融液面と熱遮蔽体下端面との距離を所望の距離Ａにしている。

特開２０１６−７４５７４号公報

しかしながら、特許文献１のような方法では、仮想原料融液面が水平面（重力の方向に直角な平面）と平行でない状態で、チャンバ内に設けられるおそれがある。この場合、水平面と平行でない仮想原料融液面を用いて求めた距離Ａおよび距離Ｂの関係が、水平面と平行なシリコン融液面を用いて求めた距離Ａおよび距離の関係と対応しなくなり、高精度なシリコン融液面の高さ調整を行えないおそれがある。
また、水平器を用いて仮想原料融液面を水平面と平行にすることも考えられるが、厳密に平行することは困難である。

本発明の目的は、高精度な液面レベルの検出を可能とする液面レベル検出装置の調整を容易に行うことができる液面レベル検出装置の調整用治具および調整方法を提供することにある。

本発明の液面レベル検出装置の調整用治具は、チョクラルスキー法によるシリコン単結晶の育成に際し、坩堝に収容されたシリコン融液の液面レベルを三角測量の原理に基づき検出する液面レベル検出装置の調整用治具であって、内部に収容された液体の液面によって前記シリコン融液の疑似液面を形成可能な液体収容部と、前記坩堝または前記坩堝を支持する坩堝支持部に取り付け可能に構成され、前記液体収容部を前記坩堝の内部の所定位置に位置決めする位置決め部とを備えていることを特徴とする。

調整対象の液面レベル検出装置は、シリコン融液にレーザ光を出射する発光部と、シリコン融液の液面で反射した反射光を受光する受光部と、反射光の光路を調整する光路調整部とを備え、三角測量の原理に基づき液面レベルを検出する。
本発明において、液面レベル検出装置を調整する際には、まず、シリコン融液が収容されていない坩堝または坩堝支持部に、調整用治具を取り付けて、液体収容部を坩堝の内部に対応する所定位置に位置決めする。また、液体収容部を位置決めする前または位置決めした後に、液体収容部に液体を入れて、その液面によってシリコン融液の疑似液面を形成する。そして、疑似液面に対してレーザ光を出射し、このレーザ光の反射光を受光部で受光し、この受光部における反射光の受光位置が所定位置となるように、反射光の光路を調整する。
このように、本発明によれば、液体収容部に液体を入れるだけの簡単な方法で、シリコン融液と同じように疑似液面を水平面と平行にすることができる。そして、この水平面と平行な疑似液面を用いて、高精度な液面レベルの検出を可能とする液面レベル検出装置の調整を容易に行うことができる。

本発明の液面レベル検出装置の調整用治具において、前記位置決め部は、前記液体収容部を保持する保持部と、前記坩堝の周方向の異なる位置に着脱自在に固定可能な複数の固定部とを備え、前記複数の固定部のうち少なくとも１つの固定部は、前記保持部に対する水平方向の位置を変更可能に構成されていることが好ましい。

本発明によれば、固定部の位置を変更することで、異なるサイズの坩堝に調整用治具を取り付けることができる。したがって、異なるサイズの坩堝を用いる場合においても、１つの調整用治具を用いて、高精度な検出を可能とする液面レベル検出装置の調整を容易に行うことができる。

本発明の液面レベル検出装置の調整方法は、チョクラルスキー法によるシリコン単結晶の育成に際し、坩堝に収容されたシリコン融液の液面レベルを三角測量の原理に基づき検出する液面レベル検出装置の調整方法であって、前記液面レベル検出装置は、前記シリコン融液にレーザ光を出射する発光部と、前記シリコン融液の液面で反射した反射光を受光する受光部と、前記反射光の光路を調整する光路調整部とを備え、前記調整方法は、前記シリコン融液が収容されていない前記坩堝または前記坩堝を支持する坩堝支持部に、上述の調整用治具を、前記液体収容部が前記坩堝の内部に対応する所定位置に位置決めされるように取り付ける治具取り付け工程と、前記液体収容部内の液体の液面によって形成された前記シリコン融液の疑似液面に対し、前記レーザ光を出射する発光工程と、前記疑似液面で反射された反射光を受光部で受光する受光工程と、前記受光部における前記反射光の受光位置が所定位置となるように、前記光路調整部を用いて前記反射光の光路を調整する受光位置調整工程とを備えていることを特徴とする。

本発明の液面レベル検出装置の調整方法において、前記発光工程は、不透明な前記疑似液面に前記レーザ光を出射することが好ましい。

不透明な液体がよい理由は、以下のような分光反射特性による。
透明な液体の液面では、レーザ光の反射率が２％程度のため、受光部での受光量を多くするには、レーザパワーを１０数ｍＷ程度に高める必要がある。このようにレーザパワーを高めないと、レーザ光が疑似液面で反射せずに液体内部を透過してしまい、液体収容部の底面が水平面と平行でないときには、この底面で反射したレーザ光を用いて液面レベルの検出が行われることになり、液面レベル検出装置の調整を高精度に行えない。
これに対し、不透明な液体の液面では、反射率が５％〜１０％と高いため、レーザパワーを０．３ｍＷ〜５ｍＷ程度に抑制しても、反射光における液体収容部底面での反射成分を小さくすることができ、液面レベル検出器の調整を高精度に行うことができる。
本発明によれば、不透明、かつ、水平面と平行な疑似液面でレーザ光を反射させることで、レーザパワーを高めることなく、高精度な検出を可能とする液面レベル検出装置の調整をより高精度に行うことができる。
なお、擬似液面に用いる液体を水としてインクで着色するようにすれば、取り扱いを簡便にすることができる。

本発明の液面レベル検出装置の調整方法において、前記受光部として、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）素子を用い、前記発光工程は、前記不透明な疑似液面に緑色の前記レーザ光を出射することが好ましい。

ＣＣＤ素子は、カメラなどにおいて受光素子として広く一般的に用いられている。ＣＣＤ素子の分光感度特性は、一般的に緑色（波長が概ね５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下）の感度が、他の色の感度よりも高くなっている。
本発明によれば、緑色以外のレーザ光を用いる場合と比べて、受光部としてのＣＣＤ素子における反射光の受光強度を強くすることができる。
このように受光強度が強い反射光の波形は、ガウス分布状となるため、例えば、ガウス関数をモデル関数とした正規化相関関数によるマッチングを行うガウシアンフィティング法により、反射光の波形の中心位置を精度よく求め、受光部の結像スポットの中心位置を受光光の中心位置（画素）であると決定することができる。したがって、高精度な検出を可能とする液面レベル検出装置の調整をさらに高精度に行うことができる。
なお、前記ガウシアンフィティング法を行う際に、相関係数に閾値を設けることができる。例えば、不透明な疑似液面の場合には、相関係数の閾値は９９％〜１００％の範囲となり、液面レベル検出装置の調整をより高精度に行うことができる。

本発明の液面レベル検出装置の調整方法において、前記液体収容部に収容された液体は、ガリウム・インジウム・スズ共晶合金であり、前記発光工程は、前記ガリウム・インジウム・スズ共晶合金の前記疑似液面に前記レーザ光を出射することが好ましい。

本発明によれば、疑似液面を、反射率が７０％〜８５％であって、常温で液体の金属であるガリウム・インジウム・スズ共晶合金で構成するため、レーザパワーを０．０２ｍＷ程度に抑制しても、反射光における液体収容部底面での反射成分を小さくすることができ、液面レベル検出装置の調整を高精度に行うことができる。

本発明の一実施形態に係る調整用治具の斜視図。 （Ａ），（Ｂ）は、調整用治具の黒鉛坩堝への取り付け状態を示す平面図。 液面レベルの検出方法の説明図であり、前側から見た状態を示す。 液面レベルの検出方法の説明図であり、右側から見た状態を示す。 液面レベル検出装置の調整方法の説明図。 （Ａ）〜（Ｄ）は、液面レベル検出装置の調整方法の説明図であり、受光部における反射光の受光位置が前後方向にずれた場合を示す。 （Ａ）〜（Ｃ）は、液面レベル検出装置の調整方法の説明図であり、受光部における反射光の受光位置が左右方向にずれた場合を示す。

［実施形態］
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
〔調整用治具の構成〕
まず、調整用治具の構成について説明する。
図１に示すように、調整用治具１００は、液体収容部１１０と、位置決め部１２０とを備えている。液体収容部１１０および位置決め部１２０を構成する部材は、ステンレスなどの金属により形成されている、

液体収容部１１０は、上面が開口した箱状に形成されている。この液体収容部１１０の内部には、液体Ｌが収容され、その液面によってシリコン融液の疑似液面Ｌ１が形成される。

位置決め部１２０は、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、坩堝を構成する黒鉛坩堝２２２に取り付け可能に構成され、液体収容部１１０を黒鉛坩堝２２２の内部の所定位置に位置決めする。位置決め部１２０は、液体収容部１１０を保持する保持部１３０と、黒鉛坩堝２２２の周方向の異なる位置に着脱自在に固定可能な３つの固定部１４０とを備えている。

保持部１３０は、液体収容部１１０の下面（開口面と反対側の面）に取り付けられる棒状の保持部本体１３１と、この保持部本体１３１の長手方向両端から上方に棒状に延びる第１，第２の垂直棒状部１３２，１３３と、長方形板状に形成され、その長手方向中央が第１の垂直棒状部１３２の上端に固定された第１の水平板状部１３４と、第１の水平板状部１３４よりも短い長方形板状に形成され、その長手方向一端側が第２の垂直棒状部１３３の上端に固定された第２の水平板状部１３５とを備えている。
保持部本体１３１には、その長手方向（水平方向）に液体収容部１１０が移動可能に取り付けられている。
第１の水平板状部１３４の長手方向両端側および第２の水平板状部１３５の長手方向他端側には、それぞれ２個ずつの図示しないねじ孔が設けられている。

固定部１４０は、長方形板状に形成されている。固定部１４０には、その長手方向に延び、かつ、厚さ方向に貫通する長孔１４１が設けられている。固定部１４０の長手方向一端側には、下方に延びる２本の固定用ピン１４２が固定部の短手方向に並ぶように設けられている。
固定部１４０は、長孔１４１を介して第１，第２の水平板状部１３４，１３５のねじ孔に螺合される２個の蝶ねじ１４３によって、第１，第２の水平板状部１３４，１３５の長手方向にスライド可能、つまり保持部１３０に対する水平方向の位置を変更可能に設けられている。

このように固定部１４０の保持部１３０に対する位置と、液体収容部１１０の保持部本体１３１に対する位置とを変更可能にすることによって、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、それぞれ直径がＤ１，Ｄ２であってサイズが異なる黒鉛坩堝２２２に対して、調整用治具１００を着脱自在に固定し、かつ、疑似液面Ｌ１の水平方向の位置をレーザ光Ｒ１（図５参照）が入射可能な位置にすることができる。この固定の際、例えば、各固定部１４０の固定用ピン１４２が黒鉛坩堝２２２の外周面に当接した状態で、蝶ねじ１４３を締め付けるようにする。

〔単結晶引き上げ装置および液面レベル検出装置の構成〕
次に、単結晶引き上げ装置１および液面レベル検出装置５の構成について説明する。
なお、単結晶引き上げ装置１および液面レベル検出装置５の説明に関し、図３に示す＋Ｘ方向、−Ｘ方向、＋Ｙ方向、−Ｙ方向、＋Ｚ方向、−Ｚ方向を、それぞれ右方向、左方向、前方向、後方向、上方向、下方向という。

図３に示すように、単結晶引き上げ装置１は、ＣＺ法（チョクラルスキー法）に用いられる装置であって、チャンバ２１と、このチャンバ２１内の中心部に配置された坩堝２２と、この坩堝２２を加熱するヒータ２３と、引き上げ部を構成する引き上げケーブル２４と、熱遮蔽体２５とを備えている。
チャンバ２１の内部には、ガス導入口２１ＡからＡｒガスなどの不活性ガスが導入され、当該チャンバ２１の下部に設けられた図示しないガス排気口からチャンバ２１内の気体が排出される。
坩堝２２は、石英坩堝２２１と、この石英坩堝２２１を収納する黒鉛坩堝２２２とを備えている。この坩堝２２は、坩堝支持部２６に支持されている。坩堝支持部２６は、その下端に接続された図示しない坩堝駆動部の駆動によって所定の速度で回転および昇降が可能な支持軸２６１と、この支持軸２６１の上端に設けられ、坩堝２２を下方から支持する受台２６２とを備えている。
ヒータ２３は、坩堝２２内のシリコンを融解し、シリコン融液Ｍを生成する。
引き上げケーブル２４は、シリコン単結晶ＳＭを回転させながら引き上げる。
熱遮蔽体２５は、ヒータ２３から上方に向かって放射される輻射熱を遮断する。

また、チャンバ２１には、光透過窓２７が設けられている。そして、チャンバ２１内における光透過窓２７に対向しかつ熱遮蔽体２５よりも上方の位置には、プリズム２８が設けられている。

次に、液面レベル検出装置５の構成について説明する。
液面レベル検出装置５は、シリコン単結晶ＳＭの引き上げ中におけるシリコン融液Ｍの表面と熱遮蔽体２５の下面との距離（ギャップ）を測定する。この液面レベル検出装置５は、箱状のケース５１と、このケース５１を上下に延びる回転軸Ｃ１を中心に回転させるケース回転駆動部５２とを備えている。ケース５１における下部には、光透過窓５１１が設けられている。この光透過窓５１１に対向する面には、覗き窓５１２が設けられている。ケース回転駆動部５２は、光透過窓５１１が単結晶引き上げ装置１の光透過窓２７に対向するように、図示しない検出装置固定部に固定されている。

また、ケース５１の内部には、図３および図４に示すように、発光部５３と、ミラー５４と、ミラー回転駆動部５５と、ターゲット５６と、レンズ５７と、受光部５８と、検出部５９とが設けられている。
発光部５３は、下方に向けて緑色のレーザ光Ｒ１を投射するレーザ光源により構成されていることが好ましいが、レーザ光として、赤色レーザ光、紫色レーザ光、青色レーザ光を用いてもよい。また、レーザ光源に代えて、キセノン、水銀、ハロゲン等の光源や、ナトリウム線等の単一波長光源を用いてもよい。
ミラー５４は、シリコンミラーにより構成されている。ミラー５４は、レーザ光Ｒ１を光透過窓５１１および光透過窓２７を介してプリズム２８へ向けて反射する。
ミラー回転駆動部５５は、ミラー５４を保持し、当該ミラー５４を前後に延びる回転軸Ｃ２を中心に回転させる。

ターゲット５６は、光を透過可能な材料により例えば円形板状に形成され、発光部５３よりも後ろ側において、シリコン融液Ｍの液面Ｍ１で反射されたレーザ光Ｒ１の反射光Ｒ２が入射可能な位置に設けられている。このターゲット５６には、図６（Ｂ）などに示すように左右方向に延びる第１の基準線５６１と、前後方向に延びる第２の基準線５６２とが表示されている。第１の基準線５６１と第２の基準線５６２とは直交しており、その交点は、ターゲット中心部５６３を構成する。
レンズ５７は、ターゲット５６の上方において、ターゲット５６を透過した反射光Ｒ２が入射可能な位置に設けられている。
受光部５８は、例えば緑色の分光感度特性が他の色と比べて高いＣＣＤ素子により構成されていることが好ましいが、ＣＭＯＳ（Complementary metal Oxide Semiconductor）イメージセンサで構成されていてもよい。受光部５８は、レンズ５７の上方において、レンズ５７で屈折した、または、屈折していない反射光Ｒ２を受光可能な位置に設けられている。

検出部５９は、受光部５８における反射光Ｒ２の受光位置に基づいて、シリコン融液Ｍの液面レベル（液面Ｍ１の高さ位置）を検出する。
具体的には、図４に示すように、液面Ｍ１の液面レベルが実線で示す目標レベルＴの場合、反射光Ｒ２は、破線で示すように、ターゲット５６のターゲット中心部５６３を通過して、受光部５８における座標Ｐで受光される。また、液面Ｍ１の液面レベルが二点鎖線で示すレベルＴ１の場合、反射光Ｒ２は、二点鎖線で示すように、ターゲット５６のターゲット中心部５６３からずれた位置を通過して、受光部５８における座標Ｐからずれた座標Ｐ１で受光される。検出部５９は、このように、三角測量の原理に基づいて、受光部５８での受光位置から液面レベルを検出する。

なお、レーザ光Ｒ１のシリコン融液Ｍへの入射角度および反射光Ｒ２の反射角度はともにθ１で同じである。図４では、角度θ１を大きく示しているが、実際には数度程度の小さな角度である。
また、プリズム２８から液面Ｍ１までの距離は、シリコン単結晶ＳＭの直径によっても異なるが、１０００ｍｍ以上２３００ｍｍ以下程度である。

そして、単結晶引き上げ装置１は、シリコン単結晶ＳＭの引き上げ中、液面レベル検出装置５での液面レベルの検出結果に基づいて、シリコン融液Ｍの液面Ｍ１と熱遮蔽体２５の下端面との距離ＧＰ（ギャップＧＰ）がほぼ一定になるように、例えば受光部５８における反射光Ｒ２の受光位置が座標Ｐ１またはその近傍となるように、坩堝２２の位置を制御する。

〔液面レベル検出装置の調整方法〕
次に、調整用治具１００を用いた液面レベル検出装置５の調整方法について説明する。
まず、検出装置固定部に調整用治具１００を固定するとともに、図５に示すように、液面レベル検出装置５を黒鉛坩堝２２２に取り付ける（治具取り付け工程）。液面レベル検出装置５を黒鉛坩堝２２２に取り付ける前または取り付けた後に、液体収容部１１０内に液体Ｌを入れて、水平面と平行な疑似液面Ｌ１を形成する。このとき、液体Ｌに緑色のインクを入れて、少なくとも疑似液面Ｌ１を不透明にすることが好ましい。液体Ｌは、水であることが好ましいが、水以外の液体、例えば油であってもよく、シリコンオイルにすれば、着色や取り扱いが容易になる。また、液体Ｌは、緑色以外に着色されていてもよい。また、液体Ｌが液体収容部１１０からこぼれたときに備えて、黒鉛坩堝２２２内に樹脂シートを敷いてもよい。
以上の作業は、疑似液面Ｌ１の水平方向の位置がレーザ光Ｒ１が入射可能な位置となり、かつ、疑似液面Ｌ１の液面レベルがシリコン単結晶ＳＭ引き上げ中のシリコン融液Ｍの液面Ｍ１の液面レベルと同じとなるように行われる。

次に、発光部５３からレーザ光Ｒ１を出射し（発光工程）、疑似液面Ｌ１で反射された反射光Ｒ２を、受光部５８で受光する（受光工程）。
そして、受光部５８における反射光Ｒ２の受光位置が所定位置である座標Ｐとなるように、例えば、反射光Ｒ２がターゲット５６のターゲット中心部５６３を通過するように、液面レベル検出装置５を調整する（受光位置調整工程）。
ここで、疑似液面Ｌ１を不透明にする場合、当該疑似液面Ｌ１におけるレーザ光Ｒ１の反射率が５％〜１０％のため、発光工程におけるレーザ光Ｒ１のレーザパワーは、０．３ｍＷ〜５ｍＷ程度であってもよい。このようにレーザパワーを抑制しても、反射光Ｒ２における液体収容部１１０の底面での反射成分を小さくすることができ、液面レベル検出装置５の調整を高精度に行うことができる。また、緑色のレーザ光Ｒ１を受光部５８としてのＣＣＤ素子で受光するため、反射光Ｒ２の受光強度を強くすることができ、液面レベル検出装置５の調整をさらに高精度に行うことができる。

レーザ光Ｒ１および反射光Ｒ２は、図６（Ａ）に示すように進行する。なお、図６（Ａ）において、ターゲット５６の法線が上下方向と一致するように示しているが、実際には、上述したように上下方向に対して数度程度傾いている。
そして、図６（Ｂ）に示すように、上から見て反射光Ｒ２がターゲット５６のターゲット中心部５６３を通過している場合、特に液面レベル検出装置５の調整を行わない。反射光Ｒ２のターゲット５６における通過位置は、例えば覗き窓５１２から作業者が目視で確認することが例示できるが、他の方法を用いてもよい。

しかし、図６（Ｃ）に示すように、上から見て反射光Ｒ２がターゲット中心部５６３よりも前側（＋Ｙ方向側）にずれている場合、ケース回転駆動部５２を駆動して、上下方向と平行な回転軸Ｃ１を中心にして液面レベル検出装置５全体を、反時計回り方向Ｈ１に回転させる。これにより、ミラー５４は、レーザ光Ｒ１を反射する前側部分がプリズム２８に近づき、反射光Ｒ２を反射する後ろ側（−Ｙ方向側）部分がプリズム２８から遠ざかるように回転する。そして、ミラー５４の回転によって、レーザ光Ｒ１および反射光Ｒ２の光路が変わり、図６（Ｂ）に示すように、反射光Ｒ２がターゲット中心部５６３を通過するように液面レベル検出装置５が調整される。

また、図６（Ｄ）に示すように、上から見て反射光Ｒ２がターゲット中心部５６３よりも後ろ側にずれている場合、回転軸Ｃ１を中心にして液面レベル検出装置５全体を時計回り方向Ｈ２に回転させる。これにより、ミラー５４が図６（Ｃ）に示す場合とは反対に回転し、この回転によって、レーザ光Ｒ１および反射光Ｒ２の光路が変わり、図６（Ｂ）に示すように、反射光Ｒ２がターゲット中心部５６３を通過するように液面レベル検出装置５が調整される。
つまり、ケース回転駆動部５２が、反射光Ｒ２の光路を調整する光路調整部として機能する。

また、図７（Ａ）に示すように、反射光Ｒ２がターゲット５６のターゲット中心部５６３を通過している場合、特に液面レベル検出装置５の調整を行わない。
しかし、図７（Ｂ）に示すように、前から見て反射光Ｒ２がターゲット中心部５６３よりも右側（＋Ｘ方向側）にずれている場合、ミラー回転駆動部５５を駆動して、前後方向と平行な回転軸Ｃ２を中心にしてミラー５４のみを、時計回り方向Ｊ１に回転させる。この回転によって、レーザ光Ｒ１および反射光Ｒ２の光路が変わり、図７（Ａ）に示すように、反射光Ｒ２がターゲット中心部５６３を通過するように液面レベル検出装置５が調整される。

また、図７（Ｃ）に示すように、反射光Ｒ２がターゲット中心部５６３よりも左側（−Ｘ方向側）にずれている場合、回転軸Ｃ２を中心にしてミラー５４のみを、反時計回り方向Ｊ２に回転させる。この回転によって、レーザ光Ｒ１および反射光Ｒ２の光路が変わり、図７（Ａ）に示すように、反射光Ｒ２がターゲット中心部５６３を通過するように液面レベル検出装置５が調整される。
つまり、ミラー回転駆動部５５が、反射光Ｒ２の光路を調整する光路調整部として機能する。

受光位置調整工程後、水面リニアリティを確認する（水面リニアリティ確認工程）。この工程では、図５に示す位置から黒鉛坩堝２２２を所定距離上昇あるいは下降させ、受光部５８における反射光Ｒ２の受光位置の移動量および移動方向が予め設定された移動量および移動方向と同じか否かを判断する。そして、移動量および移動方向のうち少なくとも一方が異なる場合、受光位置調整工程を再度行い、両方が同じ場合、液面レベル検出装置５の調整作業を終了する。

［実施形態の作用効果］
上記実施形態によれば、液体収容部１１０に液体Ｌを入れるだけの簡単な方法で、水平面と平行な疑似液面Ｌ１を形成でき、この疑似液面Ｌ１を用いて、高精度な液面レベルの検出を可能とする液面レベル検出装置５の調整を容易に行うことができる。

固定部１４０の保持部１３０に対する位置を変更可能としたため、１つの調整用治具１００で複数なサイズの黒鉛坩堝２２２に対応できる。
特に、３つの固定部１４０全ての位置を変更可能としたため、黒鉛坩堝２２２の中心に対する液体収容部１１０の位置を変更することなく、複数のサイズの黒鉛坩堝２２２に調整用治具１００を取り付けることができる。

［変形例］
なお、本発明は上記実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の改良ならびに設計の変更などが可能である。

例えば、位置決め部１２０は、石英坩堝２２１や坩堝支持部２６を構成する支持軸２６１あるいは受台２６２に取り付けられることで、液体収容部１１０を黒鉛坩堝２２２の内部の所定位置に位置決めするようにしてもよい。
保持部１３０は、液体収容部１１０を上下方向に移動可能に保持してもよいし、水平方向に移動不能に保持してもよい。
保持部１３０に対する位置を変更可能な固定部１４０は、１つまたは２つであってもよいし、４つ以上あってもよい。また、全ての固定部１４０を保持部１３０に対する位置を変更不可能なように構成してもよい。さらに、固定部１４０のスライド方向は、水平面に対して交差する方向であってもよい。
液面レベル検出装置５は、ケース回転駆動部５２を備えずに、左右方向のみの受光位置を調整する機能のみを備えていてもよいし、ミラー回転駆動部５５を備えずに、前後方向のみの受光位置を調整する機能のみを備えていてもよい。

１００…調整用治具、１１０…液体収容部、１２０…位置決め部、１３０…保持部、１４０…固定部、２２…坩堝、２２２…黒鉛坩堝、２６…坩堝支持部、５…液面レベル検出装置、５２…ケース回転駆動部（光路調整部）、５３…発光部、５５…ミラー回転駆動部（光路調整部）、５８…受光部、Ｌ…液体、Ｌ１…疑似液面、Ｍ…シリコン融液、Ｍ１…液面、Ｒ１…レーザ光、Ｒ２…反射光、ＳＭ…シリコン単結晶。

Claims (6)

1. チョクラルスキー法によるシリコン単結晶の育成に際し、坩堝に収容されたシリコン融液の液面レベルを三角測量の原理に基づき検出する液面レベル検出装置の調整用治具であって、
   内部に収容された液体の液面によって前記シリコン融液の疑似液面を形成可能な液体収容部と、
   前記坩堝または前記坩堝を支持する坩堝支持部に取り付け可能に構成され、前記液体収容部を前記坩堝の内部の所定位置に位置決めする位置決め部とを備えていることを特徴とする液面レベル検出装置の調整用治具。
2. 請求項１に記載の液面レベル検出装置の調整用治具において、
   前記位置決め部は、前記液体収容部を保持する保持部と、前記坩堝の周方向の異なる位置に着脱自在に固定可能な複数の固定部とを備え、
   前記複数の固定部のうち少なくとも１つの固定部は、前記保持部に対する水平方向の位置を変更可能に構成されていることを特徴とする液面レベル検出装置の調整用治具。
3. チョクラルスキー法によるシリコン単結晶の育成に際し、坩堝に収容されたシリコン融液の液面レベルを三角測量の原理に基づき検出する液面レベル検出装置の調整方法であって、
   前記液面レベル検出装置は、前記シリコン融液にレーザ光を出射する発光部と、前記シリコン融液の液面で反射した反射光を受光する受光部と、前記反射光の光路を調整する光路調整部とを備え、
   前記調整方法は、
   前記シリコン融液が収容されていない前記坩堝または前記坩堝を支持する坩堝支持部に、請求項１または請求項２に記載の調整用治具を、前記液体収容部が前記坩堝の内部に対応する所定位置に位置決めされるように取り付ける治具取り付け工程と、
   前記液体収容部内の液体の液面によって形成された前記シリコン融液の疑似液面に対し、前記レーザ光を出射する発光工程と、
   前記疑似液面で反射された反射光を受光部で受光する受光工程と、
   前記受光部における前記反射光の受光位置が所定位置となるように、前記光路調整部を用いて前記反射光の光路を調整する受光位置調整工程とを備えていることを特徴とする液面レベル検出装置の調整方法。
4. 請求項３に記載の液面レベル検出装置の調整方法において、
   前記発光工程は、不透明な前記疑似液面に前記レーザ光を出射することを特徴とする液面レベル検出装置の調整方法。
5. 請求項４に記載の液面レベル検出装置の調整方法において、
   前記受光部として、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）素子を用い、
   前記発光工程は、前記不透明な疑似液面に緑色の前記レーザ光を出射することを特徴とする液面レベル検出装置の調整方法。
6. 請求項３に記載の液面レベル検出装置の調整方法において、
   前記液体収容部に収容された液体は、ガリウム・インジウム・スズ共晶合金であり、
   前記発光工程は、前記ガリウム・インジウム・スズ共晶合金の前記疑似液面に前記レーザ光を出射することを特徴とする液面レベル検出装置の調整方法。

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